DE2653629A1 - Wellenlager - Google Patents

Description

• Wellenlager
• Die Erfindung bezieht sich auf Wellenlager und insbesondere, aber nicht ausschließlich auf das untere Pleuelaugenlager einer Pleuelstange einer Kolbenbrennkraftmaschine.
• Das untere Pleuelauge einer Pleuelstange muß so kon<struiert sein, daß es einen ausreichend großen Lagerdurchmesser hat und gleichzeitig muß es vorzugsweise eine solche Abmessung besitzen, daß nach Abnahme des Pleuellagerdeckels die Pleuelstange durch die Zylinderbohrung verschoben werden kann.
• Bei der Konstruktion von Kolbenbrennlcraftmaschinen sind die verschiedensten Versuche unternommen worden, um fUr das untere Pleuelauge einen möglichst großen Lagerdurchmesser zu erhalten, wobei gleichzeitig Sorge dafür getragen wurde, daß bei abgenommenem Pleuellagerdeckel das untere Pleuelauge durch die Zylinderbohrung entnommen werden kann. Die Vorteile dieser Bauart liegen darin, daß erstens eine ausreichend große Lageroberfläche zur Verfügung steht, denn Je größer der Lagerdurchmesser ist, desto kürzer kann die axiale Baulänge des Lagers sein und: dies wiederum schafft die Mögliceit, daß der Abstand zwischen den Zylindern und demgemäß die Gesamtabmessung des Motors kürzer gehalten werden können und dies hat insbesondere bei 1£V11-Motoren Bedeutung, wo zwei untere Pleuellager an einem gemeinsamen Kurbelzapfen angreifen. Zweitens muß festgestellt werden, daß im Hinblick auf die axiale Länge der Kurbelwelle je größer die Überlappung zwischen den Durchmessern von Kurbel zapfen, die die unteren Pleuellager tragen und den Durchmessern der Hauptkurbelwellenlager ist, umso größer die Festigkeit der Kurbelwelle ist.
• Im Falle von Dieselmotoren, wo die Lagerbelastungen besonders schwer sind, kennt man viele Beispiele von Gestaltungen zwischen Pleuelstange und Pleuellagerdeckel, wobei das untere Pleuellager in einem Winkel schräg zur Längsachse zur Pleuelstange geteilt ist. Dies ergibt eine schmale Pleuelstange relativ zum Lagerdurchmesser, aber es ergibt sich eine asymmetrische Beanspruchungsverteilung mit der Folge, daß hinsichtlich der Verzerrung unter Last Probleme auftreten. Bei bekannten Anordnungen war es auch notwendig, den Pleuellagerdeckel festzulegen und hohe Biegebelastungen in den Bolzen zu verhindern, was zu erhöhten Herstellungskosten fiihrte und außerdem die Gefahr mit sich brachte, daß unerwijnschte Stellen mit Beanspruchungskonzentrationen auftreten.
• Es besteht daher ein Bedürfnis, das untere Pleuelauge unter 900 zu teilen, d.h. in der Ebene, die um 900 gegenüber der Längsachse der Pleuelstange geneigt ist und es sind verschiedene Konstruktionen bekanntgeworden, um die Größe des unteren Pleuellagers so groß als möglich im Hinblick darauf zu bemessen, daß sie durch die Zylinderbohrung geschoben werden müssen.
• Bei bekannten geteilten unteren Pleuelaugen wird im allgemeinen eine zweiteilige, ringförmige, dünnwandige Lagerschale allgemein gleichförmiger Dicke benutzt und jede halbkreisförmige Hälfte dieser Lager schale besitzt einen ausgepreßten Lappen und zu seiner axialen Festlegung/der Lappen bildet auch eine Sicherheit gegen Drehung der Lagerschale innerhalb des unteren Pleuelauges. Bei diesen bekannten Konstruktionen ist der Abstand zwischen den ittellinen der Deckelbefestigungsbolzen auf beiden Seiten des Lagers so klein gehalten, wie dies möglich ist, ohne daß eine Berührung oder SffPung mit der Lagerschale zu befürchten ist.
• Bei einer weiteren bekannten Konstruktion werden vier Deckelspannschrauben kleinen Durchmessers an Stelle von zwei Spannschrauben relativ großen Durchmessers benutzt, so daß ein größerer Lagerdurehnesser innerhalb der gleichen Gesamtaußenabmessung vorgesehen werden Lann und gleichzeitig eine gleichmäßigere Klemmbelastung auf die Lagerschalen ausgeübt wird. Wenn diese Bolzenzentren in einem solchen Ausmaß vermindert werden, daß der Bolzen entweder dicht an die Lagerschale herankommt oder mit dieser Berührung hat, wird es unzwecicniäßig, einen Raum für die ablichten Lappen zu finden, die die Lagerschalen festhalten.
• Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung weist die Lageranordnung, die aus zwei komplementären Teilen besteht und eine innere zylindrische Oberfläche bildet, zwei abnehmbare Lagerschalen auf, die innerhalb der komplementären Teile vorgesehen sind und von der zylindrischen Oberfläche getragen werden, wobei zwei Verbindungsbolzen an diametral gegenüberliegenden Seiten des Zylinders angreifen, so daß die beiden komplementären Teile verbunden werden und wobei de Bolzen in Ausnehmungen eingreifen, die in der äußeren Oberfläche der Lagerschalen vorgesehen sind, um die Lagerschalen axial gegenüber den komplementären Teilen festzulegen und eine Drehung der Lagerschalen gegenüber diesen komplementären Teilen zu verhindern.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren zur Erzeugung und zum Zusammenbau eines Wellenlagersbestehend aus zwei komplementären Teilen in der Weise durchgeführt, daß die beiden Teile miteinander verbolzt werden, daß dann eine spanabhebende Bearbeitung erfolgt, um eine innere zylindrische Oberfläche zu erzeugen derart, daß die Umhüllung des Zylinders die Umhüllung der Bolzenlöcher überlappt, daß die Bolzen aus den Bolzenlöchern entfernt werden, daß Ausnehmungen in einem Paar teilzylindrischer Lagerschalen in einer Tiefe hergestellt werden, die im wesentlichen gleich ist der Uberlappung zwischen den Umhiillungen und daß die Lagerschalen in die Teile eingefügt und die Bolzen in die Bolzenlöcher eingefugt werden, so daß sie in die Ausnehmungen der Lagerschale eingreifen und da3 die Bolzen verspannt werden, um die Teile um die abzustützende Welle herum zusammenzubauen.
• Die Bolzen, die beim Zusammenbau des Lagers eingefügt werden, können die gleichen sein, die bei der spanabhebenden Bearbeitung eingesetzt sind, aber sie werden derart gedreht, daß diejenigen Teile der Bolzen, die durch die spanabhebende Bearbeitung abgetragen sind, von der zylindrischen Lageroberfläche abgewandt liegen. In diesem Falle werden die Bolzen mit einer gezahnten oder geriffelten Schulter oder anderen geeigneten Formgebungen ausgestattet um zu gewährleisten, daß die Bolzen beim Anziehen korrekt ausgerichtet verbleiben.
• Stattdessen können die beim Zusammenbau des Lagers eingefügten Bolzen von jenen Bolzen unterschiVen sein> die während der Bearbeitung eingefügt sind.
• Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 ein Explosionsschaubild einer bekannten Pleuelstange, Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer gemäß der Erfindung aufgebauten Pleuelstange, Fig. 3a bis 3c eine Schnittansicht, eine Teilschnittansicht bzw. eine Teilansicht des Lageraufbaus der Pleuelstange nach Fig. 2.
• Gemäß Fig. 1 weist die Pleuelstänge ein unteres Pleuelauge mit einem Pleuellagerdeckel 2 auf, welches eine zylindrische Oberfläche umschließt. Zwei Lagerschalen 3 sind in diesem Pleuelauge eingesetzt und der Aufbau wird um einen nicht dargestellten Kurbelzapfen einer Kurbelwelle herum angeordnet, indem eine Verspannung über Bolzen 4 und Muttern 5 erfolgt, die durch das Pleuelauge bzw. den Pleuellagerdeckel 2 geführt sind und verspannt werden. Die Lagerschalen 3 sind mit zungenartigen Fortsätzen 6 verstehen, die in komplementäre Ausnehmungen 7 des Pleuelauges bzw. des Pleuellagerdeckeis 2 eingreifen. Auf diese Weise werden die Lager schalen 3 axial im Pleuelauge festgelegt und es wird außerdem eine Relativdrehung zwischen den Lagerschalen und dem Pleuelauge verhindert.
• Der Aufbau der Pleuelstange gemäß Fig.2 und 3 ist dem Aufbau gemäß Fig. 1 ähnlich und es ist ein Pleuelschaft 11 und ein Pleuellagerdeckel 12 vorgesehen und weiter sind Pleuellagerschalen 13 vorhanden und Verbindungsbolzen 14 sowie Muttern 15.
• Die Lager schalen 13 sind nicht mit Fortsätzen versehen, obgleich sie innerhalb des Pleuelauges angeordnet sind, das von dem Pleuellagerdeckel 12 und dem Schaft 11 definiert wird.
• Stattdessen sind Ausnehmungen 18 in der äußeren Oberfläche dieser Lagerschalen ausgebildet und die Bolzen 14 weisen einen Mittelabschnitt 19 auf, der in diese Ausnehmungen eingreift und eine Verdrehung der Lagerschalen 13 gegenüber dem Pleuelauge 11,12 verhindert, wodurch gleichzeitig die Lagerschalen in Achsrichtung im Pleuelauge fixiert sind. Um eine Drehung der Bolzen 14 zu verhindern, weisen diese verzahnte Abschnitte 20 auf, die mit in entsprechender Weise verzahnten Oberflächen in den Bolzenlöchern zusammenwirken. Diese komplementär gezahnten Oberflächen in den Bolzenlöchern können einfach dadurch hergestellt werden, daß die Bolzen in die Löcher eingepreßt werden. Stattdessen können die Bolzenköpfe mit Abflachungen versehen sein, die an entsprechenden Abflachungen des pleuelschaftes 11 anliegen.
• Bei den meisten dünnwandigen Lagerschalen sind die Snnenbohrungen sehr leicht angefast,und zwar auf beiden Seiten der Teilungslinie Der Grenzwert für die noch zulässige Tiefe der Ausnehrnung ist dadurch gegeben, daß keine Gefahr bestehen darf, daß. die Ausnehmung so spanabhebend bearbeitet wird, daß sie durchbricht in die Lageroberfläche.
• Die Ausnehmung hat die Gestalt eines Kreisbogens mit einem Durchmessery der vorbehaltlich der Herstellungstoleranzen im wesentlichen der gleiche ist wie der zugehörige Bolzendurchmesser-. Die Bearbeitung kann durch irgendwelche bekannten Herstellungsverfahren erfolgen, z.B. durch Stirnfräsen.
• Der Aufbau des Lagers geht wie folgt von statten: Der Pleuellagerdeckel 12 wird mit dem Pleuelschaft 11 verbolzt und es wird die Durchgangsbohrung zur Erzeugung der zylindrischen Lageroberfläche spanabhebend bearbeitet.
• Die Bearbeitung erfolgt in der Weise, daß sich die Umhüllende des Zylinders und die Umhüllende der Bolzenlöcher überlappen.
• Dies bedeutet natürlich> daß ein Teil der Bolzen abgedreht wird. Dann werden die Bolzen entfernt und es werden die Lagerschalen des unteren Pleuelauges im Pleuelauge 11>12 eingefügt. Dann wird das Pleuelauge mit den zugeordneten Lagerschalen 13 um den Kurbelzapfen gelegt und daran befestigt> indem Bolzen durch die Bolzenlöcher geführt und Muttern angezogen werden. Beim Einsetzen der Bolzen kommen die Verzahnungen in Eingriff und die Mittelabschnitte 19 passen in die Ausnehmungen 18, wie oben beschrieben.
• Die zum Zusammenbau benutzten Bolzen können die gleichen sein ttie die bei der Bearbeitung benutzten oder es können auch andere Bolzen benutzt werden. Wenn es die gleichen Bolzen sind, dann müssen die Abschnitte 19 so gedreht werden, daß die bearbeitete Seite von den Lagerschalen 15 abgewandt ist.
• Wenn andere Bolzen benutzt werden, dann können die Hilfsbolzen wiederholt für die Bearbeitung eingesetzt werden brenn solche llilfsbolzen wiederholt benutzt werden, dann mussen sie natürlich in der gleichen Drehstellung in den Bolzenlöchern eingesetzt werden.
• Durch diese Anordnung wird ein Lageraufbau geschaffen, bei dem die MittelliJnien der Spannbolzen dichter aneinanderliegen, als es sonst möglich ist und diese Nachbarschaft wird benutzt, um die Bolzen gleichzeitig zur formschlüssigen Festlegung der Lager schalen im Lager zu benutzen und deren Drehung im unteren Pleuelauge zu verhindern. Die Möglichkeit der wiederholten Benutzung der gleichen Bolzen für die Bearbeitung oder die Benutzung gleicher Bolzen für die Bearbeitung und den Zusammenbau erleichtert die Produktion und trägt dazu bei, die Herstellungskosten zu vermindern.
• Patentansprüche:

Claims (10)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e: 1) Wellenlager bestehend aus zwei Komplementären Teilen, die ¼ eine innere zylindrische Oberfläche bilden und zwei innerhalb der komplementären Teile abnehmbar angeordneten Lagerschalen, die von der zylindrischen Oberfläche get- cag erden, dadurch g e != e n n z e i c h n e t, daß zwei Verbindungsbolzen (14) auf diametral gegenüberliegenden Seiten des-Zylinders vorgesehen sind, welche die beiden komplementären Teile (I1,12) jnlteinander verbinden und in Ausnehmungen (18) einstenen, die in der äußeren Oberfläche der Lagerschalc-n (13) ausgebildet sind, uri diese Lagerschalen axial bezüglich der complementären Teile (11,12) festnulegen und um eine Drehung der Lagerschalen (13) gegenüber den komplementiren Teilen zu verhindern.
2. 2) Wellenlager nach Anspruch 1, dadurch g c '; e n n z e 1 c h -n e t, daß die innere zylindrisehe Oberfläche eine spanabhebend bearbeitete Oberfläche ist, die dadurch hergestellt wurde, da? die beiden komplementären Teile (11,12) miteinander durch IIilfsholzen verspannt wurden und daß die Oberfläche und die Bolzen spanbhebend bearbeitet wurden und die Bolzen entfernt wurden.
3. ;5) Wellenlager nach Anspruch 1, dadurch ; e k e n n z e i c h -n e t, daß die innere zylindrische Oberfläche eine spanabhebend bearbeitete Oberfläche ist, die erzeugt wurde durch Verspannen der beiden komplementären Teile (11,12) mit hilfe von Verbindungsbolzen (14) und indem die Oberfläche und die Bolzen (14) spanabhebend bearbeitet wurden, wobei die Bolzen (14) danach um 180° gedreht wurden, so daß ihre bearbeiteten Oberflächen von der zylindrischen Oberfläche in ihrer endgültigen Lage wegweisen.
4. 4) Wallenlager nach Anspruch 1 oder 3, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß jeder Verbindungsbolzen (14) einen mit Keilverzahnung versehenen Abschnitt (20) aufweist, der mit einem komplementar verzahnten Abschnitt der Bolzenlöcher zusammenwirkt, um die Möglichkeit zuschaffen, den Bolzen (14) in einer gegebenen Drehstellung genau zestzulegen.
5. 5j Wellenger nach Anspruch 4, dadurch D e x e n n z ç i c hn e t, daß der komplementär verzahnte Abschnitt in Jedem Bolzenloch durch Einpressen des Bolzen (14) hergestellt wird.
6. 6) Wellenlager nach den AnsprUchen 1 oder 5, dadurch g e 1. e n n z e i c h n e t, daß jeder Verbindungsbolzenkopf Abflachungen aufweist, die mit einer benachbarten Abflachung benachbarter Teile (11) derart zusammenwirken, da.-3 die Bolzen (14) zwangsläufig in einer gegebenen Drehstellung formschlässig festbeLeft sind.
7. t Wellenlager nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, dai3 die sJiusnenmuncen (18) die in den Lagerschalen (1)) ausgebildet sind, in ihrer Form der Form der Bolzen (14) komplementär ausgebildet sind.
8. 8) Verfahren zur Erzeugung und zum Zusammenbau eines Wellenlagers nach einem der ansprüche 1-7 dadurch Õ e ke n 1.

   z e i c h n e t, daß die komplementären Abschnitte (11,12) miteinander verspannt werden und daß eine innere zylindrische Oberfläche derart spanabhebend hergestellt wird, daß die Umhüllende des Zylinders die Umhällende der Bolzelöcher überlappt, daß die Bolzen (14) aus den Bolzenlöchern entnommen werden, daß Ausnehmungen (18) in zwei teilzylindrischen Lagerschalen (13) mit einer Tiefe hergestellt werden, die im wesentlichen der Überlappung zwischen den Umhüllenden entspricht und daß die Lagerschalen (13) in das Auge eingefägt und Bolzen (14) in die Bolzenlöcher derart eingefügt werden, daß sie in die Ausnehmungen (18) der Lagerschalen (13) eingreifen und daß dann die Bolzen (14) verspannt werden, um die komplementären Hälften (11, 12) um die Welle herum festzulegen.
9. 9) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c he e t, daß die Bolzen n (14), die die Teile schließlich um die Welle zusammenhalten, die gleichen 3'olzen sind, die während der spanbhebenden Bearbeitung Anwendung fanden und daß jene Teile der Bolzen, die bei dieser Bearbbeitung abgetragen wurden, von der inneren Oberfläche des Lasers weg gerichtet sind.
10. 10) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e . c n n z e i c h -n e t, das Hilfsbolzen benutzt werden, un die beiden komplementären Teile (11, 12) bei der spanbhebenden Bearbeitung miteinander zu verbinden.