DE3825449A1

DE3825449A1 - Radial sliding bearing

Info

Publication number: DE3825449A1
Application number: DE19883825449
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Senk; Reinhard Dipl Ing Gottstein; Joachim Henze
Original assignee: SCHWERMASCH LIEBKNECHT VEB K
Current assignee: SCHWERMASCH LIEBKNECHT VEB K
Priority date: 1987-11-23
Filing date: 1988-07-27
Publication date: 1989-06-01
Also published as: DD271629A3

Abstract

The invention relates to a radial sliding bearing for a shaft subject to dynamic loading, especially for crankshafts of internal combustion engines. The object of the invention, of developing a radial sliding bearing for such stresses in which the size of the unsteady negative-pressure zone in the bearing is minimised, is achieved by virtue of the fact that in each case at least one groove-like recess extending in the circumferential direction of the oil groove is arranged on both sides of the oil groove in the areas of the sliding surface of the region opposite the main loading zone (Fig. 1). <IMAGE>

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Radialgleitlager für eine dynami schen Belastungen ausgesetzte Welle, insbesondere für Kurbel wellen von Brennkraftmaschinen.The invention relates to a radial sliding bearing for a dynami shaft exposed to loads, especially for crank waves of internal combustion engines.

Characteristic of the known prior art

Es ist bekannt, daß in Gleitlagern, die dynamisch belastete Wellen bzw. Zapfen (z. B. Kurbelwellen, Nockenwellen) auf nehmen, die Erscheinung der sogenannten Entlastungskavita tion auftritt. Diese Form der Kavitation tritt auf, wenn eine Welle bzw. ein Zapfen infolge der instationären Last stoßartig den Spielkreis in radialer Richtung durchläuft. Da bei bildet sich auf seiner Rückseite ein Unterdruck, da in den kurzen Zeiträumen nicht genügend Öl in den sich erweitern den Spalt nachgefördert werden kann. Die dort entstehenden Dampfblasen brechen in dieser instationären Unterdruckzone bei entsprechender Schmierölnachförderung oder bei Umkehr der Zapfenverlagerungsrichtung in sich zusammen und beschä digen die Laufflächenschicht des "unbelasteten" Lagerflächen bereiches.It is known that in plain bearings, the dynamically loaded Shafts or journals (e.g. crankshafts, camshafts) take the appearance of the so-called relief cavita tion occurs. This form of cavitation occurs when a shaft or journal as a result of the transient load abruptly passes through the game circle in the radial direction. There a negative pressure forms on its back, because in not enough oil to expand in the short periods the gap can be conveyed. The emerging there Vapor bubbles break in this transient vacuum zone with appropriate lubricating oil delivery or reversal the pin displacement direction together and dam digen the tread layer of the "unloaded" bearing surfaces area.

In Kenntnis dieser Erscheinung, werden in dem Artikel "Mo dellbetrachtungen zur Gleitlagerkavitation" Maßnahmen dis kutiert, die zur Vermeidung der Entlastungskavitation bei tragen sollen. Dazu gehören:Knowing this phenomenon, the article "Mo Dent considerations on plain bearing cavitation "Measures dis cut, which helps to avoid relief cavitation should wear. This includes:

- reduction of the bearing play;
- Provision of a rigid crankshaft;
- reducing the elasticity of the storage environment;
- improving mass balance;
- Lowering the pressure increase in the combustion chamber.

Informationsquelle: H. Maass, "Modellbetrachtungen zur Gleit lagerkavitation", technika (1978) 3. - S. 168 ff. Die in o. g. Literaturstelle zitierten Maßnahmen zur Beseiti gung bzw. Minderung der Entlastungskavitation weisen folgende Nachteile auf:Source of information: H. Maass, "Model considerations for gliding camp cavitation ", technika (1978) 3rd - p. 168 ff. The above Literature cited measures for Beseiti Relief cavitation has the following features Disadvantages on:

Eine Verkleinerung des Lagerspiels läßt sich bei austauschba ren Lagern nur sehr begrenzt verwirklichen, da der Toleranz bereich des Lagerspiels größer ist als bei im Lagerträger ge spindelten Lagern.A reduction in the bearing clearance can be exchanged Realize their bearings only to a very limited extent because of the tolerance area of the bearing clearance is greater than in ge in the bearing bracket spindle bearings.

Der Einsatz einer biegesteiferen Kurbelwelle, eine Verringe rung der Elastizität der Lagerumgebung sowie eine Verbesserung des Massenausgleiches führen zu einer komplizierteren Kon struktion und erhöhen merklich die Masse der Brennkraftmaschi ne.The use of a more rigid crankshaft, a ring tion of the elasticity of the storage environment and an improvement the mass balance lead to a more complicated con structure and noticeably increase the mass of the internal combustion engine no

Die Möglichkeit der Absenkung des Druckanstieges im Brennraum führt im allgemeinen zu einer Erhöhung des spezifischen Kraft stoffverbrauches und ist den Bestrebungen zur Erhöhung des thermodynamischen Wirkungsgrades entgegengerichtet.The possibility of lowering the pressure increase in the combustion chamber generally leads to an increase in specific strength material consumption and is the effort to increase the opposite thermodynamic efficiency.

Allgemein bekannt ist es auch, daß die Ölnut, die sich in der Lauffläche des der Hauptbelastungszone gegenüberliegenden Be reiches befindet, sich über die Trennfuge des Lagers auslau fend erstreckt, um die Entlastungskavitation zu mildern. Es hat sich gezeigt, daß diese Möglichkeit die Erscheinung der Entlastungskavitation bei hohen Radialbeschleunigungen der Zapfen nicht beseitigt.It is also generally known that the oil groove, which is in the Tread of the Be opposite the main stress zone rich is located on the joint of the camp extends fend to alleviate the relief cavitation. It has been shown that this possibility is the appearance relief cavitation at high radial accelerations the pin is not removed.

Außerdem hat es sich gezeigt, daß ein aufgerissener Schmier ölfilm durch ständig neues Aufreißen über den gesamten Lager umfang mit etwa der halben Zapfendrehzahl umläuft. Tritt der Aufreißprozeß in der Hauptbelastungszone des Lagers auf, ist die Ausbildung eines geschlossenen Schmierölfilmes zwischen Lagerwandung und Zapfen nicht mehr gewährleistet. Beschädigun gen der Lauffläche des Lagers sind die Folge. In addition, it has been shown that a cracked grease Oil film by constantly tearing open the entire warehouse circumference revolves at about half the pin speed. If the Tear process in the main load zone of the camp is the formation of a closed lubricating oil film between Bearing wall and pin no longer guaranteed. Damage This results in the bearing tread.

Zur Vermeidung der Entlastungskavitation und des Umlaufens des aufgerissenen Schmierölfilms ist eine Lösung bekannt, bei der Öl in jedes der Lager durch eine Kolbenpumpe mit gleichbleibender Förderleistung eingespritzt wird. Für je des Lager ist eine eigene Pumpe vorgesehen, die bei Vier taktmotoren mit der Drehzahl der Nockenwelle läuft.To avoid relief cavitation and circulation a solution is known for the torn lubricating oil film, with the oil in each of the bearings using a piston pump constant flow rate is injected. For each the camp has its own pump, which at four engine runs at the speed of the camshaft.

Die Öleinspritzungen werden der normalen Schmierung überla gert, d. h. es wird die Zufuhr eines neugebildeten Ölfilms an die Kurbelwellen- und Pleuellager unmittelbar vor Auftre ten der Höchstlast in ihrem Belastungskreislauf angestrebt. Informationsquelle: Firmenschrift Glacier Ramrod; The Glacier metal company limited. Alperton wembley middlesex England, 83/2/60.The oil injections are left over to normal lubrication gert, d. H. it becomes the supply of a newly formed oil film to the crankshaft and connecting rod bearings immediately before impact strived for the maximum load in their load cycle. Information source: Glacier Ramrod company publication; The Glacier metal company limited. Alperton wembley middlesex England, 83/2/60.

Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß zusätzliche Schmierölpumpe für jedes Lager benötigt werden, die das Schmieröl mit Drücken bis zu 13,5 N/mm² den Lagern zuführen müssen, um den gewünschten Effekt zu erzielen.The disadvantage of this solution is that additional lubricating oil pumps are required for each bearing, which must supply the lubricating oil to the bearings at pressures of up to 13.5 N / mm ^{2 in} order to achieve the desired effect.

Dies wiederum hat eine Vergrößerung des Bauaufwandes und der Masse sowie eine Erhöhung des spezifischen Kraftstoffverbrau ches zur Folge.This in turn has an increase in construction costs and Mass as well as an increase in the specific fuel consumption results.

Aim of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein Radialgleitlager für eine dy namischen Belastungen ausgesetzte Welle zu schaffen, das ein fach herstellbar ist und in dem Erscheinungen der Entlastungs kavitation im gegenüberliegenden Bereich der Hauptbelastungs zone des Lagers weitgehend vermieden werden.The aim of the invention is to provide a radial slide bearing for a dy to create a wave exposed to namic stress can be produced and in the phenomena of relief cavitation in the opposite area of the main load zone of the camp are largely avoided.

State the nature of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Radialgleitlager für eine dynamischen Belastungen ausgesetzte Welle zu entwickeln, in dem die räumliche Erstreckung der instationären Unterdruck zone im Lager minimiert wird. The object of the invention is to provide a radial slide bearing to develop a dynamic wave in which the spatial extension of the transient negative pressure zone in the warehouse is minimized.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß beider seits der Ölnut in den Teillaufflächen des der Hauptbela stungszone gegenüberliegenden Bereiches mindestens jeweils eine in Umfangsrichtung der Ölnut verlaufende nutartige Aus nehmung angeordnet ist.According to the invention the object is achieved in that both on the part of the oil groove in the partial tread of the main bela opposite area at least in each case a groove-like extending in the circumferential direction of the oil groove is arranged.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Teillauffläche für eine oder mehrere hinter- und/oder nebeneinander angeordnete Ausnehmungen sich die Ge samtlänge in einem von der Symmetrieachse unabhängigen Win kelbereich von 10° bis 100° erstreckt, daß die Gesamtbreite vorzugsweise das 0,15fache der Breite der Teillauffläche be trägt und die Tiefe jeder Ausnehmung vorzugsweise dem maxi malen Lagerspiel entspricht. Die nutartigen Ausnehmungen 4 werden mit Schmieröl aus der unter Druck stehenden Ölnut 2 gefüllt, sobald in diesem Bereich der Lauffläche der Schmier ölfilmdruck ein Füllen dieser Ausnehmungen 4 zuläßt.An advantageous embodiment is characterized in that the total length extends in an angle range of 10 ° to 100 ° independent of the axis of symmetry on each partial running surface for one or more recesses arranged one behind the other and / or next to one another, that the total width preferably has the 0, 15 times the width of the partial tread be and the depth of each recess preferably corresponds to the maximum bearing play. The groove-like recesses 4 are filled with lubricating oil from the pressurized oil groove 2 as soon as the lubricating oil film pressure permits filling of these recesses 4 in this area of the tread.

Zum Zeitpunkt des Wegwanderns des Zapfens aus dem der Haupt belastungszone gegenüberliegenden Bereich fließt aus den Aus nehmungen 4 das Schmieröl in den sich erweiternden Lagerspalt nach und verhindert ein Aufreißen des Schmierölfilms auf der verbleibenden Lauffläche.At the time of the migration of the journal from the area opposite the main load zone, the lubricating oil flows out of the recesses 4 into the expanding bearing gap and prevents the lubricating oil film from tearing on the remaining tread.

Bei Belastung des der Hauptbelastungszone gegenüberliegenden "unbelasteten" Bereiches werden die Ausnehmungen 4 zusätzlich infolge des sich verengenden Lagerspaltes durch eine Teilmen ge des aus den Teillaufflächen 3 verdrängten Schmieröls ge füllt.When loading the "unloaded" area opposite the main loading zone, the recesses 4 are additionally filled as a result of the narrowing bearing gap by a partial quantity of the lubricating oil displaced from the partial running surfaces 3 .

Embodiment

Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand einer Zeichnung er läutert werden. Hierbei zeigtThe solution according to the invention is intended to be based on a drawing to be refined. Here shows

Fig. 1 eine obere Lagerschalenhälfte für eine Kurbelwellen lagerung; Figure 1 shows an upper half of the bearing shell for a crankshaft.

Fig. 2 die Seitenansicht der Lagerschale und Fig. 2 shows the side view of the bearing shell and

Fig. 3 eine Schnittdarstellung aus Fig. 1. Fig. 3 is a sectional view in FIG. 1.

Die im "unbelasteten" Bereich befindlich obere Lagerschale weist eine in Umfangsrichtung mittig angeordnete Ölnut 2 auf. In der Ölnut 2 befinden sich mehrere Ölzuführungsbohrungen 1. Die Ölnut 2 teilt die Lauffläche der oberen Lagerschale in zwei Teillaufflächen 3. In beiden Teillaufflächen 3 ist je weils eine in Umfangsrichtung der Lagerschale verlaufende Aus nehmung 4 symmetrisch zur Symmetrieachse der Lagerschale ange ordnet, wobei die Ausnehmung 4 eine strömungsgünstige Geome trie, z. B. eine Sichelnut, aufweist.The upper bearing shell located in the "unloaded" area has an oil groove 2 arranged centrally in the circumferential direction. There are several oil feed bores 1 in the oil groove 2 . The oil groove 2 divides the tread of the upper bearing shell into two partial treads 3 . In both partial treads 3 a Weil in the circumferential direction of the bearing shell from recess 4 is arranged symmetrically to the axis of symmetry of the bearing shell, the recess 4 is a streamlined geometry, z. B. has a sickle groove.

Jede Ausnehmung 4 erstreckt sich über einen Winkelbereich von 45°, wobei die Breite das 0,15fache der Breite der Teillauf fläche 3 beträgt.Each recess 4 extends over an angular range of 45 °, the width being 0.15 times the width of the partial running surface 3 .

Die Tiefe der Ausnehmung 4 entspricht dem maximalen Lagerspiel.The depth of the recess 4 corresponds to the maximum bearing play.

Die erfindungsgemäße Lösung weist folgende Vorteile auf. Es wird das Aufreißen des Schmierölfilms in den Teillaufflä chen des "unbelasteten" Bereiches, d. h. dem Bereich, der der Hauptbelastungszone gegenüberliegt, weitgehend unterbunden, so daß der schädigende Einfluß der Entlastungskavitation nicht zum Tragen kommt.The solution according to the invention has the following advantages. There is the tearing of the lubricating oil film in the partial tread Chen the "unloaded" area, d. H. the area that the Main exposure zone is opposite, largely prevented, see above that the damaging influence of relief cavitation is not Wear comes.

Des weiteren wird damit das Umlaufen eines aufgefächerten, ge rissenen Schmierölfilmes vermieden.Furthermore, the circulation of a fanned out ge cracked lubricating oil film avoided.

Schädigungen der Lauffläche des Lagers durch Entlastungskavi tation sind damit weitgehend ausgeschlossen.Damage to the bearing tread due to relief cavities tion are largely excluded.

Ein weiterer Vorteil besteht in der aufwandsminimierten und austauschbaren Ausführung der Lagerschalen ohne negative Aus wirkungen auf die Hauptkennwerte, wie Masse, Arbeitszeitauf wand und spezifischen Kraftstoffverbrauch.Another advantage is the minimized and interchangeable version of the bearing shells without negative out effects on the main parameters such as mass, working time wall and specific fuel consumption.

Claims

1. Radial plain bearing for dynamic loads put out shaft, which is designed as a bearing bush or consists of two bearing shells arranged in a support body and which has an in the main load zone opposite area in the circumferential direction of the same to ordered oil groove, which provide one or more oil supply holes characterized in that at least one groove-like recess ( 4 ) running in the circumferential direction of the oil groove ( 2 ) is arranged on both sides of the oil groove ( 2 ) in the partial contact surfaces ( 3 ) of the area opposite the main loading zone.

2. Radial sliding bearing according to claim 1, characterized in that on each partial running surface ( 3 ) for one or more consecutive and / or side by side recesses ( 4 ), the total length extends in an angular range independent of the symmetry axis se from 10 ° to 100 ° that the total width is preferably 0.15 times the width of the partial tread ( 3 ) and the depth of each recess ( 4 ) preferably corresponds to the maximum bearing clearance.