DE3317784C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
- F16C9/04—Connecting-rod bearings; Attachments thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Lager gemäß dem Oberbegriff des Patent
anspruchs 1.
Moderne Entwicklungen auf dem Gebiet der Brennkraftmaschinen gehen
dahin, insbesondere zwecks Massenverringerung auch im Bereich von
Lagern, beispielsweise Pleuellagern, Leichtmetalle, wie Aluminium,
oder auch Kunststoffe einzusetzen. Insbesondere in diesen Fällen
ergeben sich besondere Schwierigkeiten hinsichtlich der Wahrung
eines einigermaßen konstanten Lagerspiels, da derartige Materialien
einen wesentlich größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als
der Werkstoff des Lagerzapfens, in der Regel Stahl oder Gußeisen,
besitzen.
Die gattungbildende DE-PS 6 20 366 offenbart ein Lager mit zwischen
Lagerdeckel und Lagergehäuse, die zugleich Lagerschalen bilden,
angeordneten Ausgleichsstücken mit großem thermischen Ausdehnungs
koeffizienten, um das Lagerspiel temperaturabhängig zu beeinflus
sen. Die Ausgleichsstücke werden beim Anziehen der Spannschrauben
mit verspannt, so daß bei kaltem Lager Lagerdeckel und Lagergehäuse
spaltfrei dicht aufeinander liegen. Bei Erhöhung der Lager
temperatur dehnen sich die Ausgleichsstücke stärker als die übrigen
Lagerteile aus, so daß ein Spalt zwischen Lagerdeckel und Lagerge
häuse entsteht. Abgesehen davon, daß diese Arbeitsweise nur bei
einer bestimmten, in der Patentschrift nicht offenbarten Materi
alwahl für die Spannschrauben auftritt, besitzt das bekannte Lager
den Nachteil, daß bei einer Temperaturerhöhung alle Abmessungsver
größerungen zu einer Verlagerung des Mittelpunkts des Lagerauges in
einer Richtung führen.
Aus der US-PS 25 60 413 ist eine Lagerkonstruktion mit ein Lager
gehäuse und einen Lagerdeckel zusammenhaltenden Spannschrauben
bekannt, die im Übergangsbereich zwischen diesen beiden Lagerteilen
mit Spiel von Hülsen umgeben sind, die zur Querausrichtung der
beiden Lagerteile dienen. Auch hier werden die Lagerschalen
unmittelbar durch die Oberfläche der beiden genannten Lagerteile
gebildet.
In der Lagerkonstruktion nach GB-PS 11 19 384 finden sich am Lager
gehäuse seitlich des Lagerauges Buchsen, die nach dem Zusammenbau
mit dem Lagerdeckel in Ausnehmungen in diesem hineinragen. Eine der
Buchsen wird dabei von einer im Querschnitt kreisförmigen Ausneh
mung aufgenommen, die andere von einer elliptischen. Ziel dieser
unterschiedlichen Ausbildung der Aufnahmen für die Buchsen ist die
Schaffung eines Toleranzausgleichs.
Die aus der US-PS 30 07 754 bekannte Lageranordnung schließlich
weist ebenfalls seitlich der Lageraugen verlaufende, beide Lager
teile durchsetzende Spannschrauben auf. Zusätzlich findet sich eine
unterteilte, durch separate Bauteile gebildete Lagerschale. Die
Auslegung ist so getroffen, daß nur zwischen Lagergehäuse und
Lagerdeckel, nicht aber zwischen den Lagerschalen ein Spalt vor
liegt. An die Beseitigung unerwünschter thermischer Einflüsse auf
das Lagerspiel ist nicht gedacht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager gemäß dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das bei allen im Betrieb
auftretenden Temperaturen auch bei Verwendung von Werkstoffen für
Lagergehäuse und Lagerdeckel mit großem thermischen Ausdehnungs
koeffizienten (größer als der thermische Ausdehnungskoeffizient des
Lagerzapfens) ein Lagerspiel mit für den Betrieb günstiger Größe,
insbesondere ein ausreichend konstantes Lagerspiel, sicherstellt,
ohne daß eine wesentliche Verlagerung des Mittelpunkts des Lagerau
ges in Kauf genommen werden muß.
Bei der Erfindung stützen sich die Spannschrauben mit Schrauben
köpfen und/oder Muttern - gegebenenfalls unter Zwischenfügung von
Unterlegscheiben - also nicht nur am Lagerdeckel und am Lagergehäuse
ab, sondern auch über Paßhülsen, die - ebenso wie die Spannschrau
ben - aus einem Material, beispielsweise Stahl, bestehen, das das
gleiche oder zumindest ein ähnliches thermisches Ausdehnungsverhal
ten wie der Lagerzapfen besitzt. Unter einem Lagerzapfen im Rahmen
der Erfindung ist ganz allgemein das rotierende Wellenteil zu ver
stehen, das mittels der Lageranordnung gelagert wird. Aufgrund der
beschriebenen Werkstoffwahl für Spannschrauben und Paßhülsen ergibt
sich bei Temperaturänderungen demgemäß eine Abstandsänderung
zwischen den jeweils einer Spannschraube zugeordneten Auflage
flächen an den beiden Lagerteilen, die weitgehend der thermisch
bedingten Durchmesseränderung des Lagerzapfens sowie der diesen
unmittelbar umgebenden Lagerschalen entspricht. Die zusätzlichen
thermisch bedingten Abmessungsänderungen von Lagerdeckel und
Lagergehäuse werden dagegen durch die Trennfuge zwischen diesen
aufgenommen, so daß in Abweichung von dem Stand der Technik diese
beiden Lagerteile sich, ausgehend von den durch Schraubenköpfe und
Muttern bzw. Gewinde gebildeten Flächen, in Richtung Trennfuge
vergrößern können; eine Beeinflussung des Lagerspiels hierdurch ist
damit zumindest weitgehend ausgeschlossen.
An dieser Stelle sei eingefügt, daß bei einer exakten Auslegung
einer derartigen Lagerdeckelverschraubung verständlicherweise nicht
nur die thermischen Ausdehnungkoeffizienten der verschiedenen Werk
stoffe, sondern auch die Abmessungen der verschiedenen Bestandteile
des Lagers zu berücksichtigen sind.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter
ansprüche, von denen die Merkmale des Anspruchs 4 eine Zentrierung
der beiden Lagerteile
gegeneinander sicherstellen, während die Ausführung gemäß Anspruch 3
mit besonderem Vorteil bei Motorgehäusen aus Leichtmetall Einsatz findet.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der
Zeichnung erläutert, deren Fig. 1 die Anwendung der Erfindung auf ein Leichtmetallpleuel
für eine Brennkraftmaschine und deren Fig. 2 einen Lagerstuhl
in einem Leichtmetallgehäuse, zum Teil im Längsschnitt, wiedergibt.
Das Pleuel 1 in Fig. 1 besteht aus zwei Teilen, nämlich der Pleuelstange
2 und dem Lagerdeckel 3, der zusammen mit dem Lagergehäuse 4
bildenden unteren Bereich der Pleuelstange 2 unter Aufnahme der beiden
Lagerschalen 5 und 6 das Pleuelauge 7 umschließt, das einen Kurbelzapfen
aufnimmt. Lagerdeckel 3 und anderes Lagerteil 4 sind mittels Spannschrauben
8 und 9 verspannt, wobei die Stirnflächen der beiden Lagerschalen 5 und
6 unmittelbar aufeinanderliegen, während zwischen den beiden Lagerteilen
3 und 4 bei allen im Betrieb auftretenden Temperaturen die Trennfugen
10 und 11 gewahrt bleiben. Ebenso wie die Unterteilungsebene der beiden
Lagerschalen 5, 6 verläuft auch die Trennfuge 10, 11 bezüglich des Lagerauges
7 diametral.
Die beiden Spannschrauben 8 und 9 durchsetzen Durchgangslöcher 12, 13
bzw. 14, 15 in den beiden Lagerteilen 3 und 4, in denen ferner Paßhülsen
17 und 18 solcher Länge angeordnet sind, daß die Schraubenköpfe 19 und
20 sowie die Muttern 21 und 22 über Unterlegscheiben 23, 24, 25 und 26
sich nicht nur auf Flächen 27, 28, 29 und 30 an den beiden Lagerteilen
3 und 4, sondern auch an den Stirnflächen der Paßhülsen 17 und 18 abstützen.
Von Bedeutung ist auch die Materialwahl nicht nur für die Spannschrauben
8 und 9, sondern auch für die Paßhülsen 17 und 18. Diese Bauteile bestehen
aus einem Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der
zumindest sehr ähnlich dem Ausdehnungskoeffizienten des Werkstoffs des
das Lagerauge 7 durchsetzenden Wellenzapfens und der Lagerschalen 5,
6 ist.
Bei einer Temperaturerhöhung ergibt sich folgendes: Die Ausdehnungskoeffizienten
ergeben eine Vergrößerung des Abstands zwischen den jeweils einer der
Spannschrauben 8 und 9 zugeordneten Auflageflächen 27, 29 und 28, 30, die
etwa der Durchmesservergrößerung des Wellenzapfens und der Lagerschalen
5, 6 entspricht. Im übrigen bilden die Schraubenköpfe und Muttern bzw. die
Unterlegscheiben 23, 24, 25 und 26 aber gleichsam feste Anschläge für die
beiden Lagerteile 3 und 4, so daß weitere Abmessungsvergrößerungen der Lagerteile
3 und 4 parallel zur Pleuel- und Lagerachse 31 durch die Trennfugen
10, 11 aufgenommen werden, ohne daß sie nennenswerten Einfluß auf den Durchmesser
des Lagerauges 7 und damit auf das Lagerspiel haben können. Damit
wird zumindest ohne nennenswerten zusätzlichen Aufwand eine Kompensation
auch sehr unterschiedlicher Wärmeausdehnungen der verschiedenen Lagerteile
erreicht.
Auch im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 durchsetzen die Spannschrauben 40
und 41 Durchgangslöcher 42 und 43 in dem aus einem Aluminiumwerkstoff bestehenden
Lagerdeckel 44, sind jedoch in Sacklöcher 45 und 46 in dem ebenfalls
aus Leitmetall bestehenden Lagergehäuse 47 eingeschraubt. Die Paßhülsen
48 und 49, deren Länge hier etwa gleich dem Durchmesser der Lagerschalen
50 und 51 ist, liegen in korrespondierenden Erweiterungen 52, 53, 54 und 55
der Durchgangs- und Sacklöcher 42, 43, 45 und 46 axial eingespannt zwischen
stirnseitigen Anschlagflächen 56, 57, 58 und 59. Die Länge der Paßhülsen ist
so gewählt, daß sie den Spalt 60 zwischen den Lagerteilen 44 und 47 sicherstellen.
Der Aluminium-Lagerdeckel 44 ist durch die Platte 61 aus Stahl oder
Grauguß verstärkt. Dadurch wird auch das akustische Verhalten günstig beeinflußt
(Schallreflexion und Mikro-Reibbewegung an den Trennflächen). Die
Konstruktion nach Fig. 2 ist billiger als ein üblicher eingesetzter Grauguß-Lagerstuhl
und vereinfacht die Fertigung, da keine Mischbearbeitung Aluminium-Grauguß
erforderlich ist.
Die Erfindung gestattet, mit geringem zusätzlichen Aufwand das Lagerspiel
bei Temperaturänderungen konstant oder gezielt veränderlich (z. B. kleineres
Lagerspiel bei heißem Motor und daher verringerter Schmierölzähigkeit) zu
machen.
Claims (4)
1. Geteiltes Lager, bei dem ein Lagerzapfen zwischen Lagerschalen
hälften in einem geteilten Lagerauge gelagert ist, das zur Hälf
te in einem Lagergehäuse und zur Hälfte in einem mittels Spann
schrauben am Lagergehäuse befestigten Lagerdeckel ausgebildet
ist, die beiderseits des Lagerauges in senkrecht zur Lagertei
lungsebene verlaufenden Durchgangslöchern im Lagerdeckel und da
mit fluchtenden Löchern im Lagergehäuse angeordnet sind und sich
auf der dem Lagergehäuse abgewandten Seite des Lagerdeckels an
diesem abstützen, und mit Ausgleichsstücken zur Wahrung des La
gerspiels bei Temperaturänderungen, dadurch gekennzeichnet, daß
bei Fertigung von Lagerdeckel (3) und Lagergehäuse (4) aus einem
Werkstoff, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient größer als
derjenige des Werkstoffs des Lagerzapfens ist,
- a) die Spannschrauben (8, 9) von die Lagerteilungsebene über brückenden, in dem betreffenden Loch (13, 15) und in dem betref fenden Durchgangsloch (12, 14) angeordneten Paßhülsen (17, 18) umgeben sind, die beim Anziehen der Spannschrauben (8, 9) mit axialer Druckkraft beaufschlagt werden,
- b) die Lagerschalenhälften (5, 6) durch separate Teile gebildet sind,
- c) bei angezogenen Spannschrauben (8, 9) zwischen dem Lagerdeckel (3) und dem Lagergehäuse (4), nicht jedoch zwischen den Lagerschalenhälften (5, 6), eine Trennfuge (11) verläuft und
- d) die Spannschrauben (8, 9) und die Paßhülsen (17, 18) aus einem Werkstoff mit annähernd demselben thermischen Ausdehnungskoeffi zienten wie der Werkstoff des Lagerzapfens bestehen.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die
Löcher in dem Lagergehäuse (4) Durchgangslöcher (13, 15) und die
Paßhülsen (17, 18) in den Durchgangslöchern (12, 13, 14, 15)
verschiebbar sowie von solcher Länge sind, daß sich die Spann
schrauben (8, 9) sowohl auf einander abgekehrten Flächen von
Lagerdeckel (3) und Lagergehäuse (4) als auch auf den Stirn
flächen der Paßhülsen (17, 18) abstützen.
3. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der
Paßhülsen (48, 49) etwa gleich dem Durchmesser des Lagerauges
(7) ist und die Paßhülsen (48, 49) mit ihren Stirnflächen
zwischen Anschlagflächen (56, 57, 58, 59) am Lagergehäuse (47)
und am Lagerdeckel (44) eingespannt sind.
4. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest eine der Paßhülsen (17, 18) in Querrichtung unter
teilt ist und die Unterteilungsstelle innerhalb eines der Durch
gangslöcher (12, 13, 14, 15) liegt.
Priority Applications (1)
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Publications (2)
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
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Also Published As
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DE3317784A1 (de) | 1984-01-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VOLKSWAGEN AG, 3180 WOLFSBURG, DE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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