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Die Erfindung betrifft ein asymmetrisch geteiltes Gleitlager gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Gleitlager von Kurbelwellen, Pleueln oder anderen beweglichen Teilen werden häufig als geteilte Lager ausgebildet, bei denen das Lagergehäuse aus zwei Gehäuseteilen besteht, von denen üblicherweise eines als Lagerdeckel bezeichnet wird. Das andere Gehäuseteil wird zumeist in Abhängigkeit vom Einsatzzweck zum Beispiel bei Pleueln als Pleuelfuß oder bei Kurbelwellenhauptlagern als Lagerstuhl bezeichnet. Bei der Montage derartiger Gleitlager wird gewöhnlich zuerst eine der beiden Lagerschalen im zugehörigen Gehäuseteil montiert und dann eine im Gleitlager zu lagernde Welle in die Lagerschale eingelegt. Anschließend werden die andere Lagerschale und das andere Gehäuseteil entweder nacheinander oder gemeinsam montiert, bevor zuletzt die beiden Gehäuseteile durch Schrauben miteinander verschraubt werden.
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Die Montage der beiden Lagerschalen im jeweiligen Gehäuseteil erfolgt vorzugsweise in radialer Richtung, weil dies gewöhnlich einfacher zu bewerkstelligen ist, vor allem wenn kein oder nur ein beschränkter axialer Zugang zum Lager möglich ist.
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Um zu gewährleisten, dass das von den beiden Gehäuseteilen umschlossene Lagerauge exakt kreisförmig ist und dass sich die beiden Gehäuseteile auch nach einer Demontage wieder genau in Bezug zueinander positionieren lassen, wird das Lagergehäuse von geteilten Gleitlagern in Pleueln nicht selten durch so genannte Bruchtrennung geteilt, indem vom einteiligen Pleuelauge ein Pleueldeckel abgebrochen wird. Bei der Bruchtrennung entsteht zwischen den beiden Teilen eine unebene Trennfuge, mit der sich die beiden Teile widerholgenau zusammenfügen lassen. Die
DE 101 31 322 A1 offenbart ein durch Bruchtrennung hergestelltes Gleitlagergehäuse, bei dem sich die beiden Gehäuseteile jeweils etwa über die Hälfte des Umfangs des Gleitlagers erstrecken.
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Ungeachtet dessen, ob es sich bei der Trennfuge zwischen den beiden Gehäuseteilen um eine ebene Trennfuge oder eine durch Bruchtrennung hergestellte unebene Trennfuge handelt, ist bei einigen Einsatzfällen von Gleitlagern, wie zum Beispiel zur Lagerung von zentralen Koppelgliedern oder Koppelhebeln von Mehrgelenkskurbeltrieben, eine erhebliche Materialeinsparung und eine belastungsgerechtere Formgebung des Lagergehäuses möglich, wenn dieses entlang von einer nicht durch die Mitte des Lagerauges verlaufenden Trennfuge geteilt wird, sondern so, dass sich ein Gehäuseteil des Lagergehäuses über mehr als die Hälfte des Umfangs des Gleitlagers und der andere Gehäuseteil, insbesondere der Lagerdeckel, über weniger als die Hälfte des Umfangs des Gleitlagers erstreckt. Ein solches Lager wird als asymmetrisch geteiltes Lager bezeichnet, während die beiden Gehäuseteile nachfolgend auch als größerer bzw. kleinerer Gehäuseteil bezeichnet werden, was sich jedoch nur auf die Umfangslänge des Lagerauges im jeweiligen Gehäuseteil bezieht.
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Ein asymmetrisch geteiltes Lager der eingangs genannten Art mit einer ebenen Trennfuge ist aus der
DE 10 2008 009 872 A1 bei einem Pleuel bekannt, wobei sich der Lager- oder Pleueldeckel über mehr als die Hälfte des Umfangs des Gleitlagers erstreckt. Bei diesem Lager lässt sich zwar die gegen die innere Umfangsfläche des Lager- oder Pleueldeckels anliegende Lagerschale radial montieren, nicht jedoch die gegen die innere Umfangsfläche des Pleuelfußes anliegende Lagerschale, deren einer Endabschnitt über die Trennfuge bzw. den Pleuelfuß übersteht und in einen vom Lager- oder Pleueldeckel begrenzten Teil des Lagerauges ragt, so dass eine axiale Montage dieser Lagerschale mit den zuvor genannten Nachteilen notwendig ist.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein asymmetrisch geteiltes Gleitlager der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sich auch die Lagerschale im zweiten, kleineren Gehäuseteil radial montieren lässt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die in den zweiten, kleineren Gehäuseteil eingesetzte zweite Lagerschale zwei entgegengesetzte Endabschnitte aufweist, die bei der Montage der zweiten Lagerschale über die Trennfuge bzw. über den zweiten Gehäuseteil überstehen und nach der Montage in einen vom ersten Gehäuseteil begrenzten Teil des Lagerauges ragen, wobei der erste Gehäuseteil auf den vom Lagerauge abgewandten Außenseiten der beiden überstehenden Endabschnitte mit Aussparungen versehen ist, die an die Trennfuge angrenzen.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass sich die überstehenden Endabschnitte der zweiten Lagerschale bei einer radialen Montage derselben durch die Aussparungen hindurch in den vom ersten Gehäuseteil begrenzten größeren Teil des Lagerauges hinein bewegen lassen, bis sie gegen die Endabschnitte der ersten Lagerschale anliegen.
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Neben einer möglichen Verringerung der Masse des Lagergehäuses entlang der Trennfuge lässt sich ein mit dem erfindungsgemäßen Gleitlager ausgestattetes Bauteil, wie ein Pleuel oder ein Koppelglied, erheblich leichter ausführen und besser an die auftretenden Belastungen anpassen, wenn der erste Gehäuseteil möglichst steil in den zweiten Gehäuseteil einlaufen soll, wie dies zum Beispiel bei Koppelgliedern von Mehrgelenkskurbeltrieben erwünscht ist.
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Die radiale Montage der zweiten Lagerschale ist gemäß einer ersten Erfindungsvariante ohne jegliche Verformung dieser Lagerschale möglich, wenn der Abstand von äußeren Begrenzungswänden der beiden Aussparungen auf deren vom Lagerauge abgewandten Seite gleich dem doppelten Krümmungsradius der äußeren Umfangsflächen der Lagerschalen bzw. gleich dem Außendurchmesser der Lagerschalen ist. Bei dieser Erfindungsvariante erstrecken sich die Aussparungen vorteilhaft über die gesamte Länge der überstehenden Endabschnitte, die in den vom ersten Gehäuseteil begrenzten Teil des Lagerauges ragen.
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Gemäß einer zweiten Erfindungsvariante kann der Abstand der äußeren Begrenzungswände der beiden Aussparungen jedoch auch etwas kleiner als der doppelte Krümmungsradius der äußeren Umfangsflächen der Lagerschalen bzw. etwas kleiner als der Außendurchmesser der Lagerschalen sein. In diesem Fall muss die zweite Lagerschale bei ihrer radialen Montage zwar etwas verformt werden, jedoch liegt diese Verformung innerhalb der Grenzen der elastischen Verformbarkeit, während andererseits in der Nähe der Trennfuge die radiale Abstützung der zweiten Lagerschale durch das Lagergehäuse gegenüber der ersten Erfindungsvariante verbessert werden kann. Ein weiterer Vorteil der zweiten Erfindungsvariante liegt darin, dass bei einer leichten Verdrehung beider Lagerschalen und damit auch der Trennebene zwischen den Lagerschalen in Bezug zum Lagergehäuse die überstehenden Endabschnitte der zweiten Lagerschale noch immer durch die Trennfuge hindurch in den ersten Gehäuseteil eintreten können. Im Fall der zweiten Erfindungsvariante erstrecken sich die Aussparungen zweckmäßig nur über einen Teil der Länge der überstehenden Endabschnitte der zweiten Lagerschale, die in den vom ersten Gehäuseteil begrenzten Teil des Lagerauges ragen.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die beiden Lagerschalen identisch sind, wodurch die Anzahl der unterschiedlichen Bauteile reduziert und die Lagerhaltung erleichtert werden kann. Vorzugsweise werden beide Lagerschalen abgesehen von zwei ebenen Stirnflächen und zwei ebenen Längsseitenrändern ausschließlich von halbzylindrischen Flächen begrenzt.
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Alternativ könnten die beiden Lagerschalen jedoch auch unterschiedlich sein, wobei in diesem Fall die zweite Lagerschale an den vom Lagerauge abgewandten Außenseiten der überstehenden Endabschnitte jeweils mit einem über die halbzylindrischen äußere Umfangsfläche überstehenden Vorsprung versehen ist, dessen Form der Form der Aussparung entspricht, wodurch in der Nähe der Trennfuge ebenfalls für eine bessere radiale Abstützung der zweiten Lagerschale im Gehäuse gewährleistet ist, allerdings um den Preis höherer Herstellungskosten.
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Eine andere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Lagergehäuse bruchgetrennt ist und dass die Trennfuge eine unebene Oberfläche aufweist, da sich durch den Formschluss an der Trennfuge Mikrobewegungen der beiden Gehäuseteile in Bezug zueinander besser unterbinden lassen.
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Das erfindungsgemäße asymmetrisch geteilte Gleitlager wird vorzugsweise eingesetzt, um ein Koppelglied eines Mehrgelenkskurbeltriebs einer Brennkraftmaschine auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu lagern und durch das asymmetrisch geteilte Gleitlager für eine belastungsgerechtere Formgebung des Koppelgliedes zu sorgen. Das erste, größere Gehäuseteil wird in diesem Fall zweckmäßig von einem oberen Teil des Koppelhebels gebildet, während das zweite, kleinere Gehäuseteil von einem unteren Lagerdeckel gebildet wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
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1 eine perspektivische Ansicht von Teilen einer Brennkraftmaschine mit einem Mehrgelenkskurbeltrieb;
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2 eine perspektivische Ansicht eines in einem Gleitlager auf der Kurbelwelle gelagerten Koppelhebels des Mehrgelenkskurbeltriebs;
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3 eine teilweise weggeschnittene Stirnseitenansicht des Koppelhebels im Bereich des Gleitlagers;
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4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV der 3;
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5 eine schematische Darstellung des Gleitlagers zur Erläuterung seiner Ausgestaltung;
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6 eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts VI in 5;
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7 eine schematische Darstellung eines etwas modifizierten Gleitlagers;
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8 eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts VIII in 7;
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9 eine schematische Darstellung eines weiteren modifizierten Gleitlagers;
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10 eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts X in 9.
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Wie am besten in den 1 dargestellt, umfasst eine in der Zeichnung nur teilweise dargestellte Viertakt-4-Zylinder-Brennkraftmaschine in Reihenanordnung eine Kurbelwelle 1 und eine über einen Mehrgelenkskurbeltrieb 2 mit der Kurbelwelle 1 gekoppelte Exzenterwelle 3.
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Der Mehrgelenkskurbeltrieb 2 umfasst vier Koppelglieder 4 (nur eines dargestellt), die jeweils mittels eines Gleitlagers 5 auf einem Hubzapfen 6 der Kurbelwelle 1 drehbar gelagert sind. Jedes der Koppelglieder 4 weist einen kurzen Hubarm 7 und einen langen Koppelarm 8 auf. Der Hubarm 7 ist über ein Schwenkgelenk 9 am unteren Ende eines Kolbenpleuels 10 angelenkt. Das obere Ende des Kolbenpleuels 10 ist über ein weiteres Schwenkgelenk 11 an einem zugehörigen Kolben 12 angelenkt, der in einem Zylinder (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine auf und ab beweglich ist.
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Der Mehrgelenkskurbeltrieb 2 umfasst weiter eine der Anzahl der Kolbenpleuel 10 und der Koppelglieder 4 entsprechende Anzahl von Anlenkpleueln 13. Die Anlenkpleuel 13 sind mit ihrem oberen Ende über ein Schwenkgelenk 14 am längeren Koppelarm 8 von einem der Koppelglieder 4 angelenkt, während ihr unteres Ende mittels eines Gleitlagers 15 auf einem Hubzapfen 16 der Exzenterwelle 3 drehbar gelagert ist.
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Wie am besten in den 2 bis 10 dargestellt, ist das Gleitlager 5 ein asymmetrisch geteiltes Gleitlager, dessen Lagergehäuse vom Koppelglied 4 gebildet wird, aus zwei durch Schrauben 17 miteinander verbundenen Gehäuseteilen 18 und 19 besteht und zwei identischen Lagerschalen 20, 21 enthält.
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Die beiden Gehäuseteile 18, 19 werden von einem oberen Teil des Koppelgliedes 4 zwischen dem Hubarm 7 und dem Koppelarm 8 bzw. von einem als Lagerdeckel dienenden Unterteil des Koppelgliedes 4 gebildet. Die beiden Gehäuseteile 18, 19 liegen entlang einer Trennfuge 22 gegeneinander an und umschließen ein Lagerauge 23, in das die beiden Lagerschalen 20, 21 eingesetzt sind. Jede der beiden Lagerschalen 20, 21 weist halbzylindrische innere und äußere Umfangsflächen 24, 25 auf, von denen die ersteren 24 gleitend gegen eine zylindrische Umfangsfläche des Hubzapfens 6 anliegen. Die äußere Umfangsfläche 24 der Lagerschale 20 liegt gegen eine teilzylindrische innere Umfangsfläche 26 des Gehäuseteils 18 an, während die äußere Umfangsfläche 24 der Lagerschale 21 gegen eine teilzylindrische innere Umfangsfläche 27 des Gehäuseteils 19 anliegt.
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Das von den Gehäuseteilen 18 und 19 gebildete Lagergehäuse des Gleitlagers 5 ist durch die Trennfuge 22 so geteilt, dass sich der Gehäuseteil 18 über einen Umfangswinkel von etwa 200 Grad und damit mehr als die Hälfte des Umfangs des Gleitlagers 5 erstreckt, während sich der Gehäuseteil 19 über einen Umfangswinkel von etwa 160 Grad und damit weniger als die Hälfte des Umfangs des Gleitlagers 5 erstreckt.
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Da sich die beiden Lagerschalen 20, 21 jeweils über einen Umfangswinkel von 180 Grad erstrecken, weist die Lagerschale 21 nach dem Einsetzen in das Lagerauge 23 zwei entgegengesetzte Endabschnitte 28 auf, die beiderseits des Lagerauges 23 über die Trennfuge 22 bzw. den Gehäuseteil 19 überstehen und in einen vom Gehäuseteil 18 begrenzten Teil des Lagerauges 23 ragen, wenn die beiden Lagerschalen 20, 21 symmetrisch zu einer zu den Längsmittelachsen der Schrauben 17 parallelen Längsmittelebene E des Gleitlagers 5 im Lagerauge 23 angeordnet sind.
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Da das Lagerauge 23 im Bereich der Trennfuge 22 Querabmessungen aufweist, die kleiner sind als der Außendurchmesser D der Lagerschale 21, lässt sich die Lagerschale 21 ohne zusätzliche Maßnahmen nicht radial sondern nur axial montieren, da sich die beiden Endabschnitte 28 der Lagerschale 21 in einer zur Längsmittelebene E parallelen Richtung sonst nicht in den Gehäuseteil 18 einführen lassen.
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Um das Einführen der Endabschnitte 28 in den Gehäuseteil 18 zu ermöglichen, weist der Gehäuseteil 18 angrenzend an die Trennfuge 22 zwei aus dem Gehäuseteil 18 ausgefräste Aussparungen 29 auf, so dass der vom Gehäuseteil 18 begrenzte Teil des Lagerauges 23 angrenzend an die Trennfuge 22 an seinen entgegengesetzten Seiten etwas erweitert ist.
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Wie am besten in 6, 8 und 10 dargestellt, wird jede der beiden Aussparungen 29 auf ihrer vom Lagerauge 23 abgewandten Außenseite von einer ebene äußeren Begrenzungswand 30 begrenzt, die parallel zur Längsmittelebene E (3) ausgerichtet ist.
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Bei dem Gleitlager in 5 und 6 weisen die beiden Begrenzungswände 30 einen Abstand auf, der dem Außendurchmesser D (5) der beiden Lagerschalen 20, 21 entspricht. Die Aussparungen 29 weisen dort in einer zur Längsmittelebene E parallelen Richtung Abmessungen X1 auf, die der Länge des Überstandes der beiden Endabschnitte 28 der Lagerschale 21 über die Trennfuge 22 entsprechen.
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Bei dem Gleitlager in 7 und 8 weisen die beiden Begrenzungswände 30 einen Abstand auf, der geringfügig kleiner als der Außendurchmesser D der beiden Lagerschalen 20, 21 ist. Die Aussparungen 29 weisen dort in einer zur Längsmittelebene E parallelen Richtung Abmessungen X2 auf, die kleiner als die Länge des Überstandes der beiden Endabschnitte 28 der Lagerschale 21 über die Trennfuge 22 sind.
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Bei dem Gleitlager in 9 und 10 weisen die beiden Begrenzungswände 30 denselben Abstand wie bei dem Gleitlager in 5 und 6 auf. Um die Abstützung der Lagerschale 21 im Gehäuseteil 18 angrenzend an die Trennfuge 21 zu verbessern, ist jeder der überstehenden Endabschnitte 28 der Lagerschale 21 dort auf seiner Außenseite mit einem stufenförmigen Vorsprung 31 versehen, dessen Form der Form der Aussparung 29 entspricht, so dass die überstehenden Endabschnitte 28 der Lagerschale 21 innerhalb der Aussparungen 29 gegen deren Begrenzungswände 30 anliegen und sich auch dort ganzflächig gegen den Gehäuseteil 18 abstützen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kurbelwelle
- 2
- Mehrgelenkskurbeltrieb
- 3
- Exzenterwelle
- 4
- Koppelglied
- 5
- Gleitlager
- 6
- Hubzapfen
- 7
- Hubarm
- 8
- Koppelarm
- 9
- Schwenklager
- 10
- Kolbenpleuel
- 11
- Schwenklager
- 12
- Kolben
- 13
- Anlenkpleuel
- 14
- Schwenklager
- 15
- Gleitlager
- 16
- Hubzapfen
- 17
- Schrauben
- 18
- Gehäuseteil
- 19
- Gehäuseteil
- 20
- Lagerschale
- 21
- Lagerschale
- 22
- Trennfuge
- 23
- Lagerauge
- 24
- innere Umfangsfläche
- 25
- äußere Umfangsfläche Lagerschale
- 26
- innere Umfangsfläche Gehäuseteil
- 27
- innere Umfangsfläche Gehäuseteil
- 28
- überstehende Endabschnitte Lagerschale
- 29
- Aussparungen
- 30
- Begrenzungswände Aussparungen
- 31
- Vorsprung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10131322 A1 [0004]
- DE 102008009872 A1 [0006]
