DE102020212262B4

DE102020212262B4 - Halblager und Gleitlager

Info

Publication number: DE102020212262B4
Application number: DE102020212262.8A
Authority: DE
Inventors: Shiho Goto; Seiji Amano; Ryota Ito
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2022-03-17
Anticipated expiration: 2040-09-30
Also published as: CN112576612B; KR102449032B1; JP2021055746A; US20210095713A1; DE102020212262A1; KR20210038393A; JP6876766B2; US11225998B2; CN112576612A

Abstract

Ein halbzylindrisches Halblager (31, 32) für ein Gleitlager enthält mindestens eine Axialnut (71), die an seiner inneren Umfangsfläche (7) ausgebildet ist, die eine glatte Nutoberfläche (71S) aufweist, die von der inneren Umfangsfläche weg zu einer radial äußeren Seite hin zurück gebildet ist. Das Halblager enthält ferner eine Mehrzahl von schmalen Axialnuten (71A) und eine Mehrzahl von schmalen Umfangsnuten (7IC), die weiter zurück von der Nutoberfläche zur radial äußeren Seite hin ausgebildet sind und sich in Umfangs- bzw. Axialrichtung erstrecken, so dass sie einander kreuzen. Eine Tiefe (DA) der schmalen Axialnut von der Nutoberfläche ist größer als eine Tiefe (DC) der schmalen Umfangsnut von der Nutoberfläche, und eine Breite (WA) der schmalen Axialnut auf der Nutoberfläche ist größer als eine Breite (WC) der schmalen Umfangsnut auf der Nutoberfläche.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(1) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halblager, das ein Gleitlager zur Lagerung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors darstellt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein zylinderförmiges Gleitlager einschließlich des Halblagers zur Lagerung der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors.
(2) Beschreibung des Stands der Technik
Eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors ist an ihrem Lagerzapfen in einem Zylinderblockunterteil des Verbrennungsmotors über ein Hauptlager, das aus einem Paar von Halblagern besteht, gelagert. Um das Hauptlager zu schmieren, wird von einer Ölpumpe abgegebenes Schmieröl von einem in einer Zylinderblockwand ausgebildeten Ölkanal durch eine in einer Wand des Hauptlagers ausgebildete Durchgangsbohrung in eine Schmierölnut geleitet, die entlang einer Innenumfangsfläche des Hauptlagers ausgebildet ist. Ein erster Schmierölpfad wird so ausgebildet, dass er den Lagerzapfen in dessen diametraler Richtung durchdringt, so dass Öffnungen, die an beiden Enden des ersten Schmierölpfades ausgebildet sind, mit der Schmierölnut des Hauptlagers in Verbindung stehen. Ferner ist ein zweiter Schmierölpfad, der sich durch einen Kurbelarmabschnitt erstreckt, so ausgebildet, dass er von dem ersten Schmierölpfad in dem Lagerzapfen abzweigt, und der zweite Schmierölpfad steht mit einem dritten Schmierölpfad in Verbindung, der so ausgebildet ist, dass er einen Kurbelzapfen in dessen diametraler Richtung durchdringt. Dementsprechend wird das Schmieröl, das von dem Ölkanal in der Zylinderblockwand in die an der Innenumfangsfläche des Hauptlagers ausgebildete Schmierölnut durch die Durchgangsbohrung zugeführt wird, auch zwischen dem Kurbelzapfen und einer Gleitfläche eines Pleuellagers, das aus einem Paar von Halblagern besteht, von einer Auslassöffnung, die sich an einem Ende des dritten Schmierölpfads öffnet, durch den ersten Schmierölpfad, den zweiten Schmierölpfad und den dritten Schmierölpfad zugeführt (siehe z.B. JP H08-277831 A ). Auf diese Weise wird das Öl zwischen einer Oberfläche der Kurbelwelle und der Gleitfläche des Hauptlagers und der Gleitfläche des Pleuellagers zugeführt.
Um Fresserschäden beim Gleiten einer Kurbelwelle auf einem Gleitlager, wie z.B. einem Haupt- oder Pleuellager, zu reduzieren, wurde konventionell vorgeschlagen, mehrere winzige Vertiefungen auf den Gleitflächen der das Gleitlager bildenden Halblager zu bilden (siehe z.B. JP S58-149622 U , JP 2008-095721 A und JP 2000-504089 A ).
Die JP 2018 091348 A betrifft das Problem der Bereitstellung eines Lagers, das Schmieröl in geeigneter Weise führen kann. Zur Lösung diese Problem beschreibt die Druckschrift ein Lager, das umfasst: eine innere Umfangsfläche, die eine Welle drehbar lagert, eine Ölnut, die auf der inneren Umfangsfläche ausgebildet ist, und eine Vielzahl von Führungsnuten, die auf einer ebenen Seitenfläche der Ölnut mit einem dazwischen vorgesehenen Abstand ausgebildet sind und Schmieröl, das in der Ölnut fließt, zur inneren Umfangsfläche führen. Die Führungsnuten sind so ausgebildet, dass sie sich von einer Seite einer Bodenfläche der Ölnut zu einer Seite der inneren Umfangsfläche des Lagers in einer schräg nach vorne verlaufenden Richtung relativ zur Fließrichtung des Schmieröls in der Ölnut erstrecken.
Die JP 2018 071646 A betrifft das Problem der Bereitstellung eines Lagers, das in der Lage ist, die Zirkulationsleistung von Schmiermittel in einer Ölnut zu verbessern. Zur Lösung dieses Problem beschreibt die Druckschrift ein Lager, das umfasst: eine innere Umfangsfläche, die so konfiguriert ist, dass sie eine Welle drehbar trägt, und eine Ölnut, die auf einer inneren Umfangsfläche ausgebildet ist und eine Feinstruktur aufweist. Die Feinstruktur umfasst eine Vielzahl von Vorsprungsteilen, die periodisch ausgebildet sind und dadurch den Lotus-Effekt aufweisen. Der Abstand P zwischen benachbarten Vorsprungsteilen liegt in einem Bereich von 5-20 µm, und das Verhältnis a/b zwischen der Breite a eines durch die benachbarten Vorsprungsteile gebildeten Rillenteils und der Höhe b des Vorsprungsteils beträgt nicht mehr als 2.
Die DE 10 2008 060 369 A1 beschreibt eine hydrodynamische Radiallagerung zum Lagern eines Rotors in einem Stator, insbesondere bei einem Abgasturbolader, wobei eine Lagerbuchse eine Welle des Rotors koaxial umschließt. Zur Reduzierung der Lagerreibung kann eine der Welle zugewandte Innenseite der Lagerbuchse und/oder eine der Lagerbuchse zugewandte Außenseite der Welle mit einer Riefenstruktur versehen sein.
Die GB 2 323 415 A beschreibt ein Gleitlager, das sich durch hervorragende Ölrückhalteeigenschaften und Verschleißfestigkeit auszeichnen soll. Das Gleitlager hat eine Anzahl von feinen Rillen, die in Umfangsrichtung auf jeder der Innenflächen von halbzylindrischen Lagermetallen ausgebildet sind. Als Stege werden die Teile des Gleitlagers bezeichnet, die zwischen den feinen Rillen liegen. Die Stege bestehen aus höheren vorstehenden Stegen und niedrigeren vorstehenden Stegen. Bei dieser Anordnung wird eine rotierende Welle von den höheren vorstehenden Stegen getragen, und eine große Menge Schmieröl kann zwischen dem höheren vorstehenden Steg und dem nächsthöheren vorstehenden Steg zurückgehalten werden.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wie in JP S58-149622 U , JP 2008-095721 A und JP 2000-504089 A beschrieben, wiederholt sich bei einem herkömmlichen Halblager, bei dem mehrere winzige Vertiefungen auf einer Gleitfläche ausgebildet sind, die Bewegung, bei der sich die Gleitfläche des Halblagers und eine Oberfläche einer Kurbelwelle einander annähern, während des Betriebs eines Verbrennungsmotors (insbesondere in einem Betriebszustand, in dem sich die Kurbelwelle mit hoher Geschwindigkeit dreht), so dass das Öl in den Vertiefungen komprimiert wird und in dem Moment, in dem sich die Gleitfläche und die Kurbelwellenoberfläche einander am nächsten kommen, eine hohe Temperatur annimmt. Wenn das Öl, das in den Vertiefungen eine hohe Temperatur erreicht hat, in einen Raum zwischen der Gleitfläche des Halblagers und der Kurbelwellenoberfläche ausfließt, steigt die Temperatur der Gleitfläche an und sie wird leicht festgefressen. Außerdem gab es das Problem, dass die Viskosität des Öls abnimmt, die Gleitfläche und die Kurbelwellenoberfläche direkt miteinander in Kontakt kommen und dadurch leicht Schäden verursacht werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demnach die Bereitstellung eines Halblagers, das ein Gleitlager für eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors darstellt, das kaum Fresserschäden verursacht, indem es während des Betriebs des Verbrennungsmotors hoch erhitztes Öl nach außen abgibt.
Ein Halblager gemäß der vorliegenden Erfindung ist geeignet, ein Gleitlager zur Lagerung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors zu konfigurieren. Dieses Halblager hat eine halbzylindrische Form und umfasst eine innere Umfangsfläche einschließlich einer Gleitfläche. Das Halblager enthält auch mindestens eine Axialnut, die auf der inneren Umfangsfläche ausgebildet ist. Die Axialnut enthält eine glatte Nutoberfläche, die von der inneren Umfangsfläche weg in Richtung einer radial äußeren Seite des Halblagers zurückgebildet ist, und die Nutoberfläche bildet in einer Schnittansicht senkrecht zur Axialrichtung des Halblagers eine konvexe Kurve in Richtung der radial äußeren Seite und bildet außerdem in einem Schnitt parallel zur Axialrichtung eine gerade Linie, die sich in der Axialrichtung erstreckt. Das Halblager enthält ferner auf der Nutoberfläche eine Mehrzahl von schmalen Umfangsnuten und eine Mehrzahl von schmalen Axialnuten, die von der Nutoberfläche weg zur radial äußeren Seite hin zurückgebildet sind, und die Mehrzahl von schmalen Umfangsnuten und die Mehrzahl von schmalen Axialnuten erstrecken sich in einer Umfangsrichtung bzw. in der Axialrichtung des Halblagers, so dass sie einander schneiden. Eine Tiefe jeder der schmalen Axialnuten von der Nutoberfläche der Axialnut ist größer als eine Tiefe jeder der schmalen Umfangsnuten von der Nutoberfläche der Axialnut, und eine Breite jeder der schmalen Axialnuten auf der Nutoberfläche der Axialnut ist größer als eine Breite jeder der schmalen Umfangsnuten auf der Nutoberfläche der Axialnut.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Tiefe der Axialnut, d.h. die Länge von der Innenumfangsfläche bis zum tiefsten Teil der Nutoberfläche, bevorzugt 2 bis 50 µm. Die Umfangslänge der Axialnut liegt bevorzugt in einem Bereich von etwa 0,5 bis 10° als Mittelwinkel des gesamten Innenumfangs des Halblagers (z.B. wenn der Innendurchmesser des Halblagers des Verbrennungsmotors φ50 mm beträgt, beträgt die Umfangslänge der Axialnut bevorzugt etwa 1 bis 4 mm).
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Tiefe jeder der schmalen Umfangsnuten von der Nutoberfläche der Axialnut bevorzugt 0,05 bis 3 µm. Die Breite jeder der schmalen Umfangsnuten auf der Nutoberfläche der Axialnut beträgt bevorzugt 5 bis 85 µm. Ferner beträgt der Abstand der schmalen Umfangsnuten bevorzugt 5 bis 100 µm.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Tiefe jeder der schmalen Axialnuten von der Nutoberfläche der Axialnut bevorzugt 0,3 bis 10 µm. Die Breite jeder der schmalen Axialnuten an der Nutoberfläche der Axialnut beträgt bevorzugt 10 bis 150 µm. Ferner beträgt der Abstand der schmalen Axialnuten bevorzugt 10 bis 200 µm.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Mehrzahl der axialen Nuten auf der inneren Umfangsfläche des Halblagers gebildet werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Mehrzahl von Axialnuten auf der inneren Umfangsfläche des Halblagers in im wesentlichen gleichen Abständen in Umfangsrichtung ausgebildet werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erreicht die Axialnut keine der axialen Endflächen des Halblagers und kann sich daher an keiner Endfläche öffnen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein zylindrisches Gleitlager, zu dem das oben beschriebene Halblager gehört, das zur Lagerung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors dient. Mit anderen Worten besteht dieses Gleitlager aus einem Paar von Halblagern, von denen mindestens eines das oben beschriebene Halblager ist.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung einer Lagervorrichtung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors;
2 ist eine Ansicht, die die Bewegung eines Kurbelzapfens relativ zu einem Paar von Halblagern zeigt;
3 ist eine Ansicht, in der ein Halblager nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aus axialer Richtung betrachtet wird;
4 ist eine Draufsicht, in der das in 2 dargestellte Halblager von einer Innenumfangsflächenseite aus gesehen wird, und eine vergrößerte Ansicht einer Nutoberfläche einer Axialnut;
5 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die Nutoberfläche in vergrößerter Form zeigt;
6 zeigt einen Umfangsschnitt durch die Axialnut entlang der Linie A-A von 4;
7 ist ein axialer Schnitt durch die Axialnut entlang der Linie B-B von 4;
8 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung, die 7 in vergrößerter Form zeigt;
9 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung, die 6 in vergrößerter Form zeigt;
10 ist eine Ansicht, die den Ölfluss in der Axialnut während der Hochgeschwindigkeitsdrehung der Kurbelwelle zeigt;
11 ist eine Ansicht, die den Ölfluss in der Axialnut während der Drehung der Kurbelwelle mit niedriger bis mittlerer Geschwindigkeit zeigt;
12 ist eine Ansicht, in der ein Paar Halblager nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der Kurbelzapfen von der axialen Richtung aus gesehen werden;
13 ist eine Draufsicht, in der das in 12 dargestellte Halblager von der inneren Umfangsflächenseite aus gesehen wird;
14 ist eine Ansicht, in der ein Paar Halblager nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der Kurbelzapfen von der axialen Richtung aus gesehen werden;
15 ist eine Draufsicht, in der das in 14 dargestellte Halblager von der inneren Umfangsflächenseite aus gesehen wird;
16 ist eine Ansicht, in der ein Paar Halblager nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Kurbelzapfen von der axialen Richtung aus gesehen werden; und
17 ist eine Draufsicht, in der das in 16 dargestellte Halblager von der inneren Umfangsflächenseite aus gesehen wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung der vorliegenden Anmeldung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Eine Lagervorrichtung 1 eines Verbrennungsmotors ist in 1 schematisch dargestellt. Diese Lagervorrichtung 1 enthält einen Lagerzapfen 6, der von einem unteren Teil eines Zylinderblocks 8 gelagert wird, einen Kurbelzapfen 5, der einstückig mit dem Lagerzapfen 6 ausgebildet ist und sich somit um den Lagerzapfen 6 dreht, und eine Pleuelstange 2, die die Hin- und Herbewegung von dem Verbrennungsmotor auf den Kurbelzapfen 5 überträgt. Die Lagervorrichtung 1 enthält ferner als Gleitlager, das eine Kurbelwelle lagert, ein Hauptlager 4, das den Lagerzapfen 6 drehbar lagert, und ein Pleuellager 3, das den Kurbelzapfen 5 drehbar lagert.
Es ist zu beachten, dass die Kurbelwelle eine Mehrzahl von Lagerzapfen 6 und eine Mehrzahl von Kurbelzapfen 5 aufweist, aber hier sind ein Lagerzapfen 6 und ein Kurbelzapfen 5 zur leichteren Erläuterung abgebildet und beschrieben. Bezüglich einer Positionsbeziehung in Tiefenrichtung ihres Zeichenpapiers, befindet sich in 1 der Lagerzapfen 6 auf der entfernten Seite der Papieroberfläche und der Kurbelzapfen 5 auf der nahen Seite davon.
Der Lagerzapfen 6 wird von einem Zylinderblockunterteil 81 des Verbrennungsmotors über das Hauptlager 4, das aus einem Paar Halblager 41 und 42 besteht, gelagert. Im Halblager 41 auf der Oberseite in 1 ist über die gesamte Länge der Innenumfangsfläche eine Ölnut 41a ausgebildet. Der Lagerzapfen 6 hat einen Schmierölpfad 6a, der so ausgebildet ist, dass er in radialer Richtung eindringt, und wenn sich der Lagerzapfen 6 in Pfeil-X-Richtung dreht, stehen Einlassöffnungen 6c an beiden Enden des Schmierölpfads 6a abwechselnd mit der Ölnut 41a des Hauptlagers 4 in Verbindung.
Der Kurbelzapfen 5 wird durch ein Pleuelfußgehäuse 21 der Pleuelstange 2 (konfiguriert durch ein stangenseitiges Pleuelfußgehäuse 22 und ein kappenseitiges Pleuelfußgehäuse 23) über das Pleuellager 3 gelagert, das durch ein Paar Halblager 31 und 32 konfiguriert ist.
Es wird ein zweiter Schmierölpfad 5a gebildet, der vom ersten Schmierölpfad 6a des Lagerzapfens 6 abzweigt und durch einen Kurbelarmabschnitt (nicht abgebildet) verläuft, und der zweite Schmierölpfad 5a steht mit einem dritten Schmierölpfad 5b in Verbindung, der so ausgebildet ist, dass er in radialer Richtung des Kurbelzapfens 5 eindringt.
Daher wird, wie oben beschrieben, Schmieröl, das von einer Ölpumpe abgegeben wird, von einem Ölkanal, der in einer Zylinderblockwand ausgebildet ist, durch ein Durchgangsloch, das in einer Wand des Hauptlagers 4 ausgebildet ist, in die Ölnut 41a, die entlang der inneren Umfangsfläche des Hauptlagers 4 ausgebildet ist, geleitet und einem Raum zugeführt, der zwischen dem Lagerzapfen 6 und dem Hauptlager 4 gebildet ist.
Andererseits wird das Schmieröl auch von einem Auslass 5c, der sich am Ende des dritten Schmierölpfades 5b befindet, über den ersten Schmierölpfad 6a, den zweiten Schmierölpfad 5a und den dritten Schmierölpfad 5b einem zwischen dem Kurbelzapfen 5 und dem Pleuellager 3 gebildeten Raum zugeführt.
Im Allgemeinen tragen das Hauptlager 4 und das Pleuellager 3 eine dynamische Last von der Kurbelwelle, indem sie zwischen den Gleitflächen der Lager und den Kurbelwellenflächen (den Flächen des Lagerzapfens 6 und des Kurbelzapfens 5) einen Druck in Öl erzeugen. Während des Betriebs des Verbrennungsmotors ändern sich Größe und Richtung der Last auf den Gleitflächen des Hauptlagers 4 und des Pleuellagers 3 ständig, und die Mittelachsen des Lagerzapfens 6 und des Kurbelzapfens 5 bewegen sich, während sie sich relativ zu den Lagermittelachsen des Hauptlagers 4 und des Pleuellagers 3 dezentrieren, um einen Ölfilmdruck zu erzeugen, der sich mit der Last ausgleicht. Somit ändert sich ein Lagerspiel (ein Raum zwischen der Kurbelwellenoberfläche und der Gleitfläche) des Hauptlagers 4 und des Pleuellagers 3 immer an jeder Position der Gleitfläche. In einem Viertakt-Verbrennungsmotor beispielsweise wird die Belastung des Pleuellagers 3 und des Hauptlagers 4 in einem Verbrennungstakt maximiert. In diesem Verbrennungshub bewegt sich, wie in 2 dargestellt, der durch das Pleuellager 3 gelagerte Kurbelzapfen 5 in einer Richtung (Pfeil Q) auf eine Gleitfläche 70 nahe dem Umfangsmittelteil des Halblagers 31 auf der Oberseite der Papieroberfläche zu, wobei die Oberfläche des Kurbelzapfens 5 der Gleitfläche 70 nahe dem Umfangsmittelteil des Halblagers 31 am nächsten kommt und eine Last in dieser Bewegungsrichtung aufgebracht wird.
Es ist zu beachten, dass im Hauptlager 4, das sich in einem Verbrennungshub befindet, die Last in Richtung auf die Gleitfläche in der Nähe des Umfangsmittelteils des Halblagers 42, das in einen Lagerdeckel 82 auf der Unterseite der in 1 dargestellten Papieroberfläche eingesetzt ist, aufgebracht wird, und die Oberfläche des Lagerzapfens 6 kommt der Gleitfläche in der Nähe des Umfangsmittelteils des Halblagers 42 auf der Unterseite am nächsten.
Bei einem Halblager gemäß einer herkömmlichen Technik, bei der auf einer Gleitfläche eine Mehrzahl von winzigen Vertiefungen gebildet wird, bewegen sich die Gleitfläche des Halblagers mit den winzigen Vertiefungen und eine Kurbelwellenfläche so, dass sie sich aus einem getrennten Zustand heraus relativ nahe aneinander annähern. Wenn sich die Oberflächen einander am nächsten kommen, wird das Öl in den Vertiefungen komprimiert und fließt unter hohem Druck und damit mit hoher Temperatur in einen Raum zwischen der Gleitfläche und der Kurbelwellenoberfläche heraus. Dadurch steigt die Temperatur der Gleitfläche an, und es kommt leicht zum Fressen. Außerdem berühren sich aufgrund der Abnahme der Viskosität des Öls die Gleitfläche und die Kurbelwellenoberfläche direkt miteinander, und es ist wahrscheinlicher, dass Schäden verursacht werden.
Die vorliegende Erfindung überwindet ein solches Problem der konventionellen Technik. Im Folgenden werden die Ausführungsformen beschrieben, bei denen das erfindungsgemäße Halblager auf ein Pleuellager angewendet wird. Es versteht sich jedoch, dass das erfindungsgemäße Halblager nicht ausschließlich auf ein Pleuellager anzuwenden ist und auf ein Hauptlager angewandt werden kann.
Beide eines Paares von Halblagern, die das Pleuellager 3 oder das Hauptlager 4 bilden, können die erfindungsgemäßen Halblager sein, oder eines der beiden Halblager kann das erfindungsgemäße Halblager sein, während das andere eine konventionelles Halblager ohne Axialnut auf einer Gleitfläche sein kann.
(Erste Ausführungsform)
3 ist eine Ansicht, in der eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halblager 31 und 32 aus der axialen Richtung betrachtet wird. Das Pleuellager 3 wird dadurch konfiguriert, dass man die Umfangsendflächen 76 der Halblager 31 und 32 zur Anlage aneinander bringt und die Halblager 31 und 32 zu einer zylindrischen Form als Ganzes zusammenfügt. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine zylindrische innere Umfangsfläche 7 die Gleitfläche 70.
Wie in 2 und 3 dargestellt, ist die Wandstärke der Halblager 31 und 32 bevorzugt in Umfangsrichtung konstant. Die Wanddicke kann jedoch im Umfangsmittelteil maximal sein und zu den beiden Umfangsendflächen 76 hin kontinuierlich abnehmen.
4 ist eine Ansicht, in der die Halblager 31 und 32 mit je einer auf der Gleitfläche 70 angeordneten Axialnut 71 von der Seite der Gleitfläche 70 aus gesehen werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Zum Beispiel kann eine Mehrzahl von Axialnuten 71 in axialer Richtung der Gleitfläche 70 gebildet werden. Zum besseren Verständnis ist zu beachten, dass die Axialnuten 71 in jeder Zeichnung nicht maßstabsgerecht gezeichnet sind.
Wie in 3 und 4 dargestellt, hat die Axialnut 71 eine glatte Nutoberfläche 71S, die von der Gleitfläche 70 zurück zur radial äußeren Seite weist. Wie in der vergrößerten Ansicht von 4 dargestellt, sind in der Nutoberfläche 71S eine Mehrzahl von schmalen Umfangsnuten 71C, die sich in Umfangsrichtung jedes der Halblager 31 und 32 erstrecken, und eine Mehrzahl von schmalen Axialnuten 71A, die sich in axialer Richtung erstrecken, ausgebildet. Daher versteht sich, dass die Erstreckungsrichtung jeder der schmalen Umfangsnuten 71C senkrecht zur Erstreckungsrichtung jeder der schmalen Axialnuten 71A verläuft.
Es ist zu beachten, dass sich die Mehrzahl der schmalen Umfangsnuten 71C in einer Richtung parallel zur Umfangsrichtung jedes der Halblager 31 und 32 erstrecken; sie dürfen aber gegenüber der Umfangsrichtung leicht geneigt sein (maximal 1°). In ähnlicher Weise erstrecken sich die Mehrzahl der schmalen Axialnuten 71A parallel zur Axialrichtung jedes der Halblager 31 und 32, dürfen aber relativ zur Axialrichtung leicht geneigt sein (maximal 1°).
Jede der schmalen Umfangsnuten 71C erstreckt sich bevorzugt von einer Kante der Axialnut 71 zu einer gegenüberliegenden Kante, und jede der schmalen Axialnuten 71A erstreckt sich bevorzugt von einer axialen Endfläche 77 jedes der Halblager 31 und 32 zur anderen axialen Endfläche 77.
5 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die Nutoberfläche 71S in vergrößerter Darstellung zeigt. Wie sich versteht, umfasst die glatte Nutoberfläche 71S der Axialnut 71 eine Mehrzahl von kleinen Flächen 71 S', die zwischen der Mehrzahl von schmalen Umfangsnuten 71C und der Mehrzahl von schmalen Axialnuten 71A gebildet werden, und daher sind die Nutoberfläche 71S und die Mehrzahl von schmalen Umfangsnuten 71C abwechselnd entlang der in 4 dargestellten Linie B-B angeordnet. In ähnlicher Weise sind die Nutoberfläche 71S und die Mehrzahl der schmalen Axialnuten 71A abwechselnd entlang der in 4 dargestellten Linie A-A angeordnet. Jede der kleinen Flächen 71S' ist eine glatte Oberfläche, auf der keine Nut oder kein Vorsprung ausgebildet ist, die jedoch eine winzige Vertiefung und einen Vorsprung aufweisen kann (die im Vergleich zu den schmalen Umfangsnuten und den schmalen Axialnuten ausreichend klein sind).
6 ist eine vergrößerte Ansicht des A-A-Schnitts der in 4 dargestellten Axialnut 71. 7 ist eine vergrößerte Ansicht des B-B-Schnitts der in 4 dargestellten Axialnut. Eine Tiefe D der Axialnut 71 von der in 6 dargestellten Gleitfläche 70 (eine Tiefe von der an die Axialnut 71 angrenzenden Gleitfläche 70 bis zum tiefsten Teil der schmalen Axialnut 71A) beträgt bevorzugt 2 bis 50 µm, und noch bevorzugter 2 bis 25 µm. Eine Umfangslänge L der Axialnut 71 liegt bevorzugt innerhalb einer Ausdehnung von etwa 0,5 bis 10° des Mittelwinkels in Bezug auf den gesamten Innenumfang des Halblagers 31 (wenn z.B. der Innendurchmesser des Halblagers des Verbrennungsmotors φ50 mm beträgt, beträgt die Umfangslänge L der Axialnut 71 bevorzugt etwa 1 bis 4 mm).
Wenn die Tiefe D der Axialnut 71 zu klein ist, ist auch die Menge des Hochtemperaturöls, die zur Außenseite des Lagers abfließt, zu gering. Im Gegenteil, wenn die Tiefe D zu groß ist, wird auch die Ölmenge, die zur Außenseite des Lagers abfließt, zu groß, wodurch die Ölzufuhr zur Gleitfläche extrem reduziert wird. Wenn die Umfangslänge L der Axialnut 71 zu kurz ist, ist die Menge des nach außen abgeführte Hochtemperaturöls des Lagers zu gering. Ist dagegen die Umfangslänge L der Axialnut 71 zu lang, ist die nach außen abgeführte Ölmenge zu groß, und die Ölzufuhr zur Gleitfläche wird extrem reduziert.
8 ist eine vergrößerte Ansicht des B-B-Schnitts der in 7 dargestellten Axialnut 71. Eine Tiefe DC der in 8 dargestellten schmalen Umfangsnut 71C (eine Tiefe von der an die schmale Umfangsnut 71C angrenzenden Nutoberfläche 71S bis zum tiefsten Teil der schmalen Umfangsnut 71C in einem Schnitt senkrecht zur Längsrichtung der schmalen Umfangsnut 71C) beträgt bevorzugt 0,05 bis 3 µm. Die Tiefe DC der schmalen Umfangsnut 71C wird kleiner gemacht als die Tiefe D der Axialnut 71.
Eine Breite WC der schmalen Umfangsnut 71C (die axiale Länge der schmalen Umfangsnut 71C auf der Nutoberfläche 71S) beträgt bevorzugt 5 bis 85 µm. Ferner beträgt ein axialer Abstand PC der schmalen Umfangsnuten 71C auf der Nutoberfläche 71S der Axialnut 71 (ein axialer Abstand zwischen den tiefsten Teilen der benachbarten schmalen Umfangsnuten 71C) bevorzugt 5 bis 100 µm.
Wenn die Tiefe DC oder die Breite WC der schmalen Umfangsnut 71C außerhalb des oben beschriebenen Abmessungsbereichs liegt und zu klein ist, wird das aus der schmalen Umfangsnut 71C strömende Öl während der nieder- bis mittelschnelllaufenden Rotation einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors extrem reduziert und die Ölversorgung der Gleitfläche 70 wird unzureichend. Im Gegenteil, wenn die Tiefe DC oder die Breite WC zu groß ist, wird das Hochtemperaturöl in der Axialnut 71 während der hochtourigen Rotation der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors in großer Menge der Gleitfläche 70 zugeführt, und die Abführung des Öls nach außen wird erschwert.
9 ist eine vergrößerte Ansicht des A-A-Schnitts der in 6 dargestellten Axialnut 71. Eine Tiefe DA der in 9 dargestellten schmalen Axialnut 71A (eine Tiefe von der an die schmale Axialnut 71A angrenzenden Nutoberfläche 71S bis zum tiefsten Teil der schmalen Axialnut 71A in einem Schnitt senkrecht zur Längsrichtung der schmalen Axialnut 71A) beträgt bevorzugt 0,3 bis 100 µm. Die Tiefe DA der schmalen Axialnut 71A wird kleiner als die Tiefe D der Axialnut 71 gemacht.
Eine Breite WA der schmalen Axialnut 71A (die Umfangslänge der schmalen Axialnut 71A auf der Nutoberfläche 71S) beträgt bevorzugt 10 bis 150 µm. Ferner beträgt ein Umfangsabstand PA der schmalen Axialnuten 71A auf der Nutoberfläche 71S der Axialnut 71 (ein Umfangsabstand zwischen den tiefsten Teilen der benachbarten schmalen Axialnuten 71A) bevorzugt 10 bis 200 µm.
Wenn die Tiefe DA oder die Breite WA der schmalen Axialnut 71A außerhalb des oben beschriebenen Abmessungsbereichs liegt und zu klein ist, wird während der Hochgeschwindigkeitsrotation der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors die Ableitung des Hochtemperaturöls in der Axialnut 71 nach außen erschwert und das Öl wird der Gleitfläche 70 zugeführt. Im Gegenteil, wenn die Tiefe DA oder die Breite WA zu groß ist, wird das Öl in der Axialnut 71 während der niedrigen bis mittleren Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zu stark nach außen abgeführt, und die Ölzufuhr zur Gleitfläche 70 wird unzureichend.
Die Nutoberfläche 71S (die Oberfläche der Axialnut ohne die schmale Umfangsnut und die schmale Axialnut) beschreibt in einem Schnitt (dem A-A-Schnitt in 4) senkrecht zur Axialrichtung jedes der Halblager 31 und 32 eine sich zur radial äußeren Seite jedes der Halblager 31 und 32 hin erweiternde Kurve, d.h. eine radial nach außen konvexe Kurve (siehe 6). Es ist zu beachten, dass die schmale Umfangsnut 71C und die schmale Axialnut 71A ebenfalls so geformt sind, dass sie sich zur radial äußeren Seite jedes der Halblager 31 und 32 in einem Schnitt senkrecht zur Axialrichtung jedes der Halblager 31 und 32 ausdehnen. In dem Querschnitt (dem B-B-Schnitt in 4) parallel zur Axialrichtung jedes der Halblager 31 und 32 beschreibt die Nutoberfläche 71S eine gerade Linie, die von der Gleitfläche 70 weg zurück zur radial äußeren Seite der Halblager 31 und 32 verläuft und sich in axialer Richtung erstreckt (siehe 7).
Wenn der Abstand PC der schmalen Umfangsnuten 71C und der Abstand PA der schmalen Axialnuten 71A außerhalb des oben beschriebenen Abmessungsbereichs liegen und zu groß sind, und die Breite WC der schmalen Umfangsnut 71C und die Breite WA der schmalen Axialnut 71A zu klein sind, wird die glatte Nutoberfläche 71S extrem groß. In diesem Fall entsteht im Öl auf der Nutoberfläche 71S ein Druck, wenn sich die Gleitfläche 70 und der Kurbelzapfen 5 einander am nächsten kommen. Da die Breite WC der schmalen Umfangsnut 71C klein ist, wird unabhängig davon die Ölzufuhr zur Gleitfläche 70 während der Rotation der Kurbelwelle mit niedriger bis mittlerer Drehzahl klein. Da außerdem die Breite WA der schmalen Axialnut 71A klein ist, wird die Austrittsmenge des Öls, das während der Hochgeschwindigkeitsrotation der Kurbelwelle eine hohe Temperatur angenommen hat, klein. Wenn also die Nutoberfläche 71S extrem groß wird, kommen die Gleitfläche 70 und der Kurbelzapfen 5 leichter in direkten Kontakt miteinander.
Im Gegenteil, wenn der Abstand PC der schmalen Umfangsnuten 71C und der Abstand PA der schmalen Axialnuten 71A außerhalb des oben beschriebenen Abmessungsbereichs liegen und zu klein sind, und die Breite WC der schmalen Umfangsnut 71C und die Breite WA der schmalen Axialnut 71A zu groß sind, wird die glatte Nutoberfläche 71S extrem klein. In diesem Fall ist der Bereich, in dem der Druck erzeugt wird, klein, die Lagerung des Kurbelzapfens 5 wird ungenügend, und deshalb kommen die Gleitfläche 70 und der Kurbelzapfen 5 leichter in direkten Kontakt miteinander.
Wenn keine Nutoberfläche 71S vorhanden ist (die schmalen Axialnuten 71A sind so angeordnet, dass sie sich direkt in Umfangsrichtung erstrecken, und/oder die schmalen Umfangsnuten 71C sind so angeordnet, dass sie sich direkt in axialer Richtung erstrecken), wird das Öl in der Axialnut 71 nicht leicht komprimiert, und der Druck wird beim engsten Kontakt zwischen der Gleitfläche 70 und dem Kurbelzapfen 5 nicht leicht erzeugt. Daher kommen die Gleitfläche 70 und der Kurbelzapfen 5 leichter in direkten Kontakt miteinander.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die schmale Axialnut 71A so ausgebildet, dass deren Tiefe DA von der Nutoberfläche 71S der Axialnut 71 entlang der Erstreckungsrichtung (Längsrichtung) der schmalen Axialnut 71A konstant ist und die Breite WA entlang der Erstreckungsrichtung der schmalen Axialnut 71A konstant ist. Es ist zu beachten, dass die Querschnittsform der schmalen Axialnut 71A bevorzugt U-förmig ist (siehe 9), aber nicht auf die U-Form beschränkt ist und jede andere Form haben kann.
Die Tiefe DA oder die Breite WA der schmalen Axialnut 71A kann jedoch entlang der Erstreckungsrichtung der schmalen Axialnut 71A variieren. In diesem Fall sind die Tiefe DA und die Breite WA der schmalen Axialnut 71A durch die maximale Nuttiefe und die maximale Nutbreite wie oben beschrieben definiert, und diese Maximalwerte liegen bevorzugt innerhalb des oben beschriebenen Abmessungsbereichs.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die schmale Umfangsnut 71C so ausgebildet, dass deren Tiefe DC von der Nutoberfläche 71S der Axialnut 71S bis auf ein Umfangsende entlang der Erstreckungsrichtung (Längsrichtung) der schmalen Umfangsnut 71C konstant ist und die Breite WC entlang der Erstreckungsrichtung der schmalen Umfangsnut 71C konstant ist. Es ist zu beachten, dass die Querschnittsform der schmalen Umfangsnut 71C ebenfalls bevorzugt U-förmig ist (siehe 8), aber nicht auf die U-Form beschränkt ist und jede andere Form haben kann.
Die Tiefe DC oder die Breite WC der schmalen Umfangsnut 71C kann jedoch entlang der Erstreckungsrichtung der schmalen Umfangsnut 71C variieren. In diesem Fall sind die Tiefe DC und die Breite WC der schmalen Umfangsnut 71C durch die maximale Nuttiefe und die maximale Nutbreite der schmalen Umfangsnut 71C wie oben beschrieben definiert, und diese Maximalwerte liegen bevorzugt innerhalb des oben beschriebenen Abmessungsbereichs.
Das Pleuellager 3 nach der vorliegenden Ausführungsform wird gebildet, indem die Umfangsendflächen 76 des Halblagerpaares zur Anlage gebracht und die Halblager zu einer Zylinderform als Ganzes zusammengesetzt werden. Die beiden Halblager des Lagerpaares sind nach der vorliegenden Erfindung bevorzugt die Halblager 31 und 32, aber nur eines der Halblager des Lagerpaares kann nach der vorliegenden Erfindung das Halblager 31 oder 32 sein. Jedes der beiden Halblager 31 und 32 kann eine Gleitschicht aus einer Cu-Lagerlegierung oder einer Al-Lagerlegierung haben. Alternativ kann jedes der beiden Halblager 31 und 32 eine Gleitschicht aus einer Cu-Lagerlegierung oder einer Al-Lagerlegierung auf einer rückseitigen Metallschicht aus einer Fe-Legierung aufweisen. Ein Oberflächenteil aus einer Art Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bi, Sn und Pb, das weicher als eine Lagerlegierung ist, oder aus einer Legierung, die diese Metalle als Hauptbestandteile enthält, oder ein Oberflächenteil aus einer Harzzusammensetzung, die Kunstharz als Hauptbestandteil enthält, kann auf der Gleitfläche 70 und der Nutoberfläche 71S (der Oberfläche der Gleitschicht) auf der zylindrisch geformten inneren Umfangsfläche gebildet werden. Die Nutoberfläche 71S der Axialnut 71 hat jedoch bevorzugt keinen solchen Oberflächenteil. Denn wenn die Nutoberfläche 71S der Axialnut 71 bzw. die Flächen der schmalen Umfangsnut 71C und der schmalen Axialnut 71A weich sind, tritt in der glatten Nutoberfläche 71S der Axialnut 71 eine plastische Verformung, übermäßige elastische Verformung oder ähnliches auf, so dass kein ausreichender Öldruck erzeugt wird und die Gleitfläche 70 und der Kurbelzapfen 5 leichter miteinander in Kontakt kommen.
Wie oben beschrieben, ist bei dem Halblager nach der vorliegenden Erfindung die Axialnut 71 mit der glatten Nutoberfläche 71S auf der Gleitfläche 70 ausgebildet und die Mehrzahl der schmalen Umfangsnuten 71C und die Mehrzahl der schmalen Axialnuten 71A sind auf der Nutoberfläche 71S ausgebildet. Der Grund dafür, dass Fresserschäden durch dieses Halblager reduziert werden, wird nachstehend beschrieben.
In einem Betriebszustand, in dem sich eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors mit hoher Geschwindigkeit dreht, wirken die Gleitfläche 70 des Halblagers 31 mit der Axialnut 71 und die Oberfläche des Kurbelzapfens 5 so, dass sie sich aus einem getrennten Zustand relativ nahe aneinander annähern. 2 veranschaulicht einen Zustand, in dem die Gleitfläche 70 und die Oberfläche des Kurbelzapfens 5 einander am nächsten kommen. In diesem Fall ist das Öl in der Axialnut 71 komprimiert und nimmt einen hohen Druck und somit eine hohe Temperatur an, aber das Hochtemperaturöl wird in die schmale Axialnut 71A geleitet, die auf der Oberfläche der Axialnut 71 gebildet ist, und dann meist in axialer Richtung nach außen abgeführt, wie durch Pfeile M in 10 angedeutet, worin das Halblager 31, 32 von der Seite der Innenumfangsfläche aus gesehen wird.
Dadurch fließt das Hochtemperaturöl nicht zur Gleitfläche 70 aus, ein Temperaturanstieg der Gleitfläche 70 kann eingedämmt und somit können Fresserschäden reduziert werden. In diesem Fall muss die Tiefe der schmalen Axialnut 71A größer sein als die Tiefe der schmalen Umfangsnut 71C. Wenn die schmale Umfangsnut 71C tiefer ist als die schmale Axialnut 71A, wird Öl, das in der Axialnut 71 eine hohe Temperatur erreicht hat, in die schmale Umfangsnut 71C geleitet, fließt zur Gleitfläche und kann nicht leicht nach außen abfließen. Damit das Öl in die schmale Axialnut 71A geleitet und leicht nach außen abgeleitet werden kann, ist die Beziehung
die Tiefe der schmalen Axialnut 71A> die Tiefe der schmalen Umfangsnut 71C
erforderlich.
In einem (normalen) Betriebszustand des Verbrennungsmotors, in dem sich die Kurbelwelle mit niedriger oder mittlerer Geschwindigkeit dreht, ist ein Spiel zwischen der Gleitfläche 70 und der Oberfläche des Kurbelzapfens 5 auch während eines Vorgangs groß, bei dem die Gleitfläche 70 und die Oberfläche des Kurbelzapfens 5 nahe beieinander liegen und das Öl in der Axialnut 71 keine hohe Temperatur annimmt. In diesem Fall wird die schmale Umfangsnut 71C auch auf der Nutoberfläche 71S der Axialnut 71 gebildet und dient daher als Widerstand gegen den Austritt von Öl nach außen am axialen Ende der Axialnut 71, und das Öl wird zur schmalen Umfangsnut 71C geführt und dann der Gleitfläche 70 zugeführt, wie durch Pfeile N in 11 angezeigt. Dadurch wird der Gleitfläche 70 genügend Öl zugeführt, wodurch es schwierig sein kann, Fresserschäden zu verursachen.
Wenn die Axialnut 71 nur die Nutoberfläche 71S enthält oder wenn in der Nutoberfläche 71S nur die schmale Axialnut 71A und die schmale Umfangsnut 71C nicht gebildet ist, wird bei einem Vorgang, bei dem die Gleitfläche 70 und die Oberfläche des Kurbelzapfens 5 in einem (normalen) Betriebszustand des Verbrennungsmotors, in dem sich die Kurbelwelle mit niedriger oder mittlerer Geschwindigkeit dreht, nahe beieinander liegen, ebenfalls Öl durch die Axialnut 71 nach außen abgeführt.
Wenn nur die schmale Umfangsnut 71C auf der Nutoberfläche 71S der Axialnut 71 gebildet ist und die schmale Axialnut 71A nicht gebildet ist, wird Öl, das in der Axialnut 71 in einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors, in dem sich die Kurbelwelle kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit dreht, eine hohe Temperatur in der Axialnut 71 angenommen hat, durch die schmale Umfangsnut 71C der Gleitflächenseite zugeführt, und der Abfluss des Öls nach außen wird erschwert.
Wenn die schmale Umfangsnut 71C tiefer ist als die schmale Axialnut 71A, wird in der Axialnut 71 Öl, das eine hohe Temperatur angenommen hat, in die schmale Umfangsnut 71C geleitet und strömt so zur Gleitfläche und wird daher nicht leicht nach außen abgeleitet.
Die Axialnut 71 hat die glatte Nutoberfläche 71S und somit wird das Öl in der Axialnut 71 in dem Moment, in dem sich die Gleitfläche 70 und die Oberfläche des Kurbelzapfens 5 einander am nächsten kommen, komprimiert und unter hohem Druck gesetzt. Öl, das sofort einen hohen Druck in der Axialnut 71 aufgebaut hat, verhindert jedoch, dass die an die Axialnut 71 angrenzende Gleitfläche 70 und die Oberfläche des Kurbelzapfens 5 einander direkt berühren.
(Zweite Ausführungsform)
Im Folgenden wird eine weitere nicht beschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
12 und 13 zeigen das Halblager 31, in dem eine Mehrzahl von Axialnuten 71 über die gesamte Innenumfangsfläche gebildet sind. Die Innenumfangsfläche 7 jedes der Halblager 31 und 32 umfasst die Gleitfläche 70 und eine Anstoßaussparung 72, die angrenzend an jede der beiden Umfangsendflächen 76 gebildet ist. Die übrigen Komponenten sind die gleichen wie bei den bereits beschriebenen Halblagern 31 und 32.
Bei dieser Ausführungsform sind die Mehrzahl der Axialnuten 71 mit gleicher Form und Abmessung in im wesentlichen gleichen Abständen in im wesentlichen der gesamten Innenumfangsfläche 7 gebildet. Es ist zu beachten, dass 13 eine Draufsicht ist, in der das halbzylindrische Halblager 31 von der Seite der Innenumfangsfläche aus gesehen wird und somit die Form der Axialnut 71 nahe der Umfangsendfläche 76 verzerrt gezeichnet ist. In 13 sind die schmale Umfangsnut 71C und die schmale Axialnut 71A weggelassen und somit nicht dargestellt.
Die Anstoßaussparung 72 bezeichnet eine Fläche, die durch Verringerung der Dicke eines Wandabschnitts von der ursprünglichen Gleitfläche 70 in radialer Richtung in einem Umfangsendbereich jedes der Halblager 31 und 32 gebildet wird. Die Anstoßaussparung 72 wird beispielsweise gebildet, um eine Verschiebung oder Verformung der Umfangsendfläche 76 der Halblager 31 und 32 zu absorbieren, die auftreten kann, wenn das Paar von Halblagern 31 und 32 auf die Pleuelstange 2 gesetzt wird. Daher unterscheidet sich die Krümmungsmittelposition der Oberfläche der Anstoßaussparung 72 von der Krümmungsmittelposition anderer Bereiche der Gleitfläche 70 (siehe SAE J506 (Punkt 3.26 und Punkt 6.4), DIN1497, Abschnitt 3.2, JIS D3102). Im Allgemeinen beträgt bei einem Lager eines kleinen Verbrennungsmotors für einen Personenkraftwagen die Tiefe der Anstoßaussparung 72 (der Abstand von der ursprünglichen Gleitfläche zur Anstoßaussparung 72) an der Umfangsendfläche eines Halblagers etwa 0,01 bis 0,05 mm.
In einem Hochrotationsmotor unter den Viertakt-Verbrennungsmotoren neigt eine Kurbelwelle zur Verwirbelung, und die Gleitfläche 70 und die Oberfläche des Kurbelzapfens 5 nähern sich über den gesamten Umfang der Halblager 31 und 32 einander an, was leicht zu einem direkten Kontakt führt. Da die Axialnut 71 jedes der Halblager 31 und 32 gemäß der vorliegenden Ausführungsform über den gesamten Umfang des Halblagers 31 gebildet ist, gibt es mehr Stellen, an denen das in der Axialnut 71 hoch erhitzte Öl austritt, selbst in einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors, in dem sich die Kurbelwelle kontinuierlich mit hoher Drehzahl dreht. Daher kann ein Temperaturanstieg der Gleitfläche 70 begrenzt werden, und es wird schwierig für die Gleitfläche 70 des Halblagers 31 und die Oberfläche des Kurbelzapfens 5, einander direkt zu berühren.
Es ist zu beachten, dass der Bildungsbereich der Axialnut 71 nicht nur auf einen Bereich in der Nähe des Umfangsmittelteils der Innenumfangsfläche 7 des Halblagers 31 beschränkt ist, und die Axialnut 71 kann in jedem Umfangsbereich gebildet werden. Außerdem kann die Axialnut 71 in der Anstoßaussparung 72 gebildet werden. Obwohl in den 12 und 13 fünf Axialnuten 71 eingezeichnet sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
(Dritte Ausführungsform)
Die 14 und 15 zeigen das Halblager 31, bei dem in einem Teil der Innenumfangsfläche in Umfangsrichtung eine Mehrzahl von Axialnuten 71 gebildet sind. Die Innenumfangsfläche 7 jedes der Halblager 31 und 32 umfasst die Gleitfläche 70 und die Anstoßaussparung 72, die angrenzend an die beiden Umfangsendflächen 76 ausgebildet sind. Die übrigen Komponenten sind die gleichen wie bei den bereits beschriebenen Halblagern 31 und 32. Es ist zu beachten, dass in 14 die schmale Umfangsnut 71C und die schmale Axialnut 71A weggelassen oder nicht dargestellt sind.
Bei dieser Ausführungsform ist die Mehrzahl von Axialnuten 71 mit gleicher Form und Abmessung in einem Teil der inneren Umfangsfläche 7 in Umfangsrichtung gebildet. Es ist zu beachten, dass 15 eine Draufsicht ist, in der das halbzylindrische Halblager 31 von der Seite der Innenumfangsfläche aus gesehen wird und somit die Form der Axialnut 71 nahe der Umfangsendfläche 76 verzerrt gezeichnet ist.
In dem Halblager 31 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Mehrzahl der Axialnuten 71 in einem Teil der Innenumfangsfläche 7 gebildet, und daher gibt es mehr Stellen, an denen Öl, das in der Axialnut 71 eine hohe Temperatur erreicht hat, auch in einem Betriebszustand eines Verbrennungsmotors, in dem sich eine Kurbelwelle kontinuierlich mit hoher Drehzahl dreht, abfließt. Daher kann ein Temperaturanstieg der Gleitfläche 70 begrenzt werden. Darüber hinaus ist im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Axialnut 71 über den gesamten Umfang der Innenumfangsfläche 7 ausgebildet ist, die Fähigkeit zur Lagerung des Kurbelzapfens 5 durch die Gleitfläche 70 hoch. Daher wird es für die Gleitfläche 70 des Halblagers 31 und die Fläche des Kurbelzapfens 5 schwierig, sich direkt zu berühren.
Es ist zu beachten, dass im Falle eines Verbrennungsmotors mit einer Spezifikation, bei der ein Teil, der näher am mittleren Umfangsabschnitt der inneren Umfangsfläche 7 jedes der Halblager 31 und 32 liegt, die Oberfläche des Kurbelzapfens 5 während des Betriebs leichter berührt, die Mehrzahl der axialen Nuten 71 im Gegensatz zu der vorliegenden Ausführungsform nahe dem mittleren Umfangsabschnitt der inneren Umfangsfläche 7 des Halblagers 31 angeordnet werden kann.
Wie oben beschrieben, kann die Position und Anzahl der Axialnuten 71 je nach Spezifikation eines Verbrennungsmotors geändert werden. Die Axialnuten 71 können in der Anstoßaussparung 72 ausgebildet werden. Obwohl in den 14 und 15 sechs Axialnuten 71 eingezeichnet sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
(Vierte Ausführungsform)
Die 16 und 17 zeigen eine Ausführungsform, bei der die Axialnut 71 die axiale Endfläche 77 des Halblagers 31 nicht erreicht und die Axialnut 71 in axialer Richtung blockiert ist. Dadurch wird ein übermäßiger Ölaustritt verhindert.
Es ist zu beachten, dass in 17 die schmale Umfangsnut 71C und die schmale Axialnut 71A weggelassen und nicht dargestellt sind. Obwohl in den 16 und 17 eine Axialnut 71 eingezeichnet ist, ist dies nur ein Beispiel, und die in axialer Richtung blockierte Konfiguration kann auch auf jede der oben beschriebenen Ausführungsformen angewandt werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Axialnut 71 so ausgebildet, dass der Mittelpunkt ihrer axialen Länge L2 mit dem Mittelpunkt einer axialen Länge L1 des Halblagers 31 zusammenfällt. Außerdem ist die Axialnut 71 bevorzugt so ausgebildet, dass ihre axiale Länge L2 70% bis 95% der axialen Länge L1 des Halblagers 31 beträgt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die schmale Umfangsnut 71C so ausgebildet, dass ihre Tiefe DC von der Nutoberfläche 71S der Axialnut 71 über die Erstreckungsrichtung (Längsrichtung) der schmalen Umfangsnut 71C bis auf ein Umfangsende konstant ist und die Breite WC ist über die Erstreckungsrichtung der schmalen Umfangsnut 71C konstant. Es ist zu beachten, dass die Querschnittsform der schmalen Umfangsnut 71C bevorzugt U-förmig ist, aber nicht auf eine U-Form beschränkt ist und jede andere Form haben kann.
Die Tiefe DC oder die Breite WC der schmalen Umfangsnut 71C kann jedoch entlang der Erstreckungsrichtung der schmalen Umfangsnut 71C variieren. In diesem Fall haben die Tiefe DC und die Breite WC der schmalen Umfangsnut 71C die maximale Nuttiefe und die maximale Nutbreite der schmalen Umfangsnut 71C, deren Maximalwerte bevorzugt innerhalb des oben beschriebenen Abmessungsbereichs liegen.
Obwohl die obige Beschreibung anhand eines Beispiels gegeben wurde, in dem das erfindungsgemäße Halblager auf ein Pleuellager angewendet wird, das einen Kurbelzapfen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors trägt, kann das erfindungsgemäße Halblager auch auf ein oder beide eines Paares von Halblagern angewendet werden, die ein Hauptlager bilden, das einen Lagerzapfen der Kurbelwelle trägt. Darüber hinaus kann das Halblager z.B. eine Ölbohrung oder eine Ölnut aufweisen und auf der gesamten Gleitfläche mit Ausnahme der Axialnut 71 eine Mehrzahl von Mikronutabschnitten aufweisen, die sich in Umfangsrichtung des Halblagers erstrecken.

Claims

Halblager (31, 32), das eine halbzylindrische Form hat und geeignet ist, ein Gleitlager zur Lagerung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors zu bilden, wobei das Halblager (31, 32) umfasst: mindestens eine Axialnut (71), die auf einer inneren Umfangsfläche (7) davon ausgebildet ist, wobei die Axialnut (71) eine glatte Nutoberfläche (71S) aufweist, die von der inneren Umfangsfläche (7) weg zu einer radial äußeren Seite des Halblagers (31, 32) zurück ausgebildet ist, wobei die Nutoberfläche (71S) in einem Querschnitt senkrecht zu einer axialen Richtung des Halblagers (31, 32) eine konvexe Kurve zur radial äußeren Seite hin definiert und in einem Querschnitt parallel zur axialen Richtung eine gerade Linie definiert, die sich in der axialen Richtung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Halblager (31, 32) ferner eine Mehrzahl von schmalen Umfangsnuten (71C) und eine Mehrzahl von schmalen Axialnuten (71A) aufweist, die auf der Nutoberfläche (71S) so ausgebildet sind, dass sie von der Nutoberfläche (71S) zur radial äußeren Seite hin zurückgesetzt sind, wobei sich die Mehrzahl der schmalen Umfangsnuten (71C) und die Mehrzahl der schmalen Axialnuten (71A) in einer Umfangsrichtung bzw. der Axialrichtung des Halblagers (31, 32) so erstrecken, dass sie einander kreuzen, und eine Tiefe (DA) der schmalen Axialnut (71A) von der Nutoberfläche (71S) größer ist als eine Tiefe (DC) der schmalen Umfangsnut (71C) von der Nutoberfläche (71S), und eine Breite (WA) der schmalen Axialnut (71A) auf der Nutoberfläche (71S) größer ist als eine Breite (WC) der schmalen Umfangsnut (71C) auf der Nutoberfläche (71S).
Halblager (31, 32) nach Anspruch 1, wobei eine Tiefe (D) der Axialnut (71) von der Innenumfangsfläche (7) 2 bis 50 µm beträgt.
Halblager (31, 32) nach Anspruch 2, wobei die Tiefe (DC) der schmalen Umfangsnut (71C) von der Nutoberfläche (71S) 0,05 bis 3 µm beträgt, die Breite (WC) der schmalen Umfangsnut (71C) auf der Nutoberfläche (71S) 5 bis 85 µm beträgt, und der Abstand (PC) der schmalen Umfangsnuten (71C) 5 bis 100 µm beträgt.
Halblager (31, 32) nach Anspruch 2, wobei die Tiefe (DA) der schmalen Axialnut (71A) von der Nutoberfläche (71S) der Axialnut (71) 0,3 bis 10 µm beträgt, die Breite (WA) der schmalen Axialnut (71A) auf der Nutoberfläche (71S) 10 bis 150 µm beträgt, und der Abstand (PA) der schmalen Axialnuten (71A) 10 bis 200 µm beträgt.
Halblager (31, 32) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Mehrzahl der axialen Nuten (71) auf der inneren Umfangsfläche (7) ausgebildet ist.
Halblager (31, 32) nach Anspruch 5, wobei die Mehrzahl der axialen Nuten (71) im wesentlichen in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung ausgebildet sind.
Halblager (31, 32) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich die Axialnut (71) an keiner axialen Endfläche (77) des Halblagers (31, 32) öffnet.
Zylindrisches Gleitlager zur Lagerung einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, umfassend das Halblager (31, 32) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Gleitlager nach Anspruch 8, bestehend aus einem Paar der Halblager (31, 32).