DE112017004822B4

DE112017004822B4 - Gleitlager

Info

Publication number: DE112017004822B4
Application number: DE112017004822.2T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Takata; Yuichiro KAJIKI
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2023-01-05
Anticipated expiration: 2037-11-01
Also published as: JP2018071697A; US10962054B2; US20190271354A1; JP6893770B2; WO2018079838A1; CN109983241A; CN109983241B; DE112017004822T5

Abstract

Gleitlager, aufweisendein unteres Halblager (10), aufweisend:eine halbzylindrische Form mit einer inneren Umfangsfläche (12), entlang derer eine Welle gleitet;eine Stauchentlastung (14,24), die in der inneren Umfangsfläche direkt benachbart zu einem Umfangsende der inneren Umfangsfläche des Halblagers ausgebildet ist; undeine erste Nut (111,211), die in der inneren Umfangsfläche an einer Position ausgebildet ist, die von der Stauchentlastung umfangsmäßig beabstandet ist, wobei sich die erste Nut sich entlang der Umfangsrichtung der inneren Umfangsfläche erstreckt,eine zweite Nut (112,212), die in der inneren Umfangsfläche an einer Position ausgebildet ist, die von der Stauchentlastung umfangsmäßig beabstandet ist, wobei sich die zweite Nut sich entlang der Umfangsrichtung der inneren Umfangsfläche erstreckt,ein nutfreier Bereich aufweisend die Stauchentlastung (14,24) und einen Bereich der inneren Umfangsfläche zwischen der ersten Nut und der zweiten Nut, wobeidie erste Nut auf einer ersten Kantenseite relativ zu einer zentralen Position der inneren Umfangsfläche in axialer Richtung ausgebildet ist, unddie zweite Nut auf einer zweiten Kantenseite relativ zu einer zentralen Position der inneren Umfangsfläche in axialer Richtung ausgebildet ist, undein oberes Halblager (20), aufweisendeine Nut (211), undzwei Stauchentlastungen (23,24),wobei die Nut ausgebildet ist auf der inneren Umfangsfläche (22) des oberen Halblagers, undwobei die Nut (211) in den Stauchentlastungen dünner (2112) ist als in anderen Abschnitten (2111).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technologie zur Reduzierung der Menge an Schmieröl, die aus einem Gleitlager austritt.
HINTERGRUND
In einem Verbrennungsmotor werden Gleitlager, die ein Paar halbzylindrischer Lager, die aneinanderstoßen, sind (sogenannte „Halblager“), verwendet, um eine Kurbelwelle (Hauptwelle) oder eine Pleuelwelle drehbar zu halten. In solchen Lagern wird Schmieröl einem Spalt zwischen einer Welle und den Lagern zugeführt, es bildet sich ein Ölfilm und die Welle bewegt sich durch die Drehung der Welle von den Lagern weg, wobei die Welle durch den Ölfilm drehbar gehalten wird.
Schmieröl tritt aus den Lagern aus, und es wurden verschiedene Erfindungen gemacht, um das Austreten von Schmieröl zu verhindern. So offenbart beispielsweise Patentdokument 1 ein unteres Halblager, das eine Nut aufweist, die sich entlang einer Umfangsrichtung der inneren Umfangsfläche erstreckt, die auf der stromabwärts gelegenen Seite in Drehrichtung der Welle in einem Endabschnitt in axialer Richtung ausgebildet ist.
Literaturliste
Patentdokument

Patentdokument 1: JP 2015-94428A
Patentdokument 2: DE 10 2005 009 470 A1
Patentdokument 3: EP 3 263 931 A1

Zusammenfassung
Problem
Ein Halblager ist mit einer Stauchentlastung versehen, aber das Patentdokument 1 lässt den Zusammenhang zwischen einer in dem unteren Halblager vorgesehenen Nut und der Stauchentlastung unerwähnt und es gibt Raum für Verbesserungen hinsichtlich der Wirkung von Schmieröl in einem Fall, in dem ein Halblager mit einer Stauchentlastung versehen ist.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Wirkung von Schmieröl in einem Halblager mit einer Stauchentlastung zu verbessern.
Lösung
Die vorliegende Erfindung sieht ein Gleitlager gemäß Anspruch 1 vor.
Außerdem kann die vorliegende Erfindung eine Ausgestaltung aufweisen, bei der die Nut an einer Position ausgebildet ist, die sich auf einer Kantenseite in Bezug auf eine zentrale Position der inneren Umfangsfläche in axialer Richtung befindet, und bei der ein vertiefter Abschnitt, der flacher ist als die Nut, benachbart zu einer Kantenseite der Nut in axialer Richtung ausgebildet ist.
Außerdem kann die vorliegende Erfindung eine Ausgestaltung aufweisen, bei der der vertiefte Abschnitt in einer Endfläche des Halblagers, die sich in axialer Richtung befindet, offen ist.
Außerdem kann die vorliegende Erfindung eine Ausgestaltung aufweisen, bei der ein Winkel, der gebildet wird durch: eine Linie, die ein Ende auf der inneren Umfangsfläche einer Gegenfläche, die sich auf einer stromabwärtigen Seite in einer Drehrichtung der Welle befindet, und eine Mittelachse der äußeren Umfangsfläche verbindet; und eine Linie, die ein Ende der Nut in der Umfangsrichtung auf einer stromaufwärtigen Seite in der Drehrichtung der Welle und die Mittelachse der äußeren Umfangsfläche verbindet, im Bereich von 40° bis 50° liegt.
Außerdem kann die vorliegende Erfindung eine Ausgestaltung aufweisen, bei der eine Deckschicht auf der inneren Umfangsfläche ausgebildet ist.
Außerdem kann die vorliegende Erfindung eine Ausgestaltung aufweisen, bei der sich die Nut weiter in einer Kantenseite relativ zu einer Zwischenposition zwischen einer zentralen Position in einer axialen Richtung und einer Kante der inneren Umfangsfläche befindet.
Außerdem kann die vorliegende Erfindung eine Ausgestaltung aufweisen, bei der die Breite der Nut in axialer Richtung der inneren Umfangsfläche nicht größer als die doppelte Breite von der Nut zu einer Kante ist, die in der axialen Richtung nahe der Nut liegt.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Wirkung von Schmieröl in einem Gleitlager mit einer Stauchentlastung zu verbessern.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht auf das Halblager 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 1.
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 1.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in 2.
5 zeigt die Ergebnisse der Analyse der ausgelaufenen Schmierölmenge.
6 zeigt die Ergebnisse der Analyse der minimalen Ölschichtdicke.
7 zeigt das Halblager 20 von der Seite des Halblagers 10 gesehen.

10: Halblager
11: Äußere Umfangsfläche
12: Innere Umfangsfläche
13: Stauchentlastung
14: Stauchentlastung
15: Gegenfläche
16: Gegenfläche
111: Nut
112: Nut
113: Vertiefter Abschnitt
114: Vertiefter Abschnitt
20: Halblager
22: Innere Umfangsfläche
23: Stauchentlastung
24: Stauchentlastung
25: Gegenfläche
26: Gegenfläche
27: Loch
211: Nut
2111: Dicke Nut
2112: Dünne Nut

Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsform
Im Folgenden wird das Halblager 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. 1 ist eine Draufsicht auf das Halblager 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 1. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 1. In den Figuren wird das Halblager 10 mit einem polaren Koordinatensystem dargestellt, in dem das Zentrum (die Mittelachse) der äußeren Umfangsfläche des Halblagers 10 als Ursprung definiert ist, und eine Linie, die ein Ende der Gegenfläche des Halblagers 10 auf der inneren Umfangsfläche mit dem Ursprung verbindet, als Startlinie definiert ist, und die Mittelachse einer Welle, die vom Gleitlager (die Achse der inneren Umfangsfläche) getragen wird, als z-Achse definiert ist. Im Koordinatensystem ist eine Richtung, in der die z-Komponente zunimmt, d. h. die Richtung von der Vorderseite zur Rückseite des Blechs aus 2, als +z-Richtung und die entgegengesetzte Richtung, in der die z-Komponente abnimmt, als -z-Richtung definiert.
Das Halblager 10 hat eine halbzylindrische Form und ist so zu positionieren, dass es dem unten beschriebenen oberen Halblager 20 zugewandt ist, das das Paar des Halblagers 10 ist. So entsteht ein zylindrisches Gleitlager, das eine Welle drehbar trägt. Das heißt, das Halblager 10 ist das untere Halblager des Gleitlagers. Das Halblager 10 ist ein Beispiel für ein Halblager gemäß der vorliegenden Erfindung. Es ist zu beachten, dass die Welle von einem Halblager 10 getragen wird, sodass sie sich in Richtung der z-Achse erstreckt und sich in 2 im Uhrzeigersinn dreht. In der vorliegenden Ausführungsform liegt der Durchmesser φ der gelagerten Welle beispielsweise im Bereich von 30 mm bis 150 mm und das Gleitlager hat einen Innendurchmesser, der dem Durchmesser der zu tragenden Welle entspricht.
Das Halblager 10 weist eine äußere Umfangsfläche 11 auf, die eine Außenfläche mit halbzylindrischer Form ist, und eine innere Umfangsfläche 12, die die Welle trägt. Das Halblager 10 hat einen dreischichtigen Aufbau mit einer Rückplatte, einer Auskleidungsschicht und einer Deckschicht, die in einer Richtung von der äußeren Umfangsfläche 11 zur inneren Umfangsfläche 12 gestapelt sind. Die Rückplatte ist eine Schicht zur Verstärkung der mechanischen Festigkeit der Auskleidungsschicht. Die Rückplatte ist z. B. aus Stahl gefertigt.
Die Auskleidungsschicht ist eine Schicht zur Bereitstellung von Lagereigenschaften wie Reibungseigenschaften, Widerstand gegen Größenänderungen, Verschleißfestigkeit, Anpassungsfähigkeit, Einbettungseigenschaften von Fremdkörpern (Robustheit gegenüber Fremdkörpern) und Korrosionsbeständigkeit. Die Auskleidungsschicht ist aus einer Lagerlegierung gebildet. Um ein Anhaften der Auskleidungsschicht an der Welle zu verhindern, wird eine Materialart vermieden, die derjenigen der Welle entspricht, und es wird eine andere Materialart als die der Welle verwendet. Wird beispielsweise das Halblager 10 als Lager für eine aus Stahl gefertigte Welle verwendet, wird eine Aluminiumlegierung als Lagerlegierung verwendet. Es ist zu beachten, dass außer einer Aluminiumlegierung auch eine Legierung verwendet werden kann, die ein von Aluminium verschiedenes Metall als Basis verwendet, wie beispielsweise eine Kupferlegierung.
Die Deckschicht ist eine Schicht, die die innere Umfangsfläche der Welle bildet und ist eine Schicht zur Verbesserung der Eigenschaften der Auskleidungsschicht, wie Reibungskoeffizient, Anpassungsfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und eine Einbettungseigenschaft von Fremdkörpern (Robustheit gegenüber Fremdkörpern). Die Deckschicht beinhaltet beispielsweise mindestens ein Bindemittelharz. Als Bindemittelharz wird beispielsweise ein wärmehärtbares Harz verwendet. Insbesondere beinhaltet das Bindemittelharz mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyamidimid-(PAI)-Harz, Polyimid-(PI)-Harz, Polyamidharz, Phenolharz, Polyacetalharz, Polyetheretherketonharz und Polyphenylensulfidharz. Die Deckschicht kann auch einen Festschmierstoff beinhalten. Zur Verbesserung der Reibungseigenschaften wird der Festschmierstoff zugegeben. So beinhaltet der Festschmierstoff beispielsweise mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus MoS₂, WS₂, Polytetrafluorethylen (PTFE), Graphit, h-BN und SB₂O₂. Beispielsweise bietet MoS₂ eine bevorzugte Schmierfähigkeit. Da PTFE eine niedrige intramolekulare Kohäsionskraft aufweist, wirkt es zudem reduzierend auf den Reibungskoeffizienten. Darüber hinaus verbessert Graphit die Benetzbarkeit und verbessert die anfängliche Anpassungsfähigkeit. Die anfängliche Anpassungsfähigkeit ist eine Eigenschaft, durch die die Gleitfläche verschleißt, glatt wird und bewirkt, dass sich die Gleiteigenschaften verbessern, wenn sie nach Beginn des Gleitvorgangs in Gleitkontakt mit einem Gegenstück kommt. Wenn sich die Gleiteigenschaften durch den Ausdruck der anfänglichen Anpassungsfähigkeit verbessern, nimmt der Gesamtverschleiß der Gleitschicht ab. In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet das Halblager 10 eine Deckschicht. Es kann jedoch sein, dass das Halblager 10 keine Deckschicht beinhaltet und einen zweilagigen Aufbau mit der Rückplatte und der Auskleidungsschicht aufweist.
Das Halblager 10 weist eine Stauchentlastung 13, eine Stauchentlastung 14, eine Gegenfläche 15, eine Gegenfläche 16, eine Nut 111, eine Nut 112, einen vertieften Abschnitt 113 und einen vertieften Abschnitt 114 auf. Die Gegenfläche 15 ist eine Fläche, die gegen das obere Halblager anliegen soll, und ist eine Gegenfläche auf der stromaufwärts gelegenen Seite in Drehrichtung der Welle. Die Gegenfläche 16 ist eine Fläche, die gegen das obere Halblager anliegen soll, und ist eine Gegenfläche auf der stromabwärts gelegenen Seite in Drehrichtung der Welle. Die Stauchentlastungen sind breite Entlastungen, die auf der Seite der Innenfläche des Halblagers 10 so vorgesehen sind, dass sie über die gesamte Breite des Halblagers 10 in Richtung der z-Achse mit den Gegenflächen in Kontakt stehen. Die Stauchentlastungen dienen zur Befestigung des Lagers am Gehäuse, und wenn Abschnitte der inneren Umfangsfläche 12 in der Nähe der Gegenflächen zur Welle geschoben werden, verhindern die Stauchentlastungen den Kontakt mit der Welle. Außerdem wirken die Stauchentlastungen kühlend auf das Lager, indem sie das Schmieröl, das die Schmierwirkung erfüllt hat, in der Nähe der Gegenflächen austreten lassen, und bewirken, dass Fremdkörper austreten, die in die Seite der inneren Umfangsfläche 12 eingedrungen sind. Die Stauchentlastung 13 ist eine Stauchentlastung, die mit der Gegenfläche 15 in Kontakt steht und sich auf der stromaufwärts gelegenen Seite in Drehrichtung der Welle befindet. Die Stauchentlastung 14 ist eine Stauchentlastung, die mit der Gegenfläche 16 in Kontakt steht und sich auf der stromabwärts gelegenen Seite in Drehrichtung der Welle befindet.
Die Nuten 111 und 112 sind Nuten, die in der inneren Umfangsfläche 12 vorgesehen sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind nur zwei Nuten, nämlich Nut 111 und Nut 112, auf der inneren Umfangsfläche vorgesehen. Nut 111 und Nut 112 sind Nuten, die sich entlang der Umfangsrichtung der inneren Umfangsfläche 12 erstrecken und die die Funktion haben, das durch die Drehung der Welle in Drehrichtung der Welle strömende Schmieröl in die entgegengesetzte Richtung der Drehrichtung der Welle zurückzuführen. Die Nut 111 ist in der -z-Richtung eines Mittelabschnitts des Halblagers 10 in der Richtung der z-Achse und die Nut 112 in der +z-Richtung des Mittelabschnitts des Halblagers 10 in der Richtung der z-Achse ausgebildet. Insbesondere in der Richtung der z-Achse befindet sich die Nut 111 weiter in der Richtung der -z-Achse einer Zwischenposition zwischen der zentralen Position in der Richtung der z-Achse und der Kante in der Richtung der -z-Achse, und die Nut 112 ist weiter in der Richtung der +z-Achse der Zwischenposition zwischen der zentralen Position in der Richtung der z-Achse und der Kante in der Richtung der +z-Achse angeordnet.
Der vertiefte Abschnitt 113 und der vertiefte Abschnitt 114 sind vertiefte Abschnitte in der inneren Umfangsfläche 12. Die Kante der Nut 111 in der -z-Richtung weist durch einen Schneidvorgang eine reduzierte Dicke in radialer Richtung auf, und so wird ein vertiefter Abschnitt 113 gebildet, der in die innere Umfangsfläche 12 eingelassen ist. Die Kante der Nut 112 in +z-Richtung weist durch einen Schneidprozess eine reduzierte Dicke in radialer Richtung auf, und so wird ein vertiefter Abschnitt 114 gebildet, der in die innere Umfangsfläche 12 eingelassen ist.
Die Nut 111 und der vertiefte Abschnitt 113 werden durch Anwendung eines Schneidverfahrens mit einer stufenförmigen Schneidvorrichtung auf die innere Umfangsfläche 12 ausgebildet, und die Nut 112 und der vertiefte Abschnitt 114 werden ebenfalls durch Anwendung eines Schneidverfahrens mit einer stufenförmigen Schneidvorrichtung auf die innere Umfangsfläche 12 ausgebildet. Die Tiefe eines flachen Abschnitts am Boden der Nut 111 ist in Umfangsrichtung gleichmäßig, und die Tiefe eines flachen Abschnitts am Boden der Nut 112 ist ebenfalls in Umfangsrichtung gleichmäßig. Die Tiefe eines flachen Abschnitts des vertieften Abschnitts 113 ist in Umfangsrichtung gleichmäßig, und die Tiefe eines flachen Abschnitts am Boden des vertieften Abschnitts 114 ist ebenfalls in Umfangsrichtung gleichmäßig. Die Innenflächenseite des Halblagers 10 wird einem Schneidprozess unterzogen, wodurch die Nut 111, die Nut 112, der vertiefte Abschnitt 113 und der vertiefte Abschnitt 114 ausgebildet werden. Danach wird die Deckschicht auf der inneren Umfangsfläche 12 im Tampondruckverfahren ausgebildet. Somit befindet sich auf der Nut 111, der Nut 112, dem vertieften Abschnitt 113 und dem vertieften Abschnitt 114 keine Deckschicht, und die Auskleidungsschicht wird freigelegt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Tiefe der Nuten und der vertieften Abschnitte in Umfangsrichtung gleichmäßig, kann aber ungleichmäßig sein.
Bezüglich der Position der Nut 111 in Umfangsrichtung der inneren Umfangsfläche 12, wie in 2 dargestellt, befindet sich nun das Ende der Nut 111 auf der stromabwärts gelegenen Seite in Drehrichtung der Welle (das Ende auf der Seite der Stauchentlastung 14) der Enden der Nut 111 in Umfangsrichtung in einem Abstand von der Stauchentlastung 14, um die Stauchentlastung 14 nicht zu erreichen. Insbesondere ist der Abstand von der Stauchentlastung 14 bis zum Ende der Nut 111 auf der Seite der Stauchentlastung 14 kleiner als die Länge der Nut 111 in Umfangsrichtung. Wenn auch die imaginäre Linie L1, die das innenflächenseitige Ende der Gegenfläche 16 mit dem Ursprung A1 der äußeren Umfangsfläche 11 verbindet, als Startlinie des polaren Koordinatensystems definiert ist, befindet sich das Ende der Nut 111 auf der stromaufwärts gelegenen Seite in Drehrichtung der Welle (das Ende auf der Seite der Stauchentlastung 13) der Enden der Nut 111 in Umfangsrichtung an der Position (die Position von Punkt P2), an der die Linie L2, die vom Ursprung A1 in einem Neigungswinkel θ1 verläuft, die innere Umfangsfläche 12 schneidet. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Neigungswinkel θ1 45°.
In Bezug auf die Position der Nut 112 in Umfangsrichtung der inneren Umfangsfläche 12, wie in 3 dargestellt, befindet sich nun das Ende der Nut 112 auf der stromabwärts gelegenen Seite in Drehrichtung der Welle (das Ende auf der Seite der Stauchentlastung 14) der Enden der Nut 112 in Umfangsrichtung in einem Abstand von der Stauchentlastung 14, um die Stauchentlastung 14 nicht zu erreichen. Insbesondere ist der Abstand von der Stauchentlastung 14 bis zum Ende der Nut 112 auf der Seite der Stauchentlastung 14 kleiner als die Länge der Nut 112 in Umfangsrichtung. Wenn auch die imaginäre Linie L1, die das innenflächenseitige Ende der Gegenfläche 16 mit dem Ursprung A1 der äußeren Umfangsfläche 11 verbindet, als Startlinie des polaren Koordinatensystems definiert ist, befindet sich das Ende der Nut 112 auf der stromaufwärts gelegenen Seite in Drehrichtung der Welle (das Ende auf der Seite der Stauchentlastung 13) der Enden der Nut 112 in Umfangsrichtung an der Position (die Position von Punkt P3), an der die Linie L3, die vom Ursprung A1 in einem Neigungswinkel θ2 verläuft, die innere Umfangsfläche 12 schneidet. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Neigungswinkel θ2 45°.
Sind die Nut 111 und die Nut 112 länglich, wird der Bereich der inneren Umfangsfläche 12, entlang dem die Welle gleitet, kleiner, und die Mindestdicke eines zwischen der Welle und dem Halblager 10 gebildeten Ölfilms kann kleiner als ein vorgegebener akzeptabler Wert sein. Außerdem kann eine Position, an der ein Ölfilm seine minimale Dicke hat, innerhalb des Bereichs liegen, in dem der Neigungswinkel θ1 und der Neigungswinkel θ2 je nach Schmierölsorte größer als 45° sind. Daher sind in der vorliegenden Ausführungsform der Neigungswinkel θ1 und der Neigungswinkel θ2 auf 45° eingestellt, so dass der Bereich, entlang dem die Welle gleitet, nicht kleiner wird und die Position, an der ein Ölfilm seine minimale Dicke erreicht, nicht in der Nut 111 oder 112 liegt.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in 2. Um zu verhindern, dass die Figur unübersichtlich wird, werden in 4 die Rückplatte, die Auskleidungsschicht und die Deckschicht nicht voneinander unterschieden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Wanddicke des Halblagers 10 nicht einheitlich, und die Wanddicke nimmt in 1 in einer Richtung zu einem zentralen Abschnitt in der Links-Rechts-Richtung zu und in Richtungen vom Mittelabschnitt zu den Endabschnitten (den Gegenflächen) ab. Denn ein fertiger Innendurchmesserkreis (ein Kreis, der durch die innere Umfangsfläche 12 gezeichnet wird) wird von der Mitte eines Außendurchmesserkreises (Kreis, der durch die äußere Umfangsfläche 11 gezeichnet wird) nach außen dezentriert (verschoben). Durch diese Dezentrierung entsteht eine sogenannte Ölentlastung. Eine Ölentlastung bezieht sich auf einen Spalt zwischen dem fertigen Innendurchmesserkreis und einem Referenz-Innendurchmesserkreis, der einen kürzeren Radius als der Außendurchmesserkreis aufweist und den gleichen Ursprung wie der Außendurchmesserkreis hat. Die Tiefe (Menge) der Ölentlastung wird mit einer bestimmten Höhe (z. B. 6 bis 13 mm) von der Gegenfläche als Referenz gemessen und beträgt beispielsweise 0,005 bis 0,025 mm. Die Ölentlastung erweitert den Ölspalt in der Nähe der Gegenflächen und unterstützt die Bildung von Keilfilmdrücken. Darüber hinaus unterstützt die Ölentlastung die Bildung eines Ölfilms, erhöht die Ölmenge und kühlt das Lager.
Wie in 4 dargestellt, ist die Höhe h1 vom Boden der Nut 111 bis zum Boden des vertieften Abschnitts 113 auf der Seite der Kante in der -z-Richtung relativ zur Nut 111 kleiner als die Höhe h2 vom Boden der Nut 111 bis zur inneren Umfangsfläche 12 auf der zentralen Seite relativ zur Nut 111. Wie in 4 dargestellt, ist auch die Höhe h3 vom Boden der Nut 112 bis zum Boden des vertieften Abschnitts 114 auf der Seite der Kante in der +z-Richtung in Bezug auf die Nut 112 kleiner als die Höhe h2 vom Boden der Nut 112 bis zur inneren Umfangsfläche 12 auf der zentralen Seite in Bezug auf die Nut 112. In der vorliegenden Ausführungsform ist Höhe h1 = Höhe h3 erfüllt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der vertiefte Abschnitt 113 und der vertiefte Abschnitt 114 in der Seitenfläche des Halblagers in der axialen Richtung offen. Auf diese Weise ist es möglich, die Wirkung der Rücksaugung des Schmieröls, das aus der inneren Umfangsfläche des Halblagers austritt oder aus diesem austreten wird, zu verbessern und es in das Halblager zurückzuführen.
Auch in der vorliegenden Ausführungsform ist die Breite w1 der Nut 111 in Richtung der z-Achse gleich der Breite w3 des vertieften Abschnitts 113 in Richtung der z-Achse, die Breite der Nut 112 in Richtung der z-Achse ist gleich der Breite w3 des vertieften Abschnitts 114 in Richtung der z-Achse, und Breite w1 = Breite w2 ist erfüllt. Es ist zu beachten, dass die Breite w1 vorzugsweise nicht größer als die doppelte Breite w3 und die Breite w2 vorzugsweise nicht größer als die doppelte Breite w4 ist.
In der vorliegenden Ausführungsform betragen die Breite w1 und die Breite w2 1 mm. Außerdem betragen in der vorliegenden Ausführungsform die Höhe h1 und die Höhe h3 1 mm und die Höhe h2 1,5 mm. Es ist zu beachten, dass die Breite w1, die Breite w2 und die Höhen h1 bis h3 nicht auf die vorstehend genannten Abmessungen beschränkt sind und andere Abmessungen verwendet werden können. So können beispielsweise die Breite w1 und die Breite w2 kleiner als 1 mm oder größer als 1 mm sein. Außerdem können Höhe h1 und Höhe h3 kleiner als 1 mm oder größer als 1 mm sein. Außerdem kann die Höhe h2 kleiner als 1,5 mm oder größer als 1,5 mm sein.
5 ist ein Diagramm, das die Analyseergebnisse bezüglich der Menge an ausgelaufenem Schmieröl zeigt, wenn ein Gleitlager als Lager verwendet wird, das eine Kurbelwelle eines Motors trägt, und das Ergebnis der rechnerischen Analyse bezüglich der Menge an ausgelaufenem Schmieröl zeigt, wenn die auf der Innenseite der Umfangsfläche 12 ausgebildeten Nuten die Stauchentlastung 14 erreichen, und das Ergebnis der rechnerischen Analyse bezüglich der Menge an ausgelaufenem Schmieröl, wenn die Nuten die Stauchentlastung 14 nicht erreichen. 6 ist ein Diagramm, das die Analyseergebnisse bezüglich der Menge an ausgelaufenem Schmieröl zeigt, wenn ein Gleitlager als Lager verwendet wird, das eine Kurbelwelle eines Motors trägt, und das das Analyseergebnis bezüglich der minimalen Ölfilmdicke von Schmieröl zeigt, wenn die auf der Innenseite der Umfangsfläche 12 ausgebildeten Nuten die Stauchentlastung 14 erreichen, und das Analyseergebnis bezüglich der minimalen Ölfilmdicke von Schmieröl, wenn die Nuten die Stauchentlastung 14 nicht erreichen.
In dieser Analyse wird die Länge des inneren Umfangs des Lagers 10 (die Länge vom Ende der Stauchentlastung 13 auf der stromabwärts gelegenen Seite in Drehrichtung bis zum Ende der Stauchentlastung 14 auf der stromaufwärts gelegenen Seite in Drehrichtung) als C bezeichnet, und der Abstand von den Enden, auf der stromabwärts gelegenen Seite in Drehrichtung der auf der Seite der inneren Umfangsfläche 12 ausgebildeten Nuten bis zum Ende der Stauchentlastung 13 auf der stromaufwärts gelegenen Seite in Drehrichtung als d bezeichnet. Die Bedingungen für die in dem Diagramm in 5 dargestellte Analyse sind wie folgt: Der Motor ist ein Reihen-Vierzylinder-Motor, der Durchmesser des Lagers beträgt 48 mm, die Breite des Lagers beträgt 17,1 mm, das Lagerspiel beträgt 28 µm, die Drehzahl des Motors beträgt 2000 U/min, und die Viskosität des Schmieröls beträgt 79 cP. Die Bedingungen für die in dem Diagramm in 6 dargestellte Analyse sind wie folgt: Der Motor ist ein Reihen-Vierzylinder-Motor, der Durchmesser des Lagers beträgt 48 mm, die Breite des Lagers beträgt 17,1 mm, das Lagerspiel beträgt 28 µm, die Drehzahl des Motors beträgt 5200 U/min, und die Viskosität des Schmieröls beträgt 73,52 cP.
Wie in 5 dargestellt, ist bei Nuten, die auf der Seite der inneren Umfangsfläche 12 ausgebildet sind, die die Stauchentlastung 14 nicht erreichen und wenn d/C = 0,02 erfüllt ist, die Menge an ausgelaufenem Schmieröl größer als wenn d/C = 0 erfüllt ist (wenn die auf der Seite der inneren Umfangsfläche 12 ausgebildeten Nuten die Stauchentlastung 14 erreichen), aber die minimale Ölfilmdicke ist größer und die Belastbarkeit ist größer. Auf diese Weise wird eine Ausgestaltung eingesetzt, bei der die auf der Seite der inneren Umfangsfläche 12 ausgebildeten Nuten die Stauchentlastung 14 nicht erreichen, da die Belastbarkeit aufgrund der auf der Seite der inneren Umfangsfläche 12 ausgebildeten Nuten, die die Stauchentlastung 14 nicht erreichen, groß ist. Es ist zu beachten, dass eine Verringerung der Menge an ausgelaufenem Schmieröl und eine Erhöhung der minimalen Ölfilmdicke ein Trade-off-Verhältnis darstellt. Daher ist es unter Berücksichtigung der Menge an ausgelaufenem Schmieröl und der minimalen Ölfilmdicke vorzuziehen, dass das Verhältnis von d zu C 0 ≤ d/C ≤ 0,04 erfüllt.
7 ist ein Diagramm, das das obere Halblager 20 zeigt, d. h. das Paar des Halblagers 10, von der Seite des Halblagers 10 gesehen. Außerdem ist die Wanddicke von dem Halblager 20 nicht wie bei Halblager 10 gleichmäßig. Die Wanddicke nimmt in Richtung eines Mittelabschnitts zu und in Richtungen vom Mittelabschnitt zu den Endabschnitten (Gegenflächen) ab, und es entsteht eine Ölentlastung.
Das Halblager 20 hat eine Stauchentlastung 23, eine Stauchentlastung 24, eine Gegenfläche 25, eine Gegenfläche 26, ein Loch 27 und eine Nut 211. Loch 27 ist ein Durchgangsloch, das von der äußeren Umfangsfläche zur inneren Umfangsfläche des Halblagers 20 führt. Schmieröl, das der äußeren Umfangsfläche des Halblagers 20 zugeführt wird, wird der Seite der inneren Umfangsfläche 22 über das Loch 27 zugeführt. Die Gegenfläche 15 ist eine Oberfläche, die gegen die Gegenfläche 15 anliegen soll, und die Gegenfläche 26 ist eine Oberfläche, die gegen die Gegenfläche 16 anliegen soll. Die Stauchentlastung 13 ist eine Stauchentlastung, die mit der Gegenfläche 25 in Kontakt steht, und die Stauchentlastung 24 ist eine Stauchentlastung, die mit der Gegenfläche 16 in Kontakt steht.
Die Nut 211 ist über die gesamte Länge des Halblagers 20 in Umfangsrichtung von der Gegenfläche 25 zur Gegenfläche 26 ausgebildet. Die Breite der Nut 211 (die Länge der Nut in axialer Richtung bei Betrachtung des Halblagers 20 aus einer Richtung orthogonal zu den Gegenflächen; nachstehend „Nutbreite“ genannt) ist nicht einheitlich, sondern die Nut 211 ist in den Stauchentlastungen relativ dünn (eng) und in anderen Abschnitten als den Stauchentlastungen relativ dick (breit). Im Folgenden wird ein relativ dicker Abschnitt der Nut 211 als dicke Nut 2111 und ein relativ dünner Abschnitt der Nut 211 als dünne Nut 2112 bezeichnet. Die dicke Nut 2111 und die dünne Nut 2112 sind beide so ausgestaltet, dass sie dicker (breiter) als die Nut 111 und dicker (breiter) als die Nut 112 sind. Die Nutbreite ändert sich nicht kontinuierlich (d. h. allmählich) von der dicken Nut 2111 zur dünnen Nut 2112, sondern nimmt schnell ab. Es ist zu beachten, dass die Nutbreite der Nut 2111 bis auf die Nähe der Kante mit der dünnen Nut 2112 einheitlich ist und die Nutbreite der dünnen Nut 2112 einheitlich ist. Es ist zu beachten, dass die einheitliche Nutbreite bedeutet, dass die Variation der Nutbreite innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt und beispielsweise 1/10 oder weniger der Nutbreite und vorzugsweise 1/100 oder weniger der Nutbreite beträgt.
Außerdem ist die Tiefe der Nut 211 nicht einheitlich, sondern relativ klein in der Stauchentlastung und relativ groß in anderen Bereichen als der Stauchentlastung. Mit anderen Worten ist die dicke Nut 2111 relativ tief und die dünne Nut 2112 ist relativ flach. Die Nutbreite ändert sich nicht kontinuierlich (d. h. allmählich) von der dicken Nut 2111 zur dünnen Nut 2112, sondern nimmt schnell ab. Zu beachten ist, dass die Tiefe der dicken Nut 2111 einheitlich und die Tiefe der dünnen Nut 2112 einheitlich ist. Zu beachten ist, dass die gleichmäßige Tiefe bedeutet, dass die Abweichung in der Tiefe innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt und beispielsweise 1/10 oder weniger der Tiefe der Nut und vorzugsweise 1/100 oder weniger der Tiefe der Nut beträgt. Genauer gesagt, gibt es jedoch Fälle, in denen das Halblager 20 so hergestellt wird, dass seine Dicke vom Boden der Nut bis zur äußeren Umfangsfläche gleichmäßig ist, und in einem solchen Fall schwankt die Dicke der Nut um einen Betrag, der der Ölentlastung und der Stauchentlastung entspricht.
So beträgt beispielsweise die Nutbreite der dicken Nut 2111 2 mm bis 5 mm und die Tiefe der dicken Nut 2111 ist kleiner als die Nutbreite und beträgt beispielsweise 0,5 mm bis 1,5 mm. Die Nutbreite der dünnen Nut 2112 ist schmaler als die Nutbreite der dicken Nut, und die Tiefe der schmalen Nut 2112 ist geringer als die Tiefe der dicken Nut.
Da die Nut 211 relativ dick und tief an dem anderen Abschnitt als den Stauchentlastungen ist, ist es also möglich, das Volumen der Nut 211 ausreichend sicherzustellen, d. h. die Menge an Schmieröl, die der Gleitfläche zugeführt wird, ausreichend sicherzustellen. Da die Nut an den Abschnitten in den Stauchentlastungen relativ dünn und flach ist, ist es außerdem möglich, die Ölmenge zu reduzieren, die aus der Gegenfläche 25 und der Gegenfläche 26 austritt, im Vergleich zu dem Fall, dass die Breite und Tiefe der Nut gleichmäßig sind.
Modifikation
Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann auf verschiedene andere Arten ausgeführt werden. So kann beispielsweise die vorstehend beschriebene Ausführungsform wie folgt geändert und die vorliegende Erfindung als solche ausgeführt werden. Es ist zu beachten, dass die vorstehend beschriebene Ausführungsform und die folgenden Modifikationen miteinander kombiniert werden können.
Bei Nut 111 und Nut 112 sind die Positionen der Seitenenden der Stauchentlastung 14 nicht auf diejenigen in den Figuren beschränkt und können andere Positionen sein, vorausgesetzt, dass die Nuten die Stauchentlastung 14 nicht überlappen. So können beispielsweise die Enden von Nut 111 und Nut 112 auf der Seite der Stauchentlastung 14 auf der rechten Seite des Mittelabschnitts in der Links-Rechts-Richtung in 1 angeordnet sein.
Obwohl die Neigungswinkel θ1 und θ2 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 45° betragen, sind die Neigungswinkel θ1 und θ2 nicht auf 45° beschränkt und können andere Winkel sein. Es ist wünschenswert, dass die Neigungswinkel θ1 und θ2 im Bereich von 40° bis 50° liegen.
Obwohl das Halblager 10 mit dem vertieften Abschnitt 113 und dem vertieften Abschnitt 114 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform versehen ist, kann das Halblager 10 eine Ausgestaltung aufweisen, bei der der vertiefte Abschnitt 113 und der vertiefte Abschnitt 114 nicht vorgesehen sind.
Die vorliegende Erfindung kann eine Ausgestaltung aufweisen, bei der die vorstehend beschriebene Deckschicht auch auf der Nut 111, Nut 112, dem vertieften Abschnitt 113 und dem vertieften Abschnitt 114 vorgesehen ist. Alternativ ist es möglich, eine Ausgestaltung zu verwenden, bei der die vorstehend beschriebene Deckschicht auf dem vertieften Abschnitt 113 und dem vertieften Abschnitt 114 vorgesehen ist, aber nicht auf dem Boden der Nut 111 oder der Nut 112.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform befindet sich die Nut 111 in der Richtung der z-Achse weiter in der Richtung der -z-Achse einer Zwischenposition zwischen der zentralen Position in Richtung der z-Achse und der Kante in Richtung der -z-Achse, und in Richtung der z-Achse befindet sich die Nut 112 weiter in Richtung der +z-Achse der Zwischenposition zwischen der zentralen Position in Richtung der z-Achse und der Kante in Richtung der +z-Achse. Die Positionen von Nut 111 und Nut 112 in Richtung der z-Achse sind jedoch nicht auf die in der Ausführungsform beschränkt und können andere Positionen sein. So ist es beispielsweise möglich, eine Ausgestaltung zu wählen, bei der sich die Nut 111 in der Richtung der z-Achse in der +z-Richtung einer Zwischenposition zwischen der der zentralen Position in der Richtung der z-Achse und der Kante in der Richtung der -z-Achse befindet, und sich in der Richtung der z-Achse die Nut 112 in der -z-Richtung der Zwischenposition zwischen der zentralen Position in der Richtung der z-Achse und der Kante in der Richtung der +z-Achse befindet.
Obwohl die Tiefe von der inneren Umfangsfläche 12 bis zum Boden der Nut 111 und die Tiefe von der inneren Umfangsfläche 12 bis zum Boden der Nut 112 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform gleich sind, können sie sich voneinander unterscheiden.
Obwohl die Böden von Nut 111 und Nut 112 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform flach sind, wie in 4 dargestellt, sind die Böden von Nut 111 und Nut 112 nicht darauf beschränkt, flach zu sein. So können beispielsweise die Böden von Nut 111 und Nut 112 halbkreisförmig sein. Außerdem können zentrale Abschnitte und Kanten der Böden von Nut 111 und Nut 112 in Richtung der z-Achse abgerundet sein.

Claims

Gleitlager, aufweisend ein unteres Halblager (10), aufweisend: eine halbzylindrische Form mit einer inneren Umfangsfläche (12), entlang derer eine Welle gleitet; eine Stauchentlastung (14,24), die in der inneren Umfangsfläche direkt benachbart zu einem Umfangsende der inneren Umfangsfläche des Halblagers ausgebildet ist; und eine erste Nut (111,211), die in der inneren Umfangsfläche an einer Position ausgebildet ist, die von der Stauchentlastung umfangsmäßig beabstandet ist, wobei sich die erste Nut sich entlang der Umfangsrichtung der inneren Umfangsfläche erstreckt, eine zweite Nut (112,212), die in der inneren Umfangsfläche an einer Position ausgebildet ist, die von der Stauchentlastung umfangsmäßig beabstandet ist, wobei sich die zweite Nut sich entlang der Umfangsrichtung der inneren Umfangsfläche erstreckt, ein nutfreier Bereich aufweisend die Stauchentlastung (14,24) und einen Bereich der inneren Umfangsfläche zwischen der ersten Nut und der zweiten Nut, wobei die erste Nut auf einer ersten Kantenseite relativ zu einer zentralen Position der inneren Umfangsfläche in axialer Richtung ausgebildet ist, und die zweite Nut auf einer zweiten Kantenseite relativ zu einer zentralen Position der inneren Umfangsfläche in axialer Richtung ausgebildet ist, und ein oberes Halblager (20), aufweisend eine Nut (211), und zwei Stauchentlastungen (23,24), wobei die Nut ausgebildet ist auf der inneren Umfangsfläche (22) des oberen Halblagers, und wobei die Nut (211) in den Stauchentlastungen dünner (2112) ist als in anderen Abschnitten (2111).
Das Gleitlager nach Anspruch 1, das untere Halblager weiterhin aufweisend einen ersten vertiefter Abschnitt (113), der flacher als die erste Nut ist, wobei der erste vertiefte Abschnitt benachbart zur ersten Kantenseite der ersten Nut in axialer Richtung ausgebildet ist, und einen zweiten vertiefter Abschnitt (114), der flacher als die zweite Nut ist, wobei der zweite vertiefte Abschnitt benachbart zur zweiten Kantenseite der zweiten Nut in axialer Richtung ausgebildet ist.
Das Gleitlager nach Anspruch 2, wobei der erste vertiefte Abschnitt in einer ersten Kantenfläche des Halblagers offen ist, die in axialer Richtung angeordnet ist, und wobei der zweite vertiefte Abschnitt in einer zweiten Kantenfläche des Halblagers offen ist, die in axialer Richtung angeordnet ist.
Das Gleitlager nach Anspruch 2, wobei der erste vertiefte Abschnitt ein erstes Umfangsende und ein zweites Umfangsende aufweist, das zweite Umfangsende näher an der Umfangsmitte der inneren Umfangsfläche liegt als das erste Umfangsende, die erste Nut ein drittes Umfangsende und ein viertes Umfangsende aufweist, das vierte Umfangsende näher an der Umfangsmitte der inneren Umfangsfläche liegt als das dritte Umfangsende, und das vierte Umfangsende näher an der Umfangsmitte der inneren Umfangsfläche näher ist als das zweite Umfangsende.
Das Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Winkel, der gebildet ist durch: eine Linie, die ein Ende auf der inneren Umfangsfläche einer Gegenfläche, die sich auf einer stromabwärts gelegenen Seite in einer Drehrichtung der Welle befindet, und eine Mittelachse der äußeren Umfangsfläche verbindet; und eine Linie, die ein Ende der Nut in der Umfangsrichtung auf einer stromaufwärts gelegenen Seite in der Drehrichtung der Welle und die Mittelachse der äußeren Umfangsfläche verbindet, im Bereich von 40° bis 50° liegt.
Das Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die innere Umfangsfläche aus einer Deckschicht gebildet ist.
Das Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Nut weiter in der ersten Kantenseite relativ zu einer ersten Zwischenposition zwischen einer zentralen Position in axialer Richtung und einer ersten Kante der inneren Umfangsfläche angeordnet ist, und wobei die zweite Nut weiter in der zweiten Kantenseite relativ zu einer zweiten Zwischenposition zwischen einer zentralen Position in axialer Richtung und einer ersten Kante der inneren Umfangsfläche angeordnet ist.
Das Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Breite der ersten Nut in einer axialen Richtung der inneren Umfangsfläche nicht größer als die doppelte Breite von der ersten Nut zu einer ersten Kante ist, und wobei die Breite der zweiten Nut in einer axialen Richtung der inneren Umfangsfläche nicht größer als die doppelte Breite von der zweiten Nut zu einer zweiten Kante ist.