JP2008082355A - すべり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 マルチボーリング加工に基づく油のリークを防止すること及び軸受への給油量を低減することという利点を維持しつつ異物の排出を効果的に行うことができるすべり軸受を提供する。
【解決方法】 上半割軸受２の主軸の回転先方向の端部内側及び該端部内側と対面する下半割軸受３の端部内側にＣ０．１５ｍｍ〜Ｃ０．４ｍｍの面取面積と同じ面積となるような切欠５，７を形成したので、油穴から半割軸受２，３に形成される油溝４内に供給される油によって流れてきた異物を速やかに切欠５，７からすべり軸受１の外部に排出することができる。
【選択図】 図３

Description

内燃機関のクランクシャフトを支持するように半割形状に形成された半割軸受を上下２個組み合わせて円筒状とし且つ少なくとも上半割軸受の内周面に円周方向に沿った油溝が形成されたすべり軸受であって、前記半割軸受の内周面に円周方向に延びるボーリング加工による複数の溝を全域にわたって形成し、その複数の溝のうち前記円周方向の両端部の溝がクランクシャフトの回転時に荷重を主に受ける部分の溝に比べて断面積が大きくなるように形成されたすべり軸受に関するものである。

近年、地球規模の環境問題により、自動車において、排気ガス改善、低燃費化等が強く求められている。これらの要求に対し、軸受部からのオイルリーク低減によりエンジンの低燃費化に貢献すべく、本出願人は、先に特開２００２−１８８６２４号（以下、「特許文献１」という。）に示される技術を提案した。この特許文献１に記載される技術は、半割軸受の内周面にボーリング加工によって形成された溝のうち、円周方向両端部の溝を深溝とし、軸の回転時に荷重を主に受ける部分の浅溝に比べて断面積を大きく形成すること（以下、この技術を「マルチボーリング加工」という。）により、円周方向両端部の各深溝の突条部が軸との接触により早期になじみ摩耗し、この摩耗した部分がクラッシュリリーフの代わりとなって、クラッシュリリーフの機能を奏し、しかも油のリークを少なくし且つ軸受への給油量を低減することができるものである。
特開２００２−１８８６２４号公報（段落〔００１４〕，〔００１５〕）

しかしながら、特許文献１に開示される技術においては、油のリークを防止すること及び軸受への給油量を低減することにおいて、優れた効果を奏するものの混入した異物の軸受外への排出については考慮されていなかった。特に近年のように、使用環境が厳しくなっている場合に、異物を軸受内に残存させておくことは短期間で充分な軸受機能を奏さなくなるおそれがある。

本発明は、上記した事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、マルチボーリング加工に基づく油のリークを防止すること及び軸受への給油量を低減することという利点を維持しつつ異物の排出を効果的に行うことができるすべり軸受を提供することにある。

上記した目的を達成するために採用された解決手段として、請求項１に係る発明は、内燃機関のクランクシャフトを支持するように半割形状に形成された半割軸受を上下２個組み合わせて円筒状とし且つ少なくとも上半割軸受の内周面に円周方向に沿った油溝が形成されたすべり軸受であって、前記半割軸受の内周面に円周方向に延びるボーリング加工による複数の溝を全域にわたって形成し、その複数の溝のうち前記円周方向の両端部の溝がクランクシャフトの回転時に荷重を主に受ける部分の溝に比べて断面積が大きくなるように形成されたすべり軸受において、前記上半割軸受の前記クランクシャフトの回転先方向の端部内側及び該端部内側と対面する下半割軸受の端部内側にＣ０．１５ｍｍ〜Ｃ０．４ｍｍの面取面積と同じ面積となるような切欠を形成したことを特徴とする。

請求項１に係る発明においては、すべり軸受における油のリークは、主に２つの半割軸受の合わせ面の切欠の部分で起こるため、その合せ目付近の油の流れが相対的に速くなることが考えられ、このため、半割軸受に形成される油溝内を流れてきた異物を速やかに切欠からすべり軸受の外部に排出することができる。この場合、切欠がＣ０．１５ｍｍの面取面積と同じ面積未満では、充分な異物の排出効果を得ることができないと共にすべり軸受の背面温度が高くなってしまい、切欠がＣ０．４ｍｍの面取面積と同じ面積を超える場合には、油のリーク量が多くなってしまうという欠点があるため、切欠の大きさは、Ｃ０．１５ｍｍ〜Ｃ０．４ｍｍの面取面積と同じ面積とし、望ましくは、Ｃ０．２ｍｍ〜Ｃ０．４ｍｍの面取面積と同じ面積である。

以下、本発明の実施形態について図１乃至図４を参照して説明する。図１は、主軸を支持する２つの上半割軸受２と下半割軸受３からなるすべり軸受１の側面図（Ａ）と、上半割軸受２と下半割軸受３の平面図（Ｂ）であり、図２は、クランクシャフト１０に形成される軸油路１１とコンロッドピン１２への連絡油路１３との関係を説明するための概念図であり、図３は、切欠５，７における異物の排出メカニズムを説明するための拡大図であり、図４は、上下の半割軸受２，３の内周面の構造を示す側面図（Ａ）と断面図（Ｂ），（Ｃ）である。

図１（Ａ）に示すように、内燃機関のクランクシャフトを支持するすべり軸受１は、半割形状に形成された半割軸受２，３を上下２個組み合わせて円筒状となるように形成されている。この半割軸受２，３の軸受内面は、非焼付性など半割軸受２，３の軸受特性を満足するために、例えば、鋼裏金に銅系合金、アルミニウム合金、錫系合金の摺動材がライニングされており、必要に応じて錫系合金や合成樹脂系のオーバーレイが施されている。

また、図１（Ｂ）に示すように、半割軸受２，３のうち上半割軸受２の軸受内面には、半割軸受２，３と半割軸受２，３に支持されるクランクシャフト１０（図２，３参照）との間に潤滑油を供給するための油溝４が、片側端部から円周方向に沿って形成されている。この油溝４は、所定の範囲に亘って一定の深さ、若しくは深さを漸減するように形成される。また、油溝４には、外部から油の供給を受ける油穴４ａが形成されている。

ところで、本実施形態におけるすべり軸受１を構成する上半割軸受２及び下半割軸受３の上記した油溝４を除く内周面は、図４に示すように、ボーリング加工によって円周方向に沿って複数の溝が形成され、その溝のうち、円周方向両端部の溝の深さ（例えばｂ＝５μｍ）が深い深溝８ｂとし、軸の回転時に荷重を主に受ける中央部分の溝の深さ（例えばａ＝１．５μｍ）が浅い浅溝８ａとし、深溝８ｂは浅溝８ａに比べて断面積を大きく形成したマルチボーリング加工が施されている。このマルチボーリング加工により、円周方向両端部の各深溝８ｂの突条部がクランクシャフト１０との接触により早期になじみ摩耗し、この摩耗した部分がクラッシュリリーフの代わりとなって、クラッシュリリーフの機能を奏し、しかも油のリークを少なくし且つすべり軸受１への給油量を低減することができるものである。

更に、本実施形態に係るすべり軸受１を構成する上下の半割軸受２，３の特徴的な構成は、図１に示すように、半割軸受２，３の端部内側にそれぞれ切欠５，７を形成したことである。この切欠５，７は、Ｃ０．１５ｍｍ〜Ｃ０．４ｍｍの面取面積と同じ面積となるように切欠形成されているものである。より詳しくは、切欠５，７は、半割軸受２，３の端部からの軸受内周面の円周方向への長さが１ｍｍ未満となるように形成することが好ましく、特には０．４ｍｍ以下が好ましい。なお、図示の実施形態では、半割軸受２，３の両端部内側に切欠５，７を形成したが、少なくとも上半割軸受２のクランクシャフト１０の回転先方向の端部内側及び該端部内側と対面する下半割軸受３の端部内側の切欠５，７（図１の右側の切欠５，７）が形成されておればよい。また、切欠５，７の切取面積は、面取のように直角二等辺三角形状ではなく、直角三角形であってＣ０．１５ｍｍ〜Ｃ０．４ｍｍの面取面積と同じ面積となるように切欠形成されていれば、後述する異物排出効果を充分奏することを出願人は確認している。

上記のように構成されるすべり軸受１において、クランクシャフト１０を支持したときに、上下の半割軸受２，３のうち、最大荷重を受ける軸受は、下半割軸受３であり、上半割軸受２においては、図３に示すように、クランクシャフト１０と上半割軸受２との間にクリアランス１５がある。しかして、クランクシャフト１０が回転しているときには、すべり軸受１における油のリークは、主に２つの半割軸受２，３の合わせ面の切欠５，７部で起こるため、その合せ目付近の油の流れが相対的に速くなり、このため、油穴４ａを介して外部より供給される油と共に上半割軸受２に形成される油溝４に流れてきた異物（破線矢印で示している。）を速やかに切欠５，７からすべり軸受１の外部（図３の紙面に対して垂直方向）に排出することができる。この場合、切欠５又は７がＣ０．１５ｍｍの面取面積と同じ面積未満では、切欠部分における充分な異物の排出効果を得ることができないと共にすべり軸受１の背面温度が高くなってしまい、切欠５又は７がＣ０．４ｍｍの面取面積と同じ面積を超える場合には、油のリーク量が多くなってしまうという欠点がある。このように、本実施形態に係るすべり軸受１においては、すべり軸受１を構成する上下の半割軸受２，３の端部内側に切欠５，７を形成することにより、すべり軸受１の内部に存在する異物を下半割軸受３に巻き込むことなくスムーズに排出することができる。

そこで、本実施形態に係るすべり軸受１（マルチボーリング品）と、各半割軸受の内周面にボーリング加工により浅溝を形成し且つ円周方向の両端部にクラッシュリリーフを形成し且つ内周面の端部内側に面取りを行ったすべり軸受（ボーリング品）とを用いて、面圧４０ＭＰａ、油圧０．１ＭＰａ、給油温度８０℃の試験条件で試験機を用いて一定油圧下での軸受給油量の試験を行った。その試験結果を図５に示す。従来のボーリング品（図５中、黒丸折れ線グラフ）及び本発明に係る本実施形態に係るマルチボーリング品（図５中、白丸折れ線グラフ）において、ともに面取りをＣ０．２ｍｍとした場合は、本実施形態に係るマルチボーリング品の各周速における軸受給油量が、従来のボーリング品の軸受給油量の約半分である。また、従来のボーリング品（図５中、黒四角折れ線グラフ）及び本発明に係る本実施形態に係るマルチボーリング品（図５中、白四角折れ線グラフ）おいて、ともに面取りをＣ０．４ｍｍとした場合は、本実施形態に係るマルチボーリング品の各周速における軸受給油量が、従来のボーリング品の軸受給油量の約７５％であり、面取をＣ０．２ｍｍとした従来のボーリング品に比べても、高周速側（約１０ｍ／ｍｉｎ以上）では軸受給油量が少なくなる。このように、本実施形態に係るすべり軸受１においては、従来のボーリング品に比べて、マルチボーリング加工の利点である軸受給油量を抑制するという効果は保持されており、しかも、本実施形態に係るすべり軸受１を試験後に調べた所、内部の異物の残存量が極めて少なく、異物が切欠５，７によって効率的に外部に排出されたことが確認された。なお、出願人は、面取をＣ０．１５ｍｍとしたマルチボーリング品についても、上記の試験機で試験したが、その試験結果は、軸受給油量として上記のＣ０．２ｍｍとしたマルチボーリング品の軸受給油量とほぼ同じ給油量（僅かに小さな値を示した）の値を示したことを確認している（ただし、すべり軸受１の背面温度が若干高くなっていた）。

上記したように、本実施形態に係るすべり軸受１は、マルチボーリング加工に基づく油のリークを防止すること及び軸受への給油量を低減することという利点を維持しつつ異物の排出を効果的に行うことができる。

クランクシャフトを支持する２つの上半割軸受と下半割軸受からなるすべり軸受の側面図（Ａ）と、上半割軸受２と下半割軸受３の平面図（Ｂ）である。 クランクシャフトの軸油路とコンロッドピンへの連絡油路との関係を説明するための概念図である。 切欠における異物の排出メカニズムを説明するための拡大図である。 上下の半割軸受の内周面の構造を示す側面図（Ａ）と断面図（Ｂ），（Ｃ）である。 本実施形態に係るすべり軸受（マルチボーリング品）と、各半割軸受の内周面にボーリング加工により浅溝を形成し且つ円周方向の両端部にクラッシュリリーフを形成し且つ内周面の端部内側に面取りを行ったすべり軸受（ボーリング品）とを用いた試験結果を表すグラフ図である。

符号の説明

１ すべり軸受
２ 上半割軸受
３ 下半割軸受
４ 油溝
４ａ 油穴
５ 切欠
７ 切欠
８ａ 浅溝
８ｂ 深溝
１０ クランクシャフト
１１ 軸油路
１２ コンロッドピン
１３ 連絡油路
１５ クリアランス

Claims (1)

1. 内燃機関のクランクシャフトを支持するように半割形状に形成された半割軸受を上下２個組み合わせて円筒状とし且つ少なくとも上半割軸受の内周面に円周方向に沿った油溝が形成されたすべり軸受であって、前記半割軸受の内周面に円周方向に延びるボーリング加工による複数の溝を全域にわたって形成し、その複数の溝のうち前記円周方向の両端部の溝がクランクシャフトの回転時に荷重を主に受ける部分の溝に比べて断面積が大きくなるように形成されたすべり軸受において、
   前記上半割軸受の前記クランクシャフトの回転先方向の端部内側及び該端部内側と対面する下半割軸受の端部内側にＣ０．１５ｍｍ〜Ｃ０．４ｍｍの面取面積と同じ面積となるような切欠を形成したことを特徴とするすべり軸受。