DE10208118A1 - Gleitlager - Google Patents
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Abstract
Es ist ein Gleitlager beschrieben, das aufweist: ein Stützmetall (24) und eine Lagerlegierungsschicht (25), die auf dem Stützmetall (24) befestigt ist und an auf einer Oberflächenseite von ihr mit einer zylindrischen Lagerfläche versehen ist, die sich in Richtung der Achse des Gleitlagers (19) erstreckt, wobei die Lagerlegierungsfläche an jedem ihrer axialen Endabschnitte mit einer geneigten Fläche (26, 27) versehen ist, die von einem Ort, der zwischen beiden axialen Enden der Lagerfläche liegt, zu den axialen Enden der Lagerfläche hin radial nach außen geneigt ist, wobei die geneigte Fläche (26, 27) eine axiale Länge aufweist, die sich entlang des Umfangs der geneigten Fläche (26, 27) verändert.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitlager für einen
Kurbelbolzen, bei dem eine Lagerlegierungsschicht auf einem
Stützmetall vorgesehen ist, und insbesondere ein Gleitlager,
bei dem die Verschleißfestigkeit und die Resistenz gegen
Festfressen verbessert sind.
Beispielsweise ist bei einem in einem Fahrzeugmotor verwende
ten Gleitlager bei den beiden axialen Endabschnitten einer
Lagerfläche eine konusartige ballige Form vorgesehen, die in
Fig. 10 mit dem Bezugszeichen C dargestellt ist. Der Grund,
weswegen die ballige Form C vorgesehen ist, ist nachstehend
erklärt.
Beispielsweise zeigt Fig. 11 einen Lageraufbau auf der Seite
des großen Endabschnitts einer Pleuelstange. Die Pleuelstange
1 nimmt den Verbrennungsdruck eines Kraftstoffs von einem
Kolben auf und überträgt den Verbrennungsdruck auf eine Kur
belseite. Bei der Pleuelstange 1 ist ein Gleitlager 3 bei dem
großen Endabschnitt 2 vorgesehen und wird ein Kurbelbolzen 4
von dem Gleitlager 3 gehaltert. Der Kurbelbolzen 4 ist auf
Grund des auf ihn von der Pleuelstange 1 ausgeübten Verbren
nungsdrucks in eine kreisbogenförmige Form gebogen, was zur
Folge hat, dass der Kurbelbolzen 4 an beiden Endabschnitten
der Lagerfläche an dem Gleitlager 3 anschlägt. In Fig. 11 ist
in diesem Fall die Krümmung des Kurbelbolzens 4 übertrieben
dargestellt.
In einem Fall, in dem der Kurbelbolzen 4 an beiden Endab
schnitten des Gleitlagers 3 anschlägt, verringert sich die
Dicke eines schmierenden Ölfilms in diesen Abschnitten und
der Ölfilm kann leicht auf Grund von Schwankungen der Belas
tung, der Drehgeschwindigkeit oder ähnlichem abreißen. Wei
terhin tritt, wenn der Ölfilm abreißt, ein sog. metallischer
Kontakt auf, bei dem eine direkte Berührung der Lagerlegie
rungsschicht 5 des Gleitlagers 3 und des Kurbelbolzens 4 mit
einander verursacht wird, so dass leicht ein vorzeitiger Ver
schleiß und ein Festfressen des Gleitlagers auftreten kann.
Daher ist bei herkömmlichen Gleitlagern die in Figür 10 dar
gestellte ballige Form C an beiden Endabschnitten des Gleit
lagers vorgesehen, um bei dem Gleitlager 3 zu verhindern,
dass die Endabschnitte des Gleitlagers 3 anschlagen, selbst
wenn der Kurbelbolzen 4 gebogen wird, wobei auf diese Weise
der vorzeitige Verschleiß und ein Festfressen verhindert wer
den.
In Bezug auf neuere Gleitlager haben die Erfinder der vorlie
genden Erfindung die nachfolgend beschriebene Erscheinung
entdeckt. Fig. 12 zeigt die Veränderung der Dicke eines Öl-
films entlang der axialen Richtung des Gleitlagers 3, welche
Veränderung theoretisch unter Berücksichtigung der elasti
schen Verformung von sowohl dem Gleitlager 3 als auch dem
großen Endabschnitt 2 berechnet worden ist (bei welcher Be
rechnung die Krümmung des Kurbelbolzens 4 ausgeschlossen wor
den ist). Dementsprechend ist die Dicke des Ölfilms in einem
Mittelabschnitt der axialen Länge des Gleitlagers 3 maximal
(d. h., im Bereich einer durch "0" angezeigten Stelle) und
wird kleiner, sobald man sich den beiden axialen Enden des
Gleitlagers 3 von dem Mittelabschnitt aus nähert. Der Grund
dafür ist, dass die größte Belastung auf den axialen Mit
telabschnitt des Gleitlagers 3 mit der Folge ausgeübt wird,
dass der Ölfilmdruck in gleicher Weise wie die Ölfilmdicke
verteilung in dem axialen Mittelabschnitt am größten wird, so
dass die Lagerfläche des Gleitlagers 3 so verformt wird, dass
sie eine konkave Form eines Kreisbogens in der Weise annimmt,
dass der axiale Mittelabschnitt des Gleitlagers 3 aus den un
ten beschriebenen Gründen in Bezug auf die Tiefe am tiefsten
zu liegen kommt. In einem Fall, in dem die Lagerfläche in der
oben beschriebenen Weise verformt wird, schlägt der Kurbel
bolzen 4 gegen beide Endabschnitte des Gleitlagers 3 an.
In Bezug auf die Hauptgründe, weswegen die Lagerfläche des
Gleitlagers 3 in der oben beschriebenen Weise verformt wird,
haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die folgenden
zwei Gründe entdeckt. Einer von ihnen ist, dass die Lagerle
gierungsschicht 5, die die Lagerfläche bildet, aus einer Alu
miniumlegierung, einer Kupferlegierung oder ähnlichem gebil
det ist, die relativ weich ist. Daher wird die Lagerlegie
rungsschicht 5 in Richtung ihrer Dicke elastisch in der Weise
verformt, dass deren axialer Mittelabschnitt bei der elasti
schen Verformung in Bezug auf die Tiefe am tiefsten zu liegen
kommt, wobei auf den axialen Mittelabschnitt der höchste Öl-
filmdruck ausgeübt wird.
Ein weiterer Grund ist eine Leichtgewichtkonstruktion der Mo
toren für neuere Fahrzeuge. Das heißt, dass auf Grund der
Leichtgewichtkonstruktion des Motors die Aluminiumlegierung
bei vielen den Motor bildenden Teilen verwendet wird oder,
dass der Lagergehäuseabschnitt zur Befestigung des Lagers in
Bezug auf seine Dicke dünn ausgeführt ist. Diese Leichtge
wichtkonstruktion wird ebenso bei der Pleuelstange 1 verwen
det, so dass die Steifigkeit des großen Endabschnitts 2 dazu
neigt, gering zu sein. Weiterhin wird auf Grund dieser Ver
ringerung der Steifigkeit der große Endabschnitt 2, der
schließlich die auf das Gleitlager 3 ausgeübte Belastung auf
nimmt, elastisch verformt, so dass das gesamte Gleitlager 3
in deren radialer Richtung elastisch verformt wird, so dass
es eine konvexe Form wie die eines Fasses annimmt. Daher wird
die Lagerfläche selbst so verformt, dass sie im axialen Quer
schnitt eine gebogene konkave Form annimmt:
Nachdem jedoch die herkömmliche ballige Form C zur Kompensa
tion der Krümmung des Kurbelbolzens 4 vorgesehen ist, ist es
unmöglich, sich dem Problem des nachteiligen Anschlagens auf
Grund der elastischen Verformung der Lagerlegierungsschicht
und/oder der elastischen Verformung des großen Endabschnitts
2 der Pleuelstange 1 zu widmen, so dass das Problem auftritt,
dass das Auftreten der vorzeitigen Abnutzung und/oder des
Festfressens nicht vermieden werden kann. Als Mittel zur Lö
sung des Problems scheint es ratsam, in axialer Richtung den
Bereich zu vergrößern, der die ballige Form C bildet. Nachdem
jedoch der Bereich, in dem der schmierende Ölfilm gebildet
wird, durch diese Maßnahme verringert wird, wird der lastauf
nehmende Bereich mit der Folge verringert, dass die wahre
spezifische Belastung des Lagers nachteiligerweise erhöht
wird, so dass das Belastungsvermögen des Lagers auf einen
nicht hinnehmbaren Wert verringert wird.
Die vorliegende Erfindung wurde durch Berücksichtigung der
obigen Ausführungen erreicht. Der vorliegenden Erfindung
liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Gleitlager zu schaffen, mit
dem verhindert werden kann, dass eine Welle gegen die Endab
schnitte des Gleitlagers auf Grund einer elastischen Verfor
mung der Lagerlegierungsschicht und/oder des Lagergehäuses
anschlägt, wobei die Abnahme der Tragfähigkeit des Gleitla
gers unterdrückt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Gleitlager mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche de
finieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsfor
men der vorliegenden Erfindung.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung
wird ein Gleitlager mit einem Stützmetall geschaffen, wobei
eine Lagerlegierungsschicht auf dem Stützmetall befestigt ist
und die Lagerlegierungsschicht aufweist:
eine zylindrische Lagerfläche auf einer Seite einer Oberflä che der Lagerlegierungsschicht,
einen Endabschnitt auf jeder axialen Endseite der Lagerlegie rungsschicht, und
wenigstens eine geneigte Fläche, die an jedem Endabschnitt vorgesehen ist, wobei die geneigte Fläche sich von einem be stimmten axialen Ort der Lagerfläche zu dem Endabschnitt der Lagerlegierungsschicht erstreckt, so dass die geneigte Fläche von der zylindrischen Lagerfläche radial nach außen von dem bestimmten axialen Ort zu dem Endabschnitt geneigt ist, wobei die axiale Länge der geneigten Fläche entlang des Umfangs der zylindrischen Lagerfläche variiert.
eine zylindrische Lagerfläche auf einer Seite einer Oberflä che der Lagerlegierungsschicht,
einen Endabschnitt auf jeder axialen Endseite der Lagerlegie rungsschicht, und
wenigstens eine geneigte Fläche, die an jedem Endabschnitt vorgesehen ist, wobei die geneigte Fläche sich von einem be stimmten axialen Ort der Lagerfläche zu dem Endabschnitt der Lagerlegierungsschicht erstreckt, so dass die geneigte Fläche von der zylindrischen Lagerfläche radial nach außen von dem bestimmten axialen Ort zu dem Endabschnitt geneigt ist, wobei die axiale Länge der geneigten Fläche entlang des Umfangs der zylindrischen Lagerfläche variiert.
Da bei dem Gleitlager gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Er
findung wenigstens eine geneigte Fläche, die von dem bestimm
ten axialen Ort, der zwischen den beiden Enden der Lagerflä
che definiert ist, und sich radial nach außen zu dem Ende der
Lagerfläche neigt, auf jeder der beiden axialen Endseiten der
Lagerfläche derart ausgebildet ist, dass sie verschiedene axiale
Längen in verschiedenen Abschnitten aufweist, die ent
lang des Umfangs der zylindrischen Lagerfläche definiert
sind, ist es möglich, die elastische Verformung der Lagerle
gierungsschicht und/oder des Lagergehäuses zu kompensieren.
Das heißt, dass es möglich ist, den Bereich zu minimieren, in
dem die geneigte Fläche vorgesehen ist, da die axiale Länge
der geneigten Fläche entlang des Umfangs der Lagerfläche so
ausgewählt ist, dass die elastische Verformung, die über den
Umfang der Lagerfläche variiert, kompensiert wird. Entspre
chend ist es möglich, die elastische Verformung der Lagerle
gierungsschicht und/oder des Lagergehäuses zu kompensieren,
wobei die Verringerung der Tragfähigkeit des Gleitlagers un
terdrückt wird, und es weiterhin möglich ist, vorzeitige
Abnutzung und Festfressen zu verhindern.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein
Gleitlager gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ge
schaffen, bei dem die axiale Länge der geneigten Fläche am
längsten an einem sich axial erstreckenden Abschnitt der La
gerfläche ist, an dem der Ölfilmdruck maximal ist, und bei
welchem Gleitlager die axiale Länge der geneigten Fläche mit
dem Umfangsabstand zu dem Ort des maximalen Ölfilmdrucks ab
nimmt. Das heißt, dass in dem Fall, in dem die Steifigkeit
des Lagergehäuses in axialer Richtung des Gleitlagers relativ
gering ist, die axiale Länge der geneigten Fläche so ausge
wählt wird, dass deren axiale Länge am längsten bei dem Ab
schnitt ist, der den größten Ölfilmdruck in der Lagerfläche
aufweist und dass die axiale Länge der geneigten Fläche mit
zunehmendem Abstand davon in Umfangsrichtung abnimmt. In dem
Fall eines Gleitlagers, dessen Gleitfläche derart verformt
ist, dass sie einen gebogenen konkaven axialen Querschnitt
aufweist, wobei bei dem Abschnitt mit dem höchsten Ölfilm
druck eine tiefste Stellung vorhanden ist, wird jedoch gemäß
dem Aufbau nach dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung die
axiale Länge der geneigten Fläche so gewählt, dass sie bei
dem Abschnitt mit dem größten Öldruck am längsten ist, so
dass es möglich ist, das Anschlagen der Welle gegen die bei
den axialen Endabschnitte der Lagerfläche zu minimieren:
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein
Gleitlager gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ge
schaffen, bei dem die axiale Länge der geneigten Fläche am
kürzesten bei einem sich axial erstreckenden Abschnitt der
Gleitfläche ist, bei dem der Ölfilmdruck maximal ist, und bei
welchem Gleitlager die axiale Länge der geneigten Fläche mit
zunehmendem Abstand in Umfangsrichtung zu dem Ort mit dem
höchsten Ölfilmdruck zunimmt. Das heißt, dass in einem ande
ren Fall, in dem die Steifigkeit des Lagergehäuses in axialer
Richtung des Gleitlagers relativ hoch ist (wie in Fig. 6
dargestellt), der Grad der elastischen Verformung zu einer
konkaven Form, die bei dem Abschnitt der Lagerfläche mit dem
höchsten Öldruck auftritt, klein ist, so dass die axiale Län
ge der geneigten Fläche bei dem Abschnitt der Lagerfläche mit
dem höchsten Ölfilmdruck kurz gewählt werden kann. Nachdem
der Bereich des Lagerflächenabschnitts, der zum Aufnehmen der
Wellenbelastung eingerichtet ist, bei dem Abschnitt mit dem
höchsten Ölfilmdruck vergrößert ist, ist es möglich, die axi
ale Länge eines anderen Abschnitts mit geneigter Fläche als
den Abschnitt mit dem größten Ölfilm lang auszuführen, so
dass der Lagerbereich der Lagerfläche verringert werden kann.
Da es bei den Abschnitten der Lagerfläche (die verschieden
von den Abschnitten mit dem höchsten Öldruck sind), in denen
die axiale Länge der geneigten Fläche vergrößert ist, möglich
ist, den Bereich der Lagerfläche zu verkleinern, der zur Auf
nahme der Scherbelastung des Ölfilms eingerichtet ist, ohne
die Tragfähigkeit des Gleitlagers stark zu erniedrigen, ist
es weiterhin möglich, Reibungsverluste des Gleitlagers zu
verringern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Aus
führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich
nungen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine senkrechte Schnittansicht des Hauptab
schnitts eines Gleitlagers gemäß einem ersten Ausführungsbei
spiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ist eine Entwicklungsansicht eines oberen halben La
gers,
Fig. 3a und 3b sind Diagramme, die den Verlauf des Ölfilm
drucks über einer Lagerfläche und die bei der Lagerfläche
auftretende konkave Verformung zeigen,
Fig. 4 ist eine Vorderansicht einer Pleuelstange,
Fig. 5 ist eine Längsschnittansicht eines großen Endab
schnitts einer Pleuelstange,
Fig. 6 ist eine teilweise geschnittene perspektivische An
sicht einer Pleuelstange und eine perspektivische Ansicht ei
nes Gleitlagers für den Fall, in dem das Lagergehäuse eine
große Steifigkeit in axialer Richtung des Gleitlagers be
sitzt, wobei in Fig. 6 die relative Anordnung zwischen dem
Querschnitt des Pleuelstangenhauptkörpers mit der Achse "A"
und dem Gleitlager gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt, das mit dem Gehäuse (nicht
dargestellt) in Richtung der Achse "A" verbunden ist,
Fig. 7 ist eine Fig. 2 entsprechende Ansicht in Bezug auf
das zweite Ausführungsbeispiel,
Fig. 8 ist eine Ansicht, die ein drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt und Fig. 2 entspricht,
Fig. 9 ist eine Ansicht, die ein viertes Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt und Fig. 2 ent
spricht,
Fig. 10 ist eine Ansicht, die ein herkömmliches Gleitlager
zeigt, das an jedem seiner Enden mit einer balligen Form ver
sehen ist, wobei die Ansicht Fig. 1 entspricht,
Fig. 11 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem
ein Kurbelbolzen gebogen ist, wobei die Ansicht die Gründe
aufzeigt, weswegen die in Fig. 10 dargestellte ballige Form
bei dem herkömmlichen Gleitlager vorgesehen ist, und
Fig. 12 ist ein Diagramm, das den Verlauf der Ölfilmdicke
zeigt, der sich auf Grund der elastischen Verformung sowohl
der Lagerlegierungsschicht als auch des Lagergehäuses ein
stellt.
Ein erstes Ausführungsbeispiel des Gleitlagers gemäß der vor
liegenden Erfindung für einen Kurbelbolzen; der an einer
Pleuelstange eines Fahrzeugmotors montiert ist, ist nachste
hend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben.
Fig. 4 zeigt die ganze Pleuelstange. In Fig. 4 wird eine
Pleuelstange 11 so aufgebaut, dass ein Kopf 13 an einem wei
ten Endabschnitt eines Stangenhauptkörpers 12 mittels Bolzen
14 befestigt ist. Bei dieser Pleuelstange 11 bilden ein gro
ßer Endabschnitt 15, der durch einen Endabschnitt des Stan
genhauptkörpers 12 und den Kopf 13 gebildet wird, und ein
kleiner Endabschnitt 16, der den anderen Endabschnitt des
Stangenhauptkörpers 12 bildet; Lagergehäuse, wobei Gleitlager
19, 20 in Passöffnungen 17, 18 eingefügt sind, die in dem
großen Endabschnitt 15 bzw. dem kleinen Endabschnitt 16 aus
gebildet sind.
Bei den Gleitlagern 19, 20 besitzt das Gleitlager 19 des gro
ßen Endabschnitts 15 die Funktion, einen Kurbelbolzen (vgl.
Fig. 5) einer Kurbelwelle aufzunehmen und besitzt das Gleit
lager 20 des kleinen Endabschnitts 16 die Funktion, einen
Kolbenbolzen (nicht dargestellt) aufzunehmen, der in einem
Kolben montiert ist. Das Gleitlager 19 für den großen Endab
schnitt 15 gemäß der vorliegenden Erfindung ist so ausgebil
det, dass es vom unterteilten Zweistücktyp ist, bei dem zwei
in Fig. 1 dargestellte Halblager 22, 23 in das Gleitlager
montiert werden. In diesem Fall wird das Gleitlager 20 des
kleinen Endabschnitts 16 von einer gedrehten Buchse oder ei
nem zylindrischen Körper ohne Stoßstelle gebildet.
Sowohl das obere als auch das untere Halblager 22, 23, die
das Gleitlager 19 des großen Endabschnitts 15 bilden, ist mit
einer Stützmetallschicht 24 aus Stahl und einer Lagerlegie
rungsschicht 25 versehen, die aus einer Legierung auf Alumi
niumbasis oder Kupferbasis etc. hergestellt ist und an der
Stützmetallschicht 24 befestigt ist. In diesem Fall kann eine
bedeckende Schicht auf der Oberfläche der Lagerlegierungs
schicht 25 vorgesehen sein. Bei beiden Halblagern 22, 23 sind
geneigte Flächen 26, 27 auf beiden axialen Endseiten einer
Lagerfläche ausgebildet, die von der inneren Umfangsoberflä
che der Lagerlegierungsschicht 25 gebildet wird.
Nachdem jede dieser geneigten Flächen 26, 27 die gleiche Aus
bildung besitzt, wird nachstehend nur die geneigte Fläche 26
des oberen Halblagers 22 beschrieben und die Beschreibung der
geneigten Fläche 27 des unteren Halblagers 23 weggelassen. In
diesem Fall befinden sich bei dem oberen und dem unteren
Halblager 22, 23 die Abschnitte, in denen der höchste Ölfilm
druck auftritt, an den gleichen symmetrischen Stellen.
In diesem Fall erstreckt sich jede der geneigten Flächen 26,
die auf beiden axialen Endseiten des Halblagers 22 vorgesehen
sind, von einem Abschnitt "D" mit maximalem Ölfilmdruck (der
auf einer Linie "C" mit maximalem Ölfilmdruck auftritt, ent
lang der der maximale Ölfilmdruck herrscht), die durch "B/4"
von jedem der Enden der zylindrischen Lagerlegierungsschicht
beabstandet ist, so dass das axiale innere Ende der geneigten
Fläche 26 entlang einer gekrümmten Linie "E" liegt, die in
Umfangsrichtung eine Länge von "L/2" besitzt. Jede der ge
neigten Flächen ist radial nach außen von jedem der Punkte,
die auf der gebogenen Linie "E" liegen, nach außen zu jedem
axial entsprechenden Punkt geneigt, der entlang dem axialen
Ende der Lagerlegierungsschicht liegt. Auf diese Weise vari
iert die axiale Länge der geneigten Fläche 26 entlang der ge
krümmten Linie "E", wie es in Fig. 2 dargestellt ist, die
eine Entwicklungsansicht des Halblagers 22 zeigt. In diesem
Fall ist die axiale Steifigkeit des großen Endabschnitts 15
relativ gering und die axiale Länge der geneigten Fläche 26
ist so gewählt, dass sie an dem Ort der Linie "C" mit dem
höchsten Ölfilmdruck am größten ist und nachfolgend mit wach
sendem Abstand in Umfangsrichtung zu der Linie "C" verringert
wird.
Als nächstes wir die Einstellung der Anfangsposition der ge
neigten Fläche 26 und die Einstellung des Neigungsgrades der
geneigten Fläche 26 nachstehend beschrieben.
Als erstes zeigt Fig. 12 die Ölfilmdickenverteilung, die auf
der Grundlage eines hydrodynamischen Schmiermodells unter Be
rücksichtigung der elastischen Verformungen sowohl der Lager
legierungsschicht als auch des großen Endabschnitts (des La
gergehäuses) berechnet worden ist. Die Verteilung des Ölfilm
drucks, die die Ölfilmdickenverteilung erzeugt, ist in Fig.
3a dargestellt. Gemäß Fig. 3a ist, da der Ölfilmdruck im axialen
Mittelabschnitt des Gleitlagers hoch ist, die Lagerle
gierungsschicht 25 elastisch in der Richtung verformt, in der
die Dicke der Lagerlegierungsschicht verringert wird, und ist
der große Endabschnitt 15 zusammen mit im Gleitlager 22 ver
formt, wodurch die Lagerfläche, die die innere Umfangsober
fläche der Lagerlegierungsschicht 25, so verformt ist, dass
sie einen gebogenen, konkaven axialen Querschnitt aufweist.
Auf Grund der Verformung der Lagerfläche ist ein Spalt zwi
schen dem Kurbelbolzen 21 und der Lagerlegierungsschicht 25
bei beidem axialen Endabschnitten der Lagerlegierungsschicht
25 verringert. Dies hat zur Folge, dass beide in direkten
Kontakt miteinander auf Grund von Belastungsänderung etc.
kommen, wodurch ein vorzeitiger Verschleiß an jedem der End
abschnitte der Lagerlegierungsschicht 25 auftritt und diese
festfressen, wenn der von dem Verschleiß verursachte Hitze
grad groß ist. Um zu erreichen, dass die geneigte Fläche 26
in der Lage ist, sowohl den vorzeitigen Verschleiß als auch
das Festfressen zu verhindern, wird der Verformungszustand
der Oberfläche der Lagerlegierungsschicht 25 gemäß einer the
oretischen Rechnung berechnet. Dies ist in Fig. 3b darge
stellt. Weiterhin wird von diesem Verformungszustand die ge
neigte Fläche 26 gebildet, indem eine Bearbeitung zur Verrin
gerung der Dicke von beiden Endabschnitten der Lagerlegie
rungsschicht 25 von jeder der Seiten der Oberfläche der La
gerlegierungsschicht 25 durchgeführt wird.
Bei der Linie "C" mit dem höchsten Ölfilmdruck ist das Maß
"S" der Dickenverringerung der geneigten Fläche 26 maximal
(wie in Fig. 1 dargestellt), wobei das Maß "S" gemäß einem
Maß der Verformung von jedem der axialen Endabschnitte der
Lagerlegierungsschicht 25 ausgewählt wird. Da das Maß "S" der
maximalen Dickenverringerung von der Steifigkeit des Gehäu
ses, der Dicke der Lagerlegierungsschicht 25 und dem Young-
Modul der Legierung abhängt, bedeutet dies, dass der optimale
Wert bezüglich des Maßes "S" der maximalen Dickenverringerung
gemäß der folgenden Formel gewählt ist:
S = K × (die maximale spezifische Belastung) × (die Dicke der Lagerlegierungsschicht)/(das Young-Modul der Lagerlegie rungsschicht), wobei das Symbol A eine Konstante darstellt, die gemäß der Steifigkeit des großen Endabschnitts 15 be stimmt wird, wobei die Konstante K in Abhängigkeit der Stei figkeit aus einem Bereich zwischen 100 und 500 ausgewählt wird. Je größer die Steifigkeit ist, desto kleiner wird der Wert der Konstante K.
S = K × (die maximale spezifische Belastung) × (die Dicke der Lagerlegierungsschicht)/(das Young-Modul der Lagerlegie rungsschicht), wobei das Symbol A eine Konstante darstellt, die gemäß der Steifigkeit des großen Endabschnitts 15 be stimmt wird, wobei die Konstante K in Abhängigkeit der Stei figkeit aus einem Bereich zwischen 100 und 500 ausgewählt wird. Je größer die Steifigkeit ist, desto kleiner wird der Wert der Konstante K.
Weiterhin wird ein Umfangsbereich der geneigten Fläche 26,
der sich in Umfangsrichtung von der Linie "C" mit dem größten
Ölfilmdruck erstreckt (d. h., die Länge des Bogens "E"), so
ausgewählt, dass er ungefähr die Hälfte der Umfangslänge L
des inneren Umfangs der Lagerlegierungsschicht 25 beträgt.
Die axiale Länge der geneigten Fläche 26 ist so ausgewählt,
dass sie am längsten am Ort der Linie "C" ist und nachfolgend
zu jedem deren Umfangsenden hin kürzer und bei den Umfangsen
den der geneigten Fläche 26 null wird. Die spezifische axiale
Länge der geneigten Flächen 26, die am Ort der Linie "C" de
finiert ist, ist so ausgewählt, dass sie nicht größer als B/4
für den Fall ist, in dem die Steifigkeit des großen Endab
schnitts 15 in axialer Richtung des Gleitlagers 19 relativ
gering ist, wobei das Bezugszeichen "B" die Weite des Halbla
gers 22 bezeichnet. Wie oben beschrieben, wird die axiale
Länge der geneigten Fläche 26 kürzer, sobald der Abstand von
der Linie "C" größer wird, was jedoch kein Problem verur
sacht, da die auf die Lagerlegierungsschicht 25 aufgebrachte
Belastung mit größer werdendem Abstand zur Linie "C" kleiner
wird. Eine Linie, die durch Verbinden von Anfangsorten der
geneigten Flächen 26 definiert wird, kann zufälligerweise ei
ne gerade Linie oder eine gekrümmte Linie sein. In diesem
Fall dient die geneigte Fläche 26 ebenso dazu, zu bewirken,
dass kein Anschlagen im Bezug auf eine Krümmung des Kurbel
bolzens 21 auftritt.
Da die geneigten Flächen 26 auf beiden axialen Seiten der La
gerfläche vorgesehen sind, ist es gemäß dem Ausführungsbei
spiel der vorliegenden Erfindung möglich, zu verhindern, dass
der Kurbelbolzen 21 gegen die beiden Endabschnitte des Lagers
19 auf Grund der Verformung der zylindrischen Lagerfläche an
schlägt, und zu verhindern, dass ein vorzeitiger Verschleiß
und ein Festfressen verursacht wird. Da die axiale Länge der
geneigten Fläche 26 in dem Abschnitt kurz ist, in dem die
Verformung der Lagerfläche klein ist, ist es weiterhin mög
lich, eine große effektiv als Lagerfläche wirkenden Fläche zu
erhalten, so dass es möglich ist, das Auftreten von vorzeiti
gem Verschleiß und einem Festfressen zu verhindern, wobei die
Verringerung der Tragfähigkeit unterdrückt wird.
In den Fig. 6 und 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung offenbart, bei denen die gleichen
Bezugszeichen in Bezug auf die gleichen Elemente wie die des
ersten Ausführungsbeispiels verwendet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Stangenhauptkörper 12
so ausgebildet, dass er wie in Fig. 6 dargestellt einen H-
förmigen Querschnitt aufweist und in der Richtung, in die
sich ein Steg "b" erstreckt, der beide der Seitenteile "a"
miteinander verbindet, mit der mittels einer einfachen Punkt
strichlinie "A" dargestellten axialen Richtung des Gleitla
gers 9 übereinstimmt. Bei diesem Stangenhauptkörper 12 wird
der Steg "b" in axialer Richtung des Gleitlagers 19 stark
verformt, das in dem großen Endabschnitt 15 montiert ist,
d. h., dass die Steifigkeit des großen Endabschnitts 15 in
Richtung der Achse des Gleitlagers 19 relativ hoch ist. In
dem Fall, in dem die Steifigkeit des großen Endabschnitts 15
in Richtung der Achse des in dem großen Endabschnitt zu mon
tierenden Gleitlagers hoch ist, wird die axiale Länge von je
der der geneigten Flächen 26, die auf den Endseiten des Halb
lagers 22 ausgebildet sind, wie in Fig. 7 dargestellt so
eingestellt, dass sie nicht größer als "B/8" an dem Ort der
Linie "C" mit dem größten Ölfilmdruck ist und die axiale Län
ge so eingestellt ist, dass sie nachfolgend mit größer wer
dendem Abstand von der Linie "C" in Umfangsrichtung der La
gerfläche zunimmt. In diesem Fall ist der Bereich der geneig
ten Fläche 26 in Umfangsrichtung (d. h., die Länge des Bogens
"F") innerhalb eines Bereichs von "L/2", wobei dessen Mittel
punkt auf der Linie "C" liegt und die axiale Länge der ge
neigten Fläche 26 an jedem deren Enden in Umfangsrichtung so
eingestellt ist, dass sie nicht größer als "B/4" ist.
Gemäß dieser geneigten Fläche 26 ist in dem Abschnitt, der
sich in der axialen Richtung erstreckt, entlang der sich der
Abschnitt mit dem maximalen Ölfilmdruck erstreckt, der Be
reich der Lagerfläche, der im Wesentlichen die Welle auf
nimmt, an dem Ort der Linie "C" lang ausgeführt, so dass der
Lagerbereich am Ort der Linie "C" groß werden kann, wodurch
die axiale Länge an anderen Orten der geneigten Flächen ver
größert werden kann und deren Lagerbereich verringert werden
kann. Anders ausgedrückt ist es in dem Abschnitt, in dem die
axiale Länge der geneigten Fläche vergrößert ist, möglich,
den Lagerbereich, der zum Aufnehmen der Scherbelastung des
schmierenden Ölfilms dient, zu verringern, ohne im Wesentli
chen die Tragfähigkeit der Lagerlegierungsfläche zu verrin
gern, so dass es möglich wird, die Reibungsverluste des
Gleitlagers zu verringern.
In diesem Fall ist die vorliegende Erfindung nicht auf die
oben beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Aus
führungsbeispiele beschränkt und können die folgenden Erwei
terungen und Änderungen angewendet werden.
Die Bereiche der geneigten Flächen 26, 27, die in dem ersten
Ausführungsbeispiel vorgesehen waren, können in Umfangsrich
tung auf den gesamten Umfang von jedem der Halblager 22, 23
erweitert werden, wie es in Fig. 8 als drittes Ausführungs
beispiel der Erfindung dargestellt ist.
Weiterhin können die Bereiche der geneigten Flächen 26, 27,
die im zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet sind, in Um
fangsrichtung auf den gesamten Umfang von jedem der Halblager
22, 23 erweitert werden, wie es als viertes Ausführungsbei
spiel der vorliegenden Erfindung in Fig. 9 dargestellt ist.
In dem Fall der Fig. 9 ist die axiale Länge der geneigten
Flächen 26, 27 an deren Enden in Umfangsrichtung so einge
stellt, dass sie nicht mehr als "B/4" beträgt.
Claims (3)
1. Ein Gleitlager (19) mit:
einem Stützmetall (24), und
einer Lagerlegierungsschicht (25), die auf dem Stützmetall (24) befestigt ist und auf deren Oberflächenseite mit einer zylindrischen Lagerfläche versehen ist, die sich in Richtung einer Achse des Gleitlagers (19) erstreckt,
wobei die Lagerlegierungsfläche an jedem seiner axialen End abschnitte mit einer geneigten Fläche (26, 27) versehen ist, die von einem Ort (E), der zwischen beiden axialen Enden der Lagerfläche liegt, zu dem axialen Ende der Lagerfläche nach außen radial geneigt ist, wobei die geneigte Fläche (26, 27) eine axiale Länge besitzt, die sich entlang des Umfangs der Lagerlegierungsschicht (25) verändert.
einem Stützmetall (24), und
einer Lagerlegierungsschicht (25), die auf dem Stützmetall (24) befestigt ist und auf deren Oberflächenseite mit einer zylindrischen Lagerfläche versehen ist, die sich in Richtung einer Achse des Gleitlagers (19) erstreckt,
wobei die Lagerlegierungsfläche an jedem seiner axialen End abschnitte mit einer geneigten Fläche (26, 27) versehen ist, die von einem Ort (E), der zwischen beiden axialen Enden der Lagerfläche liegt, zu dem axialen Ende der Lagerfläche nach außen radial geneigt ist, wobei die geneigte Fläche (26, 27) eine axiale Länge besitzt, die sich entlang des Umfangs der Lagerlegierungsschicht (25) verändert.
2. Ein Gleitlager (19) nach Anspruch 1, wobei die axiale Län
ge der geneigten Fläche (26, 27) so eingestellt ist, dass sie
bei jedem der axialen Orte, die den auf der Lagerfläche auf
tretenden maximalen Ölfilmdrücken entsprechen, am längsten
ist und die axiale Länge nachfolgend mit größer werdendem Ab
stand davon in Umfangsrichtung verringert wird.
3. Ein Gleitlager (19) nach Anspruch 1, wobei die axiale Län
ge der geneigten Fläche (26, 27) so eingestellt ist, dass sie
bei jedem der axialen Orte, die den auf der Lagerfläche auf
tretenden maximalen Ölfilmdrücken entsprechen, am geringsten
ist und die axiale Länge nachfolgend mit größer werdendem Ab
stand davon in Umfangsrichtung vergrößert wird.
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