Kurbelwellenlagerkonstruktion, Passung und Abstützmethoden
I. Funktions- und NutzungsanforderungenKurbelwellenlager
Die Kurbelwellenlager umfassen Pleuellager und Hauptlager. Ihre Funktion besteht darin, die Zapfen und Lagerbohrungen zu schützen und Reibung und Verschleiß zu reduzieren. Sie wandeln die vom Kolben-Pleuel-System übertragene Gaskraft in ein Drehmoment für die äußere Kraftübertragung um. Außerdem treiben sie den Ventiltrieb und verschiedene andere Nebenaggregate des Motors an.
Einsatzanforderungen: Sie alle müssen wechselnden Belastungen und hoher Reibung standhalten; daher müssen die Lagermaterialien über ausreichende Dauerfestigkeit, geringe Reibung, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit verfügen.
II. Struktur vonKurbelwellenlager
Sowohl Pleuellager als auch Hauptlager bestehen aus einem oberen und einem unteren Lagerkörper, die miteinander verbunden sind. Jeder Lagerkörper setzt sich aus einem Stahlkern und einer reibungsarmen Legierungsschicht oder aus einem Stahlkern, einer reibungsarmen Legierungsschicht und einer weichen Beschichtung zusammen. Ersteres wird als zweilagiger Lagerkörper, letzteres als dreilagiger Lagerkörper bezeichnet.
1. Stahlrücken und reibungsarme Schicht
Die Stahlrückseite bildet das Basismaterial der Lagerschale und besteht aus 1–3 mm dickem, kohlenstoffarmem Stahl. Die reibungsarme Schicht ist eine 0,3–0,7 mm dicke, relativ weiche Antifriktionslegierung, die den Zapfen schützt.
Materialien für die reibungsarme Schicht:
(1) Weißmetall (Babbittmetall): Gute Gleiteigenschaften, jedoch geringe mechanische Festigkeit und schlechte Hitzebeständigkeit. Wird häufig in Benzinmotoren mit geringer Last eingesetzt.
(2) Kupfer-Blei-Legierung: Hohe mechanische Festigkeit, hohe Belastbarkeit und gute Hitzebeständigkeit. Wird hauptsächlich in hochbelasteten Dieselmotoren eingesetzt. Allerdings ist ihre Reibungsminderung gering.
(3) Aluminiumbasierte Legierungen: Es gibt drei Arten: Aluminium-Antimon-Magnesium-Legierungen, zinnarme Aluminiumlegierungen und zinnreiche Aluminiumlegierungen. Die ersten beiden weisen gute mechanische Eigenschaften und eine hohe Belastbarkeit auf, jedoch eine geringe Reibungsbeständigkeit. Sie werden hauptsächlich in Dieselmotoren eingesetzt; die letztgenannte Legierung besitzt sowohl gute mechanische Eigenschaften als auch eine hohe Reibungsbeständigkeit und findet breite Anwendung in Diesel- und Benzinmotoren.
2. Positionierungsschlüssel und Ölnut
Das Pleuellager verfügt über einen Positionierstift, der bei der Montage in die Positioniernut des Pleuelauges und des Pleueldeckels eingesetzt wird, um ein Hin- und Herrutschen oder Verdrehen des Lagers zu verhindern. Die Lagerbuchse besitzt außerdem Ölbohrungen und Ölnuten, die bei der Montage mit den entsprechenden Ölbohrungen ausgerichtet werden müssen.
III.KurbelwellenlagerFreie Kraft- und Presspassung
1. Freispiel: Der Krümmungsradius der Lagerbuchse im freien Zustand ist etwas größer als der Radius des Lagersitzes. Die Durchmesserdifferenz wird als Freispiel oder Öffnung bezeichnet. Bei Benzinmotoren beträgt sie üblicherweise 0,8–1,5 mm, bei Dieselmotoren 1,5–2,5 mm.
2. Presspassung: Da der Außendurchmesser der Lagerbuchse etwas größer ist als der Umfang des Lagersitzes, entsteht nach dem Anziehen der Pleuelschrauben eine Presspassung. Dadurch wird verhindert, dass sich die Lagerbuchse im Betrieb dreht, verschiebt oder vibriert. Gleichzeitig wird ein fester Sitz zwischen Lagerbuchse und Lagersitz gewährleistet, was die Wärmeableitung verbessert. Der Lagerüberstand beträgt üblicherweise 0,04 bis 0,09 mm.
Prüfung: Nach dem Einsetzen des Lagers in den Lagersitz die Schrauben beidseitig mit dem vom Hersteller angegebenen Drehmoment anziehen. Anschließend die Schraube auf einer Seite vollständig lösen und mit einer Fühlerlehre das Lagerspiel zwischen Lagersitz und Lagerbohrung prüfen. Dieses Spiel entspricht dem Lagerüberstand. IV. Kurbelwellen-Axiallager
Funktion des Kurbelwellen-Axiallagers: Während der Fahrt übt das Kupplungspedal einen axialen Schub auf die Kurbelwelle aus und verursacht so eine axiale Bewegung. Eine übermäßige axiale Bewegung beeinträchtigt die normale Funktion der Pleuelstange und kann die korrekte Ventilsteuerung sowie den Einspritzzeitpunkt des Dieselmotors stören. Axiallager sind erforderlich, um die axiale Positionierung der Kurbelwelle sicherzustellen.
Axiallager können nur an einer Stelle eingebaut werden, um die freie Ausdehnung der Kurbelwelle bei Erwärmung zu gewährleisten. Zu den Haupttypen gehören:
1. Flanschlagerschale
2. Halbkreisförmige Anlaufscheiben
3. Kreisförmige Anlaufscheiben
Montagehinweise: Die Seite der Anlaufscheibe mit der Gleitschicht (die Seite mit der Ölnut) muss den rotierenden Teilen zugewandt sein. Bei Vorwärtsbewegung der Kurbelwelle nimmt die hintere Anlaufscheibe die Axialkraft auf; bei Rückwärtsbewegung die vordere.
Einstellung des axialen Spiels: Ersetzen Sie die Anlaufscheiben durch solche mit unterschiedlicher Dicke oder ändern Sie die Dicke der Anlaufscheiben. (Der Standardwert liegt üblicherweise zwischen 0,07 und 0,17 mm, mit einer zulässigen Grenze von 0,25 mm).
V. Kurbelwellenlagerungsmethoden
Eine Kurbelwelle mit einem Hauptzapfen zwischen je zwei benachbarten Kurbelwellen wird als vollständig gelagerte Kurbelwelle bezeichnet; andernfalls wird sie als teilweise gelagerte Kurbelwelle bezeichnet.
1. Vollständig gelagerte Kurbelwelle:
Vorteile: Erhöht die Steifigkeit und Biegefestigkeit der Kurbelwelle; reduziert die Belastung der Hauptlager.
Nachteile: Erhöht die Anzahl der bearbeiteten Oberflächen an der Kurbelwelle, erhöht die Anzahl der Hauptlager und verlängert den Motorblock.
Anwendungsgebiete: Weit verbreitet; diese Stützmethode wird im Allgemeinen bei Dieselmotoren angewendet.
2. Teilweise gelagerte Kurbelwelle:
Vorteile: Verkürzt die Kurbelwellenlänge und reduziert so die Gesamtlänge des Motors.
Nachteile: Erfordert eine höhere Belastung der Hauptlager.
Anwendungsbereich: Diese Methode eignet sich für Benzinmotoren mit geringeren Lastanforderungen.
Veröffentlichungsdatum: 06.02.2026
