WO1999056028A1 - Geteilte lageranordnung in einem gehäuse, insbesondere kurbelwellen-gleitlager für hubkolbenmaschinen - Google Patents

Geteilte lageranordnung in einem gehäuse, insbesondere kurbelwellen-gleitlager für hubkolbenmaschinen Download PDF

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Clemens Luchner
Karl Mayr
Franz Malischew
Andreas Keber
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • 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
    • F16C9/02—Crankshaft bearings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49636—Process for making bearing or component thereof

Definitions

  • the invention relates according to the preamble of claim 1 to a split bearing arrangement in a housing, in particular crankshaft plain bearings for reciprocating engines, comprising a bearing block and a bearing cap made of materials of different hardness, the bearing cap arranged against the bearing block being positively connected to the bearing block by means of projections interacts securely against transverse loads.
  • Such a bearing arrangement is known for example from DE-A 195 35 497, the projections provided on the bearing cover in the area of its clamping surface being produced by a rough mechanical finishing of this clamping surface. Preference is given here to a surface roughness generated by linear milling of the dividing surface or clamping surface parallel to the central axis of the bearing, the sharp-edged tips of which dig into the corresponding counter-clamping surface of the bearing bracket when the plain bearing is clamped together.
  • a bearing cover produced in this way with protrusions in the clamping surface in no way reaches a one with a clamping surface produced by breaking separation given positive engagement, so that the bearing cover must be additionally secured against transverse loads
  • the invention is therefore based on the object of demonstrating a bearing arrangement with an improved material clamping
  • bearing cover formed from an iron material has cutting or pyramid-like projections formed above over its clamping surface, and that grooves are also provided in at least one of the corresponding clamping surfaces to accommodate the initial mounting of the bearing cover with force in the counter-clamping surface of the protrusion formed from a light metal bearing chair protrusions serve while impressing displaced material of the bearing chair
  • the clamped bearing cover can advantageously absorb high lateral forces in a split bearing arrangement, as is particularly advantageous, for example, in a V-engine
  • FIG. 1 is a perspective view of a bearing cover with the projections according to the invention, shown removed from an indicated storage chair, and
  • Figure 2 shows a section of the projections in cross section
  • a split bearing arrangement 1 in a machine housing 2 of a reciprocating piston machine (not shown in more detail) comprises, in particular for a crankshaft sliding bearing 3, a bearing block 4 and a bearing cover 5 made of materials of different hardness, the bearing cover 5 arranged against the bearing block 4 being braced via projections 6 interacts positively with the bearing bracket 4 secured against transverse loads
  • the bearing cover 5 formed from an iron material has cutting-like projections 6 formed above via its clamping surfaces 7 and that grooves 8, 9 in the corresponding clamping surfaces 7, 10 of the bearing cover 5 and bearing bracket 4 are provided, which serve to receive the protrusions 6, when the bearing bracket 5 is first assembled, with force in the counter-clamping surfaces 10 of the bearing bracket 4 formed from a light metal, while impressing the displaced material of the bearing bracket 4
  • the cutting distance of the projections 6 can be selected to be the same or different With the measure according to the invention, in an advantageous manner for secure material clamping during the initial assembly of the bearing cover 5 on the bearing bracket 4 via the projections 6 with corresponding depressions (not shown) which are embossed in the future assembly or disassembly of the precise location of the bearing cover 5 on the bearing bracket 4 serve
  • the bearing cap 5 when the protrusions 6 are impressed into the counter-clamping surfaces 10 of the bearing block 4 formed from an aluminum alloy by means of sliding fits, such as the fit cheeks 11 of the bearing cap 5 the bearing chair 4 is guided relative to the bearing chair 4. This ensures accurate, play-free imaging of the depressions in the bearing chair 4 corresponding to the projections 6
  • the projections 6 In order to compensate for the material displacements given when the projections 6 are impressed into the counter clamping surface 10 of the bearing block 4 without having an adverse effect on the rest of the flat contact of the clamping surfaces 7 with the counter clamping surfaces 10, the projections 6 have rounded grooves 8 adjacent to them, with the advantageous flow of the displaced Material the grooves 8 pass directly into the cutting edges 6 'and 6 "
  • grooves 8 in the bearing cover 5 flat rounded grooves 9 can be arranged in the counter clamping surfaces 10 of the bearing seat 4 in areas of the protrusions of the bearing cover 5 to be pressed in. These grooves 9 are recessed from the counter clamping surfaces 10 in Matching to the respective cutting edge height H of the protrusions 6 is selected in order to achieve a sufficient recess for the material-clamping in the rectilinear and / or arc-shaped protrusion 6.
  • both types of grooves 8, 9 can also be combined to ensure that a Material is not displaced into the areas of the flat clamping surfaces 7 and counter clamping surfaces 10
  • the projections 6 on the bearing cover can either be machined or formed by eroding
  • the bearing cap 5 can be made of a sintered material with screw through-bores, wherein in connection with the sinter production, circular-arc-shaped projections which protrude above the clamping surfaces 7 of the bearing cap 5 are formed in relation to the through bores
  • the positive connection between the bearing cover 5 and the bearing bracket 4 made of materials of different hardness is preferably used in a machine housing 2 for a V-engine or internal combustion engine, in particular with a V-angle of 90 ° with known high lateral forces from the engine on the Bearing cover 5

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Abstract

Für eine geteilte Lageranordnung in einem Gehäuse, insbesondere Kurbelwellen-Gleitlager für Hubkolbenmaschinen mit einem Lagerstuhl (2) und einem Lagerdeckel (5) aus unterschiedlich harten Werkstoffen wird zur hochbelastbaren und kostengünstig herstellbaren Material-Verklammerung von Deckel (5) und Lagerstuhl (2) vorgeschlagen, daß der aus einem Eisenwerkstoff gebildete Lagerdeckel (5) über seine Spannflächen vorstehend ausgebildete schneidenartige Vorsprünge (6) aufweist und daß ferner Nuten (8, 9) in den korrespondierenden Spannflächen von Lagerdeckel und Lagerstuhl vorgesehen sind, die der Aufnahme des bei einer Erstmontage des Lagerdeckels (5) mit Kraftaufwand in die Gegenspannflächen des aus einem Leichtmetall gebildeten Lagerstuhls (2) eingedrückten Vorsprünge (6) beim Eindrücken verdrängten Werkstoffes des Lagerstuhles (2) dienen.

Description

Geteilte Lageranordnung in einem Gehäuse, insbesondere Kurbelwellen- Gleitlager für Hubkolbenmaschinen
Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine geteilte Lageranordnung in einem Gehäuse, insbesondere Kurbelweilen-Gleitlager für Hubkolbenmaschinen, umfassend einen Lagerstuhl und einen Lagerdeckel aus unterschiedlich harten Werkstoffen, wobei der gegen den Lagerstuhl verspannbar angeordnete Lagerdeckel über Vorsprünge formschlüssig mit dem Lagerstuhl gegen Querbelastungen gesichert zusammenwirkt.
Eine derartige Lageranordnung ist beispielsweise aus der DE-A 195 35 497 bekannt, wobei die am Lagerdeckel im Bereich seiner Spannfläche vorgesehenen Vorsprünge durch eine grobe mechanische Endbearbeitung dieser Spannfläche erzeugt werden. Bevorzugt wird hierbei eine durch lineares Fräsen der Teilungsfläche bzw. Spannfläche parallel zur Lagermittelachse erzeugte Oberflächenrauhigkeit, deren scharfkantige Spitzen sich beim Zusammenspannen des Gleitlagers in die korrespondierende Gegenspannfläche des Lagerstuhls eingraben.
Ein auf diese Weise mit Vorsprüngen in der Spannfläche hergestellter Lagerdeckel erreicht in keiner Weise einen mit einer durch Bruchtrennen erzeugten Spannfläche gegebenen Formschlußeingriff, so daß der Lagerdeckel gegen Querbelastungen zusätzlich zu sichern ist
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lageranordnung mit einer verbesserten Mateπal-Verklammerung aufzuzeigen
Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelost und zwar dadurch, daß der aus einem Eisenwerkstoff gebildete Lagerdeckel über seine Spannflache vorstehend ausgebildete schneiden- oder pyramidenartige Vorspruπge aufweist, und daß ferner Nuten zumindest in einer der korrespondierenden Spannflachen vorgesehen sind die der Aufnahme des bei einer Erstmontage des Lagerdeckels mit Kraftaufwand in die Gegenspannfläche des aus einem Leichtmetall gebildeten Lagerstuhls eingedruckten Vorsprunge beim Eindrucken verdrängten Werkstoffes des Lagerstuhles dienen
Mit der erfindungsgemaß gestalteten Mateπal-Verklammerung kann in einer geteilten Lageranordnung der verspannbar angeordnete Lagerdeckel in vorteilhafter Weise hohe Querkrafte aufnehmen, wie dies beispielsweise bei einem V-Motor von besonderem Vorteil ist
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen angegeben
Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten Ausfuh- rungsbeispiels beschrieben Es zeigt
Figur 1 in perspektivischer Ansicht einen von einem angedeuteten Lagerstuhl entfernt gezeigten Lagerdeckel mit den erfindungsgemaßen Vor- sprungen, und
Figur 2 einen Ausschnitt der Vorsprunge im Querschnitt Eine geteilte Lageranordnung 1 in einem Maschinen-Gehäuse 2 einer nicht naher dargestellten Hubkolbenmaschine umfaßt insbesondere für ein Kurbelwellen-Gleitlager 3 einen Lagerstuhl 4 und einen Lagerdeckel 5 aus unterschiedlich harten Werkstoffen, wobei der gegen den Lagerstuhl 4 verspannbar angeordnete Lager- deckel 5 über Vorsprunge 6 formschlussig mit dem Lagerstuhl 4 gegen Querbelastungen gesichert zusammenwirkt
Zur Erzielung einer hochbelastbaren Mateπal-Verklammerung in der geteilten Lageranordnung 1 insbesondere eines Kurbelwellen-Gleitlagers 3 wird erfindungs- gemäß vorgeschlagen, daß der aus einem Eisenwerkstoff gebildete Lagerdeckel 5 über seine Spannflachen 7 vorstehend ausgebildete schneidenartige Vorspruπge 6 aufweist und daß ferner Nuten 8, 9 in den korrespondierenden Spannflachen 7, 10 von Lagerdeckel 5 und Lagerstuhl 4 vorgesehen sind, die der Aufnahme des bei einer Erstmontage des Lagerdeckels 5 mit Kraftaufwand in die Gegenspannflächen 10 des aus einem Leichtmetall gebildeten Lagerstuhls 4 eingedruckten Vorsprunge 6 beim Eindrucken verdrängten Werkstoffes des Lagerstuhles 4 dienen
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemaßen Lageranordnung 1 gilt, daß der Lagerdeckel 5 aus einem Grauguß gebildet ist und daß die Vor- sprunge 6 einen Schneidenwinkel α ungefähr 50° - 110° aufweisen, ferner daß die Schneidenhohe "H" über der Spaπnflache 7 des Lagerdeckels 5 zwischen 0,25 - 1 ,5 mm betragt, wobei mit Radien von R = 0,15 - 0,30 mm verrundete Nuten 8 im jeweiligen Radiusmaß R in die Spannflache 7 eingetieft an die Schneidenflanken 6', 6" anschließen und daß ferner der Schneideπ-Abstand der Vorsprunge 6 zwischen 2 - 5 mm gewählt ist
Für die aus Figur 1 am Lagerdeckel 5 in dessen Spannflache 7 erkennbaren Vorsprunge 6 hat sich für einen Lager-Durchmesserbereich von 40 - 60 mm ein aus Figur 2 erkennbares Profil der Vorsprunge 6 bewahrt, wobei der Schneidenwinkel α = 60° und die Schneidenhohe H = 0,75 mm gewählt ist und der Radius der jeweils verrundeten Nut 8 zu 0,25 - 0,3 mm Weiter kann der Schneiden-Abstand der Vorsprunge 6 gleich oder ungleich gewählt sein Mit der erfindungsgemaßen Maßnahme sind in vorteilhafter Weise zur sicheren Mateπal-Verklammerung bei der Erstmontage des Lagerdeckels 5 am Lagerstuhl 4 über die Vorspruπge 6 mit diesen korrespondierende Vertiefungen (nicht dargestellt) eingeprägt, die bei zukunftiger Montage oder Demontage der lagegenauen Fixierung des Lagerdeckels 5 am Lagerstuhl 4 dienen
Zur Erzielung einer genauen Zuordnung des Lagerdeckels 5 zum Lagerstuhl 4 wird weiter vorgeschlagen, daß der Lagerdeckel 5 beim Eindrucken der Vorsprunge 6 in die Gegenspannflächen 10 des aus einer Alu-Legierung gebildeten Lagerstuhls 4 mittels Schiebepassungen, wie beispielsweise den Passungswangen 1 1 des Lagerdeckels 5 mit dem Lagerstuhl 4 relativ zum Lagerstuhl 4 gefuhrt ist Damit ist eine genaue, spielfreie Abbildung der mit den Vorsprungen 6 korrespondierenden Vertiefungen im Lagerstuhl 4 gewährleistet
Um die beim Eindrucken der Vorsprunge 6 in die Gegenspannfläche 10 des Lagerstuhls 4 gegebenen Werkstoffverdrangungen ohne nachteilige Auswirkung auf die übrige flächige Anlage der Spannflachen 7 mit den Gegenspannflächen 10 zu kompensieren, sind den Vorsprungen 6 verrundete Nuten 8 benachbart zugeordnet, wobei zum vorteilhaften Fließen des verdrängten Werkstoffes die Nuten 8 unmittelbar in die Schneidenflanken 6' und 6" übergehen
Wie aus Figur 1 erkennbar, können anstelle der Nuten 8 im Lagerdeckel 5 in den Gegenspannflächen 10 des Lagerstuhles 4 in Bereichen der einzudruckenden Vor- sprunge des Lagerdeckels 5 flache verrundete Nuten 9 angeordnet sein Diese Nuten 9 sind bezüglich ihrer Eintiefung von den Gegenspannflächen 10 aus in Abstimmung auf die jeweilige Schneidenhohe H der Vorsprunge 6 gewählt, um für die geradlinig und/oder bogenförmig gestalteten Vorsprunge 6 eine ausreichende Vertiefung zur Mateπal-Verklammerung zu erreichen Im übrigen können auch beide Arten von Nuten 8, 9 kombiniert sein, um sicherzustellen, daß eine Werkstoffver- drangung nicht in die Bereiche der planen Spannflachen 7 und Gegenspannflächen 10 erfolgt Das vorzugsweise über die Passungswangen 1 1 , aber auch über nicht dargestellte Paßstifte, Paßhullen oder Schraubenzentπerbunde, mögliche geführte Eindrucken der Vorsprunge 6 kann zum einen in der Weise erfolgen, daß der Lagerdeckel 5 mit seinen Vorsprungen 6 mittels der Lagerverschraubung in den Lagerstuhl eingedruckt ist Weiter ist es möglich, bei der Erstmontage des Lagerdeckels 5 diesen mittels einer Preßeinrichtung in den Lagerstuhl einzudrucken und gegebenenfalls bei teilweiser Vor-Eindruckung die Gesamt-Eindruckung mittels der Lagerverschraubung zu bewerkstelligen
Die Vorsprunge 6 am Lagerdeckel können entweder spanabhebend oder mittels Erodieren gebildet sein
Als weitere, nicht gezeigte Werkstoffvariante für den Lagerdeckel 5 kann dieser aus einem Sinterwerkstoff gestaltet sein mit Schrauben-Durchgangsbohrungen, wobei in Verbindung mit der Sinter-Herstellung zu den Durchgangsbohrungen konzentrisch angeordnete, kreisbogenformige Vorsprunge ausgebildet sind, die über den Spannflachen 7 des Lagerdeckels 5 vorstehen
Der erfindungsgemaße Formschluß zwischen Lagerdeckel 5 und Lagerstuhl 4 aus unterschiedlich harten Werkstoffen findet vorzugsweise Verwendung bei einem Ma- schinen-Gehause 2 für einen V-Motor bzw Brennkraftmaschine, insbesondere mit einem V-Winkel von 90° mit bekanntlich hohen Querkraften aus dem Triebwerk auf den Lagerdeckel 5

Claims

Patentansprüche
1. Geteilte Lageranordnung in einem Gehäuse, insbesondere Kurbelwellen- Gleitlager für Hubkolbenmaschinen, umfassend einen Lagerstuhl (4) und einen Lagerdeckel (5) aus unterschiedlich harten Werkstoffen, wobei der gegen den Lagerstuhl (4) verspannbar angeordnete Lagerdeckel (5) über Vorsprünge (6) formschlüssig mit dem Lagerstuhl (4) gegen Querbelastungen gesichert zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem Eisenwerkstoff gebildete Lagerdeckel (5) über seine Spannfläche (7) vorstehend ausgebildete schneiden- oder pyramidenartige Vorsprünge (6) aufweist, und - daß ferner Nuten (8, 9) zumindest in einer der korrespondierenden
Spannflächen (7, 10) von Lagerdeckel (5) und Lagerstuhl (4) vorgesehen sind, die der Aufnahme eines bei einer Erstmontage des Lagerdeckels (5) mit Kraftaufwand in die Gegenspannflächen (10) des aus einem Leicht- metall gebildeten Lagerstuhles (4) eingedrückten Vorsprünge (6) beim Eindrücken verdrängten Werkstoffes des Lagerstuhles (4) dienen.
2. Lageraπordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerdeckel (5) aus einem Grauguß gebildet ist und daß die Vorsprünge (6) einen Schneidenwinkel α « 50° - 110° aufwei- sen, ferner daß die Schneidenhöhe "H" über der Spannfläche (7) des Lagerdeckels (5) zwischen 0,25 - 1 ,5 mm beträgt, wobei mit Radien von R = 0,15 - 0,30 mm verrundete Nuten (8) im jeweiligen Radiusmaß "R" in die Spannfläche (7) eingetieft an den Schnei- denflanken (6', 6") anschließen, und daß der Schneiden-Abstand "A" der Vorsprünge (6) zwischen 2 - 5 mm gewählt ist.
3. Lageranordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (6) am Lagerdeckel (5) geradlinig und/oder bogenförmig gestaltet sind.
4. Lageranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerdeckel (5) beim Eindrücken der Vorsprünge (6) in die Gegen- spannflächen (10) des aus einer Alu-Legierung gebildeten Lagerstuhles (4) mittels Schiebepassungen (Passungswangen (11 ), Paßstifte, Paßhüisen, Schraubenzeπtrierbunde) relativ zum Lagerstuhl (4) geführt ist.
5. Lageranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerdeckel (5) mit seinen Vorsprungen (6) mittels einer Lagerverschraubung und/oder einer Preßeinrichtung in den Lagerstuhl (4) eingedrückt ist.
6. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gegenspannflächen (10) des Lagerstuhls (4) in Bereichen der einzudrückenden Vorsprünge (6) des Lagerdeckels (5) flache, verrundete Nuten (9) angeordnet sind. Lageranordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem Sinterwerkstoff gebildete und mit Schrauben-Durchgangsbohrungen versehene Lagerdeckel (5) zu den Durchgangsbohrungen konzentrisch angeordnete, kreisbogenformige Vorsprunge aufweist
Lageranordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprunge (6) am Lagerdeckel (5) spanabhebend oder mittels Erodieren gebildet sind
Lageranordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem Maschinen-Gehause (2) für einen V-Motor
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