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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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(1) GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halblager, das ein Gleitlager bildet, das eine Kurbelwelle oder dergleichen eines Verbrennungsmotors trägt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Gleitlager mit einer zylindrischen Form, das das Halblager umfasst und eine Kurbelwelle oder dergleichen eines Verbrennungsmotors trägt.
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(2) BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
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Eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors wird an ihrem Zapfenabschnitt durch einen unteren Abschnitt des Zylinderblocks des Verbrennungsmotors über ein Hauptlager getragen, das aus einem Paar von Halblagern besteht. Für das Hauptlager wird ein von einer Ölpumpe ausgestoßenes Schmiermittel von einem in einer Zylinderblockwand ausgebildeten Ölkanal durch ein in einer Wand des Hauptlagers ausgebildetes Durchgangsloch in eine entlang einer inneren Umfangsfläche des Hauptlagers ausgebildete Schmiermittelnut geleitet. Außerdem ist ein erster Schmiermittelpfad in Durchmesserrichtung des Zapfenteils durchdringend ausgebildet, und Öffnungen an beiden Enden des ersten Schmiermittelpfads stehen mit der Schmiermittelnut des Hauptlagers in Verbindung. Darüber hinaus ist ein zweiter Schmiermittelpfad, der durch einen Kurbelarmabschnitt verläuft, so ausgebildet, dass er von dem ersten Schmiermittelpfad an dem Zapfenabschnitt abzweigt, und der zweite Schmiermittelpfad steht mit einem dritten Schmiermittelpfad in Verbindung, der so ausgebildet ist, dass er in eine Durchmesserrichtung eines Kurbelzapfens eindringt. Auf diese Weise durchläuft der Schmierstoff, der von dem Ölkanal in der Zylinderblockwand in die in der inneren Umfangsfläche des Hauptlagers ausgebildete Schmierstoffnut durch das Durchgangsloch zugeführt wird, den ersten Schmierstoffpfad, den zweiten Schmierstoffpfad und den dritten Schmierstoffpfad und wird von einer Ausstoßöffnung, die an einem Ende des dritten Schmierstoffpfades geöffnet ist, einem Teil zwischen einem Kurbelzapfen und einer Gleitfläche eines Pleuellagers zugeführt, das durch das Paar von Halblagern gebildet wird (siehe z.B. JP H08- 277 831 A). Das Öl wird zu einem Teil zwischen einer Oberfläche der Kurbelwelle und der Gleitfläche des Pleuellagers geleitet.
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Das aus dem Paar von Halblagern bestehende Lager wird auch für einen Verbindungsmechanismusabschnitt einer Vorrichtung mit variablem Verdichtungsverhältnis und einen Ausgleichsmechanismusabschnitt einer Ausgleichsvorrichtung eines Verbrennungsmotors verwendet (siehe z. B.
JP 2004 -
92 448 A und Japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. JP H07- 18 051 U).
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Im Stand der Technik wurde ein Halblager mit einer Bombierung vorgeschlagen, die durch eine geneigte Oberfläche an einem oder beiden Endabschnitten einer Gleitfläche in einer Axiallinienrichtung gebildet wird, um eine lokale und starke Kollision (Kontakt) eines Teils in der Nähe des Endabschnitts der Gleitfläche des Halblagers in der Axiallinienrichtung mit einem Wellenelement, wie einer Kurbelwelle, aufgrund des Auftretens einer Durchbiegung oder eines Wirbelns des Wellenelements während des Betriebs eines Verbrennungsmotors zu verringern (siehe z.B. internationale Veröffentlichung Nr.
WO 2010/ 038 588 A1 und
JP 2014 - 516 144 A ). Weitere Halblager und Gleitlager sind in den Druckschriften
DE 10 2011 077 278 B3 ,
DE 10 2005 011 371 A1 und
DE 10 2010 036 283 A1 offenbart.
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In den letzten Jahren gibt es einen Trend, dass Wellenelemente aufgrund der Gewichtsreduzierung von Verbrennungsmotoren eine geringere Steifigkeit aufweisen, und die Durchbiegung und das Rütteln der Wellenelemente während des Betriebs des Verbrennungsmotors haben zugenommen. Daher hat das Halblager mit einer Bombierung, wie es in der internationalen Veröffentlichung Nr.
WO 2010/ 038 588 A1 und
JP 2014 - 516 144 A vorgeschlagen wird, auch das Problem, dass durch den direkten Kontakt zwischen dem Teil in der Nähe des Endabschnitts der Gleitfläche in der Axiallinienrichtung und dem Wellenelement wahrscheinlich eine hohe Temperatur erreicht wird und es wahrscheinlich zu einem Festfressen der Gleitfläche kommt.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Halblager bereitzustellen, das ein Gleitlager für ein Wellenelement eines Verbrennungsmotors bildet, bei dem es unwahrscheinlich ist, dass es zu einem Festfressen in einer Gleitfläche kommt, selbst wenn eine Durchbiegung oder ein Wirbeln des Wellenelements während des Betriebs des Verbrennungsmotors und des Gleitlagers auftritt.
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Um das oben genannte Problem zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Halblager zur Verfügung, das durch eine Kombination eines Paares von Halblagern ein Gleitlager mit einer zylindrischen Form bildet, wobei das Halblager eine halbzylindrische Form hat und eine Rückenfläche auf einer äußeren Umfangsflächenseite und eine Gleitfläche auf einer inneren Umfangsflächenseite hat, wobei eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten so ausgebildet sind, dass sie in der Gleitfläche aneinander angrenzen, wobei die Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten über eine gesamte Länge der Gleitfläche in einer Umfangsrichtung ausgebildet ist, wobei die Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten über eine gesamte Breite der Gleitfläche ausgebildet ist, wobei die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten gekrümmte vertiefte Flächen aufweisen, wenn man sie in einem Schnitt des Halblagers in einer Axiallinienrichtung betrachtet, wobei Scheitelabschnitte zwischen den vertieften Flächen der benachbarten in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten ausgebildet sind, wobei eine Linie, die die Scheitelabschnitte verbindet, die Gleitfläche darstellt, die Gleitfläche umfasst einen ebenen Abschnitt, der parallel zu der Axiallinienrichtung ist, und einen geneigten Flächenabschnitt, der an den ebenen Abschnitt angrenzt, wobei der geneigte Flächenabschnitt an einem oder beiden Endabschnitten der Gleitfläche in der Axiallinienrichtung angeordnet ist, wobei der geneigte Flächenabschnitt von dem ebenen Abschnitt in Richtung des Endabschnitts der Gleitfläche in der Axiallinienrichtung verschoben ist, so dass sich die Gleitfläche sukzessive der Rückenfläche nähert, und der geneigte Flächenabschnitt ist über mindestens einen Teil der Länge der Gleitfläche in der Umfangsrichtung ausgebildet, wobei eine Nutbreite der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten als eine Länge von gedachten geraden Linien definiert ist, die die Scheitelabschnitte auf beiden Seiten der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten linear verbinden, Nutmittellinien sind definiert als Linien, die durch die Mittelpositionen der Längen der gedachten geraden Linien gehen und sich in einer normalen Richtung in Bezug auf die gedachten geraden Linien erstrecken, eine Nuttiefe der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten ist definiert als eine Länge zu Positionen, an denen die vertieften Flächen am weitesten von den gedachten geraden Linien in der normalen Richtung in Bezug auf die gedachten geraden Linien entfernt sind, die Positionen maximaler Nuttiefen der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten auf den Nutmittellinien liegen, Bereiche, die von den gedachten geraden Linien und den vertieften Flächen umgeben sind, sind als Nutquerschnittsflächen definiert, jede der Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten hat die gleiche Nutbreite, die gleiche Nuttiefe und die gleiche Nutquerschnittsfläche und die Nutbreite, die Nuttiefe und die Nutquerschnittsfläche der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten sind an jeder Position in der Umfangsrichtung gleich, ein Winkel, der durch eine vertikale Linie, die sich in der vertikalen Richtung von dem ebenen Abschnitt der Gleitfläche zu einer axialen Linie des Halblagers erstreckt, und die Nutmittellinien gebildet wird, ist als ein Nutneigungswinkel θ1 definiert, und der Nutneigungswinkel θ1 in dem ebenen Abschnitt der Gleitfläche beträgt 0°, und die Nutmittellinien in dem geneigten Flächenabschnitt der Gleitfläche sind relativ zu der vertikalen Linie in Richtung des Endabschnitts der Gleitfläche in der Axiallinienrichtung geneigt, der Nutneigungswinkel θ1 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nut, die dem ebenen Abschnitt am nächsten ist, ist ein minimaler Winkel und der Nutneigungswinkel θ1 nimmt sukzessive in Richtung des Endabschnitts der Gleitfläche in der Axiallinienrichtung zu.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, sind, wenn die geneigten Flächenabschnitte an beiden Endabschnitten in der Axiallinienrichtung angeordnet sind, die geneigten Flächenabschnitte symmetrisch in Bezug auf eine Mitte der Gleitfläche in einer Breitenrichtung gebildet.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine maximale Breite des geneigten Flächenabschnitts eine Länge, die 2 bis 10 % einer Breite der Gleitfläche entspricht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt an einer Stelle, an der der geneigte Flächenabschnitt eine maximale Breite aufweist, eine Tiefe des geneigten Flächenabschnitts 2 bis 10 µm, wobei die Tiefe des geneigten Flächenabschnitts die Differenz (T - T1) zwischen der Wanddicke T des ebenen Abschnitts und der Wanddicke T1 des geneigten Flächenabschnitts am Endabschnitt der Gleitfläche in Axiallinienrichtung ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat der geneigte Flächenabschnitt eine maximale Breite und eine maximale Tiefe an einem mittleren Abschnitt einer Länge des Halblagers in der Umfangsrichtung, und hier ist die Tiefe des geneigten Flächenabschnitts eine Differenz (T - T1) zwischen einer Wanddicke T des ebenen Abschnitts und einer Wanddicke T1 des geneigten Flächenabschnitts an dem Endabschnitt der Gleitfläche in der Axiallinienrichtung, und die Breite und die Tiefe des geneigten Flächenabschnitts nehmen sukzessive in Richtung zu beiden Endabschnitten der Länge des Halblagers in der Umfangsrichtung ab.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der geneigte Flächenabschnitt einen parallelen Abschnitt mit einer konstanten Länge in der Axiallinienrichtung an einer Position auf, die den mittleren Abschnitt der Länge des Halblagers in der Umfangsrichtung einschließt.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Nuttiefe der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 1,5 bis 10 µm.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Nutbreite der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 0,05 bis 0,25 mm.
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In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt der Nutneigungswinkel θ1 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nut in dem geneigten Flächenabschnitt, der dem Endabschnitt der Gleitfläche in Richtung der Axiallinie am nächsten liegt, 3 × 10-2 ° bis 30 × 10-2 ° an einer Position, an der der geneigte Flächenabschnitt eine maximale Breite aufweist.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Halblager zwei Anstoßaussparungen, die auf einer inneren Umfangsflächenseite ausgebildet sind, um an die beiden Endabschnitte einer Länge des Halblagers in Umfangsrichtung anzugrenzen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gleitlager mit einer zylindrischen Form bereitgestellt, das ein Wellenelement eines Verbrennungsmotors stützt, wobei das Gleitlager umfasst: eines der vorstehend genannten Halblager.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Gleitlager durch die Kombination eines Paares von Halblagern gebildet.
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KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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- 1 ist eine schematische Darstellung einer Lagervorrichtung einer Kurbelwelle;
- 2 ist eine Diagramm eines Halblagers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, gesehen in einer Axiallinienrichtung des Lagers;
- 3A ist eine Draufsicht auf das in 2 dargestellte Halblager von der Seite der Gleitfläche aus gesehen;
- 3B ist eine Schnittdarstellung entlang A-A in 3;
- 4 ist eine Schnittdarstellung der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten in einem ebenen Teil der Gleitfläche des in 2 dargestellten Halblagers;
- 5A ist eine Schnittdarstellung der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten in einem geneigten Flächenabschnitt der Gleitfläche des in 2 dargestellten Halblagers;
- 5B ist eine vergrößerte Schnittdarstellung der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten in dem geneigten Flächenabschnitt der Gleitfläche des in 2 dargestellten Halblagers;
- 6A ist eine Schnittdarstellung zur Erläuterung von Wirkungen der vorliegenden Erfindung;
- 6B ist eine Draufsicht zur Erläuterung von Wirkungen der vorliegenden Erfindung;
- 6C ist eine Explosionsdarstellung eines Ölstroms F1 auf der Seite eines Endab schnitts;
- 6D ist eine Explosionsdarstellung des Ölstroms F1 auf der Seite eines ebenen Teils;
- 7 ist eine Schnittdarstellung zur Erläuterung von Wirkungen während eines regulären Betriebs;
- 8A ist eine Schnittdarstellung einer Gleitfläche gemäß einem Vergleichsbeispiel;
- 8B ist eine vergrößerte Schnittdarstellung einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut in einem geneigten Flächenabschnitt gemäß dem Vergleichsbeispiel;
- 8C ist eine vergrößerte Schnittdarstellung der in Umfangsrichtung verlaufenden Nut in dem geneigten Flächenabschnitt gemäß dem Vergleichsbeispiel;
- 9 ist eine Ansicht eines Halblagers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, gesehen aus einer Axiallinienrichtung des Lagers;
- 10 ist eine Draufsicht auf das in 9 dargestellte Halblager von der Seite der Gleitfläche aus gesehen;
- 11 ist eine Draufsicht auf ein Halblager gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, gesehen von der Seite der Gleitfläche;
- 12 ist eine Draufsicht auf das Halblager gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, gesehen von der Seite der Gleitfläche;
- 13 ist eine Draufsicht auf ein Halblager gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, gesehen von der Seite der Gleitfläche; und
- 14 ist eine Draufsicht auf ein Halblager gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, gesehen von der Seite der Gleitfläche.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nachfolgend werden spezifische Beispiele der Erfindung der vorliegenden Anmeldung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt schematisch eine Lagervorrichtung 1 für einen Verbrennungsmotor. Die Lagervorrichtung 1 umfasst Lagerzapfenabschnitte 6, die an einem unteren Abschnitt eines Zylinderblocks 8 gelagert sind, Kurbelzapfen 5, die einstückig mit den Lagerzapfenabschnitten 6 ausgebildet sind und sich um die Lagerzapfenabschnitte 6 drehen, und ein Pleuel 2, das eine Hin- und Herbewegung vom Verbrennungsmotor auf die Kurbelzapfen 5 überträgt. Außerdem umfasst die Lagervorrichtung 1 als Gleitlager, die eine Kurbelwelle tragen, ein Hauptlager 4, das die Lagerzapfenabschnitte 6 drehbar trägt, und ein Pleuellager 3, das den Kurbelzapfen 5 drehbar trägt.
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Obwohl die Kurbelwelle mehrere Lagerzapfenabschnitte 6 und mehrere Kurbelzapfen 5 aufweist, werden hier der Einfachheit halber nur ein Lagerzapfenabschnitt 6 und ein Kurbelzapfen 5 dargestellt und beschrieben. In einer Positionsbeziehung in einer Tiefenrichtung der Papieroberfläche in 1 entspricht der Lagerzapfenabschnitt 6 der entfernteren Seite, während der Kurbelzapfen 5 der näheren Seite entspricht, die in der Papieroberfläche dargestellt ist.
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Der Lagerzapfenabschnitt 6 ist über das aus einem Paar Halblager 41 und 42 gebildete Hauptlager 4 schwenkbar an einem Zylinderblockunterteil 82 des Verbrennungsmotors gelagert. Das Halblager 41 auf der Oberseite in 1 weist eine Ölnut 41a auf, die über die gesamte Länge einer inneren Umfangsfläche ausgebildet ist. Außerdem weist der Lagerzapfenabschnitt 6 einen Schmiermittelpfad 6a auf, der in einer Durchmesserrichtung verläuft, und wenn sich der Lagerzapfenabschnitt 6 in Pfeilrichtung X dreht, stehen Einlassöffnungen 6c an beiden Enden des Schmiermittelpfads 6a abwechselnd mit der Ölnut 41a im Hauptlager 4 in Verbindung.
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Der Kurbelzapfen 5 ist über das aus zwei Halblagern 31 und 32 bestehende Pleuellager 3 schwenkbar an einem Pleuellagergehäuse 21 (stangenseitiges Pleuellagergehäuse 22 und ein kappenseitiges Pleuellagergehäuse 23) des Pleuels 2 gelagert.
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Wie oben beschrieben, gelangt ein von einer Ölpumpe zum Hauptlager 4 ausgestoßenes Schmiermittel durch ein in der Wand des Hauptlagers 4 ausgebildetes Durchgangsloch aus einem in einer Zylinderblockwand ausgebildeten Ölkanal und wird der Innenseite der entlang der inneren Umfangsfläche des Hauptlagers 4 ausgebildeten Ölnut 41a zugeführt.
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Darüber hinaus ist ein erster Schmiermittelpfad 6a so ausgebildet, dass er in die Durchmesserrichtung des Lagerzapfenabschnitts 6 eindringt, so dass eine Einlassöffnung 6c des ersten Schmiermittelpfads 6a mit der Ölnut 41a in Verbindung stehen kann, ein zweiter Schmiermittelpfad 5a, der von dem ersten Schmiermittelpfad 6a des Lagerzapfenabschnitts 6 abzweigt und durch einen Kurbelarmabschnitt (nicht dargestellt) verläuft, ist ausgebildet, und der zweite Schmiermittelpfad 5a steht mit einem dritten Schmiermittelpfad 5b in Verbindung, der so ausgebildet ist, dass er in die Durchmesserrichtung des Kurbelzapfens 5 eindringt.
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Auf diese Weise wird das Schmiermittel von einer Ausstoßöffnung 5c an einem Endabschnitt des dritten Schmiermittelpfads 5b durch den ersten Schmiermittelpfad 6a, den zweiten Schmiermittelpfad 5a und den dritten Schmiermittelpfad 5b zu einem zwischen dem Kurbelzapfen 5 und dem Pleuellager 3 gebildeten Zwischenraum geleitet.
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Im Allgemeinen ist es wahrscheinlich, dass während des Betriebs des Verbrennungsmotors eine lokale und starke Kollision (Kontakt) von Teilen in der Nähe von Endabschnitten in einer Axiallinienrichtung von Gleitflächen der Halblager 41 und 42, die das Hauptlager 4 bilden, und der Halblager 31 und 32, die das Pleuellager 3 bilden, aufgrund von Durchbiegung oder Wirbeln, die in der Kurbelwelle auftreten, auftritt. Das Halblager im Stand der Technik, bei dem eine Balligkeit, die durch eine geneigte Fläche gebildet wird, an einem oder beiden Endabschnitten der Gleitfläche in der Axiallinienrichtung gebildet wird, weist das Problem auf, dass eine hohe Temperatur aufgrund des direkten Kontakts zwischen dem Teil in der Nähe des Endabschnitts der Gleitfläche in der Axiallinienrichtung und der Kurbelwelle wahrscheinlich erreicht wird und ein Festfressen in der Gleitfläche wahrscheinlich auftritt.
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Die vorliegende Erfindung ist geeignet, ein solches Problem des Standes der Technik zu lösen.
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Nachfolgend wird ein Beispiel dargestellt und beschrieben, bei dem das erfindungsgemäße Halblager auf das Pleuellager 3 angewendet wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das Pleuellager 3 beschränkt und kann auch auf das Hauptlager 4 angewendet werden. Obwohl beide Halblager in dem Paar, das das Pleuellager 3 oder das Hauptlager 4 bildet, die Halblager gemäß der vorliegenden Erfindung sein können, kann eines von ihnen das Halblager gemäß der vorliegenden Erfindung sein, während das andere das Halblager gemäß dem Stand der Technik sein kann, das den geneigten Flächenabschnitt in der Gleitfläche nicht enthält.
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2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Halblagers (Pleuellager 3). Das Pleuellager 3 wird dadurch gebildet, dass die Endflächen 76 der beiden Halblager 31 und 32 in Umfangsrichtung aneinander stoßen und die Halblagern 31 und 32 insgesamt zu einer zylindrischen Form kombiniert werden. Die Oberfläche, die die innere Umfangsfläche der zylindrischen Form bildet, ist eine Gleitfläche 7, und die Oberfläche, die die äußere Umfangsfläche bildet, ist eine Rückenfläche 8.
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Es ist zu beachten, dass die Wandstärken der Halblager 31 und 32 in Umfangsrichtung konstant sind. Die Wandstärken können jedoch an den Mittelpunkten in Umfangsrichtung am größten sein und zu den Seiten der beiden Endflächen 76 in Umfangsrichtung sukzessive abnehmen.
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3A zeigt ein Beispiel der Halblager 31 und 32 von der Seite der Gleitfläche aus gesehen. 3B zeigt einen Schnitt entlang des Abschnitts A-A in 3A. Die Gleitfläche 7 der Halblager 31 und 32 umfasst einen „ebenen Abschnitt“ 71, der parallel zur Axiallinienrichtung der Halblager 31 und 32 verläuft, und einen „geneigten Flächenabschnitt“ 72, der an den ebenen Abschnitt 71 angrenzt. Der ebene Abschnitt 71 befindet sich an einem mittleren Abschnitt der Halblager 31 und 32 in Axiallinienrichtung, und der geneigte Flächenabschnitt 72 befindet sich an beiden Endabschnitten der Gleitfläche 7 in der Axiallinienrichtung. Der geneigte Flächenabschnitt 72 ist von dem ebenen Abschnitt 71 in Richtung des Endabschnitts der Gleitfläche 7 in der Axiallinienrichtung verschoben, so dass sich die Gleitfläche 7 sukzessive der Rückenfläche 8 nähert. In diesem Beispiel ist der geneigte Flächenabschnitt 72 über die gesamte Länge der Gleitfläche 7 in Umfangsrichtung vorhanden. Die Breite jedes der geneigten Flächenabschnitte 72 und 72 (die Länge der Halblager in der Axiallinienrichtung) ist in Umfangsrichtung der Halblager 31 und 32 konstant. Obwohl die geneigten Flächenabschnitte 72 und 72 vorzugsweise symmetrisch in Bezug auf die Mitte der Gleitfläche 7 in Breitenrichtung ausgebildet sind, können die geneigten Flächenabschnitte 72 und 72 auch asymmetrisch ausgebildet sein.
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Mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 73 (in den 3A und 3B nicht dargestellt) sind in der Gleitfläche 7 der Halblager 31 und 32 nebeneinanderliegend ausgebildet. Die Mehrzahl der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 verlaufen parallel zur Umfangsrichtung der Halblager 31 und 32 und sind über die gesamte Länge der Gleitfläche 7 in Umfangsrichtung ausgebildet. Die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 sind so angeordnet, dass sie in der Axiallinienrichtung der Halblager 31 und 32 ausgerichtet sind und sich über die gesamte Breite der Gleitfläche 7 erstrecken. Es ist zu beachten, dass die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 in Bezug auf die Umfangsrichtung der Halblager 31 und 32 leicht geneigt sein dürfen (maximal 1°). Auch kann der geneigte Flächenabschnitt 72 nur an einem der Endabschnitte der Gleitfläche 7 in Axiallinienrichtung ausgebildet sein.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 im ebenen Abschnitt 71 der Gleitfläche 7 der in 2 dargestellten Halblager 31 und 32. 5A zeigt eine Schnittdarstellung der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 in dem geneigten Flächenabschnitt 72 der Gleitfläche 7 der in 2 dargestellten Halblager 31 und 32. 5B zeigt eine Schnittdarstellung der in 5A dargestellten in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 in weiter vergrößerter Form. Diese Schnittdarstellungen zeigen den Schnitt der Halblager 31 und 32 in Axiallinienrichtung. Es ist zu beachten, dass nachfolgend zum besseren Verständnis die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 in jeder Zeichnung vergrößert dargestellt sind.
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Die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 weisen im Schnitt der Halblager 31 und 32 in Axiallinienrichtung gesehen gekrümmte vertiefte Flächen 731 auf. Zwischen den vertieften Flächen 731 der benachbarten in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 sind Scheitelabschnitte 732 gebildet. Eine Linie, die die Scheitelabschnitte 732 verbindet, stellt die Gleitfläche dar. In einer mikroskopischen Ansicht ist in der Gleitfläche 7 kein flacher Bereich vorhanden.
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Die Nutbreite W der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten ist definiert als die Länge einer gedachten geraden Linie 733, die die Scheitelabschnitte 732 auf beiden Seiten jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 linear verbindet. Eine Nutmittellinie 734 ist definiert als eine Linie, die durch die Mittelposition der Länge der gedachten geraden Linie 733 verläuft und sich in der normalen Richtung in Bezug auf die gedachte gerade Linie 733 erstreckt. Die Nuttiefe D1 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 ist definiert als eine Länge bis zu einer Position, an der die vertieften Flächen 731 am weitesten von der gedachten geraden Linie 733 in der normalen Richtung in Bezug auf die gedachte gerade Linie 733 entfernt sind. Die Position der maximalen Nuttiefe D1 jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 liegt auf der Nutmittellinie 734.
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Die von den gedachten geraden Linien 733 und den vertieften Flächen 731 umgebenen Bereiche werden als Nutquerschnittsflächen 73A definiert. Jede in Umfangsrichtung verlaufende Nut 73 hat die gleiche Nutbreite W, die gleiche Nuttiefe D1 und die gleiche Nutquerschnittsfläche 73A. Außerdem sind die Nutbreite W, die Nuttiefe D1 und die Nutquerschnittsfläche 73A der in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 an jeder Position in Umfangsrichtung gleich.
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Auch die Form der vertieften Fläche 731 jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 ist symmetrisch in Bezug auf die Nutmittellinie 734 ausgebildet. Zwei Nutquerschnittsflächen, die sich aus der Teilung der Nutquerschnittsfläche 73A jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 durch die Nutmittellinie 734 ergeben, sind gleich groß.
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Wie in 5A dargestellt, ist der geneigte Flächenabschnitt 72 der Gleitfläche 7 eine Kurve, die in radialer Richtung der Halblager 31 und 32 leicht nach innen ragt.
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Ein Winkel, der gebildet wird durch eine vertikale Linie VL, die sich in vertikaler Richtung von dem ebenen Abschnitt 71 der Gleitfläche 7 in der Axiallinienrichtung der Halblager 31 und 32 erstreckt, und die Nutmittellinien 734 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 ist als Nutenneigungswinkel θ1 definiert. Der Nutneigungswinkel θ1 jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 in dem ebenen Abschnitt 71 der Gleitfläche 7 beträgt 0°. Es ist zu beachten, dass die Nutmittellinie 734 jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 in dem ebenen Abschnitt 71 der Gleitfläche 7 aufgrund eines Fehlers bei der Bearbeitung der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 gegenüber der vertikalen Linie VL leicht geneigt sein darf (maximal 1 x 10-2 °).
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Die Nutmittellinien 734 in dem geneigten Flächenabschnitt 72 der Gleitfläche 7 sind relativ zu der vertikalen Linie VL in Richtung des Endabschnitts der Gleitfläche 7 in der Axiallinienrichtung geneigt, der Nutenneigungswinkel θ1 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73, die dem ebenen Abschnitt 71 am nächsten ist, ist ein minimaler Winkel, und der Nutenneigungswinkel θ1 nimmt in Richtung des Endabschnitts der Gleitfläche 7 in der Axiallinienrichtung sukzessive zu.
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Das Pleuellager 3 wird in der vorliegenden Ausführungsform dadurch gebildet, dass die Endflächen 76 der beiden Halblager 31 und 32 in Umfangsrichtung aneinander stoßen und die Halblager 31 und 32 insgesamt zu einer zylindrischen Form zusammengefügt werden. Die Halblager 31 und 32 können Gleitschichten aus einer Cu-Lagerlegierung oder einer Al-Lagerlegierung aufweisen. Alternativ ist es möglich, Gleitschichten aus einer Cu-Lagerlegierung oder einer Al-Lagerlegierung auf Rückseitenmetallschichten aus einer Fe-Legierung aufzubringen. Auch Gleitschichten mit einem Flächenabschnitt aus einer Cu-Lagerlegierung oder einer Al-Lagerlegierung und einer beliebigen Art, ausgewählt aus weichem Bi, Sn und Pb, oder aus einer Legierung, die ein solches Metall als Hauptbestandteil enthält, und einem Flächenabschnitt aus einer Harzzusammensetzung, die ein synthetisches Harz als Hauptbestandteil enthält und auf der Gleitflächenseite jenseits der Lagerlegierung angeordnet ist, können vorgesehen werden.
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Nachfolgend wird das Verhalten der erfindungsgemäßen Halblager 31 und 32 unter Bezugnahme auf die 6A und 6B beschrieben. Während eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors ist eine lokale und starke Kollision (Kontakt) eines Teils (geneigter Flächenabschnitt 72) in der Nähe der Endabschnitte in der Axiallinienrichtung der Gleitflächen 7 der Halblager 31 und 32, die das Pleuellager 3 bilden, gegen die Kurbelwelle wahrscheinlich aufgrund der Durchbiegung oder des Wirbels, die in der Kurbelwelle auftreten. Wenn eine Durchbiegung oder ein Wirbeln in der Kurbelwelle 5 auftritt, dann wiederholen die geneigten Flächenabschnitte 72 der Gleitflächen 7 der Halblager 31 und 32 und die Oberfläche der Kurbelwelle 5 einen Trennungsvorgang und einen Annäherungsvorgang.
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Die 6A und 6B zeigen einen Zustand unmittelbar bevor der geneigte Flächenabschnitt 72 der Gleitfläche 7 der Halblager 31 und 32 und die Oberfläche der Kurbelwelle 5 in direkten Kontakt miteinander gebracht werden, nachdem der geneigte Flächenabschnitt 72 der Gleitfläche 7 und die Oberfläche der Kurbelwelle 5 sich aus einem getrennten Zustand heraus einander angenähert haben. 6A zeigt einen Schnitt durch den geneigten Flächenabschnitt 72 der Gleitfläche 7. 6B zeigt eine Ansicht des geneigten Flächenabschnitts 72 von der Seite der Lagermitte aus gesehen, wenn die Kurbelwelle 5 weggelassen ist.
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Wenn sich die Oberfläche der Kurbelwelle 5 dem geneigten Flächenabschnitt 72 nähert, wird ein Öl, das durch einen Zwischenraum S in Umfangsrichtung fließt, durch die Oberfläche der Kurbelwelle 5 in Richtung der Innenseite (vertiefte Flächen 731) der Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 im geneigten Flächenabschnitt 72 komprimiert. Das Öl im Inneren der in Umfangsrichtung verlaufenden Nut hat einen zunehmenden Druck, indem es durch das komprimierte und später dahinein fließende Öl gepresst wird, fließt nicht nur im Inneren der in Umfangsrichtung verlaufenden Nut in der Umfangsrichtung, sondern fließt auch in den (fließt zurück zu dem) Zwischenraum S zwischen zwei Oberflächen und bildet dadurch einen Ölstrom F1. Die Nutmittellinie 734 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 in dem geneigten Flächenabschnitt 72 ist in Richtung der Seite des Endabschnitts 7E der Gleitfläche 7 in der Axiallinienrichtung geneigt. Daher fließt der Ölstrom F1, der aus dem Inneren der in Umfangsrichtung verlaufenden Nut austritt, hauptsächlich in Richtung der Oberflächenseite der Kurbelwelle 5 mit einer Neigung in Richtung der Seite des Endabschnitts 7E der Gleitfläche 7 in der Axiallinienrichtung. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Ölstrom F2, der in der Umfangsrichtung in den Zwischenraum S fließt, entlang der Oberfläche der rotierenden Kurbelwelle 5 in der Nähe der Oberfläche der Kurbelwelle 5 gebildet (6B).
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Durch die Kollision des Ölstroms F1 und des Ölstroms F2, die sich kreuzen, wird das Öl zwischen dem geneigten Flächenabschnitt 72 und der Oberfläche der Kurbelwelle 5 (innerhalb des Zwischenraums S und der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73) vorübergehend in einen Turbulenzzustand gebracht. Da die durch den Kontakt mit der Kurbelwelle 5 verursachte Wärme des geneigten Flächenabschnitts 72 in der Gleitfläche 7 effizient auf das Öl im Turbulenzzustand übertragen wird, wird ein Temperaturanstieg, der zu einer Abkühlung des geneigten Flächenabschnitts 72 und dann zu einem Festfressen führen kann, eingedämmt.
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Auch in einem Fall, in dem das Öl, das vorübergehend in einen Turbulenzzustand gebracht wurde und durch die Kühlung des geneigten Flächenabschnitts 72 eine steigende Temperatur aufweist, in dem Zwischenraum S zwischen den beiden Oberflächen verbleibt, ohne nach außen aus den Lagern abgeleitet zu werden, wird eine Temperaturdifferenz von dem geneigten Flächenabschnitt 72 verringert, selbst wenn der Turbulenzzustand aufgrund des obigen Prinzips wieder erreicht wird, und der Kühleffekt wird somit vermindert.
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Jede in Umfangsrichtung verlaufende Nut 73 in dem geneigten Flächenabschnitt 72 der Gleitfläche 7 ist so angepasst, dass der Nutneigungswinkel θ1 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73, die dem ebenen Abschnitt 71 am nächsten liegt, der kleinste Winkel ist und der Nutneigungswinkel θ1 in Richtung des Endabschnitts 7E der Gleitfläche 7 in der Axiallinienrichtung sukzessive zunimmt.
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6C zeigt den Ölstrom F1 in der in Umfangsrichtung verlaufenden Nut, die in der Nähe des Endabschnitts 7E in der Axiallinienrichtung in dem geneigten Flächenabschnitt 72 der Gleitfläche 7 angeordnet ist, und der Ölstrom F1 wird in eine Komponente F1(v), die zur Oberflächenseite der Kurbelwelle 5 gerichtet ist, und eine Komponente F1(h), die zur Seite des Endabschnitts 7E in der Axiallinienrichtung gerichtet ist, zerlegt. 6D zeigt den Ölstrom F1 in der in Umfangsrichtung verlaufenden Nut, angeordnet in der Nähe des ebenen Abschnitts 71 im geneigten Flächenabschnitt 72 der Gleitfläche 7, und der Ölstrom F1 wird in eine Komponente F 1(v), die zur Oberflächenseite der Kurbelwelle 5 gerichtet ist, und eine Komponente F1(h), die zur Seite des Endabschnitts 7E in der Axiallinienrichtung gerichtet ist, zerlegt. Man beachte, dass in den 6C und 6D die obere Seite in den Zeichnungen der Oberflächenseite der Kurbelwelle 5 entspricht und die linke Seite in den Zeichnungen der Seite des Endabschnitts 7E in der Axiallinienrichtung entspricht.
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Die Komponente F1(h) nimmt in den in Umfangsrichtung verlaufenden Nutenabschnitten zu, die in der Axiallinienrichtung näher am Endabschnitt 7E liegen. Daher ist es wahrscheinlich, dass das Öl mit einer Temperatur, die im Zwischenraum S erhöht wurde, in Richtung des Endabschnitts 7E der Gleitfläche 7 in der Axiallinienrichtung fließt. Gleichzeitig erhöht sich F1(v) in den in Umfangsrichtung verlaufenden Nutenabschnitten, die näher am ebenen Abschnitt 71 liegen. Daher dient das Öl mit einer Temperatur, die in der Zwischenraum S erhöht wurde, als Widerstand eines Ölstroms in Richtung des ebenen Abschnitts 71 innerhalb des Zwischenraums S. Daher wird das Öl mit einer Temperatur, die in dem Zwischenraum S erhöht wurde, wahrscheinlich vom Endabschnitt 7E der Gleitfläche 7 in der Axiallinienrichtung zur Außenseite der Halblager 31 und 32 abgeleitet werden.
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In einem Fall, in dem die Nutmittellinie 734 jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 in dem geneigten Flächenabschnitt 72 im Gegensatz zu der Konfiguration in der vorliegenden Ausführungsform in Richtung der Seite des mittleren Abschnitts der Gleitfläche 7 in der Axiallinienrichtung geneigt ist, fließt der Ölstrom F1 in Richtung der Seite des mittleren Abschnitts der Gleitfläche 7 in der Axiallinienrichtung. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass das Öl bei steigender Temperatur nach außen aus den Halblagern 31 und 32 austritt. Auch in einem Fall, in dem der Nutneigungswinkel θ1 jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 in dem geneigten Flächenabschnitt 72 im Gegensatz zu der Konfiguration in der vorliegenden Ausführungsform konstant eingestellt ist, wird die Komponente F1(v) des Ölstroms F1 in jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 konstant. Daher kann das Öl bei steigender Temperatur in Richtung des ebenen Abschnitts 71 innerhalb des Zwischenraums S fließen und wird weniger wahrscheinlich zur Außenseite der Halblager 31 und 32 abgeleitet.
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7 zeigt eine Ansicht von 6 während eines regulären Betriebs des Verbrennungsmotors. 7 zeigt einen Schnitt durch den geneigten Flächenabschnitt 72 der Gleitfläche 7. Im Allgemeinen kommt es zu einem Druckverlust und zu einem mechanischen Verlust des Verbrennungsmotors, wenn das Öl in einem laminaren Strömungszustand in einen Turbulenzzustand gebracht wird. Wie in 7 dargestellt, ist die Durchbiegung oder das Wirbeln der Kurbelwelle während des regulären Betriebs gering, und zwischen dem geneigten Flächenabschnitt 72 der Gleitfläche 7 der Halblager 31 und 32 und der Oberfläche der Kurbelwelle 5 wird ein ausreichender Zwischenraum S gebildet. Daher ist die Menge an Öl, die durch die Oberfläche der Kurbelwelle 5 in das Innere jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 in dem geneigten Flächenabschnitt 72 komprimiert wird und fließt, gering, der Druck des Öls in jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 wird nicht hoch, und der Ölstrom F1 wird daher nicht gebildet oder wird schwach. Daher fließt das Öl, das in dem Zwischenraum S vorhanden ist, im laminaren Strömungszustand in der Umfangsrichtung und verursacht somit keinen Druckverlust und keinen mechanischen Verlust des Verbrennungsmotors.
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Die Nuttiefe D1 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 wird vorzugsweise auf 1,5 µm bis 10 µm eingestellt. Die Nutbreite W der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 wird vorzugsweise auf 0,05 bis 0,25 mm eingestellt. Wenn die Nuttiefe D1 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 mehr als 10 µm oder die Nutbreite W mehr als 0,25 mm beträgt, wird der verursachte Ölstrom F1 geschwächt. In einem Fall, in dem die Nuttiefe D1 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 weniger als 1,5 µm oder die Nutbreite W weniger als 0,05 mm beträgt, nimmt die Menge des Ölstroms F1, der aus jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 in den Zwischenraum S fließt, ab. Daher wird der geneigte Flächenabschnitt 72 nicht ausreichend gekühlt.
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Die Breite L1 (die Länge des Halblagers in Axiallinienrichtung) des geneigten Flächenabschnitts 72 wird vorzugsweise auf eine Länge festgelegt, die 2 bis 10 % der Breite L der Gleitfläche 7 entspricht. Wenn die Breite L1 des geneigten Flächenabschnitts 72 weniger als 2 % der Breite L der Gleitfläche 7 beträgt, ist der Bereich, in dem das Öl in einen Turbulenzzustand gebracht wird, zu klein, und der geneigte Flächenabschnitt wird möglicherweise nicht ausreichend gekühlt. Wenn die Breite L1 10 % übersteigt, nimmt der Bereich des ebenen Abschnitts 71 in der Gleitfläche 7, der die Kurbelwelle 5 während eines regulären Betriebs des Verbrennungsmotors stützt, ab, was nicht wünschenswert ist. Es ist zu beachten, dass vorzugsweise zehn oder mehr in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 73 in jedem geneigten Flächenabschnitt 72 ausgebildet sind, und noch vorteilhafter ist es, wenn fünfzehn oder mehr in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 73 ausgebildet sind.
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Die Wandstärke T1 des geneigten Flächenabschnitts 72 am Endabschnitt 7E der Gleitfläche 7 in der Axiallinienrichtung ist vorzugsweise um 2 bis 10 µm kleiner als die Wandstärke T des ebenen Abschnitts 71. Die Differenz (T - T1) der Wandstärken entspricht der Tiefe des schrägen Flächenabschnitts. Wenn die Tiefe des geneigten Flächenabschnitts weniger als 2 µm beträgt, wird nur der Teil in der Nähe des Endabschnitts E des geneigten Flächenabschnitts 72 der Gleitfläche 7 in der Axiallinienrichtung der Gleitfläche 7 in einen lokalen und starken Kontakt mit der Kurbelwelle 5 gebracht, und die Temperatur des geneigten Flächenabschnitts 72 kann erhöht werden, wenn der Betrag der Durchbiegung oder des Wirbelns der Kurbelwelle während eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors zunimmt. Wenn die Tiefe des geneigten Flächenabschnitts 10 µm überschreitet, wird nur der Teil des geneigten Flächenabschnitts 72 der Gleitfläche 7, der an den ebenen Abschnitt 71 der Gleitfläche 7 angrenzt, in einen lokalen und starken Kontakt mit der Kurbelwelle 5 gebracht, und die Temperatur des geneigten Flächenabschnitts 72 kann erhöht werden. Es ist zu beachten, dass die Wanddicke eine Länge in radialer Richtung der Halblager 31 und 32 zwischen der Gleitfläche (der Verbindungslinie zwischen den Scheitelabschnitten 732 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73) und der Rückenfläche 8 der Halblager 31 und 32 bedeutet.
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Der Nutneigungswinkel θ1 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73, die dem Endabschnitt der Gleitfläche 7 des geneigten Flächenabschnitts 72 in der Axiallinienrichtung am nächsten liegen, wird vorzugsweise auf 3 × 10-2 ° bis 30 × 10-2 ° eingestellt. In einem Fall, in dem der Nutneigungswinkel θ1 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73, die dem Endabschnitt 7E der Gleitfläche 7 des geneigten Flächenabschnitts 72 in der Axiallinienrichtung am nächsten sind, weniger als 3 × 10-2 ° beträgt, kann ein Ölstrom F1 von jeder der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 des geneigten Flächenabschnitts 72 in Richtung des Zwischenraums S nicht ausreichend gebildet werden. Auch in einem Fall, in dem der Nutneigungswinkel θ1 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73, die dem Endabschnitt 7E der Gleitfläche 7 des geneigten Flächenabschnitts 72 in der Axiallinienrichtung am nächsten sind, 30 × 10-2 ° übersteigt, kann das Öl in dem Zwischenraum S sogar während eines regulären Betriebs des Verbrennungsmotors zur Außenseite der Halblager 31 und 32 austreten.
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Jede der in dem ebenen Abschnitt 71 und dem geneigten Flächenabschnitt72 der Gleitfläche 7 ausgebildeten in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 hat die gleiche Nuttiefe D1, die gleiche Nutbreite W und die gleiche Nutquerschnittsfläche 73A an jeder Position in Umfangsrichtung. Der Druck des Öls, das unter Druck steht und in jede in Umfangsrichtung verlaufende Nut 73 fließt, wird im Wesentlichen zur gleichen Zeit gleich hoch, und der Ölstrom F 1, der von jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut in Richtung des Zwischenraums S zurückfließt, wird im Wesentlichen zur gleichen Zeit gebildet, wenn sich die Oberfläche der Kurbelwelle 5 während eines Hochgeschwindigkeitsbetriebs des Verbrennungsmotors dem geneigten Flächenabschnitt 72 der Gleitfläche 7 nähert, indem die Nuttiefe D1, die Nutbreite W und die Nutquerschnittsflächen 73A jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 in dem geneigten Flächenabschnitt 72 gleich sind. Daher wird das gesamte Öl, das in dem Zwischenraum S zwischen dem geneigten Flächenabschnitt 72 und der Oberfläche der Kurbelwelle 5 vorhanden ist, wahrscheinlich gleichzeitig in einen Turbulenzzustand gebracht werden.
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In einem Fall, in dem die Nuttiefe D1, die Nutbreite W und die Nutquerschnittsfläche 73A jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 73 in dem geneigten Flächenabschnitt 72 der Gleitfläche 7 im Gegensatz zur vorliegenden Ausführungsform nicht konstant sind, wird der Druck des Öls, das unter Druck gesetzt wird und in jede in Umfangsrichtung verlaufende Nut 73 strömt, nicht zur gleichen Zeit der gleiche Druck, und der Ölstrom F1, der von jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut in Richtung des Zwischenraums S zurückfließt, wird nicht im Wesentlichen zur gleichen Zeit gebildet, wenn die Oberfläche der Kurbelwelle 5 in die Nähe des geneigten Flächenabschnitts 72 der Gleitfläche 7 kommt. Alternativ wird der Ölstrom F1 nicht gebildet (das Öl fließt in der Umfangsrichtung innerhalb der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73) in den in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 mit relativ großen Nuttiefen D1, Nutbreiten W und Nutquerschnittsflächen 73A aus der Mehrzahl der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73, da der Druck des darin fließenden Öls nicht zunimmt. Daher wird das gesamte Öl, das sich in dem Zwischenraum S befindet, nicht in einen ausreichenden Turbulenzzustand gebracht. Der Effekt der Kühlung des geneigten Flächenabschnitts 72 ist daher unzureichend.
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8A veranschaulicht einen Schnitt einer Gleitfläche im Stand der Technik, in der eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 173, die sich von denen in der vorliegenden Ausführungsform unterscheiden, in dem geneigten Flächenabschnitt 172 der Gleitfläche 17 gemäß der internationalen Veröffentlichung Nr.
WO 2010/ 038 588 A1 ausgebildet sind. Die
8B und
8C zeigen vergrößerte Ausschnitte einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 173 in dem in
8A dargestellten geneigten Flächenabschnitt 172. Die Gleitfläche wird gemäß dem in den Absätzen 0023 bis 0025 der internationalen Veröffentlichung Nr.
WO 2010/ 038 588 A1 beschriebenen Verfahren gebildet. Mit anderen Worten, wenn eine Innendurchmesserfläche eines Halbträgermaterials unter Verwendung einer zylindrischen Bohrspindel mit einer Schneidpatrone, die durch eine Rotationsantriebsvorrichtung angetrieben wird, bearbeitet wird (die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 173 werden gebildet), wird die Gleitfläche (die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 173) durch einen Drehvorgang der Bohrspindel und einen linearen Bewegungsvorgang der Bohrspindel in der Axiallinienrichtung gebildet. Die Gleitfläche (die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 173) wird in dem geneigten Flächenabschnitt 172 mit einer variierenden Lagerwanddicke gebildet, indem die Bohrspindel veranlasst wird, weiter in einer Richtung zu arbeiten, die die Axiallinienrichtung senkrecht kreuzt.
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Die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 173 in dem ebenen Abschnitt 171 im Stand der Technik haben die gleiche Konfiguration wie die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 in dem ebenen Abschnitt 71 gemäß der vorliegenden Erfindung. Obwohl jede in Umfangsrichtung verlaufende Nut 173 in dem geneigten Flächenabschnitt 172 nach dem Stand der Technik die gleiche Nuttiefe D1, die gleiche Nutbreite W und die gleiche Nutquerschnittsfläche 173A aufweist, sind die Nuttiefe D1, die Nutbreite W und die Nutquerschnittsfläche 173A kleiner als die Nuttiefe D1, die Nutbreite W und die Nutquerschnittsfläche 173A der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 173 in dem ebenen Abschnitt 171.
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Außerdem liegt die Position D der maximalen Nuttiefen der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 173 im geneigten Flächenabschnitt 172 nicht auf den Nutmittellinien 734 und befindet sich auf der Endabschnittsseite der Gleitfläche in der Axiallinienrichtung jenseits der Nutmittellinien 734. Daher ist die Form der vertieften Fläche 1731 jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 173 so geformt, dass sie in Bezug auf die Nutmittellinie 734 asymmetrisch ist. Daher sind die beiden Nutquerschnittsflächen, die sich aus der Teilung der Nutquerschnittsfläche 73A jeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 173 durch die Nutmittellinie 734 ergeben, nicht identisch miteinander. Auch der Nutneigungswinkel θ1, der durch die vertikale Linie VL gebildet wird, die sich in vertikaler Richtung von dem ebenen Abschnitt 171 der Gleitfläche 17 in der Axiallinienrichtung der Halblager und der Nutmittellinien 734 erstreckt, ist für jede der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 173 gleich (8B).
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Hier wird eine zweite Nutmittellinie 734Ajeder in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 173 im geneigten Flächenabschnitt 172 definiert (8C). Die zweite Nutmittellinie 734A ist als eine Gerade definiert, die durch die Position D der maximalen Nuttiefe verläuft und die Nutquerschnittsfläche 173A gleichmäßig in zwei Teile unterteilt. Die zweite Nutmittellinie 734A ist in Richtung der Mittelteilseite der Gleitfläche in der Axiallinienrichtung leicht geneigt. Daher kann die Konfiguration, bei der die Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 173 in dem geneigten Flächenabschnitt 172 der Gleitfläche nach dem Stand der Technik gebildet sind, nicht die Kühlwirkung wie in der vorliegenden Erfindung erzielen. Selbst wenn die Kühlwirkung erzielt werden kann, kann die Wirkung der Abgabe des Öls bei einer steigenden Temperatur zu der Außenseite der Halblager nicht erreicht werden.
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Nachfolgend werden nicht einschränkende spezifische Beispiele für andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Zweites spezifisches Beispiel
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9 zeigt eine Ansicht der Halblager 31 und 32 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer Axiallinienrichtung der Lager. 10 zeigt eine Draufsicht auf die in 9 dargestellten Halblager 31 und 32 von der Seite einer Gleitfläche aus gesehen. 10 ist eine Darstellung, bei der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 weggelassen sind. Die Halblager 31 und 32 weisen zwei auf der inneren Umfangsflächenseite ausgebildete Anstoßaussparungen 70 auf, die an die beiden Umfangsrichtungsendflächen 76 angrenzen. Die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie die Konfigurationen der Halblager 31 und 32, die bereits oben beschrieben wurden. Die Oberflächen der Anstoßaussparungen 70 bilden einen Teil der Gleitfläche 7.
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Es ist zu beachten, dass die Anstoßaussparungen 70 Oberflächen sind, die durch Verringerung der Dicke der Wandabschnitte in den Endabschnittsbereichen der Halblager 31 und 32 in radialer Richtung von der ursprünglichen Gleitfläche 7 gebildet werden, und diese werden gebildet, um Positionsabweichungen oder Verformungen der Umfangsrichtungsendflächen 76 der Halblager zu absorbieren, die beispielsweise auftreten können, wenn das Paar der Halblager 31 und 32 mit dem Pleuel 2 zusammengebaut wird. Daher unterscheiden sich die Krümmungsmittelpunkte der Oberflächen der Anstoßaussparungen 70 von den Krümmungsmittelpunkten der Gleitfläche 7 im anderen Bereich (siehe SAE J506 (Punkt 3.26 und Punkt 6.4), DIN1497, Abschnitt 3.2, JIS D3102). Im Allgemeinen beträgt die Tiefe der Anstoßaussparungen 70 in den Umfangsrichtungsendflächen der Halblager (der Abstand von der ursprünglichen Gleitfläche zu den Anstoßaussparungen 70 in den Umfangsrichtungsendflächen 76) bei einem kleinen Verbrennungsmotorlager für ein Fahrzeug etwa 0,01 bis 0,05 mm.
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Es ist zu beachten, dass der ebene Abschnitt 71 und der geneigte Flächenabschnitt 72, die oben beschrieben wurden, auch in den Oberflächen der Anstoßaussparungen 70 ausgebildet sind. Die oben beschriebenen in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 erstrecken sich parallel zur Umfangsrichtung der Halblager 31 und 32 und sind über die gesamte Länge der Oberflächen der Anstoßaussparungen 70 in Umfangsrichtung ausgebildet. Die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 sind so angeordnet, dass sie in der Axiallinienrichtung der Halblager 31 und 32 ausgerichtet sind und über die gesamte Breite der Oberflächen der Anstoßaussparungen 70 ausgebildet sind. Es ist zu beachten, dass die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 gegenüber der Umfangsrichtung der Halblager 31 und 32 leicht geneigt sein dürfen (maximal 1°). Es ist zu beachten, dass die Abmessungen und Formen des geneigten Flächenabschnitts, des ebenen Abschnitts und der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten in den Oberflächen der Anstoßaussparungen 70 die gleichen sind wie die Abmessungen und Formen des geneigten Flächenabschnitts, des ebenen Abschnitts und der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten in der Gleitfläche 7 mit Ausnahme der Anstoßaussparungen 70.
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Drittes spezifisches Beispiel
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11 zeigt eine Draufsicht auf die Halblager 31 und 32 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung von einer Gleitflächenseite aus gesehen. Der geneigte Flächenabschnitt 72 hat eine kürzere Länge in Umfangsrichtung als die Länge der Gleitfläche 7 in Umfangsrichtung und ist so ausgebildet, dass er einen Teil der Länge der Gleitfläche 7 in Umfangsrichtung einschließt. 11 zeigt auch eine Darstellung, bei der die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 weggelassen sind. Die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie die Konfigurationen der Halblager 31 und 32, die bereits oben beschrieben wurden.
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Im geneigten Flächenabschnitt 72 ist die Breite L1 des geneigten Flächenabschnitts 72 in der Mitte der Länge in Umfangsrichtung am größten und nimmt zu beiden Endabschnitten der Länge in Umfangsrichtung hin sukzessive ab. Der geneigte Flächenabschnitt 72 hat die maximale Tiefe (die Differenz (T - T1) zwischen der Wanddicke T des ebenen Abschnitts 71 und der Wanddicke T1 des geneigten Flächenabschnitts 72 am Endabschnitt 7E der Gleitfläche 7 in der Axiallinienrichtung) in der Mitte der Länge in der Umfangsrichtung, und die Tiefe des geneigten Flächenabschnitts 72 nimmt sukzessive zu beiden Endabschnitten der Länge in der Umfangsrichtung ab. Die Breite L1 und die Tiefe des geneigten Flächenabschnitts 72 sind vorzugsweise die oben beschriebenen Abmessungen am mittleren Abschnitt der Länge des geneigten Flächenabschnitts 72 in der Umfangsrichtung.
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Obwohl der Mittelpunkt der Länge des geneigten Flächenabschnitts 72 in Umfangsrichtung in der Umfangsrichtungsmitte CL der Halblager 31 und 32 liegt, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Mitte der Länge des geneigten Flächenabschnitts 72 in der Umfangsrichtung kann an einem anderen Punkt als der Umfangsrichtungsmitte CL der Halblager 31 und 32 angeordnet sein.
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Obwohl jede der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 in dem geneigten Flächenabschnitt 72 die gleiche Nuttiefe D1, die gleiche Nutbreite W und die gleichen Nutquerschnittsflächen 73A über die gesamte Länge des geneigten Flächenabschnitts 72 in Umfangsrichtung aufweist, ist der Nutneigungswinkel θ1 ein maximaler Winkel in der Mitte der Länge des geneigten Flächenabschnitts 72 in Umfangsrichtung und nimmt in Richtung beider Endabschnitte der Länge in Umfangsrichtung sukzessive ab. Der Nutneigungswinkel θ1 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 in dem geneigten Flächenabschnitt 72 hat vorzugsweise die gleiche Abmessung wie die oben beschriebene am mittleren Abschnitt der Länge des geneigten Flächenabschnitts 72 in Umfangsrichtung.
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Viertes spezifisches Beispiel
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12 zeigt eine Draufsicht auf die Halblager 31 und 32 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung von der Seite der Gleitfläche aus gesehen. Die Länge des geneigten Flächenabschnitts 72 in Umfangsrichtung ist kürzer als die Länge der Gleitfläche 7 in Umfangsrichtung und bildet einen Teil der Länge der Gleitfläche 7 in Umfangsrichtung. 12 zeigt auch eine Darstellung, bei der die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 weggelassen sind. Die übrigen Konfigurationen entsprechen den bereits beschriebenen Konfigurationen der Halblager 31 und 32.
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Der geneigte Flächenabschnitt 72 umfasst einen parallelen Abschnitt 721, an dem die Breite des geneigten Flächenabschnitts 72 in der Mitte der Länge in Umfangsrichtung konstant ist. Die Breite L1 des geneigten Flächenabschnitts 72 ist am parallelen Abschnitt 721 maximal und nimmt in Umfangsrichtung zu beiden Endabschnitten der Länge hin sukzessive ab. Der geneigte Flächenabschnitt 72 hat die maximale Tiefe am parallelen Abschnitt 721, und die Tiefe des geneigten Flächenabschnitts 72 nimmt sukzessive zu beiden Endabschnitten der Länge in der Umfangsrichtung ab. Die Breite L1 und die Tiefe des geneigten Flächenabschnitts 72 sind vorzugsweise die oben beschriebenen Abmessungen des parallelen Abschnitts 721.
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Obwohl der Mittelpunkt der Länge L3 des parallelen Abschnitts 721 in Umfangsrichtung in der Umfangsrichtungsmitte CL der Halblager 31 und 32 liegt, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Mitte der Länge L3 des parallelen Abschnitts 721 in der Umfangsrichtung kann an einem anderen Punkt als der Umfangsrichtungsmitte CL der Halblager 31 und 32 angeordnet sein.
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Obwohl jede in Umfangsrichtung verlaufende Nut 73 in dem geneigten Flächenabschnitt 72 die gleiche Nuttiefe D1, die gleiche Nutbreite W und die gleiche Nutquerschnittsfläche 73A über die gesamte Länge des geneigten Flächenabschnitts 72 in Umfangsrichtung aufweist, ist der Nutneigungswinkel θ1 über die gesamte Länge L3 des parallelen Abschnitts 721 in der Umfangsrichtung konstant und maximal und nimmt von dem Endabschnitt der Länge L3 des parallelen Abschnitts 721 in der Umfangsrichtung zu beiden Endabschnitten der Länge des geneigten Flächenabschnitts 72 in der Umfangsrichtung sukzessive ab. Der Nutneigungswinkel θ1 der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 in dem geneigten Flächenabschnitt 72 entspricht vorzugsweise der oben für den parallelen Abschnitt 721 beschriebenen Abmessung.
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Fünftes spezifisches Beispiel
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13 zeigt eine Draufsicht auf die Halblager 31 und 32 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung von der Gleitflächenseite aus gesehen. An den Endabschnitten der Gleitfläche der Halblager 31 und 32 in Axiallinienrichtung sind zwei geneigte Flächenabschnitte 72 ausgebildet, deren Länge in Umfangsrichtung kürzer ist als die Länge der Gleitfläche 7 in Umfangsrichtung. 13 zeigt auch eine Darstellung, bei der die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 weggelassen sind. Die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie die Konfigurationen der Halblager 31 und 32, die bereits oben beschrieben wurden.
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An den Endabschnitten der Gleitflächen der Halblager 31 und 32 in Axiallinienrichtung können drei oder mehr geneigte Flächenabschnitte 72 vorgesehen sein.
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Sechstes spezifisches Beispiel
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14 zeigt eine Draufsicht auf die Halblager 31 und 32 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung von der Gleitflächenseite aus gesehen. An den Endabschnitten der Gleitfläche der Halblager 31 und 32 in Axiallinienrichtung sind zwei geneigte Flächenabschnitte 72 ausgebildet, deren Länge in Umfangsrichtung kürzer ist als die Länge der Gleitfläche 7 in Umfangsrichtung. 14 zeigt auch eine Darstellung, bei der die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 73 weggelassen sind. Die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie die Konfigurationen der Halblager 31 und 32, die bereits beschrieben wurden.
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Der geneigte Flächenabschnitt 72 hat eine maximale Breite L1 des geneigten Flächenabschnitts 72 an den Endabschnitten in Umfangsrichtung der Oberflächen der Anstoßaussparungen 70 auf der Seite der Umfangsrichtungsendflächen 76 der Halblager 31 und 32 und nimmt in Richtung der Seite der Umfangsrichtungsmitte CL der Halblager 31 und 32 sukzessive in der Größe ab. Der geneigte Flächenabschnitt 72 hat die maximale Tiefe an den Umfangsrichtungsendabschnitten der Oberflächen der Anstoßaussparungen 70 auf der Seite der Umfangsrichtungsendflächen 76 der Halblager 31 und 32, und die Tiefe des geneigten Flächenabschnitts 72 nimmt sukzessive in Richtung der Seite der Umfangsrichtungsmitte CL der Halblager 31 und 32 ab.
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Das erfindungsgemäße Halblager kann an beiden Endabschnitten der Gleitfläche in Axiallinienrichtung abgeschrägt sein. Die Anfasung wird so ausgeführt, dass der zwischen der angefasten Fläche und der Fläche des ebenen Abschnitts 71 der Gleitfläche 7 gebildete Winkel gleich oder größer als 25° (typischerweise 45°) ist. Die Anfasung unterscheidet sich von dem geneigten Flächenabschnitt 72 dadurch, dass in der Oberfläche keine in Umfangsrichtung verlaufende Nut ausgebildet ist.
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Obwohl das Beispiel, in dem das Halblager gemäß der vorliegenden Erfindung auf das Pleuellager angewendet wird, das den Kurbelzapfen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors schwenkbar lagert, in der obigen Beschreibung dargestellt wurde, kann das Halblager gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden auf eines oder beide eines Paars von Halblagern, die ein Lager bilden wie ein Hauptlager, das schwenkbar einen Lagerzapfenabschnitt einer Kurbelwelle trägt, ein Lager, das schwenkbar ein Wellenelement einer Verbindungs-Mechanismus-Einheit einer Variables-Verdichtungsverhältnis-Vorrichtung eines Verbrennungsmotors trägt, oder ein Lager, das schwenkbar ein Wellenelement eines Ausgleichsvorrichtung trägt. Außerdem kann das Halblager eine Ölbohrung oder eine Ölnut aufweisen.
