DE10153018A1

DE10153018A1 - Crankshaft bearing system for IC engines consists of two outer opposite roller bearings and slide bearings between the outer ones to reduce friction

Info

Publication number: DE10153018A1
Application number: DE10153018A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Tisch
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2001-10-26
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2003-05-08

Abstract

The crankshaft is held in several main bearings. Two outer opposite main bearings (4.1,4.5) are formed as roller bearings, while the inner mains bearings (4.2,4.3,4.4) between them are formed as slide bearings. The roller bearings may be cylinder, spherical, or tapered roller bearings, needle bearings, ball bearings, and both are of a different type. The inner race of a roller bearings is formed by the jacket surface of an associated shaft journal (7.1,7.2).

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Lagerung einer Kurbelwelle in einem Triebwerksgehäuse einer mehrzylindrischen Brennkraftmaschine, die in mehreren voneinander beabstandeten Grundlagern gehalten ist. The invention relates to a bearing of a crankshaft in one Engine casing of a multi-cylinder internal combustion engine, which is divided into several spaced base camps is held.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

In der Regel sind gekröpfte Kurbelwellen für mehrzylindrische Brennkraftmaschinen in geteilten Gleitlagern gelagert, die einfach gestaltbar sind, vorhandene Stöße und Schwingungen dämpfen und ein geringe Empfindlichkeit gegenüber Verschmutzung und Überlastung aufweisen. Außerdem benötigen sie einen geringeren Raumbedarf, weisen eine geringe Masse auf und verursachen geringe Geräusche. Derartige Gleitlageranordnungen für Kurbelwellen sind beispielhaft in der DE-OS 21 47 754, DE-OS 24 52 941, DE-OS 27 36 601 und in der DE 27 28 689 C3 dargestellt. As a rule, cranked crankshafts are for multi-cylindrical ones Internal combustion engines stored in split plain bearings that are easy to design, dampen existing shocks and vibrations and a low sensitivity against pollution and overload. They also need require less space, have a low mass and cause little noise. Such slide bearing arrangements for crankshafts are exemplary in DE-OS 21 47 754, DE-OS 24 52 941, DE-OS 27 36 601 and shown in DE 27 28 689 C3.

Bei diesen vorbekannten Gleitlagerungen ist nachteilig, dass eine relativ hohe Reibleistung festzustellen ist. Diese Reibleistung erhöht unnötig den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine bzw. senkt deren am Kurbelwellenausgang zur Verfügung stehende Leistung. The disadvantage of these known plain bearings is that they are relatively high Friction power can be determined. This friction increases the unnecessarily Fuel consumption of the internal combustion engine or lowers it at the crankshaft output available performance.

Der Fachwelt sind jedoch seit langem auch Kurbetwellenlagerungen bekannt, deren Grundlager als Wälzlager ausgebildet sind. Derartige Lösungen sind beispielhaft in der DE-PS 10 41 730, DE-PS 10 62 487, DE-OS 27 49 840 und in der DE 34 27 764 C2 vorbeschrieben. However, crankshaft bearings have long been known to experts, whose base bearings are designed as roller bearings. Such solutions are for example in DE-PS 10 41 730, DE-PS 10 62 487, DE-OS 27 49 840 and previously described in DE 34 27 764 C2.

Diese vollständige Lagerung der Kurbelwellen über Wälzlager senkt zwar die Reibleistung, jedoch ist der Fertigungsaufwand sehr hoch und kostenmäßig kaum vertretbar. Dies erklärt sich dadurch, dass Wälzlager im allgemeinen nicht geteilt als Halblager einsetzbar sind. Die ungeteilte Ausführung der Wälzlager erfordert aber eine aus Einzelteilen zusammengesetzte (gebaute) Kurbelwelle. Gleichzeitig ist beim Betrieb der vollständig über Wälzlager gelagerten Kurbelwelle eine relativ hohe Geräuschemission festzustellen. Außerdem wirken Wälzlager kaum schwingungsdämpfend. This complete bearing of the crankshafts via roller bearings lowers the Friction power, however, the manufacturing effort is very high and cost-effective hardly justifiable. This is explained by the fact that rolling bearings in general cannot be used as half bearings. The undivided execution of the Rolling bearings, however, require a (built) assembled from individual parts Crankshaft. At the same time, the operation is completely via rolling bearings mounted crankshaft to determine a relatively high noise emission. In addition, roller bearings have hardly any vibration damping.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kurbelwellenlagerung für eine mehrzylindrische Brennkraftmaschine zu schaffen, die insbesondere eine deutliche Reduzierung der auftretenden Reibleistung gewährleistet und die gleichzeitig einen geringen Bauaufwand und eine relativ geringe Geräuschemission aufweist. The invention is therefore based on the object of a crankshaft bearing to create a multi-cylinder internal combustion engine, in particular a guarantees a significant reduction in the amount of friction that occurs and the at the same time a low construction effort and a relatively low Has noise emission.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die äußeren gegenüberliegenden Grundlager als Wälzlager ausgebildet sind, während die zwischen beiden Wälzlagern liegenden inneren Grundlager als Gleitlager ausgebildet sind. According to the invention, this task is performed according to the characterizing part of Claim 1 solved in that the outer opposite base bearing are designed as roller bearings, while between the two roller bearings lying inner base bearings are designed as plain bearings.

Mit dieser Kombination der an sich bekannten Lagerungsmöglichkeiten für eine Kurbelwelle in einem Triebwerksgehäuse einer mehrzylindrischen Brennkraftmaschine sind die Eingangs geschilderten Nachteile mit geringem Bauaufwand eliminiert. So wird insbesondere die Reibleistung durch diese Hybridlagerung verringert. Es kann davon ausgegangen werden, dass beispielsweise bei einer dreizylindrischen Brennkraftmaschine mit vier Grundlagern durch den Ersatz der beiden äußeren Grundlager durch Wälzlager die Reibleistung um 5% herabgesetzt ist. Auch sind die extrem teueren und toleranzempfindlichen gebauten Kurbelwellen nicht erforderlich, da die beiden äußeren Wälzlager in einfacher Weise auf die Kurbelwelle aufgeschoben werden können. Mit dieser Kombination der an sich bekannten Lagerungsmöglichkeiten ist eine erfolgsversprechende Hinwendung zu einer bisher nicht realisierten technischen Lösung vorgeschlagen. Bei bisherigen aus dem Stand der Technik bekannten Ausgestaltungen nahm man die Nachteile einer vollständigen Gleit- oder Wälzlagerung einer Kurbelwelle billigend in Kauf. With this combination of the known storage options for one Crankshaft in an engine housing of a multi-cylinder Internal combustion engines are the disadvantages described at the beginning with little construction effort eliminated. This is how the friction performance is achieved through this hybrid bearing reduced. It can be assumed that, for example, with a three-cylinder internal combustion engine with four base bearings by replacement of the two outer base bearings due to rolling bearings the friction by 5% is reduced. They are also extremely expensive and sensitive to tolerances built crankshafts are not necessary because the two outer bearings in can be easily pushed onto the crankshaft. With this A combination of the known storage options is one promising turn to a previously unrealized technical Solution suggested. In previous known from the prior art Refinements took the disadvantages of a complete sliding or Rolling bearing of a crankshaft approvingly in purchase.

Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2, 3 und 4 beschrieben. Advantageous further developments of the invention are in subclaims 2, 3 and 4.

So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass die Wälzlager als Zylinderrollenlager, Pendelrollenlager, Kegelrollenlager, Nadellager oder als Kugellager ausgebildet sein sollen. Der Vorteil von Kugel- oder Pendelrollenlagern liegt insbesondere darin, dass sie weniger empfindlich gegenüber Schiefstellung sind. Die Wälzkörper können wahlweise entweder vollrollig oder käfiggeführt sein. It is provided according to claim 2 that the rolling bearings as Cylindrical roller bearings, spherical roller bearings, tapered roller bearings, needle bearings or as ball bearings should be trained. The advantage of ball or spherical roller bearings is especially in that they are less sensitive to misalignment. The rolling elements can either be full complement or cage-guided.

Aus Anspruch 3 geht hervor, dass die beiden äußeren Wälzlager einer unterschiedlichen Kategorie angehören können, d. h., ein Wälzlager kann als Zylinderrollenlager und das andere zweite Wälzlager als ein Rillenkugellager ausgebildet sein. From claim 3 it appears that the two outer bearings one can belong to different categories, d. that is, a rolling bearing can be used as Cylindrical roller bearings and the other second roller bearing as a deep groove ball bearing be trained.

Schließlich geht aus Anspruch 4 hervor, dass aus Gründen einer Einsparung von radialem Bauraum ein Innenring des jeweiligen Wälzlagers durch eine Mantelfläche eines zugehörigen Wellenzapfens gebildet ist. Diese Mantelfläche kann zusätzlich noch mit geeigneten Verschleißschutzschichten versehen sein. Finally, it is apparent from claim 4 that for reasons of saving of radial installation space, an inner ring of the respective rolling bearing through a Shell surface of an associated shaft journal is formed. This The lateral surface can additionally be provided with suitable wear protection layers his.

Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert. The invention is explained in more detail using the following exemplary embodiment.

Brief description of the drawing

Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung die Seitenansicht einer Kurbelwelle. The single figure shows a side view of a schematic representation Crankshaft.

Detailed description of the drawing

Die einzige Figur zeigt schematisch einen Reihenmotor mit den Kolben 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, mit der Kurbelwelle 2, mit den Pleueln 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, die jeweils den Kolben 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, mit der Kurbelwelle 2 verbinden. Die Kurbelwelle 2 ist in fünf voneinander beabstandeten Grundlagern 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 gehalten, welche die Kurbelwelle 2 an einem nicht dargestellten Motorblock tragen. Pleuellager 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 sind in den Verbindungsteilen zwischen den Pleueln 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 und den Kurbelzapfen 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 der Kurbelwelle 2 angeordnet. The single figure shows schematically a series engine with the pistons 1.1 , 1.2 , 1.3 , 1.4 , with the crankshaft 2 , with the connecting rods 3.1 , 3.2 , 3.3 , 3.4 , each with the pistons 1.1 , 1.2 , 1.3 , 1.4 , with the crankshaft 2 connect. The crankshaft 2 is held in five spaced-apart base bearings 4.1 , 4.2 , 4.3 , 4.4 , 4.5 , which support the crankshaft 2 on an engine block, not shown. Connecting rod bearings 5.1 , 5.2 , 5.3 , 5.4 are arranged in the connecting parts between the connecting rods 3.1 , 3.2 , 3.3 , 3.4 and the crank pins 6.1 , 6.2 , 6.3 , 6.4 of the crankshaft 2 .

Erfindungsgemäß sind die beiden äußeren gegenüberliegenden auf den Wellenzapfen 7.1, 7.2 der Kurbelwelle 2 angeordneten Grundlager 4.1 und 4.5 als Wälzlager und die dazwischen liegenden Grundlager 4.2, 4.3, 4.4 als Gleitlager ausgebildet, wobei das mittlere Grundlager 4.3 zur zusätzlichen Aufnahme von Axialkräften als ein Führungslager ausgebildet ist. Bezugszeichen 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 Kolben
2 Kurbelwelle
3.1, 3.2, 3.3, 3.4 Pleuel
4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 Grundlager
5.1, 5.2, 5.3, 5.4 Pleuellager
6.1, 6.2, 6.3, 6.4 Kurbelzapfen
7.1, 7.2 Wellenzapfen
According to the invention, the two outer opposite base bearings 4.1 and 4.5 arranged on the shaft journals 7.1 , 7.2 of the crankshaft 2 are designed as roller bearings and the base bearings 4.2 , 4.3 , 4.4 lying between them are designed as slide bearings, the middle base bearing 4.3 being designed as a guide bearing for additional absorption of axial forces is. Reference numerals 1.1 , 1.2 , 1.3 , 1.4 pistons
2 crankshaft
3.1 , 3.2 , 3.3 , 3.4 connecting rods
4.1 , 4.2 , 4.3 , 4.4 , 4.5 base camp
5.1 , 5.2 , 5.3 , 5.4 connecting rod bearings
6.1 , 6.2 , 6.3 , 6.4 crankpin
7.1 , 7.2 shaft journal

Claims

1. Storage of a crankshaft ( 2 ) in an engine housing of a multi-cylinder internal combustion engine, which is held in several spaced-apart base bearings ( 4.1 , 4.2 , 4.3 , 4.4 , 4.5 ), characterized in that the outer opposite base bearings ( 4.1 , 4.5 ) as roller bearings are formed, while the inner base bearings ( 4.2 , 4.3 , 4.4 ) lying between the two roller bearings are designed as plain bearings.

2. Storage according to claim 1, characterized in that the rolling bearings as cylindrical roller bearings, spherical roller bearings, tapered roller bearings, needle bearings or are designed as ball bearings.

3. Storage according to claim 2, characterized in that the two outer rolling bearings belong to a different category.

4. Bearing according to claim 1, characterized in that an inner ring of the respective rolling bearing is formed by a lateral surface of an associated shaft journal ( 7.1 , 7.2 ).