-
Technisches Gebiet:
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein geteiltes Gleitlager für
eine Kurbelwelle in einem Verbrennungsmotor, umfassend ein Paar
halbzylindrischer Lager, die bei Verwendung miteinander verbunden sind
zu einem zylindrischen Körper, das verwendet wird, indem
es in ein geteiltes Lagergehäuse eingesetzt wird. Das Lagergehäuse
hat ein zylindrisches Lagerloch, das zweifach geteilt ist, so dass
es im verbundenen Zustand mit den halbzylindrischen Lagern ausgerichtet
ist und umfasst ein paar Gehäusehälften (siehe
z. B.
JP-A-08-210355 ).
-
Hintergrund der Erfindung:
-
Ein
geteiltes Gleitlager für eine Kurbelwelle in einem Verbrennungsmotor
besteht aus einem Paar halbzylindrischer Hälften, die eingesetzt
werden, in eine Gehäusehälfte, die ein Teil des
Motorblocks ist und eine Gehäusehälfte, die ein
Lagerdeckel ist, um einen zylindrischen Körper zu bilden. Eine
Lagerhaltebohrung in dem geteilten Lagergehäuse wird in
einem einzigen Bearbeitungsschritt hergestellt, so dass sie eine
echt-kreisförmige Form hat in dem Zustand, dass die Gehäusehälften
miteinander verbunden sind durch Befestigungsbolzen, bevor das Paar
der halbzylindrischen Lager darin eingesetzt wird.
-
In
den letzten Jahren wird im Allgemeinen ein Motorblock aus einer
Aluminiumlegierung verwendet, um das Gewicht des Verbrennungsmotors
in einem Verbrennungsmotor für Personenkraftfahrzeuge zu
verringern. In diesem Fall ist eine der Gehäusehälften
eines üblichen geteilten Lagergehäuses für eine
Kurbelwelle ein Teil des Motorblocks aus Aluminiumlegierung und
die andere ist ein Lagerdeckel aus Eisenlegierung.
-
Halbzylindrische
Lager von üblichen geteilten Gleitlagern für eine
Kurbelwelle bestehen andererseits aus einer Stahlstützplatte
und einer Lagerlegierungsschicht. Die äußere Oberfläche
des geteilten Gleitlagers bestehend aus einem Paar halbzylindrischer
Lager hat eine Umlauflänge, die um eine vorbestimmte Länge
länger ist als diejenige der inneren Oberfläche
des geteilten Lagergehäuses. Wenn das Paar der halbzylindrischen
Lager bei dieser dimensionalen Beziehung in das geteilte Lagergehäuse
eingesetzt wird, wird eine umlaufende kompressive Spannung in dem
Paar der halbzylindrischen Lager erzeugt und zugleich wird darin
auch eine radiale Spannung erzeugt. Demgemäß wird
das Paar der halbzylindrischen Lager in engem Kontakt an der inneren
Oberfläche des geteilten Gehäusekörpers
befestigt und das geteilte Lagergehäuse wird elastisch verformt,
so dass es sich radial ausdehnt, was zu einer Erhöhung
seines inneren Durchmessers führt.
-
Die
innere Oberfläche des geteilten Gleitlagers, bestehend
aus dem Paar der halbzylindrischen Lager, und die äußere
Oberfläche der Kurbelwelle definieren zwischen einander
einen Lagerspalt für die Zufuhr von Schmieröl.
Wenn der Lagerspalt zu groß ist, würde die Kurbelwelle
ein Spiel haben und infolgedessen würden von dem Verbrennungsmotor Vibrationen
und Lärm verursacht werden.
-
Der
innere Durchmesser der Lagerhaltebohrung in dem geteilten Lagergehäuse
und der äußere Durchmesser der Kurbelwelle unterliegen
bei der Herstellung derselben unvermeidlicherweise Bearbeitungsfehlern.
Dadurch wird der Abstand zwischen dem geteilten Lagergehäuse
und der Kurbelwelle ungleichmäßig. Um das Lagerspiel
zwischen der inneren Oberfläche des geteilten Lagergehäuses
und der äußeren Oberfläche der Kurbelwelle
in geeigneter Weise einzustellen wird ein geteiltes Gleitlager mit geeigneter
Wanddicke ausgewählt, um die Ungleichmäßigkeit
des Lagerspiels zu begrenzen.
-
Wenn
das geteilte Gleitlager in das geteilte Lagergehäuse eingesetzt
wird, wird der innere Durchmesser des geteilten Lagergehäuses
jedoch wie voranstehend erwähnt in der radialen Richtung davon
ausgedehnt und deformiert. Wenn die genannte expansive Deformation
erzeugt wird, wird das Lagerspiel erhöht gegenüber
dem konstruktiv vorgesehenen Lagerspiel, welches bestimmt wird durch
den inneren Durchmesser der Lagerhaltebohrung in dem geteilten Lagergehäuse,
den äußeren Durchmesser der Kurbelwelle und die
Wanddicke der halbzylindrischen Lager, und zwar um das Ausmaß der
expansiven Deformation des halbzylindrischen Lagergehäuses.
Die genannte expansive Deformation verursacht ebenfalls eine Ungleichmäßigkeit.
-
Die
JP-A-10-175131 erörtert
die oben genannte Ungleichmäßigkeit und schlägt
vor, die Ungleichmäßigkeit in der Größe
des Abstands zwischen dem geteilten Lagergehäuse und der
Kurbelwelle, die verursacht wird durch die expansive Deformation des
geteilten Lagergehäuses, zu reduzieren durch eine selektive
Kombination zwischen der Umlauflänge des geteilten Gleitlagers
und dem inneren Durchmesser der Lagerhaltebohrung des geteilten
Lagergehäuses, um die Ungleichmäßigkeit
des Lagerspiels zu reduzieren.
-
Um
das Gewicht des Verbrennungsmotors zu reduzieren, ist die Steifigkeit
des geteilten Gleitlagergehäuses für eine Kurbelwelle
herkömmlicherweise verringert worden. Um das Gewicht zu
verringern, wird in weitem Umfang ein Motorblock aus einer Aluminiumlegierung
verwendet.
-
Nachfolgend
wird die Beziehung zwischen dem geteilten Lagergehäuse
und dem geteilten Gleitlager, bestehend aus einem Paar halbzylindrischer Lager,
die in das geteilte Lagergehäuse eingesetzt werden, unter
Bezugnahme auf die 9 und 10, erläutert.
-
Das
in 9 gezeigte geteilte Lagergehäuse besteht
aus einem Paar Gehäusehälften, d. h. einer Gehäusehälfte 02,
die Teil eines Motorblocks ist, und einer Gehäusehälfte 03,
die ein Lagerdeckel ist (hergestellt z. B. aus Eisenlegierung).
Eine Lagerhaltebohrung 05, 06 mit echt-kreisförmiger
Querschnittsform wird durch Bearbeiten bei Raumtemperatur gebildet,
und zwar in dem Zustand, dass die Gehäusehälfte 03 mit
der Gehäusehälfte 02 durch Verbindungsbolzen 04 verbunden
ist. Während des anschließenden Zusammenbaus der
Lagervorrichtung werden die Bolzen 04 von dem Lagergehäuse 01 entfernt
und die halbzylindrischen Lager 07, 08, die das geteilte
Gleitlager bilden, werden entlang der inneren Oberfläche 05, 06 der
Lagerhaltebohrung eingesetzt. Anschließend wird die Gehäusehälfte 03 mit
der Gehäusehälfte 02 wieder durch Befestigung
der Bolzen 04 verbunden (siehe 10).
-
Bei
dieser Konfiguration wird der innere Durchmesser (05) der
Gehäusehälfte 02 mit höherem
thermischem Ausdehnungskoeffizienten, die aus einer Aluminiumlegierung
besteht, kleiner als der innere Durchmesser (06) der Gehäusehälfte
mit niedrigem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, die aus einer
Eisenlegierung besteht, aufgrund eines Unterschieds in dem thermischen
Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Gehäusehälfte 02 aus
Aluminiumlegierung und der Gehäusehälfte 03 aus
Eisenlegierung während des Startens des Verbrennungsmotors in
einem kalten Distrikt, selbst wenn kein stufenförmiger
Unterschied an der inneren Oberfläche 05, 06 der Lagerhaltebohrung 05, 06 zwischen
den anstoßenden Endflächen des Paars der Gehäusehälften 02, 03 vorhanden
ist, wenn die Gehäusehälften 02, 03 miteinander
bei Raumtemperatur verbunden sind, nachdem die halbzylindrischen
Lager 07, 08 in die Lagerhaltebohrung (05, 06)
zwischen den Gehäusehälften eingesetzt worden
ist, da die Bearbeitung der Lagerhaltebohrung (05, 06)
bei Raumtemperatur durchgeführt wird. Demgemäß wird
ein stufenförmiger Unterschied (siehe Bezugszeichen „G” in 10)
verursacht aufgrund eines Unterschieds zwischen den Ausmaßen
der thermischen Ausdehnung an dem inneren Durchmesser der Lagerhaltebohrung (05, 06)
zwischen den Umlaufendflächen der Gehäusehälften 02, 03 des
geteilten Lagergehäuses, was zum Auftreten eines stufenförmigen
Unterschieds an der inneren Oberfläche des Lagers zwischen
den anstoßenden Endflächen der halbzylindrischen
Lager 07, 08, die zwischen die Gehäusehälften 02, 06 eingesetzt
sind, führt.
-
In
den letzten Jahren ist die Ölpumpe in Verbrennungsmotoren
miniaturisiert worden und die Menge an Schmieröl, die der
inneren Oberfläche des Gleitlagers für eine Kurbelwelle
zugeführt wird, ist demgemäß verringert
worden. Demgemäß ist der Lagerabstand zwischen
der inneren Oberfläche des Gleitlagers für eine
Kurbelwelle und der äußeren Oberfläche
der Kurbelwelle klein gehalten worden, um die aus dem Lagerspalt
austretende Schmierölmenge zu verringern.
-
Da
die Gehäusehälfte auf der Motorblockseite aus
Aluminiumlegierung einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat,
der größer ist als derjenige der Kurbelwelle aus
Eisenlegierung, wird der Lagerspalt zwischen dem inneren Durchmesser
des Paars der halbzylindrischen Lager, die in das geteilte Lagergehäuse
eingesetzt sind, während des Betriebs bei niedriger Temperatur
extrem klein. Wenn der stufenförmige Unterschied verursacht
wird zwischen den Umlaufendflächen des Paars der halbzylindrischen
Lager an der inneren Oberfläche des Lagers, wird das Verhältnis
der Fläche des stufenförmigen Unterschieds, bezogen
auf die Querschnittsfläche des Durchgangs des Schmieröls
somit größer während des Startens des
Verbrennungsmotors in einem kalten Distrikt im Vergleich zu einem
herkömmlichen Lagerspalt, der groß gehalten worden
ist, was zum Auftreten eines wischenden Ereignisses führt,
das den Fluss des Schmieröls blockiert und demgemäß wird
die Menge des austretenden Schmieröls erhöht. Darüber
hinaus wird das Problem der ungenügenden Zufuhr von Schmieröl
zu der Gleitfläche des Lagers zunehmend größer.
-
Obgleich
die
JP-A-10-175131 Maßnahmen vorschlägt
zur vergleichsweisen Verringerung des Lagerspiels zwischen der inneren
Oberfläche des Gleitlagers und der äußeren
Oberfläche der Welle, um die Laufruhe des Verbrennungsmotors
zu verbessern, enthält diese Druckschrift keine Erwägung
des Problems des Auftretens eines stufenförmigen Unterschieds
an der inneren Oberfläche des Lagers zwischen den anstoßenden
Endflächen des Paars der halbzylindrischen Lager, die zwischen
das Paar der Gehäusehälften eingesetzt sind, die
das geteilte Lagergehäuse bilden, und jeweils unterschiedliche
thermische Ausdehnungskoeffizienten besitzen, wenn die Temperatur
des geteilten Lagergehäuses in einem kalten Distrikt abgesenkt
wird.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Eine
Aufgabe der Erfindung ist die Lösung des Problems des Auftretens
eines wischenden Ereignisses bezüglich des Schmieröls
aufgrund des Vorhandenseins eines stufenförmigen Unterschieds an
der inneren Oberfläche eines Lagers zwischen anstoßenden
Endflächen eines Paars halbzylindrischer Lager, die das
Gleitlager bilden und die eingesetzt sind zwischen ein Paar von
Gehäusehälften, die jeweils unterschiedliche thermische
Ausdehnungskoeffizienten besitzen und ein geteiltes Lagergehäuse für
eine Kurbelwelle in einem Verbrennungsmotor bilden, während
des Startens des Verbrennungsmotors unter Tieftemperaturbedingungen
(–30°C) in einem kalten Distrikt.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein geteiltes Gleitlager
für eine Kurbelwelle in einem Verbrennungsmotor bereitgestellt,
welches besteht aus einem Paar halbzylindrischer Lager, die bei
Verwendung miteinander verbunden sind, um einen zylindrischen Körper
zu bilden und das angepasst ist, um eingesetzt zu werden in ein
geteiltes Lagergehäuse mit einer zylindrischer Lagerhaltebohrung,
die zweifach geteilt ist, um mit dem Paar der halbzylindrischen
Lager im verbundenen Zustand ausgerichtet zu sein. Das geteilte
Lagergehäuse besteht aus einer Gehäusehälfte
mit höherem thermischem Ausdehnungskoeffizienten und einer
Gehäusehälfte mit niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten.
Ein erstes halbzylindrisches Lager, das eines von dem Paar der halbzylindrischen
Lager ist, wird getragen von der Gehäusehälfte
mit höherem thermischem Ausdehnungskoeffizienten und ein
zweites halbzylindrisches Lager, das das andere von dem Paar der
halbzylindrischen Lager ist, wird getragen von der Gehäusehälfte
mit niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten. Sie haben
im vorinstallierten Zustand die folgende dimensionale Beziehung:
- (1) das erste und das zweite halbzylindrische
Lager haben einen gleichen äußeren Durchmesser und
- (2) die Umlaufenden des ersten halbzylindrischen Lagers haben
eine Wanddicke, die kleiner ist als diejenige der Umlaufenden des
zweiten halbzylindrischen Lagers.
-
Dadurch
sind die inneren Oberflächen des ersten und des zweiten
halbzylindrischen Lagers miteinander ausgerichtet an den Umlaufendflächen
der beiden halbzylindrischen Lager, selbst wenn ein stufenförmiger
Unterschied aufgrund eines Unterschieds zwischen den Ausmaßen
der thermischen Kontraktion des Paars der Gehäusehälften
vorhanden ist an dem inneren Durchmesser der Lagerhaltebohrung zwischen
den Umlaufendflächen der beiden Gehäusehälften
während des Startens des Verbrennungsmotors unter Niedertemperaturbedingungen
in einem kalten Distrikt in dem Zustand, dass die beiden Gehäusehälften
miteinander durch Befestigungsbolzen verbunden sind, nachdem das
erste und das zweite halbzylindrische Lager dazwischen eingesetzt worden
sind.
-
Nachfolgend
wird die obengenannte Ausrichtung zwischen den inneren Oberflächen
erläutert.
-
Die
Ausrichtung hat nicht die Bedeutung einer vollständigen
geometrischen Ausrichtung zwischen den inneren Oberflächen
der halbzylindrischen Lager. Der Wert, der die Hälfte des
Unterschieds zwischen den Ausmaßen der thermischen kontraktiven
Deformation des inneren Durchmessers der Lagerhaltebohrung an den
Umlaufendflächen der beiden Gehäusehälften
ist, welche Differenz erhalten wird, z. B. durch eine Formel zur
Berechnung des thermischen kontraktiven Deformationsunterschieds während
des Startens des Verbrennungsmotors unter Niedertemperaturbedingungen
(etwa –30°C) in einem kalten Distrikt, wird festgelegt
auf eine negative Differenz der Lagerwanddicke an den Umlaufendflächen
der beiden Gehäusehälften und zusätzlich
sind involviert Fehler, die bestimmt werden durch die Bearbeitungsgenauigkeit
während der Herstellung des geteilten Gleitlagers und des
geteilten Lagergehäuses: ΔD
= D × (T2 – T1) × (α1 – α2) × K (1)worin ΔD
der Unterschied ist zwischen den Ausmaßen der thermischen
kontraktiven Deformation (mm), D der innere Durchmesser der Lagerhaltebohrung (mm)
ist, T1 die Temperatur während der Herstellung der Lagerhaltebohrung
in dem geteilten Lagegehäuse (°C) ist, T2 die
Temperatur des geteilten Lagergehäuses während
des Startens des Verbrennungsmotors in einem kalten Distrikt (°C)
ist, α1 ein thermischer Ausdehnungskoeffizient des geteilten
Gleitlagers auf der Seite hoher thermischer Ausdehnungskoeffizienten
(K–) ist, α2 ein thermischer
Ausdehnungskoeffizient des geteilten Gleitlagers auf der Seite niedriger
thermischer Ausdehnungskoeffizienten (K–)
ist und K ein Relaxationskoeffizient des Unterschieds zwischen den
Ausmaßen der thermischen kontraktiven Deformation durch
Befestigungsbolzen ist.
-
Bei
einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Gleitlagers hat das zweite halbzylindrische Lager eine Wanddicke,
die über den gesamten Umlauf davon gleichförmig
ist.
-
Bei
einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Gleitlagers hat das zweite halbzylindrische Lager eine Wanddicke,
die von der Umlaufmitte zu den Umlaufendflächen davon zunimmt.
-
Bei
einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Gleitlagers hat das erste halbzylindrische Lager eine Wanddicke,
die über die gesamte Umlauflänge davon gleichförmig
ist.
-
Bei
einer vierten Ausführungsform des Gleitlagers hat das erste
halbzylindrische Lager eine Wanddicke, die von der Umlaufmitte zu
den Umlaufendflächen davon abnimmt.
-
Bei
einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Gleitlagers haben das erste und das zweite halbzylindrische Lager
mehrere Umlaufrillen, die gebildet sind an den inneren Oberflächen
davon und sich umlaufend darüber erstrecken. Die Umlaufrillen,
die in den Umlaufendzonen jeweils einschließlich der beiden
Umlaufendflächen des ersten und des zweiten halbzylindrischen
Lagers gebildet sind, haben eine Tiefe von 5 bis 20 μm.
-
Bei
einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Gleitlagers sind die Umlaufendzonen der inneren Oberflächen
des halbzylindrischen Lagers definiert durch eine Umlauflänge
entsprechend einem Umlaufwinkel von mindestens 10° aber höchstens
50°, gemessen von den Umlaufendflächen als Ausgangspunkt.
-
Bei
einer siebten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Gleitlagers haben die inneren Oberflächen des halbzylindrischen
Lagers ein Ausmaß an Oberflächenrauigkeit, das
nicht größer als 3,2 μmRz ist, ausgenommen
die Umlaufendzonen.
-
Bei
einer achten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Gleitlagers haben die Umlaufrillen Abstände von 0,3 bis
1,5 mm.
-
Bei
einer neunten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Gleitlagers ist die Tiefe der Umlaufrillen, die an den inneren Oberflächen
des ersten und des zweiten halbzylindrischen Lagers gebildet sind,
gleich oder größer als das Ausmaß des
stufenförmigen Unterschieds der zwischen den Umlaufendflächen
des ersten und des zweiten halbzylindrischen Lagers verursacht ist.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine geteilte Gleitlagervorrichtung für
eine Kurbelwelle in einem Verbrennungsmotor bereitgestellt. Die
Vorrichtung umfasst:
ein geteiltes Gleitlager für
eine Kurbelwelle in einem Verbrennungsmotor, bestehend aus einem
Paar halbzylindrischer Lager, die bei Verwendung miteinander verbunden
sind, um einen zylindrischen Körper zu bilden und
ein
geteiltes Lagergehäuse für eine Kurbelwelle in
einem Verbrennungsmotor mit einer zylindrischen Lagerhaltebohrung,
die zweifach geteilt ist, um mit dem Paar der halbzylindrischen
Lager im verbundenen Zustand ausgerichtet zu sein, zur Aufnahme
und zum Halten des Paars der halbzylindrischen Lager in der Lagerhaltevorrichtung.
Das geteilte Lagergehäuse besteht aus einer Gehäusehälfte
mit höherem thermischem Ausdehnungskoeffizienten und einer
Gehäusehälfte mit niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten.
Ein erstes halbzylindrisches Lager, das eines von dem Paar der halbzylindrischen Lager
ist, ist getragen von der Gehäusehälfte mit höherem
thermischen Ausdehnungskoeffizienten und ein zweites halbzylindrisches
Lager, das das andere von dem Paar der halbzylindrischen Lager ist,
ist getragen von der Gehäusehälfte mit niedrigerem
thermischem Ausdehnungskoeffizient. Sie haben im vorinstallierten
Zustand die folgende dimensionale Beziehung:
- (1)
das erste und das zweite halbzylindrische Lager haben einen gleichen äußeren
Durchmesser und
- (2) die Umlaufenden des ersten halbzylindrischen Lagers haben
eine Wanddicke, die kleiner ist als diejenige der Umlaufenden des
zweiten halbzylindrischen Lagers.
-
Dadurch
sind die inneren Oberflächen des ersten und des zweiten
halbzylindrischen Lagers miteinander ausgerichtet an den Umlaufendflächen
der beiden halbzylindrischen Lager, selbst wenn ein stufenförmiger
Unterschied aufgrund eines Unterschieds zwischen den Ausmaßen
der thermischen Kontraktion des Paars der Gehäusehälften
vorhanden ist an dem inneren Durchmesser der Lagerhaltebohrung zwischen
den Umlaufendflächen der beiden Gehäusehälften
während des Startens des Verbrennungsmotors unter Niedertemperaturbedingungen
in einem kalten Distrikt in dem Zustand, dass die beiden Gehäusehälften
miteinander durch Befestigungsbolzen verbunden sind, nachdem das
erste und das zweite halbzylindrische Lager dazwischen eingesetzt worden
sind.
-
Das
erfindungsgemäße geteilte Lagergehäuse
für eine Kurbelwelle in einem Verbrennungsmotor besteht
aus einem Paar von Gehäusehälften mit thermischen
Ausdehnungskoeffizienten, die voneinander unterschiedlich sind,
und das geteilte Gleitlager wird in das geteilte Lagergehäuse
eingesetzt. Zwischen den Umlaufendflächen der beiden halbzylindrischen Lager,
die in die Lagerhaltebohrung eingesetzt worden sind, wird im Wesentlichen
kein stufenförmiger Unterschied verursacht, selbst wenn
ein Unterschied in der thermischen Kontraktion zwischen dem Paar der
halbzylindrischen Lager vorhanden ist an dem inneren Durchmesser
der Lagerhaltevorrichtung, so dass der stufenförmige Unterschied
(siehe Bezugszeichen „G” in 10)
verursacht wird während des Startens des Verbrennungsmotors
unter Niedertemperaturbedingungen in einem kalten Distrikt in dem Zustand,
dass die halbzylindrischen Lager zwischen dem Paar der Lager eingesetzt
worden sind. Da die Wanddicke der Umlaufenden des halbzylindrischen Lagers,
das in die Gehäusehälfte mit hohem thermischem
Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt wird, kleiner ist als diejenige
der Umlaufenden des halbzylindrischen Lagers, das in die Gehäusehälfte
mit niedrigem thermischem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt wird,
und durch Auswahl eines Unterschieds zwischen den Wanddicken, wird
ein stufenförmiger Unterschied, der zwischen den Umlaufendflächen
der beiden Gehäusehälften verursacht wird, im
Wesentlichen ausgeglichen.
-
Des
Weiteren wird das Paar der halbzylindrischen Lager mit mehreren
Umlaufrillen versehen, die sich umlaufend darüber erstrecken
und die in den inneren Oberflächen davon innerhalb der
Umlaufendzonen gebildet sind, mit einer Tiefe im Bereich von 5 bis
20 μm. Bei dieser Konfiguration ist die Tiefe der Umlaufrillen
gleich oder größer als die Größe
des stufenförmigen Unterschieds, selbst wenn ein stufenförmiger
Unterschied mit einer Größe von höchstens
5 μm an der inneren Oberfläche des Lagers verursacht ist
und demgemäß kann das in der Rotationsrichtung der
Kurbelwelle fließende Schmieröl leicht in und durch
die Umlaufrillen fließen, ohne durch den stufenförmigen
Unterschied, der zwischen den Umlaufendflächen der halbzylindrischen
Hälften verursacht ist, gehindert zu werden. Dadurch kann
das auftreten eines wischenden Ereignisses bezüglich des Schmieröls,
das durch den stufenförmigen Unterschied erzeugt wird,
der an den Umlaufendflächen des halbzylindrischen Lagers
verursacht wird, erfolgreich verhindert werden.
-
Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
-
1 ist
eine Frontansicht eines geteilten Gleitlagers für eine
Kurbelwelle in einem Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung, das eingesetzt ist in ein geteiltes Lagergehäuse,
bestehend aus Gehäusehälften mit unterschiedlichen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten während des Startens
des Verbrennungsmotors in einem kalten Distrikt.
-
2 ist
eine Ansicht ähnlich 1 in dem Zustand,
dass das in 1 gezeigte geteilte Gleitlager
mit Anstoßaussparungen darin gebildet ist.
-
3 ist
eine Frontansicht eines geteilten Gleitlagers für eine
Kurbelwelle in einem Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung, das eingesetzt ist in ein geteiltes Lagergehäuse,
bestehend aus Gehäusehälften mit unterschiedlichen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten während des Startens
des Verbrennungsmotors in einem kalten Distrikt.
-
4 ist
eine Frontansicht eines geteilten Gleitlagers für eine
Kurbelwelle in einem Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung, das eingesetzt ist in ein geteiltes Lagergehäuse,
bestehend aus Gehäusehälften mit unterschiedlichen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten während des Startens
des Verbrennungsmotors in einem kalten Distrikt.
-
5 ist
eine Frontansicht eines geteilten Gleitlagers für eine
Kurbelwelle in einem Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung, das eingesetzt ist in ein geteiltes Lagergehäuse,
umfassend Lagerhälften mit unterschiedlichen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten während des Startens des Verbrennungsmotors
in einem kalten Distrikt.
-
6 ist
eine Frontansicht eines geteiltes Lagers für eine Kurbelwelle
in einem Verbrennungsmotor gemäß Ausführungsform
5 der vorliegenden Erfindung, das eingesetzt ist in ein geteiltes
Lagergehäuse, umfassend Gehäusehälften
mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten während
des Startens des Verbrennungsmotors in einem kalten Distrikt.
-
7 ist
eine vergrößerte Ansicht eines in 5 gezeigten
Teils, in dem ein stufenförmiger Unterschied gebildet ist.
-
8 ist
eine Ansicht einer Querschnittsform von Umlaufrillen, die in der
inneren Oberfläche des halbzylindrischen Lagers gebildet
sind, das das geteilte Gleitlager gemäß Ausführungsform
4 darstellt, und zwar betrachtet an der Umlaufendfläche des
halbzylindrischen Lagers.
-
9 ist
eine Ansicht zur Erläuterung eines herkömmlichen
Beispiels und stellt ein geteiltes Lagergehäuse dar, umfassend
ein Paar Gehäusehälften mit unterschiedlichen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten in einem zusammengebauten Zustand.
-
10 ist
eine Ansicht zur Erläuterung eines herkömmlichen
Beispiels und stellt das in 9 gezeigte
geteilte Lagergehäuse dar, in das ein geteiltes Gleitlager,
umfassend ein Paar halbzylindrischer Lager, eingesetzt ist.
-
Genaue Beschreibung der Erfindung
-
Ausführungsform 1
-
1 ist
eine Frontansicht, die ein geteiltes Gleitlager zeigt, das ein Paar
halbzylindrischer Lager 20, 22 umfasst, und das
eingesetzt ist in eine Lagerhaltebohrung 12 in einem geteilten
Lagergehäuse 10 für eine Kurbelwelle
in einem Verbrennungsmotor. Das geteilte Lagergehäuse 10 besteht
aus einer Gehäusehälfte 14 mit höherem
thermischem Ausdehnungskoeffizienten, die Teil eines Motorblocks
aus Aluminiumlegierung ist, und eine Gehäusehälfte 16 mit
niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten, der ein Lagerdeckel
aus Eisenlegierung ist. Die beiden Gehäusehälften 14, 16 sind
durch Befestigungsbolzen 18 miteinander verbunden. Die
Lagerhaltebohrung 12 in dem geteilten Gehäuse 10 ist
eine zylindrische Bohrung mit einer echt-kreisförmigen Querschnittsform,
die gebildet wird durch Bearbeiten des geteilten Lagergehäuses
in dem Zustand, dass die Gehäusehälften 14, 16 integral
miteinander durch Befestigungsbolzen 18 verbunden sind,
ohne dass das geteilte Gleitlager darin eingesetzt ist.
-
Das
geteilte Lagergehäuse 10 wird auseinandergenommen
nachdem die Lagerhaltebohrung wie erwähnt durch Bearbeitung
gebildet worden ist und anschließend werden die halbzylindrischen
Lager 20, 22, in die inneren Oberflächen
der Gehäusehälften eingesetzt. Die Gehäusehälften 14, 16 werden
wiederum zusammengebaut durch Befestigen der Bolzen 18 in
dem integral verbundenen Zustand wie in 1 gezeigt.
-
Es
wird angenommen, dass das in 1 gezeigte
geteilte Lagergehäuse 10 bei etwa –30°C
in einem kalten Distrikt in einen Tieftemperaturzustand verfällt.
Demgemäß ist das Ausmaß der thermischen kontraktiven
Deformation der Umlaufenden der Gehäusehälfte 14 mit
höherem thermischem Ausdehnungskoeffizienten größer
als dasjenige der Gehäusehälfte 16 mit
niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten. Als Ergebnis davon
wird zwischen den Umlaufendflächen der beiden Gehäusehälften 14, 16 wie
in 10 gezeigt ein stufenförmiger Unterschied
(G) verursacht.
-
Die
halbzylindrischen Lager 20, 22, die in die Lagerhaltebohrung 12 in
dem geteilten Lagergehäuse 10 einzusetzen sind,
haben äußere Durchmesser, die gleich zueinander
sind und eine Wanddicke an den Umfangsmittelteilen davon, die gleich
zueinander sind, in dem Anfangszustand bevor sie in das geteilte
Lagergehäuse eingesetzt werden. Die Wanddicken der halbzylindrischen
Lager 20, 22 sind in ihren Umlaufmittelteilen
davon am größten und werden zu den Umlaufenden
davon hin kleiner. Des Weiteren sind die Wanddicken der Umlaufenden 20a, 22a der halbzylindrischen
Lager so geformt, dass die Wanddicke des Umlaufendes 20a kleiner
ist als diejenige des Umlaufendes 22a.
-
Da
der stufenförmige Unterschied (G) wie in 10 gezeigt
verursacht wird zwischen den Umlaufendflächen der beiden
Gehäusehälften 14, 16 im Tieftemperaturzustand
bei –30°C, würde möglicherweise
ein stufenförmiger Unterschied (g) verursacht werden an
der inneren Oberfläche des Gehäuses zwischen den
Umlaufendflächen der beiden halbzylindrischen Lager, wenn
die Umlaufenden der beiden halbzylindrischen Lager Wanddicken haben,
die gleich zueinander sind. Bei dieser Ausführungsform ist
jedoch vorgesehen, dass die äußeren Durchmesser
der beiden halbzylindrischen Lager 20, 22 einander
gleich sind in dem Anfangszustand, während die Wanddicke
des Umlaufendes 20a kleiner ist als die Wanddicke des Umlaufendes 22a und
die inneren Oberflächen der beiden halbzylindrischen Lager 20, 22 sind
miteinander ausgerichtet. Somit wird, wie in 1 gezeigt,
kein stufenförmiger Unterschied verursacht an der inneren
Oberfläche des Lagers zwischen den Umlaufenden 20b, 22b.
Demgemäß kann ein wischendes Ereignis (Kratzeffekt)
des Schmieröls an den Umlaufendflächen 20b, 22b der
beiden halbzylindrischen Lager 20, 22 kaum auftreten.
-
Um
die inneren Oberflächen der beiden halbzylindrischen Lager 20, 22 tatsächlich,
wie oben angegeben, auszurichten, kann das geteilte Lagergehäuse 10 selbst
(der Zylinderblock und der Lagerdeckel) oder ein Modell, das ein
Teil des geteilte Lagergehäuses ist und so gebildet ist,
dass es das geteilte Lagergehäuse nachahmt, verwendet werden.
-
Das
geteilte Lagergehäuse, bestehend aus Gehäusehälften,
die miteinander durch Befestigungsbolzen verbunden sind, wird auf
etwa –30°C abgekühlt unter der Annahme
einer kalten Temperaturbedingung in einem kalten Distrikt und der
Unterschied des Durchmessers der Lagerhaltebohrung zwischen den
geteilten Oberflächen des geteilten Lagergehäuses
(den Umlaufendflächen der beiden geteilten Lagergehäusehälften)
wird zu diesem Zeitpunkt gemessen unter Verwendung einer Messeinheit,
wie z. B. eines Rundungsmessinstruments.
-
Die
Wanddicke der Umlaufenden des halbzylindrischen Lagers, das in die
Gehäusehälfte mit höherem thermischem
Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt ist, wird kleiner festgelegt
als diejenige des Umlaufendes des halbzylindrischen Lagers, das in
die Gehäusehälfte mit niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizient
eingesetzt wird, und zwar um ein Ausmaß, das gleich dem
gemessenen Wert des stufenförmigen Unterschieds ist.
-
Alternativ
wird in bequemer Weise der Unterschied zwischen den Ausmaßen
an thermischer kontraktiver Deformation in dem inneren Durchmesser der
Lagehaltebohrung in dem geteilten Lagergehäuse berechnet,
unter Verwendung der Formel (1), wie oben angegeben, und die Wanddicke
der Umlaufenden des halbzylindrischen Lagers, das in die Gehäusehälfte
mit höherem thermischem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt
wird, kann auf einen kleineren Wert festgelegt werden als diejenige
der Umlaufenden des halbzylindrischen Lagers, das in die Gehäusehälfte
mit niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt
wird, und zwar um einen Wert, der die Hälfte des wie oben
angegeben berechneten Unterschieds beträgt.
-
Der
innere Durchmesser (D mm) der Lagerhaltebohrung ist eine Größe
bei einer Temperatur (T1°C) während der Herstellung
der Lagerhaltebohrung in dem geteilten Lagergehäuse und
die Herstellung der Lagerhaltebohrung wird üblicherweise
bei Raumtemperatur (etwa 25°C) durchgeführt. Darüber hinaus
kann die Temperatur (T2°C) des geteilten Lagergehäuses
auf –30°C festgelegt werden, während sie
von der Art des Verbrennungsmotors abhängt, da die niedrigste
Temperatur, bei der das Starten eines Verbrennungsmotors in einem üblichen
Personenkraftfahrzeug sichergestellt ist, auf etwa –30°C
festgelegt ist. Da die Gehäusehälften mit voneinander unterschiedlichen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten durch Befestigungsbolzen miteinander
verbunden werden, wird an den anstoßenden Endflächen der
Gehäusehälften senkrecht zu den anstoßenden Endflächen
eine kompressive Spannung erzeugt. Demgemäß üben
die anstoßenden Endflächen der Gehäusehälfte
mit niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten einen Widerstand
gegen die thermische kontraktive Deformation der anstoßenden
Endflächen der Gehäusehälfte mit höherem
thermischem Ausdehnungskoeffizienten aus. Bei Kombination der Gehäusehälften,
die aus einer Aluminiumlegierung bzw. einer Eisenlegierung mit thermischen Ausdehnungskoeffizienten,
die relativ unterschiedlich voneinander sind, hergestellt sind,
wird der Unterschied zwischen der thermischen kontraktiven Deformation
in dem inneren Durchmesser der Lagerhaltebohrung an den geteilten
Oberflächen des geteilten Lagergehäuses auf etwa
ein Drittel des Unterschieds zwischen den thermischen kontraktiven
Deformationen der jeweiligen Gehäusehälften im
freien Zustand reduziert. (Relaxationskoeffizient der thermischen kontraktiven
Deformation K = 1/3)
-
Berechnungsbeispiel
-
Eine
Lagerhaltebohrung mit einem inneren Durchmesser von 60 mm wird einem
geteilten Lagergehäuse gebildet, in dem eine Gehäusehälfte
aus Aluminiumlegierung (deren thermischer Ausdehnungskoeffizient
23 × 10–6 (K–1)
ist) und eine Gehäusehälfte aus Eisenlegierung
(deren thermischer Ausdehnungskoeffizient 12 × 10–6 (K–1)
ist) miteinander durch Befestigungsbolzen aus einer Eisenlegierung verbunden
sind. Wenn die Temperatur während der Herstellung der Lagerhaltebohrung
25°C ist und die Temperatur des geteilten Lagergehäuses
während des Startens des Verbrennungsmotors in einem kalten
Distrikt –30°C ist, wird der thermische kontraktive Deformationsunterschied
= 60 mm × (25°C – (–30°C) × (23 × 10–6 (K–1) – 12 × 10–6 (K–1)) × 1/3
= 0,012 mm erhalten.
-
Die
Wanddicke der Umlaufenden des halbzylindrischen Lagers, das in die
Gehäusehälfte mit höherem thermischem
Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt wird, wird kleiner festgelegt
als diejenige der Umlaufenden des halbzylindrischen Lagers, das in
die Gehäusehälfte mit niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten
eingesetzt wird, und zwar um 0,006 mm, was die Hälfte des
oben genannten thermischen kontraktiven Deformationsunterschieds von
0,012 mm ist.
-
Hier
ist festzustellen, dass die Bedeutung der Worte „die inneren
Oberflächen der beiden halbzylindrischen Lager sind miteinander
ausgerichtet” oben erläutert ist. Während
der Bearbeitung der inneren Durchmesser der beiden halbzylindrischen
Lager und Gehäusehälften werden unvermeidlicherweise Bearbeitungsfehler
verursacht und außerdem wird eine geringfügige
Abweichung zwischen den anstoßenden Endflächen
der beiden Gehäusehälften verursacht, wenn die
beiden Gehäusehälften durch Befestigungsbolzen
miteinander verbunden werden, nachdem die Halbzylindrischen Lager
dazwischen eingesetzt worden sind. Die oben genannte Formulierung „die
Ausrichtung der inneren Oberflächen” schließt
daher nicht aus, dass ein stufenförmiger Unterschied innerhalb
von 5 μm zwischen den anstoßenden Endflächen
der beiden halbzylindrischen Lager an einer von beiden Seiten davon
auftritt. Das heißt, es kann gesagt werden, dass der stufenförmige
Unterschied innerhalb von 5 μm (d. h. ± 5 μm)
in der radialen Richtung von der oben genannten Ausrichtungsbedingung
umfasst ist.
-
Bei
dieser Ausführungsform wird die Erläuterung angegeben
mit Bezug auf die allgemeinste Art von geteiltem Gleitlager für
einen Verbrennungsmotor, worin jedes der beiden halbzylindrischen
Lager eine Wanddicke hat, die in der Umlaufmitte davon am größten
ist und zu den Umlaufendflächen davon hin abnimmt, obgleich
die vorliegende Erfindung nicht auf diese Art von geteilten Gleitlagern
beschränkt ist. Erfindungsgemäß kann
jede der folgenden Arten verwendet werden, sofern die inneren Oberflächen
der beiden halbzylindrischen Lager an den gegenüberliegenden
Umlaufendflächen miteinander ausgerichtet sind während
des Startens des Verbrennungsmotors bei einer niedrigen Temperatur
von etwa –30°C in dem Zustand, dass die beiden
halbzylindrischen Lager in das geteilte Lagergehäuse eingesetzt
sind: Die Wanddicke der beiden halbzylindrischen Lager ist über
die gesamte Umlauflänge davon gleichförmig; Die
Wanddicke davon ist in der Umlaufmitte am geringsten und nimmt zu
den Umlaufendflächen davon hin zu; oder die innere Oberfläche
der beiden halbzylindrischen Lager ist darin gebildet mit einer
Mehrzahl von Kreisbogenoberflächen mit unterschiedlichen Krümmungen.
Alternativ können die beiden halbzylindrischen Lager von
jeweils unterschiedlichen Arten sein.
-
Ähnlich
wie bei herkömmlichen halbzylindrischen Lager können
die halbzylindrischen Lager 20A, 22A Anstoßaussparungen
(20c, 22c, die Teile mit erhöhtem inneren
Durchmesser) an den Umlaufenden der halbzylindrischen Lager 20a, 22a an
der Innenseite davon haben (siehe 2). Wenn
Anstoßaussparungen vorgesehen sind, werden die Radien (r1,
r2) gemessen vom Mittelpunkt des Lagers an Positionen auf den inneren
Oberflächen der halbzylindrischen Lager, die in die Gehäusehälfte
mit höherem thermischem Ausdehnungskoeffizienten bzw. die
Gehäusehälfte mit niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten
eingesetzt sind, die unmittelbar neben den anstoßaussparungsbildenden Zonen
sind und können so festgelegt werden, dass sie gleich zueinander
sind (r1 = r2 in 2).
-
Ausführungsform 2
-
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 3 eine Ausführungsform
2 erläutert. Bei dieser Ausführungsform wird das
gleiche geteilte Lagergehäuse 10 verwendet, das
für die Ausführungsform 1 erläutert wurde
und ein halbzylindrisches Lager 20 mit einer Wanddicke,
die in der Umlaufmitte davon am größten ist und
zu den Umlaufendflächen 20b davon hin abnimmt,
wird in eine Gehäusehälfte 14 mit höherem
thermischem Ausdehnungskoeffizienten aus einer Aluminiumlegierung
eingesetzt und ein halbzylindrisches Lager 22B mit einer
Wanddicke, die über die gesamte Umlauflänge davon
gleichförmig ist, wird in eine Gehäusehälfte
mit niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt. 3 zeigt
den Zustand, dass die Umlaufendflächen der beiden halbzylindrischen
Lager miteinander ausgerichtet sind während des Startens
des Verbrennungsmotors bei einer niedrigen Temperatur von etwa –30°C
in einem kalten Distrikt.
-
Die
Wanddicken der Umlaufenden der halbzylindrischen Lager 20, 22B sind
voneinander unterschiedlich und demgemäß sind
die inneren Oberflächen der beiden halbzylindrischen Lager 20, 22B an den
Umlaufendflächen davon miteinander ausgerichtet, ohne dass
ein stufenförmiger Unterschied zwischen den inneren Oberflächen
der beiden halbzylindrischen Lager 20, 22B vorhanden
ist, obwohl ein stufenförmiger Unterschied „G” in
der Lagerhaltebohrung 12 in dem geteilten Lagergehäuse 10 vorhanden
ist.
-
Die
(nicht gezeigte) Kurbelwelle in dem Verbrennungsmotor wird im Allgemeinen
aus einer Eisenlegierung hergestellt und hat demgemäß einen thermischen
Ausdehnungskoeffizient der im Wesentlichen gleich ist mit demjenigen
der Gehäusehälfte mit niedrigerem thermischem
Ausdehnungskoeffizienten aus einer Eisenlegierung. Deshalb wird
das halbzylindrische Lager 22B mit einer Wanddicke, die über
die gesamte Umlauflänge davon gleichförmig ist,
in die Gehäusehälfte 16 mit niedrigem
thermischem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt, während
das halbzylindrische Lager 20 (das das gleiche halbzylindrische
Lager 20, das für Ausführungsform 1 erläutert
wurde und in 1 gezeigt ist) mit einer Wanddicke,
die in der Umlaufmitte davon am größten ist und
zu den anstoßenden Endflächen davon hin abnimmt
wird in die Gehäusehälfte 14 mit niedrigerem
thermischem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt. Die beiden Hälften 14, 16 werden
dann durch Befestigungsbolzen miteinander verbunden. 3 zeigt
die inneren Oberflächen der beiden halbzylindrischen Lager 20, 22B,
die miteinander an den Umlaufendflächen davon ausgerichtet
sind. Bei dieser Konfiguration definieren die innere Oberfläche
des halbzylindrischen Lagers 22B, das in die Gehäusehälfte 16 mit
niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt worden
ist und die äußere Oberfläche der zu
tragenden Welle zwischen einander Lagerspalt, der so festgelegt
werden kann, dass er über die gesamte periphere Oberfläche
des Halbzylindrischen Lagers 22B klein ist. Dadurch ist es
möglich, das Austreten von Schmieröl effektiv
zu verhindern. Dabei ist festzustellen, dass in diesem Fall keine
besondere Beschränkung besteht hinsichtlich der Konfiguration
des halbzylindrischen Lagers 20, das in die Gehäusehälfte 14 mit
höherem thermischem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt
wird, sofern die inneren Oberflächen an den anstoßenden Endflächen
miteinander ausgerichtet sind. Um den Lagerspalt in der Umlaufmitte
des Lagers, wo die Laufruhe während des Betriebs des Verbrennungsmotors
stark beeinflusst wird, klein zu halten, wird jedoch bevorzugt ein
halbzylindrisches Lager mit einer Wanddicke verwendet, die in der
Umlaufmitte am größten ist und zu den Umlaufendflächen
(anstoßenden Endflächen) hin abnimmt.
-
Ausführungsform 3
-
Nachfolgend
wird eine Ausführungsform 3 unter Bezugnahme auf 4 erläutert.
Wie voranstehend ausgeführt, wird ein geteiltes Lagergehäuse, bestehend
aus einem Paar von Gehäusehälften 14, 16 durch
Bolzen 18 befestigt. Wenn die Steifigkeit der Gehäusehälfte 16 mit
niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten relativ gering
ist, wird der innere Durchmesser der Lagerhaltebohrung der Gehäusehälfte 16 mit
niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten vergrößert
aufgrund einer Spannung, die erzeugt wird durch die Befestigungsbolzen,
und zwar in einer Richtung entlang den Umlaufendflächen
der Gehäusehälften 14, 16, die
das geteilte Lagergehäuse 10 bilden, während
die Lagerhaltebohrung darin elastisch zu einer elliptischen Form
deformiert wird, wobei der innere Durchmesser in einer Richtung
senkrecht zu der virtuellen Ebene, die die Umlaufendflächen
der Gehäusehälften 14, 16 enthält,
relativ kleiner ist. In diesem Fall nimmt das Lagerspiel zwischen
dem inneren Durchmesser des halbzylindrischen Lagers, das in die
Gehäusehälfte 16 mit niedrigerem thermischem
Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt ist, und der äußeren
peripheren Oberfläche der Kurbelwelle als zu lagernder
Welle zu den Umlaufendflächen des halbzylindrischen Lagers hin
allmählich zu und demgemäß wird die Menge
des aus den vergrößerten Teilen des Lagerspalts
austretenden Schmieröls größer. Als Maßnahme
gegen dieses Problem wird bei dieser Ausführungsform die Wanddicke
des halbzylindrischen Lagers 22C, das in die Gehäusehälfte 16 mit
niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt wird,
von der Umlaufmitte zu den Umlaufendflächen davon hin allmählich
erhöht, während die Wanddicke des halbzylindrischen
Lagers 20B, das in die Gehäusehälfte 14 mit
höherem thermischem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt
wird, über die gesamte Umlauflänge davon gleichförmig
ist. Bei dieser Konfiguration kann das Lagerspiel über
die gesamte periphere Oberfläche des halbzylindrischen
Lagers 20B, 22C klein gehalten werden.
-
Anders
als bei der in 4 gezeigten Konfiguration kann
das halbzylindrische Lager, das in die Gehäusehälfte 14 mit
höherem thermischem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt
wird auch so konfiguriert werden, dass die Wanddicke davon von der Umlaufmitte
zu den Umlaufendflächen davon hin zunimmt, ähnlich
wie bei dem halbzylindrischen Lager 22C, das in die Gehäusehälfte 16 mit
niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt wird.
-
Im
Fall des erfindungsgemäßen geteilten Gleitlagers
zur Verwendung in einem kalten Distrikt ist jedoch festzustellen,
dass selbst in einem der oben genannte Fälle die Wanddicke
der Umlaufenden des halbzylindrischen Lagers, das in die Gehäusehälfte 14 mit
höherem thermischem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt
wird, so festgelegt werden sollte, dass sie kleiner ist, als diejenige
der Umlaufenden des halbzylindrischen Lagers, das in die Gehäusehälfte 16 mit
niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt wird,
um die inneren Oberflächen der beiden halbzylindrischen
Lager ohne stufenförmigen Unterschied auszurichten, während
des Startens des Verbrennungsmotors bei niedriger Temperatur.
-
Ausführungsform 4
-
Nachfolgend
wird eine Ausführungsform 4 unter Bezug auf 5 erläutert.
Bei dieser Ausführungsform ist die Wanddicke der Umlaufenden
des halbzylindrischen Lagers 20C, das in die Gehäusehälfte 14 mit
höherem thermischem Ausdehnungskoeffizienten aus Aluminiumlegierung
eingesetzt wird größer als diejenige der Umlaufenden
des halbzylindrischen Lagers 22D, das in die Gehäusehälfte 16 mit
niedrigerem thermischem Ausdehnungskoeffizienten aus Eisenlegierung
eingesetzt wird, um die inneren Oberflächen der beiden
halbzylindrischen Lager 20C, 22D miteinander an
den anstoßenden Endflächen davon auszurichten
während des Startens des Verbrennungsmotors bei niedriger
Temperatur. Die dimensionale Beziehung zwischen den halbzylindrischen
Lagern 20C, 20D ist die gleiche, die für
die in 3 gezeigte Ausführungsform 2 erläutert
wurde.
-
Während
der Herstellung der halbzylindrischen Lager und während
der Herstellung der Lagerhaltebohrung in dem geteilten Lagergehäuse
treten jedoch unvermeidlicherweise Bearbeitungsfehler auf und darüber
hinaus wird eine geringfügige positionelle Abweichung verursacht
zwischen den anstoßenden Endflächen der beiden
Gehäusehälften, wenn das geteilte Lagergehäuse
mit Bolzen befestigt wird, nachdem die halbzylindrischen Lager in
das geteilte Lagergehäuse eingesetzt worden sind. Somit
wird möglicherweise ein stufenförmiger Unterschied
(g) von etwa höchstens 5 μm verursacht zwischen
den anstoßenden Endflächen (Umlaufendflächen)
der beiden halbzylindrischen Lager an einem Ende, wenn der Verbrennungsmotor
bei niedrigen Temperaturbedingungen in einem kalten Distrikt gestartet wird.
-
5 zeigt
den Zustand, dass der stufenförmige Unterschied (g) verursacht
ist zwischen den inneren Oberflächen der Gehäusehälften 14, 16 an
den anstoßenden Endflächen davon, da eine positionelle Abweichung
verursacht wird an den anstoßenden Endflächen
der Gehäusehälften 14, 16 (die
geteilten Oberflächen des geteilten Lagergehäuses),
wenn die Gehäusehälften 14, 16 miteinander
durch Befestigungsbolzen verbunden werden. 7 ist eine
vergrößerte Ansicht, die den in 5 gezeigten
Bereich „A” darstellt, worin der stufenförmige
Unterschied verursacht ist zwischen der inneren Oberfläche
des halbzylindrischen Lagers 20C, 20D an den Umlaufendflächen
davon und zeigt auch eine Kurbelwelle 30.
-
Die
halbzylindrischen Lager 20C, 20D haben mehrere
Umlaufrillen 20d, 22d, die in den inneren Oberflächen
davon gebildet sind. Die Umlaufrillen 20d, 22d haben
bevorzugt eine Kreisbogenquerschnittsform wie in 8 gezeigt,
in der H die Tiefe der Umlaufrillen 20d, 22d bezeichnet.
Da der stufenförmige Unterschied (g), der ein Teil der
anstoßenden Endfläche des halbzylindrischen Lagers 20C ist,
in der in 7 durch den Pfeil „B” bezeichneten
Richtung betrachtet wird, kann die Querschnittsform der Umlaufrillen
in 8 erkannt werden, da sie an der anstoßenden
Endfläche offen sind. 8 zeigt
auch, dass durch die Umlaufrillen 20d fließende
Schmieröl.
-
Bei
dieser Ausführungsform haben die in den inneren Oberflächen
der halbzylindrischen Lager 20C, 22D gebildeten
Umlaufrillen eine Tiefe von 5 bis 20 μm, wobei diese Tiefe
gleich oder größer ist als die Größe
des stufenförmigen Unterschieds (g). Somit kann, selbst
wenn der stufenförmige Unterschied (g) mit einer Größe
von etwa 5 μm zwischen den Umlaufendflächen der
halbzylindrischen Lager 20C, 22D erzeugt wird,
das Schmieröl in der Rotationsrichtung der Kurbelwelle
(siehe Pfeil „X” in 7) leicht
in und durch die Umlaufrillen 20d fließen, ohne
durch den stufenförmigen Unterschied (g) gehindert zu werden. Dadurch
ist es möglich, das Auftreten eines wischenden Ereignisses
bezüglich des Schmieröls durch den stufenförmigen
Unterschied (g) erfolgreich zu verhindern.
-
Wenn
im Gegensatz dazu keine Umlaufrillen in den inneren Oberflächen
der halbzylindrischen Lager gebildet sind, wird der zwischen den
Umlaufendflächen der halbzylindrischen Lager verursachte
stufenförmige Unterschied eine Barriere, die den Pfad des
Schmieröls, das in der Rotationsrichtung „X” der Kurbelwelle
fließt, blockiert, was zum Auftreten eines wischenden Ereignisses
bezüglich des Schmieröls durch den stufenförmigen
Unterschied führt. Als Ergebnis davon kann das Schmieröl,
das zu der Position des stufenförmigen Unterschieds gelangt
ist, leicht in der Längsrichtung (der axialen Richtung)
des Lagers entlang des stufenförmigen Unterschieds fließen
und eine ausreichende Schmierung kann demgemäß nicht
sichergestellt werden.
-
Es
wird erläutert, dass die Tiefe „H” der
Umlaufrillen auf nicht mehr als 20 μm festgelegt wird.
Der Grund dafür, dass die Tiefe H auf den genannten Wert
begrenzt ist, liegt darin, dass, wenn die Tiefe 20 μm übersteigt,
kaum ein Ölfilm auf der Gleitfläche in der Umlaufmitte
des halbzylindrischen Lagers gebildet werden kann, wo die Hauptlast
während des Betriebs des Verbrennungsmotors auftritt. Die
Tiefe der Umlaufrillen liegt mehr bevorzugt im Bereich von 10 bis
15 μm.
-
Darüber
hinaus haben die Umlaufrillen 20d, 22d, die in
den inneren Oberflächen der halbzylindrischen Lager gebildet
sind, Abstände von 0,3 bis 1,5 mm in der Breitenrichtung
des Lagers. Denn wenn die Abstände der Umlaufrillen kleiner
als 0,3 m sind, werden die Querschnittsflächen der Scheitelbereiche der
Grate, zwischen denen die Umlaufrillen liegen, so klein, dass die
Scheitelbereiche im Kontakt mit der Kurbelwelle leicht verschlissen
würden und der Lagerabstand erhöht würde.
Dadurch würde die Menge des austretenden Schmieröls
erhöht. Wenn die Abstände der Umlaufrillen 1,5
mm übersteigen, würde die Anzahl der Grate, die
die Last der Kurbelwelle tragen in der Breitenrichtung des halbzylindrischen
Lagers kleiner, so dass die von jedem Scheitelbereich getragene
Last höher würde und die Materialfestigkeit des
halbzylindrischen Lagers würde durch Reibungshitze verringert
werden, was zu einem gesteigerten Ausmaß an Abnutzung führen
würde. Die Abstände der Umlaufrillen liegen mehr
bevorzugt in einem Bereich von 0,5 bis 1,2 mm in der Breitenrichtung
des halbzylindrischen Lagers, um die Abnutzung des halbzylindrischen
Lagers zu reduzieren.
-
Obgleich
die Umlaufrillen 20d, 22d der halbzylindrischen
Lager 20C, 22D über die gesamte periphere
Oberfläche davon gebildet sind, ist es auch möglich,
dass sie nur gebildet sind in einem Bereich der Umlauflänge,
entsprechend einem vorbestimmten Umfangswinkel, gemessen von der
Umlaufendfläche des halbzylindrischen Lagers 20C auf
der Seite, wo ein stufenförmiger Unterschied (g) vorhanden ist,
entgegen der Rotationsrichtung der Kurbelwelle.
-
Die
Umlaufrillen 20d, 22d haben bevorzugt eine Kreisbogenquerschnittsform,
während eine V-artige Querschnittsform, wie in 8 gezeigt,
auch bevorzugt ist.
-
Wenn
die Umlaufrillen eine Kreisbogenquerschnittsform haben, werden nicht
weniger als etwa 2/3 der Fläche des stufenförmigen
Unterschieds, die ein Teil der anstoßenden Fläche
des halbzylindrischen Lagerkörpers ist, eingenommen von
dem Raum der Umlaufrillen, durch die das Schmieröl fließt.
Das heißt, es kann der technische Vorteil erhalten werden,
der äquivalent ist zu dem Fall, in dem der stufenförmige
Unterschied auf im Wesentlichen nicht mehr als 1/3 reduziert ist.
-
Wenn
die Umlaufrillen eine V-artige Querschnittsform haben, wird nicht
weniger als etwa 1/2 der Fläche des stufenförmigen
Unterschieds, die ein Teil der anstoßenden Oberfläche
des halbzylindrischen Lagers ist, von dem Raum der Umlaufrillen, durch
die das Schmieröl fließt, eingenommen. Das heißt,
es kann der technische Vorteil erhalten werden, der äquivalent
ist zu dem Fall, in dem der stufenförmige Unterschied auf
im Wesentlichen nicht mehr als 1/2 reduziert ist.
-
Um
die Umlaufrillen zu bilden, kann ein Schneidwerkzeug verwendet werden
mit einer kreisbogenförmigen Kante oder einer V-artig geformten Kante
und die Form der Kante des Schneidwerkzeugs kann dementsprechend
auf die innere Oberfläche des halbzylindrischen Lagers übertragen
werden.
-
Ausführungsform 5
-
Nachfolgend
wird ein halbzylindrisches Lager mit Umlaufrillen in anderer Konfiguration
in 6 erläutert. Die in 6 gezeigten
halbzylindrischen Lager 20D, 22E haben im Wesentlichen ähnliche Konfigurationen
wie die in 5 gezeigten halbzylindrischen
Lager 20C, 20D, mit der Ausnahme dass der Bereich,
in dem die Umlaufrillen gebildet sind, anders als in 5 gezeigt
ist. Das heißt, die Umlaufrillen 20e, 22e sind
gebildet in einem Bereich der Umlauflänge, entsprechend
einem Umlaufwinkel, der mindestens 10° aber höchstens
50° beträgt, gemessen von den Umlaufendflächen
der halbzylindrischen Endflächen der halbzylindrischen
Lager als Ausgangspunkt. Bei dieser Konfiguration kann ein wischendes
Ereignis bezüglich des Schmieröls, ähnlich wie
bei Ausführungsform 4, effektiv verhindert werden, selbst
wenn ein stufenförmiger Unterschied verursacht ist zwischen
den Umlaufendflächen der halbzylindrischen Lager.
-
Die
inneren Oberflächen der halbzylindrischen Lager haben eine
Oberflächenrauigkeit die nicht mehr als 3,2 μmRz
beträgt, was bei geteilten Gleitlagern für eine
Kurbelwelle üblich ist. Mit dieser Oberflächenrauigkeit
kann an den Umlaufmitten der halbzylindrischen Lager, wo die Hauptlast
auftritt, leicht ein Ölfilm gebildet werden. Dadurch kann
sichergestellt werden, dass das Gleitlager eine ausreichende Tragfähigkeit
aufweist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 08-210355
A [0001]
- - JP 10-175131 A [0008, 0015]