JP5290738B2 - 内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受および分割型すべり軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、一対の軸受半円筒体を互いに組み合わせて円筒形状体として用いられる、内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受であり、その組み合わせ状態と整合する態様で２分割された円筒形状の軸受保持穴を有するとともに一対のハウジング分割体から成る分割型軸受ハウジング内に収容して用いられる前記分割型すべり軸受に関するものである（例えば、特許文献１参照）。

内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受は、一対の軸受半円筒体を、エンジンブロックの一部であるハウジング分割体と、軸受キャップとしてのハウジング分割体に組み付けることにより円筒形状体になる。分割型軸受ハウジングの軸受保持穴は、一対の軸受半円筒体を組み付ける前に、一対のハウジング分割体をボルトで締結した状態で、真円になるように単一作業で加工される。
また、近年、乗用車用内燃機関では、内燃機関の軽量化のために、アルミニウム合金製エンジンブロックを用いることが一般的である。この場合、クランク軸用分割型軸受ハウジングでは、一方のハウジング分割体がアルミニウム合金製エンジンブロックの一部であり、他方のハウジング分割体が鉄合金製軸受キャップである組合せが一般的である。

一方、クランク軸用分割型すべり軸受の軸受半円筒体は、鋼製裏金と軸受合金層から成るのが普通である。一対の軸受半円筒体から成るクランク軸用分割型すべり軸受の外周面周長は、分割型軸受ハウジングの内周面周長よりも所定長だけ大きく形成されている。この寸法関係により、一対の軸受半円筒体を分割型軸受ハウジングに組付けると、一対の軸受半円筒体には、周方向圧縮応力が発生すると同時に、半径方向応力が発生する。このことによって、一対の軸受半円筒体は分割型軸受ハウジングの内周面に密着固定されるとともに、分割型軸受ハウジングは弾性変形して半径方向に膨張し、その内径が増大する。

一対の軸受半円筒体から成るクランク軸用分割型すべり軸受の内周面とクランク軸との間には、潤滑油を供給するための軸受クリアランスが設けられている。この軸受クリアランスが過大になると、クランク軸にガタが生じ、内燃機関の振動や騒音の原因となる。
一方、分割型軸受ハウジングにおける軸受保持穴の内径、および、クランク軸の外径には製造時の加工誤差が伴うため、分割型軸受ハウジングとクランク軸との間の間隔にはバラツキが生じる。したがって、分割型すべり軸受の内周面とクランク軸との間の軸受クリアランスを適正に設定するには、適切な厚さを有する分割型すべり軸受を選択することによって、軸受クリアランスのバラツキを抑制しなければならない。

しかるに、前記のとおり、分割型すべり軸受が分割型軸受ハウジングに組付けられる際、分割型軸受ハウジング内径は径方向に膨張変形する。かかる膨張変形が生じた場合の軸受クリアランスは、分割型軸受ハウジングにおける軸受保持穴の内径、クランク軸の外径、および、軸受半円筒体の厚さによって定まる設計上の軸受クリアランスに比して、分割型軸受ハウジングの膨張変形分だけ増大し、かかる膨張変形によってもバラツキが生じる。
このバラツキについて、特許文献２（特開平１０−１７５１３１号公報）に教示があり、分割型すべり軸受の外周面周長と、分割型軸受ハウジングの軸受保持穴内径との選択的組み合わせにより、分割型軸受ハウジングの膨張変形に起因する、分割型軸受ハウジングとクランク軸との間の間隔寸法のバラツキを小さくして、軸受クリアランスのバラツキを低減化している。
特開平８−２１０３５５号公報 特開平１０−１７５１３１号公報

内燃機関の軽量化のために、クランク軸用分割型軸受ハウジングは、従来より低剛性化されてきている。汎用されているアルミニウム合金製エンジンブロックの採用も軽量化のためである。
ここで、分割型軸受ハウジングと、これに組み込まれる一対の軸受半円筒体から成るクランク軸用分割型すべり軸受との関係について、図９、図１０を見ながら説明する。
図９は、クランク軸用分割型軸受ハウジング０１を示し、軸受ハウジング０１は、エンジンブロックの一部である一方のハウジング分割体０２と、軸受キャップ（例えば、鉄合金製）としての他方のハウジング分割体０３とで形成されている。ハウジング分割体０３が、ボルト０４によってハウジング分割体０２に組み付けられた状態で、室温にて、機械加工により、横断面真円形状の軸受保持穴（０５、０６）が形成される。この後の、軸受装置組立作業は、軸受ハウジング０１からボルト０４を取り外し、軸受保持穴の内周面０５、０６に沿って、分割型すべり軸受を形成する軸受半円筒体０７、０８を装着し、再度、ボルト０４によって、ハウジング分割体０３を、ハウジング分割体０２に締結することによって行なわれる（図１０参照）。

しかるに、近年汎用されている低剛性化された分割型軸受ハウジング０１に分割型すべり軸受を密嵌、固定するために、従来と同程度の応力が分割型すべり軸受に生じるように、ボルト０４による締め付けを行なうと、分割型軸受ハウジングの内径の膨張変形量が大きくなる。さらに、分割型軸受ハウジングを構成するハウジング分割体０２、０３は、互いに剛性が異なるので、分割型すべり軸受を固定する応力により、ハウジング分割体０２、０３の突き合わせ端面（分割型軸受ハウジングの分割面）における内径０５、０６に膨張変形量の差が生じ、これが段差（図１０、記号Ｇ参照）になって現れ、軸受半円筒体０７、０８の突き合わせ端面において、軸受内周面にも段差（ｇ）が生じる。

一方、近年の内燃機関では、オイルポンプの小型化により、クランク軸用すべり軸受の内周面に対する潤滑油供給量が減少している。これに対応して、クランク軸用すべり軸受の内周面とクランク軸表面の間の軸受クリアランスからの潤滑油の漏れ量を少なくするために、軸受クリアランスがより小さく設定される。そのため、軸受半円筒体０７、０８の突き合わせ端面における軸受内周面に段差（ｇ）が形成されていると、従来の軸受クリアランスが大きく設定された場合に比べて、潤滑油の流路断面積に対する潤滑油流の障壁になる段差面積の割合が相対的に高くなり、段差（ｇ）による潤滑油のワイピング現象が生じて、潤滑油の漏れ量が増加し、軸受摺動面に対する潤滑油供給不良が発生するようになってきた。

特許文献２は、内燃機関の静粛性のためにすべり軸受の内周面と軸表面の間の軸受クリアランスをより小さくする手段を教示しているが、互いに剛性差のある、分割型軸受ハウジングの一対のハウジング分割体に一対の軸受半円筒体が組み付けられた時の該軸受半円筒体の突き合わせ端面において、軸受内周面に段差が発生する問題については何も考察されていない。

かくして、本発明の目的は、内燃機関のクランク軸用分割型軸受ハウジングを構成する互いに剛性差のある一対のハウジング分割体に、すべり軸受である一対の軸受半円筒体が装着された時、該軸受半円筒体の突き合わせ端面において、軸受内周面に段差が生じることによる、潤滑油のワイピング現象が発生する問題を解決することである。

かかる目的に照らし、本発明の第一の観点によれば、以下に示す内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受が提供される。
一対の軸受半円筒体を互いに組み合わせて円筒形状体として用いられる、内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受であり、その組み合わせ状態と整合する態様で２分割された円筒形状の軸受保持穴を有する分割型軸受ハウジング内に収容して用いられる前記分割型すべり軸受において、
前記分割型軸受ハウジングが、相対的に低剛性のハウジング分割体と、相対的に高剛性のハウジング分割体とから成り、
前記低剛性側ハウジング分割体に支持される前記軸受半円筒体を第一軸受半円筒体と称し、前記高剛性側ハウジング分割体に支持される前記軸受半円筒体を第二軸受半円筒体と称するとき、非装着状態における前記第一および第二軸受半円筒体の寸法関係が、
（１）前記第一および第二軸受半円筒体の外径寸法が等しく、かつ
（２）前記第一軸受半円筒体の周方向両端部の厚さが、前記第二軸受半円筒体の周方向両端部の厚さよりも大きくなされており、
それによって、前記第一および第二軸受半円筒体が組み込まれた状態で一対の前記ハウジング分割体がボルト締結された時、一対の前記ハウジング分割体の突き合わせ端面に、前記剛性の違いに基づいて生じる両ハウジング分割体の変形量の差に起因する段差が生じても、前記第一および第二軸受半円筒体の突き合わせ端面における両軸受半円筒体の内周面が整合状態になることを特徴とする内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受。
ここで、前記「内周面の整合状態」について説明する。
この整合は、軸受半円筒体内周面相互の幾何学的完全一致を意味せず、第一および第二軸受半円筒体を装着した状態で、一対のハウジング分割体をボルト締結した場合の両ハウジング分割体の突き合わせ端面における軸受保持穴内径の膨張変形量差を、例えば、以下に示す「膨張変形量差計算式」で求め、この値の１／２の値を、突き合わせ端部における軸受厚さの差として設定し、分割型すべり軸受および分割型軸受ハウジングの製造時における加工精度によって定まる誤差を許容するものとする。

（数１）
ΔＤ＝ΔＤ（Ｌ）−ΔＤ（Ｈ） … 数式１

記号の説明：
ΔＤ：膨張変形量差(ｍｍ)
ΔＤ(Ｌ)：低剛性側分割型軸受ハウジングの軸受保持穴内径膨張変形量(ｍｍ)
ΔＤ(Ｈ)：高剛性側分割型軸受ハウジングの軸受保持穴内径膨張変形量(ｍｍ)

記号の説明：
Ｂ_Ｂ：組合せ円筒での軸受半円筒体剛性に関する係数(ｍｍ^２/Ｎ)
Ｂ_Ｈ(Ｌ)：組合せ円筒での低剛性側分割型軸受ハウジング剛性に関する係数(ｍｍ^２/Ｎ)
σ：締め代(軸受半円筒体外径−軸受保持穴内径)(ｍｍ)

記号の説明：
ｔ：軸受半円筒体厚さ(ｍｍ)
Ｄ：軸受保持穴内径(ｍｍ)
Ｅ_Ｂ：軸受半円筒体のヤング率(ＧＰａ)
ν_Ｂ：軸受半円筒体のポアソン比

記号の説明：
ν_Ｈ(Ｌ)：低剛性側分割型軸受ハウジングのポアソン比
Ｄ_Ｈ(Ｌ)：低剛性側分割型軸受ハウジングの外径(ｍｍ)
Ｅ_Ｈ(Ｌ)：低剛性側分割型軸受ハウジングのヤング率(ＧＰａ)

記号の説明：
Ｂ_Ｈ(Ｈ)：組合せ円筒での高剛性側分割型軸受ハウジング剛性に関する係数(ｍｍ^２/Ｎ)

記号の説明：
ν_Ｈ(Ｈ)：高剛性側分割型軸受ハウジングのポアソン比
Ｄ_Ｈ(Ｈ)：高剛性側分割型軸受ハウジングの外径(ｍｍ)
Ｅ_Ｈ(Ｈ)：高剛性側分割型軸受ハウジングのヤング率(ＧＰａ)

本発明すべり軸受の第一の実施形態によれば、前記第一軸受半円筒体は、周方向長さの全体に亘ってその厚さが均一になされる。
本発明すべり軸受の第二の実施形態によれば、前記第一軸受半円筒体は、周方向長さの中央部分から両突き合わせ端面に向かってその厚さが増大する。
本発明すべり軸受の第三の実施形態によれば、前記第二軸受半円筒体は、周方向長さの全体に亘ってその厚さが均一である。
本発明すべり軸受の第四の実施形態によれば、前記第二軸受半円筒体は、周方向長さの中央部分から両突き合わせ端面に向かってその厚さが小さくなされる。
本発明すべり軸受の第五の実施形態によれば、少なくとも前記第二軸受半円筒体の内周面に、周方向に延在する多数の周方向溝が存在し、該第二軸受半円筒体の２つの周方向端面を含む前記第二軸受半円筒体の周方向端部領域に形成された前記周方向溝の深さが５μｍ以上２０μｍ以下になされる。
本発明すべり軸受の第六の実施形態によれば、前記第一軸受半円筒体の内周面に、周方向に延在する多数の周方向溝が存在し、該第一軸受半円筒体の２つの周方向端面を含む前記第一軸受半円筒体の周方向端部領域に形成された周方向溝の深さが５μｍ以上２０μｍ以下になされる。
本発明すべり軸受の第七の実施形態によれば、前記第一軸受半円筒体の前記内周面における前記周方向端部領域が、当該周方向端面を始点とする少なくとも円周角１０°、最大で円周角５０°に相当する周方向長さで規定される範囲である。
本発明すべり軸受の第八の実施形態によれば、前記第一軸受半円筒体における、前記周方向長さで規定される範囲以外の前記内周面の表面粗さが３．２μｍＲｚ以下である。
本発明すべり軸受の第九の実施形態によれば、前記第一軸受半円筒体における、前記周方向溝のピッチが０．３ｍｍ〜１．５ｍｍである。
本発明すべり軸受の第十の実施形態によれば、前記第二軸受半円筒体の内周面に形成された前記周方向溝の深さが、前記第一および第二軸受半円筒体の突き合わせ端面の間で生じる段差量と同等以上の大きさになされる。

本発明の第二の観点によれば、以下に示す内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受装置が提供される。
一対の軸受半円筒体を互いに組み合わせて円筒形状体として用いられる、内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受と、
前記一対の軸受半円筒体の組み合わせ状態と整合する態様で２分割された円筒形状の軸受保持穴を有し、該軸受保持穴内に前記一対の軸受半円筒体を収容して保持する内燃機関のクランク軸用分割型軸受ハウジングとを含む分割型すべり軸受装置において、
前記分割型軸受ハウジングが、相対的に低剛性のハウジング分割体と、相対的に高剛性のハウジング分割体とから成り、
前記低剛性側ハウジング分割体に支持される前記軸受半円筒体を第一軸受半円筒体と称し、前記高剛性側ハウジング分割体に支持される前記軸受半円筒体を第二軸受半円筒体と称するとき、非装着状態における前記第一および第二軸受半円筒体の寸法関係が、
（１）前記第一および第二軸受半円筒体の外径寸法が等しく、かつ
（２）前記第一軸受半円筒体の周方向両端部の厚さが、前記第二軸受半円筒体の周方向両端部の厚さよりも大きくなされており、
それによって、前記第一および第二軸受半円筒体が組み込まれた状態で一対の前記ハウジング分割体がボルト締結された時、一対の前記ハウジング分割体の突き合わせ端面に、前記剛性の違いに基づいて生じる両ハウジング分割体の変形量の差に起因する段差が生じても、前記第一および第二軸受半円筒体の突き合わせ端面における両軸受半円筒体の内周面が整合状態になることを特徴とする内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受装置。

［発明の効果］
内燃機関のクランク軸用分割型軸受ハウジングが、互いに剛性差のある一対のハウジング分割体から成り、該軸受ハウジングに装着して用いられる前記分割型すべり軸受によれば、分割型すべり軸受が装着された状態で、ボルトによって、互いに剛性の異なる一対のハウジング分割体を締結した時に、分割型すべり軸受を固定する応力により、一対のハウジング分割体の突き合わせ端面（分割型軸受ハウジングの分割面）における軸受保持穴の内径に、低剛性ハウジング分割体と高剛性ハウジング分割体との間で膨張変形量の差が生じ、これが段差（図１０、記号Ｇ参照）になって現れるが、従来の分割型すべり軸受と違って、軸受保持穴に保持される一対の軸受半円筒体の突き合わせ端面に段差が生じることは事実上ない。何故なら、膨張変形量の大きな低剛性ハウジング分割体に沿って装着された軸受半円筒体の突き合わせ端部の厚さが、膨張変形量の小さな高剛性ハウジング分割体に沿って装着された軸受半円筒体の突き合わせ端部の厚さよりも大きくなされており、その厚さの差を適切に選択することにより、一対のハウジング分割体の突き合わせ端面に生じる段差を事実上相殺できるからである。

図１は、内燃機関のクランク軸用分割型軸受ハウジング１０の軸受保持穴１２内に、一対の軸受半円筒体２０、２２から成る分割型すべり軸受を装着した状態を示す正面図である。分割型軸受ハウジング１０は、アルミニウム合金製エンジンブロックの一部をなす低剛性側ハウジング分割体１４と、鉄合金製軸受キャップとしての高剛性側ハウジング分割体１６とで形成され、両ハウジング分割体１４、１６は、ボルト１８で一体的に締結されている。分割型軸受ハウジング１０の軸受保持穴１２は、分割型すべり軸受を装着せずに、ボルト１８を用いてハウジング分割体１４、１６を組立てた状態で、横断面真円形の円筒形状穴を機械加工して形成したものである。前記のように機械加工によって軸受保持穴１２を形成した後の分割型軸受ハウジング１０を分解して、ハウジング分割体１４、１６の内周面に沿って軸受半円筒体２０、２２を装着し、再度、ハウジング分割体１４、１６をボルト１８で一体的に組み合わせた状態が図１に示されている。
軸受半円筒体２０、２２は、分割型軸受ハウジング１０に組み込まれる前の初期状態で、外径が等しいものの、両者の突き合せ端部２０ａ、２２ａの壁厚さが異なっている。すなわち、壁厚さの関係は、突き合せ端部２０ａの壁厚さが、突き合せ端部２２ａの壁厚さよりも大きい。また、軸受半円筒体２０、２２の壁厚さは、軸受半円筒体の周方向中央部２０ｘ、２２ｘで最も大きく、突き合せ端面２０ｂ、２２ｂに向かって、次第に小さくなされている。

しかるに、ハウジング分割体１４、１６をボルト１８で一体的に組み合わせた時、前記［０００７］欄で説明したとおり、また、図１０に示されるとおり、低剛性側ハウジング分割体１４の突き合せ端部における膨張変形量が、高剛性側ハウジング分割体１６の突き合せ端部における膨張変形量よりも大きいため、軸受保持穴１２の内径が、両ハウジング分割体１４、１６間で異なり、両軸受半円筒体２０、２２の突き合せ端面２０ｂ、２２ｂ間で、図１０に示すような、段差（ｇ）が生じる可能性がある。しかしながら、本実施例では、軸受半円筒体２０、２２の初期状態における外径が等しく、また、突き合せ端部２０ａの壁厚さが、突き合せ端部２２ａの壁厚さよりも大きく、突き合せ端面２０ｂ、２２ｂにおいて、両軸受半円筒体２０、２２の内周面が互いに整合するように設計されており、図１に示されるような突き合せ端面２０ｂ、２２ｂの状態になる。このため、両軸受半円筒体２０、２２の突き合せ端面２０ｂ、２２ｂにおいて、潤滑油のワイピング現象が起き難い。

現実に、両軸受半円筒体２０、２２の内周面が前記のように互いに整合するように構成するには、分割型軸受ハウジング１０の実物（シリンダブロックと軸受キャップ）、または、実物を模して作成した分割型軸受ハウジング部分のみのモデルを用いる。
分割型軸受ハウジングの軸受保持穴に、同一形状、同一寸法の一対の軸受半円筒体を装着して、両軸受半円筒体をボルトで締結した状態で、一対の軸受半円筒体の突き合わせ端面における内径の段差寸法を真円度測定機等の測定機を用いて測定する。
この測定値を用い、相対的に低剛性側のハウジング分割体に装着されるべき軸受半円筒体の周方向両端部の壁厚さを、相対的に高剛性側のハウジング分割体に装着されるべき軸受半円筒体の周方向両端部の壁厚さよりも、実物またはモデルを用いて実際に測定した段差寸法値分だけ大きくするとよい。

或いはまた、簡易的に、前記［００１２］〜［００１７］欄に記載した数式で求められる分割型軸受ハウジングの軸受保持穴内径の膨張変形量差の１／２の値だけ、相対的に低剛性側のハウジング分割体に装着されるべき軸受半円筒体の周方向両端部の壁厚さを、相対的に高剛性側のハウジング分割体に装着されるべき軸受半円筒体の周方向端部の壁厚さよりも大きくしてよい。

前記［００１６］欄において、「突き合せ端面２０ｂ、２２ｂにおいて、両軸受半円筒体２０、２２の内周面が互いに整合する」旨述べたが、この「整合」とは、幾何学的に完全整合した状態のみに限定されない。何故なら、両軸受半円筒体の製造時、および、分割型軸受ハウジングの軸受保持穴を機械加工する時には、加工誤差が生じ、さらに、分割型軸受ハウジングに両軸受半円筒体を装着して、ボルトで分割型軸受ハウジングを再締結する時にも、前記突き合せ端面２０ｂ、２２ｂの僅かな位置ずれを伴うからである。このため、両軸受半円筒体の一方の突き合わせ側において、半径方向で５μｍ以内（すなわち、±５μｍ以内）の段差は許容されるものとする。

本実施例では、内燃機関用の分割型すべり軸受として最も一般的である、両軸受半円筒体の周方向中央部の厚さ（２０ｘ、２２ｘ）が最も大きく、周方向両端面に向かって厚さが減少する仕様のものを用いて説明したが、本発明は、この仕様に限定されるわけではない。本発明では、分割型軸受ハウジングに一対の軸受半円筒体を装着した時に、両軸受半円筒体の周方向両端面において内周面を整合させる限り、両軸受半円筒体の厚さが周方向全体に亘って等しい仕様、両軸受半円筒体の周方向中央部の厚さが最も小さく周方向両端面に向かって厚さが増大する仕様、または、両軸受半円筒体の内周面が曲率の異なる複数の円弧面で形成された仕様を用いてよく、あるいはまた、相互間で異なる仕様の一対の軸受半円筒体を組み合わせて用いてもよい。

また、従来の軸受半円筒体と同じく、軸受半円筒体２０Ａ、２２Ａの内周面側の周方向両端部にクラッシュリリーフ（２０ｃ、２２ｃ：内径拡大部）を形成してもよい（図２参照）。クラッシュリリーフを形成する場合には、低剛性側ハウジング分割体および高剛性側ハウジング分割体に装着される両軸受半円筒体のクラッシュリリーフ形成領域に直接隣接する軸受半円筒体内周面位置における軸受中心からの半径寸法（ｒ１、ｒ２）が、整合する（図２：ｒ１＝ｒ２）ようにすればよい。

図３を見ながら説明する。本実施例は、実施例１と同じ分割型軸受ハウジング１０を用い、アルミニウム合金製低剛性側ハウジング分割体１４に、壁厚さが周方向に亘って均一である軸受半円筒体２０Ｂを装着し、高剛性側ハウジング分割体１６に、周方向中央部の壁厚さが最も大きく、突き合わせ端面２２ｂに向かって厚さが減少する軸受半円筒体２２（後者は、図１に示した軸受半円筒体２２と同じ）を装着して、両ハウジング分割体１４、１６をボルトで締結した時に、一対の軸受半円筒体２０Ｂ、２２の周方向両端面における内周面を整合させた状態を、図３に示す。この構成によれば、膨張変形量の大きな低剛性側ハウジング分割体１４に装着された軸受半円筒体２０Ｂの内周面と、被支持軸（図示しない）との間のクリアランスを、軸受半円筒体２０Ｂの内周面全体に亘って小さくできるので、潤滑油の漏れ防止に効果的である。なお、この場合、高剛性側ハウジング分割体１６に組み込まれる軸受半円筒体２２については、突き合わせ端面で内周面を整合させる限りにおいて形状制限はないが、内燃機関の運転時における静粛性に最も影響するすべり軸受の周方向中央部の軸受クリアランスが小さくなるように、軸受半円筒体の周方向中央部の厚さが最も大きく、周方向両端面（突き合わせ端面）に向かって厚さが減少する軸受半円筒体２２を用いることが好ましい。

図４を見ながら説明する。一対のハウジング分割体１４、１６から成る分割型軸受ハウジング１０は、ボルト１８で締結されるが、ボルト締結時の応力で、低剛性側ハウジング分割体１４の突き合わせ端面におけるハウジング分割体１４の内径が拡大し、両突き合わせ端面を含む仮想平面に対して直角方向でハウジング分割体の内径が小さい楕円形状になるように弾性変形する場合がある。この場合に、通常の均一壁厚さの軸受半円筒体を用いると、低剛性側ハウジング分割体１４に装着された軸受半円筒体の内径と、被支持軸であるクランク軸との間の軸受クリアランスが、軸受半円筒体の周方向端面に向かって次第に拡大し、軸受クリアランスの拡大部からの潤滑油の漏れ量が多くなってしまう。その対策として、本実施例では、低剛性側ハウジング分割体１４に装着される軸受半円筒体２０Ｃの周方向中央部から周方向端面に向かって壁厚さを増大させている。この結果、軸受半円筒体２０Ｃの周方向端部においても、軸受クリアランスの拡大を抑えて小さく維持することができる。
高剛性側ハウジング分割体１６に装着された軸受半円筒体２２Ｂは周方向全長に亘って壁厚さが均一である。軸受半円筒体２２Ｂの壁厚さは、軸受半円筒体２０Ｃの周方向端部の壁厚さに比して小さい。
高剛性側ハウジング分割体１６に装着される軸受半円筒体の仕様は、突き合わせ端面における内周面を、軸受半円筒体２０Ｃの突き合わせ端面における内周面と整合させる限りにおいて、特に制約はないが、軸受半円筒体２２Ｂの周方向の全長に亘って軸受クリアランスを可及的に小さくして内燃機関の運転時における静粛性を高めるために、軸受半円筒体の周方向の全長に亘って壁厚さが均一な軸受半円筒体２２Ｂを用いることが好ましい（図４参照）。

図５を見ながら説明する。本実施例では、相対的に高剛性である鉄合金製ハウジング分割体１６に装着される軸受半円筒体２２Ｃに対して、低剛性アルミニウム合金製ハウジング分割体１４に装着される軸受半円筒体２０Ｄの周方向両端部の厚さを大きくして一対の軸受半円筒体２０Ｄ、２２Ｃの突き合わせ面における内周面を整合させる。しかしながら、軸受半円筒体２０Ｄ、２２Ｃの製造時、および、ハウジング分割体１４、１６から成る分割型ハウジング１０の軸受保持穴１２を機械加工する時には、加工誤差が生じ、また、分割型軸受ハウジングに軸受半円筒体２０Ｄ、２２Ｃを装着して、ボルト１８でハウジング分割体１４、１６を締結する時にも、ハウジング分割体１４、１６の突き合わせ面（分割型ハウジングの分割面）の僅かな位置ずれを伴うため、一対の軸受半円筒体２０Ｄ、２２Ｃの一方の側の突き合わせ端面において、半径方向で最大５μｍ程度の段差（ｇ）が生じる場合がある。

図５は、ハウジング分割体１４、１６をボルトで締結する時に、ハウジング分割体１４、１６の突き合わせ面（分割型ハウジングの分割面）で位置ずれが生じて、軸受半円筒体２０Ｄ、２２Ｃの突き合わせ端面で内周面に段差（ｇ）が生じた状態を示す。図７は、図５における軸受半円筒体２０Ｄ、２２Ｃの段差形成部Ａを拡大して示す。図７では、クランク軸３０が示されている。

軸受半円筒体２０Ｄ、２２Ｃは、内周面に多数の周方向溝２０ｄ、２２ｄが形成されている点を除いて、実施例３（図３参照）における軸受半円筒体２０Ｂ、２２の仕様と同じである。周方向溝２０ｄ、２２ｄの好適溝形状は、図８に示すとおり横断面円弧形状である。図中、Ｈは周方向溝２０ｄ、２２ｄの深さを示す。軸受半円筒体２０Ｃの突き合わせ端面の一部である段差（ｇ）を、図７における矢印Ｂで指示される方向で見ると、図８に示される周方向溝２０ｄの横断面形状が、突き合わせ端面で開放された状態で現れている。

軸受半円筒体２０Ｄ、２２Ｃの突き合わせ端面において、軸受内周面に最大で５μｍ程度の段差（ｇ）が形成されたとしても、本実施例のように軸受半円筒体２０Ｄ、２２Ｃの内周面に５μｍ以上２０μｍ以下の深さの周方向溝２０ｄ、２２ｄが存在すれば、周方向溝の深さが段差（ｇ）の大きさと同等以上になるので、クランク軸３０の回転方向（図７：矢印Ｘ）に流れる潤滑油が、軸受半円筒体２０Ｄの突き合わせ端面に生じた段差（ｇ）で阻害されることなく、周方向溝２０ｄ内に進入して円滑に流れる。したがって、段差（ｇ）による潤滑油のワイピング現象を首尾よく防止できる。

これに対して、軸受半円筒体の内周面に周方向溝が形成されていない場合には、軸受半円筒体の突き合わせ端面に生じた段差が、クランク軸の回転方向に流れる潤滑油の進路を妨げる障壁になり、段差による潤滑油のワイピング現象が生じる。この結果、段差位置に達した潤滑油は、段差に沿って軸受の幅方向に流れ易く、十分な軸受の潤滑が保証されない。

先に、周方向溝２０ｄ、２２ｄの溝深さ（Ｈ）を２０μｍ以下にすることについて述べた。その限定理由は、２０μｍを超えると、内燃機関運転時に、動荷重負荷を主に受けることになる軸受半円筒体の周方向中央部の摺動面で、潤滑油膜の形成が難しくなるからである。より好ましい周方向溝の深さは１０μｍ以上１５μ以下である。
また、軸受半円筒体の内周面に形成する周方向溝の軸受幅方向におけるピッチは、０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とするが、この理由は、０．３ｍｍ未満であると、周方向溝を形成する山の頂点部分の各断面積が過度に小さく、クランク軸との接触によって容易に摩耗し、摩耗量が増すと、軸受クリアランスが増大して、潤滑油の漏れ量が増加することになるからである。周方向溝のピッチが１．５ｍｍを超えると、クランク軸からの負荷を支えることになる軸受半円筒体の軸受幅方向における山の数が少ないために、一つの山頂点で受ける面圧が高くなり、摩擦熱によって軸受半円筒体の素材強度が低下し、摩耗量の増加を招く。軸受半円筒体の摩耗を少なくするための、より好ましい周方向溝の軸受半円筒体幅方向のピッチは０．５ｍｍ〜１．２ｍｍである。

軸受半円筒体２０Ｄ、２２Ｃの周方向溝２０ｄ、２２ｄは、その全内周面に形成されているが、クランク軸の回転方向とは反対の方向を向いた段差（ｇ）が存在する側の、軸受半円筒体２０Ｄ、２２Ｃの周方向端面を始点とする所定円周角に相当する周方向長さ範囲にのみ形成してもよい。

なお、周方向溝２０ｄ、２２ｄの好適溝形状は、図８に示すように、横断面円弧形状であるが、横断面Ｖ字形状も好適である。
周方向溝の溝形状が横断面円弧形状の場合、軸受半円筒体の突き合わせ面の一部である段差面の約２／３以上が溝内空間であり、その溝内を潤滑油が流れる。このことは、段差量（ｇ：図７）を実質的に１／３以下にしたのと同等の効果が得られることを示している。
周方向溝の溝形状が横断面Ｖ字形状の場合、軸受半円筒体の合わせ面の一部である段差面の約１／２以上が溝内空間であり、その溝内を潤滑油が流れる。このことは、段差量（ｇ：図７）を実質的に１／２以下にしたのと同等の効果が得られることを示している。
周方向溝を形成するためには、刃先が円弧形状またはＶ字形状の切削刃を用い、旋削加工により、切削刃先の形状を軸受半円筒体の内周面に転写すればよい。

ここで、図６に示す周方向溝形成形態の別例について説明する。図６に示す軸受半円筒体２０Ｅ、２２Ｄは、図５に示す軸受半円筒体２０Ｄ、２２Ｃと概ね同じ仕様であるが、周方向溝２０ｅ、２２ｅの形成範囲が、図５に示す例と異なる。すなわち、周方向溝２０ｅ、２２ｅは、軸受半円筒体２０Ｅ、２２Ｄの各周方向端面を始点とする少なくとも円周角１０°、最大で円周角５０°に相当する周方向長さ範囲に形成されている。この構成によれば、実施例４の場合と同様に、軸受半円筒体の周方向端面に段差が生じたとしても、潤滑油のワイピング現象を効果的に防止できる。
また、周方向溝２０ｅ、２２ｅが形成されない内周面範囲では、クランク軸用の分割型すべり軸受の通常の粗さである３．２μｍＲｚ以下になされる。この表面粗さによれば、軸受半円筒体の主荷重部となる周方向中央部の摺動面において油膜が形成され易く、すべり軸受としての十分な負荷能力が保証される。

本発明の実施例１に係る内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受を、互いに剛性差のある軸受ハウジングから成る分割型軸受ハウジングに装着した状態を示す正面図。 図１に示した分割型すべり軸受にクラッシュリリーフを付与した状態を示す図１と同様な図面。 本発明の実施例２に係る内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受を、互いに剛性差のある軸受ハウジングから成る分割型軸受ハウジングに装着した状態を示す正面図。 本発明の実施例３に係る内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受を、互いに剛性差のある軸受ハウジングから成る分割型軸受ハウジングに装着した状態を示す正面図。 本発明の実施例４に係る内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受を、互いに剛性差のある軸受ハウジングから成る分割型軸受ハウジングに装着した状態を示す正面図。 本発明の実施例５に係る内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受を、互いに剛性差のある軸受ハウジングから成る分割型軸受ハウジングに装着した状態を示す正面図。 図５における段差形成部Ａを拡大して示す。 実施例４に示す分割型すべり軸受を構成する軸受半円筒体の内周面に形成された周方向溝の横断面形状を、軸受半円筒体の周方向端面で見た図。 互いに剛性の異なる一対の軸受ハウジングから成る分割型軸受ハウジングを組立状態で示す従来例の説明図。 図９に示す分割型軸受ハウジングに、一対の軸受半円筒体から成る分割型すべり軸受を組み付けた状態を示す従来例の説明図。

符号の説明

１０ 内燃機関のクランク軸用分割型軸受ハウジング
１２ 軸受保持穴
１４ 低剛性側ハウジング分割体
１６ 高剛性側ハウジング分割体
１８ ボルト
２０ 軸受半円筒体
２０Ａ 軸受半円筒体
２０Ｂ 軸受半円筒体
２０Ｃ 軸受半円筒体
２０Ｄ 軸受半円筒体
２０Ｅ 軸受半円筒体
２０ａ 突き合せ端部
２０ｂ 突き合せ端面
２０ｃ クラッシュリリーフ
２０ｄ 周方向溝
２０ｅ 周方向溝
２２ 軸受半円筒体
２２Ａ 軸受半円筒体
２２Ｂ 軸受半円筒体
２２Ｃ 軸受半円筒体
２２Ｄ 軸受半円筒体
２２ａ 突き合せ端部
２２ｂ 突き合せ端面
２２ｃ クラッシュリリーフ
２２ｄ 周方向溝
２２ｅ 周方向溝
３０ クランク軸

Claims (22)

1. 一対の軸受半円筒体を互いに組み合わせて円筒形状体として用いられる、内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受であり、その組み合わせ状態と整合する態様で２分割された円筒形状の軸受保持穴を有する分割型軸受ハウジング内に収容して用いられる前記分割型すべり軸受において、
   前記分割型軸受ハウジングが、相対的に低剛性のハウジング分割体と、相対的に高剛性のハウジング分割体とから成り、
   前記低剛性側ハウジング分割体に支持される前記軸受半円筒体を第一軸受半円筒体と称し、前記高剛性側ハウジング分割体に支持される前記軸受半円筒体を第二軸受半円筒体と称するとき、非装着状態における前記第一および第二軸受半円筒体の寸法関係が、
   （１）前記第一および第二軸受半円筒体の外径寸法が等しく、かつ
   （２）前記第一軸受半円筒体の周方向両端部の厚さが、前記第二軸受半円筒体の周方向両端部の厚さよりも大きくなされており、
   それによって、前記第一および第二軸受半円筒体が組み込まれた状態で一対の前記ハウジング分割体がボルト締結された時、一対の前記ハウジング分割体の突き合わせ端面に、前記剛性の違いに基づいて生じる両ハウジング分割体の変形量の差に起因する段差（Ｇ）が生じても、前記第一および第二軸受半円筒体の突き合わせ端面における両軸受半円筒体の内周面が整合状態になること、
   前記第一軸受半円筒体の内周面に、周方向に延在する多数の周方向溝が存在し、該第一軸受半円筒体の２つの周方向端面を含む前記第一軸受半円筒体の周方向端部領域に形成された前記周方向溝の深さが５μｍ〜２０μｍになされていること、
   前記第二軸受半円筒体の内周面に、周方向に延在する多数の周方向溝が存在し、該第二軸受半円筒体の２つの周方向端面を含む前記第二軸受半円筒体の周方向端部領域に形成された前記周方向溝の深さが５μｍ〜２０μｍになされていること、および
   前記第二軸受半円筒体の内周面に形成された前記周方向溝の深さが、前記第一および第二軸受半円筒体の突き合わせ端面の間で生じる段差量（ｇ）と同等以上の大きさであること
   を特徴とする内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受。
2. 前記第一軸受半円筒体は、周方向長さの全体に亘ってその厚さが均一であることを特徴とする請求項１に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受。
3. 前記第一軸受半円筒体は、周方向長さの中央部分から両突き合わせ端面に向かってその厚さが増大していることを特徴とする請求項１に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受。
4. 前記第二軸受半円筒体は、周方向長さの全体に亘ってその厚さが均一であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受。
5. 前記第二軸受半円筒体は、周方向長さの中央部分から両突き合わせ端面に向かってその厚さが小さくなっていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受。
6. 前記第二軸受半円筒体の前記内周面における前記周方向端部領域が、当該周方向端面を始点とする少なくとも円周角１０°、最大で円周角５０°に相当する周方向長さで規定される範囲である請求項１に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受。
7. 前記第二軸受半円筒体の前記周方向長さで規定される範囲以外の前記内周面の表面粗さが３．２μｍＲｚ以下である請求項６に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受。
8. 前記第二軸受半円筒体の前記周方向溝のピッチが０．３ｍｍ〜１．５ｍｍである請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受。
9. 前記第一軸受半円筒体の前記内周面における前記周方向端部領域が、当該周方向端面を始点とする少なくとも円周角１０°、最大で円周角５０°に相当する周方向長さで規定される範囲である請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受。
10. 前記第一軸受半円筒体における、前記周方向長さで規定される範囲以外の前記内周面の表面粗さが３．２μｍＲｚ以下である請求項９に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受。
11. 前記第一軸受半円筒体における、前記周方向溝のピッチが０．３ｍｍ〜１．５ｍｍである請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受。
12. 一対の軸受半円筒体を互いに組み合わせて円筒形状体として用いられる、内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受と、
    前記一対の軸受半円筒体の組み合わせ状態と整合する態様で２分割された円筒形状の軸受保持穴を有し、該軸受保持穴内に前記一対の軸受半円筒体を収容して保持する内燃機関のクランク軸用分割型軸受ハウジングとを含む分割型すべり軸受装置において、
    前記分割型軸受ハウジングが、相対的に低剛性のハウジング分割体と、相対的に高剛性のハウジング分割体とから成り、
    前記低剛性側ハウジング分割体に支持される前記軸受半円筒体を第一軸受半円筒体と称し、前記高剛性側ハウジング分割体に支持される前記軸受半円筒体を第二軸受半円筒体と称するとき、非装着状態における前記第一および第二軸受半円筒体の寸法関係が、
    （１）前記第一および第二軸受半円筒体の外径寸法が等しく、かつ
    （２）前記第一軸受半円筒体の周方向両端部の厚さが、前記第二軸受半円筒体の周方向両端部の厚さよりも大きくなされており、
    それによって、前記第一および第二軸受半円筒体が組み込まれた状態で一対の前記ハウジング分割体がボルト締結された時、一対の前記ハウジング分割体の突き合わせ端面に、前記剛性の違いに基づいて生じる両ハウジング分割体の変形量の差に起因する段差（Ｇ）が生じても、前記第一および第二軸受半円筒体の突き合わせ端面における両軸受半円筒体の内周面が整合状態になること、
    前記第一軸受半円筒体の内周面に、周方向に延在する多数の周方向溝が存在し、被支持軸に摺接する前記第一軸受半円筒体の内周面における周方向端部領域に形成された周方向溝の深さが５〜２０μｍになされていること、
    前記第二軸受半円筒体の内周面に、周方向に延在する多数の周方向溝が存在し、該第二軸受半円筒体の２つの周方向端面を含む前記第二軸受半円筒体の周方向端部領域に形成された前記周方向溝の深さが５μｍ以上２０μｍ以下になされていること、および
    前記第二軸受半円筒体の内周面に形成された前記周方向溝の深さが、前記第一および第二軸受半円筒体の突き合わせ端面の間で生じる段差量（ｇ）と同等以上の大きさであること
    を特徴とする内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受装置。
13. 前記第一軸受半円筒体は、周方向長さの全体に亘ってその厚さが均一であることを特徴とする請求項１２に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受装置。
14. 前記第一軸受半円筒体は、周方向長さの中央部分から両突き合わせ端面に向かってその厚さが増大していることを特徴とする請求項１２に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受装置。
15. 前記第二軸受半円筒体は、周方向長さの全体に亘ってその厚さが均一であることを特徴とする請求項１２から請求項１４までのいずれか１項に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受装置。
16. 前記第二軸受半円筒体は、周方向長さの中央部分から両突き合わせ端面に向かってその厚さが小さくなっていることを特徴とする請求項１２から請求項１４までのいずれか１項に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受装置。
17. 前記第二軸受半円筒体の前記内周面における前記周方向端部領域が、当該周方向端面を始点とする少なくとも円周角１０°、最大で円周角５０°に相当する周方向長さで規定される範囲である請求項１２に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受装置。
18. 前記第二軸受半円筒体の前記周方向長さで規定される範囲以外の前記内周面の表面粗さが３．２μｍＲｚ以下である請求項１７に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受装置。
19. 前記第二軸受半円筒体の前記周方向溝のピッチが０．３ｍｍ〜１．５ｍｍである請求項１２から請求項１８までのいずれか一項に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受装置。
20. 前記第一軸受半円筒体の前記内周面における前記周方向端部領域が、当該周方向端面を始点とする少なくとも円周角１０°、最大で円周角５０°に相当する周方向長さで規定される範囲である請求項１２に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受装置。
21. 前記第一軸受半円筒体における、前記周方向長さで規定される範囲以外の前記内周面の表面粗さが３．２μｍＲｚ以下である請求項２０に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受装置。
22. 前記第一軸受半円筒体における、前記周方向溝のピッチが０．３ｍｍ〜１．５ｍｍである請求項１２から請求項２１までのいずれか一項に記載された内燃機関のクランク軸用分割型すべり軸受装置。

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