JP2014142019A

JP2014142019A - スラスト軸受

Info

Publication number: JP2014142019A
Application number: JP2013011076A
Authority: JP
Inventors: Mitsutoshi Fukuda; 光俊福田
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2014-08-07

Abstract

【解決手段】スラスト軸受７は、クランクシャフト２のクランクアーム２ｃと摺動する摺動面１１と、上記摺動面を略半径方向に交差するように形成された油溝１２とを備えている。
上記油溝は、底面１２ａと、クランクシャフトの回転方向に対して上流側に位置する上流側壁面１２ｂと、下流側に位置する下流側壁面１２ｃとから構成され、上記上流側壁面における上記底面に対する傾斜角度αを、上記下流側壁面の上記底面に対する傾斜角度βよりも大きく設定している。
【効果】クランクアームと上記摺動面との間により多くの潤滑油を供給しつつ、摺動面の面圧を確保することができる。
【選択図】図３

Description

本発明はスラスト軸受に関し、具体的には円弧状を有する部材であって、摺動面を略半径方向に交差するように形成された油溝を備えたスラスト軸受に関する。

従来、自動車等のエンジンでは、クランクシャフトのジャーナルをシリンダブロックに形成されたハウジングと当該ハウジングに固定されたキャップとによって軸支しており、上記ハウジングの側面には上記クランクシャフトのクランクアームに摺接する円弧状の部材からなるスラスト軸受が設けられている（特許文献１）。
上記スラスト軸受には、上記クランクシャフトのクランクアームと摺動する摺動面が形成されており、当該摺動面には略半径方向に交差するように油溝が設けられている。
上記油溝には外部から潤滑油が供給され、この油溝の内部の潤滑油は、クランクシャフトが回転することによりクランクアームと上記摺動面との間に引き込まれ、これらを潤滑するようになっている。

特開平１１−２０１１４５号公報

ここで、上記クランクアームと上記摺動面との間には焼き付き防止のため効率的に潤滑油を供給することが求められており、その一例として油溝を構成する壁面の傾斜角度を小さく、すなわち寝かせることが考えられる。
しかしながら、当該壁面の傾斜角度を小さくしてしまうと、上記摺動面とクランクアームとの接触面積が狭くなってしまい、当該摺動面に作用する面圧が過大になって焼き付き等が発生する恐れがある。
このような問題に鑑み、本発明はクランクアームと上記摺動面との間に効率的に潤滑油を供給しつつ、摺動面の面圧が過大とならないようにすることが可能なスラスト軸受を提供するものである。

すなわち、本発明にかかるスラスト軸受は、円弧状を有する部材であって、上記クランクシャフトのクランクアームと摺動する摺動面と、上記摺動面を略半径方向に交差するように形成された油溝とを備えたスラスト軸受において、
上記油溝は、底面と、クランクシャフトの回転方向に対して上流側に位置する上流側壁面と、下流側に位置する下流側壁面とから構成され、
上記上流側壁面における上記底面に対する傾斜角度αを、上記下流側壁面の上記底面に対する傾斜角度βよりも大きく設定したことを特徴としている。

上記発明によれば、上記油溝における上流側壁面の傾斜角度αを、上記下流側壁面の傾斜角度βよりも大きく設定することで、傾斜角度を小さくした下流側壁面からクランクアームと上記摺動面との間に効率的に潤滑油を供給することができる。
一方、上流側壁面の傾斜角度αを大きくすることで、上記摺動面とクランクアームとの接触面積を確保することができ、摺動面に作用する面圧が過大とならないようにすることができる。

エンジンの内部構造を示す断面図。図１をＩＩ―ＩＩ部の方向から見た図。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ部の断面図。第２実施例を示す断面図。

以下図示実施例について説明すると、図１はエンジン１の内部構造を示し、クランクシャフト２と、シリンダブロックに形成されて上記クランクシャフト２を軸支するハウジング３と、図示しないピストンに連結されたコンロッド４とを示している。
上記クランクシャフト２は上記ハウジング３に軸支される複数のジャーナル２ａと、上記コンロッド４に回転可能に連結された複数のクランクピン２ｂと、これらジャーナル２ａとクランクピン２ｂとを偏心した状態で連結保持するクランクアーム２ｃとから構成されている。
上記クランクシャフト２は二つの半割メイン軸受からなるメイン軸受５によって軸支され、このメイン軸受５はキャップ６によって上記ハウジング３に保持され、上記キャップ６は図示しないボルトによってハウジング３に締結されている。
そして、上記ハウジング３における軸方向両側の側面には、上記メイン軸受５を収容する内周面に沿って環状凹部３ａが形成されており、この環状凹部３ａにはそれぞれ円弧状の部材からなるスラスト軸受７が設けられている。
上記スラスト軸受７は上記クランクシャフト２が回転しながらクラッチの断続などによって軸方向に移動すると、ハウジング３とクランクアーム２ｃとの間でスラスト方向の荷重を受けつつ、上記クランクアーム２ｃと摺動するようになっている。
特に本実施例では、上記クランクシャフト２が図１の図示右方から左方に向けて移動して荷重を作用させるようになっており、すなわち２枚の上記スラスト軸受７のうち、図示右方のスラスト軸受７には図示左方のスラスト軸受７に比べてより大きな荷重が作用するようになっている。

以下、図２、３を用いて上記スラスト軸受７について説明する。ここで図２は図１をＩＩ―ＩＩ部の方向から見た図を示している。
上記スラスト軸受７は円弧状を有した平板状の部材となっており、その端部が上記ハウジング３の下端部と一致する位置まで形成されて上記キャップ６と当接している。
スラスト軸受７における一方の面には上記クランクアーム２ｃと摺接する摺動面１１が形成され、他方の面にはハウジング３と当接する図示しない当接面が形成されている。
このうち上記摺動面１１には、スラスト軸受７の略半径方向に交差するように形成された油溝１２が２箇所に設けられており、ジャーナル２ａと上記メイン軸受５との間に供給された潤滑油を、スラスト軸受７の摺動面１１とクランクアーム２ｃとの間に供給するようになっている。
また上記摺動面１１の両端部には徐々に肉厚が薄くなるように傾斜したスラストリリーフ１１ａが設けられている。

図３は上記２つの油溝１２のうち、図２のＩＩＩ―ＩＩＩ部の位置における油溝１２の断面図を示している。なお、もう一方の油溝１２も同じ断面形状を有しており、詳細な説明は省略する。
図３において、上記クランクアーム２ｃはクランクシャフト２の回転によって上記摺動面１１に対し図示左方から右方に向けて摺動しており、このようなクランクシャフト２の回転方向に従い、上記油溝１２は、底面１２ａと、クランクシャフト２の回転方向に対して上流側に位置する上流側壁面１２ｂと、下流側に位置する下流側壁面１２ｃとから構成されている。
そして本実施例では、上記上流側壁面１２ｂにおける上記底面１２ａに対する傾斜角度αを、上記下流側壁面１２ｃの上記底面１２ａに対する傾斜角度βよりも大きく設定しており、換言すると、上記上流側壁面１２ｂよりも下流側壁面１２ｃを寝かせる構成となっている。
具体的には、上記下流側壁面１２ｃの上記傾斜角度βを１５°〜６０°の範囲とし、そのうえで上記上流側壁面１２ｂの傾斜角度αと下流側壁面１２ｃの傾斜角度βとの関係を以下の範囲で設定することが望ましい。
（α−β）≧１５°・・・（式１）
さらに望ましくは、上記下流側壁面１２ｃの上記傾斜角度βを３０°〜４５°の範囲とし、上記式１を満たすことを条件として、上記上流側壁面１２ｂの上記傾斜角度αを６０°〜９０°の範囲で設定すれば、後述する効果をより効果的に得ることができる。

上記構成を有するスラスト軸受７を用いることで、以下の効果が得られる。
上記クランクシャフト２が回転し、上記クランクアーム２ｃが上記スラスト軸受７の摺動面１１と摺動すると、ジャーナル２ａと上記メイン軸受５との間に供給された潤滑油が上記油溝１２の内部に供給される。
図３において、上記クランクアーム２ｃは図示左方から右方に移動しており、上記油溝１２の内部の潤滑油は、下流側壁面１２ｃ側から上記クランクアーム２ｃと摺動面１１との間に引き込まれてこれらを潤滑するようになっている。
このとき、上記上流側壁面１２ｂの上記傾斜角度αを、上記下流側壁面１２ｃの上記傾斜角度βよりも大きく設定して、下流側壁面１２ｃを寝せていることから、下流側壁面１２ｃ側における潤滑油の引き込みが良好に行われ、これによりクランクアーム２ｃと摺動面１１との潤滑を良好に行うことができる。
ここで、図１における図示右方のスラスト軸受７、すなわちクランクシャフト２の移動によって大きな荷重を受けるスラスト軸受７では、上記油溝１２の壁面を寝かせ過ぎてしまうと、上記摺動面１１とクランクアーム２ｃとの接触面積が狭くなることから、当該摺動面１１への面圧が過大となって焼き付き等の原因となる。
そこで本実施例では、上記上流側壁面１２ｂの上記傾斜角度αを、上記下流側壁面１２ｃの上記傾斜角度βよりも大きく設定して上流側壁面１２ｂを立たせることにより、潤滑油が排出されない側の上流側壁面１２ｂの近傍では摺動面１１を確保し、摺動面１１の全体に作用する面圧が過大とならないようにしている。

一方、図１における図示左方に設けたスラスト軸受７は、図示右方に設けたスラスト軸受７と同形状となっており、図３に示した状態において、クランクアーム２ｃは摺動面１１に対して図示右方から左方に摺動することとなる。
このため、上流側壁面１２ｂと下流側壁面１２ｃとの位置関係が図示右方に位置するスラスト軸受７とは反対となり、上流側壁面の傾斜角度が下流側壁面の傾斜角度よりも小さくなる。
その結果、上記効果と反対の事象、すなわち下流側壁面（図３の上流側壁面１２ｂ）が立ってしまうことで油溝１２からの潤滑油の引き込みが不良となり、また上流側壁面（図３の下流側壁面１２ｃ）が寝ていることでクランクアーム２ｃとの接触面積を狭くすることとなる。
しかしながら、図１においてクランクシャフト２は図示右方から左方に荷重が作用するため、上記図示左方のスラスト軸受７に作用する荷重は図示右方のスラスト軸受７に作用する荷重よりも低く、潤滑油の不足や過大な面圧による焼き付き等は起こりにくくなっている。
一方で、同形状のスラスト軸受７を図１においてハウジング３の図示左方および図示右方に装着することが可能であるので、エンジン１の構成部品の種類を抑えることができ、エンジン１の組み立て時における装着ミスを防止することができる。

図４は第２実施例にかかる油溝１２の断面図を示しており、図３と同じ位置の断面図を示している。なお本実施例において上記第１の実施例と共通する構成については詳細な説明を省略する。
本実施例において、上記摺動面１１の表面には個体潤滑剤やフッ素系樹脂などからなるコーティングＣが形成され、当該コーティングＣは上記摺動面１１の表面に油溝１２が切削された後に形成されるようになっている。
そして上記コーティングＣを形成する際、当該コーティングＣが上記油溝１２における上流側壁面１２ｂおよび下流側壁面１２ｃの途中まで形成するようにし、当該コーティングＣが底面１２ａまで達しないようにする。
本実施例では、上流側壁面１２ｂの傾斜角度αと、下流側壁面１２ｃの傾斜角度βとは、これら上流側壁面１２ｂおよび下流側壁面１２ｃにおける底面１２ａとの境界と、上記コーティングＣの頂部とを結んだ線が、上記底面１２ａに対してどれだけ傾斜しているかによって設定することができる。
この第２実施例のスラスト軸受７によれば、第１の実施例と同様、下流側壁面１２ｃを寝かせることで摺動面１１とクランクアーム２ｃとの間に潤滑油を良好に供給し、かつ上流側壁面１２ｂを立たせることで摺動面１１によるクランクアーム２ｃとの接触面積を確保し、過大な面圧が作用しないようにすることができる。
そのうえ、上記コーティングＣが底面１２ａまで達しないように形成されているため、当該コーティングＣによって油溝１２の深さが浅くならず、油溝１２による潤滑油の収容量が損なわれないようになっている。

２クランクシャフト２ｃクランクアーム
７スラスト軸受１１摺動面
１２油溝１２ａ底面
１２ｂ上流側壁面１２ｃ下流側壁面
α 上流側壁面の傾斜角度 β 下流側壁面の傾斜角度
Ｃコーティング

Claims

円弧状を有する部材であって、上記クランクシャフトのクランクアームと摺動する摺動面と、上記摺動面を略半径方向に交差するように形成された油溝とを備えたスラスト軸受において、
上記油溝は、底面と、クランクシャフトの回転方向に対して上流側に位置する上流側壁面と、下流側に位置する下流側壁面とから構成され、
上記上流側壁面における上記底面に対する傾斜角度αを、上記下流側壁面の上記底面に対する傾斜角度βよりも大きく設定したことを特徴とするスラスト軸受。
上記下流側壁面の傾斜角度βを１５°〜６０°の範囲で設定したことを特徴とする請求項１に記載のスラスト軸受。
上記上流側壁面の傾斜角度αと上記下流側壁面の傾斜角度βとを、
（α−β）≧１５°・・・（式１）
の関係で設定したことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のスラスト軸受。
上記摺動面の表面にコーティングを形成し、上記油溝において、当該コーティングを上記上流側壁面および下流側壁面の途中まで形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスラスト軸受。