JP4466020B2 - すべり軸受 - Google Patents

Description

本発明はすべり軸受に関し、詳しくは一方の半割り軸受の摺動面に潤滑油を流通させる油溝の形成されたすべり軸受に関する。

従来、２つの半割り軸受からなるすべり軸受であって、このうち一方の半割り軸受の摺動面に円周方向に沿って潤滑油を流通させる油溝を形成するとともに、両半割り軸受における接合部の摺動面側にクラッシリリーフを形成したすべり軸受が知られている。
このようなすべり軸受として、上記油溝が半割り軸受の円周方向全域に形成されるとともに、当該油溝をクラッシリリーフを通って半割り軸受の接合部に開口させたすべり軸受が知られている。（特許文献１）
また、上記油溝の底部を、円周方向に中央側の部分より接合部側の部分にむけて摺動面の中心位置に近づくように形成し、当該油溝をクラッシリリーフ（偏心端部分３６）内で終了させているすべり軸受も知られている。（特許文献２）
特開昭６３−１０９２１５号公報 特公平７−６５６１５号公報

ここで、上記すべり軸受の内周で摺動自在に軸支されているクランクシャフトには、上記油溝から潤滑油を供給するとともに、当該潤滑油をクランクシャフトとコンロッド軸受との間に供給する潤滑油供給用通路が形成されている。
そして特許文献１のすべり軸受の場合、上記油溝が半割り軸受の接合部にまで開口しているので、油溝内の異物がすべり軸受の摺動面および潤滑油供給用通路に侵入しにくく、上記摺動面およびコンロッド軸受に異物が侵入してしまうのが抑制されていたが、メインホール内の油圧が低下する一因となり、エンジンに必要な油圧を確保することができない場合があるという問題があった。
また特許文献２のすべり軸受の場合、上記油溝がクラッシリリーフの部分で終了しているので、メインホール内の油圧を増加および確保できるが、異物が油溝の端部に堆積して潤滑油とともにすべり軸受の摺動面および、潤滑油供給用通路を通ってコンロッド軸受に多量に侵入するという問題があった。
このような問題に鑑み、本発明はメインホール内の潤滑油の油圧を増加および確保しつつ、異物がすべり軸受の摺動面および、潤滑油供給用通路を通ってコンロッド軸受に多量に侵入するのを抑制することの可能なすべり軸受を提供するものである。

即ち、請求項１に記載のすべり軸受は、２つの半割り軸受からなるすべり軸受であって、このうち一方の半割り軸受の摺動面に円周方向に沿って潤滑油を流通させる油溝を形成するとともに、両半割り軸受における接合部の摺動面側にクラッシリリーフを形成したすべり軸受において、
上記油溝は、上記半割り軸受の円周方向全域に形成されて、上記クラッシリリーフを通って半割り軸受の接合部に開口しており、かつ上記油溝の底部は、上記クラッシリリーフの円周方向における接合部側の部分が半割り軸受の中央側の部分よりも摺動面を形成する円弧の中心位置に近づくように形成されて、油溝の流路面積が接合部側の部分で小さくなっていることを特徴としている。

また請求項７に記載のすべり軸受は、２つの半割り軸受からなるすべり軸受であって、このうち一方の半割り軸受の摺動面に円周方向に沿って潤滑油を流通させる油溝を形成するとともに、両半割り軸受における接合部の摺動面側にクラッシリリーフを形成したすべり軸受において、
上記油溝は、上記半割り軸受の円周方向全域に一定の深さ、もしくは半割り軸受の円周方向における接合部側部分が半割り軸受の中央側部分よりも摺動面を形成する円弧の中心位置に近づくように形成されて、上記クラッシリリーフを通って半割り軸受の接合部に開口する第１の溝と、この第１の溝に隣接して形成された第２の溝とを備え、この第２の溝の底部は、上記半割軸受の円周方向における接合部側部分が半割り軸受の中央側部分よりも摺動面を形成する円弧の中心位置に近づくように形成され、かつ半割り軸受の接合部の手前で終了していることを特徴としている。

上記請求項１の発明によれば、後述する実験結果からも明らかなように、上記油溝が半割り軸受の接合部にまで開口しているので、油溝内の異物がすべり軸受の摺動面および、潤滑油供給用通路を通ってコンロッド軸受に侵入しにくく、しかも油溝の流路面積が接合部側部分で小さくなっているので、メインホール内の油圧を増加および確保できる。
これと同様、上記請求項７の発明によっても、油溝における第１の溝の端部を半割り軸受の接合部に開口させているので、油溝内の異物が潤滑油供給用通路を通ってコンロッド軸受に侵入しにくく、しかも第２の溝の底部が半割り軸受の接合部の手前で終了されているので、メインホール内の油圧を増加および確保できる。
以上のように、油溝内の異物がすべり軸受の摺動面および、潤滑油供給用通路を通ってコンロッド軸受に異物が多量に侵入してしまうのが抑制され、しかもメインホール内の油圧を増加および確保でき、コンロッド軸受に十分な潤滑油を供給することができる。

以下本発明に係る第１の実施例について説明すると、図１はエンジン１の断面図を示し、このエンジン１はシリンダブロック２と、クランクシャフト３と、すべり軸受４とを備え、当該すべり軸受４はクランクシャフト３を摺動自在に軸支するとともに、キャップ５によってシリンダブロック２に固定されている。
上記シリンダブロック２には図示しないオイルポンプからの潤滑油をクランクシャフト３とすべり軸受４との間に供給する２本の潤滑油通路６が形成され、クランクシャフト３には直径方向に潤滑油供給用通路７が形成されている。
そしてクランクシャフト３が回転することにより、クランクシャフト３とすべり軸受４の間の潤滑油が上記潤滑油供給用通路７を通り、その後潤滑油はクランクシャフト３内を流通して図示しないクランクシャフトとコンロッド軸受との間に供給される。

つぎに、上記すべり軸受４は上下に分割可能な半円状のアッパ側半割り軸受８と、ロア側半割り軸受９とから構成されており、それぞれ摺動面８ａ，９ａによってクランクシャフト３を摺動可能に軸支している。また、アッパ側半割り軸受８とロア側半割り軸受９の接合部８ｂ、９ｂにはそれぞれ従来公知のクラッシリリーフ８ｃ，９ｃが形成されている。
そしてアッパ側半割り軸受８の摺動面８ａには円周方向全域に所定形状の油溝１０が形成されており、アッパ側半割り軸受８には上記潤滑油通路６と連通して油溝１０に潤滑油を流通させる油穴１１が上記潤滑油通路６の位置に対応して穿設されている。
上記油溝１０の底部１０ａは、アッパ側半割り軸受８の摺動面８ａに対して若干大径に形成されており、この底部１０ａの中心位置は、摺動面８ａを形成する円弧の中心位置に対して摺動面８ａ側に向けて偏心されており、さらに当該中心位置はアッパ側半割り軸受８の中央と摺動面８ａを形成する円弧の中心位置との線上に位置している。
以上のことから、本実施例における油溝１０は、上記クラッシリリーフを通ってアッパ側半割り軸受８の接合部８ｂに開口しており、しかも上記油溝１０の底部１０ａの位置は、上記接合部８ｂの部分でアッパ側半割り軸受の中央側の部分よりもアッパ側半割り軸受８の摺動面８ａを形成する円弧の中心側に近づくように形成されている。したがって、油溝１０の流路面積は接合部８ｂ側となるにつれて小さくなってゆくこととなる。

さらに、図３はアッパ側半割り軸受８をロア側半割り軸受９より見た図であり、図３（ａ）にはアッパ側半割り軸受８の中央側の部分となるＡ−Ａ部の断面図を示している。
本図に示すように、油溝１０の底部１０ａの表面は摺動面８ａに対して平行な平坦面であり、その幅はアッパ側半割り軸受８の円周方向全域で一定の幅となっている。またこの底部１０ａからは摺動面８ａに向けて拡がる斜面１０ｂが形成され、この斜面１０ｂの角度はアッパ側半割り軸受８の円周方向全域で一定の角度に形成されている。
このように、斜面１０ｂの角度を一定としたまま、油溝１０の底部１０ａの位置を接合部８ｂの部分でアッパ側半割り軸受の中央側の部分よりもアッパ側半割り軸受８の摺動面８ａを形成する円弧の中心側に近づくように形成することによっても、油溝１０の流路面積は接合部８ｂ側となるにつれて小さくなってゆくこととなる。

そしてこのような構成のすべり軸受４を使用することによって得られる効果を説明するが、その前に上記特許文献１，２で生じる問題について説明する。
まず特許文献１のすべり軸受の場合、油溝がロア側半割り軸受の接合部まで形成されている一方、油溝の底部の位置は摺動面の中心位置に対して円周方向全域で等距離に形成されている。
このように油溝の底部の位置が摺動面の中心位置に対して円周方向全域で等距離に形成されていると、クラッシリリーフから漏れ出る油量が多く、メインホール内での油圧が低下する一因となり、エンジンに必要な油圧を確保することができない場合がある。

次に、特許文献２のすべり軸受の場合、油溝の底部の位置は接合部側の端部が半割り軸受の中央側の部分よりも摺動面を形成する円弧の中心位置に近づくように形成されているが、油溝の端部は接合部の手前、すなわちクラッシリリーフの途中で終了されている。
このようなすべり軸受の場合、接合部に向けて油溝の流路面積は接合部側となるにつれて小さくなってゆき、クラッシリリーフから漏れ出る油量が減少し、潤滑油の油圧を増加および確保することができる。
しかしながら、油溝がアッパ側半割り軸受におけるクラッシリリーフの途中で終了しているため、異物が油溝の端部からクラッシリリーフとクランクシャフトとの間に形成された空間内にまで排出されにくく、異物が油溝の端部に堆積してしまう。
しかもクラッシリリーフから漏れ出る油量が減少しているため、この異物がすべり軸受の摺動面および、潤滑油供給用通路を通ってクランクシャフトとコンロッド軸受との間に多量に入り込んでコンロッド軸受の摺動性に悪影響を与えてしまう。

以上のような問題に対し、本実施例のすべり軸受４では、油溝１０の流路面積が接合部８ｂ側の部分で小さくなっているので、クラッシリリーフ８ｃ，９ｃから漏れ出る油量を減少させることで、メインホール内の油圧を増加および確保できる。
このとき上記特許文献２のすべり軸受と同様、異物は油溝１０の端部にも堆積してしまうが、油溝１０はロア側半割り軸受９の接合部９ｂまで形成されているので、異物は上記クラッシリリーフ８ｃ，９ｃとクランクシャフト３との間に形成された空間にも排出され、異物の堆積する箇所が分散される。
したがって、油溝１０内の異物は摺動面８ａ，９ａおよび、潤滑油供給用通路７を通ってコンロッド軸受に多量に侵入してしまうのが抑制されることとなる。

以下、上述したすべり軸受４を装着したエンジン１を用いて実際に実験を行い、従来のすべり軸受との差を検証した。
使用したエンジン…直列４気筒１．５Ｌエンジン
すべり軸受の装着位置…クランクシャフトの主軸
実験時の油温…１３０℃
実験に使用したすべり軸受…図４に示す（ａ）、（ｂ）のすべり軸受および、図示しない他の形状のすべり軸受。
図４に示すすべり軸受４のうち、図４（ａ）のすべり軸受４が上記実施例に記載したすべり軸受４であり、図４（ｂ）のすべり軸受４は上記特許文献２に開示されているタイプのすべり軸受４である。そして上記図示しないすべり軸受として、上記特許文献１に開示されているタイプのすべり軸受を使用している。
なお、図４ではクランクシャフト３の表面がすべり軸受４の摺動面８ａに対して上方から下方に向けて回転させた結果を示し、図４（ｂ）に示すすべり軸受４については、本実施例と同じ部分については同一の符号を付している。

最初に、図５はエンジン１内で計測された油圧についての計測結果であり、縦軸に油圧、横軸にエンジンの回転数を取ったグラフで示している。なお、本グラフ中、（ａ）が本実施例のすべり軸受を示し、（ｂ）が特許文献２のすべり軸受を示し、（ｃ）が特許文献１のすべり軸受を示している。
このグラフから理解されるように、本実施例のすべり軸受４によれば、上記特許文献１のタイプのすべり軸受４に比べて高い油圧を示していることが解り、これと同時に特許文献２のタイプのすべり軸受４に対してもそれほど遜色のない油圧を示していることがわかる。

次に図４には潤滑油内に通常の１０倍に相当する異物を人為的に混入し、所定時間エンジンを作動させて異物の堆積状態を観察した結果を示しており、図中黒く塗りつぶした部分に異物が堆積していたことを示している。
そして特許文献２のすべり軸受４の場合、図４（ｂ）に示すように、殆どの異物がクランクシャフトとクラッシリリーフ８ｃ，９ｃによる空間内に流出せず、油溝１０の端部に堆積しているのがわかる。
これに対し、図４（ａ）が示す本実施例のすべり軸受４の場合には、異物がロア側半割り軸受９のクラッシリリーフ９ｃと摺動面９ａとの境界部分と、油溝１０の下流端部分に分散して堆積していることがわかる。

なお、上記実施例では油溝１０の断面形状は底部１０ａが摺動面８ａと平行な有底の台形形状となっていたが、例えば底部を頂点とする断面三角形状の油溝１０としてもよく、その他にも適宜油溝１０の断面形状を変更することが可能である。

次に、図６は本発明にかかる第２の実施例を示したものであり、この図６にはアッパ側半割り軸受１０８のみを示し、その他の部分は上記実施例と同様の構成となっている。また、この実施例では上記第１の実施例に対し、１００を加算した符号を用いて説明する。
本実施例のアッパ側半割り軸受１０８における油溝１１０は、円周方向全域に一定の深さに形成された２本の第１溝１１０ａと、これら第１溝１１０ａの間に形成された第２溝１１０ｂと、第１溝１１０ａの外側に形成された面取り形状１１０ｃとによって構成されている。
そして上記第１溝１１０ａはクラッシリリーフ１０８ｃを通って接合部１０８ｂに開口しており、一方第２溝１１０ｂの底部１１０ｄの位置は、アッパ側半割り軸受１０８の円周方向における中央部から接合部１０８ｂ側に向けて摺動面１０８ａを形成する円弧の中心位置に近づくように形成され、なおかつ当該第２溝１１０ｂの底部１１０ｄは、クラッシリリーフ１０８ｃの手前で摺動面１０８ａに吸収されて終了するようになっている。

このような構成のすべり軸受１０４でも、上記第１の実施例に記載したすべり軸受４と同様の効果を得ることができる。
すなわち、第２溝１１０ｂによって潤滑油の漏れ出る油量を減少させることで潤滑油の油圧を増加および確保でき、また第１溝１１０ａによって潤滑油中の異物をクラッシリリーフ１０８ｃ、１０９ｃとクランクシャフト１０３との空間内に排出するので、油溝１１０内の異物が摺動面１０８ａ、１０９ａおよび、潤滑油供給用通路１０７を通ってコンロッド軸受に多量に侵入するのを抑制することができる。
なお、本実施例における第１溝１１０ａは円周方向全域に一定の深さに形成されているが、上記第１の実施例における油溝１０の底部１０ａのように、接合部１０８ｂの部分で中央側の部分よりもアッパ側半割り軸受１０８の中心側に近づくように形成してもよい。

さらに、図７は本発明にかかる第３の実施例を示したものであり、この図７にはアッパ側半割り軸受２０８のみを示し、その他の部分は上記実施例と同様の構成となっている。また、この実施例では上記第１の実施例に対し、２００を加算した符号を用いて説明する。
本実施例のアッパ側半割り軸受２０８における油溝２１０は、第１の実施例におけるアッパ側半割り軸受８と異なり、油溝２１０の底部２１０ａの深さを一定にした部分を設けている。
具体的に説明すると、アッパ側半割り軸受２０８の中央部から所定範囲（図中Ａの範囲）にかけては、底部２１０ａの位置は摺動面２０８ａの中心位置から等距離に位置し、その両端の範囲（図中Ｂの範囲）では、底部２１０ａの位置は接合部２０８ｂとなるにつれて摺動面２０８ａを形成する円弧の中心位置に近づくように形成されている。
また本実施例においても油溝２１０の端部は接合部２０８ｂに開口しており、しかも範囲Ｂにおいて上記油溝２１０の底部２１０ａの位置が次第に摺動面２０８ａを形成する円弧の中心位置に近づくように形成されているので、油溝２１０の流路面積は接合部２０８ｂ側となるにつれて小さくなる。

このような構成のすべり軸受２０４でも、上記第１の実施例に記載したすべり軸受４と同様の効果を得ることができる。
すなわち、範囲Ｂの部分で油溝２１０の流量面積が接合部２０８ｂに向けて小さくなってゆくので、潤滑油の油圧を増加および確保でき、油溝２１０は接合部２０８ｂに開口しているので、潤滑油中の異物はクラッシリリーフ２０８ｃ、２０９ｃとクランクシャフト２０３との空間内に排出され、油溝２１０内の異物が摺動面２０８ａ、２０９ａおよび、潤滑油供給用通路２０７を通ってコンロッド軸受に多量に侵入するのを抑制することができる。
なお、上記範囲Ｂは少なくともアッパ側半割り軸受１０８のクラッシリリーフ１０８ｃの範囲であれば良く、このような形状としても上述した効果を得ることができる。

そして図８は本発明にかかる第４の実施例を示したものであり、この図８にはアッパ側半割り軸受３０８のみを示し、その他の部分は上記実施例と同様の構成となっている。また、この実施例では上記第１の実施例に対し、３００を加算した符号を用いて説明する。
本実施例のアッパ側半割り軸受３０８における油溝３１０の底部３１０ａはアッパ側半割り軸受３０８の摺動面３０８ａに対して小径な２つの第１円弧３１０Ａ及び第２円弧３１０Ｂを用いて形成されている。
そしてこれら第１円弧３１０Ａ及び第２円弧３１０Ｂの中心位置ＣＡ、ＣＢは、摺動面８ａの中心位置ＣＯに対して図示左右方向に偏心し、なおかつ図示上方に偏心した位置となっている。
このため、アッパ側半割り軸受３０８の中央では両円弧３１０Ａ，３１０Ｂの交差部となる位置が摺動面８ａを形成する円弧の中心位置ＣＯに接近し、当該位置から円周方向に沿って両円弧３１０Ａ，３１０Ｂは中心位置ＣＯより一旦離隔し、その後再び接合部３０８ｂとなるにつれて中心位置ＣＯに接近するようになっている。
そして上記実施例と同様、本実施例における油溝３１０も上記クラッシリリーフを通ってアッパ側半割り軸受３０８の接合部３０８ｂに開口するようになっている。
このため、本実施例においても油溝３１０の流路面積は接合部３０８ｂ側となるにつれて小さくなっている。
なお、本実施例では第１円弧３１０Ａ及び第２円弧３１０Ｂはその径が摺動面３０８ａよりも小径に形成されているが、実際にはアッパ側半割り軸受３０８の外周面よりも小径であれば実施可能であり、またさらに多くの円弧面によって油溝３１０を形成することも可能である。

このような構成のすべり軸受３０４でも、上記第１の実施例に記載したすべり軸受４と同様の効果を得ることができる。
すなわち、本実施例においても油溝３１０の流路面積は接合部３０８ｂ側となるにつれて小さくなってゆくので、潤滑油の油圧を増加および確保でき、油溝３１０は接合部３０８ｂに開口しているので、潤滑油中の異物をクラッシリリーフ３０８ｃ、３０９ｃとクランクシャフト３０３との空間内に排出され、油溝３１０内の異物が摺動面３０８ａ、３０９ａおよび、潤滑油供給用通路３０７を通ってコンロッド軸受に多量に侵入するのを抑制することができる。

本実施例のすべり軸受４をクランク軸の軸方向から見た断面図。 クラッシリリーフ８ｃ付近についての拡大断面図。 アッパ側半割り軸受８をロア側すべり軸受４側から見た図であり、（ａ）はＡ−Ａ部についての断面図。 実験に使用したすべり軸受４の種類を示すとともに、各すべり軸受４における異物の堆積状態を示した図。 実験結果を油圧と回転数についての関係で示したグラフ。 第２実施例に係るアッパ側半割り軸受１０８をロア側半割り軸受９側から見た図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ部についての断面図。 第３実施例に係るアッパ側半割り軸受２０８をクランク軸の軸方向から見た断面図。 第４実施例に係るアッパ側半割り軸受３０８をクランク軸の軸方向から見た断面図。

符号の説明

３ クランクシャフト
４、１０４、２０４、３０４ すべり軸受
７ 潤滑油供給用通路
８、１０８、２０８，３０８ アッパ側半割り軸受
９、１０９、２０９、３０９ ロア側半割り軸受
８ａ、１０８ａ、２０８ａ、３０８ａ 摺動面
８ｂ、１０８ｂ、２０８ｂ、３０８ｂ 接合部
８ｃ、１０８ｃ、２０８ｃ、３０８ｃ クラッシリリーフ
１０、１１０、２１０、３１０ 油溝
１０ａ、１１０ｄ、２１０ａ、３１０ａ 底部
１１０ａ 第１溝
１１０ｂ 第２溝

Claims (8)

1. ２つの半割り軸受からなるすべり軸受であって、このうち一方の半割り軸受の摺動面に円周方向に沿って潤滑油を流通させる油溝を形成するとともに、両半割り軸受における接合部の摺動面側にクラッシリリーフを形成したすべり軸受において、
   上記油溝は、上記半割り軸受の円周方向全域に形成されて、上記クラッシリリーフを通って半割り軸受の接合部に開口しており、かつ上記油溝の底部は、上記クラッシリリーフの円周方向における接合部側の部分が半割り軸受の中央側の部分よりも摺動面を形成する円弧の中心位置に近づくように形成されて、油溝の流路面積が接合部側の部分で小さくなっていることを特徴とするすべり軸受。
2. 上記油溝の底部は、半割り軸受の摺動面に対して大径に作成され、また底部の中心位置を摺動面の中心位置に対して摺動面側に向けた位置に偏心させるとともに、当該中心位置を半割り軸受の中央と摺動面の中心位置との線上に位置させたことを特徴とする請求項１に記載のすべり軸受。
3. 上記油溝の底部は、半割り軸受の中央部から所定の範囲では摺動面の中心位置から等距離に作成され、当該範囲の両端から半割り軸受の接合部にかけての範囲では、半割り軸受の接合部となるに従って底部を摺動面の中心位置に近づくように形成したことを特徴とする請求項１に記載のすべり軸受。
4. 上記油溝の底部を少なくとも第１円弧面と第２円弧面とによって形成し、これらの円弧面の径を半割り軸受の外周面よりも小径とするとともに、その中心位置をそれぞれ摺動面の中心位置に対して偏心した位置に配置することを特徴とする請求項１に記載のすべり軸受。
5. 上記油溝は上記底部から摺動面の中心位置に向かって一定の角度で拡がる傾斜した側面を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のすべり軸受。
6. 上記底部は半割り軸受の摺動面と平行な平坦面であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のすべり軸受。
7. ２つの半割り軸受からなるすべり軸受であって、このうち一方の半割り軸受の摺動面に円周方向に沿って潤滑油を流通させる油溝を形成するとともに、両半割り軸受における接合部の摺動面側にクラッシリリーフを形成したすべり軸受において、
   上記油溝は、上記半割り軸受の円周方向全域に一定の深さ、もしくは半割り軸受の円周方向における接合部側部分が半割り軸受の中央側部分よりも摺動面を形成する円弧の中心位置に近づくように形成されて、上記クラッシリリーフを通って半割り軸受の接合部に開口する第１の溝と、この第１の溝に隣接して形成された第２の溝とを備え、この第２の溝の底部は、上記半割軸受の円周方向における接合部側部分が半割り軸受の中央側部分よりも摺動面を形成する円弧の中心位置に近づくように形成され、かつ半割り軸受の接合部の手前で終了していることを特徴とするすべり軸受。
8. 上記第２の溝の底部は、クラッシリリーフの手前で終了していることを特徴とする請求項７に記載のすべり軸受。

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