DE19838745A1

DE19838745A1 - Gleitlager mit einem Lagerstuhl und einem Lagerdeckel

Info

Publication number: DE19838745A1
Application number: DE19838745A
Authority: DE
Inventors: Helmut Schaefer
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1998-08-26
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 2000-03-09
Also published as: US6203203B1

Abstract

Ein Gleitlager, welches insbesondere als Kurbelwellenhauptlager einer Brennkraftmaschine dienen soll, weist einen Lagerstuhl und einen Lagerdeckel auf. Der Lagerdeckel ist in einem anderen Material als der Lagerstuhl ausgeführt. Das Gleitlager weist eine fest mit diesem verbundene Lagerschicht aus einem Material auf, welches weicher als das des Lagerdeckels und das des Lagerstuhls ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleitlager, insbesondere als Kurbelwellenhauptlager einer Brennkraftmaschine mit einem Lagerstuhl und einem Lagerdeckel nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Wei terhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Her stellung eines Gleitlagers.

Allgemein bekannt sind teilbare Gleitlager, insbeson dere als Kurbelwellenhauptlager, in die eine Lager buchse aus einem typischen Gleitlagermaterial oder ein mit einem solchen Material beschichtetes Blech einge legt wird. Diese Lagerbuchsen oder Blecheinlagen, wel che ebenfalls teilbar ausgeführt sein müssen, ermögli chen eine gleichmäßige Verteilung der Lagerlast über die Lauffläche des Lagerauges. Allerdings kann es zwi schen den eingesetzten Lagerbuchsen und dem Lagerauge bzw. der Welle leicht zu einer Ölkohlebildung kommen.

Weiter gleichen die Lagerbuchsen Bearbeitungsungenau igkeiten aus, die bei der Herstellung des Lagerauges praktisch nicht zu vermeiden sind. Insbesondere wenn sich die Materialien des Lagerstuhls und des Lagerdec kels unterscheiden, z. B. Aluminiumdruckguß bei einem einstückig mit dem Kurbelgehäuse ausgebildeten Lager stuhl eines Kurbelwellenhauptlagers und Stahlguß bei einem Lagerdeckel, ist die Herstellung eines runden Lagerauges praktisch nicht möglich. Um das Lagerauge bearbeiten zu können, werden Lagerdeckel und Lager stuhl des jeweiligen Lagers vor der Bearbeitung be reits zusammengefügt. Deshalb müssen z. B. beim Drehen oder beim Dornhohnen die Schneiden des Bearbeitungs werkzeuges im gleichen Schnitt sowohl Aluminium als auch Stahl bearbeiten. Durch die verschiedenen Materi aleigenschaften des Lagerdeckels und des Lagerstuhls, insbesondere die erforderlichen Schnittkräfte, ver bleiben die Lageraugen nach der Bearbeitung immer in einer leichten Rundheitsabweichung (Ovalität).

Aus der DE 43 03 592 A1 ist ersichtlich, daß es mög lich ist auf eine Lagerbuchse ganz zu verzichten. Sie zeigt ein Pleuel, auf welches im Bereich seiner fer tigbearbeiteten Lageraugen eine spezielle Lagerschicht aufgebracht wird. Danach wird das Pleuel samt Lager schicht durch Bruchtrennung (Cracken) getrennt und man erhält so montagefertige zweigeteilte Pleuellagerau gen, die durch die Beschichtung mit einer Lagerschicht aus geeignetem Lagerwerkstoff ideale Laufeigenschaften aufweisen. Eine ähnliche Technik wird auch in der DE 26 56 203 C2 beschrieben.

Da jedoch bei Pleuelstangen beide Teile des Lagerau ges, also der Lagerdeckel und Lagerstuhl aus dem sel ben Material bestehen, treten hier keine oder nur ge ringe Probleme mit fertigungsbedingten Rundheitsabwei chungen auf.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung ein Gleitlager mit einem teilbarem Lagerauge zu schaffen, bei dem ein Lagerstuhl und ein Lagerdeckel aus verschiedenen Mate rialien hergestellt sind, und das minimale Rundheits abweichungen des Lagerauges und ideale Laufeigenschaf ten aufweist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufga be zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines sol chen Gleitlagers zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Eine verfahrensmäßige Lösung ergibt sich aus den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 6 genannten Merkma le.

Die Beschichtung des Lagers mit einer Lagerschicht aus geeignetem Lagerwerkstoff ermöglicht ideale Laufeigen schaften des Gleitlagers und die Geräuschentwicklung kann deutlich reduziert werden. Außerdem kann es durch die fest mit dem Lagerauge verbundene Lagerschicht eine Ölkohlebildung verhindert werden.

Die zu einer Bearbeitung des Lagerauges fest miteinan der verbundenen Teile des Gleitlagers, nämlich der Lagerstuhl und der Lagerdeckel, werden nach der Bear beitung in sehr vorteilhafter Weise mit einer Lager schicht aus einem Lagermaterial beschichtet, wobei dieses Lagermaterial im Allgemeinen weicher als das Material des Lagerdeckels und des Lagerstuhls ist. In vorteilhafter Weise wird dabei die Lagerschicht so dick aufgetragen, daß ihre Schichtdicke größer ist als die maximalen Rundheitsabweichungen, die nach der me chanischen Bearbeitung des Lagerauges verblieben sind. Nach der Demontage des Lagerdeckels, wobei die weiche Lagerschicht auseinandergebrochen (gecrackt) wird, wird der Lagerdeckel erneut auf den Lagerstuhl mon tiert. Die nun folgende Feinstbearbeitung, z. B. Feinstdrehen oder Dornhohnen, kann so unter sehr vor teilhaften Bedingungen erfolgen. Dadurch, daß nur Tei le der zuvor aufgebrachten, weichen Lagerschicht abge tragen werden, bleiben die Schnittkräfte klein und es herrschen homogene Schnittbedingungen entlang der kom pletten Oberfläche des Lagerauges, wodurch sich hohe Fertigungsgenauigkeiten erzielen lassen.

Bei der Montage nach dem Cracken der Lagerschicht kön nen eventuell Grate an den Stoßflächen der Lager schicht auftreten, die jetzt in das Innere des La gerauges ragen. Bei der Feinstbearbeitung des Lagerau ges werden diese gegebenenfalls auftretenden Grate wieder entfernt. Man erhält also ein Lagerauge mit einer homogenen Lauffläche und mit sehr geringen Rund heitsabweichungen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem nachfolgend, anhand der Zeichnung beschriebenen Aus führungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Teilschnitt eines Kurbelgehäuses mit einem Teil einer Kurbelwelle und zwei Kurbel wellenhauptlagern; und

Fig. 2 einen Schnitt durch das Kurbelgehäuse aus Fig. 1 entlang der Linie II-II.

In Fig. 1 ist ein Teil eines Kurbelgehäuses 1 im Teil schnitt dargestellt. Dabei ist in einem Zylinder 2 (nur teilweise dargestellt) eine Pleuelstange 3 und ein Kolben 4 (nur teilweise dargestellt) zu erkennen. In dem unteren Teil des Kurbelgehäuses 1 befindet sich eine Kurbelwelle 5, welche in mehreren Gleitlagern 6 gelagert ist. Die Gleitlager 6 sind hier insbesondere Kurbelwellenhauptlager 6, von denen in Fig. 1 ledig lich zwei dargestellt sind. Jedes dieser Kurbelwellen hauptlager 6 besteht aus einem Lagerstuhl 7, der ein stückig mit dem Kurbelgehäuse 1 ausgeführt ist und einem Lagerdeckel 8, der mit einem oder mehreren Befe stigungselementen 9 mit dem Lagerstuhl 7 verbunden ist.

Auf einer Lauffläche 10 des Lagerstuhls 7 bzw. einer Lauffläche 11 des Lagerdeckels 8 ist eine Lagerschicht 12 aus einem weichen Lagerwerkstoff aufgebracht. Diese Lagerschicht 12 aus einem Lagerwerkstoff, welcher in idealer Weise Zinn oder als seinen Hauptbestandteil enthält, ist nach dem Aufbringen zwischen 100 µm und 250 µm dick. Um diese in den Figuren überhaupt erken nen zu können, ist die Lagerschicht 12 deshalb in ex tremer Vergrößerung dargestellt.

In Fig. 2 ist das Kurbelgehäuse 1 in einer Ansicht entlang der Linie II-II erkennbar. Dabei ist ein La gerauge 13 des Kurbelwellenhauptlagers 6 ohne die mon tierte Kurbelwelle 5 dargestellt. Die Lagerschicht 12 weist Bruchflächen 14 auf, die annähernd in Verlänge rung einer Fuge 15 zwischen dem Lagerstuhl 7 und dem Lagerdeckel 8 verlaufen. Diese Bruchflächen 14 entste hen durch das Cracken der Lagerschicht 12 bei der De montage des Lagerdeckels 8 und ermöglicht eine Fixie rung des Lagerdeckels 8 bei der endgültigen Montage in Längsrichtung des Kurbelgehäuses 1, ähnlich den Bruch flächen von ursprünglich einstückig entstanden, ge crackten Lagerbauteilen (z. B. Pleuellagergeige oder großes Pleuellagerauge).

Bei der Herstellung des Kurbelwellenhauptlagers 6 wer den der Lagerdeckel 8 und der Lagerstuhl 7 mittels der Verbindungselemente 9 fest miteinander verbunden. Dies sollte in der selben Art, bei Schraubverbindungen 9 insbesondere mit dem selben Anzugsdrehmoment, erfol gen, wie dies auch später beider endgültigen Montage des Kurbelwellenhauptlagers 6 erfolgt.

Durch Bearbeitung des Lagerauges 13 mit Fertigungsver fahren, wie Drehen und Dornhohnen, wird dieses dann auf seinen endgültigen Durchmesser, abzüglich der ge planten Dicke der Lagerschicht 12, gebracht. Da die Schneiden der Bearbeitungswerkzeuge dabei im gleichen Schnitt sowohl den Lagerstuhl 7 (Aluminium) als auch den Lagerdeckel 8 (Stahl) bearbeiten müssen, läßt sich eine Rundheitsabweichung (Ovalität) nach der Bearbei tung des Lagerauges 13 nicht vermeiden.

Die Lagerschicht 12 wird dann auf die beiden unter schiedlichen Materialien des Lagerdeckels 8 und des Lagerstuhls 7 in montiertem Zustand durch Plasmasprit zen aufgebracht. Sie verbindet sich dabei fest insbe sondere drehfest mit dem Lagerauge 13. Die 100 µm bis 250 µm dicke Lagerschicht 12 überdeckt die im Lagerau ge 13 auftretenden Rundheitsabweichungen, die meistens nur wenige Mikrometer (µm) betragen. Nach dem Cracken der Lagerschicht 12 und der erneuten Montage von La gerstuhl 7 und Lagerdeckel 8, erfolgt eine endgültige Feinstbearbeitung der Lagerschicht 12, die dabei bis auf eine Restdicke von etwa 50 µm bis 100 µm abgetra gen werden kann. Sämtliche Rundheitsabweichungen des Lagerauges 13 und die bei der Montage der gecrackten, weichen Lagerschicht 12 eventuell entstandenen Grate werden dadurch beseitigt.

Alternativ dazu können der Lagerstuhl 7 und der Lager deckel 8 an den dem Lagerauge 13 zugewandten Endpunk ten der Fuge 15 in bekannter Weise jeweils mit einer Fase versehen sein. Ein eventuell entstandener Grat kann so nicht in das Innere des Lagerauges 13 ragen sondern stellt sich nur wesentlich abgeschwächt in Radialrichtung dar. Dadurch geht auch von einem nach einer Bearbeitung eventuell verbleibende Restgrat kein Risiko für die einwandfreie Funktion des Gleitlagers 6 aus.

Die verbleibende Schichtstärke von 50 µm bis 100 µm der Lagerschicht 12 ermöglicht bei dem fertig montier ten Kurbelwellenhauptlager 6 eine gleichmäßige Vertei lung der Lagerlast über die Lauffläche 10, 11 des La gerauges 13 und optimale Laufeigenschaften der Kurbel welle 5 in den Kurbelwellenhauptlagern 6.

Claims

1. Gleitlager, insbesondere als Kurbelwellenhauptla ger einer Brennkraftmaschine, mit einem Lagerstuhl und einem Lagerdeckel, wobei der Lagerstuhl und der Lagerdeckel aus verschiedenen Materialien be stehen und je eine Lauffläche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitlager (6) eine fest mit diesem verbundene Lagerschicht (12) aus einem Lagermaterial auf weist, wobei die Lagerschicht (12) die Laufflächen (10, 11) des Lagerdeckels (8) und des Lagerstuhls (7) wenigstens annähernd vollständig bedeckt.

2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschicht (12) eine Dicke aufweist, die größer ist, als nach der Bearbeitung verbleibende Rundheitsabweichungen eines, aus dem Lagerdeckel (8) und dem Lagerstuhl (9), gebildeten Lagerauges (13).

3. Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschicht (12) eine Dicke von 50 µm bis 250 µm aufweist.

4. Gleitlager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschicht (12) Zinn als einen ihrer Haupt bestandteile aufweist.

5. Gleitlager nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschicht (12) Blei als einen ihrer Haupt bestandteile aufweist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers, ins besondere als Kurbelwellenhauptlager einer Brenn kraftmaschine, mit einem Lagerstuhl und einem La gerdeckel, wobei der Lagerstuhl und der Lagerdec kel aus verschiedenen Materialien bestehen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

1. 6.1 in einem ersten Schritt werden der Lagerdeckel (8) und der Lagerstuhl (7) des Gleitlagers (6) in der Art fest miteinander verbunden, in der dies auch bei dem fertigen Gleitlager (6) er folgen soll.
2. 6.2 in einem zweiten Schritt wird das Lagerauge (13) des Gleitlagers (6) in der Art mechanisch bearbeitet, daß eine maximale Rundheitsabwei chung verbleibt, die deutlich kleiner ist als die Dicke einer geplanten Lagerschicht (12).
3. 6.3 in einem dritten Schritt wird die Lagerschicht (12) auf die Lauffläche (10, 11) des Lagerauges (13) aufgebracht.
4. 6.4 in einem vierten Schritt erfolgt ein Cracken der Lagerschicht (12) und eine Demontage des Lagerdeckels (8) von dem Lagerstuhl (7).
5. 6.5 in einem fünften Schritt werden der Lager deckel (8) und der Lagerstuhl (7) des Gleitla gers (6) wieder fest miteinander verbunden, und es erfolgt eine Fertigbearbeitung des La gerauges (13), wobei ausschließlich die Lager schicht (12) bearbeitet wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschicht (12) mit eine Dicke von 50 µm bis 250 µm aufgebracht wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschicht (12) durch Plasmaspritzen mit einem rotierenden Brenner auf die Lauffläche (10, 11) des Lagerauges (13) aufgebracht wird.