DE3317784C2 - - Google Patents

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.