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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement und insbesondere eine Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement, das in einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs oder ähnlichem verwendet wird.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Bei einer typischen Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement wird Schmieröl zugeführt, um in einem Zwischenraum zwischen einer Gleitfläche eines Wellenelements und einer Gleitfläche eines Lagerelements einen Schmierfilm zu bilden. Das Abstützen einer Last durch den Ölfilmdruck, der sich in dem Ölfilm bildet, reduziert die Reibungsverluste und hilft einen Verschleiß und ein Festfressen zu vermeiden.
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Um das Schmieröl in dem Zwischenraum zwischen den Gleitflächen zu halten, wurde eine Lagerstruktur vorgeschlagen, bei der an der Innenumfangsfläche des Lagers viele schmale Nuten oder Rillen in Umfangsrichtung parallel ausgebildet sind.
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Die japanische Patentanmeldung Nr. 2007-285456 (
JP 2007-285456 A ) beschreibt eine Lagerstruktur, die Schmiereigenschaften erzielt, den Oberflächendruck reduziert und die Fresssicherheit verbessert, indem in einem Lagerelement, das mit einer rotierenden Welle in Kontakt steht, ein konkaver Abschnitt ausgebildet und in dem konkaven Abschnitt ein Schrumpfelement aus einem Material mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Lagerelement eingesetzt wird, so dass der konkave Abschnitt als Ölreservoir dient, wenn der Lagerabschnitt kalt ist, und durch eine Expansion des Schrumpfelements eine glatte Gleitfläche bildet, wenn sich das Lagerelement erwärmt.
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Bei einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs oder ähnlichem ist der Gleitwiderstand (d. h. Reibungsverlust) bei einem Zapfenlager nicht mehr so groß, nachdem sich der Motor erwärmt hat, jedoch ist der Gleitwiderstand bei einem Kaltstart zwischen beispielsweise einer extrem niedrigen Temperatur (ca. –30°C) bis Raumtemperatur (ca. 20°C bis 25°C) sehr groß. Dies liegt an der Temperaturabhängigkeit der Viskosität, die drastisch ansteigt, wenn die Temperatur niedrig ist.
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Um den Reibwiderstand bei niedrigen Temperaturen gering zu halten, sollte daher die Temperatur des Lagerelements frühzeitig erhöht werden. Wenn die Temperatur niedrig ist, ist aber auch die Temperatur des Schmieröls niedrig, wodurch sich eine Erhöhung der Temperatur verzögert. Selbst dann, wenn sich die Temperatur des Schmieröls durch die sich aufgrund des Scherwiderstands ergebende Wärme erhöht, wird dieses Schmieröl aus dem Lagerelement heraus rasch ablaufen, so dass es eine Zeit dauert, um die Temperatur des Lagerelements anzuheben.
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Andererseits kann bei einer hohen Temperatur (ca. 80°C bis 120°C) bei einer hohen Drehzahl oder während eines stationären Betriebs nach einem Warmlauf des Motors die Temperatur übermäßig ansteigen und zu einem Festfressen oder dergleichen fuhren, wenn keine ausreichende Menge an Schmieröl vorhanden ist, so dass eine Gleitlagerstruktur mit ausreichender Kühlleistung bei hohen Temperaturen benötigt wird.
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Die in der
JP 2007-285456 A beschriebene Lagerstruktur verfügt über ein Schrumpfelement, das aus einem Material mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Lagerelement und in einem konkaven Abschnitt eingesetzt ist, der in einem Lagerelement ausgebildet ist, das mit einer rotierenden Welle in Kontakt steht, und der als ein Ölreservoir dient, wenn der Lagerabschnitt kalt ist, hergestellt ist. Diese Lagerstruktur ist nicht dazu vorgesehen, die Temperatur des Lagerabschnitts frühzeitig anzuheben.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung stellt daher eine Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement zur Verfügung, die den Gleitwiderstand bei niedrigen Temperaturen frühzeitig reduzieren kann und die Kühlleistung durch das Schmieröl bei hohen Temperaturen nicht behindert.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement, das ein Wellenelement, ein relativ zu dem Wellenelement rotierendes Lagerelement und einen Ölzufuhrraum, dem Schmieröl zugeführt wird, zwischen einer Gleitfläche des Wellenelements und einer Gleitfläche des Lagerelements umfasst. Die Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement umfasst des Weiteren zwei Ringnuten, die an einer Innenumfangsfläche des Lagerelements in Umfangsrichtung ausgebildet sind, sowie zwei ringförmige Dichtungselemente, die als vom Wellenelement und Lagerelement separate Teile ausgebildet und jeweils in einer der Ringnuten zwischen dem Wellenelement und dem Lagerelement angeordnet sind. Jedes ringförmige Dichtungselement ist aus einer Vielzahl von Teilen aufgebaut und aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten dergestalt, dass der Innendurchmesser wenigstens eines Abschnitts des ringförmigen Dichtungselements bei einer niedrigen Temperatur kleiner ist als der Innendurchmesser des Lagerelements und bei einer hohen Temperatur so groß ist wie oder größer als der Innendurchmesser des Lagerelements, hergestellt.
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In dieser Beschreibung bezieht sich die Bezeichnung ”niedrige Temperatur” auf einen Zustand von der oben erwähnten, extrem niedrigen Temperatur (ungefähr –30°C bis 0°C) bis zu Raumtemperatur (ungefähr 20°C bis 25°C), in dem die Temperatur des Lagerabschnitts niedrig ist, und die Bezeichnung ”hohe Temperatur” auf einen Zustand während eines Betriebs bei einer hohen Drehzahl oder eines stationären Betriebs nach einem Warmlauf des Motors, in dem die Temperatur des Lagerabschnitts hoch ist (ungefähr 80°C bis 120°C).
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Gemäß diesem Aspekt ist jedes ringförmige Dichtungselement aus einer Vielzahl von Teilen aufgebaut, so dass es sich am Wellenelement oder Lagerelement leicht anbringen lässt. Zudem verformen sich die Dichtungselemente in der Weise, dass wenigstens ein Abschnitt des Innendurchmessers der Dichtungselemente bei einer niedrigen Temperatur kleiner als der Innendurchmesser des Lagerelements und bei einer hohen Temperatur so groß wie oder größer als der Innendurchmesser des Lagerelements wird. Somit wird bei einer niedrigen Temperatur der Abstand zwischen den ringförmigen Dichtungselementen und dem Wellenelement kleiner als der Abstand zwischen dem Wellenelement und dem Lagerelement, so dass die aus den beiden Enden des Lagerelements leckende Menge des zwischen das Wellenelement und das Lagerelement zugeführten Schmieröls begrenzt ist. Im Ergebnis erfährt das in dem Lagerabschnitt zurückgehaltene Schmieröl eine Scherung und wird dadurch erwärmt, wodurch die Temperatur des Lagerabschnitts frühzeitig ansteigt. Andererseits wird bei einer hohen Temperatur der Abstand zwischen den Dichtungselementen und dem Wellenelement so groß wie oder größer als der Abstand zwischen dem Wellenelement und dem Lagerelement, so dass die Menge des aus den beiden Enden des Lagerelements leckenden Schmieröls nicht begrenzt ist. Im Ergebnis kann durch das Schmieröl eine gute Kühlwirkung des Lagerabschnitts erreicht werden.
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In dem oben beschriebenen Aspekt können die beiden Ringnuten in der Nähe der axialen Endabschnitte des Wellenelements an der Innenoberfläche des Lagerelements ausgebildet sein.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann jedes ringförmige Dichtungselement in Umfangsrichtung des ringförmigen Dichtungselements in zwei Hälften ausgebildet sein.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann das Lagerelement ein oberes Lagerelement und ein unteres Lagerelement umfassen und können die Umfangsendabschnitte jedes ringförmigen Dichtungselements, das aus zwei Hälften gebildet ist, an Stellen ausgebildet sein, die mit den Umfangsendabschnitten des oberen Lagerelements und des unteren. Lagerelements zusammenfallen.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau können an jedem Umfangsendabschnitt eines jeden ringförmigen Dichtungselements ein sich radial nach außen erstreckender Vorsprung und im Lagerelement eine Aussparung, die den Vorsprung aufnimmt und fixiert, ausgebildet sein. Gemäß diesem Aufbau vereinfacht die Aufnahme der Vorsprünge an den beiden Endabschnitten der ringförmigen Dichtungselemente in den Aussparungen des Lagerelements die Positionierung der ringförmigen Dichtungselemente und der Lagerelemente, was die Montierbarkeit verbessert. Zudem kann ein Herausfallen der Dichtungselemente aus den Ringnuten verhindert werden, wenn sich die Dichtungselemente bei niedrigen Temperaturen zusammenziehen.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann die niedrige Temperatur ein Zustand sein, in dem ein Motor, in dem die Gleitlagerstruktur angewendet wird, erst noch warmlaufen muss, und die hohe Temperatur ein Zustand, in dem die Warmlaufphase des Motors, in dem die Gleitlagerstruktur angewendet wird, beendet ist.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann die niedrige Temperatur eine Temperatur eines Motors, in dem die Gleitlagerstruktur angewendet wird, sein, d. h. ungefähr –30°C bis 0°C betragen, und die hohe Temperatur eine Temperatur des Motors, in dem die Gleitlagerstruktur angewendet wird, d. h. ungefähr 80°C is 120°C betragen.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann bei der niedrigen Temperatur der Außendurchmesser jedes ringförmigen Dichtungselements größer sein als der Innendurchmesser des Lagerelements.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau können das Lagerelement aus wenigstens einem Eisenbasis-, Aluminiumbasis- oder Kupferbasismaterial und die ringförmigen Dichtungselemente aus einem Polyimidharz hergestellt sein.
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Zudem können bei dem oben beschriebenen Aufbau an dem Vorsprung ein sich von einem äußeren Endabschnitt in Umfangsrichtung und in Radialrichtung erstreckender Erstreckungsabschnitt und in der Aussparung ein konkaver Abschnitt, der den Erstreckungsabschnitt aufnimmt, ausgebildet sein. Gemäß diesem Aufbau wird eine Bewegung der Umfangsendabschnitte der ringförmigen Dichtungselemente in Radialrichtung zuverlässig verhindert. Daher kann ein Ölzufuhrraum, der an beiden Seiten in Radialrichtung gleichmäßig ist, zuverlässig sichergestellt werden, wenn sich die Dichtungselemente bei einer niedrigen Temperatur zusammenziehen.
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Gemäß dem oben beschriebenen Aufbau wird eine Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement zur Verfügung gestellt, die bei niedrigen Temperaturen den Gleitwiderstand frühzeitig reduzieren kann und bei hohen Temperaturen die Kühlleistung des Schmieröls nicht behindert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die Merkmale, Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, beschrieben, und wobei:
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1 eine Querschnittsansicht einer Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist;
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2 eine Längsschnittansicht der unteren Hälfte einer Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement aus 1 ist;
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3A eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für ein Dichtungselement ist, das in einer Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
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3B eine teilweise vergrößerte Schnittansicht eines Beispiels des Dichtungselements ist, das in einer Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement gemäß dem in 3a gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wenn das Dichtungselement am Lagerelement montiert ist;
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3C eine perspektivische Teilansicht eines Endabschnitts eines Lagerelements ist, das in einer Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
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4A eine Querschnittsansicht eines Beispiels für ein Dichtungselement ist, das in der Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einer extrem niedrigen Temperatur verwendet wird;
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4B eine Längsschnittansicht der unteren Hälfte eines Beispiels des Dichtungselements ist, das in der Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einer extrem niedrigen Temperatur verwendet wird;
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5A eine Querschnittsansicht eines Beispiels des Dichtungselements ist, das in der Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einer niedrigen Temperatur von ungefähr der Raumtemperatur verwendet wird;
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5B eine Längsschnittansicht der unteren Hälfte eines Beispiels eines Dichtungselements ist, das in einer Gleitlagerstruktur eines Wellenelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einer niedrigen Temperatur von ungefähr der Raumtemperatur verwendet wird;
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6A eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines Dichtungselements ist, das in einer Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einer hohen Temperatur verwendet wird;
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6B eine längslaufende perspektivische Ansicht einer unteren Hälfte eines Beispiels des Dichtungselements ist, das in einer Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einer hohen Temperatur verwendet wird;
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7A eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für einen Endabschnitt eines Dichtungselements ist, das in einer Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
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7B eine teilweise vergrößerte Schnittansicht des Beispiels eines Endabschnitts des Dichtungselements ist, das in einer Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement gemäß dem in
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7A gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird, wenn das Dichtungselement an das Lagerelement montiert ist; und
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7C eine Teilschnittansicht eines Endabschnitts des Lagerelements ist, das in einer Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die bei gefügten Figuren detailliert beschrieben.
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Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel, in dem die Erfindung bei einer Gleitlagerstruktur für eine Kurbelwelle eines Motors angewendet wird, beschrieben. 1 und 2 zeigen einen Hauptlagerzapfen 10 einer als Wellenelement dienenden, rotierenden Kurbelwelle und ein als Lagerelement zur Lagerung des Hauptlagerzapfens 10 dienendes Zapfenlager 12. Das Zapfenlager 12 ist in einem Lagergehäuse 14 fest angeordnet aufgenommen, das aus einen oberen Gehäuse 14a, das in einem nicht gezeigten Zylinderblock ausgebildet ist, und einem unteren Gehäuse 14b, das in einem am oberen Gehäuse 14a befestigten Lagerdeckel ausgebildet ist, gebildet.
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Das Zapfenlager 12 ist aus einem oberen Zapfenlager 12a und einem unteren Zapfenlager 12b gebildet. Das obere Zapfenlager 12a hat einen oberen Belag, der an einer oberen Stützplatte befestigt ist. Das untere Zapfenlager 12b hat einen unteren Belag 12b2, der an einer unteren Stützplatte 12b1 befestigt ist. (In 2 ist nur das untere Zapfenlager 12b gezeigt, das aus der unteren Stützplatte 12b1 und dem unteren Beschichtung 12b2 gebildet ist). Weiter ist zwischen dem Hauptlagerzapfen 10 und dem Zapfenlager 12, das aus dem oberen Zapfenlager 12a und dem unteren Zapfenlager 12b gebildet ist, ein Ölzufuhrraum vorgesehen, der von einem in Umfangsrichtung verlaufenden, vorgegebenen Zwischenraumdefiniert ist. Der Ölzufuhrraum wird Biber einen Ölkanal 15 und eine in dem oberen Zapfenlager ausgebildete Ölbohrung mit Schmieröl versorgt.
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An jedem axialen Endabschnitt des Zapfenlagers 12 ist in einer Gleitfläche am Innenumfang sowohl des oberen Zapfenlagers 12a wie auch des unteren Zapfenlagers 12b eine in Umfangsrichtung verlaufende Ringnut (die eine obere Ringnut 16a und eine untere Ringnut 16b umfasst) durchgängig ausgebildet. (In 2 sind nur das untere Zapfenlager 12b and die Innenumfangsfläche 16b dargestellt). In jeder Ringnut (die aus der oberen Nut und der unteren Nut 16b gebildet ist) ist zwischen dem Hauptlagerzapfen 10 und dem Zapfenlager 12 ein ringförmiges Dichtungselement 18 (das ein oberes Dichtungselement 18a und ein unteres Dichtungselement 18b umfasst) angeordnet, das aus zwei Hälften gebildet ist, die als vom Hauptlagerzapfen 10 und Zapfenlagers 12 unabhängige Teile ausgebildet sind.
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Wie in 3A gezeigt, weisen das obere Dichtungselement 18a und das untere Dichtungselement 18b, die die beiden Hälften bilden, jeweils einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit einer Breite w und einer Dicke t auf. An den Endabschnitten in Umfangsrichtung des oberen Dichtungselements 18a und des unteren Dichtungselements 18b sind jeweils Vorspringe 18a1 und 18b1 ausgebildet, die sich radial nach außen erstrecken. Die Vorsprünge 18a1 und 18b1 des oberen Dichtungselements 18a und des unteren Dichtungselements 18b sind vertikal aneinander gefügt, um das ringförmige Dichtungselement 18 zu bilden. Wie es in den 3b und 3c gezeigt ist, sind im oberen Zapfenlage 12a und im unteren Zapfenlager 12b, die als die Lagerelemente dienen, jeweils Aussparungen 12a3 bzw. 12b3 ausgebildet, die die Vorspringe 18a1 und 18b1 aufnehmen und befestigen. In 3C ist nur ein Teil des unteren Zapfenlagers 12b gezeigt.
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Die Umfangsendabschnitte des oberen Dichtungselements 18a und des unteren Dichtungselements 18b, die als die Hälften ausgebildet sind, sind an Stellen ausgebildet, die mit den Umfangsendabschnitten des oberen Zapfenlagers 12a und unteren Zapfenlagers 12b zusammenfallen. Infolgedessen lassen sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel sowohl das obere Zapfenlager 12a als auch das untere Zapfenlager 12b sowie das obere Dichtungselement 18a und das untere Dichtungselement 18b problemlos positionieren, was die Montierbarkeit verbessert. Darüber hinaus kann ein Herausfallen des Dichtungselements aus der Ringnut verhindert werden, wenn sich das Dichtungselement bei niedrigen Temperaturen zusammenzieht.
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Das ringförmige Dichtungselement 18 befindet sich mit seinem Außendurchmesserabschnitt in der Ringnut (die aus der oberen Ringnut und der unteren Ringnut 16b gebildet ist) und ist aus einem Material (wie Polyimidharz) hergestellt, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, der sich in Abhängigkeit der Temperatur ändert. Insbesondere ist bei extrem niedrigen Temperaturen von beispielsweise –30°C bis 0°C der Innendurchmesser wenigstens eines Abschnitts des ringförmigen Dichtungselements 18 kleiner als der Innendurchmesser des Zapfenlagers 12, d. h., im Wesentlichen so groß wie der Außendurchmesser des Hauptlagerzapfens 10, wie es in 4A und 4B gezeigt ist. Darüber hinaus ist bei Raumtemperatur von ungefähr 20°C bis 25°C der Innendurchmesser des ringförmigen Dichtungselements 18 nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Zapfenlagers 12, wie es in 5A und 5B gezeigt ist. Weiter ist bei hohen Temperaturen von ungefähr 80°C bis 120°C, wenn die Temperatur nach dem Warmlauf des Motors z. B. während eines Betriebs mit hoher Drehzahl oder eines stationären Betriebs angestiegen ist, der Innendurchmesser des ringförmigen Dichtungselements 18 so groß wie oder größer als der Innendurchmesser des Zapfenlagers 12, wie es in 6A und 6B gezeigt ist, d. h. der Betrag der Dicke t des ringförmigen Dichtungselements 18 ist innerhalb der Ringnut (die aus der oberen Ringnut und der unteren Ringnut 16b gebildet ist). Wenn das Zapfenlager 12 aus wenigstens einem Eisenbasis-, Aluminiumbasis- oder Kupferbasimaterial hergestellt ist, kann für das hier verwendete ringförmige Dichtungselement 18 jedes beliebige Material (beispielsweise ein Harz) verwendet werden, das einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Zapfenlager 12 hat.
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Die Tiefe der Ringnut (die aus der oberen Ringnut und der unteren Ringnut 16b gebildet ist) ist so festgelegt, dass der Innendurchmesserabschnitt des ringförmigen Dichtungselements 18 so groß wie oder größer als der Innendurchmesser des Zapfenlagers 12 ist, wenn sich das ringförmige Dichtungselement 18 bei hoher Temperatur ausgedehnt hat.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel befindet sich das ringförmige Dichtungselement 18 bei der Inbetriebnahme, wenn die Temperatur niedrig ist, bei der der Motor kalt ist, in einem zusammengezogenen Zustand dergestalt, dass der Innendurchmesser wenigstens eines Abschnitts des ringförmigen Dichtungselements 18, d. h. des Mittelabschnitts des oberen Dichtungselements 18a und des unteren Dichtungselements 18b, so stark verkleinert, dass er kleiner ist als der Innendurchmesser des Zapfenlagers 12 und der Abstand zwischen dem ringförmigen Dichtungselement 18 und dem Hauptlagerzapfen 10 kleiner ist als der Abstand zwischen dem Hauptlagerzapfen 10 und dem Zapfenlager 12, wie es in 4 gezeigt ist (die Vorsprünge 18a1 und 18b1 des oberen Dichtungselements 18a bzw. unteren Dichtungselements 18b können sich in Richtung der radialen Mitte hin nicht zusammenziehen, da sie zwischen dem oberen Zapfenlager 12a und dem unteren Zapfenlager 12b eingeklemmt sind). In diesen Zustand kann das Schmieröl, das über den Ölkanal 15 in den zwischen den Gleitflächen des Hauptlagerzapfens 10 und des Zapfenlagers 12 definierten Ölvorratsraum geführt wurde, nicht aus dem Dichtungselement 18, das sich im zusammengezogenen Zustand befindet, herauslaufen, wodurch die Schmierölmenge, die aus den axialen Endabschnitten des Zapfenlagers 12 leckt, begrenzt ist. Infolgedessen erfährt das im Zapfenlage 12 zwischen den ringförmigen Dichtungselementen 18 zurückgehaltene Schmieröl mit der Drehung des Hauptlagerzapfens 10 eine Scherung, wodurch Wärme entsteht, die einen frühzeitigen Anstieg der Temperatur des Zapfenlagers 12 bewirkt. Der Außendurchmesser des ringförmigen Dichtungselements 18 bei dieser niedrigen Temperatur ist so definiert, dass er größer ist als der Innendurchmesser des Zapfenlagers 12.
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Andererseits liegt der Innendurchmesser der ringförmigen Dichtungselemente 18 bei Raumtemperatur, wenn der Warmlauf des Motors fortgeschritten ist, auf einem Nennmaß, das geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Zapfenlagers 12 ist, wie es in 5A und 5B gezeigt ist. Die Kennlinie des Zapfenlagers kann in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen dem Innendurchmesser der ringförmigen Dichtungselemente 18, der auf Nennmaß liegt, und dem Innendurchmesser des Zapfenlagers 12, d. h. der Größe des Überstands der ringförmigen Dichtungselemente 18 über das Zapfenlager 12 nach innen, definiert werden. D. h., dass ein großer Überstand zwar zu Lasten der Erwärmung des Lagerabschnitts bei niedrigen Temperaturen geht, die Kühlwirkung bei hohen Temperaturen sich aber verbessert, was später beschrieben wird. Bei einem eng definierten Überstand das Gegenteil passieren. Daher kann die Kennlinie für die Betriebsbedingungen (das Ziel) des Motors eingestellt werden.
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Darüber hinaus befinden sich die ringförmigen Dichtungselemente 18 bei einer hohen Temperatur nach dem Warmlauf in einem thermisch ausgedehnten Zustand und verformen sich so, dass der Innendurchmesser der ringförmigen Dichtungselemente 18 so groß wie oder größer als der Innendurchmesser des Zapfenlagers 12 wird. Im Ergebnis wird der Abstand zwischen den ringförmigen Dichtungselementen 18 und dem Hauptlagerzapfen 10 so groß wie oder größer als der Abstand zwischen dem Hauptlagerzapfen 10 und dem Zapfenlager 12, wie es in 6A und 6B gezeigt ist (genauer gesagt ist dies aus 6A nicht ersichtlich). In diesem Zustand können die ringförmige Dichtungselemente 18, die sich in einem thermisch ausgedehnten Zustand befinden, nicht mehr verhindern, dass das über den Ölkanal 15 zugeführte Schmieröl herausläuft, so dass die Schmierölmenge, die aus den beiden axialen Endabschnitten des Zapfenlagers 12 leckt, nicht begrenzt wird. Infolgedessen kann eine gute Kühlwirkung des Lagerabschnitts durch das Schmieröl erreicht werden. D. h., dass bei einer hohen Temperatur, der zwischen dem Hauptlagerzapfen 10 und dem Zapfenlager 12 definierte Ölzuführraum in axialer Richtung des Hauptlagerzapfens 10 mit der Umgebung außerhalb der beiden ringförmigen Dichtungselemente 18 verbunden ist.
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Als nächstes wird mit Hilfe der 7A bis 7C eine Gleitlagerstruktur für ein Wellenelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dieses weitere Beispiel unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel lediglich in Bezug auf die Befestigungsstruktur des ringförmigen Dichtungselements 18 und des Zapfenlagers 12, das als Lagerstruktur dient. Deshalb sind den mit dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel funktional vergleichbaren Abschnitten dieselben Bezugszeichen zugeordnet und unterbleibt eine redundante Beschreibung dieser Abschnitte.
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An jedem Vorsprung 18a1 und 18b1 des oberen Dichtungselements 18a bzw. unteren Dichtungselements 18b ist ein Erstreckungsabschnitt 18b2 ausgebildet, der sich von einem radialen äußeren Endabschnitt aus in Umfangsrichtung erstreckt, ist ausgebildet (in 7A und 7B ist nur das untere Dichtungselement 18b gezeigt). Im Ergebnis ist durch den Hauptkörperabschnitt des unteren Dichtungselements 18b, den radialen Vorsprung 18b1 und den Erstreckungsabschnitt 18b2, der sich in Umfangsrichtung erstreckt, ein Halteabschnitt ausgebildet. In jeder Aussparung 12a3 und 12b3, die am Umfangsendabschnitt des oberen Zapfenlagers 12a bzw. unteren Zapfenlagers 12b ausgebildet ist, ist ein konkaver Abschnitt 12b4 ausgebildet. Die konkaven Abschnitte 12b4 nehmen die Erstreckungsabschnitte 18b2 auf und befestigen diese.
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Gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel wird zuverlässig verhindert, dass sich die Umfangsendabschnitte sowohl des oberen Dichtungselements 18a als auch des unteren Dichtungselements 18b in radialer Richtung bewegen. Dadurch kann in radialer Richtung beidseitig ein Spielraum sichergestellt werden, wenn sich die ringförmigen Dichtungselemente 18 bei niedriger Temperatur zusammenziehen.
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Vorstehend wurden Ausführungsbeispiele beschrieben, in denen die Erfindung auf einen Lagerabschnitt eines Hauptlagerzapfens einer Kurbelwelle angewendet wird, jedoch kann die Erfindung auch auf eine Gleitlagerstruktur eines anderen Abschnitts, wie beispielsweise einem Hauptlagerzapfenabschnitt einer Nockenwelle oder einem Pleuellagerzapfenabschnitt einer Kurbelwelle, angewendet werden. Weiter können ähnliche Effekte auch mit einer unmittelbar lagernden Struktur ohne ein Zapfenlager erzielt werden, wenn die oben beschriebene Ringnut in einem ein Wellenelement lagerndes Lagergehäuse ausgebildet und das oben beschriebene Dichtungselement angeordnet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2007-285456 A [0004, 0008]
