DE19548756C2 - Einrichtung zur Zufuhr von Schmieröl zu einer Längsbohrung in einer umlaufenden Welle und zu den Gleitflächen eines Radialgleitlagers für diese Welle - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Kurbelwellen von Brennkraftmaschinen mit einer zentralen Längsbohrung zu versehen, um die Pleuellager über diese Längsbohrung mit Öl zu versorgen. Die Zuführung des Öls zu dieser zentralen Längsbohrung erfolgt bei einem Radialgleitlager, in dem die Kurbelwelle gelagert ist, über radiale Schmierölkanäle, die in der äußeren Lagerabstützung, in der Lagerschale und in der Welle ausgebildet sind. Zur kontinuierlichen Förderung ist es insbesondere erforderlich am Außendurchmesser der Welle oder am Innendurchmesser der Lagerschale des Radialgleitlagers eine umlaufende Nut vorzusehen, die in Bezug auf die axiale Erstreckung des Radialgleitlagers üblicherweise mittig angebracht ist. Diese umlaufende Nut steht mit den radialen Schmierölkanälen in der Lagerabstützung der Lagerschale und in der Welle in Verbindung. Die Lagerspalte des Radialgleitlagers stehen ebenfalls mit der umlaufenden Nut in Verbindung. Das zur Schmierung des Gleitlagers benötigte Schmieröl tritt in der unbelasteten Zone des Radialgleitlagers von der Nut aus seitlich in den Lagerspalt zwischen Lagerschale und Welle ein. Bei einem nach den üblichen Kriterien ausgelegten Gleitlager, wobei insbesondere einem vorgegebenen Durchmesser der Welle eine ausreichende axiale Erstreckung des Lagers zuzuordnen ist, bewirkt die Pumpwirkung der rotierenden Welle den Aufbau eines tragfähigen Films und entsprechende Öldrücke in der belasteten Zone. Obwohl beim Radialgleitlager nach dem Stand der Technik die üblichen Auslegungskriterien eingehalten wurden, zeigte es sich bei einem Gleitlager, das, wie vorstehend beschrieben, auch zur Überführung von Öl zu einer Längsbohrung in der radial gelagerten Welle ausgebildet ist, daß offensichtlich keine ausreichende Tragfähigkeit gegeben war.

In der DE 11 40 412 AS ist eine Anordnung zum Schmieren eines Wellenlagers dargestellt, bei der das Schmiermittel durch eine feststehende Zulaufbohrung in eine in der Wellenoberfläche befindliche Umfangsnut eingeführt und von dort über zwei an die Nut zu beiden Seiten anschließende, schraubenförmig verlaufende Förderrillen verteilt wird. Mit dieser Ausbildung soll die Schmierwirkung durch bessere Verteilung des Schmiermittels verbessert werden.

Aus der DE 10 32 974 AS ist eine Einrichtung zur Zufuhr von Schmieröl entnehmbar, bei der die Lagerschale eines Radialgleitlagers in einem mittleren Bereich eine Bohrung aufweist, die zur Zufuhr von Schmieröl zu den Gleitflächen dient.

Aus der DE 35 19 984 A1 geht es bereits als bekannt hervor, zur Ölzuführung zu den Gleitflächen eines Radialgleitlagers axiale Schmiertaschen vorzusehen, die über eine Umfangsnut und Bohrungen mit Schmieröl versorgt werden.

In der DE 27 03 775 C2 ist ein Radialgleitlager mit axialen und radialen Bohrungen für den Schmiermittelzufluß über die Welle dargestellt. Die Radialbohrungen stehen mit einer auf einem Teilumfang liegenden Schmiertasche und Bohrungen in der Lagerschale mit einem nutförmigen Schmiermittelraum auf der Außenseite der Lagerschale in Verbindung. Der Ölabfluß erfolgt über einen Kanal radial auswärts.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Tragfähigkeit eines derartigen Radialgleitlagers zu verbessern und dabei eine ausreichende Ölversorgung sowohl zur zentralen Wellenbohrung, als auch der Gleitflächen des Radialgleitlagers sicherzustellen, bei geringem konstruktivem Aufwand und Bauraum des Lagers.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Die umlaufende Nut, die in der Welle eine ständige Verbindung zwischen den radialen Kanälen herstellt, ist in Bezug auf die radiale Erstreckung des Lagers so angebracht, daß die axialen Erstreckungen des Radialgleitlagers zu beiden Seiten der Nut so aufgeteilt sind, daß sich ein breiterer tragender Abschnitt und ein schmalerer dichtender Abschnitt ergibt. Die axiale Erstreckung des breiteren tragenden Abschnitts ist so bemessen, daß die Breite des tragenden Abschnitts zum Wellendurchmesser ein Verhältnis von wenigstens 0,15, vorzugsweise von 0,2 bis 0,3 ergibt. Der schmalere dichtende Abschnitt hat eine geringere axiale Erstreckung, da er lediglich als Spaltdichtung mit ausreichender Ölflußdrosselung wirkt. Der tragende Abschnitt ist in der belasteten Zone mit einer durchgehend glatten, von Unterbrechungen freien Gleitfläche ausgebildet, die insbesondere frei von Einrichtungen zur Ölweiterleitung ist. Eine ausreichende Tragfähigkeit des Lagers wird dadurch erzeugt, daß sich ausreichend hohe Öldrücke in der belasteten Zone ausbilden können. Demgegenüber sind beim Gleitlager nach dem Stand der Technik, mit einer umlaufenden Nut im tragenden Bereich die maximal möglichen Öldrücke und damit die Tragfähigkeit des Lagers herabgesetzt, weil die umlaufende Nut das Radialgleitlager quasi in zwei Teillager teilt, und dadurch zwei Lager mit bezüglich des Druckaufbaus ungünstigen Breiten-Durchmesserverhältnissen entstehen. Das aufgrund der Pumpwirkung der umlaufenden Welle in den Spalt gezogene Öl kann in der tragenden Zone auf kurzen axialen Wegen seitlich in die Nut abströmen. Die Öldrücke sind deshalb entsprechend vermindert. Die erfindungsgemäße Kombination von Radialgleitlager und Ölüberführung in einem Bauteil erspart konstruktiven Aufwand und insbesondere axialen Bauraum gegenüber einer getrennten Ausführung von Lager, Ölnut und Dichtungen. Bei gegenüber dem Stand der Technik kaum vergrößerter axialer Baulänge wird ein guter Schmierfilmaufbau, ein hohe Tragfähigkeit und geringer Verschleiß des Radialgleitlagers erreicht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: Einen Querschnitt in Kurbelwellenlängsrichtung durch eine Einrichtung zur Ölversorgung gemäß der Erfindung;

Fig. 2: Eine Schnittansicht in Richtung der in Fig. 1 eingetragenen Schnittlinien II-II gesehen.

Die in Fig. 1 dargestellte Schnittansicht zeigt eine Welle 1 mit einer Längsbohrung 2. Die Welle 1 beinhaltet die miteinander drehfest verbundenen Bauteile 3 und 14. Die Längsbohrung 2 erhält über radiale Kanäle 10, 11, eine umlaufende Nut 9, Bohrungen 8 in einer Lagerschale 4, sowie eine Ölzuführung 6 Öl, das zur Versorgung von nicht dargestellten Pleuellagern einer Brennkraftmaschine dient. Die Lagerabstützung 5, die Lagerschale 4, sowie der Außenumfang der Welle 1 bilden ein Radialgleitlager. Die Lagerabstützung 5, in der die Lagerschale drehfest eingesetzt ist, ist beispielsweise mit dem Kurbelgehäuse der nicht dargestellten Brennkraftmaschine verbunden. In Bezug auf eine von der Nut 9 aufgespannte Ebene ist das Lager asymmetrisch. Zu der einen Seite der Nut erstreckt sich ein Abschnitt des Radialgleitlagers, der im wesentlichen Tragfunktion hat. Die Breite dieses tragenden Abschnitts des Radialgleitlagers ist so bemessen, daß sich ein Verhältnis aus Breite des tragenden Abschnitts zum Wellendurchmesser von wenigstens 0,15 und vorzugsweise 0,2 bis 0,3 ergibt. Dieser die Tragfunktion ausübende Lagerabschnitt erhält über eine Tasche 7, die mit der Ölzuführung 6 in Verbindung steht, Öl zur Versorgung der Gleitflächen. Hierzu ist die Lagerschale 4 in der oberen unbelasteten Zone mit Bohrungen 12 versehen. Außerdem gelangt über die Nut 9 auch von der Seite her Schmieröl in die Lagerspalte. Der sich zur anderen Seite der Nut 9 erstreckende Lagerabschnitt hat im wesentlichen eine Dichtfunktion, das heißt, er bildet eine Spaltdichtung gegen die Räume, über die Öl zur Längsbohrung in der Welle 1 strömt. Der entsprechende Lagerabschnitt ist dementsprechend von geringer Breite. Hier genügt ein Verhältnis aus Breite des dichtenden Abschnitts zum Wellendurchmesser, das wesentlich kleiner ist als 0,15.

Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung in Richtung der in Fig. 1 eingetragenen Schnittlinien II-II gesehen. Das Öl strömt von der Ölzuführung 6 in Richtung der eingezeichneten Pfeile in die Längsbohrung 2 der Welle 1. Hierzu sind in der Lagerschale 4 im Bereich der umlaufenden Nut eine Anzahl von über dem Umfang verteilten Bohrungen 8 vorgesehen. Radial einwärts steht die umlaufende Nut 9 mit weiteren Bohrungen 10 in Verbindung, die mit einem Zwischenraum 13 korrespondieren. Über den Zwischenraum 13 zwischen Bauteil 3 und Bauteil 14, die die Welle darstellen, tritt das Öl in Bohrungen 11 ein, die unmittelbar mit der Längsbohrung 2 in Verbindung stehen.

Das zur Ölversorgung benötigte Öl wird im Betrieb der Brennkraftmaschine von einer nicht dargestellten Ölpumpe zur Ölzuführung 6 gefördert. Ein Teil des Öls wird wie beschrieben, über eine Öltasche 7 in die Mitte des tragenden Abschnitts des Lagers geführt. Der andere Teil gelangt, wie beschrieben in die Längsbohrung 2. Anstelle einer mit der Ölzufuhrleitung 6 verbundenen Öltasche 7 kann auch eine separate Ölversorgungsleitung vorgesehen sein, die nicht mit der Ölzuführung 6 in Verbindung steht.

Claims (4)

1. Einrichtung zur Zufuhr von Schmieröl zu einer Längsbohrung in einer umlaufenden Welle und zu den Gleitflächen eines Radialgleitlagers für diese Welle, wobei die Lagerung der Welle mit einer Lagerschale erfolgt, die auf ihrem Außendurchmesser in einer Lagerabstützung abgestützt ist, und wobei die Zufuhr von Schmieröl zur Längsbohrung über radiale Kanäle in den Lagerteilen sowie über eine zwischen Lagerschale und Welle befindliche umlaufende Nut erfolgt, die mit den radialen Kanälen in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Radialgleitlager bezüglich seiner axialen Erstreckung mit unterschiedlich langen Abschnitten zu beiden Seiten der Nut (9) ausgebildet ist, wobei auf einer Seite der Nut (9) die axiale Erstreckung des tragenden Abschnitts der Lagerschale des Radialgleitlagers zum Durchmesser der Welle (1) ein Verhältnis von wenigstens 0,15 aufweist, und die axiale Erstreckung des dichtenden, gegenüber dem tragenden Abschnitt kürzeren Abschnitt der Lagerschale (4) des Radialgleitlagers auf der anderen Seite der Nut (9) so ausgestaltet ist, daß sich eine zur Dichtung gegen die innenliegenden Ölräume ausreichende Öldrosselung ergibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (9) am Außendurchmesser der Welle (1) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (9) am Innendurchmesser der Lagerschale (4) vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des tragenden Abschnittes angeordnete Bohrungen (12) über eine mit der Ölzuführung (6) verbundene, sich axial erstreckende Tasche (7) Schmieröl erhalten.