JP3679772B2

JP3679772B2 - Slide bearing in internal combustion engine

Info

Publication number: JP3679772B2
Application number: JP2002077467A
Authority: JP
Inventors: トーマス・シンネストヴェト・クヌートセン
Original assignee: MAN B&W Diesel AS
Current assignee: MAN B&W Diesel AS
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: KR100491036B1; JP2002323033A; KR20020075253A; DK200100468A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関内のスライド軸受であって、軸受内面を有する静止型軸受ハウジングと、その長手方向軸の周りで回転可能なジャーナルとを有し、該軸受内面は、エンジンが停止したとき、ジャーナルが軸受面と接触する線である長手方向線から周方向に向けて０°乃至３６０°伸び、該軸受内面が、波状トラフが周方向に伸びる波状表面を有する少なくとも１つの波状領域と、滑らかな領域とに分割される、スライド軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる軸受は、内燃機関にて周知であり、例えば、米国特許第６，０８２，９０４号(US-A 6,082,904)に記載されたように、例えば、クランク軸の主軸受として又は２行程クロスヘッドエンジンにおけるピストンヘッド又はクロスヘッド軸受として使用されている。この既知の軸受において、軸受内面の滑らかな領域は、ジャーナルと軸受面との間の距離が、エンジンが運転している間、最短となる領域内に正確に位置している。特定の軸受の場合、当該技術分野の当業者は、エンジンが停止したとき、ジャーナルに対する長手方向線が軸受面と接触する箇所が軸受面の何処であるか、また、エンジンの全負荷運転のとき、ジャーナルと軸受面との間の距離が最短となる領域が軸受面の何処であるかを十分に知っている。主軸受において、長手方向線は通常、軸受面の最下点にてジャーナルの長手方向軸と平行に位置しており、全負荷運転時、軸受面とジャーナルとの間の半径方向距離が長手方向線から離れて周方向に向けて４５°乃至９０°の位置にある領域内で最短となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
通常、その表面を極めて滑らか（平滑）にしようとする努力が為されており、それは、ジャーナルと軸受面との間の潤滑油膜を、反対面を把持する１つの面の粗さを伴うことなく極めて薄くすることができるからである。ジャーナルから軸受ハウジングへの荷重の伝導は、軸受面とジャーナルとの間の距離が最短となる領域でその厚さが最も薄くなる、ウェッジ・シェイプ量(wedge-shaped amount)の、加圧潤滑油を介して行われるから、エンジンが運転しているとき、ジャーナルと軸受面との間に潤滑膜を保つことは軸受の機能にとって極めて重要なことである。上述した米国特許は、内燃機関が全負荷運転するとき、ジャーナルからの距離が最短となる位置となる軸受面の特定領域内に滑らかな領域が位置しなければならないという思想に基づくものである。この位置は、潤滑油の圧力が最高となる位置であり、従って、この米国特許には、滑らかな領域のこの位置は、ジャーナルを支持するためのより大きい軸受領域を提供すると記載されている。
【０００４】
本発明の目的は、スライド軸受の可搬重量（負荷容量）及び信頼性を向上させることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記に鑑みて、本発明によるスライド軸受は、内燃機関の全負荷運転時、ジャーナルから最短の距離に配置された軸受面の領域に波状領域が少なくとも配置されることと、滑らかな領域が長手方向線から周方向に向けて両側部にて少なくとも３°だけ伸びることと、波状領域が長手方向線から周方向に向けて少なくとも５°だけ離れることとを特徴としている。
【０００６】
中間の波形頂部を有して周方向に伸びる波形トラフは、潤滑油ウェッジ(lubricating oil wedge)内の圧力がスライド軸受に加わる荷重に伴って蓄積するとき、潤滑油がスライド軸受の長手方向に向けて流れることの障壁として機能する。その他の全ての事項が等しいならば、油が流れ出ることに対する抵抗が増大する結果、油が最初に消費される端部領域にて潤滑油の圧力がより高圧となり、また、潤滑油膜の厚さが増し、このことは、特に、端部領域で軸受に対しより優れた可搬重量を付与することになる。油の圧力、従って、軸受に加わる荷重は、軸受の長手方向に向けてより均一に分配されるようになる。ジャーナルに加わる荷重が等しいとき、このことは比軸受圧力を低圧にし（膜内の油圧力がより低圧となる）、このことは、同様に、潤滑油膜の厚さを増すことに寄与することになる。
【０００７】
エンジンが静止状態にあるとき、ジャーナルは長手方向線に沿って軸受面と接触しており、この線の周りの滑らかな領域によりジャーナルは、エンジンの始動時、初期の回転時に可能な限り早急にジャーナル面と軸受面との間に潤滑油膜を吸引することになる。この効果は、例えば、エンジンを始動のための正確な角度位置となるように方向決めするように、ジャーナルがエンジンの始動の準備として回転するならば、同様に生じる。エンジンのｒｐｍが増すと、直ちに、ジャーナルは滑らかな領域から引き離され、軸受内の摩擦の結果として波状領域内に進む。
【０００８】
滑らかな領域が停止したエンジンにて接触線の各側部にて３°以下の角度だけ伸びるならば、ジャーナルが滑らかな領域から去るとき、相互に回転する面の間の油膜の蓄積が不十分となるという度を超えたリスクが生じる。
【０００９】
１つの好ましい実施の形態において、スライド軸受は主軸受であり、波状領域は長手方向線から少なくとも３０°乃至１００°伸び、滑らかな領域は長手方向線の両側部にて少なくとも１０°だけ伸びる。エンジンが全負荷又は全負荷の７０％以上の負荷にて運転するとき、軸受面の最下方に位置する線に相応し、長手方向線に亙って４５°乃至９０°の領域内でジャーナルから軸受面までの距離が最短となることがしばしばである。波状領域が少なくとも３０°乃至１００°伸びるならば、最大荷重を受けたとき、ジャーナルが波状領域内に配置された潤滑油ウェッジ(lubricating oil wedge)上で回転する確実さは極めて大きい。軸受面の少なくとも最下方の２０°の位置に滑らかな領域があることは、潤滑油膜の急速な蓄積に寄与するが、ジャーナルが急速に作動するならば、始動時、同様に、ジャーキー・ムーブメント(jerky movements)を生じる。
【００１０】
滑らかな領域が実質的により大きいならば、特定型式の軸受に対し、より均一な軸受荷重を実現することを制限する効果を及ぼすから、好ましくは、滑らかな領域は長手方向線から２０°以内だけ伸びるようにする。波状領域は長手方向線から少なくとも３０°乃至３３０°伸びて、滑らかな領域により覆われない領域の大部分を覆うようにすることも更に好ましい。エンジン負荷が変化するとき、ジャーナルが軸受内で動くならば、波状領域は略常時作用可能である。製造の観点からして、波状領域が軸受面の周縁に沿って可能な限り円形に伸びることも１つの有利な点である。
【００１１】
適当な実施の形態において、滑らかな領域における滑らかな面から波状領域における同一の波の高さを有する波状面まで漸進的に表面が変化する少なくとも１つの遷移領域が波状領域と滑らかな領域との間に存在する。このようにして、滑らかな領域から波状領域への遷移が均一となり、このことは、エンジンの始動の間、及び負荷が変動する状態で運転するとき、軸受の信頼性を向上させることになる。１つの面型式から別の面型式に漸進的に遷移する結果、油膜の作動状態は均一に変化することになる。周方向への遷移領域の程度は少なくとも５°とすることができ、このことは、１つの機械加工工具から別の工具へ適宜に切り換えることを許容する。
【００１２】
波状面の効果は、軸受面の端部に向けた領域内で特に最大となる。これらの端縁領域内にて、波状領域により、潤滑油が保持され、この端縁領域内で膜内に油圧が蓄積することに伴って潤滑油膜の厚さが増すことは、長手方向に向けて端縁領域からある距離に配置された内部領域内で潤滑油を所要位置に保つことに強力に寄与することになる。この内部領域内にて、軸受面の特殊な幾何学的形状によって潤滑油を所要位置に保つことは僅かしか必要とならず又は全く不要である。このため、軸受の長手方向に向けて軸受面の端部から引込んで位置する多数の内部領域を備えるように、また、軸受面が滑らかとなるように波状領域を設計することが可能である。
【００１３】
波状領域内で波頂部から波状トラフの底部までの距離が滑らかな面を有するように形成された相応する軸受の中間における油膜の厚さに相応するとき、長手方向への潤滑油の流れ出しに対する最大の遮断効果が得られると考えられる。このため、この距離は、少なくとも０．００５ｍｍ、好ましくは、０．００５乃至０．０１５ｍｍの範囲にあるようにする。
【００１４】
この実施の形態の更なる展開例において、軸受ハウジングは、滑らかな領域及び波状領域の一部分が配置される第一の軸受シェルと、波状領域の他の部分を有する第二の軸受シェルとを備えており、波状領域内で波頂部から波状トラフの底部までの距離は、油膜の厚さが最大となる第二の軸受シェル内で最大となる。
【００１５】
スライド軸受は、本来の軸受メタルの頂部に配置された上側層を有する軸受面を備えるように形成することができ、この場合、少なくとも上側層に波状面が形成されることが好ましい。上側層は、典型的に、本来の軸受メタル上に配置された、より柔軟なならし層とし、製造時の誤差を補償することが可能な、新たなジャーナル及び軸受面の漸進的なならし層を提供することができる。
【００１６】
前記上側層は、新たな部品のならし時、軸受メタルの層に対する運転状態に可能な限り相応する運転状態となることができるから、該上側層が軸受メタルの上側層の場合と丁度同様に、潤滑油を保持することができることは１つの有利な点である。
【００１７】
本発明によるスライド軸受は、軸受の長手方向に向けてより均一な圧力分配状態を実現するから、この軸受は、ジャーナルの長手方向への軸受面の長さが軸受面の直径よりも短い、短い軸受を使用する場合、特に有利である。
【００１８】
１つの好ましい実施の形態において、軸受は、シリンダボアが少なくとも３００ｍｍであるディーゼル型２行程クロスヘッドエンジンの一部分である。内燃機関の場合、軸受面の面積はシリンダボアの二乗にて増大する一方、軸受に加わる全荷重はシリンダボアの三乗の割合で増大する。このため、大型のエンジンの場合、始動時の静荷重は小型のエンジンの場合よりも遥かに大きくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、極く概略図を参照しつつ、本発明の実施の形態の例に関してより詳細に説明する。
【００２０】
図１には、軸受ハウジングを有する主軸受１が図示されており、該軸受ハウジングの下方部分２は、主軸受がその一部を形成する内燃機関の台板と一体となっている。軸受ハウジングの上側にある取り外し可能な部分３は、弾性ボルト４によって下側部分に対して締め付けられている。ジャーナル部分５は軸受を貫通して伸びている。
【００２１】
種々の実施の形態において、同一の機能を果たす細部を示すため同一の参照番号が使用されていることを理解すべきである。
図２には、一端にて接続ロッド軸受７を有し且つ他端にてクロスヘッド軸受８を有する接続ロッド６が図示されている。これらの軸受は全てスライド軸受であり、軸受メタルを有する第一の軸受シェル９が挿入される静止部分と、軸受メタルを有する第二の軸受シェル１０が存在する取り外し可能な部分３という２つの部分に軸受ハウジングが分割されるという共通の特徴を有している。勿論、軸受メタルを軸受ハウジングの部品上に直接配置することは可能であるが、軸受を締め付けたとき、軸受メタル内に圧縮応力を発生させるという周知の可能性がある点で軸受シェルを使用することが好ましい。使用される軸受メタルは、例えば、ホワイトメタルとし、又は例えば、Ｓｎ４０Ａｌの如きスズ・アルミニウムのようなその他の一般的な軸受材料とすることができる。
【００２２】
別の実施の形態において、スライド軸受は、クロスヘッドシュー上のアイ形状の軸受であり、この場合、該シューがクロスヘッド上に取り付けられたとき、軸受ハウジングは、クロスヘッドハウジング上でジャーナルピンの端部の上方に押し込められるから、軸受ハウジングは単一の一体の部材として、すなわち、取り外し可能な軸受部品を使用せずに形成することができる。また、スライド軸受をカム軸に対する支持軸受として使用することもできる。
【００２３】
図４には、便宜上、展開した形態にて図面に図示した第一の軸受シェル９の内面が図示されており、同様に、図３には、その他の軸受シェル１０の内面が図示されている。図示した実施の形態において、軸受シェルは均一な寸法であり且つ各々が軸受の外周の１８０°に渡って伸びている。これと代替的に、軸受シェルは、その一方が他方よりも周縁のより大きい部分を覆うように長さが異なるようにしてもよい。
【００２４】
エンジンが停止したとき、潤滑油圧力が存在せず、また、ジャーナルは、該ジャーナルの長手方向軸に対して平行な長手方向線１１に沿って第一の軸受シェルの内面に接触する。軸受が軸ジャーナルに対する支持軸受であるならば、該線１１は通常、軸受内面１２における最下点に配置され、また、スライド軸受が接続ロッドの下端における接続ロッドの軸受であるならば、この線１１は通常、軸受内面における最上点に配置される。
【００２５】
図３及び図４は、線１１からの周方向への距離に対する角度表示を示す。図示した角度表示は、ジャーナルの反時計回り方向への回転に一致する左方向に向けて増大する。軸受面１２は、前端１３及び後端１４を有し、これらの端部の間の距離は軸受面の長さと称されている。軸受の直径は周方向への軸受面の長さをπで割った値に等しい。
【００２６】
軸受面は、線１１の両側部に沿って伸びる滑らかな（平滑）領域１５に分割されている。図示した実施の形態において、滑らかな領域１５は線１１に対して左右対称に配置されているが、領域の最大部分が線１１の左側となるように左右非対称に配置することも可能である。軸受面は、いわゆる波状領域１６に更に分割されており、この場合、該軸受面は、その波状トラフが周方向に伸びる波状面を有している。
【００２７】
図５には、波状領域内の軸受面に沿った断面図が図示されている。この面の波パターンは規則的であり、波の長さｓと、波状トラフ（立上がり管）が波頂部から底部までの距離ｈとを有している。この距離ｈは、例えば、０．００５ｍｍ乃至０．０１５ｍｍの範囲とし、また、距離ｓは所望の距離ｈを提供すべく使用される工具に依存する。この波パターンは、軸受面に対して周方向に回転され且つ距離ｓに相応する回転当たりの送り量にて軸受の長手方向に向け前方に送られる切断工具により形成することができる。原理上、円形部材の内面にかかる波パターンを切り込むことは、シリンダライナーの内面に波状のパターンを切り込むことから既知である。
【００２８】
この波パターンは図５に図示した以外の他の設計が可能である。波頂部は、例えば、断面図で見たとき、表面が正弦波状軌跡に従うようにし又は凸波状トラフ及び凹波状頂部が交互に現れる別の軌跡に従うように、均一に円形にすることができる。また、波頂部は波状トラフの間の平らな領域となるようにすることも可能である。図５に図示した形状は、円弧状の形状の切刃を有する片刃工具により切断することにより波状領域が形成されるときの基本的形状である。この基本的形状は、軸受に使用する前に、研磨、転造（ローリング）、ホーニング仕上げのような仕上げ加工を施すことができる。また、波パターンは、波状の切刃を有する工具にて切断することもでき、この場合、一回の工程にて複合的な凸型−凹型面を形成することができる。切断機械加工の１つの代替例として、波状面は、圧力を掛けながら、軸受面の所望の部分に亙って所望の表面プロフィールを有する工具により転造するといったエンボス加工により形成することができる。
【００２９】
軸受面は、線１１からのある距離にて、エンジンが運転しているとき、潤滑油管２０（図１）を介して加圧した潤滑油が充填される潤滑油通路１７を有している。ジャーナルは、その回転により、潤滑油をジャーナルと軸受面との間の領域内に吸引し、波パターンは潤滑油が前端１３及び後端１４にてプレスアウトされるのを防止する。
【００３０】
波状領域１６と滑らかな領域１５との間にて、図６の実施の形態は、滑らかな面から全波高さを有する面まで表面が漸進的に変化する遷移領域１８を有している。図７の実施の形態において、波状領域は軸受面が滑らかである内側領域１９を有している。これらの領域は、軸受面の端部１３、１４から引き込んだ距離Ｑの位置に配置されている。
【００３１】
軸受は、４工程エンジン及び２工程エンジンの双方に適用可能であり、上述したように、当該技術分野の当業者に周知である、当該出願人のエンジン型式ＭＥ又はＭＣの１つのような２工程クロスヘッドエンジンにて特に有利に使用することができる。このエンジンは、例えば、２０ｃｍ乃至１２０ｃｍの範囲のボアを有し、ｒｐｍが６０乃至８００ｒｐｍの範囲にあり、エンジン出力は、例えば、１０００ｋＷ乃至１３０，０００ｋＷの範囲とすることができる。ボアが５０ｃｍ以上のエンジンのような大型のエンジンにおいて、波頂部の不規則的な変形の虞れが回避されるから、滑らかな領域に波パターンが存在しないことは特に有利なことである。種々の実施形態の詳細を組み合わせて新たな実施の形態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による主軸受の側面図である。
【図２】接続ロッド軸受及びクロスヘッド軸受を有する接続ロッドの図である。
【図３】本発明による第二の軸受シェルの展開図である。
【図４】本発明による第一の軸受シェルの展開図である。
【図５】本発明に従った波状領域に沿った長手方向断面図である。
【図６】本発明のその他の実施の形態の図４に相応する図である。
【図７】本発明の更にその他の実施の形態の図４に相応する図である。
【符号の説明】
１主軸受２主軸受の下方部分
３取り外し可能な部分４弾性ボルト
５ジャーナル部分６接続ロッド
７接続軸受８クロスヘッド軸受
９第一の軸受シェル１０第二の軸受シェル
１１長手方向線１２軸受内面
１３軸受面の前端１４軸受面の後端
１５滑らかな領域１６波状領域
１７潤滑油通路１８遷移領域
１９内側領域２０潤滑油管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a slide bearing in an internal combustion engine having a stationary bearing housing having a bearing inner surface and a journal rotatable about its longitudinal axis when the engine stops. At least one wavy region having a wavy surface in which the wavy trough extends in the circumferential direction, and the inner surface of the bearing extends from 0 ° to 360 ° in a circumferential direction from a longitudinal line that is a line in contact with the bearing surface; The present invention relates to a slide bearing that is divided into a smooth region.
[0002]
[Prior art]
Such bearings are well known in internal combustion engines, for example, as described in US Pat. No. 6,082,904 (US-A 6,082,904), for example as a main bearing for a crankshaft or a two-stroke crosshead engine. Used as a piston head or cross head bearing. In this known bearing, the smooth area of the bearing inner surface is precisely located in the area where the distance between the journal and the bearing surface is the shortest while the engine is running. For certain bearings, those skilled in the art will know where the bearing surface is where the longitudinal line against the journal contacts the bearing surface when the engine is stopped, and when the engine is at full load operation. The region where the distance between the journal and the bearing surface is the shortest is fully known where the bearing surface is. In main bearings, the longitudinal line is usually located parallel to the longitudinal axis of the journal at the lowest point of the bearing surface, and during full load operation the radial distance between the bearing surface and the journal is the longitudinal direction. It is the shortest in the region located at 45 ° to 90 ° in the circumferential direction away from the line.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Efforts are usually made to make the surface very smooth (smooth), which means that the lubricating oil film between the journal and the bearing surface is not accompanied by the roughness of one surface gripping the opposite surface. This is because it can be made extremely thin. The load conduction from the journal to the bearing housing is a wedge-shaped amount of pressurized lubricant that has the smallest thickness in the region where the distance between the bearing surface and the journal is the shortest. Therefore, when the engine is in operation, it is extremely important for the function of the bearing to maintain a lubricating film between the journal and the bearing surface. The above-mentioned US patent is based on the idea that when the internal combustion engine is operated at full load, a smooth region must be located within a specific region of the bearing surface where the distance from the journal is the shortest. This position is the position where the lubricant pressure is highest, and therefore this US patent states that this position of the smooth area provides a larger bearing area for supporting the journal.
[0004]
An object of the present invention is to improve the load capacity (load capacity) and reliability of a slide bearing.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above, the slide bearing according to the present invention has at least a wavy region disposed in the region of the bearing surface disposed at the shortest distance from the journal and a smooth region in the longitudinal direction during full load operation of the internal combustion engine. It is characterized in that it extends at least 3 ° on both sides from the line in the circumferential direction and that the wavy region is at least 5 ° away from the longitudinal line in the circumferential direction.
[0006]
A corrugated trough that has an intermediate corrugated top and extends in the circumferential direction, when the pressure in the lubricating oil wedge accumulates with the load applied to the slide bearing, the lubricant is directed in the longitudinal direction of the slide bearing. Function as a barrier to flow. If all other things are equal, the resistance to the oil flowing out will increase, resulting in a higher pressure of the lubricating oil in the end region where the oil is first consumed and the thickness of the lubricating oil film This, in turn, imparts a better payload to the bearing, especially in the end region. The oil pressure, and thus the load applied to the bearing, is more evenly distributed along the length of the bearing. When the load applied to the journal is equal, this reduces the specific bearing pressure (the oil pressure in the film is lower), which also contributes to increasing the thickness of the lubricating oil film. Become.
[0007]
When the engine is stationary, the journal is in contact with the bearing surface along a longitudinal line, and the smooth area around this line causes the journal to be as fast as possible during engine start-up and initial rotation. A lubricating oil film is sucked between the journal surface and the bearing surface. This effect occurs as well if, for example, the journal rotates in preparation for starting the engine so that the engine is oriented to the correct angular position for starting. As the engine rpm increases, the journal is pulled away from the smooth area and proceeds into the wavy area as a result of friction in the bearing.
[0008]
If the smooth area is extended by an angle of 3 ° or less on each side of the contact line in a stopped engine, there will be insufficient oil film accumulation between the rotating surfaces when the journal leaves the smooth area. There is a risk beyond that.
[0009]
In one preferred embodiment, the slide bearing is a main bearing, the wavy region extends at least 30 ° to 100 ° from the longitudinal line, and the smooth region extends at least 10 ° on either side of the longitudinal line. When the engine is operated at full load or more than 70% of full load, it corresponds to the line located at the bottom of the bearing surface and from the journal in the region of 45 ° to 90 ° over the longitudinal line. Often the distance to the bearing surface is the shortest. If the wavy region extends at least 30 ° to 100 °, the reliability that the journal rotates on the lubricating oil wedge located in the wavy region is very great when subjected to the maximum load. The presence of a smooth area at least 20 ° below the bearing surface contributes to the rapid accumulation of the lubricant film, but if the journal is operating quickly, it will also have a jerky movement ( jerky movements).
[0010]
Preferably, the smooth region is only within 20 ° from the longitudinal line, since the smooth region has the effect of limiting the achievement of a more uniform bearing load for certain types of bearings. Try to stretch. More preferably, the wavy region extends at least 30 ° to 330 ° from the longitudinal line so as to cover most of the region not covered by the smooth region. If the journal moves in the bearing when the engine load changes, the wavy region can work almost always. From a manufacturing point of view, it is also an advantage that the wavy region extends as circularly as possible along the periphery of the bearing surface.
[0011]
In a suitable embodiment, at least one transition region whose surface gradually changes from a smooth surface in the smooth region to a corrugated surface having the same wave height in the wavy region is an area between the wavy region and the smooth region. Exists between. In this way, the transition from the smooth region to the wavy region is uniform, which improves the bearing reliability during engine start-up and when operating with varying loads. As a result of the gradual transition from one surface type to another, the operating condition of the oil film changes uniformly. The extent of the transition region in the circumferential direction can be at least 5 °, which allows an appropriate switch from one machining tool to another.
[0012]
The effect of the wavy surface is particularly greatest in the region towards the end of the bearing surface. In these edge regions, the wavy region holds the lubricating oil, and the oil film thickness increases as the oil pressure accumulates in the film in this edge region. This contributes strongly to keeping the lubricating oil in the required position within an internal region located at a distance from the edge region. Within this internal region, little or no need to keep the lubricating oil in place due to the special geometry of the bearing surface. For this reason, it is possible to design a wave-like region so as to have a large number of internal regions that are drawn from the end of the bearing surface toward the longitudinal direction of the bearing and to make the bearing surface smooth.
[0013]
When the distance from the wave top to the bottom of the wave trough in the wavy region corresponds to the thickness of the oil film in the middle of the corresponding bearing formed with a smooth surface, the maximum for lubricating oil flow out in the longitudinal direction It is thought that the blocking effect of is obtained. For this reason, this distance is at least 0.005 mm, preferably in the range of 0.005 to 0.015 mm.
[0014]
In a further development of this embodiment, the bearing housing comprises a first bearing shell in which a smooth region and a portion of the wavy region are disposed, and a second bearing shell having another portion of the wavy region. The distance from the wave top to the bottom of the wave trough in the wave region is maximum in the second bearing shell where the oil film thickness is maximum.
[0015]
The slide bearing can be formed so as to have a bearing surface having an upper layer disposed on the top of the original bearing metal. In this case, it is preferable that a wavy surface is formed at least in the upper layer. The upper layer is typically a more flexible leveling layer placed on the original bearing metal, and a gradual leveling of new journals and bearing surfaces that can compensate for manufacturing errors. A layer can be provided.
[0016]
The upper layer can be in an operating state corresponding to the operating state of the bearing metal layer as much as possible when leveling a new part, so that the upper layer is exactly the same as the case of the upper layer of the bearing metal. The ability to retain the lubricating oil is one advantage.
[0017]
Since the slide bearing according to the present invention realizes a more uniform pressure distribution state in the longitudinal direction of the bearing, the bearing has a shorter length in the longitudinal direction of the journal than the diameter of the bearing surface. It is particularly advantageous when using bearings.
[0018]
In one preferred embodiment, the bearing is part of a diesel two-stroke crosshead engine with a cylinder bore of at least 300 mm. In the case of an internal combustion engine, the area of the bearing surface increases with the square of the cylinder bore, whereas the total load applied to the bearing increases at a rate of the cube of the cylinder bore. For this reason, in the case of a large engine, the static load at the time of starting becomes much larger than in the case of a small engine.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, examples of embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to a very schematic diagram.
[0020]
FIG. 1 shows a main bearing 1 having a bearing housing, and a lower part 2 of the bearing housing is integrated with a base plate of an internal combustion engine in which the main bearing forms a part. The removable part 3 on the upper side of the bearing housing is clamped against the lower part by elastic bolts 4. The journal portion 5 extends through the bearing.
[0021]
It should be understood that the same reference numbers are used in various embodiments to indicate details that serve the same function.
FIG. 2 shows a connecting rod 6 having a connecting rod bearing 7 at one end and a crosshead bearing 8 at the other end. These bearings are all slide bearings and have two parts: a stationary part into which a first bearing shell 9 having bearing metal is inserted and a removable part 3 in which a second bearing shell 10 having bearing metal is present. The bearing housing is divided into a common feature. Of course, it is possible to place the bearing metal directly on the parts of the bearing housing, but the bearing shell is used because of the well-known possibility of generating compressive stress in the bearing metal when the bearing is tightened. It is preferable. The bearing metal used can be, for example, white metal or other common bearing material such as tin aluminum such as Sn40Al.
[0022]
In another embodiment, the slide bearing is an eye-shaped bearing on the crosshead shoe, wherein when the shoe is mounted on the crosshead, the bearing housing is a journal pin on the crosshead housing. Since it is pushed over the end, the bearing housing can be formed as a single integral member, i.e. without using removable bearing parts. Further, the slide bearing can be used as a support bearing for the cam shaft.
[0023]
4, for convenience, the inner surface of the first bearing shell 9 illustrated in the drawing in an expanded form is illustrated, and similarly, the inner surface of the other bearing shell 10 is illustrated in FIG. . In the illustrated embodiment, the bearing shells are of uniform dimensions and each extends over 180 ° of the outer circumference of the bearing. Alternatively, the bearing shells may have different lengths so that one of them covers a larger portion of the periphery than the other.
[0024]
When the engine is stopped, there is no lubricant pressure and the journal contacts the inner surface of the first bearing shell along a longitudinal line 11 parallel to the longitudinal axis of the journal. If the bearing is a support bearing for the shaft journal, the line 11 is usually located at the lowest point on the bearing inner surface 12 and if the slide bearing is the bearing of the connecting rod at the lower end of the connecting rod, this line. 11 is usually arranged at the highest point on the inner surface of the bearing.
[0025]
3 and 4 show an angle display with respect to the distance from the line 11 in the circumferential direction. The angle display shown increases towards the left, which coincides with the counterclockwise rotation of the journal. The bearing surface 12 has a front end 13 and a rear end 14, and the distance between these ends is referred to as the length of the bearing surface. The bearing diameter is equal to the length of the bearing surface in the circumferential direction divided by π.
[0026]
The bearing surface is divided into smooth (smooth) regions 15 extending along both sides of the line 11. In the illustrated embodiment, the smooth region 15 is arranged symmetrically with respect to the line 11, but it can also be arranged asymmetrically so that the maximum part of the region is on the left side of the line 11. The bearing surface is further divided into so-called corrugated regions 16, in which case the bearing surface has a corrugated surface in which the corrugated trough extends in the circumferential direction.
[0027]
FIG. 5 shows a cross-sectional view along the bearing surface in the wavy region. The wave pattern on this surface is regular, with the wave length s and the wave trough (rise tube) having a distance h from the wave top to the bottom. This distance h is, for example, in the range of 0.005 mm to 0.015 mm, and the distance s depends on the tool used to provide the desired distance h. This wave pattern can be formed by a cutting tool that is rotated in the circumferential direction with respect to the bearing surface and fed forward in the longitudinal direction of the bearing with a feed amount per rotation corresponding to the distance s. In principle, cutting a wave pattern on the inner surface of a circular member is known from cutting a wave pattern on the inner surface of a cylinder liner.
[0028]
This wave pattern can be designed other than that shown in FIG. The crest can be uniformly circular, for example, when viewed in cross-section, so that the surface follows a sinusoidal trajectory or another trajectory where convex and troughs appear alternately. It is also possible for the wave crest to be a flat area between the wave troughs. The shape illustrated in FIG. 5 is a basic shape when a wavy region is formed by cutting with a single-edged tool having an arc-shaped cutting blade. This basic shape can be subjected to finishing such as polishing, rolling (rolling), and honing before use in the bearing. The wave pattern can also be cut with a tool having a wavy cutting edge. In this case, a complex convex-concave surface can be formed in a single step. As one alternative to cutting machining, the corrugated surface can be formed by embossing, such as rolling with a tool having a desired surface profile over a desired portion of the bearing surface while applying pressure.
[0029]
The bearing surface has a lubricating oil passage 17 that is filled with pressurized lubricating oil via a lubricating oil pipe 20 (FIG. 1) when the engine is operating at a distance from the line 11. The journal, due to its rotation, sucks the lubricating oil into the area between the journal and the bearing surface, and the wave pattern prevents the lubricating oil from being pressed out at the front end 13 and the rear end 14.
[0030]
Between the wavy region 16 and the smooth region 15, the embodiment of FIG. 6 has a transition region 18 where the surface gradually changes from a smooth surface to a surface having a full wave height. In the embodiment of FIG. 7, the wavy region has an inner region 19 with a smooth bearing surface. These regions are arranged at a distance Q drawn from the end portions 13 and 14 of the bearing surface.
[0031]
The bearing is applicable to both a four-stroke engine and a two-stroke engine, and as described above, two-stroke, such as one of the applicant's engine type ME or MC, well known to those skilled in the art. It can be used particularly advantageously in a crosshead engine. This engine has, for example, a bore in the range of 20 cm to 120 cm, the rpm is in the range of 60 to 800 rpm, and the engine output can be in the range of 1000 kW to 130,000 kW, for example. In a large engine such as an engine with a bore of 50 cm or more, it is particularly advantageous that there is no wave pattern in a smooth region, since the possibility of irregular deformation of the wave crest is avoided. The details of various embodiments can be combined into a new embodiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a main bearing according to the present invention.
FIG. 2 is a view of a connecting rod having a connecting rod bearing and a crosshead bearing.
FIG. 3 is a development view of a second bearing shell according to the present invention.
FIG. 4 is a development view of a first bearing shell according to the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view along a wavy region according to the present invention.
FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 4 of another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 4 of still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main bearing 2 Lower part 3 of main bearing 3 Removable part 4 Elastic bolt 5 Journal part 6 Connecting rod 7 Connecting bearing 8 Crosshead bearing 9 First bearing shell 10 Second bearing shell 11 Longitudinal line 12 Bearing inner surface 13 Front end of bearing surface 14 Rear end 15 of bearing surface Smooth region 16 Wavy region 17 Lubricating oil passage 18 Transition region 19 Inner region 20 Lubricating oil pipe

Claims

A stationary bearing housing having a bearing inner surface, and a rotatable journal about its longitudinal axis, the bearing inner surface, when the engine is stopped, longitudinal line is a line journal is in contact with the bearing surface The bearing inner surface is divided into at least one wavy region having a wavy surface with a wavy trough extending in the circumferential direction and a smooth region extending in the circumferential direction from 0 ° to 360 ° In slide bearings in engines,
For the purpose of maintaining lubricating oil between the journal and the bearing inner surface during full load operation of the internal combustion engine, a smooth region extends at least 3 ° on both sides from the longitudinal line toward the circumferential direction , the wavy region is characterized and spaced Tei Rukoto least 5 ° towards the longitudinal line in the circumferential direction, the slide bearing in an internal combustion engine.

In the sliding bearing according to claim 1, the slide bearing is the main bearing, the wavy region extends by at least 30 ° to 100 ° from the longitudinal line, on either side of the smooth area is the longitudinal line A slide bearing characterized in that it extends at least 10 °.

2. The slide bearing according to claim 1, wherein the wavy region extends from the longitudinal line by at least 30 ° to 330 °, and the smooth region extends by at least 10 ° on both sides of the longitudinal line. Features a slide bearing.

4. A slide bearing according to claim 2 or 3, characterized in that the smooth region extends within 20 [deg.] From the longitudinal line.

In the sliding bearing according to any one of claims 1 to 4, wherein the smooth a smooth surface in the region progressively the surface of at least one varying from corrugated surface having a height of the same wave at the wave region transition region is characterized by the presence between the smooth region and the wavy region, the slide bearings.

6. A slide bearing according to claim 5 , characterized in that the circumferential extent of the transition region is at least 5 [deg.].

The slide bearing according to any one of claims 1 to 6, wherein the wavy region includes a large number of internal regions positioned by being retracted from an end portion of the bearing surface in a longitudinal direction of the bearing, and the bearing surface is smooth. A slide bearing characterized by being

The slide bearing according to any one of claims 1 to 7, wherein the distance from the wave top to the bottom of the wave trough in the wave region is at least 0.005 mm, preferably in the range of 0.005 mm to 0.015 mm. A slide bearing, characterized in that

In the sliding bearing according to claim 8, the bearing housing comprises a first bearing shell portion of the smooth region and the wavy region is located, and a second bearing shell having another portion of the wavy region it and the distance in wavy region from wave crest to the bottom of the wave trough, and in that the maximum in the second bearing shell, the slide bearings.

The slide bearing according to any one of claims 1 to 9, wherein the bearing surface has an upper layer disposed on the top of the original bearing metal, and at least a wavy surface is formed in the upper layer. Characteristic slide bearing.

The slide bearing according to any one of claims 1 to 10, wherein the length of the bearing surface in the longitudinal direction of the journal is shorter than the diameter of the bearing surface.

12. A slide bearing according to any one of the preceding claims, characterized in that the bearing is part of a diesel two-stroke crosshead engine with a cylinder bore of at least 300 mm.