WO2012123212A1

WO2012123212A1 - Kurbelwellenhauptlager und verfahren zur ölversorgung

Info

Publication number: WO2012123212A1
Application number: PCT/EP2012/052663
Authority: WO
Inventors: Steffen Birkenstock; Thomas Aubele; Stefan Rittmann; Robert Wittmann
Original assignee: Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2012-09-20
Also published as: DE102011005465A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kurbelwellenhauptlager (24), eine Gleitlagerschale (26, 28) für ein solches und ein Verfahren zur Ölversorgung eines Pleuellagers (42) in einem Verbrennungsmotor, bei dem Öl durch mehreren in Umfangsrichtung beabstandet angeordneten, die Gleitlagerschale eines Kurbelwellenhauptlagers radial durchsetzende Ölbohrungen (10, 12) in den Bereich eines Gleitspaltes zwischen einer Gleitfläche (14) der Gleitlagerschale und einer Gleitfläche eines Wellenzapfens einer Kurbelwelle (20), von dort zumindest in Teilen über wenigstens eine Sammelbohrung (44, 44') in dem Wellenzapfen (22) und eine Stichbohrung (46) in der Kurbelwelle (20) zu einem Hubzapfen (38) und dem Pleuellager geleitet wird, wobei die mehreren Ölbohrungen (10, 12) in Umfangsrichtung derart beabstandet sind, dass die Ölversorgung des Pleuellagers (42) dem Ölbedarf am Pleuellager (42) entsprechend gesteuert erfolgt. Die Gleitlagerschale weist ferner eine ölnutfreie Gleitfläche (14) auf ihrer Innenseite auf. Auf ihrer Außenseite weist die Gleitlagerschale eine in Umfangsrichtung erstreckende Ölnut (16) auf, welche die Ölbohrungen (10, 12) fluidisch verbindet. Alternativ ist in dem Lagersitz in dem Lagergehäuse des Kurbelwellenhauptlagers eine Ölnut vorgesehen.

Description

Kurbelweiienhauptlager und Verfahren zur Ölversorgung

Die Erfindung betrifft ein Kurbelweiienhauptlager und Gleitlagerschale für ein solches mit die Gleitlagerscha!e radial durchsetzender Ölbohrung. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Ölversorgung eines Pleuellagers in einem Verbrennungsmotor, bei dem Öl durch eine die Gleitlagerschale des Kurbelwellen- hauptlagers radial durchsetzende Ölbohrung in den Bereich eines Gleitspalts zwischen einer Gleit- oder Lauffläche der Gleitlagerschale und einer Gleitfiäche eines Wellenzapfens der Kurbelwelle, von dort zumindest in Teilen über wenigstens eine Sammelbohrung in den Wellenzapfen und eine Stichbohrung in der Kurbelwelle zu einem Hubzapfen und dem Pleuellager geleitet wird.

Ein solches Verfahren geht beispielsweise aus S. Suzuki et al.„Visualization and Measurement of Oil Flow in Transparent Oil Passage of Crankshaft", R&D Review of Toyota CRDL. Vol. 38, No. 3, S. 44 bis 49, hervor.

Die Gleitlagerschalen bekannter Kurbelweiienhauptlager weisen eine in Umfangs- richtung verlaufende und in axialer Richtung meist mittig in die auf der Innenseite der Gleitlagerschale angeordnete Gleit- oder Lauffläche eingebrachte Nut auf. Diese hat die Funktion, das Öl einerseits zur Schmierung des Hauptlagers in Umfangsrichtung zu verteilen und andererseits über die Länge der Nut einen kontinuierlichen Ölstrom zum Pleuellager sicherzustellen. Die zwei Gleitlagerschalen des Kurbelwellenhauptlagers weisen jeweils an ihren umfänglichen Enden sogenannte Freilegungen auf, durch die eine Passungenau- igkeit der zu einem Radiallager zusammengesetzten Gleitlagerschalen kompensiert werden soll, welche ihre Ursache meist in Fertigungsungenauigkeiten und thermischen Schwankungen innerhalb des Kurbelwellenhauptlagers hat. Durch diese Freilegung kann jedoch vermehrt Öl seitlich in axialer Richtung aus dem Hauptlager austreten, so dass insgesamt ein größeres Ölvolumen zugeführt werden muss, als eigentlich funktional für die Schmierung und Kühlung beider Lager, des Haupt- und des Pleuellagers, benötigt wird. Deshalb werden größere Ölpum- pen benötigt, um auch für das Pleuellager ausreichend Öl bereitzustellen.

Im Zuge der Energieeinsparung und der Verringerung von Emissionen wird allerdings angestrebt, den Gesamtwirkungsgrad des Verbrennungsmotors zu steigern. Dem steht die Verwendung größerer Ölpumpen entgegen. Bekannte Maßnahmen, dem Phänomen des axialen Olaustritts entgegenzuwirken, sind beispielsweise der Versuch, das Lagerspiel zu verkleinern, der Ersatz der Freilegung beispielsweise durch tiefere Bearbeitungsrillen, das Einvuikanisieren oder Einlegen von Elastomerringen zur Abdichtung des Lagers am axial äußeren Lagerumfang oder die Verkürzung der umlaufende Nut in der Gieitfläche des Lagers, so dass diese nicht bis in den Freilegungsbereich hineinreicht. Aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen mit diesem Inhalt wird bespielhaft auf die DE 10 2005 009 470 A1 , die US 6,491 ,438 B1 oder die DE 10 2005 01 1 372 A1 verwiesen. Alle genannten Maßnahmen sind grundsätzlich geeignet, das benötigte Ölvolumen zu verringern. Allerdings haben diese auch jeweils spezifische Nachteile. Beispielsweise ist eine Spielverkleinerung nur begrenzt möglich, ohne die Reibung des Lagers und den Lagerverschleiß zu erhöhen. Die Bearbeitungsrillen verkleinern insgesamt die Kontaktfläche zwischen der Lagerschale und dem Gegenläufer. Dichtringe verhindern regelmäßig, dass Schmutz und Abrieb aus dem Lager ausgespült werden kann, was wiederum die Reibung erhöht. Eine nicht über den gesamten Umfang umlaufende Ölnut hat eine Unterbrechung der Ölversorgung des Pleuellagers zur Folge.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es vor diesem Hintergrund ein Kurbelwel- lenhauptlager bzw. eine Gleitlagerschale für ein solches und ein Verfahren bereit- zustellen, die eine verbesserte Ölversorgung des Pleueilagers sicherstellen und gleichzeitig den Ölbedarf minimieren.

Die Aufgabe wird durch eine Gleitlagerschale mit den Merkmalen des Patentan- Spruches 1 , ein Kurbelwellhauptlager mit den Merkmalen des Patentanspruches 3 sowie ein Verfahren zur Ölversorgung eines Pleuellagers mit den Merkmalen des Patentanspruches 5 gelöst.

Die erfindungsgemäße Gleitlagerschale für ein Kurbelwellenhauptlager sieht mehrere in Umfangsrichtung beabstandet angeordnete, die Gleitlagerschale radial durchsetzende Ölbohrung, eine ölnutfreie Gieitfläche auf ihrer Innenseite und eine sich auf ihre Außenseite in Umfangsrichtung erstreckende Ölnut vor, welche die Ölbohrung fluidisch verbindet. Als alternative Lösung wird ein Kurbelwellenhauptlager mit einem Lagergehäuse, in dem ein Lagersitz für eine Gleitlagerschale angeordnet ist, und mit einer Gleitlagerschale vorgeschlagen, wobei der Lagersitz eine dem Außenumfang der Gleitlagerschale entsprechende zylindrische oder zyiindersegmentförmige, konkave Aufnahmefläche aufweist, in der sich eine Ölnut in Umfangsrichtung erstreckt, die Gieitlagerschale mehrere in Umfangsrichtung beabstandet angeordnete, die Gleitlagerschale radial durchsetzende Ölbohrung und eine ölnutfreie Gleitfläche auf ihrer Innenseite aufweist und wobei die Ölnut die Ölbohrung fluidisch verbindet, wenn die Gleitlagerschale bestimmungsgemäß in den Lagersitz eingebaut ist. Beide alternativen Vorrichtungen sind zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ölversorgung eines Pleuellagers in einem Verbrennungsmotor geeignet, bei dem Öl durch mehrere in Umfangsrichtung beabstandet angeordnete, die Gleitlagerschale eines Kurbelwellenhauptlagers radial durchsetzende Ölbohrung in den Bereich eines Gleitspaltes zwischen einer ölnutfreien Gleitfläche der Gleitlagerschale und einer Gleitfläche eines Wellenzapfens einer Kurbelwelle, von dort zumindest in Teilen über wenigstens eine Sammelbohrung in den Wellenzapfen und eine Stichbohrung in der Kurbelwelle zu einem Hubzapfen und dem Pleueliager geleitet wird, wobei die mehreren Ölbohrungen in Umfangsrichtung derart beabstandet sind, dass die Ölversorgung des Pleuellagers dem Ölbedarf am Pleuellager entsprechend gesteuert erfolgt.

Je nach Ausgestaltung der Lagerschale und des Lagergehäuses ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch weitergebildet, dass das Öl durch eine sich auf der Außenseite der Gleitlagerschale in Umfangsrichtung erstreckende und die mehreren Ölbohrungen fluidisch verbindende Ölnut auf die mehreren Ölbohrungen verteilt wird.

Alternativ ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch weiter gebildet, dass das Kurbelwellenhauptlager ein Lagergehäuse aufweist, in dem ein Lagersitz für eine Gleitlagerschale angeordnet ist, der einen dem Außenumfang der Gleitlagerschale entsprechende zylindrische oder zylindersegmentförmige, konkave Aufnahmefiä- che aufweist, in der sich eine Ölnut in Umfangsrichtung erstreckt, die die Ölbohrung fluidisch verbindet, wenn die Gleitlagerschale bestimmungsgemäß in den Lagersitz eingebaut ist, wobei das Öl durch die Ölnut auf die mehreren Ölbohrun- gen verteilt wird.

Als dritte Möglichkeit können eine auf der Außenseite der Gleitlagerschale in Umfangsrichtung angeordnete und eine in der konkaven Aufnahmefläche des Lagersitzes angeordnete, in Umfangsrichtung verlaufende Ölnut in Kombination vorgesehen sein.

Zu dem Kurbelwellenhauptlager werden im Sinne dieser Schrift alle an der Lagerung der Kurbelwelle beteiligten Komponenten gerechnet, also das Lagergehäuse, das meist ein Teil des Motorblocks ist und den Lagersitz definiert, und die zwei zu einem Radiallager zusammengesetzten Gleitlagerschalen. Die Aufnahmefläche ist im Sinne dieser Schrift der Abschnitt des Lagersitzes, an dem die Lagerschalen mit Ihrem Außenumfang anliegen. Diese Fläche beschreibt in der Regel einen Zylinder, so dass die Lagerschalen vollumfänglich unterstützt werden. Grundsätzlich schadet es dem Prinzip der Erfindung aber nicht, wenn die Aufnahmefläche nur einen zylindersegmentförmigen Abschnitt beschreibt, in dem die Nut ausgebildet ist, wenn nur in diesem Winkelbereich ein Ölfluss sichergestellt werden muss. Die Ölnut hat in dem erfindungsgemäßen Kurbelwellenhauptlager bzw. in der erfindungsgemäßen Gleitlagerschale im Gegensatz zu den bekannten Lagern die Funktion, das Öl in Umfangsrichtung auf die mehreren Ölbohrungen zu verteilen, bevor es die Gleitfläche auf der Innenseite der Gleitlägerschale an den Stellen erreicht, wo das Öl erfahrungsgemäß bzw. konstruktionsbedingt benötigt wird. Die Ölzufuhr erfolgt deshalb bis hierin verlustfrei, während bei den bekannten Lagern mit Ölnut auf der Innenseite der Lauffläche eine gezielte und dabei verlustfreie Verteilung des Ölstroms nur bedingt möglich war.

Das Öl wird, wie eingangs geschildert, einerseits zur Schmierung und Kühlung des Hauptlagers selbst aber andererseits auch zur Versorgung des Pleuellagers benötigt. Eine ausreichende und definierte Ölversorgung beider Lager kann durch die gezielte Lage oder Anordnung und eine ausgewählte Größe der Mündungen der Ölbohrungen entlang der Gleit- oder Lauffläche eingestellt werden. Entscheidend kommt es darauf an, dass die Lage der die Gleitlagerschale radial durchsetzenden Ölbohrungen so gewählt ist, dass die Sammelbohrung in dem Wellenzapfen der Kurbelweile während einer Umdrehung eine Ölbohrung überstreicht, wenn Öl am Pleuellager benötigt wird.

Insbesondere kann es sich als vorteilhaft erweisen, Ölbohrungen mit unterschied- liehen Querschnittsflächen entlang der Lauffläche auszubilden bzw. in diese mün- den zu lassen, da belastungsbedingt über eine Umdrehung der Kurbelwelle hinweg nicht in jeder Phase dieselbe Ölmenge am Hauptlager wie auch am Pleuellager benötigt wird. Hierdurch kann ganz gezielt eine Drosselwirkung des Ölstroms zu dem Pleuellager eingestellt werden.

In jedem Fall ist der Gesamtquerschnitt aller Ölbohrungen unter Berücksichtigung der Strömungsverhältnisse in der gesamten Ölzuführung zum Hauptlager und im Hauptlager, insbesondere in dem Gleitspalt, so zu wählen, dass eine vorzugsweise auch belastungsabhängige Schmiermittelzufuhr für das Hauptlagers zu jeder Zeit sichergestellt ist.

Ausgiebige Versuchsreihen haben gezeigt, dass über derartige geometrische Maßnahmen eine Dichtwirkung erzielt wird, die den axialen Abfiuss von Öl aus dem Hauptlager deutlich reduziert. Es hat sich gezeigt, dass es möglich ist, bei aufrechterhaltenem Ölfluss zur Schmierung der Pleuellager allein das Ölvolumen zur Schmierung des Hauptlagers drastisch zu reduzieren. Dies beweist, dass die erfindungsgemäßen Gleitlagerschalen und Kurbelwellenlager dem Fachmann erstmals die Gelegenheit bieten, die Ölversorgung im Hauptlager und die Ölversorgung im Pleuellager nahezu unabhängig voneinander einzustellen und somit exakter auf den jeweils unterschiedlichen Bedarf anzupassen als es bislang möglich war. Dies erklärt, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen der Gesamtölstrom unter Aufrechterhaltung genügender Schmierung und Kühlung des Haupt- und des Pieuellagers reduziert werden konnte. Dementsprechend kann für einen Motor durch Verwendung des erfindungsgemäßen Kurbelweüenhauptlagers bzw. der entsprechenden Gleitlagerschale die Ölpumpenleistung reduziert werden, was zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades des Motors beiträgt.

Wie bereits ausgeführt, weist die Gleitlagerschale eine ölnutfreie Gleitfläche auf ihrer Innenseite auf. Diese Ausgestaltung hat im Hinblick auf das Verfahren den Vorteil, dass das Öl gezielt aus den Ölbohrungen in der Gleitlagerschale in die Sammelbohrung des Weilenzapfens abgegeben wird.

Die Sammelbohrung ist im Sinne dieser Schrift eine den Wellenzapfen in der Regel radial durchsetzende Bohrung, deren Mündung bei der Drehung der Kurbelwelle die Gleitfläche der Lagerschale überstreicht. Die Sammelbohrung und die Ölbohrungen in der Gleitlagerschale sind vorzugsweise in axialer Richtung mittig zur Lagerschale angeordnet, zumindest jedoch in axialer Richtung aufeinander ausgerichtet. Beim Überstreichen kommt die Mündung der Sammelbohrung des- halb mit der Mündung der Ölbohrung in der Gleitlagerschale zur Deckung, so dass zu diesem Zeitpunkt ein ungehinderter Ölfluss aus der entsprechenden Ölbohrung in die Sammelbohrung und von dort weiter bis in das Pleuellager möglich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch vorteilhafterweise weitergebildet, dass die Menge des zu dem Pleuellager geleiteten Öls durch die

Querschnittsflächen der mehreren Ölbohrungen in der Gleitlagerschale gesteuert wird.

Es ist ferner vorzugsweise dadurch weitergebildet, dass die Ölzufuhr zu dem Pleuellager durch die Position der mehreren Ölbohrungen in der Gleitlagerschaie lageabhängig gesteuert wird.

Weitere Vorzüge und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figurenbeschreibung erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gleitlagerschale in perspektivischer Darstellung;

Figur 2 die erfindungsgemäße Gleitlagerschale gemäß Figur 1 in der Aufsicht auf deren Außenseite; Figur 3 ein erstes Bespiel einer Kurbelwellenanordnung in axialer Schnittdarstellung; Figur 4 ein zweites Beispiel einer Kurbelwellenanordnung in axialer Schnittdarstellung;

Figuren

5A bis 5C die Kurbelwellenanordnung gemäß Beispiel 2 in radialer Schnittdar- Stellung bei drei verschiedenen Drehwinkeln der Kurbelwelle;

Figur 6 ein Ölflussdiagramm für den Gesamtölverbrauch der erfindungsgemäßen Gleitlagerschale im Vergleich mit einer konventionellen Gleitlagerschale;

Figur 7 ein Ölflussdiagramm für den seitlichen Ölverlust der erfindungsgemäßen Gleitlagerschale im Vergleich mit einer konventionellen Gleitlagerschale und Figur 8 ein Ölflussdiagramm für den Ölfluss zum Pleuellager bei Verwendung der erfindungsgemäßen Gleitlagerschale im Vergleich mit einer konventionellen Gleitlagerschale.

Die Figuren 1 uns 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gleitlagerschale für ein Kurbelwellenhauptlager mit insgesamt vierzehn in Um- fangsrichtung beabstandet angeordneten, die Gleitlagerschale axial mittig durchsetzenden Ölbohrungen. Acht in Umfangsrichtung mittig angeordnete Ölbohrungen 10 haben einen größeren Querschnitt. Jeweils drei nahe den beiden umfänglichen Enden der Gleitlagerschale angeordnete Ölbohrungen 12 haben kleinere Querschnitte. Die auf der Innenseite der Gleitlagerhalbschale angeordnete Gleit- oder Lauffläche 14 ist lediglich durch die Mündungen der sich durch die Gleitlagerschale radial erstreckenden Ölbohrung 10 und 12 unterbrochen. Die Gleitfläche ist also ölnutfrei, so dass ein wirksamer Traganteil der Gleitfläche auch in Um- fangsrichtung zwischen den Bohrungen gegeben ist, wie Figur 1 zeigt. Einerseits hat dies den Vorteil, dass sich der Traganteil insgesamt vergrößert. Andererseits ermöglicht dies eine gezieltere Steuerung des Ölflusses in der Lagerschale, wie weiter unten ausgeführt werden wird.

Auf der Außenseite der Gleitlagerschale erstreckt sich in Umfangsrichtung eine Ölnut 16, welche die Ölbohrungen 10, 12 fluidisch verbindet, siehe Figur 2. Die Ölnut hat in diesem Beispiel axialer Richtung eine größere Erstreckung als der Durchmesser der größten Ölbohrung. Sie hat generell vorzugsweise eine große Tiefe verglichen mit den Ölnuten, welche typischerweise auf den Innenseiten der Lagerschalen bekannter Bauart angeordnet sind. Beabsichtigt ist mit Geometrie eine ausreichende Ölversorgung aller Ölbohrungen 10, 12 mit minimalem Druckverlust sicherzustellen, damit insbesondere der Öltransport zu dem entfernt liegenden Pleuellager gewährleistet ist.

Die Figuren 3 und 4 sind Schemata, die einen Ausschnitt zweier unterschiedlicher Kurbelwellenanordnungen in einem Längs- oder Axialschnitt vereinfacht wiedergeben. Dargestellt sind im Einzelnen eine Kurbelwelle 20 mit einem einem Wellenoder Lagerzapfen 22 in einem Kurbelwellenhauptlager in Form eines Radiallagers 24, das aus zwei Gleitlagerschalen 26 und 28 zusammengesetzt ist. Die Gleitlagerschalen 26, 28 sind in einem Lagersitz angeordnet, der Teil eines Lagergehäu- ses 30 ist, welches in diesem Fall durch einen Teil des Motorblocks gebildet wird. In dem Motorblock 30 verlaufen mehrere Ölleitungen. Gezeigt sind ein Hauptölka- nal 32 sowie eine zum Hauptlager führende Zuleitung 34. Diese mündet in eine am Außenumfang der oberen Lagerschale 26 angeordnete Ölnut 36, die das Öl umfänglich auf mehrere Ölbohrungen verteilt, von denen in dieser Schnittdarstel- lung jedoch nur eine zu sehen ist. Die Kurbelwelle 20 weist neben dem Wellenzapfen 22 ferner einen Hub- oder Kurbelzapfen 38 und den Hubzapfen 38 mit dem Wellenzapfen 22 verbindende Kurbelwangen 40 auf. An dem Hubzapfen 38 greift über ein Pleuellager 42 ein nicht dargestellter Pleuel an.

Die beiden Figuren 3 und 4 unterscheiden sich dadurch, dass das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 eine Sammelbohrung 44 durch den Wellenzapfen 22 aufweist, welche sich linear in einer Stichbohrung 46 durch die Kurbelwange 40 und bis in den Hubzapfen 38 hinein fortsetzt. Streng genommen liegt nur eine einzige Durchgangsbohrung vor. Man spricht bei dieser Anordnung von einer I- Bohrungsanordnung.

In dem Beispiel gemäß Figur 4 verläuft die Sammelbohrung 44' senkrecht zur Achse des Wellenzapfens 22 und die Stichbohrung 46 durch die Kurbelwange 40 mündet seitlich in die Stichbohrung 44' hinein. Bei dieser Anordnung wird von einer V-Bohrungsanordnung gesprochen. Diese hat den Vorteil, dass die Sammelbohrung 44' als Durchgangsbohrung durch den Wellenzapfen 22 ausgeführt werden kann, die zwei gegenüberliegende Öffnungen in dem Wellenzapfen bildet. Die Vorteile werden anhand der Figuren 5A bis 5C verdeutlicht.

Figuren 5A bis 5C zeigen alle dieselbe Kurbelwellenanordnung mit einer V- Bohrungsanordnung in einem Radialschnitt. Sie zeigen diese bei unterschiedlichen Winkelstellungen der Kurbelwelle. Alle drei Darstellungen zeigen die Kurbel- welle 20 jeweils in zwei überlagerten Radialschnitten, nämlich einmal in axialer

Höhe des Wellenzapfens 22 und einmal in der Höhe des Hubzapfens 38 geschnitten. Dementsprechend sind im Vordergrund das den Wellenzapfen 22 umschließende Kurbelwellenhauptlager 24 und im Hintergrund der Pleuel 48 mit dem den Hubzapfen 38 umgreifenden großen Pleuelauge 50 zu sehen. Das Kurbelwellen- hauptlager 24 besteht wiederum aus den zwei Gleitlagerschalen 26 und 28, wel- che mit ihren Teilflächen 52, 54 aneinander anliegen. Die untere Gleitlagerschale 28 ist als Glattlager ohne Nut ausgebildet. Die obere Gleitlagerschale 26 ist als die erfindungsgemäße Gleitlagerschale ausgebildet. Sie weist in Umfangsrichtung auf ihrer Außenseite die Ölnut 16 auf, von welcher aus mehrere Ölbohrungen 10 die Gleitlagerschale 26 radial bis hin zu ihrer Gleitfläche durchsetzen.

Das Haupt- oder Radiallager 24 ist in den Darstellungen der Figuren 5A bis 5C ortsfest, während sich bei der Umdrehung der Kurbelwelle 20 die Sammelbohrung 44' im Uhrzeigersinn dreht. Dabei überstreichen die beidseitigen Mündungen der Sammelbohrung 44' die Gleitflächen der oberen und unteren Lagerschalen. Während eine Mündung der Sammelbohrung 44' nacheinander mit den Mündungen der Ölbohrungen 10 durch die obere Gleitlagerschale 26 zur Deckung kommt und dabei alternierender Ölfluss von der außenumfänglichen Nut 16 durch die Ölbohrungen 10 in die Sammelbohrung 44' zustande kommt, ist zum gleichen Zeitpunkt die zweite gegenüberliegende Mündung der Sammelbohrung 44' durch die glatte Oberfläche der unteren Gieitlagerschale 28 verschlossen. Hierdurch wird sicher gestellt, dass der überwiegende Teil des Öls durch die Stichbohrung 46 zu dem Hubzapfen 38 und dem diesen umgebenden, nicht gezeigten Pleuellager geleitet wird. Nach einer halben Umdrehung der Kurbelwelle, vgl. Figur 5B mit Figur 5C, kommt die gegenüberliegende Mündung der Sammelbohrung 44' zur Deckung mit den mehreren Ölbohrungen durch die obere Gleitlagerschale 26. Wenn sich, wie in dem hier gezeigten Beispiel, die Ölbohrungen über nahezu den gesamten Umfang der Gieitlagerschale 26 erstrecken, ist ein quasi-kontinuierlicher (eigentlich hochfrequent alternierender) Ölstrom zu dem Pleuellager über den vollen Zyklus gewährleistet.

Die Figuren 6 bis 8 zeigen drei Ölflussdiagramme, gemessen unter Verwendung einer Gieitlagerschale, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, und einer Gieitlagerschale bekannter Bauform mit einer konventionellen Ölnut entlang ihres Innenum- fangs. Im oberen Diagramm ist der gesamte Ölfluss durch das Hauptlager darge- stellt. Dieser ist drehzahlabhängig, wobei festgestellt werden konnte, dass unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Gleitlagerschale sich ein insgesamt niedrigerer Ölbedarf einstellt, vgl. Kurve 2, als unter Verwendung der bekannten Gleitlagerschale, vgl. Kurve 1 . Insgesamt konnte der Ölbedarf bei der Maximaldrehzahl halbiert werden. Bei niedrigerer Drehzahl ist sogar weniger als die Hälfte des Ölbedarfs ausreichend. Hieran lässt sich ablesen, dass ein mit dem erfindungsgemäßen Gleitlager an dem Kurbelwellenhauptlager ausgestatteter Motor kleinere Ölpumpen benötigt. Figur 7 ist ein Ölflussdiagramm, welches den gemessenen seitlich-axialen Ölab- fluss aus dem Kurbelwellenhauptlager wiedergibt. Dies zeigt sehr deutlich, dass das erfindungsgemäße Kurbelwellenhauptlager, vgl. Kurve 2, in puncto Abdichtung signifikante Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Lager mit innenliegender Nut erzielt, vgl. Kurve 1 . Der Ölverlust aus dem Hauptlager durch axialen Olaustritt ist erheblich geringer. Zudem ist er offenkungdig drehzahlunabhängig.

Dies bestätigt im Ergebnis auch das dritte Ölflussdiagramm gemäß Figur 8, welches den Ölstrom zum Pleuellager wiedergibt. Hier zeigt sich femer, dass der Ölstrom, welcher das Pleuellager erreicht, in beiden Fällen keine signifikanten Unterschiede aufweist, weil der Ölfluss zum Pleuellager bei dem erfindungsgemäßen Gleitlager bedarfsgerecht eingestellt werden kann, ohne den seitlichen Ölaus- fluss aus dem Hauptlager negativ zu beeinflussen. Letzterer muss nur so eingestellt werden, dass das Hauptlager bei jeder Drehzahl ausreichend gekühlt und geschmiert ist.

In der Praxis bedeutet dies, dass eine sehr bedarfsspezifische Zuführung des Ölstroms zu dem Pleuellager möglich ist. Dort wird die meiste Kühlung kurz vor und nach dem Energieeintrag durch die Verbrennungskraft benötigt. Um zu diesem Zeitpunkt dem Pleuellager den größtmöglichen Volumenstrom zur Verfügung zu stellen, müssen die Ölbohrungen durch das Kurbelwellenhauptlager an der der Winkelposition der Stichbohrung durch den Hubzapfen entsprechenden Stelle so dicht und so groß wie benötigt ausgeführt werden. Steht indes die Ölzuführboh- rung oder Stichbohrung durch die Kurbelwelle so, dass sie in den Bereich der Teiifugen oder Freilegung des Pleuellagers mündet, ist es vorteilhaft, die Ölzufuhr zum Pleuel über das Hauptlager zu hemmen, damit ein zu großer Ölabfluss aus dem Pleuellager vermieden wird. An der dem entsprechenden Winkelposition der Sammelbohrung in dem Wellenzapfen sind dann weniger und/oder kleinere oder gar keine Ölbohrungen durch die Lagerschale des Kurbelwellenhauptlagers vorzusehen.

Es ist auf diese Weise möglich einerseits die Menge des zu dem Pleuellager geleiteten Öls durch die Anzahl der mehreren Ölbohrungen und/oder durch deren Querschnittsflächen und andererseits den zeitliche Ablauf der Ölzufuhr zu dem Pleuellager je nach Lage der Kurbelwelle {lageabhängig) durch die Position der mehreren Ölbohrungen in der Gleitlagerschale zu steuern.

Bezugszeichenltste Gesamtöldurchfluss konventionelles Lager

Gesamtöldurchfluss erfindungsgemäßes Lager seitlicher Ölabfluss konventionelles Lager seitlicher Ölabfluss erfindungsgemäßes Lager Ölfluss zum Pleuelauge herkömmliches Lager Ölfluss zum Pleuelauge erfindungsgemäßes Lager Ölbohrung

Ölbohrung

Gleit- oder Lauffläche

Ölnut Kurbelwelle

Wellenzapfen

Kurbelwellenhauptlager/Radiallager

Gleitlagerschale

Gleitlagerschale Lagergehäuse/Motorblock

Hauptöikanal

Ölzuführung

Ölnut

Hubzapfen Kurbelwange

Pleuellager

Sammelbohrung

Sammelbohrung Stichbohrung Pleuel

50 großes Pleuelauge 52,54 Teilfuge/Teilfläche

Claims

Patentansprüche

1. Gleitlagerschale für ein Kurbelwellenhauptlager mit mehreren in Umfangs- richtung beabstandet angeordneten, die Gleitlagerschale radial durchsetzenden Ölbohrungen, einer ölnutfreien Gleitfläche auf ihrer Innenseite und einer sich auf ihrer Außenseite in Umfangsrichtung erstreckenden Ölnut, welche die Ölbohrungen fluidisch verbindet.

2. Gleitlagerschale nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,

dass von den mehreren Ölbohrungen wenigstens zwei Ölbohrungen unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen.

3. Kurbelwellenhauptlager mit einem Lagergehäuse, in dem ein Lagersitz für eine Gleitiagerschale angeordnet ist, und einer Gleitlagerschale, wobei der Lagersitz eine dem Außenumfang der Gleitlagerschale entsprechende zy- lindersegm entförmige, konkave Aufnahmefläche aufweist, in der sich eine Ölnut in Umfangsrichtung erstreckt, die Gleitlagerschale mehrere in Umfangsrichtung beabstandet angeordneten, die Gleitlagerschale radial durchsetzende Ölbohrungen und eine ölnutfreie Gleitfläche auf ihrer Innenseite aufweist und wobei die Ölnut die Ölbohrungen fluidisch verbindet, wenn die Gleitlagerschale bestimmungsgemäß in den Lagersitz eingebaut ist.

4. Kurbelwellenhauptlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

5. Verfahren zur Ölversorgung eines Pleuellagers in einem Verbrennungsmotor, bei dem Öl durch mehreren in Umfangsrichtung beabstandet angeordneten, die Gleitlagerschale eines Kurbelwe!lenhauptlagers radial durchset- zende Ölbohrungen in den Bereich eines Gleitspaltes zwischen einer Gleitfläche der Gleitlagerschale und einer ölnutfreien Gleitfläche eines Wellenzapfens einer Kurbelwelle, von dort zumindest in Teilen über wenigstens eine Sammelbohrung in dem Wellenzapfen und eine Stichbohrung in der Kurbelwelle zu einem Hubzapfen und dem Pleuellager geleitet wird, wobei die mehreren Ölbohrungen in Umfangsrichtung derart beabstandet sind, dass die Ölversorgung des Pleuellagers dem Ölbedarf am Pleuellager entsprechend gesteuert erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

dass das Öl durch eine sich auf der Außenseite der Gleitlagerschale in Umfangsrichtung erstreckende und die mehreren Ölbohrungen fluidisch verbindende Ölnut auf die mehreren Ölbohrungen verteilt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

dass das Kurbelwellenhauptlager ein Lagergehäuse aufweist, in dem ein Lagersitz für eine Gleitlagerschale angeordnet ist, der eine dem Außenumfang der Gleitlagerschale entsprechende zyiindersegmentförmige, konkave Aufnahmefläche aufweist, in der sich eine Ölnut in Umfangsrichtung erstreckt, die die Ölbohrungen fluidisch verbindet, wenn die Gleitlagerschale bestimmungsgemäß in den Lagersitz eingebaut ist, wobei das Öl durch die Ölnut auf die mehreren Ölbohrungen verteilt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlagerschale eine ölnutfreie Gleitfläche auf ihrer Innenseite aufweist, so dass das Öl gezielt aus den Ölbohrungen in der Gleitlagerschale in die Sammelbohrung des Wellenzapfens abgegeben wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des zu dem Pleuellager geleiteten Öls durch die Anzahl der mehreren Ölbohrungen und/oder durch deren Querschnittsflächen gesteuert wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzufuhr zu dem Pleuellager durch die Position der mehreren Ölbohrungen in der Gleitlagerschale lageabhängig gesteuert wird.