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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung ist auf ein Lagersystem gerichtet, und insbesondere
auf ein Lagersystem mit einem schwimmenden Lagermechanismus.
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Hintergrund
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Bau-
und Erdbewegungsmaschinen genauso wie viele andere Arten von Maschinen
werden üblicherweise
in einer großen
Vielzahl von Anwendungen verwendet. Im Allgemeinen wird eine Maschine durch
einen Verbrennungsmotor angetrieben, wie beispielsweise einen Dieselmotor,
einen Benzinmotor, einen mit gasförmigem Brennstoff angetriebenen Motor
oder mit irgendeiner anderen Art eines Motors. Diese Motoren weisen
einen Kolben auf, der sich in einem Zylinder bei einer dabei auftretenden
Verbrennung bewegt, wobei der Kolben in einem Zylinderblock gehalten
wird. Eine Verbindungsstange bzw. Pleuelstange verbindet den Kolben
mit einer Kurbelwelle, wo ein erster Teil der Pleuelstange am Kolben befestigt
ist und ein zweites Ende der Pleuelstange an einem Kurbelbolzen
montiert ist, der mit der Kurbelwelle assoziiert ist. Wenn die Drehzahl
des Motors zunimmt, dreht sich die Kurbelwelle mit zunehmender Geschwindigkeit
und die Drehbewegung der Kurbelwelle wird durch die Pleuelstange
in eine lineare Bewegung des Kolbens umgewandelt. Ein Ölfilm, der mit
dem Kurbelbolzen und einer Innendurchmesserfläche des zweiten Endteils assoziiert
ist, erfährt
eine Scherbelastung, wenn sich der Kurbelbolzen in dem zweiten Endteil
dreht.
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Wenn
ein Motor mit hohen Drehzahlen arbeitet, steigt die Schergeschwindigkeit
des Ölfilms
und kann übermäßig groß werden.
Die übermäßig große Schergeschwindigkeit
des Ölfilms
kann eine weniger als wünschenswerte
Haltbarkeit des Motors zur Folge haben. Wenn die Schergeschwindigkeit übermäßig groß wird,
wird der Ölfilm
heißer,
was bewirken kann, dass die Viskosität des Ölfilms sich verringert und
darauf folgend der Ölfilm
dünner
wird. Dies kann zu einem Kontakt zwischen der Innendurchmesserfläche des
zweiten Endteils und dem Kurbelbolzen und zu einer gesteigerten
Abnutzung des zweiten Endteils führen.
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Ein
System zur Verbesserung der Motorleistung und der Haltbarkeit des
Motors wird in der veröffentlichten
US-Patentanmeldung Nr. 2005/0238269 (der '269-Veröffentlichung)
von Endoh und Anderen beschrieben, die am 27. Oktober 2005 veröffentlicht wurde.
Die '269-Veröffentlichung
beschreibt ein schwimmendes Lager, welches als ein einziges Stück geformt
ist und zwischen einem Kurbelbolzen einer Kurbelwelle und einem
großen
Ende einer Pleuelstange angeordnet ist, wobei Ölfilme auf einer Seite des
Kurbelbolzens und auf einer Seite des großen Endes gebildet werden.
Das schwimmende Lager wirkt derart, dass es einen Reibungsverlust
der Kurbelwelle und eine Abnutzung des Kurbelbolzens und des großen Endes
der Pleuelstange verringert. Insbesondere dreht sich das schwimmende
Lager während
der Drehung des Kurbelbolzens relativ zum großen Ende mit einer Geschwindigkeit,
die ungefähr die
Hälfte
der Drehzahl des Kurbelbolzens ist, so dass eine Reibung zwischen
dem schwimmenden Lager und dem großen Ende und zwischen dem schwimmenden
Lager und dem Kurbelbolzen kleiner im Vergleich zu einem Kurbelbolzen
ist, der sich nur relativ zum großen Ende der Pleuelstange dreht. Wenn
daher ein schwimmendes Lager bei einem Motor angewendet wird, hat
der Motor gesteigerte Haltbarkeit und kann mit hoher Drehzahl arbeiten.
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Obwohl
das schwimmende Lagersystem der '269-Veröffentlichung
den Reibungsverlust der Kurbelwelle und die Abnutzung des Kurbelbolzens
und des großen
Endes der Pleuelstange verringern kann, kann es Einschränkungen
haben. Das schwimmende Lager wird als von einfach zylindrischer
Natur beschrieben und es kann daher wahrscheinlich nicht eine effiziente
Rate einer Relativdrehung erreichen.
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Das
Lagersystem der vorliegenden Offenbarung ist auf Verbesserungen
der bestehenden Technologie gerichtet.
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Zusammenfassung der Offenbarung
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Ein
Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf einen Lagermechanismus
zum Befestigen einer Pleuelstange an einer Kurbelwelle gerichtet.
Der Lagermechanismus kann eine erste Lagerhalbschale aufweisen,
die ein erstes halbzylindrisches Glied bildet und eine zweite Lagerhalbschale,
die ein zweites halbzylindrisches Glied bildet. Die zweite Lagerhalbschale
kann an der ersten Lagerhalbschale montiert werden, um ein zylindrisches
Glied zu bilden. Das zylindrische Glied kann eine Außenfläche, eine
Innenfläche
und mindestens ein Ende aufweisen.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf ein Lagersystem
gerichtet. Das Lagersystem kann eine Pleuelstange, eine Kurbelwelle,
einen Lagermechanismus, einen ersten Ölfilm und einen zweiten Ölfilm aufweisen.
Die Pleuelstange kann einen Endteil aufweisen, und der Endteil kann
einen Außenumfang
aufweisen. Die Kurbelwelle kann zumindest eine Seitenwange und einen
Kurbelbolzen aufweisen, der in dem Endteilangeordnet ist. Der Lagermechanismus
kann zwischen dem Endteil und dem Kurbelbolzen angeordnet sein und
kann eine erste Lagerhalbschale aufweisen, die ein erstes halbzylindrisches
Glied bildet und eine zweite Lagerhalbschale, die ein zweites halbzylindrisches
Glied bildet. Die zweite Lagerhalbschale kann an der ersten Lagerhalbschale
montiert werden, um ein zylindrisches Glied zu formen. Das zylindrische
Glied kann eine Außenfläche, eine
Innenfläche
und mindestens ein Ende aufweisen. Der erste Ölfilm kann mit dem Endteil
und der Außenfläche des
zylindrischen Gliedes assoziiert sein, und der zweite Ölfilm kann
mit der Innenfläche
des zylindrischen Gliedes und dem Kurbelbolzen assoziiert sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Ansicht eines Motors, der mit einem Lagersystem
gemäß einem beispielhaften
offenbarten Ausführungsbeispiel
versehen ist;
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2 ist
ein schematischer Querschnitt eines Lagersystems für einen
Motor gemäß einem
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiel;
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3 ist
ein schematischer Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels
eines Lagersystems für
einen Motor gemäß einem
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiel;
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4 ist
ein schematischer Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels
eines Lagersystems für
einen Motor gemäß einem
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiel;
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5 ist
ein schematischer Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels
eines Lagersystems für
einen Motor gemäß einem
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiel;
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6 ist
ein schematischer Querschnitt eines Lagermechanismus gemäß einem
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiel,
der in dem Lagersystem der 2, der 3,
der 4 und der 5 eingesetzt
ist;
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7 ist
eine schematische Veranschaulichung eines Teils des Lagersystems
der 2, der 4 und der 5 gemäß einem
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiel;
und
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8 ist
eine schematische Veranschaulichung eines Teils des Lagersystems
der 3, der 4 und der 5 gemäß einem
beispielhaften offenbarten Ausführungsbeispiel.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht
einen beispielhaften Verbrennungsmotor 1, der ein Lagersystem 2 der vorliegenden
Offenbarung einsetzt. Der Verbrennungsmotor 1 ist als ein
Dieselmotor abgebildet und wird als ein solcher beschrieben. Es
wird jedoch in Betracht gezogen, dass der Verbrennungsmotor 1 irgendeine
andere Bauart eines Verbrennungsmotors sein kann, wie beispielsweise
ein Benzin- oder Erdgasmotor.
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Der
Verbrennungsmotor 1 kann einen Zylinderblock 3 und
eine Vielzahl von Kolben 4 aufweisen (von denen nur einer
gezeigt ist), die innerhalb einer Vielzahl von Zylinderbohrungen 5 (von
denen nur eine gezeigt ist), des Zylinderblocks 3 montiert
sind. Der Kolben 4 kann schwenkbar mit einer Pleuelstange 6 verbunden
sein, die wiederum schwenkbar mit einem Kurbelbolzen 7 einer
Kurbelwelle 8 verbunden ist. Die Pleuelstange 6 weist
einen ersten Endteil 9 auf, beispielsweise ei nen kleinen
Endteil, der mit dem Kolben 4 verbunden ist, und einen
zweiten Endteil 10, beispielsweise einen großen Endteil,
der mit dem Kurbelbolzen 7 durch einen Lagermechanismus 11 verbunden
ist. Der Lagermechanismus 11 kann in einem schwimmenden
Zustand zwischen dem zweiten Endteil 10, insbesondere einer
Innendurchmesserfläche
des zweiten Endteils 10 und dem Kurbelbolzen 7 angeordnet
sein und von einem ersten Ölfilm 12 umgeben
sein, der mit dem zweiten Endteil 10 und dem Lagermechanismus 11 assoziiert
ist, und von einem zweiten Ölfilm 13,
der mit dem Lagermechanismus 11 und dem Kurbelbolzen 7 assoziiert
ist. Die Kurbelwelle 8 des Verbrennungsmotors 1 kann
drehbar innerhalb des Zylinderblocks 3 angeordnet sein,
und jeder Kolben 4 kann mit der Kurbelwelle 8 gekoppelt sein,
so dass eine Gleitbewegung von jedem Kolben 4 innerhalb
jeder Zylinderbohrung 5 einer Drehung der Kurbelwelle 8 entspricht,
was ermöglicht,
dass die Kurbelwelle 8 (nicht gezeigte) Vorrichtungen antreibt,
die mit dem Motor 1 assoziiert sind, wie beispielsweise
Räder einer
Maschine. Während
der Drehung des Kurbelbolzens 7 relativ zum zweiten Endteil 10 kann
sich der Lagermechanismus 11 mit einer Geschwindigkeit
drehen, die wesentlich langsamer ist als die Drehgeschwindigkeit
des Kurbelbolzens 7.
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Wie
in 2, in 3, in 4 und in 5 gezeigt,
kann das Lagersystem 2 den Lagermechanismus 11 derart
aufweisen, dass dieser zwischen dem zweiten Endteil 10,
insbesondere der Innendurchmesserfläche des zweiten Endteils, der
Pleuelstange 6 und dem Kurbelbolzen 7 angeordnet
ist. Der Lagermechanismus 11 kann ein zylindrisches Glied 14 mit
einer Außenfläche 15,
einer Innenfläche 16 und
mindestens einem Ende 17 aufweisen. Der erste Ölfilm 12 kann
mit dem zweiten Endteil 10 und der Außenfläche 15 des zylindrischen
Gliedes 14 assoziiert sein. Der zweite Ölfilm 13 kann mit
der Innenfläche 16 des
zylindrischen Gliedes 14 und dem Kurbelbolzen 7 assoziiert
sein, und die Innenfläche 16 und der
Kurbelbolzen 7 können
in Scherverbindung mit dem zweiten Ölfilm 13 sein. Ein
Lager 18 kann auf den zweiten Endteil 10 gepresst
sein und eine dritte Fläche 19 aufweisen.
Ein Beschichtungsmaterial 20, wie beispielsweise Blei oder
Zinn, kann auf der dritten Fläche 19 oder
dem zweiten Endteil 10 befestigt sein und konfiguriert
sein, so dass dieses weicher ist als das zylindrische Glied 14 und
die Pleuelstange 6, so dass es Schmutz einbetten kann und
die Pleuelstange 6 und den Kurbelbol zen 7 vor
Schaden schützen
kann. Die Außenfläche 15 und
das Beschichtungsmaterial 20 der dritten Fläche 19 oder
des zweiten Endteils 10 können in Scherverbindung mit
dem ersten Ölfilm 12 sein.
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In
einem Ausführungsbeispiel
des in 2 gezeigten Lagersystems 2 kann das Ende 17 des
zylindrischen Gliedes 14 in Verbindung mit mindestens einer
Seitenwange 21 der Kurbelwelle 8 sein. In einem
anderen Ausführungsbeispiel
des Lagersystems 2, das in 3 gezeigt
ist, kann der zweite Endteil 10 der Pleuelstange 6 ein
oder mehrere Vorsprünge 22 aufweisen,
die sich radial von mindestens einem Außenumfang 23 des zweiten
Endteils 10 erstrecken. Zumindest ein Ende 17 des
zylindrischen Gliedes 14 kann in Verbindung mit mindestens
einem ringförmigen
Vorsprung 22 des zweiten Endteils 10 sein. In
anderen Ausführungsbeispielen
des Lagersystems 2, die in 4 und in 5 gezeigt
sind, kann der zweite Endteil 10 der Pleuelstange 6 einen ringförmigen Vorsprung 22 aufweisen,
der sich radial von einer Seite des Außenumfangs 23 des
zweiten Endteils 10 erstreckt. Ein Ende 17 des
zylindrischen Gliedes 14 kann in Verbindung mit einer Seitenwange 21 der
Kurbelwelle 8 sein und das andere Ende 17 des
zylindrischen Gliedes 14 kann in Verbindung mit dem ringförmigen Vorsprung 22 des
zweiten Endteils 10 sein.
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Wie
in 4 und 5 gezeigt, kann das Lagersystem 2 zumindest
einen Kanal 42 aufweisen, der mit der Kurbelwelle 8 assoziiert
ist und konfiguriert ist, um einen Durchlassweg für unter
Druck gesetztes Öl
oder irgendein anderes Strömungsmittelschmiermedium
vom Motor 1 durch den Zylinderblock 3 und zur
Kurbelwelle 8 vorzusehen. In 4 kann der
Kanal 42 eine erste Öffnung 43 aufweisen, die
seitlich zu einem Ende 17 des zylindrischen Gliedes 14 und
zwischen einer Seitenwange 21 der Kurbelwelle 8 und
dem Ende 17 positioniert ist. Eine zweite Öffnung 44 kann
an der Kurbelwelle 8 gelegen sein. In 5 kann
der Kanal 42 eine erste Öffnung 43 aufweisen,
die seitlich an einem Ende 17 des zylindrischen Gliedes 14 und
zwischen einem ringförmigen
Vorsprung 22 des zweiten Endteils 10 und dem Ende 17 positioniert
ist. In ähnlicher
Weise kann eine zweite Öffnung 44 an
der Kurbelwelle 8 positioniert sein.
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Ein
beispielhaftes Ausführungsbeispiel
eines Lagermechanismus 11, der in den Ausführungsbeispielen
des Lagersystems 2 eingesetzt werden kann, das in 2,
in 3, in 4 und in 5 beschrieben
wird, ist in 6 gezeigt. Der Lagermechanismus 11 kann
eine erste Lagerhalbschale 24 aufweisen, die ein erstes
halbzylindrisches Glied 25 bildet, und eine zweite Lagerhalbschale 26,
die ein zweites halbzylindrisches Glied 27 bildet. Die
erste Lagerhalbschale 24 und die zweite Lagerhalbschale 26 können aneinander
befestigt werden, um das zylindrische Glied 14 zu bilden,
wobei das zylindrische Glied 14 eine Außenfläche 15, eine Innenfläche 16 und
mindestens ein Ende 17 aufweisen kann. In diesem Ausführungsbeispiel
können
die erste Lagerhalbschale 24 und die zweite Lagerhalbschale 26 aneinander
durch eine Schnapppassung bzw. Federpassung 28 befestigt
sein, es wird jedoch verständlich
sein, dass die erste Lagerhalbschale 24 und die zweite
Lagerhalbschale 26 durch alternative Verfahren aneinander
befestigt werden können,
wie beispielsweise durch eine geschraubte Anordnung, eine Laschen-
und Schraubenanordnung, durch Schweißen, durch Löten, durch
Rändelung
bzw. Einschnitte oder durch durchsetzgefügte bzw. druckgefügte Oberflächen oder
durch Epoxidharz. Zumindest ein zusätzliches zylindrisches Glied 14 kann
axial an dem Lagermechanismus 11 montiert sein. Ein Stift 29 kann
an mindestens einem Ende 17 des zylindrischen Gliedes 14 befestigt
sein und konfiguriert sein, um mit einem Loch 30 von zumindest
einem zusätzlichen
zylindrischen Glied 14 in Eingriff zu kommen. Es wird klar
sein, dass zumindest ein zusätzliches
zylindrisches Glied 14 an dem Lagermechanismus 11 durch
eine Vielzahl von alternativen Verfahren montiert werden kann, wie
beispielsweise durch eine Schwalbenschwanzverbindung oder eine Überlappungsverbindung
und nicht auf die Anordnung des Stiftes 29 und des Lochs 30 eingeschränkt ist.
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Ein
Beschichtungsmaterial 20, wie beispielsweise Blei oder
Zinn, kann an der Außenfläche 15 und
an der Innenfläche 16 des
zylindrischen Gliedes 14 befestigt sein und so konfiguriert
sein, dass es weicher ist als das zylindrische Glied 14 und
die Pleuelstange 6. Ein oder mehrere Öffnungen 31 können durch
die Außenfläche 15 und
die Innenfläche 16 des zylindrischen
Gliedes 14 vorgesehen sein. Die Öffnung 31 kann eine
erste Breite 32 aufweisen, die mit der Außenfläche 15 assoziiert
ist und eine zweite Breite 33, die mit der Innenfläche 16 assoziiert
ist, wobei die erste Breite 32 und die zweite Breite 33 so konfiguriert
sind, dass sie ungleich groß sind,
was gestattet, dass die Fläche
der Außenfläche 15,
die bei der Scherung des Öls
mit einbezogen ist, im Wesentlichen gleich der Fläche der
Innenfläche 16 ist,
die bei der Scherung auf das Öl
einbezogen ist. Zumindest eine erste hydrodynamische Rampe 34 kann
mit der Außenfläche 15 des
zylindrischen Gliedes 14 gekoppelt sein und zumindest eine
zweite hydrodynamische Rampe 35 kann mit der Innenfläche 16 des
zylindrischen Gliedes 14 gekoppelt sein. Während die erste
hydrodynamische Rampe 34 mit der Außenfläche 15 gekoppelt sein
kann und die zweite hydrodynamische Rampe 15 mit der Innenfläche 16 gekoppelt
sein kann, sei bemerkt, dass die Außenfläche 15 und die Innenfläche 16 andere
Vorsprünge
oder Vertiefungen einsetzen können,
wie beispielsweise Raleigh-Stufen,
gekippte Kissen, verjüngte
Stege oder parabolförmige
Keile.
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In
einigen Ausführungsbeispielen
kann die Außenfläche 15 des
zylindrischen Gliedes 14 im Wesentlichen an einem Ende 17 verjüngt sein,
um Scherung, Drehmoment und Drehwiderstand beim Lagermechanismus 11 zu
minimieren. Während
zumindest ein Ende 17 des zylindrischen Gliedes 14 im
Wesentlichen verjüngt
sein kann, sei bemerkt, dass das Ende 17 andere Formen,
Vorsprünge
oder Vertiefungen einsetzen kann, um die Scherung, das Drehmoment
und den Drehwiderstand des Lagermechanismus 11 zu minimieren
oder zu maximieren.
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Das
Ende 17 des zylindrischen Gliedes 14 kann ein
Hydraulikturbinenschaufelmerkmal aufweisen, wie beispielsweise eine
erste Ausschnittsnut 37, die von der Außenfläche 15 zur Innenfläche 16 des zylindrischen
Gliedes 14 angeordnet ist. Die erste Ausschnittsnut 37 wird
weiter unten beschrieben und in der 7 und in
der 8 gezeigt.
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7 veranschaulicht
schematisch einen Teil der 2, der 4 und
der 5. Insbesondere ist das Ende 17 des zylindrischen
Gliedes 14 in Verbindung mit der Seitenwange 21 der
Kurbelwelle 8 gezeigt. Das Ende 17 kann eine erste
Ausschnittsnut 37 aufweisen, die von der Außenfläche 15 zur
Innenfläche 16 des
zylindrischen Gliedes 14 angeordnet ist, wie in Verbindung
mit 6 besprochen. Die Seitenwange 21 kann
auch ein Hydraulikturbinenschaufelmerkmal aufweisen, wie beispielsweise
eine zweite Ausschnittsnut 39, die an der Seitenwange 21 angeordnet
ist und zum Ende 17 des zylindrischen Gliedes 14 weist.
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8 veranschaulicht
einen Teil der 3, der 4 und der 5.
Insbesondere ist das Ende 17 des zylindrischen Gliedes 14 in
Verbindung mit dem ringförmigen
Vorsprung 22 des zweiten Endteils 10 gezeigt.
Das Ende 17 kann eine erste Ausschnittsnut 37 aufweisen,
die von der Außenfläche 15 zur
Innenfläche 16 des
zylindrischen Gliedes 14 angeordnet ist, wie in Verbindung
mit 6 besprochen. Der ringförmige Vorsprung 22 kann
auch ein Hydraulikturbinenschaufelmerkmal aufweisen, wie beispielsweise
eine dritte Ausschnittsnut 41, die an dem ringförmigen Vorsprung 22 angeordnet
ist und zum Ende 17 des zylindrischen Gliedes 14 weist.
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Es
sei bemerkt, dass die erste Ausschnittsnut, die zweite Ausschnittsnut
und die dritte Ausschnittsnut andere Vorsprünge oder Vertiefungen einsetzen
können,
um einen Drehwiderstand auf den Lagermechanismus 11 aufzubringen
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Industrielle Anwendbarkeit
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Das
offenbarte Lagersystem 2 kann bei Verbrennungsmotoren anwendbar
sein. Wie in 1 gezeigt, kann das Lagersystem 2 eingesetzt
werden, um die Umwandlung einer Linearbewegung des Kolbens 4 in
eine Drehbewegung der Kurbelwelle 8 durch die Pleuelstange 6 zu
ermöglichen.
Der Lagermechanismus 11 kann in einem schwimmenden Zustand
zwischen dem Kurbelbolzen 7 der Kurbelwelle 8 und
dem zweiten Endteil 10 der Pleuelstange 6 angeordnet
sein, wobei der erste Ölfilm 12 zwischen dem
zweiten Endteil 10 und dem Lagermechanismus 11 angeordnet
sein kann und der zweite Ölfilm 13 zwischen
dem Lagermechanismus 11 und dem Kurbelbolzen 7 angeordnet
sein kann. Wenn der Motor 1 mit höheren Drehzahlen arbeitet,
kann sich die Kurbelwelle 8 mit erhöhter Drehzahl drehen. Während der
Drehung der Kurbelwelle 8 kann sich der Kurbelbolzen 7 der
Kurbelwelle 8 relativ zum zweiten Endteil 10 der
Pleuelstange 6 drehen, und der Lagermechanismus 11 kann
sich mit einer wesentlich geringeren Geschwindigkeit drehen als
die Drehgeschwindigkeit des Kurbelbolzens 7, wenn der erste Ölfilm 12 und
der zweite Ölfilm 13 eine
Scherung erfahren. Weil der Lagermechanismus 11 sich mit
einer wesentlich geringeren Geschwindigkeit drehen kann als mit
der Drehgeschwindigkeit des Kurbelbolzens 7, können die
Leistung und die Haltbarkeit des Motors 1 verbessert werden.
Die Schergeschwindigkeit des ersten Ölfilms 12 kann besser
zu regeln sein, was eine Verdünnung
und Überhitzung
des ersten Ölfilms und
schließlich
eine Abnutzung und ein Versagen des zweiten Endteils 10 verhindert.
Eine besser beherrschbare Schergeschwindigkeit des ersten Ölfilms 12 und
des zweiten Ölfilms 13 kann
auch eine höhere
Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 8 gestatten, wenn die
Drehzahl des Motors 1 zunimmt.
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Wie
in 6 gezeigt, kann der Lagermechanismus 11 das
zylindrische Glied 14 aufweisen. Das zylindrische Glied 14 kann
die erste Lagerhalbschale 24 und die zweite Lagerhalbschale 26 aufweisen,
die aneinander durch eine Schnapppassung bzw. -verbindung oder durch
verschiedene andere Anordnungen befestigt sind. Ein zusätzliches
zylindrisches Glied 14 kann axial an dem Lagermechanismus 11 befestigt
sein. Der Stiff 29 kann an einem Ende 17 des zylindrischen
Gliedes 14 befestigt sein und konfiguriert sein, um mit
dem Loch 30 eines zusätzlichen zylindrischen
Gliedes 14 in Eingriff zu kommen. Daher kann der Lagermechanismus 11 leicht
als ein im Wesentlichen symmetrisches einzelnes Teil mit gesteigerter
Steifigkeit und Starrheit montiert werden.
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Die Öffnung 31 kann
durch die Außenfläche 15 und
die Innenfläche 16 des
zylindrischen Gliedes 14 vorgesehen sein. Die Öffnung 31 kann
eine erste Breite 32 aufweisen, die mit der Außenfläche 15 assoziiert
ist, und eine zweite Breite 33, die mit der Innenfläche 16 assoziiert
ist, wobei die erste Breite 32 und die zweite Breite 33 so
konfiguriert sind, dass sie ungleich bemessen sind, was gestattet,
dass die Fläche
der Außenfläche 15,
die bei der Scherbelastung des ersten Ölfilms 12 mit dem
zweiten Endteil 10 teilnimmt, im Wesentlichen gleich der
Fläche
der Innenfläche 16 ist,
die bei der Scherbelastung des zweiten Ölfilms 13 mit dem
Kurbelbolzen 7 teilnimmt. Die Schergeschwindigkeit des
ersten Ölfilms 12 und
des zweiten Ölfilms 13 können ebenfalls
im Wesentlichen gleich sein, was eine relative Drehgeschwindigkeit des
Lagermechanismus 11 verbessert.
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Das
Beschichtungsmaterial 20, wie beispielsweise Blei oder
Zinn, kann an der Außenfläche 15 und
an der Innenfläche 16 des
zylindrischen Gliedes 14 befestigt sein und so konfiguriert
sein, dass es weicher ist als das zylindrische Glied 14.
Das weiche Beschichtungsmaterial 20 kann konfiguriert sein,
um einen Schutz für
den zweiten Endteil 10 und den Kurbelbolzen 7 vorzusehen,
und zwar indem es Abrieb einbettet und einen beschränkten Betrieb
der Pleuelstange 6 ohne Vorhandensein von Öl gestattet.
Wie in 2, in 3, in 4, in 5,
in 7 und in 8 gezeigt,
kann das Lager 18 auf den zweiten Endteil 10 der
Pleuelstange 6 gepresst sein und kann eine dritte Oberfläche 19 aufweisen.
Das Beschichtungsmaterial 20 kann auch auf der dritten
Oberfläche 19 befestigt
sein und so konfiguriert sein, dass es weicher ist als das zylindrische
Glied 14, so dass es Abrieb einbetten kann und eine weitere
Schutzschicht für
die Pleuelstange 6 und den Kurbelbolzen 7 gegen
Abnutzung und Versagen vorsehen kann.
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Eine
erste hydrodynamische Rampe 34 kann mit der Außenfläche 15 des
zylindrischen Gliedes 14 gekoppelt sein, und eine zweite
hydrodynamische Rampe 35 kann mit der Innenfläche 16 des
zylindrischen Gliedes 14 gekoppelt sein. Die erste hydrodynamische
Rampe 34 und die zweite hydrodynamische Rampe 35 können konfiguriert
sein, um die Dicke, den Druck, die Lasttragfähigkeit und die Ölschmierung
der Außenfläche 15 und
der Innenfläche 16 des
zylindrischen Gliedes 14 durch den ersten Ölfilm 12 und
den zweiten Ölfilm 13 zu
verbessern. Eine verbesserte Dicke und Schmierung durch den ersten Ölfilm 12 und
den zweiten Ölfilm 13 kann
einen direkten Kontakt des zweiten Endteils 10 und des
Kurbelbolzens 7 bei hohen Schergeschwindigkeiten verhindern
und den zweiten Endteil 10 und den Kurbelbolzen 7 vor übermäßiger Abnutzung
und Versagen schützen.
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Das
Ende 17 des zylindrischen Gliedes 14 kann eine
Vielzahl von Formen einsetzen, um die Scherung, das Drehmoment und
den Drehwiderstand beim Lagermechanismus 11 zu minimieren oder
zu maximieren. Wie in 6 gezeigt, kann beispielsweise
das Ende 17 im Wesentlichen verjüngt sein, um die Scherung,
das Drehmoment und den Drehwiderstand beim Lagermechanismus 11 zu
minimieren. Durch Konfigurieren der Form von mindestens einem Ende 17 des
zylindrischen Gliedes 14 kann die relative Drehgeschwindigkeit
des Lagermechanismus 11 verbessert oder vorgewählt sein.
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Wie
in 7 gezeigt, kann das Ende 17 des zylindrischen
Gliedes 14 in Verbindung mit einer Seitenwange 21 der
Kurbelwelle 8 sein, und wie in 8 gezeigt,
kann das Ende 17 des zylindrischen Gliedes 14 in
Verbindung mit einem ringförmigen
Vorsprung 22 des zweiten Endteils 10 sein. Eine
erste Ausschnittsnut 37 des Endes 17, die auch
in 6 gezeigt ist, kann in hydrodynamischer Verbindung
mit entweder einer zweiten Ausschnittsnut 39 der Seitenwange 21 sein,
wie in 7 gezeigt, oder in Verbindung mit einer dritten
Ausschnittsnut 41 des ringförmigen Vorsprungs 22,
wie in 8 gezeigt. Ein hydraulisches Drehmoment, welches
mit der Verbindung der ersten Ausschnittsnut 37 und entweder
der zweiten Ausschnittsnut 39 oder der dritten Ausschnittsnut 41 assoziiert
ist, kann den Lagermechanismus 11 drehen. Eine hydraulische
Verbindung zwischen einer ersten Ausschnittsnut 37 und
entweder einer zweiten Ausschnittsnut 39 oder einer dritten Ausschnittsnut 41 kann
weniger variabel sein als eine Scherverbindung zwischen dem Ende 17 und
entweder der Seitenwange 21 oder dem ringförmigen Vorsprung 22.
Die Scherung kann mit der Laufgeschwindigkeit der Kurbelwelle 8,
mit der Dicke des Öls,
mit der Ölqualität, mit der Öltemperatur
und mit anderen Faktoren variieren, während das hydraulische Drehmoment
hauptsächlich
durch eine Strömungsmittelmassenübertragung
gesteuert und variiert werden kann.
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In 4 und
in 5 kann das Lagersystem 2 das Ende 17 des
zylindrischen Gliedes 14 in hydraulischer Verbindung mit
einer Seitenwange 21 der Kurbelwelle 8 und einem
ringförmigen
Vorsprung 22 des zweiten Endteils 10 aufweisen
und kann mindestens eine erste Ausschnittsnut 37, eine
zweite Ausschnittsnut 39 und eine dritte Ausschnittsnut 41 einsetzen,
wie in 7 und in 8 gezeigt.
Der Kanal 42 kann mit der Kurbelwelle 8 assoziiert
sein und einen Durchlassweg für Öl oder irgendein
anderes Strömungsmittelschmiermedium
vorsehen, welches in dem Lagersystem 2 eingesetzt wird.
Wie in 4 gezeigt, kann der Kanal 42 hydraulisch
den Lagermechanismus 11 in axialer Richtung durch Steuerung des
Lieferdruckes des Öls
oder irgendeines anderen Strömungsmittelschmiermediums
schieben, welches in dem Lagersystem 2 eingesetzt wird.
Dies kann die relative Drehgeschwindigkeit des Lagermechanismus 11 steuern,
wenn der hydraulische Druck aus dem Kanal 42 das Ende 17 des
zylindrischen Gliedes 14 näher an einen ringförmigen Vorsprung 22 des zweiten
Endteils 10 drückt,
was die Strömungsmittelmassenübertragung
von der dritten Ausschnittsnut 41 des ringförmigen Vorsprungs 22 zur
ersten Ausschnittsnut 37 des zylindrischen Gliedes 14 vergrößert, um
die relative Drehgeschwindigkeit des Lagermechanismus 11 zu
verringern. Wie in 5 gezeigt, kann der Kanal 42 hydraulisch
den Lagermechanismus 11 in axialer Richtung durch Steuerung
des Lieferdruckes von Öl
oder irgendeinem anderen Strömungsschmiermittel
schieben, welches in dem Lagersystem 2 eingesetzt wird.
Dies kann die relative Drehgeschwindigkeit des Lagermechanismus 11 steuern,
wenn der hydraulische Schub aus dem Kanal 42 das Ende 17 des
zylindrischen Gliedes 14 näher an die Seitenwange 21 der
Kurbelwelle 8 drückt, was
die Strömungsmittelmassenübertragung
aus der zweiten Ausschnittsnut 39 der Seitenwange 21 zur ersten
Ausschnittsnut 37 des zylindrischen Gliedes 14 vergrößert, um
die relative Drehgeschwindigkeit des Lagermechanismus 11 zu
steigern.
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Das
Einsetzen einer Öffnung 31 und
das Konfigurieren der Form eines Endes 17 des zylindrischen
Gliedes 14 kann die relative Drehgeschwindigkeit des Lagermechanismus 11 verbessern.
Weil die Öffnung 31 eine
ungleiche erste Breite 32 und eine zweite Breite 33 aufweisen
kann, können
die Schergeschwindigkeit des ersten Ölfilms 12 und des
zweiten Ölfilms 13 im
Wesentlichen gleich sein, wodurch eine erwünschte relative Drehgeschwindigkeit
des Lagermechanismus 11 beibehalten wird. Das Konfigurieren
der Form eines Endes 17 kann die Scherung, das Drehmoment
und die Drehung des Lagermechanismus 11 maximieren oder
minimieren. Eine hydraulische Verbindung zwischen zumindest einer ersten
Ausschnittsnut 37, einer zweiten Ausschnittsnut 39 und
einer dritten Ausschnittsnut 41 kann weniger variabel sein
als eine Scherverbindung, wodurch die relative Drehgeschwindigkeit
des Lagermechanismus 11 verbessert und intensiviert wird.
Der Kanal 42 kann an der Kurbelwelle 8 befestigt
sein, um eine relative Drehgeschwindigkeit des Lagermechanismus 11 zu
steuern. Der Kanal 42 kann hydraulisch den Lagermechanismus 11 in
einer axialen Richtung drücken
und die Drehung des Lagermechanismus 11 vergrößern oder
verringern.
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Es
wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen
und Variationen an dem Lagersystem der vorliegenden Offenbarung vorgenommen
werden können,
ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele
werden dem Fachmann bei einer Betrachtung der Beschreibung und einer
praktischen Ausführung
der hier offenbarten Ausführungsbeispiele
offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung
und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei ein
wahrer Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche gezeigt wird.
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Zusammenfassung
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Ein
Lagermechanismus zur Befestigung einer Pleuelstange an einer Kurbelwelle
wird offenbart. Der Lagermechanismus kann eine erste Lagerhalbschale
aufweisen, die ein erstes halbzylindrisches Glied formt, und eine
zweite Lagerhalbschale, die ein zweites halbzylindrisches Glied
formt. Die zweite Lagerhalbschale kann an der ersten Lagerhalbschale befestigt
sein, um ein zylindrisches Glied zu formen. Das zylindrische Glied
kann eine Außenfläche, eine Innenfläche und
mindestens ein Ende aufweisen.