DE10163292B4

DE10163292B4 - Lagerhälfte mit Nuten zur Verhinderung des Austritts von Schmieröl

Info

Publication number: DE10163292B4
Application number: DE10163292.4A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Niwa; Yoshitaka Ito; Mitsuru Sugita; Akira Ono; Susumu Mamiya; Masaaki Sakamoto
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2019-11-21
Anticipated expiration: 2021-12-22
Also published as: KR20020052937A; GB2372078A; JP2002188624A; JP3623737B2; DE10163292A1; USRE39613E1; GB2372078B; GB0130353D0; US20020085779A1; US6695482B2; KR100479880B1

Abstract

Lagerhälfte, die ein zylindrisches Gleitlager zum Abstützen einer Welle bildet, wenn zwei Lagerhälften zusammengesetzt werden,wobei die Lagerhälfte zwei in Umfangsrichtung liegende Enden (2b) aufweist, die jeweils eine Anzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten (3) aufweisen, wobei die Nuten (3) sich über den gesamten Umfang der Lagerhälfte erstrecken, wobei die Nuten (3) Bereiche (3b) an den beiden Enden (2b) aufweisen, die eine größere Querschnittsfläche haben als die Nuten (3a) in einem Bereich (D) der Lagerhälfte, der der Hauptlast während der Drehbewegung der Welle ausgesetzt ist,undwobei ein rippenförmiger Vorsprung (4b) zwischen den Nuten der Abschnitte (3b) vorhanden ist, der bei Kontakt mit der Welle leicht verschleißt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerhälfte, die ein zylindrisches Gleitlager bildet, wenn zwei Lagerhälften miteinander zusammengefügt werden.
Ein Gleitlager wird beispielsweise zum Abstützen einer Drehwelle, beispielsweise einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, verwendet. Das Gleitlager wird durch Zusammenfügen von zwei im Allgemeinen halbzylindrischen Lagerhälften zu einer zylindrischen Form hergestellt. Schmieröl wird zwischen der inneren Umfangsfläche des Gleitlagers und der Drehwelle zur Bildung eines Ölfilms zugeführt.
Die US 6 082 904 A beschreibt einen Lageraufbau, bei dem an den beiden Enden einer Halbschale Ausbuchtungen ausgebildet sind. Von einer Ausbuchtung erstrecken sich feine Nuten über einen Teilbereich der Lagerschale bis an eine Linie, an der ein nutenfreier Bereich mit minimaler Höhe zwischen Welle und Oberfläche der glatten Lagerschale anschließt. Die Ausbuchtungen an den beiden Enden einer Lagerhälfte sind glatt ausgebildet und weisen keine Nuten auf, die in Umfangsrichtung verlaufen.
Die JP H03-48 017 A zeigt im Bereich der Enden der Lagerhälfte Nuten, ohne dass im übrigen Bereich Nuten vorgesehen sind.
Die US 6 059 460 A zeigt über den gesamten Umfang der Lagerhälfte verlaufende Nuten.
Gleiches gilt für die US 6 089 756 A .
Die US 3 449 028 A beschreibt eine weitere herkömmliche Lagerschale.
Herkömmliche Lagerhälften, die das Gleitlager bilden, weisen Quetsch-Entlastungsflächen auf, die an inneren Umfangsflächen der beiden umfangsseitigen Enden derselben ausgebildet sind. Die Quetsch-Entlastungsflächen sind so ausgebildet, dass sie sich im Wesentlichen über der gesamten Breite des Lagers oder der axialen Abmessung des Lagers in Hinblick auf eine mittels des Lagers abgestützte Welle ausbreiten. Wenn ein Gleitlager in ein Lagergehäuse eingebaut wird, verschieben sich die Verbindungen bzw. Verbindungsflächen der jeweiligen Lagerhälften gelegentlich auseinander. Weiter kommt, wenn die Quetschhöhe des Lagers übermäßig hoch ist, das Lager gelegentlich in eine lokale Berührung mit der Welle als Folge eines radial einwärts gerichteten Ausbauchens infolge der Deformation in der Nähe der Verbindung bzw. Verbindungsfläche. Die oben genannten Quetsch-Entlastungsflächen verhindern die Verschiebung der Verbindungen bzw. Verbindungsflächen und die lokale Berührung. Bei den herkömmlichen Lagerhälften tritt jedoch eine große Menge Schmieröl von jeder Quetsch-Entlastungsfläche aus axial aus.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lagerhälfte zu schaffen, die die Menge des von dort austretenden Schmieröls verringern kann, wobei die Funktion der Quetsch-Entlastungsfläche aufrechterhalten bleibt.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung vor eine Lagerhälfte, die ein zylindrisches Gleitlager zur Abstützung einer Welle für deren Umlaufbewegung bildet, wenn zwei solche Lagerhälften zusammengefasst werden, wobei die Lagerhälfte dadurch gekennzeichnet ist, dass sie zwei in Umfangsrichtung befindliche Enden aufweist, deren jedes eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten ohne Ausbildung einer Quetsch-Entlastungsfläche aufweist.
Die Lagerhälfte ist mit einer Vielzahl der in Umfangsrichtung berlaufenden Nuten in den inneren Umfangsflächen ihrer beiden umfangsseitigen Enden ausgebildet, obwohl es keine Quetsch-Entlastungsfläche gibt. Bei Vorsprüngen, die zwischen den Nuten gebildet sind, besteht die Tendenz, dass sie leicht an die Welle angepasst werden, wodurch sie infolge der Berührung mit der Welle verschleißen bzw. abgenutzt werden. Entsprechend werden, wenn die Lagerhälften zu einem Gleitlager zusammengefasst werden, die Vorsprünge an die Welle angepasst, wodurch sie in einem frühen Stadium verschleißen bzw. abgenutzt werden, dies derart, dass verschlissene bzw. abgenutzte Bereiche als Quetsch-Entlastungsflächen dienen. Der Bereich, der als Quetsch-Entlastungsflächen dient, ist in diesem Falle sehr klein. Als eine Folge kann die Menge des in der Lagerhälfte austretenden Schmieröls kleiner sein als in einem Fall, bei dem eine Lagerhälfte definitiv mit Quetsch-Entlastungsflächen ausgestattet ist. Weiter kann die Lagerhälfte einen axialen Austritt von Schmieröl wirksamer verhindern, weil sich die Nuten in Umfangsrichtung erstrecken.
Zudem erstrecken sich die Nuten im Wesentlichen über der gesamten in Umfangsrichtung verlaufenden Abmessung der Lagerhälfte, und weisen sie Bereiche auf, die an den beiden in Umfangsrichtung befindlichen Enden der Lagerhälfte angeordnet sind, wobei jeder dieser Bereiche eine größere Querschnittsfläche als die Nuten aufweist, die in einem Bereich der Lagerhälfte ausgebildet sind, der während der Umlaufbewegung der Welle hauptsächlich der Last ausgesetzt ist. Eine große Menge Schmieröl kann ohne Verkleinerung der Lastkapazität des Bereichs zugeführt werden, der während der Umlaufbewegung der Welle hauptsächlich der Last ausgesetzt ist. Folglich können die Fresssicherheit und die Gleiteigenschaft verbessert sein.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsformen sind die Bereiche der Nuten, die an den beiden in Umfangsrichtung befindlichen Enden angeordnet sind, tiefer als die Nuten, die in dem Bereich der Lagerhälfte ausgebildet sind, der während der Umlaufbewegung der Welle hauptsächlich der Last ausgesetzt ist. Zusätzlich zu der Wirkung der Vergrößerung der Menge des Schmieröls, die dem Bereich zugeführt wird, der hauptsächlich der Last ausgesetzt ist, besteht bei den Vorsprüngen, den an den beiden in Umfangsrichtung befindlichen Enden angeordnet sind, die Tendenz, dass sie leicht an die Welle angepasst werden, wodurch sie bei der Berührung mit der Welle verschleißen bzw. abgenutzt werden, weil die Vorsprünge eine geringere Festigkeit als diejenigen Bereiche aufweisen, die zwischen den Nuten des Bereichs angeordnet sind, der während der Umlaufbewegung der Welle hauptsächlich der Last ausgesetzt ist.
Nachfolgend wird die Erfindung ausschließlich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:

1 eine vordere Ansicht der Lagerhälfte einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine abgewickelte Ansicht der Lagerhälfte mit der Darstellung der inneren Umfangsfläche derselben;
3A einen vergrößerten Teilschnitt entlang der Linie 3A-3A in 2;
3B einen vergrößerten Teilschnitt entlang der Linie 3B-3B in 2;
4 einen Querschnitt durch ein Gleitlager mit Lagerhälften gemäß der Ausführungsform; und
5 eine Ansicht ähnlich zu 2 mit der Darstellung einer Lagerhälfte einer zweiten Ausführungsform, die nicht den Ansprüchen entspricht.

Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. Gemäß 1 und 2 ist eine Lagerhälfte 1 der Ausführungsform im Allgemeinen zu einer halbzylindrischen Gestalt ausgebildet. Die Lagerhälfte 1 besitzt zwei in Umfangsrichtung befindliche Enden 2b, von denen keine eine Quetsch-Entlastungsfläche aufweist.
Die Lagerhälfte 1 weist eine innere Umfangsfläche 1a auf, die durch Aufbohren unter Verwendung von Schneidwerkzeugen (nicht dargestellt) gebildet ist. Die innere Umfangsfläche 1a weist eine Vielzahl von Nuten 3 auf, die sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung fortlaufend über der gesamten Fläche erstrecken. Zu den Nuten 3 gehören flache Nuten 3a, die innerhalb von zwei durchgehenden Bereichen von 45° in entgegengesetzten Richtungen von der Senkrechten auf dem Mittelpunkt einer geraden Linie zwischen den beiden in Umfangsrichtung befindlichen Enden der Lagerhälfte liegen, wie in 1 dargestellt ist. Zu den Nuten 3 gehören tiefe Nuten 3b, die innerhalb von zwei separaten Bereichen von 45° liegen, die den durchgehenden Bereichen der flachen Nuten 3a benachbart an den einander gegenüberliegenden in Umfangsrichtung befindlichen Enden angeordnet sind, wie in 1 dargestellt ist. Die Nuten 3b sind tiefer als die Nuten 3a, wie in 1, 3A und 3B dargestellt ist. In 1 sind die Böden bzw. Sohlen der flachen und der tiefen Nuten 3a und 3b mittels einer gestrichelten Linie angegeben. In 2 sind die flachen Nuten 3a mittels einer gestrichelten Linie angegeben, während die tiefen Nuten 3b mittels einer ausgezogenen Linie zur gegenseitigen Unterscheidung angegeben sind.
Gemäß 3A und 3B sind Vorsprünge oder Stege 4a zwischen den flachen Nuten 3a ausgebildet. Vorsprünge oder Stege 4b sind ebenfalls zwischen den tiefen Nuten 3b ausgebildet. Jede Nut 3a besitzt eine Tiefe A1 von dem Vorsprung 4a aus zu der Sohle hin, wobei diese Tiefe A1 etwa 0,0015 mm (etwa 1,5 µm) misst. Jede Nut 3b besitzt eine Tiefe A2 von dem Vorsprung 4b aus zu der Sohle hin, welche Tiefe A2 etwa 0,005 mm (etwa 5 µm) misst. Die Teilung zwischen den Vorsprüngen 4a und die Teilung zwischen den Vorsprüngen 4b sind untereinander gleich und messen etwa 0,3 mm. Entsprechend besitzt jede der tiefen Nuten 3b, die an den beiden in Umfangsrichtung befindlichen Enden angeordnet sind, eine größere Querschnittsfläche als jede der flachen Nuten 3a, die in der Nähe des zentralen Bereichs 2a angeordnet sind und hauptsächlich einer Last während der Umlaufbewegung der Welle ausgesetzt sind, wie weiter unten beschrieben wird.
Unter Bezugnahme auf 4 wird nachfolgend ein Gleitlager beschrieben, das durch Zusammenfassen von zwei Lagerhälften 1 gebildet ist. Die beiden Lagerhälften 1 sind zwischen einem oberen und einem unteren Lagergehäuse 4a und 5a zu einer Im Allgemeinen zylindrischen Gestalt zusammengefasst, wodurch ein zylindrisches Gleitlager 6 gebildet ist. Eine Welle 7, beispielsweise eine Kurbelwelle, wird in das Lager 6 eingesetzt. Schmieröl wird zwischen der inneren Umfangsfläche des Lagers 6 und der Welle 7 zugeführt, sodass ein Ölfilm gebildet wird.
Während die Welle 7 in der Richtung des Pfeils C In 4 umläuft, wird eine Wellenlast der Welle 7 hauptsächlich durch einen Bereich D der inneren Umfangsfläche 1a der unteren Lagerhälfte 1 etwas rechts von der zentralen Position 2a (in der gleichen Richtung, in der die Welle 7 umläuft) Infolge eines Ölfilms aufgenommen, der durch die Umlaufbewegung der Welle erzeugt wird. Die Dicke des Ölfilms wird an dem Bereich D sehr klein, und der Bereich D hängt von dem Betriebszustand ab. Der Bereich D kann vorhergesagt werden. Der Bereich D entspricht den flachen Nuten 3a an der inneren Umfangsfläche der Lagerhälfte 1.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform gehören zu den Nuten 3, die an der inneren Umfangsfläche 1a der Lagerhälfte 1 ausgebildet sind, die tiefen Nuten 3b, die an den beiden in Umfangsrichtung befindlichen Enden derselben angeordnet sind und die tiefer als die flachen Nuten 3a sind, die an dem Bereich D angeordnet sind, der hauptsächlich der Wellenlast während der Umlaufbewegung der Welle 7 ausgesetzt ist. Entsprechend besitzt jede tiefe Nut 3b eine größere Querschnittsfläche als jede flache Nut 3a. Als eine Folge besitzt jeder der Vorsprünge 4b, die zwischen den tiefen Nuten 3b ausgebildet sind, die den an den beiden in Umfangsrichtung befindlichen Enden 2b angeordnet sind, eine geringere Festigkeit als jeder der Vorsprünge 4a zwischen den flachen Nuten 3a. Entsprechend besteht bei jedem Vorsprung 4b, der an den beiden in Umfangsrichtung befindlichen Enden angeordnet ist, die Neigung, leicht an die Welle 7 angepasst zu werden, wodurch sie bei Berührung mit der Welle 7 verschleißen bzw. abgenutzt werden.
Wenn die oben beschriebenen Lagerhälften 1 zu dem Gleitlager 6 zusammengefasst werden, werden die Vorsprünge 4b zwischen den tiefen Nuten 3b an den beiden in Umfangsrichtung befindlichen Enden 2b der Welle 7 angepasst, wodurch sie in einem frühen Stadium bei Berührung mit der Welle 7, die im Umlauf steht, verschleißen bzw. abgenutzt werden. Jeder verschlissene bzw. abgenutzte Bereich dient als eine Quetsch-Entlastungsfläche. Auf diese Weise kann die Funktion der Quetsch-Entlastungsfläche erreicht werden, obwohl die Lagerhälfte 1 ohne Quetsch-Entlastungsflächen ausgebildet ist. Weil der Bereich, der als Quetsch-Entlastungsflächen dient, in diesem Fall sehr klein ist, kann die Menge des in der Lagerhälfte 1 austretenden Schmieröls kleiner sein als in dem Fall, bei dem die Lagerhälfte definitiv mit Quetsch-Entlastungsflächen ausgestattet ist. Weiter kann die Lagerhälfte 1 einen axialen Austritt von Schmieröl wirksamer verhindern, weil sich die tiefen Nuten 3b in Umfangsrichtung erstrecken.
Weiter bilden die flachen Nuten 3a in Umfangsrichtung eine Fortsetzung der tiefen Nuten 3b. Weil das Schmieröl glatt entlang der Nuten 3 fließt, kann eine größere Menge Schmieröl dem Bereich D zugeführt werden, der hauptsächlich der Last während der Umlaufbewegung der Welle 7 ausgesetzt ist. Folglich können die Fresssicherheit und die Gleiteigenschaft des Gleitlagers verbessert sein.
Es wird angenommen, dass die Nuten 3, die in der inneren Umfangsfläche 1a der Lagerhälfte 1 ausgebildet sind, nur die tiefen Nuten 3b aufweisen. Bei dieser Bauweise besteht die Neigung, dass der Ölfilm in dem Bereich D leicht unterbrochen wird, der der Last während der Umlaufbewegung der Welle 7 ausgesetzt ist, wodurch die Lagerleistung herabgesetzt wird. Andererseits wird angenommen, dass die Nuten 3 nur die flachen Nuten 3a aufweisen. Weil der Verschleiß der Vorsprünge 4a infolge der Anpassung an die Welle 7 zu erwarten ist, kann jedoch die Funktion der Quetsch-Entlastungsflächen erreicht werden.
5 zeigt eine zweite Ausführungsform , die nicht den Ansprüchen entspricht. Nachfolgend werden nur die Unterschiede zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform beschrieben. Bei der zweiten Ausführungsform sind Nuten 10 nur in den in Umfangsrichtung befindlichen Enden 2b der inneren Umfangsfläche 1a der Lagerhälfte 1 ausgebildet. Der andere Bereich der inneren Umfangsfläche 1a, der den Bereich D umfasst, der hauptsächlich der Wellenlast ausgesetzt ist, besitzt keine Nuten.
Die Erfindung ist die durch die vorstehend angegebenen Ausführungsformen nicht beschränkt. Verschiedene Modifikationen und Erweiterungen sind möglich. Beispielsweise kann die Tiefe jeder Nut, die in der inneren Umfangsfläche 1a ausgebildet ist, kontinuierlich verkleinert sein, da sich jede Nut von jedem der beiden in Umfangsrichtung befindlichen Enden 2b aus derart erstreckt, dass sie sich dem hauptsächlich eine Last aufnehmenden Bereich D nähert.
Der Bereich der flachen Nuten 3a weist in bevorzugter Weise den Bereich D, der hauptsächlich der Wellenlast ausgesetzt ist, auf und liegt im Bereich zwischen 30° und 60° rechts und links von der Senkrechten auf dem Mittelpunkt der Linie zwischen den in Umfangsrichtung befindlichen Enden der Lagerhälfte 1. Die beiden anderen in Umfangsrichtung befindlichen Enden weisen die tiefen Nuten 3b auf. Entsprechend können die Bereiche der flachen und der tiefen Nuten 3a und 3b in einer zweiseitigen Symmetrie vorliegen oder nicht.
Die flachen und die tiefen Nuten 3a und 3b können diskontinuierlich sein. Weiter können von den Nuten diejenigen, die an den beiden in Umfangsrichtung befindlichen Enden der Lagerhälfte angeordnet sind, so ausgebildet sein, dass jede dieser Nuten eine größere Querschnittsfläche als jede Nut in dem Bereich D aufweist, der hauptsächlich der Wellenlast ausgesetzt ist. Das heißt, jede der Nuten, die in den in Umfangsrichtung befindlichen Enden ausgebildet ist, ist so ausgebildet, dass sie so tief wie jede Nut in dem Bereich D, der hauptsächlich der Wellenlast ausgesetzt ist, ist, und so ausgebildet ist, dass die Teilung zwischen den Nuten in den beiden in Umfangsrichtung befindlichen Enden größer als diejenige in dem Bereich D ist. Bei dieser Ausbildung kann auch die Querschnittsfläche jeder Nut, die in den beiden in Umfangsrichtung befindlichen Enden angeordnet ist, größer gemacht werden als jede Nut in dem Bereich D, der hauptsächlich der Wellenlast ausgesetzt ist. Weiter können die Nuten 3 ausschließlich in den beiden axialen Enden ausgebildet sein.
Die vorstehende Beschreibung und die Zeichnungen dienen ausschließlich zur Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung und sind nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen. Zahlreiche Änderungen und Modifikationen sind für den Fachmann ersichtlich, und alle diese Änderungen und Modifikationen sind als innerhalb des Umfangs der Erfindung gemäß deren Definition durch die beigefügten Ansprüche liegend zu verstehen.

Claims

Lagerhälfte, die ein zylindrisches Gleitlager zum Abstützen einer Welle bildet, wenn zwei Lagerhälften zusammengesetzt werden, wobei die Lagerhälfte zwei in Umfangsrichtung liegende Enden (2b) aufweist, die jeweils eine Anzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten (3) aufweisen, wobei die Nuten (3) sich über den gesamten Umfang der Lagerhälfte erstrecken, wobei die Nuten (3) Bereiche (3b) an den beiden Enden (2b) aufweisen, die eine größere Querschnittsfläche haben als die Nuten (3a) in einem Bereich (D) der Lagerhälfte, der der Hauptlast während der Drehbewegung der Welle ausgesetzt ist, und wobei ein rippenförmiger Vorsprung (4b) zwischen den Nuten der Abschnitte (3b) vorhanden ist, der bei Kontakt mit der Welle leicht verschleißt.
Lagerhälfte nach Anspruch 1, wobei die Bereiche (3b) der Nuten (3) an den beiden Umfangsenden (2b) tiefer sind als die Nuten (3a) in dem Bereich (D) der Lagerhälfte, der hauptsächlich der Last während der Drehbewegung der Welle ausgesetzt ist.
Lagerhälfte nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Nuten (3) flache Nuten (3a) umfassen, wobei die flachen Nuten (3a) in einem Bereich zwischen 30 ° und 60 ° rechts und links von einer Senkrechten auf einem Mittelpunkt einer Linie zwischen den in Umfangsrichtung befindlichen Enden der Lagerhälfte 1 liegen.