CN110131294A - 内燃机的曲柄轴用主轴承 - Google Patents

Abstract

提供一种内燃机的曲柄轴用主轴承，能够在内燃机运转时防止异物向滑动面侵入并且提高朝向滑动面的润滑油的供给性。根据本发明，提供一种曲柄轴的轴颈部用主轴承，该轴颈部用主轴承具有彼此组合而构成圆筒形状的一对上侧半分割轴承和下侧半分割轴承。仅上侧半分割轴承具有：油槽，该油槽形成于上侧半分割轴承的内周面且沿周向延伸；油孔，该油孔从油槽贯穿到上侧半分割轴承的外周面；以及多个轴线方向槽，该轴线方向槽形成于上侧半分割轴承的内周面并且与油槽相交地在轴线方向上延伸。轴线方向槽的槽深(D2)是油槽的槽深(D1)的10％以下，此外，轴线方向槽的轴线方向长度(L2)是上侧半分割轴承的轴线方向长度(L1)的70％以上。

Description

内燃机的曲柄轴用主轴承

技术领域

本发明涉及一种主轴承，特别涉及一种内燃机的曲柄轴用主轴承，该主轴承对内燃机的曲柄轴的轴颈部进行支承，并且构成为将供给至主轴承的内周面的润滑油经由曲柄轴的内部润滑油路供给至支承曲柄销的连杆轴承的内周面。

背景技术

内燃机的曲柄轴在其轴颈部通过由一对半分割轴承构成的主轴承而被支承在内燃机的缸体下部。对于主轴承而言，通过油泵排出的润滑油从形成在缸体壁内的油道经由形成于主轴承的壁的贯穿口(油孔)而被送入沿着主轴承的内周面形成的润滑油槽内。此外，在轴颈部的直径方向上贯穿地形成有第一润滑油路，该第一润滑油路的两端开口与主轴承的润滑油槽连通。此外，从轴颈部的第一润滑油路分岔地形成有穿过曲柄臂部的第二润滑油路，该第二润滑油路与在曲柄销的直径方向贯穿地形成的第三润滑油路连通。这样，从缸体壁内的油道经由贯穿口被送入形成于主轴承的内周面的润滑油槽内的润滑油，经由第一润滑油路、第二润滑油路以及第三润滑油路，从开口于第三润滑油路的末端的排出口供给至曲柄销与由一对半分割轴承构成的连杆轴承的滑动面之间(例如参照专利文献1)。曲柄轴与主轴承和连杆轴承之间如上所述那样供给有润滑油。

为了降低半分割轴承与曲柄轴的滑动时的摩擦损失，提出了在半分割轴承的滑动面形成多个微小的凹部、槽(例如，参照专利文献2和专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平8-277831号公报

专利文献2：日本专利特表2000－504089号公报

专利文献3：日本专利特开2002－155946号公报。

发明内容

发明所要解决的技术问题

向沿着支承曲柄轴的轴颈部的主轴承的内周面形成的润滑油槽内供给的润滑油中容易混入残留在润滑油路内的异物。此处，异物是指对油路进行切削加工时的金属加工屑和铸造时的型砂等，上述异物由于曲柄轴的旋转而跟随润滑油的流动。对于近年的内燃机，为了提高输出而要求曲柄轴高速旋转，因此，比重比润滑油大的上述异物在沿着主轴承的内周面形成的润滑油槽内移动期间，由于离心力的作用而沿着槽底移动。这意味着，在润滑油槽的上部区域(并非靠近槽底的下部区域，而是靠近曲柄轴侧的区域)流动的润滑油中，异物较少。另一方面，为了提高燃料效率还要求曲柄轴的轻量化，因此，曲柄轴由于在主轴承的滑动面与轴颈部的表面之间的油所产生的压力而在曲柄轴中央弯曲，由此，与主轴承的轴线方向端部附近的滑动面接触，从而容易产生摩擦损失。

如专利文献2所记载的、在现有的滑动面上形成多个微小凹部以作为润滑油收容部的半分割轴承中，由于主轴承的润滑油槽不与微小凹部连通，因此，朝向滑动面的轴线方向端部附近的油的供给不充分，依然存在轴线方向端部附近的滑动面与曲柄轴表面接触、摩擦损失变大的问题。

此外，在如专利文献3所记载的、形成有从沿着现有的内周面形成的润滑油槽的轴向两侧朝向端部沿斜向延伸的多个较浅的倾斜槽的主轴承中，在始终承受较大的变动负载的同时旋转的曲柄轴远离上侧半分割轴承的内周面时，润滑油的流动也跟随该曲柄轴的移动，进一步地，存在于润滑油槽的下部区域的异物也移动至润滑油槽的上部区域。由此，存在下述问题：包含于润滑油槽的异物与润滑油一起进入倾斜槽，并且进入主轴承的滑动面与曲柄轴的表面之间而与滑动面和表面接触，从而产生摩擦损失。

因此，本发明的目的是提供一种内燃机的曲柄轴用主轴承，在内燃机运转时，提高朝向滑动面的润滑油的供给性，并且防止包含于上述润滑油槽内的润滑油的异物侵入滑动面。

解决技术问题所采用的技术方案

根据本发明，提供一种主轴承，主轴承用于支承内燃机的曲柄轴的轴颈部以使该轴颈部能自由旋转，轴颈部具有：圆筒主体部；润滑油路，所述润滑油路贯穿圆筒主体部并延伸；以及形成于圆筒主体部的外周面上的润滑油路的至少一个入口开口，

主轴承具有彼此组合而构成圆筒形状的一对上侧半分割轴承和下侧半分割轴承，

一对半分割轴承中仅上侧半分割轴承具有：油槽，所述油槽形成于上侧半分割轴承的内周面且沿周向延伸；以及至少一个油孔，所述油孔从油槽到上侧半分割轴承的外周面贯穿上侧半分割轴承并延伸，此外，上侧半分割轴承还具有多个轴线方向槽，所述轴线方向槽形成于上侧半分割轴承的内周面，且与油槽相交地在轴线方向上延伸，

轴线方向槽的槽深D2是油槽的槽深D1的10％以下，轴线方向槽的轴线方向长度L2是上侧半分割轴承的轴线方向长度L1的70％以上。

根据本发明，从上侧半分割轴承的内周面(或者滑动面)沿径向测定的轴线方向槽的槽深D2可以是0.5～30μm。

此外，轴线方向槽的槽宽W可以是0.1～20mm的周向长度。

此外，由至少三个上述轴线方向槽构成的槽组可以形成在上侧半分割轴承的内周面上的规定的周向(圆周角度θ1)范围内。

或者，上述多个轴线方向槽可以在上侧半分割轴承的内周面的整周范围内等间隔地形成。

多个轴线方向槽能够在上侧半分割轴承的轴线方向的两端部开口。

或者，多个轴线方向槽可以在上侧半分割轴承的轴线方向的任一端部均不开口。

附图说明

图1是将内燃机的曲柄轴在轴颈部和曲柄销部处截断的剖视图。

图2是从轴线方向观察到的本发明第一实施例的主轴承和轴颈部的视图。

图3是从轴线方向观察到的本发明第一实施例的主轴承的上侧半分割轴承的视图。

图4是从滑动面侧观察到的图3所示的半分割轴承的俯视图。

图5是图3所示的半分割轴承的A-A剖视图。

图6是用于说明本发明第一实施例的主轴承的作用的局部放大剖视图。

图7是用于说明本发明第一实施例的主轴承的作用的局部放大剖视图。

图8是从轴线方向观察到的本发明第二实施例的主轴承的上侧半分割轴承的视图。

图9是从滑动面侧观察到的图8所示的半分割轴承的俯视图。

图10是从轴线方向观察到的本发明第三实施例的主轴承的上侧半分割轴承的视图。

图11是从滑动面侧观察到的图10所示的半分割轴承的俯视图。

符号说明

1 轴承装置；

2 连杆；

3 连杆轴承；

4 主轴承；

5 曲柄销；

5a、5b 润滑油路；

5c 排出口；

6 轴颈部；

6a 润滑油路；

6c 入口开口；

31、32 半分割轴承；

41 上侧半分割轴承；

42 下侧半分割轴承；

41a 油槽；

41a’ 缘部；

41b 油孔；

7 滑动面；

70 挤压缓冲部；

71、71a 轴线方向槽；

76 周向端面；

711 槽组；

C 半分割轴承的周向中央部；

D1 轴线方向槽的槽深；

D2 油槽的槽深；

L1 半分割轴承的轴线方向长度；

L2 轴线方向槽的轴线方向长度；

W 轴线方向槽的周向槽宽；

X 轴颈部的旋转方向。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。另外，为了便于理解，在附图中对轴线方向槽进行了夸张描绘。

(实施例一)

(轴承装置的整体结构)

如图1所示，本实施例的轴承装置1包括：轴颈部6，该轴颈部6支承于缸体8的下部；曲柄销5，该曲柄销5与轴颈部6一体地形成并且以轴颈部6为中心旋转；以及连杆2，该连杆2将往复运动从内燃机传递至曲柄销部5。此外，轴承装置1还包括：主轴承4，该主轴承4作为支承曲柄轴的滑动轴承，并且以自由旋转的方式支承轴颈部6；以及连杆轴承3，该连杆轴承3以自由旋转的方式支承曲柄销5。

另外，虽然曲柄轴具有多个轴颈部6和多个曲柄销5，但此处，为了便于说明，针对一个轴颈部6和一个曲柄销5进行图示和说明。在图1中，关于纸面进深方向的位置关系，轴颈部6位于纸面的里侧，曲柄销5位于跟前侧。

轴颈部6通过由一对半分割轴承41、42构成的主轴承4轴支承于内燃机的缸体下部81。在图1中位于上侧的半分割轴承41形成有贯穿外周面与内周面之间的壁部的油孔41b，并且在该半分割轴承41的内周面全长范围内形成有润滑油槽41a。此外，轴颈部6具有在直径方向上贯穿的润滑油路6a，若轴颈部6沿箭头X方向旋转，则润滑油路6a的两端开口(入口开口)与主轴承4的润滑油槽41a交替地连通。

曲柄销5通过由一对半分割轴承31、32构成的连杆轴承3而轴支承于连杆2的大端部外壳21(杆侧大端部外壳22以及盖侧大端部外壳23)。

如上所述，对于主轴承4来说，由油泵排出的润滑油从形成于缸体壁内的油道，经由形成于主轴承4的上侧半分割轴承41的壁部的油孔41b被送入沿上侧半分割轴承41的内周面形成的润滑油槽41a内。

此外，在轴颈部6的直径方向上贯穿地形成有第一润滑油路6a，第一润滑油路6a的入口开口6c与润滑油槽41a连通。此外，从轴颈部6的第一润滑油路6a分岔地形成有穿过曲柄臂部(未图示)的第二润滑油路5a，第二润滑油路5a与在曲柄销5的直径方向上贯穿地形成的第三润滑油路5b连通。

这样，润滑油经由第一润滑油路6a、第二润滑油路5a以及第三润滑油路5b，从第三润滑油路5b的端部的排出口5c供给至形成在曲柄销5与连杆轴承3之间的间隙。

(主轴承的结构)

本实施例的主轴承4通过使一对半分割轴承41、42的周向端面76彼此对接以整体组合成圆筒形状的方式形成(参照图2)。半分割轴承41、42具有Cu轴承合金或Al轴承合金的滑动层，或者具有Fe合金制的背面金属层和Cu轴承合金或Al轴承合金的滑动层。此外，在滑动层的滑动面7之上(包括后述的轴线方向槽71的内表面之上)也可具有由比轴承合金更软的Bi、Sn、Pb中的任意一种构成的表面部，或者也可具有由以上述金属为主体的合金构成的表面部或由以合成树脂为主体的树脂组合物构成的表面部。不过，较为理想的是，轴线方向槽71的内表面不具有上述表面部。这是因为，在油中含有较多的异物的情况下，异物容易埋入、堆积于构成轴线方向槽71的内表面的较软的表面部。若异物埋入、堆积于轴线方向槽71的内表面，则在流动于轴线方向槽71的油中容易产生乱流。

图2表示从轴线方向观察到的对图1所示的轴颈部6进行支承的上侧半分割轴承41的图。

如图3和图4所示，在上侧半分割轴承41的内周面的轴线方向中央沿着周向地形成有油槽41a。在实施例一中，油槽41a的槽深、油槽41a的轴线方向长度(油槽41a的宽度)在上侧半分割轴承41的周向范围内大致恒定(相同的尺寸)。在小型内燃机的曲柄轴的轴颈部6的直径为40～100mm的情况下，油槽41a的槽深为0.7mm～2.5mm左右。轴颈部6的直径越大，则油槽41a的槽深设置得越大。

另外，油槽41a的轴线方向长度(宽度)可设置成在油槽41a的周向中央部附近最大且朝向油槽41a的周向两端部侧变小。此外，油槽41a的槽深可设置成在油槽41a的周向中央部附近最大且朝向油槽41a的周向两端部侧变小。

此外，在油槽41a内形成有沿径向贯穿上侧半分割轴承41的壁部的油孔41b。在本实施例中，一个油孔41b形成于上侧半分割轴承41的周向中央部C的轴线方向中央。轴颈部6的表面中的润滑油路6a的入口开口6c的直径通常是3～8mm左右，油槽41a的轴线方向长度的尺寸设置成比润滑油路6a的入口开口6c的直径稍大。在实施例一中，油孔41b的开口是圆形，该油孔41b的直径设置成与油槽41a的轴线方向长度具有相同的尺寸。另外，油孔41b的开口的尺寸、开口的形状、油孔41b的形成位置、形成数量不限定于本实施例。

在上侧半分割轴承41的内周面，在滑动面7上进一步形成有六个以与油槽41a相交的方式延伸的轴线方向槽71。在本实施例中，由各三个轴线方向槽71构成的两个槽组711形成为关于上侧半分割轴承41的周向中央部C对称，此外，各槽组711在规定的圆周角度范围θ1内形成。轴线方向槽71的垂直于轴线方向的截面是如图3所示的圆弧形状，但也可以是矩形、倒梯形等。

图5表示上侧半分割轴承41在形成有轴线方向槽71的位置处的轴线方向截面(包括中心轴线的平面内的截面)(图3的A-A截面)。此外，油槽41a的轴线方向截面的形状是矩形，但也可具有圆弧、倒梯形等截面形状。另外，在本实施例中，油槽41a的槽深在轴线方向截面内是恒定(D1)的，但在截面形状为圆弧、倒梯形等情况下，油槽41a的槽深D1应当理解为是指轴线方向截面内的最大深度。

在油槽41a的长度方向缘部41a’的部分(即连通部)，轴线方向槽71从滑动面7沿半径方向具有槽深D2，该槽深D2是油槽41a的槽深D1的10％以下。此外，在本实施例中，轴线方向槽71的轴线方向长度L2与上侧半分割轴承41的轴线方向长度L1相等，较为理想的是，该轴线方向长度L2是轴线方向长度L1的70％以上。此外，轴线方向槽71的槽深D2能够设置为0.5～30μm，较为理想的是设置为20μm以下。此外，作为轴线方向槽71的周向长度的槽宽W优选设置为0.1～20mm，更优选设置为10mm以下。

在本实施例中，轴线方向槽71的槽深D2和槽宽W在上侧半分割轴承41的轴线方向范围内是恒定的，也可在轴线方向上变化。

另外，下侧半分割轴承42除了不具有油槽41a、油孔41b和多个轴线方向槽71以外，与上侧半分割轴承41具有相同的结构。

(作用效果)

图6表示四冲程内燃机高速旋转时曲柄轴6移动至上侧半分割轴承41一侧的状态。如上所述，在油槽41a内流动的润滑油伴随着异物M，由于曲柄轴6相对于主轴承4的旋转，与润滑油相比比重较大的异物在沿着主轴承4的内周面形成的润滑油槽41a内移动期间，由于离心力的作用沿槽底移动。因此，在该润滑油槽41a的上部区域流动的润滑油中的异物量较少。在上述润滑油槽41a的上部区域流动的异物量较少的润滑油在与润滑油槽41a流体连通的轴线方向槽41内顺畅地流动，并且在上侧半分割轴承41的内周面扩展，从而形成良好的润滑。

如图7所示，当曲柄轴6以远离上侧半分割轴承41的滑动面7移动而使曲柄轴6的表面与主轴承4的滑动面7之间的间隙增加时，在润滑油槽41a的上部区域流动的润滑油与曲柄轴6的动作配合地，在曲柄轴6与上侧半分割轴承41的滑动面7之间的间隙流动，包括跟随上述润滑油的流动而在润滑油槽41a的下部区域流动的异物M的润滑油移动至润滑油槽41a的上部区域。根据本实施例，由于轴线方向槽71的槽深D2是油槽41a的槽深D1的10％以下，因此，移动到润滑油槽41a的上部区域的异物M不容易进入轴线方向槽71内。不过，若轴线方向槽71的槽深D2超过油槽41a的槽深D1的10％，那么，沿着润滑油槽41a的槽底面移动的异物M容易进入轴线方向槽71内并被送至上侧半分割轴承41的内周面。此外，即使轴线方向槽71的槽深D2是油槽41a的槽深D1的10％以下，在不同于本发明的滑动轴承的、与润滑油槽41a流体连通的多个轴线方向槽71并非相对于曲柄轴6的旋转方向呈90°倾斜并延伸而是向与该曲柄轴6的旋转方向相同的方向倾斜并延伸的情况下，到达润滑油槽41a内的轴线方向槽71的开口部的异物也容易进入轴线方向槽71内，因此，该异物容易被送至上侧半分割轴承41的滑动面7。

(实施例二)

如图8和9所示，与实施例一的上侧半分割轴承41不同的是，实施例二的轴线方向槽71a形成为不在上侧半分割轴承41的轴线方向端部开口。也就是说，轴线方向槽71a的轴线方向长度L2小于上侧半分割轴承41的轴线方向长度L1。实施例二的上侧半分割轴承41的其它结构与实施例一相同。

(作用効果)

本实施例具有与实施例一相同的效果，此外，由于轴线方向槽71a未在上侧半分割轴承41的轴线方向两端部开口，因此，与实施例一相比，轴线方向槽71a内的油更不容易流出至轴承的外部。

(实施例三)

如图10和11所示，与实施例一的上侧半分割轴承不同的是，实施例三的上侧半分割轴承41具有在该上侧半分割轴承41的整个内周面范围内沿周向等间隔形成的轴线方向槽71a。与实施例二相同的是，轴线方向槽71a的轴线方向长度L2小于上侧半分割轴承41的轴线方向长度L1，因此，轴线方向槽71a构成为不在上侧半分割轴承41的轴线方向两端部开口。实施例三的上侧半分割轴承41的其它结构与实施例一相同。

在将本发明应用于通常的乘用车的内燃机的曲柄轴用主轴承、即应用于轴颈部6的直径为40mm～100mm左右的曲柄轴用主轴承的情况下，较为理想的是，上述等间隔设置的多个轴线方向槽71a具有相同的槽深D2、相同的轴线方向长度L2以及相同的槽宽W。

(作用効果)

本实施例具有与实施例一相同的效果，此外，由于在多个轴线方向槽71a之间配置有滑动面7，因此，与在内周面整个表面形成轴线方向槽71a的情况相比，通过滑动面7对轴颈部6进行支承的能力较高。此外，与实施例一～二不同的是，由于轴线方向槽71a沿周向整周等间隔地形成，因此，与实施例一～二相比，较多的油可容易地送至滑动面7，从而在整个内周面的范围内供给油。

另外，在实施例一～三中，也可在上侧半分割轴承41以及下侧半分割轴承42的周向上的各端部区域设置挤压缓冲部70以与滑动面7相邻。在该情况下，能够使得多个轴线方向槽71a仅形成于滑动面7上。

挤压缓冲部70是通过在上侧半分割轴承41和下侧半分割轴承42的圆周方向端部区域从原本的滑动面7沿半径方向减小半分割轴承的壁厚而形成的面，这是为了对在将例如一对半分割轴承41、42安装于缸体下部8的轴承保持孔时可能发生的半分割轴承的周向端面76的位置偏移和变形进行吸收而形成的。因此，挤压缓冲部70的表面的曲率中心位置与其它区域(滑动面7)的曲率中心位置不同(参照SAE J506(条目3.26以及条目6.4)、DIN1497、3.2小节、JIS D3102)。一般而言，在乘用车用的小型内燃机用轴承的情况下，半分割轴承的周向端面76处的挤压缓冲部70的深度(从原本的滑动面7直到周向端面76处的挤压缓冲部70的距离)是0.01～0.05mm左右。

另外，上侧半分割轴承41和下侧半分割轴承42的轴承壁厚(除去形成有挤压缓冲部70的区域的轴承壁厚、即形成有滑动面7的区域处的壁厚)在周向上恒定，但不限定于此，半分割轴承41、42的轴承壁厚也可在周向中央部C处最大且朝向周向两端面76侧连续地减少。

Claims (7)

1.一种主轴承，所述主轴承用于支承内燃机的曲柄轴的轴颈部以使该轴颈部能自由旋转，所述轴颈部具有：圆筒主体部；润滑油路，所述润滑油路贯穿所述圆筒主体部并延伸；以及形成于所述圆筒主体部的外周面上的所述润滑油路的至少一个入口开口，其特征在于，

所述主轴承具有彼此组合而构成圆筒形状的一对上侧半分割轴承和下侧半分割轴承，

一对半分割轴承中仅所述上侧半分割轴承具有：油槽，所述油槽形成于所述上侧半分割轴承的内周面且沿周向延伸；以及至少一个油孔，所述油孔从所述油槽到所述上侧半分割轴承的外周面贯穿所述上侧半分割轴承并延伸，此外，所述上侧半分割轴承还具有多个轴线方向槽，所述轴线方向槽形成于所述上侧半分割轴承的内周面且与所述油槽相交地在轴线方向上延伸，

所述轴线方向槽的槽深(D2)是所述油槽的槽深(D1)的10％以下，所述轴线方向槽的轴线方向长度(L2)是所述上侧半分割轴承的轴线方向长度(L1)的70％以上。

2.如权利要求1所述的主轴承，其特征在于，

从所述内周面沿径向测定的所述轴线方向槽的槽深(D2)是0.5～30μm。

3.如权利要求1或2所述的主轴承，其特征在于，

所述轴线方向槽的槽宽(W)是0.1～20mm的周向长度。

4.如权利要求1至3中任一项所述的主轴承，其特征在于，

由至少三个所述轴线方向槽构成的槽组形成于所述上侧半分割轴承的内周面上的规定的周向范围内。

5.如权利要求1至3中任一项所述的主轴承，其特征在于，

多个所述轴线方向槽在所述上侧半分割轴承的内周面的整周范围内等间隔地形成。

6.如权利要求1至5中任一项所述的主轴承，其特征在于，

所述轴线方向槽在所述上侧半分割轴承的轴线方向的两端部开口。

7.如权利要求1至5中任一项所述的主轴承，其特征在于，

所述轴线方向槽在所述上侧半分割轴承的轴线方向的任一端部均不开口。