DE2849790C2

DE2849790C2 - Lagerausbildung für die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE2849790C2
Application number: DE2849790A
Authority: DE
Inventors: Tatsuhiko Toyota Aichi Fukuoka; Yoshimi Toyota Aichi Matsuda; Akira Toki Gifu Sakai
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1977-11-16
Filing date: 1978-11-16
Publication date: 1984-10-18
Also published as: GB2009336A; GB2009336B; DE2849790A1; US4235481A

Description

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unieransprüche. In der Ausgestaltung der Erfindung nach den Ansprüchen 4 und 5 werden die Reibungsverluste ohne Erzeugung von Klopfgeräuschen weiter dadurch verringert, daß die Ölausr.ehmungen von Kurbelwellenlagern und/ oder Pleuellagern zusätzlich zu der erwähnten Spielvergrößerung vergrößert werden. Diese Vergrößerung beruht auf einer überraschenden Erkenntnis bezüglich der ölausnehmungen, die nunmehr zur Verringerung der Reibungsverluste herangezogen werden, was sich von der gewöhnlichen Überlegung hinsichtlich der Laufruhe und des Ölumlaufes unterscheidet Durch die Verringerung der Reibungsverluste und den dadurch bedingten geringeren Schmierclbedarf kommt es bei der erfindungsgemäßen Lagerausbildung zu keiner unnötigen Steigerung der Ölzufuhr zu den Gleitlagern, die sonst durch die Vergrößerung der Spiele und der Ölausnehmungen verursacht würde, und der Verlust an Ölzufuhr zu anderen gleitenden Teilen und das Absinken des Oldrukkes, die daraus resultieren wurden, werden vermieden.

Mehrere Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematiche Darstellung eines Vierzylinderreihenmotors,

Fig. 2 a bis 2 c Diagramme, welche die Änderung von Kräften zeigen, die auf Gleitlager 4a bzw. Ab bzw. Ac ausgeübt werden,

Fig. 3 eine erläuternde Darstellung zum Veranschaulichen des Anfangspunktes des Drehwinkels einer Kurbelwelle,

F i g. 4 eine vergrößerte und übertriebene Querschnittansicht eines Gleitlagers, welche die Formen von Gleitflächen zur Veranschaulichung von Ölausnehmungen zeigt,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Gleitlagerschale, welche die Lagebeziehunt; zwischen einer Schmierölnut und einer als Rastvorrichtung dienenden Nase zeigt,

F i g. 6 eine Querschnittansicht eines zusammengebauten Gleitlagers, welches unter Verwendung von Gleitlagerschalen der in Fig. 5 gezeigten Art gebildet ist,

F i g. 7 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform eines Gleitlagers, welches für die Lagerausbildung nach der Erfindung verwendbar ist,

Fig. 8 eine Querschnittansicht eines Teils des Gleitlagers von Fig. 7 auf der Linie VIII-VIII, Fig. 9 eine Querschnittansicht eines Teils des Gleitlagers von Fig. 8 auf der Linie IX-IX₁ Fig. 10 ein Diagramm, das die Ergebnisse von Reibungsmomenttests für verschiedene Lager zeigt, Fi g. 11 ein Diagramm, welches die Ergebnisse von Tests für eine Maßnahme gegen die Öldruckabsenkung zeigt, und

Fig. 12 und 13 Diagramme, weiche die Auswirkungen der Erweiterung von Ölausnehmungen in Pleuellagern zeigen.

Zuerst werden eine Ausführungsform von Gleitlagern und die Auswirkung des Verringerns des Reibungsverlustes desselben beschrieben. In dieser Ausführungsform wird das Spiel zwischen einer Kurbelwelle und der Lagerlläche entsprechend der Stärke von auf sie ausgeübten Stoßkräften verändert.

F i g. 1 zeigt schematisch einen Reihenmotor mit Kolben Ια, 1Λ, lcund Id, mit einer Kurbelwelle 2, mit Pleueln 3, welche jeweils einen Kolben mit der Kurbelwelle 2 verbinden, und mit fünf Kurbelwellenlagern Aa, Ab, Ac, Adund Ae, welche die Kurbelwelle 2 an dem Motorblock (nicht gezeigt) tragen. Pleuellager 5a, 5*, Scüaa Sd sind in den Verbindungsteilen zwischen den Pleueln 3 und Kurbelzapfen 6 der Kurbelwelle 2 angeordnet Diese Kurbelwellenlager und Pleuellager bestehen jeweils aus zvei im Querschnitt halbkreisförmigen Gleitlagerschalen.

Die F i g. 2 a bis 2 c zeigen die berechneten Ergebnisse der Änderung von Kräften, welche auf die Kurbelwellenlager bei 4200 U/min in einem Vierzylinderreihenmotor, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, ausgeübt werden. F i g. 2 a zeigt das Ergebnis an dem Kurbelwellenlager 4a, F i g. 2 b das Ergebnis an dem Kurbelwillenlager Ab und F i c. 2 c das Ergebnis an dem Kurbelwellenlager Ac Die Kurbelwellenlager 4a*und 4eund die Kurbelwellenlager Ab und 4asind symmetrisch zu der Mitte des Kurbelwellenlagers 4cangeordnet, weshalb, wenn die Drehphase der Kurbelwelle um 360° in einem angegebenen Zustand des Kurbelwellenlagers Ab verschoben wird, das Ergebnis das gleiche wird wie in dem Zustand des Kurbelwellenlagers Ad Dieselbe Überlegung kann hinsichtlich der Beziehung zw^:schen den Kurbelwellenlagern 4eund 4aangestellt werden. Die Beschreibung bezüglich so der Kurbelwellenlager 4a* und Ae wird deshalb weggelassen.

Fig.,? zeigt den Zustuid der Änderung von Kräften, die auf ein Lager in einem Arbeitsspiel eines Viertaktmotors ausgeübt werden, in welchem der Parameter der Drehwinkel öder Kurbelwelle 2 ist. Bei dem Viertaktmotor besteht ein Arbeitsspiel aus zwei Umdrehungen der Kurbtlweiie 2, weshalb der Drehwinkel ©bis 720°angegeben ist. Der Drehwinkel von 0° bedeutet, daß der Kolben laam oberen Totpunkt in sinem Explosionshub ist. Die Zündungen erfolgen in der Reihenfolge der Kolben la- lc- ld- Ib. In diesen Diagrammen sind die Richtungen und die Stärken von Kräften durch Vektoren dargestellt und die geschlossenen Kurven werden durch Vereinigen der Vektorenden gebildet. Die Koordinatenaxen X-X₀ und Y- Y₀ sind bezüglich der Kurbelwellenlager fest.

Die Ergebnisse, die in den Fig. 2 a, 2 b und 2 c gezeigt sind, werden im folgenden miteinander verglichen. Gemäß dem Punkt A in Fig. 2 b empfängt das Kurbelwellenlager 4fc, welches der Fig. 2 b entspricht, und demgemäß auch das Kurbelwellenlager 4a" große Stoßkräfte von etwa 19613 N. Mittlerweile empfängt das Kurbelwellenlager Ac, welches F i g. 2 c entspricht, nicht eine so starke Stoßkraft wie an dem Punkt A. Das bedeutet, daß, da die Kennlinie in Fi g. 2 c eine ziemlich geschlossene Kurve ist, die Stoßkraft kaum auf das Kurbelwellenlager 4c ausgeübt wird. Weiter empfängt das Kurbelwellenlager 4a entsprechend ?ig. 2 » und demgemäß auch das Kurbelwellenlager Ae Stoßkräfte (Punkt B), die nur rtwa 7845 N im Vergleich zu der Kraft betragen, welche durch den oben genannten Punkt A angegeben ist. Darüber hinaus ist die geschlossene Kurve an dem Punkt B im Vergleich zu der Kurve an dem oben genannten Punkt A weniger spitz.

Deshalb können hinsichtlich der Kurbelwellenlager 46 und Ad, die starke Stoßkräfte empfangen, der Kurbelwellenlager 4aund 4« die kleine Stoßkräfte empfangen, und des Kurbelwellenlagers 4c, das fast keine Stoßkraft empfängt, wenn die Spiele so groß wie möglich innerhalb derjenigen Bereiche gemacht werden, in denen sie keine Geräusche erzeugen, entsprechend den ausgeübten Stoßkräften, welche aus den berechneten Ergebnissen erhalten werden, die in den Fig. 2 a bis 2 c gezeigt sind, die Reibungsverluste der Lager im Vergleich zu den bekannten Lagern beträchtlich verringert werden, ohne daß unerwünschte Geräusche erzeugt werden.

Die Spiele der beiden Kurbelwellenlager 46 und 4</werden, wie es oben bereits erwähnt worden ist, in Anbetracht der oben angegebenen Kräfteprofile am kleinsten gemacht, und die Spiele der anderen Kurbelwellenlager 4a 4cund 4ekönnen größer gemacht werden. Angesichts der Tatsache, daß die genaue Fluchtung von sämtlichen Kurbelwellenlagern ziemlich schwierig ist, kann deshalb, wenn die Positionierung der Kurbelwelle mittels der Kurbelwellenlager 46 und 4 i/erfolgt, eine gewisse Fehlausrichtung in den anderen Kurbelwellenlagern 4a, 4rund Ae bis zu einem gewissen Ausmaß durch die größeren Spiele derselben gestattet werden. Demgemäß kann auch der Effekt als Gegenmaßnahme gegen diese Fehlausrichtung erwartet werden.

Zum Verändern der Spiele können weiter zwei Arten von Methoden angewandt werden. Bei einer Methode

is wird der Durchmesser der Kurbelzapfen konstant gemacht und die Dicke der Kurbclwellenlagerschalen wird verändert. Bei der anderen Methode werden die Dicken der Lagerschalcn konstant gemacht und die Durchmesser der Kurbelzapfen werden verändert.

Wahrend die Spiele der Kurbelwellenlager oben beschrieben worden sind, werden im folgenden nun die Qlansnehmungen ausführlich beschrieben.

Infolge der Veränderung in den Spielen gemäß den Stärken von Stoßkräften, die auf die Kurbelwellenlager ausgeübt werden, können die Reibungsverluste, insbesondere diejenigen der Lager, welche relativ kleine Stoßkräfte empfangen, verringert werden. Die Bildung von Ölausnehmungen nach der Erfindung unterstützt die oben beschriebene Änderung der Spiele und wirkt mit dieser Änderung zusammen und reduziert außerdem die Reibungsverluste. Weiter wird durch das Vorsehen von Ölausnehmungen außerdem der Reibungsverlust der Pleuellager 5 ο bis 5d\n F i g. 1 verringert. In dem Fall von Pleuellagern werden die Stoßkräfte, die auf sie in dem Explosionshub eines Verbrennungsmotors ausgeübt werden, untereinander nicht verändert. Es ist demgemäß unmöglich, das Einstellen von Spielen der Pleuellager genau wie bei den oben erwähnten Kurbelwellenlagern vorzunehmen. Der Reibungsverlust der Pleuellager kann jedoch durch Vergrößern der Ölausnehmungen verringert werden. Deshalb kann der Reibungsverlust an der Kurbelwelle weiter verringert werden.

In Fig. 4 sind die Konfigurationen der Gleitflächen in einer vergrößerten und übertriebenen Querschnittansicht gezeigt, um die Ölausnehmungen zu veranschaulichen. Zwei getrennte Hälften, d. h. zwei im Querschnitt halbkreisförmige Lagerschalen AA und AB eines Gleitlagers tragen eine Kurbelwelle 2 oder einen Kurbelzapfen 6. Die Mittelscheitel 7"der Gleitflächen von beiden Lagerschalen AA und AB nähern sich der Welle 2, während sich die Gleitflächen längs ihrer Umfange zu ihren Endteilen an den Teilfugen hin allmählich von der Welle 2 entfernen. Wenn der Querschnitt der Welle 2 oder des Kurbelzapfens 6 als ein vollkommener Kreis angenommen wird, werden also die Spiele oder Spalte, die zwischen der Wellenoberfläche und den Gleitflächen der Lagerschalen AA und AB gebildet sind, von dem minimalen Spalt (C₁) an dem Mittelscheitel Tzu dem maximalen Spalt (C₂) an den Endteilen hin allmählich breit, wenn die Spalte in gleicher Weise wie oben vergrößert werden, wobei die Differenz zwischen dem maximalen Spalt und dem minimalen Spalt als »Ölausnehmung«,

*a bezeichnet wird. Dieser Wert gleicht der maximalen Tiefe bei der spanabhebenden Bearbeitung, wenn die Ölausnehmung gebildet wird, indem zuerst eine vollkommen kreisförmige Gleitfläche gebildet und dann die Gleitfläche, mit Ausnahme an dem Mittelscheitelteil T, geschabt und dadurch oval gemacht wird. Da Quetschausnehmungen 5 an den Endteilen der Lagerschalen AA und AB als Ausnehmungen bei dem Zusammenbauen derselben gebildet werden, wird die oben angegebene maximale Schabetiefe oder der maximale Spalt in einem

4s Abstand α von 6 bis 10 mm von dem Umfangsende gemessen.

Das Vorsehen der Ölausnehmungen dient dem Zweck, den Öiumlauf zu fördern und sicherzustellen. Das bedeutet, daß, wenn die Spiele auf beiden Seiten des minimalen Spiels oder Spalts C, an dem Mittelscheitel TaIlmählich vergrößert werden, der Öiumlauf an den Gleitflächen verstärkt und demgemäß die Kühlwirkung verbessert wird. Wenn die Welle 2 oder der Kurbelzapfen 6 in der Richtung des Pfeils fl mit einer hohen Kraft belastet wird oder wenn die zusammengebauten Lagerschalen 4 A und 4 B mit Kräften in den Richtungen der Pfeile /5 belastet werden, werden die Lagerschalen AA und AB etwas zu einer vertikal langen Ellipse verformt, wobei aber eine solche Verformung durch das Vorsehen der Ölausnehmung vermieden und deshalb der Mindestölumlauf aufrechterhalten werden kann.

Die Werte der Ölausnehmungen betragen im Stand der Technik, wie oben erwähnt, 5 bis 15 μτη an Wellen von

30 bis 70 mm Durchmesser. Diese Werte werden als notwendig, aber ausreichend, angesehen und es ist bislang angenommen worden, daß, wenn diese Werte vergrößert werden, die Lagerleistungen aufgrund der Bildung von unnötigem Spiel in den Lagern verschlechtert werden.

Gemäß der Erfindung werden die Ölausnehmungen unter einem ganz neuen Gesichtspunkt der Verringerung des Reibungsverlustes in Kurbelwellenlagern und/oder Pleuellagern betrachtet, was sich von dem Gesichts-

punkt des Ölurnlaufes unterscheidet. So ist festgestellt worden, daß der Reibungsverlust durch Vergrößern der Werte der Ölausnehmungen beträchtlich verringert wird, ohne daß es zu irgendwelchen unerwünschten Einflüssen, wie dem Auftreten von Geräuschen, auf die Leistungen der Lager kommt.

Die Vergrößerung der Ölausnehmungen sollte wenigstens an denjenigen Kurbelwellenlagern vorgenommen werden, die an der Kurbelwelle relativ kleine Spiele haben. Im Vergleich zu Kurbelwellenlagern mit großen Spielen ist der Reibungsverlust in Kurbelwellenlagern mit kleinen Spielen groß. Demgemäß kann der Reibungsverlust durch Vergrößern der Ölausnehmungen verringert werden. Bei Kurbelwcllenlagern mit relativ großen Spielen ist eine weitere Verringerung des Reibungsverlustes durch Vergrößern der Ölausnehmungen zusätzlich zu der Vergrößerung der Spiele zu erwarten. In diesem Fall, d. h. wenn sowohl die Spiele als auch die Ölausneh-

mungen vergrößert werden, wird der Grad der Vergrößerung der Spiele etwas kleiner gemacht als in dem Fall, in welchem die (!»!ausnehmungen nicht vergrößert werden, um das Auftreten von Geräuschen zu vermeiden. Weiter können auch bei den Pleuellagern die (!»!ausnehmungen unter im wesentlichen gleichen Bedingungen vergrößert werden.

Ein geeigneter Wert der Ölausnehmung zum erfindungsgemäßen Verringern des Reibungsverlustes, d. h. die Differenz zwischen dem Spiel Q gemessen zwischen der Oberfläche der Kurbelwelle 2oder des Kurbelzapfens i an dem Mittelscheitel 7"der halbkreisförmigen Lagerschale 4A und AB und dem Spiel C₁ gemessen an dem Punkt, der einen Abstand avon etwa 9 bis 10 mm von dem Endteil der Lagerschale aufweist, liegt in dem Bereich von Ίύ bis 80 μ/ο. Dieser Wert muß auf der Basis von Faktoren, wie der Drehzahl, der ausgeübten Kräfte, des Wellendurchmessers und des oben erwähnten Spiels, ermittelt werden. In Verbindung mit der Abmessung der Kurbelwelle 2 oder des Kurbelzapfens 6 kann der obige Wert in einem beträchtlich breiten Bereich von Kurbelwellendurchmessern angewandt werden und ist bei Kurbelwellen und Kurbelzapfen mit Durchmessern von 30 bis 70 mm von verschiedenen Typen von Verbrennungsmotoren ausreichend. Insbesondere kann eine ziemlich merkliche Auswirkung bei wassergekühlten Verbrennungsmotoren Tür Fahrzeuge mit einer maximalen Drehzahl in der Größenordnung von 6000 U/min erwartet werden.

Durch die oben beschriebenen Maßnahmen kann der Effekt der Verringerung des Reibungsverlustes in Kurbelwellenlagern an der Kurbelwelle zwar erzielt werden, wenn jedoch Schmierölnuten und/oder Haltenasen in gleicher Weise wie im Stand der Technik gebildet werden, wird die Menge des Schmierölstroms unerwünscht vergrößert und der Öldruck verringert. Wenn das herkömmliche Schmiersystem benutzt wird, geht deshalb das Gleichgewicht der Ölzufuhr in dem Verbrennungsmotor ais Ganzem vcrlufen und es kornrnt zu einem Verlust an Ölzufuhr zu anderen gleitenden Teilen. Dieses Problem wird ausführlich unter Bezugnahme auf die Fig. S und 6 beschrieben.

In dem im Querschnitt halbkreisförmigen Lagerschalen AA und AB ist eine Schmierölnut 12 in der Gleitfläche in der Umfangsrichtung gebildet. Die Ölnut 12 ist mit einem ölloch 13 versehen, über welches Schmieröl zugeführt wird. Eine Haltenase 14 ist an einem Endteil jeder Außenfläche dieser Lagerschalen A Anna 4 Ä nach außen vorstehend gebildet. Die Aussparung 15 wird bei dem Pressen der Nase 14 gebildet.

Die oben beschriebenen Lagerschalen AA und AB werden an die obere bzw. untere Seite der Kurbelwelle 2 oder des Kurbelzapfens 6 angepaßt und durch das obere und das untere Gehäuse 17 zusammengespannt, die dadurch die Lagerschalen AAund 45bis zu einem bestimmten Punkt abstützen. Bei diesem Zusammenbauvorgang werden die Nasen 14 der Lagerschalen AA und 4ßvon den Aussparungen 18 der Gehäuse 17 aufgenommen, wodurch das gesamte Gleitlager 4 festgelegt wird. Das Schmieröl wird aus einem ölkanal (nicht dargestellt) des Gehäuses 17 in das ölloch 13 und die ölnut 12 und weiter in den Zwischenraum zwischen der Lagerfläche und der Kurbelwelle 2 oder dem Kurbelzapfen 6 geleitet. Durch fortwährende Zufuhr des Schmieröls können mehrere Funktionen desselben, wie die Verringerung des Reibungsverlustes, die Kühlung, usw., erfüllt werden.

Dagegen sind bei den herkömmlichen Gleitlagern (nicht dargestellt) die Positionen der oben erwähnten Nase 3S 14 und der Schmierölnut 12 in Richtung der Welle verschieden, d. h. die Nase ist an einem Seitenende des Gleitlagers gebildet. Deshalb werden in dem Nasenteil große Spiele oder Spajte der Ölnut und der Aussparung an zwei Stellen in der Richtung der WoHc gebildet. Infolgedessen wird der Öldurchflußviderstand jn diesem Teil klein, was zur Zunahme des Ölstroms und zur Verringerung des Öldruckes führt. Wenn das Spiel an der Welle vergrößert oder die ölausnehmung zusätzlich vergrößert wird, wird deshalb die oben erwähnte Neigung gefördert und es treten die unerwünschte Vergrößerung des Ölstroms und das unerwünschte Sinken des Öldruckes auf. Wenn die Spiele und Ölausnehmungen in der oben angegebenen Weise vergrößert werden, werden also die Kurbelwellenlager, welche vergrößerte Spiele haben, mit zuviel Schmieröl versorgt, da das Schmieröl bei konstantem Druck durch eine Ölpumpe von bestimmter Kapazität in einem Verbrennungsmotor geliefert wird. Das Schmieröl strömt deshalb über die Endteile der Lagerschalen aus (seitliches Lecken) und kehrt direkt in die Ölwanne zurück. Demgemäß wird diejenige Menge an öl, die über normale Kanäle zu anderen Teilen geht, verringert und das Gleichgewicht der Ölversorgung von anderen gleitenden Teilen (Nockenwelle usw.) geht verloren. Der Verlust an Ölzufuhr wird daher an einigen gleitenden Teilen hervorgerufen und kann anomalen Verschleiß und Fressen verursachen.

Deshalb wird in dieser Ausfuhrungsform die Haltenase 14 an der Rückseite der Ölnut 12 gebildet, wie es deut- so Hch in Fi g. 5 zu erkennen ist. Das heißt, die Aussparung 15 wird innerhalb der ölnut 12 gebildet Da die Positionen der Nase 14 und der Ölnut 12 in einer Linie sind wird der Teil mit großem Spiel zu einem Punkt in der Richtung der Welle und demgemäß kann der Strömungswiderstand des Öldurchfliuses an dem angrenzenden Endteil einer Lagerschale des Gleitlagers im Vergleich zum Stand der Technik groß gemacht werden. Das gestattet deshalb das Aufrechterhalten einer geeigneten Strömung und eines geeigneten Druckes selbst dann, wenn die SS Spiele relativ groß gemacht und die· Ölausnehmungen ebenfalls vergrößert werden. Die Verringerung des Reibungsverlustes kann deshalb erreicht werden, ohne die unnötige Vergrößerung des Ölstroms und den Druckabfall hervorzurufen.

Nach vorstehender Beschreibung ist es zum Verhindern, daß das Schmieröl ausfließt (seitlicher Leckverlust), erwünscht, die Schmierölnut 12 und die Aussparung 15 in der Position zu bilden, die soweit wie möglich von beiden Seiten des Gleitlagers entfernt ist, d. h. in Richtung der Kurbelwelle in dem mittleren Teil. Sogar dann, wenn die Schmierölnut in einer Position gebildet wird, die sich nicht in dem Mittelteil befindet, muß die oben erwähnte Aussparung ebenfalls in einer Linie mit der Schmierölnut gebildet werden. Wenn mehrere Ölnuten gebildet werden, wird die Aussparung, d. h. die Nase in einer Linie mit einer der ölnuten gebildet Wenn keine Schmierölnut gebildet wird, kann die Nase in Richtung der Welle in der mittleren Position gebildet werden.

Bei dem Gleitlager 4, das in den Fi g. 7 bis 9 gezeigt ist, ist nur eine der Lsgerschalen mit einer Schmierölnut versehen, und die Nase zum Positionieren des Lagers ist in der oben angegebenen oder in anderer Weise angeordnet In dieser Ausfuhrungsform ist das Spiel relativ groß gemacht und die Ölausnehmung ist ebenfalls

10 IS

groß gemacht, um den oben erwähnten Nachteil zu vermeiden. Eine der beiden Lagerschalen 4Λ und 4B, die ein Kurbelwellenlager oder ein Pleuellager bilden, ist mit einer Schmierölnut versehen, während die andere Lagerschale eine glatte Gleitfläche hat. In diesem Fall befindet sich die Lagerschale 4A, welche die Schmierölnut 12 aufweist, auf derjenigen Seite, auf die die Explosionskraft eines Verbrennungsmotors nicht ausgeübt wird. In dem Gleitlager 4, das die Schmierölnut nur auf einer Seite hat, ist der Strömungswiderstand derjenigen Seite, die keine ölnut hat, groß, weshalb die Verstärkung des ölstroms und die Abnahme des Druckes, welche durch die Vergrößerung des Spiels an der Weile verursacht werden, vermieden und der ölstrom und der Druck auf geeigneten Werten gehalten werden können. Gemäß den Fig. 8 und 9 kann die Nase 14 in einer axialen Position angeordnet sein, bei welcher es sich nicht um die der Schmierölnut 12 handelt, oder an der Rückseite der Ölnut 12 wie es in Fig. 8 durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf mehrere Versuchsergebnisse noch ausführlicher beschrieben. Das Diagramm von Fig. 10 zeigt die Vergleichsergebnisse der Unterschiede in den Reibungsmomenten an Kurbelwellen für eine herkömmliche Lagerung, für eine Lagerung nach der Erfindung, bei welcher die Spiele der Kurbelwellenlager 4abis 4everändert werden, und für eine Lagerung nach der Erfindung, bei welcher die Spiele in den Kurbelwellenlagern verändert und gleichzeitig die Ölausnehmungen vergrößert werden. Die Testbedingungen sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben, während die in F i g. 10 für die Lager verwandten Symbole in der folgenden Tabelle 2 angegeben sind.

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Tabelle 1

	Motorentyp	4 Zylinder, 1600 cm³	Ι«ηβ rK ro ί ti»
		Kurbelwellendurchmesser: 58 mm	(mm)
25	Testvorrichtung	Kurbelwelle + Unwuchtmasse
		(Kräfteprofile ähneln denjenigen von echten
		Motoren)
	Temperatur des zugeführten Öls	120 ±2° C
30	ölmenge	6 l/min bei 5000 U/min (Druckölversorgung)
	Art des Ols	SAE 10W-30
35	Tabelle 2
	Symbol Lager	öispait "!ausnehmung
		(μΠ)) (μΓΠ)

40 45 50

herkömmlich Erfindung

desgl.

35-45

4α: 60
4b: 40
4c: 80
4d: 40
4e: 60
desgl.

desgl.

10-15

20,.' 20,8

20,8 20,8

55 60 65

Aus Fig. 10 ist zu erkennen, daß die Reibungsmomente bei der Lagerausbildung nach der Erfindung kleiner sind als bei der herkömmlichen Lagerausbildung. Der Reibungsverlust kann also durch die Lagerausbildung nach der Erfindung verringert werden. Darüber hinaus wurde das Auftreten von übermäßigen Geräuschen bei der Lagerausbildung nach der Erfindung nicht beobachtet. Wenn alle Spalte auf 80 μΐυ eingestellt werden, kann der Reibungsverlust zwar weiter verringert werden, es hat sich jedoch bestätigt, daß der praktische Nutzen durch das Auftreten von Geräuschen verloren geht. Das Spalt- oder Spielverhältnis, d. h. das Verhältnis von Ölspalt zu Kurbelzapfendurchmesser, wird im aligemeinen auf 4/10000 bis 10/10000 im Stand der Technik eingestellt, während gemäß den obigen Versuchen dieses Verhältnis bei den Kurbelwellenlagern 4a, 4b (und 4d) und 4r 10/10000,7/10000 bzw. 14/10000 beträgt, wobei also das Verhältnis bei dem Kurbelwellenlager 4cziemlich groß ist.

In Fig. 11 sind die Ergebnisse von Mctorentests bezüglich der Auswirkungen von Maßnahmen gegen die Öldruckabsenkung in Kurbelwellenlagern mit veränderten Spielen gezeigt. Die Tesibedingungen sind in der folgenden Tabelle 3 angegeben. Die Symbole in F i g. 11 für die Lager sind in der folgenden Tabelle 4 angegeben, in

welcher »eine Seite mit Nut« bedeutet, daß die Schmierölnut 12 in nur einer der beiden im Querschnitt halbreisförmigen Gleitlagerschalen 4A und 4ß des Kurbelwillenlagers gebildet ist, und in welcher »mittige Nase« liejenige Nase meint, die in dem Mittelteil in Richtung der Lagerbreite des Kurbelwellenlagers gebildet ist.

Tabelle 3

Motorentyp

4 Zylinder, 1600 cm·¹
Kurbelwellendurchmesser: 58 mm* Pleuelzapfen :48 mm⁰

Testgerät vollständiger Motor, ohne Zündkerzen Temperatur des zugeführten Öls 100 ± 2° C

(gemessen am Einlaß des Hauptloches)

Ölart SAE lOW-30 Öldruck gemessen am Einlaß des Hauptloches Tabelle 4 Symbol Lager

Lagerbreite (μιτι)

Ölspalt

(μηι)

Maßnahme gegen Absinken
des Öldrucks

herkömmlich	20,8	35-45
Erfindung	20,8	4a: 60
		4b: 40
		4c: 80
		4d: 40
		4e: 60
desgl.	desgl.	desgl.
desgl.	desgl.	desgl.

eine Seite mit Nut

mittige Nase eine Seite mit Nut

F i g. 11 zeigt ohne weiteres, daß, wenn die Ölspalte verändert werden und einige von ihnen vergrößert werden, ohne das herkömmliche Schmiersystem zu verändern, das Absinken des Öldrucks auftritt, daß aber, wenn die oben beschriebene Maßnahme gegen den Abfall des Öldrucks getroffen wird, ein ziemlich gutes Gleichgewicht der Ölzufuhr wie bei den herkömmlichen Lagern aufrechterhalten werden kann.

Bei den obigen Versuchen werden die ölausnehmungen von Pleueln nicht vergrößert. Dann werden die Ölausnehmungen der Pleuellager in den folgenden Versuchen vergrößert. Die Ergebnisse, die in den Fig. 12 und 13 gezeigt sind, stammen von Zündtests echter Motoren (47 996 Pa Teillast). Die Testbedingungen srd in der folgenden Tabelle 5 angegeben. Die in den in F i g. 12 gezeigten Tests benutzten Lager sind in der folgenden Tabelle 6 angegeben, während die in dsn in F i g. 13 gezeigten Tests benutzten in der folgenden Tabelle 7 angegeben sind.

Die Begriffe, »mittige Nase« des Kurbelwellenlagers und »Nut auf einer Seite« sind vorstehend bereits erläutert, und der Begriff »mittige Nase« des Pleuels bedeutet, daß die Nase zum Positionieren in dem Mittelteil eines Gleitlagers gebildet ist, welches keine Schmierölnut hat.

Tabelle 5 Motorentyp

4 Zylinder, 1800 cm³
Kurbelwelle: 58 mm⁰
Pleuelstangenzapfen: 48 mm⁰

Testgerät

Temperatur des zugeführten Öls

Ölzufuhr Ölart

Motorentischtest (Belastungen werden durch einen
Dynamometer ausgeübt)

80 ±2,5° C

(gemessen am EiniaS des Hauptioches)

aus der Ölpumpe des Motors

SAE 10W-30

	²⁵	■	30	Tabelle 6	Lager-	28 49 790	Ölausnehtnung	30-35	Maßnahme gegen
			Symbol Lager	breite				Absinken des Öldrucks
			(mm)	Ölspalt	(μτη)
		20,8		10-15	30-35
5	• herkömmlich		(μτη)		gleich wie (*2)
	Kurbelwellen!.	20,0	35-45	10-15		-
	Pleuellager			(*2)	30-35
10	O Erfindung	20,8	35-45	Aa	gleich wie (*2)
	Kurbelwellen!.		CD	Ab
			Aa: 50	Ac	10-15
			Ab: 35	Ad
			4c: 60	Ae
I ^is		20,0	Ad: 35		Ölausnehmung	-
I	Pleuellager	20,8	Ae: 50			mittigc Nase
I	■ Erfindung		35-45	(μΐη)	eine Seite mit Nut
I	KurbelweUenl.	20,0	gleich wie (·!)'		imiiigE Nase
I	Pleuellager	20,8			mittige Nase
I	Δ Erfindung		35-45	eine Seite mit Nut
I	KurbelweUenl.	20,0	gleich wie (*1)	mittige Nase
I	Pleuellager
			35-45
Tabelle 7	Lager		Maßnahme gegen
Symbol Lager	breite		Absinken des Öldrucks
	(mm)	Ölspalt	(mm)

	(μπι)

35 40

50

herkömmlich	20,8	35-45	10-15	—
KurbelweUenl.
Pleuellager	20,0	35-45	10-15	-
Erfindung		(*D	C2)
KurbelweUenl.	20,8	4a: 60	Aa)
		Ab: 40	4c J. 10-15
		Ac: 80	Ae \
		Ad: 40 Ae: 60	ii}»-»
PleueUager	20,0	35-45	30-35	-
Erfindung	20,8	gleich wie (*1)	gleich wie (*2)	mittige Nase
KurbelweUenl.				eine Seite mit Nut
Pleuellager	20,0	35-45	30-35	mittige Nase
Erfindung	■20.8	gleich wie (*1)	gleich wie (*2)	mittige Nase
KurbelweUenl.				eine Seite mit Nut
Pleuellager	20,0	35-45	10-15	mittige Nase

55

60

65

Die folgende Tatsache wird anhand der Testergebnisse verständlich, die in den Fig. 12 und 13 gezeigt sind. Wenn die Lagerausbildung nach der Erfindung ohne die MaBnahme gegen das Absinken des Öldrucks bei einem Verbrennungsmotor mit herkömmlichem Schmiersystem benutzt wird, wird ein Absinken des Wellendrehmoments im Vergleich zu dem herkömmlichen Lager beobachtet. Wenn die Maßnahme gegen das Absinken des Öldrucks bei der Lagerausbildung nach der Erfindung getroffen wird, werden jedoch höhere Drehmomente als bei er herkömmlichen Lagerausbildung erzielt. Aufgrund dieser Tatsache ist verständlich, daß die Obige MaBnahme gegen den Öldruckabfall wirksam ist und der Reibungsverlust unter Aufrechterhaltung des Gleichgewichts der Ölversorgung der Gleitlager verringert werden kann. Weiter kann aber auch bei der Lager* ausbildung nach der Erfindung, bei der keine Maßnahme gegen den öldruckabrall ergriffen wird, dadurch, daß das Schmiersystem so geändert wird, daß es die richtige Menge an Schmieröl liefert, der Reibiingsverlust erfolgreich verringert werden.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

Si«

hSbtoeisßnnigen Gleitlagetschalen (4/i, 4fl) auf einem konstanten Wert gehalten sind.

BHBBHi

daß unerwünschte Klopfgeräusche erzeugt werden.