JP2019211001A

JP2019211001A - すべり軸受

Info

Publication number: JP2019211001A
Application number: JP2018107221A
Authority: JP
Inventors: 伸太郎加藤; Shintaro Kato; 昴平深見; Kohei FUKAMI
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2019-12-12
Also published as: DE112019002816T5; CN112400069A; US11408465B2; CN112400069B; US20210190136A1; WO2019235388A1

Abstract

【課題】真円度の向上とホルダに対するあたり面積の増大が図られたすべり軸受を提供する。【解決手段】すべり軸受１は、円筒を軸方向と平行に二分割した一対の上側半割部材２と下側半割部材３からなるすべり軸受であり、前記円筒の軸方向に直交する方向に貫通する油孔２４を有するものであって、油孔２４の内周部２４ａにレーザーの熱影響によって元の素材に比べて性質の変化が生じている部位であるレーザー溶融部２５が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、すべり軸受の技術に関し、油孔を備えたすべり軸受の技術に関する。

従来、エンジンのクランクシャフトを軸支するための軸受であって、円筒形状を二分割した二つの部材を合わせる半割れ構造のすべり軸受が公知となっている。また、このようなすべり軸受においては、円筒形状の外周面から内周面まで貫通する油孔が形成される構成が公知となっている。油孔を備えたすべり軸受としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。

特開２０１６−１９１４２０号公報

従来、すべり軸受に設ける油孔は、ダイとパンチを用いた抜き加工により形成されている。このため、従来のすべり軸受には、油孔を形成する際にせん断荷重が付与されるため、すべり軸受が歪んで真円度の低下を招いていた。また、ダイとパンチを用いた場合、抜き方向に突出するバリが油孔の周囲に生じて、すべり軸受を支持するホルダとのあたり面積が少なくなっている。

そこで、本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、真円度の向上とホルダに対するあたり面積の増大が図られたすべり軸受を提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本発明に係るすべり軸受は、円筒を軸方向と平行に二分割した一対の半割部材からなり、前記円筒の軸方向に直交する方向に貫通する油孔を有するすべり軸受であって、前記油孔の内周部にレーザー溶融部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係るすべり軸受は、一体の円筒部材からなり、前記円筒の軸方向に直交する方向に貫通する油孔を有するすべり軸受であって、前記油孔の内周部にレーザー溶融部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係るすべり軸受において、前記レーザー溶融部は、前記油孔の内周部の表面から５０μｍ未満の範囲に存在することを特徴とする。

また、本発明に係るすべり軸受は、前記円筒の外形の真円度が２０μｍ以下であることを特徴とする。

また、本発明に係るすべり軸受は、前記油孔が、円周方向に延設される長孔であり、前記長孔は、前記円筒の半周長の１／６以上の長さを有することを特徴とする。

また、本発明に係るすべり軸受は、前記油孔の内径の輪郭度が該油孔の内径の０．１５％以下であることを特徴とする。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明に係るすべり軸受は、真円度の向上とホルダに対するあたり面積の増大を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るすべり軸受によるクランクシャフトの支持状態を示す正面図。すべり軸受を構成する上側半割部材の第１の実施形態を示す図、（ａ）底面図、（ｂ）図２（ａ）におけるＡ−Ａ線断面矢視図。すべり軸受を構成する下側半割部材を示す図、（ａ）平面図、（ｂ）正面図。上側半割部材の油孔の周囲の拡大断面図。すべり軸受を構成する上側半割部材の第２の実施形態を示す図、（ａ）底面図、（ｂ）図５（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面矢視図。レーザー加工による油孔の形成方法を示す模式図。第３の実施形態に係る上側半割部材の油孔の周囲の拡大断面図。

次に、発明の実施の形態を説明する。なお、以下では、図１中に示す矢印Ｕ、矢印Ｄ、矢印Ｌ、矢印Ｒ、で指し示す方向を、上方向、下方向、左方向、右方向とそれぞれ規定し、他の各図においても同様とする。また、図１における紙面手前側を前方、紙面奥側を後方と規定し、他の各図においても同様とする。なお、前方は矢印Ｆ、後方は矢印Ｂで表す。また、すべり軸受１の円筒軸まわりの軸受角度ωを、図１における右端の位置を０度とし、図１における反時計回りを正方向として規定する。すなわち、図１における上端の位置の軸受角度ωを９０度、左端の位置の軸受角度ωを１８０度、下端の位置の軸受角度ωを２７０度と規定する。また、クランクシャフト１１の回転方向は、図１における時計まわりとする。

まず、すべり軸受の全体構成について説明する。
図１に示すすべり軸受１は、本発明に係るすべり軸受の一実施形態である。すべり軸受１は、円筒状の形状を有するメタル軸受であり、エンジンのクランクシャフト１１のすべり軸受構造に適用されるものである。

すべり軸受１は、上側半割部材２と下側半割部材３で構成されている。各半割部材２・３は、円筒を、その円筒軸を通る平面で二分割した形状をそれぞれ有しており、円筒軸方向視において半円状の形状を有している。なお、円筒軸方向視におけるすべり軸受１の円周に沿う方向を円周方向と規定し、前記円周方向に直交する方向を半径方向と規定する。

すべり軸受１は、各半割部材２・３の合わせ面が水平面上に位置するように、下側半割部材３の上に上側半割部材２を配置して構成される。

上側半割部材２は、本発明に係るすべり軸受を構成する上側半割部材の第１の実施形態であり、図２（ａ）（ｂ）に示すように、合わせ面２０、クラッシュリリーフ２１、面取り部２２、油溝２３、油孔２４を備えている。

合わせ面２０は、下側半割部材３の合わせ面（後述する合わせ面３０）に接する平面状の部位であり、上側半割部材２の左右両端部において、下向きの面として左右一対で形成されている。クラッシュリリーフ２１は、上側半割部材２の内周面２ａの左右両端の縁部を切り欠いた部位であり、左右一対で形成されている。面取り部２２は、合わせ面２０の内周面２ａ側端部とクラッシュリリーフ２１の下端部とを接続する平面状の部位であり、左右一対で形成されている。

油溝２３は、上側半割部材２の内周面２ａの前後方向中央において、円周方向に沿って略矩形状の断面を有する溝部を形成した部位である。

油孔２４は、上側半割部材２の軸受角度ωが９０度の位置において形成される貫通孔であり、油溝２３に連通している。なお、本実施形態では、上側半割部材２の軸受角度ωが９０度の位置に油孔２４を形成する場合を例示しているが、油孔２４の形成位置はこれに限定されるものではない。

また、図３に示すように、下側半割部材３は、合わせ面３０、クラッシュリリーフ３１、面取り部３２を備えている。

合わせ面３０は、上側半割部材２の合わせ面２０に接する平面状の部位であり、下側半割部材３の左右両端部において、上向きの面として左右一対で形成されている。クラッシュリリーフ３１は、下側半割部材３の内周面３ａの左右両端の縁部を切り欠いた部位であり、左右一対で形成されている。面取り部３２は、合わせ面３０の内周面３ａ側端部とクラッシュリリーフ３１の下端部とを接続する平面状の部位であり、左右一対で形成されている。なお、本実施形態で示す下側半割部材３には油孔を設けていないが、下側半割部材３に油孔を設けてもよい。

クランクシャフト１１をすべり軸受１で軸支する場合、所定の隙間が形成され、この隙間に対し油孔２４から潤滑油が供給される。前記隙間に供給された潤滑油は、クランクシャフト１１の回転に伴って、油溝２３に沿って円周方向に流動される。

ここで、上側半割部材２について、さらに詳細に説明する。
図２（ａ）（ｂ）および図４に示すように、上側半割部材２は、油孔２４の周囲において、レーザー溶融部２５を備えている。レーザー溶融部２５は、レーザー加工機等を用いて上側半割部材２にレーザーを照射して油孔２４を形成することで形成される部位である。

レーザー溶融部２５は、レーザーの熱影響によって元の素材（後述するブランク材Ｍ）に比べて性質の変化が生じている部位である。具体的には、図４に示すように、上側半割部材２のレーザー溶融部２５は、油孔２４の内周面２４ａからの範囲ｄが５０μｍ未満の範囲において、油孔２４の外周域に形成される部位である。

また、レーザー溶融部２５は、上側半割部材２のレーザー溶融部２５以外の部位とビッカース硬さにおいて差異があり、かつ、そのビッカース硬さの差異が１０ＨＶ未満であるという特徴を有している。即ち、レーザー溶融部２５は、ダイやパンチで油孔を空けた場合のその油孔の周囲の部位に比してビッカース硬さの増大が抑えられている。このため、上側半割部材２では、すべり軸受１を保持するホルダ（図示せず）に対する馴染みが改善され、前記ホルダに対するあたり面積の増加が図られる。

また、レーザー溶融部２５を有する上側半割部材２は、レーザー加工の手法によって油孔２４を形成するため、油孔２４を形成する際にダイやパンチによって外力が付与されることがない。このため、レーザー溶融部２５を有する上側半割部材２は、油孔２４を形成する前の半割部材（後述するブランク材Ｍ）で得られていた真円度をほぼそのまま維持することができる。このため、レーザー溶融部２５を有する上側半割部材２によって構成されたすべり軸受１では、すべり軸受１の外形の真円度を２０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは１２μｍ以下とすることができる。

即ち、すべり軸受１は、円筒を軸方向と平行に二分割した一対の上側半割部材２と下側半割部材３からなり、前記円筒の軸方向に直交する方向に貫通する油孔２４を有するものであって、油孔２４の内周面２４ａにレーザーの熱影響によって元の素材に比べて性質の変化が生じている部位であるレーザー溶融部２５が形成されている。レーザー溶融部２５を有するすべり軸受１は、レーザー加工の手法により油孔２４が形成されたものであるため、抜き加工に起因する歪みがなく、真円度の向上が図れており、さらに、ホルダに対するあたり面積の増大が図られる。

また、すべり軸受１におけるレーザー溶融部２５は、油孔２４の内周部２４ａの表面から５０μｍ未満の範囲ｄを有している。範囲ｄが５０μｍ未満であるレーザー溶融部２５を有するすべり軸受１は、油孔２４の外周部の硬化が抑制されており、ホルダに対するあたり面積がより増大される。

また、すべり軸受１は、外形の真円度が２０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは１２μｍ以下であり、外形の真円度の向上によって、ホルダに対するあたり面積をさらに増大させることができる。

ここで、上側半割部材の第２の実施形態について、説明する。
図５に示す上側半割部材１０２は、本発明に係るすべり軸受を構成する上側半割部材の第２の実施形態であり、合わせ面１２０、クラッシュリリーフ１２１、面取り部１２２、油溝１２３、油孔１２４、レーザー溶融部１２５を備えている。上側半割部材１０２は、油孔１２４とレーザー溶融部１２５の形態が、第１の実施形態に係る上側半割部材２と異なっている。上側半割部材１０２は、油孔１２４とレーザー溶融部１２５以外の部位については、上側半割部材２と共通している。

油孔１２４は、円周方向を長手方向とする長孔であり、油孔１２４の内周面１２４ａからの範囲ｄが５０μｍ未満の範囲でレーザー溶融部１２５が形成されている。

従来の長孔たる油孔を有する半割部材は、ダイとパンチを用いて形成されており、長手方向の孔径が大きくなると所望のすべり軸受の真円度が確保できず、よって長手方向の孔径は、概ね半円の周長に対する１／６程度の長さとするのが限界であった。

上側半割部材１０２は、長手方向の孔径が半円の周長の１／６を超える（即ち、θ＞３０°）油孔１２４を有している。上側半割部材１０２は、レーザー加工の手法により油孔１２４が形成されるため、油孔１２４を形成する際に外力によるすべり軸受の真円度の低下が生じない。このため、上側半割部材１０２では、長手方向（円周方向）の孔径が半円の周長の１／６を超える油孔１２４が実現できる。

即ち、すべり軸受１における油孔１２４は、円周方向に延設される長孔であり、油孔１２４は、すべり軸受１の円筒の半周長の１／６以上の長さを有している。このような構成のすべり軸受１では、従来製作が困難であった油孔形状が実現されている。

ここで、油孔２４の形成方法について説明する。なおここでは、第１の実施形態に係る上側半割部材２における油孔２４の形成方法を例示して説明するが、第２の実施形態に係る上側半割部材１０２における油孔１２４の形成方法も同様であるため、説明は省略する。

油孔２４を形成する際には、上側半割部材２と下側半割部材３を組み合わせて円筒部材を構成してから、レーザーＬの照射ヘッドＨと前記円筒部材とを相対的に変位させて、レーザー加工の手法によって油孔２４を形成する。

図６に示す如く、油孔２４は、円筒部材を構成する上側半割部材２に対して、油孔２４を形成する狙い位置Ｐに向けてアシストガスＧを供給しつつレーザーＬを照射して形成する。油孔２４を形成するときには、形成すべき油孔２４の口径および上側半割部材２の厚みを考慮し、レーザー溶融部２５の内周面２４ａからの範囲ｄが５０μｍ未満となるように、レーザーＬの強度、移動速度、焦点距離、およびアシストガスＧの供給量・供給圧力を調整する。

本実施形態では、レーザーＬを上側半割部材２の外周面側（上側半割部材２における外周面２ｂ側）から照射する場合を例示しているが、レーザーＬは円筒部材を構成する上側半割部材２の内周面側（上側半割部材２における内周面２ａ側）から照射してもよい。なお、レーザーＬを上側半割部材２の外周面側から照射すると、上側半割部材２の外周面側に形成されるバリは微小となり、主に上側半割部材２の内周面側にバリが形成されることとなる。この内周面側のバリは、内周面の仕上げ加工時に同時に除去することができるため、レーザーＬによって油孔２４を形成する場合には、レーザーＬを上側半割部材２の外周面側から照射することがより好ましい。

そして、すべり軸受１では、レーザーＬを照射して上側半割部材２の油孔２４を形成することによって、油孔２４の内径の輪郭度を、油孔２４の内径の要求寸法の０．１５％以下とすることができる。

即ち、すべり軸受１は、油孔２４の内径の輪郭度（油孔２４が円形の場合は、特に真円度）が油孔２４の内径の０．１５％以下であり、油孔２４に対する潤滑油の出入りを妨げる異物等の付着が抑制されるとともに、優れた美観を備えている。

ここで、上側半割部材の第３の実施形態について、説明する。
図７に示す上側半割部材２０２は、本発明に係るすべり軸受を構成する上側半割部材の第３の実施形態であり、油溝２２３、油孔２２４、レーザー溶融部２２５を備えている。上側半割部材２０２は、油溝２２３、油孔２２４、レーザー溶融部２２５以外の部位は、第１の実施形態に係る上側半割部材２と共通している。

油孔２２４は、外周面２０２ｂ側の開口径φＤ１に比して、内周面２０２ａ側の開口径φＤ２が小さくなっているテーパ孔状の孔部であり、油孔２２４の内周面２２４ａからの範囲ｄが５０μｍ未満の範囲でレーザー溶融部２２５が形成されている。前述したようにレーザーＬの照射ヘッドＨを動かさずに、ブランク材Ｍを変位させつつ、外周面２０２ｂ側からレーザーＬを照射して油孔を形成すると、図７に示すようなテーパ孔状の油孔２２４が形成される。即ち、すべり軸受１における油孔２２４は、円筒の半径方向に拡径または縮径するテーパ孔である。

また、本発明に係るすべり軸受では、すべり軸受の内周面側からレーザーＬを照射して油孔を形成してもよく、この場合、内周面側から外周面側に向けて縮径するテーパ孔状の油孔（図示せず）が形成される。

なお、本実施形態で示したすべり軸受１は、一対の半割軸受を組み合わせてなるものを例示しているが、円筒状に成形した一体の円筒部材からなり、油孔の周囲にレーザー溶融部が形成されたすべり軸受（いわゆる円筒形ブッシュ）においても同様の効果を得ることができる。即ち、一体の円筒部材からなり、円筒の軸方向に直交する方向に貫通する油孔を有し、油孔の内周部にレーザー溶融部が形成されているすべり軸受では、真円度の向上とホルダに対するあたり面積の増大が図られる。

１すべり軸受
２上側半割部材
３下側半割部材
２４油孔
２４ａ内周面（内周部の表面）
２５レーザー溶融部
１２４油孔（長孔）

Claims

円筒を軸方向と平行に二分割した一対の半割部材からなり、前記円筒の軸方向に直交する方向に貫通する油孔を有するすべり軸受であって、
前記油孔の内周部にレーザー溶融部が形成されている、
ことを特徴とするすべり軸受。
一体の円筒部材からなり、前記円筒の軸方向に直交する方向に貫通する油孔を有するすべり軸受であって、
前記油孔の内周部にレーザー溶融部が形成されている、
ことを特徴とするすべり軸受。
前記レーザー溶融部は、
前記油孔の内周部の表面から５０μｍ未満の範囲に存在する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のすべり軸受。
前記円筒の外形の真円度が２０μｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のすべり軸受。
前記油孔が、円周方向に延設される長孔であり、
前記長孔は、前記円筒の半周長の１／６以上の長さを有する、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のすべり軸受。
前記油孔の内径の輪郭度が該油孔の内径の０．１５％以下である、
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のすべり軸受。