DE3843611A1

DE3843611A1 - Lagervorrichtung

Info

Publication number: DE3843611A1
Application number: DE3843611A
Authority: DE
Inventors: Sanae Mori; Masaaki Sakamoto; Takuo Wada; Masakazu Sato; Yoshikazu Mizuno
Original assignee: Daido Metal Kogyo K K; Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Kogyo K K; Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1987-12-26
Filing date: 1988-12-23
Publication date: 1989-07-06
Also published as: KR890010439A; GB2213209A; KR960014639B1; GB8829801D0; US4930910A; GB2213209B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In einem Verbrennungsmotor bilden die sich gegenüberliegen den Enden (kleines und größeres Ende) einer einen Kolben mit einer Kurbelwelle verbindenden Pleuelstange, Lagergehäuse von Lagervorrichtungen, welche einen Kolbenzapfen bzw. die Kurbelwelle (Kurbelzapfen) lagern. Das kleinere Ende bildet ein einstückiges Lagergehäuse mit einem durchgehen den Loch, in das ein Gleitlager zur Lagerung des Kolbenzap fens durch Pressen eingepaßt ist. Das größere Ende bildet ein Lagergehäuse aus zwei mittels Schrauben verbundenen Hälften, in das ein geteiltes Gleitlager mit vorgegebenem Spiel (Eindrückhöhenbetrag) eingepaßt ist.

Zur Realisierung eines schnellen leichten Motors mit hoher Ausgangsleistung ist die Ausbildung einer Pleuelstange aus Aluminiumlegierungen in Betracht gezogen worden. Wird jedoch auch das Lagergehäuse aus einer Aluminiumlegierung hergestellt (das kleine und das größere Ende der Kolben stange sind aus einer Aluminiumlegierung hergestellt), so muß die unterschiedliche thermische Ausdehnung zwischen dem Lagergehäuse und dem Lager aufgrund etwa eines Temperatur anstiegs durch Gegenmaßnahmen kompensiert werden, da der thermische Ausdehnungskoeffizient (etwa 23×10^-6) der Pleuelstange nahezu doppelt so groß wie der thermische Ausdehnungskoeffizient (etwa 12×10^-6) eines aus gewöhnlichem Stahl hergestellten Lagers ist.

In dem JP-GM 56-4 021 (1981) ist eine Gegenmaßnahme be schrieben, gemäß der eine aus Eisenmetall (beispielsweise aus austenitischem rostfreiem Stahl) hergestellte Hülse mit einem dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Alumi niumverbindung gleichen oder nahezu gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten in das kleinere Ende der aus einer Aluminium hergestellten Pleuelstange durch Pressen einge paßt ist. Da dabei der thermische Ausdehnungskoeffizient (etwa 18×10^-6) der aus austenitischem rostfreiem Stahl hergestellten Hülse im Vergleich zu demjenigen von gewöhn lichem Stahl groß ist und einen Wert besitzt, der nahe bei demjenigen des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Aluminiumlegierung liegt, kann eine Anpassung der Eigen schaften der Hülse an die thermische Ausdehnungsverformung des kleineren Endes sichergestellt werden, selbst wenn das durch das ein Lagergehäuse bildende kleinere Ende bedingte Spiel der Hülse kleiner als das Spiel für die Hülse aus gewöhnlichem Stahl gewählt wird (d.h., selbst wenn die Befestigungsspannung des Lagergehäuses klein gemacht wird). Wenn sich jedoch das kleinere aus einer Aluminiumlegierung hergestellte Ende und die aus austenitischem rostfreiem Stahl hergestellte Hülse ausgedehnt und deformiert haben, besteht die Möglichkeit, daß das Spiel zwischen der Hülse und der aus gewöhlichem Stahl hergestellten Welle zunehmen kann. Darüber hinaus ergibt sich der Nachteil, daß die Wärmeübertragung zwischen der Welle und dem kleinen Ende nicht glatt verlaufend realisierbar ist, da der austeniti sche rostfreie Stahl eine schlechte thermische Leitfähig keit im Vergleich zu gewöhnlichem Stahl besitzt.

Es sei nun angenommen, daß die Lehre des vorgenannten JP-GM 56-4 021 (1981) auf ein Lagergehäuse angewendet wird, das durch Verbindung zweier Hälften aus einer Aluminiumlegie rung mittels Schrauben aus gewöhnlichem Stahl entsteht, wie das der Fall beim größeren Ende der Pleuelstange ist. Weiterhin sei angenommen, daß zwischen die Welle aus ge wöhnlichem Stahl und das Lagergehäuse eine zylindrische Hülse aus austenitischem rostfreien Stahl eingesetzt ist. Bei sich erhöhendender Temperatur wird die thermische Ausdehnung der beiden Hälften des Lagergehäuses durch die Schrauben in deren Axialrichtung unterdrückt, wobei jedoch eine thermische Ausdehnung in der Richtung senkrecht zu den Achsen der Schrauben möglich ist, so daß das Lagergehäuse in eine aufgeweitete Form in Querrichtung deformiert wird. Da die Hülse eine zylindrische Form besitzt, vermag sie dem sich in eine in Querrichtung aufgeweitete Form deformieren den Gehäuse nur schlecht zu folgen, so daß die Möglichkeit besteht, daß zwischen dem Lagergehäuse und der Hülse an den Schrauben benachbarten Stellen ein vergrößertes Spiel entsteht.

Wird für den vorgenannten Fall eines Lagergehäuses, das aus zwei mittels Schrauben verbundenen Hälften gebildet ist, ein geteiltes Gleitlager mit einem vorgegebenem Spiel im oben genannten Sinne in das Lagergehäuse eingepaßt wird, so kann sich dieses Gleitlager in Anpassung an die Deformation des Lagergehäuses in Querrichtung deformieren. Da das Gleitla ger jedoch eine Deformation zwischen einer genauen Kreis form und einer in Querrichtung ausgedehnten Form als Funk tion von Temperaturänderungen wiederholt, muß es gute Ermüdungseigenschaften besitzen.

Selbst bei einem Gleitlager gemäß dem offengelegten JP-GM 56-1 34 079 (1981) mit einer Lagerlegierungsschicht aus Weißmetall, Kelmet-Metall oder einer Aluminiumlegierung auf einem Trägermetall aus Stahl ergeben sich die vorgenannten Probleme ebebenfalls bei dem aus Stahl hergestellten Trä germetall für ein Gleitlager der vorbeschriebenen Art.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitlager an die Deformation durch thermische Ausdehnung eines Lagergehäuses anzupassen und die Ermüdungscharakteri stik in einer Lagervorrichtung zu verbessern, welche gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.

Dabei soll weiterhin eine Vergrößerung des Spiels zwischen einer Drehwelle und einem Gleitlager bei Deformation durch thermische Ausdehnung in der vorgenannten Lagervorrichtung verhindert werden.

Schließlich soll die Wärmeübertragung zwischen einer Dreh welle und einem Lager in einer Lagervorrichtung der vorge nannten Art verbessert werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Lagervorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Da der Bearbeitungsanteil des Trägermetalls bei Zusammenfü gung dieses Trägermetalls und der Lagerschicht mittels Kaltwalzen an der mit der Lagerschicht in Kontakt stehenden Innenseite klein und an der Außenseite groß ist, unter scheiden sich die Elastizitätsmodulen des Trägermetalls an der Innenseite und der Außenseite, wobei der Elastizitäts modul an der Außenseite kleiner als an der Innenseite ist. Das erfindungsgemäße Gleitlager deformiert sich daher in Anpassung an die Deformation durch die thermische Ausdeh nung des Lagergehäuses, das einen großen thermischen Aus dehnungskoeffizienten besitzt. Da darüber hinaus die Größe der Änderung und der Absolutwert der in der Außenschicht des Trägermetalls aufgrund der thermischen Expansion er zeugten Spannung klein im Vergleich zu bekannten Vorrich tungen sind, ergibt sich eine Verbesserung in der Ermü dungscharakteristik.

Zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Gleitlagers mit den vorgenannten Eigenschaften ist es insbesondere zweckmä ßig, austenitischen rostfreien Stahl als Trägermetall zu verwenden. Bei sich von austenitischem rostfreien Stahl unterscheidenden Stahlmaterialien nehmen sowohl die Härte als auch der Elastizitätsmodul zu, wenn der Kaltbearbei tungsanteil groß wird. Bei austenitischem rostfreien Stahl besteht die Tendenz, daß der Elastizitätsmodul verringert wird, wenn der Kaltbearbeitungsanteil groß wird, obwohl die Härte in Abhängigkeit vom Bearbeitungsanteil zunimmt. Bei einem Trägermetall aus austenitischem rostfreiem Stahl ist daher die Härte der Außenschicht groß, wobei auch die Reibungsabnutzungseigenschaften zwischen dem Trägermetall und dem Lagergehäuse verbessert werden.

In einem Gleitlager mit Trägermetall aus austenitischem rostfreiem Stahl ist es zweckmäßig, die Lagerschicht aus einer Legierung herzustellen, welche im Vergleich zu auste nitischem rostfreiem Stahl einen großen thermischen Ausdeh nungskoeffizienten besitzt. Bei einem derartigen Gleitlager kann eine Vergrößerung des Spiels zwischen einer Drehwelle und dem Gleitlager bei Deformation durch thermische Ausdeh nung verhindert werden.

Durch wesentliches Verdünnen des Trägermetalls durch Kalt walzen können die Wärmeübertragungseigenschaften zwischen der Drehwelle und dem Lagergehäuse verbessert werden. In diesem Zusammenhang ist unter dem Begriff "wesentliches Verdünnen" des Trägermetalls zu verstehen, daß dieses Trägermetall im Vergleich zu einem konventionellen Träger metall um 30 bis 50% verdünnt wird und daß im Gegensatz zu einer Dicke eines Trägermetalls aus rostfreiem Stahl für ein Kurbelgleitlager in einem Fahrzeugmotor der Klasse bis zu 2000 ccm Hohlraum von 1,6 mm die Dicke auf beispielswei se 1,1 bis 1,2 mm verringert ist.

Spezielle Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstel lung einer erfindungsgemäßen Pleuelstange für einen Verbrennungsmotor;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des größeren Endes (Lagervorrichtung) der Pleuelstange;

Fig. 3 eine entsprechende schematische Darstellung des deformierten Zustandes des größeren Endes auf grund eines Temperaturanstieges;

Fig. 4 eine vergrößerte Teildarstellung eines Teils der Fig. 2;

Fig. 5 eine vergrößerte Teildarstellung eines Teils der Fig. 3;

Fig. 6 ein Diagramm der Deformationscharakteristik eines Gleitlagers aus gewöhnlichem Stahl für einen Vergleich mit der Deformationscharakteristik eines erfindungsgemäßen Gleitlagers;

Fig. 7 ein Diagramm der Deformationscharakteristik eines erfindungsgemäßen Gleitlagers;

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Herstellungs verfahrens eines erfindungsgemäßen geteilten Gleitlagers;

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Herstellungs verfahrens eines erfindungsgemäßen Gleitlagers in Form einer Wickelhülse;

Fig. 10 eine der Fig. 2 entsprechende schematische Dar stellung des größeren Endes einer Pleuelstange mit einem Gleitlager in Form einer Wickelhülse; und

Fig. 11 ein Diagramm der Zusammenhänge zwischen einem Walzanteil und den Eigenschaften von gewöhnlichem Stahl und austenitischem rostfreien Stahl.

Die perspektivisch dargestellte Pleuelstange 1 für einen Verbrennungsmotor gemäß Fig. 1 stellt ein Element zur Verbindung eines Kolbens mit einer Kurbelwelle dar, wobei ein Teil dieser Pleuelstange 1, in die ein Kolbenzapfen 2 einzupassen ist, als kleineres Ende 3 bezeichnet wird, während ein mit einer Kurbelwelle (Kurbelzapfen) zu kop pelnder Teil als größeres Ende 4 bezeichnet wird. Dieses größere Ende 4 ist ein in eine obere und eine untere Hälfte geteiltes Lagergehäuse, wobei die Teilung in einer Ebene liegt, welche die Mittenachse des Kurbelzapfens enthält. Dieses Lagergehäuse wird dadurch gebildet, daß eine größere Endhälfte 5 und eine Lagerkappe 6 mittels Stahlschrauben 7, 7 miteinander verbunden sind. In das Lagergehäuse ist ein geteiltes Gleitlager 8 mit vorgegebenem Spiel eingepaßt.

Zur Realisierung eines schnellen leichten Motors mit hoher Ausgangsleistung ist die vorgenannte Pleuelstange 1 aus einer Aluminiumlegierung hergestellt. Das Gleitlager 8 wird durch einen laminierten Körper aus einem Trägermetall 9 aus austenitischem rostfreiem Stahl und einer Lagerlegierungs schicht 10, beispielsweise einer Aluminiumlegierung, gebil det, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Steigt die Tempe ratur an, so deformiert sich das größere Ende 4 gemäß Fig. 3 in eine in Querrichtung gestreckte Form (in den Figuren ist diese Deformation übertrieben groß dargestellt). Der Grund, warum eine derartige Deformation auftritt, besteht darin, daß die thermische Ausdehnung des größeren Endes 4 aus einer Aluminiumlegierung mit großem thermischen Ausdeh nungskoeffizienten in einer Richtung y durch die Stahl schrauben 7, 7 unterdrückt wird, welche einen kleinen ther mischen Ausdehnungskoeffizienten besitzen. Die thermische Ausdehnung tritt daher im wesentlichen in einer Richtung x auf. Wenn sich das größere Ende 4 gemäß Fig. 3 deformiert, deformiert sich ebenso das Gleitlager 8 zwischen einer Kurbelwelle 11 aus Stahl und dem Teil größeren Durchmessers mit einem vorgegebenem Spiel entsprechend dem größeren Ende 4, wobei die Deformation des Gleitlagers 8 den übrigen Deformationsvorgängen gut folgen sollte.

Ist das Gleitlager 8 mit einem geeigneten Spiel in das Lagergehäuse 4 eingesetzt, so ergibt sich im Trägermetall 9 eine Kompressionsspannung in Umfangsrichtung. Diese Kom pressionsspannung ist auf der Seite des Innenumfangs im Vergleich zur Seite des Außenumfangs groß, wobei die maxi male Spannung σ _max am Innenumfang durch die folgende Formel gegeben ist:

σ _max = -w · K(1/E+k) (1)

Darin bedeuten k einen vom Lagergehäuse abhängig festgeleg ten Koeffizienten, K eine Konstante, E den Elastizitätsmo dul des Trägermetalls und δ das Spiel.

Es sei nun angenommen, daß das Trägermetall des Gleitlagers aus gewöhnlichem Stahl hergestellt ist und daß die Anfangs spannungen (σ) und Verformungen (δ) am Innenumfang und Außenumfang des Trägermetalls bei Einbau des Gleitlagers in ein Lagergehäuse aus einer Aluminiumlegierung mit vorgege benem Spiel durch σ ₁ (innen), ε ₁ (innen) sowie σ ₁ (außen), ε ₁ (außen) gegeben sind. Weiterhin sei angenommen, daß die Spannungen und Verformungen am Innenumfang bzw. Außenumfang bei erhöhter Temperatur und einer Verformung sowohl des Lagergehäuses als auch des Gleitlagers durch thermische Ausdehnung gemäß Fig. 3 durch σ ₂ (innen), e ₂ (innen) sowie σ ₂ (außen), ε ₂ (außen) gegeben sind. Werden diese Spannungen und Verformungen in einem Spannungs-Verformungsdiagramm (elastischer Bereich) des das Trägermetall bildenden Mate rials (gewöhnlicher Stahl) aufgetragen, so ergeben sich die Zusammenhänge gemäß Fig. 6 (in dieser Figur sind die Unter schiede in der Spannung und der Verformung zwischen dem Innen- und Außenumfang in vergrößertem Maßstab darge stellt). Obwohl die Spannungen σ ₁ (innen) und σ ₁ (außen) und die Verformungen ε ₁ (innen) und ε ₁ (außen) im Anfangs zustand groß sind, wenn die Temperatur ansteigt und das aus einer Aluminiumlegierung hergestellte Lagergehäuse durch thermische Ausdehnung deformiert wird, wird die Klemmkraft für das Trägermetall verringert. Dadurch ergibt sich ein teilweiser Abbau der Verformung, so daß die Spannungen und Verformungen kleiner als bei der Anfangsbedingung und gleich σ ₂ (innen), s ₂ (außen) sowie ε ₂ (innen) und ε ₂ (außen) werden. Dabei ergibt sich der Änderungsbetrag der Verformungen am Innen- und Außenumfang aus folgender Glei chung:

ε₁ (innen) - ε₂ (innen) < ε₁ (außen) - ε₂ (außen) (2)

Mit anderen Worten ausgedrückt, ist der Betrag des Abbaus der Verformung am Außenumfang groß im Vergleich zu demjeni gen am Innenumfang. Dies ergibt sich aus den folgenden Gründen: Fig. 4 zeigt einen Anschlagsbereich A eines ge teilten Gleitlagers 8, das in ein Gehäuse aus einer Alumi niumlegierung eingebaut ist. Wird das Lagergehäuse durch thermische Ausdehnung im oben beschriebenen Sinne in eine quergestreckte Form verformt, so folgt die Verformung der Gleitlagerhälfte 8, 8 der Verformung des Lagergehäuses. Im Endbereich A wird eine Innenschicht B des Trägermetalls 9 deformiert (elastische Deformation), als ob sie gequetscht würde, wobei der Endbereich A des Gleitlagers 8, 8 eine nach außen weisende Form annimmt. Gemäß der obigen Formel (2) wird der abgebaute Betrag der Verformung in der Außen schicht des Trägermetalls 9 größer als der abgebaute Betrag der Verformung in der Innenschicht. Die Tatsache, daß der abgebaute Betrag der Verformung in der Außenschicht groß ist, bedeutet, daß das Trägermetall 9 dem Verhalten des Lagergehäuses gut folgt. Da die Verformung und die Spannung einen vorgegebenem Zusammenhang besitzen, folgt aus der obigen Formel 2, daß die Spannungsdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite des Trägermetalls durch einen Temperaturanstieg gemäß der folgenden Formel (3) größer wird, d.h. mit anderen Worten, aus der vergrößerten Span nungsdifferenz im elastischen Bereich folgt, daß das Trä germetall 9 dem Verhalten des Lagergehäuses gut folgt:

σ₁ (innen) - σ₁ (außen) < σ₂ (innen) - σ₂ (außen) (3)

Die vorstehenden Ausführungen beziehen sich auf ein aus gewöhnlichem Stahl hergestelltes Trägermetall. Im erfin dungsgemäßen Gleitlager 8 ist das Trägermetall 9 jedoch aus austenitischem rostfreiem Stahl hergestellt. Gemäß Fig. 10 nehmen im Falle von gewöhnlichem Stahl sowohl die Härte als auch der Elastizitätsmodul zu, wenn der Kaltbearbeitungsan teil groß wird. Im Fall von austenitischem rostfreiem Stahl tendiert der Elastizitätsmodul jedoch zur Abnahme, während die Härte mit dem Bearbeitungsanteil zunimmt, wenn der Kaltbearbeitungsanteil groß wird. Wird auf eine Lagerlegie rungsschicht mit kleiner Härte im Vergleich zu Stahl eine Schicht aus austenitischem rostfreiem Stahl aufgebracht und werden diese gewalzt, so ergibt sich aufgrund der Tatsache, daß der Bearbeitungsanteil auf der Seite der Verbundfläche der Schicht aus austenitischem rostfreien Stahl klein und auf der anderen Fläche groß ist, auf der Seite der Verbund fläche ein großer Elastizitätsmodul und eine kleine Härte während sich auf der anderen Seite ein kleiner Elastizi tätsmodul und eine große Härte ergibt (die Maßangaben groß und klein sind relativ zu verstehen). Fig. 7 zeigt ein Spannungs-Verformungsdiagramm (im elastischen Bereich) eines derartigen Trägermetalls. Eine Gerade I zeigt die Charakteristik der Innenschicht des Trägermetalls, während eine Gerade II die Charakteristik der Außenschicht des Trägermetalls zeigt. Würden in diesem Falle die Spannungen und die Verformungen im Innenumfang und im Außenumfang des speziellen Trägermetalls mit den vorgenannten Bezugszeichen σ und ε versehen und wird diesen Bezugszeichen ein Stern symbol zugefügt, d. h., werden die Bezeichnungen *σ₁ (innen), *ε₁ (innen), *σ₁ (außen), *ε₁ (außen), *σ₂ (innen), *ε₂ (innen), *σ₂ (außen) und *ε₂ (außen) gewählt, so ergeben sich im Anfangszustand (Index 1) und bei Temperaturanstieg (Index 2) die entsprechenden Werte der Spannungen σ und der Verformungen ε gemäß Fig. 7.

Nimmt man an, daß der Elastizitätsmodul des Innenumfangs dieses Trägermetalls aus austenitischem rostfreien Stahl gleich dem Elastizitätsmodul des Trägermetalls aus gewöhn lichem Stahl ist (siehe Fig. 6) und daß die Abmessungen des aus einer Aluminiumlegierung hergestellten Lagergehäuses und des Gleitlagers sowie die Temperatur im Anfangszustand sowie die Temperatur nach einem Temperaturanstieg gleich den Werten für den Fall eines aus gewöhnlichem Stahl herge stellten Trägermaterials (siehe Fig. 4) sind, so sind die folgenden Gleichungen erfüllt:

*ε₁ (innen) = ε₁ (innen)
*ε₂ (innen) = ε₂ (innen)
*ε₁ (außen) = ε₁ (außen)
*ε₂ (außen) = ε₂ (außen)
*σ₁ (innen) = σ₁ (innen)
*σ₂ (innen) = σ₂ (innen)

Es ist daher eine der obigen Formel (2) entsprechende Formel erfüllbar, so daß sich gute Folgeeigenschaften ergeben.

Hinsichtlich der Spannungen in der Außenschicht sind ande rerseits die folgenden Beziehungen erfüllt:

*σ₁ (außen) < σ₁ (außen)
*σ₂ (außen) < σ₂ (außen)
*σ₁ (außen) - *σ₂ (außen) < σ₁ (außen) - σ₂ (außen)

Aus den vorstehenden Ausführungen ist zu ersehen, daß in einem aus austenitischem rostfreien Stahl hergestellten Trägermetall die absoluten Spannungswerte und ein Ände rungsbetrag der Spannung in der Außenschicht klein im Vergleich zum Fall des aus gewöhnlichem Stahl hergestellten Trägermetalls sind, woraus sich Verbesserungen hinsichtlich der Ermüdungseigenschaften aufgrund von Temperaturänderun gen ergeben.

Zur Realisierung eines Gleitlagers mit unterschiedlichen Modulen zwischen der Innenschicht und der Außenschicht im oben beschriebenen Sinne eignet sich der folgende Herstel lungsprozeß:

Dieser Herstellungsprozeß ist in Fig. 8 dargestellt. Zwei Arten von gewalzten Rohmaterialbändern, d.h., ein aus einer Lagerlegierung (beispielsweise einer Aluminiumlegierung) hergestelltes Band 21 sowie ein aus austenitischem rost freiem Stahl hergestelltes Band 22 werden einer Reinigungs behandlung sowie einer Oberflächenaufrauhungsbehandlung (zur Aufrauhung der Oberfläche des Bandes 22) unterzogen, wobei die aufeinanderliegenden Bänder mittels Rollen 23 einem Kaltwalzvorgang unterworfen werden, um das Band 21 unter Druck einstückig mit der Oberfläche des Bandes 22 zu verbinden. Da das Band 22 während der Kaltwalzbearbeitung einer Bearbeitungsaushärtung unterworfen wird, ist der Bearbeitungsanteil auf der mit dem Band 21, das aus einer im Vergleich zu Stahl weichen Lagerlegierung hergestellt ist, im Vergleich zu der Seite, die direkt mit der Rolle 23 in Kontakt gelangt, klein, so daß sich der gewünschte Härteunterschied und der gewünschte Unterschied in den Elastizitätsmodulen ergibt.

Ein laminiertes Band 24, das durch Preßverbindung der beiden Bänder 21 und 22 entsteht, wird in kleine Stücke 25 zerschnitten, die zu jeweils einem halben Teil eines ge teilten Gleitlagers 8 verarbeitet werden, wobei Bearbei tungsschritte, wie Breiten festlegen und Entgraten, Schmierlochherstellung, Ausfräsen von Ölnuten, Herstellung von Ölvorratsbereichen, Höhenbearbeitung, Wanddickenbear beitung, Beschichtungsbehandlung, usw. zur Anwendung kom men.

Andererseits kann gemäß Fig. 9 ein Gleitlager 26 in Form einer zusammengebogenen Hülse hergestellt werden, wobei das kleine Teil 25 nach Schneiden in eine zylindrische Form entsprechend gebogen wird und die vorgenannten Arbeits schritte ebenfalls zur Anwendung kommen. Mit 27 ist ein Stoßbereich in einem solchen Gleitlager 26 bezeichnet. Fig. 10 zeigt eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, aus der das größere Ende einer Pleuelstange mit einem Gleitlager der vorstehend genannten Art ersichtlich ist. In dieser Figur sind gleiche Teile wie in Fig. 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Außenschicht des aus austenitischem rostfreiem Stahl hergestellten Trägermetalls in den oben erläuterten Gleit lagern 8 und 26 besitzt eine große Härte und einen kleinen Elastizitätsmodul, während die Innenseite (auf der Seite, die mit der Lagerlegierungsschicht in Kontakt steht) eine kleine Härte und einen großen Elastizitätsmodul besitzt. Der Grund liegt darin, daß im Gegensatz zu der Tatsache, daß der Elastizitätsmodul (E) von gewöhlichem Stahl mit zunehmendem Bearbeitungsanteil größer wird, während derje nige von austenititschem rostfreiem Stahl mit zunehmendem Bearbeitungsanteil kleiner wird (siehe Fig. 11: die Härte und die Zugfestigkeit nehmen mit zunehmendem Bearbeitungs anteil sowie im Falle von gewöhnlichem Stahl als auch im Falle von rostfreiem Stahl zu).

Werden daher das Gleitlager 8 oder das Gleitlager 26 mit vorgegebenem Spiel mittels Stahlschrauben mit einem Lager gehäuse aus einer Aluminiumlegierung zusammengebaut und wird das Lagergehäuse durch thermische Ausdehnung aufgrund eines Temperaturanstiegs bei Lagerung einer aus Stahl hergestellten Welle verformt, so folgt die Verformung des Lagers 8 bzw. 26 der Verformung des Lagergehäuses im oben beschriebenen Sinne. Da darüber hinaus der Änderungsbetrag der Spannung und der Absolutwert der in der Außenschicht des Trägermetalls erzeugten Spannung aufgrund der Deforma tion durch thermische Ausdehnung im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen klein sind, ergeben sich Verbesserungen in den Ermüdungseigenschaften.

Ein weiterer Vorteil aufgrund der Verwendung von austeniti schem rostfreiem Stahl als Material für das Trägermetall im Gleitlager 8 bzw. 26 ist darin zu sehen, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient (etwa 18×10^-6) von austenitischem rostfreiem Stahl beträchtlich größer als derjenige (etwa 12×10^-6) von gewöhnlichem Stahl ist, muß beim Einbau des Gleitlagers 8 bzw. 26 in ein aus einem Material mit großem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie beispielsweise einer Aluminiumlegierung, hergestellten Lagergehäuse das Spiel des Gleitlagers 8 bzw. 26 nicht so groß gewählt werden, wobei der große thermische Ausdehnungskoeffizient des Lagergehäuses in Rechnung gestellt ist (im Falle eines aus unlegiertem Stahl hergestellten Gleitlagers muß ein großes Spiel gewählt werden). Um das Spiel zu vergrößern, muß die Festigkeit des Lagergehäuses durch Erhöhung seiner Wanddicke vergrößert werden, so daß sich durch Verwendung von austenitischem rostfreiem Stahl im obigen Sinn ein leichtes Lagergehäuse herstellen läßt und Material gespart werden kann.

Aufgrund der Tatsache, daß der thermische Ausdehnungskoef fizient des aus austenitischem rostfreiem Stahl hergestell ten Trägermetall im Bereich des thermischen Ausdehnungsko effizienten (etwa 23×10^-6) des aus einer Aluminiumlegierung hergestellten Lagergehäuses liegt, wird darüber hinaus der Unterschied in der thermischen Ausdehnung zwischen dem Lagergehäuse und dem Gleitlager reduziert, so daß das Gleit lager der thermischen Ausdehnung des Lagergehäuses bei einem Temperaturanstieg gut folgt.

Das Gleitlager 8 bzw. 26 mit einem aus austenitischem rostfreiem Stahl mit großen thermischen Ausdehnungskoeffi zienten hergestellten Trägermetall 9 folgt in seiner Ver formung der Verformung durch thermische Ausdehnung des aus einer Aluminiumlegierung hergestellten Lagergehäuses als Funktion eines Temperaturanstiegs; obwohl normalerweise eine Tendenz besteht, daß das Spiel zwischen der aus ge wöhnlichem Stahl mit einem kleinen thermischen Ausdehnungs koeffizienten hergestellten Drehwelle 11 und dem Gleitla ger 8 bzw. 26 zunimmt, kann eine Zunahme des Spiels und damit ein Klopfen der Drehwelle 11 bei Rotation vermieden werden, da die Lagerlegierungsschicht 10 aus einem Material (Aluminiumlegierung) mit größerem thermischen Ausdehnungs koeffizienten als derjenige des austenitischen rostfreien Stahls hergestellt ist.

Da das aus austenitischem rostfreiem Stahl hergestellte Trägermetall 9 durch Kaltwalzen ausreichend verdünnt wird, kann der Nachteil einer schlechten thermischen Leitfähig keit des austenitischen rostfreien Stahls kompensiert werden, so daß die Wärmeübertragung zwischen der Drehwelle 11 und dem Lagergehäuse 5, 6 nicht nachteilig beeinflußt wird.

Da die Härte des aus austenitischem rostfreiem Stahl herge stellten Trägermetalls 9 auf dessen Außenseite durch Kalt walzen erhöht wird (siehe Fig. 11), ist ein Fressen auf grund des Gleitkontaktes mit dem Lagergehäuse nicht zu befürchten. Die Beeinträchtigung der Widerstandsfähigkeit aufgrund einer Zunahme der Härte in der Außenschicht kann durch die Innenseite mit relativ kleiner Härte kompensiert werden.

Die Erfindung bezieht sich also auf eine Lagervorrichtung mit einem durch einen laminierten Körper aus einer Lager schicht und einem Trägermetall zur Halterung der Lager schicht gebildeten Gleitlager. Das Trägermetall ist aus einem Material hergestellt, dessen Elastizitätsmodul durch Kaltbearbeitung verringert ist (austenitischer rostfreier Stahl), wobei die Lagerschicht und das Trägermetall durch Kaltwalzen miteinander verbunden werden. Da der Bearbei tungsanteil des Trägermetalls bei den genannten Kaltwalzen im Innenbereich, der mit der Lagerschicht in Kontakt gehal ten wird, klein und im Außenbereich groß ist, ist der Elastizitätsmodul des Trägermetalls zwischen dem Innenbe reich und dem Außenbereich unterschiedlich, wobei der Elastizitätsmodul im Außenbereich kleiner als derjenige im Innenbereich ist. Weiterhin ist auch die Härte im Außenbe reich größer als diejenige im Innenbereich. Das vorgenannte Gleitlager ist ein geteiltes Gleitlager bzw. ein Lager in Form einer zusammengebogenen Hülse und ist zwischen ein Lagergehäuse, das durch zwei mittels Schrauben verbundene Hälften gebildet wird, und eine Drehwelle mit vorgegebenem Spiel eingesetzt.

Claims

1. Lagervorrichtung mit einem durch einen laminierten Körper aus einer Lagerschicht (10) und einem Trägerme tall (9) zur Halterung der Lagerschicht (10) gebildeten Gleitlager (8; 26), dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermetall (9) aus einem Material hergestellt ist, dessen Elastizitätsmodul durch Kaltbearbeitung verrin gert ist und daß die Lagerschicht (10) und das Trägerme tall (9) durch Kaltbearbeitung miteinander verbunden sind.

2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Elastizitätsmodul der mit der Lagerschicht (10) in Kontakt stehenden Innenseite des Trägermetalls (9) größer als derjenige der Außenseite ist.

3. Lagervorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Härte der Außenseite des Trägerme talls (10) größer als diejenige der Innenseite ist.

4. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch zwei mittels Schrauben (7) miteinander verbundene Hälften gebildetes Lagergehäuse (4) vorgsehen ist, daß ein geteiltes bzw. als Wickelhülse ausgebildetes Gleitlager (26) mit vorge gebenem Spiel zwischen eine zu lagernde Drehwelle (11) und das Lagergehäuse (4) eingesetzt ist, und daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Lagergehäuses (4) größer als diejenigen des Trägermetalls (9), der Schrau ben (7) und der Drehwelle (11) ist.

5. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermetall (9) aus austenitischem rostfreien Stahl hergestellt ist.

6. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschicht (10) aus einem Legierungsmaterial hergestellt ist, dessen thermi scher Ausdehnungskoeffizient im Vergleich zu demjenigen von austenitischem rostfreien Stahl groß ist.

7. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermetall (9) durch Kaltwalzen verdünnt ist.