JP5801753B2 - 半割軸受及びすべり軸受 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のクランク軸を支承するすべり軸受を構成する半割軸受、及び一対の半割軸受が円筒形状に組み合わされてなるすべり軸受に関するものである。

従来から、主軸受およびコンロッド軸受として、一対の半割軸受から構成されるすべり軸受が採用されている。すべり軸受には、半割軸受どうしの当接面に隣接して、いわゆるクラッシュリリーフが形成されている。

クラッシュリリーフとは、半割軸受の周方向端面に隣接する領域の壁厚が、円周方向端面に向かって薄くなるように形成された壁厚減少領域である。クラッシュリリーフは、一対の半割軸受を組み付けた状態における、半割軸受の突合せ面の位置ずれや変形を吸収することを企画して形成される（例えば、特許文献１、２参照）。

また、すべり軸受を構成する半割軸受の内周面に、周方向に連続する複数の周方向溝が形成される場合がある。このような周方向溝は、一般に、半割軸受の内周面における潤滑油の保油性を高めるために形成される。

特開平４−２１９５２１号公報 特開平７−１３９５３９号公報

しかしながら、近年の内燃機関では、オイルポンプが小型化されているため、軸受の内周面に対する潤滑油の供給量が減少する傾向にある。したがって、一対の半割軸受を円筒形状に組み合わせた際に、周方向端面の位置がずれた場合に、軸受の内周面が軸表面と直接に接触し、その熱によって軸受の内周面に損傷が生じやすくなっている。

そこで、本発明は、一対の半割軸受を円筒形状に組み合わせた際に、周方向端面の位置がずれても、損傷が起き難い半割軸受と、この半割軸受が円筒形状に組み合わされてなるすべり軸受を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の半割軸受は、内燃機関のクランク軸を支承する、一対の半割軸受を組合わせてなるすべり軸受を構成する半割軸受であって、前記半割軸受の周方向の中央部を含んで形成され、前記半割軸受の周方向に連続する複数の周方向溝が設けられた主円筒部と、前記半割軸受の周方向の両端部に前記主円筒部よりも壁厚が薄くなるように形成され、前記半割軸受の周方向に連続する複数のクラッシュリリーフ溝が設けられたクラッシュリリーフとを備え、前記クラッシュリリーフ溝の溝幅は、前記周方向溝の溝幅と等しくされ、前記複数のクラッシュリリーフ溝は、前記複数の周方向溝に対して、前記半割軸受の幅方向に最小で０を超え、最大で前記溝幅未満ずらされていることを特徴とする。

ここにおいて、クランク軸は、ジャーナル部とクランクピン部とクランクアーム部とを備える部材を意図する。また、すべり軸受は、コンロッド軸受と主軸受とを包含する軸受を意図する。さらに、半割軸受は、円筒形を略半分に分割した形状の部材であることを意図するが、厳密な意味で半分であることを意図するものではない。

本発明の半割軸受は、内燃機関のクランク軸を支承する、一対の半割軸受を組合わせてなるすべり軸受を構成する半割軸受であり、周方向溝が設けられた主円筒部とクラッシュリリーフ溝が設けられたクラッシュリリーフとを備えている。そして、クラッシュリリーフ溝の溝幅は周方向溝の溝幅と等しくされ、複数のクラッシュリリーフ溝は複数の周方向溝に対して、半割軸受の幅方向に最小で０を超え、最大で溝幅未満ずらされている。

このような構成によって、半割軸受の端面の位置がずれた状態では、クラッシュリリーフ溝に誘導されて周方向へ流れる油流は、クラッシュリリーフと主円筒部との接続位置において抵抗を受けて乱流が発生する。したがって、軸受の主円筒部の周方向の端部と相手軸との接触による熱が、乱流となった油流に効率よく伝達されるため、軸受が損傷するほどの高温となることを抑制できる。

本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面に関する以下の実施例の記載から明らかになるだろう。

内燃機関のクランク軸を、ジャーナル部及びクランクピン部で裁断した断面図である。 実施例１の半割軸受の正面図である。 実施例１の半割軸受の底面図である。 実施例１の半割軸受の主円筒部に設けた複数の周方向溝の断面図である。 図２のＡ部を拡大した拡大図である。 図２のＡ部について主円筒部を平面展開して具体的な寸法を説明した展開図である。 実施例１の半割軸受の周方向溝とクラッシュリリーフ溝との位置関係を示した内面図である。 実施例１の半割軸受の周方向溝とクラッシュリリーフ溝とを示した断面図である。 実施例１の半割軸受の周方向端面に位置ずれが生じた状態を示した正面図である。 実施例１の半割軸受の作用を説明した作用図である。 実施例２の半割軸受の正面図である。 図１１のＡ部を拡大した拡大図である。 図１１のＡ部について主円筒部を平面展開して具体的な寸法を説明した展開図である。 実施例２の半割軸受の作用を説明した作用図である。 別形態の移行領域を示した断面図である。 別形態の移行領域を示した断面図である。 別形態の移行領域を示した断面図である。 半割軸受の周方向端面が整合した状態を示した正面図である。 半割軸受の周方向端面が整合した状態の作用を説明する作用図である。 効果確認試験の試験条件及び結果を示した表である。 効果確認試験の試験条件を示した表である。 従来品の半割軸受の周方向溝とクラッシュリリーフ溝の位置関係を示した内面図である。 従来品の半割軸受の作用を説明した作用図である。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。なお、理解を容易にするために、図面においてクラッシュリリーフは誇張して描かれている。

（軸受装置の全体構成）
図１に示すように、本実施例の軸受装置１は、シリンダブロック８の下部に支承されるジャーナル部６と、ジャーナル部６と一体に形成されてジャーナル部６を中心として回転するクランクピン部５と、クランクピン部５に内燃機関から往復運動を伝達するコンロッド２とを備えている。そして、軸受装置１は、クランク軸を支承するすべり軸受として、ジャーナル部６を回転自在に支承する主軸受４と、クランクピン部５を回転自在に支承するコンロッド軸受３とをさらに備えている。

なお、クランク軸は複数のジャーナル部６と複数のクランクピン部５とを有するが、ここでは説明の便宜上、１つのジャーナル部６及び１つのクランクピン部５を図示して説明する。図１において、紙面奥行き方向の位置関係は、ジャーナル部６が紙面の奥側で、クランクピン部５が手前側となっている。

ジャーナル部６は、一対の半割軸受４１、４２によって構成される主軸受４を介して、内燃機関のシリンダブロック下部８１に軸支されている。図１で上側にある半割軸受４１には、内周面全長に亘って潤滑油溝４１ａが形成されている。また、ジャーナル部６は、直径方向に貫通する潤滑油路６ａを有し、ジャーナル部６が矢印Ｘ方向に回転すると、潤滑油路６ａの両端開口が交互に潤滑油溝４１ａに連通する。

クランクピン部５は、一対の半割軸受３１、３２によって構成されるコンロッド軸受３を介して、コンロッド２の大端部ハウジング２１（ロッド側大端部ハウジング２２及びキャップ側大端部ハウジング２３）に軸支されている。

上述したように、主軸受４に対して、オイルポンプによって吐出された潤滑油が、シリンダブロック壁内に形成されたオイルギャラリーから主軸受４の壁に形成された貫通口を通じて主軸受４の内周面に沿って形成された潤滑油溝４１ａ内に送り込まれる。

さらに、ジャーナル部６の直径方向に第１の潤滑油路６ａが貫通形成され、第１の潤滑油路６ａの両端開口が潤滑油溝４１ａと連通している。そして、ジャーナル部６の第１の潤滑油路６ａから分岐してクランクアーム部（不図示）を通る第２の潤滑油路５ａが形成され、第２の潤滑油路５ａが、クランクピン部５の直径方向に貫通形成された第３の潤滑油路５ｂに連通している。

このようにして、潤滑油は、第１の潤滑油路６ａ、第２の潤滑油路５ａおよび第３の潤滑油路５ｂを経て、第３の潤滑油路５ｂの端部出口（すなわち、クランクピン部５の外周面に開口する出口）から、クランクピン部５とコンロッド軸受３の間に形成される隙間に供給される。

以下、本発明のすべり軸受として、コンロッド軸受３を例に挙げて説明するが、主軸受４であっても略同様の構成及び作用効果を有する。

（半割軸受の構成）
本実施例のコンロッド軸受３は、一対の半割軸受３１、３２の周方向の端面を突き合わせて、全体として円筒形状に組み合わせることによって形成される（図９参照）。それぞれの半割軸受３１（３２）は、図２に示すように、鋼板上に軸受合金を薄く接着させたバイメタルによって半円筒形状に形成されるものであり、周方向の中央部を含んで形成された主円筒部７１と、周方向の両端部に形成されたクラッシュリリーフ７０、７０とを備えている。

主円筒部７１は、半割軸受３１の内周面の大部分を占める半円筒面を有しており、この半円筒面は相手軸との間で主たる摺動面を形成している。そして、本実施例の主円筒部７１には、図３に示すように、周方向に連続する複数の周方向溝７４、・・・が設けられている。

周方向溝７４は、図３に示すように、半割軸受３１の主円筒部７１の内周面の周方向全長にわたって形成されている。また、周方向溝７４は、半割軸受３１の幅方向に複数並列して配置され、全幅にわたって形成されている。したがって、主円筒部７１の内周面（半円筒面）には、全領域にわたって複数の周方向溝７４、・・・が形成されており、平坦な領域は存在しない。

より詳細に説明すると、周方向溝７４は、図４に示すように、所定の溝幅ＷＧかつ所定の溝深さＤＧの円弧形状（円弧部が奥側になっている形状）に形成されている。換言すると、個々の周方向溝７４はＵ字形状の切削溝であり、幅方向に一定間隔（ＷＧ）で並設されて、全体として鋸刃状ないし浅い櫛状の断面形状を形成している。ここで、溝幅ＷＧとは隣接する山部の頂点間の半割軸受３１の幅方向の距離をいうものとし、溝深さＤＧとは山部の頂点から谷部の底点までの内周面に垂直方向の距離をいうものとする。周方向溝７４は、具体的には、溝幅ＷＧが０．０５〜０．７５ｍｍであり、溝深さＤＧが１〜８μｍとすることが好ましい。

加えて、複数の周方向溝７４はすべて同じ溝幅ＷＧ及び溝深さＤＧとなっており、周方向についても溝幅ＷＧ及び溝深さＤＧは一定となっている。これにより、周方向溝７４の内部を流れる潤滑油の圧力損失（形状損失）を防止できる。なお、周方向溝７４の形状としては、円弧形状乃至Ｕ字形状であることが好ましいが、潤滑油の流れを誘導できる形状であればどのような形状であってもよく、例えばＶ字形状であってもよい。

クラッシュリリーフ７０は、半割軸受３１の周方向の端面７２（図５参照）に隣接する領域に、主円筒部７１よりも壁厚が薄くなるように形成された壁厚減少領域である。クラッシュリリーフ７０は、一対の半割軸受３１、３２をコンロッド２に組み付けた状態における、突合せ端面（周方向の端面７２）の位置ずれや変形を吸収することを企画して設けられる。

そして、本実施例のクラッシュリリーフ７０には、図３、図５に示すように、周方向に連続する複数のクラッシュリリーフ溝７５、・・・が設けられている。クラッシュリリーフ溝７５は、クラッシュリリーフ７０の内面の周方向全長にわたって形成されている。また、クラッシュリリーフ溝７５は、半割軸受３１の幅方向に複数並列して、全幅にわたって形成されており、平坦な領域は存在しない。

より詳細に説明すると、クラッシュリリーフ溝７５は、主円筒部７１の周方向溝７４と同様に、所定の溝幅かつ所定の溝深さの円弧形状（円弧部が奥側になっている形状）に形成されている。溝幅は、周方向溝７４の溝幅ＷＧと等しくされている。溝深さは、周方向溝７４の溝深さＤＧと同じ深さであることが好ましいが、同じ深さでなくてもよい。形状は、円弧形状が好ましいが、Ｖ字形状であってもよい。

本実施例のクラッシュリリーフ７０は、図５、図６に示すように、端面７２の位置での深さＤ１が最も深くなるように形成されている。ここにおいて、クラッシュリリーフ７０の深さとは、主円筒部７１の内周面をクラッシュリリーフ７０上に延長した仮想内周面からクラッシュリリーフ７０の表面（山部の頂点）までの距離をいうものとする。さらに、本実施例のクラッシュリリーフ７０は、半割軸受３１の半径方向外向きに凸の外向凸曲面からなる。

次に、図６を参照しながら、クラッシュリリーフ７０の具体的な寸法について説明する。図６は、主円筒部７１の内周面が平面（断面内では直線）となるように展開した展開図である。クラッシュリリーフ７０の長さＬ１及び深さＤ１は、従来のクラッシュリリーフと同様でよい。例えば、内燃機関の仕様によっても異なるが、乗用車用の小型の内燃機関用軸受の場合には、長さＬ１は３〜７ｍｍ程度であり、深さＤ１は０．０１〜０．０５ｍｍ程度である。

クラッシュリリーフ７０には、図３、図７に示すように、周方向に連続する複数のクラッシュリリーフ溝７５、・・・が設けられている。そして、本実施例の複数のクラッシュリリーフ溝７５、・・・は、主円筒部７１に設けられた複数の周方向溝７４、・・・に対して、幅方向に溝幅ＷＧの半分だけずらされて、クラッシュリリーフ７０と主円筒部７１との接続位置においては、クラッシュリリーフ溝７５の谷部（クラッシュリリーフ溝の凹形状の開口）が周方向溝７４の山部（隣合う２個の周方向溝７４の間に形成される凸形状）に対応するように配置されている。（図８参照）したがって、潤滑油の油流は、クラッシュリリーフ７０と主円筒部７１との接続位置において抵抗を受けるようになっている。

なお、本実施例では、複数のクラッシュリリーフ溝７５、・・・は、主円筒部７１に設けられた複数の周方向溝７４、・・・に対して、幅方向に溝幅ＷＧの半分だけずらされた例を示したが、これに限定されない。複数のクラッシュリリーフ溝７５、・・・は、主円筒部７１に設けられた複数の周方向溝７４、・・・に対して、幅方向に０を越え溝幅ＷＧ未満の範囲内で、ずらされていてもよい。換言すると、クラッシュリリーフ溝７５と周方向溝７４は、クラッシュリリーフ７０と主円筒部７１の接続位置において、それぞれの溝幅の中央部の位置が、半割軸受３１の幅方向に少なくとも０を超え、最大で溝幅ＷＧ未満の範囲でずらされて配置されていればよい。

（作用）
次に、図９、図１０を参照しながら、本実施例の半割軸受３１の作用について説明する。

図９に示すように、一対の半割軸受３１、３２の周方向端面の位置がずれた状態で、半割軸受３１（３２）の内周面（主円筒部７１）の周方向端部近傍が相手軸の表面と直接接触する場合について考える。この状態では、半割軸受３１の内側にずれた一方の端部近傍（図１０中の右上箇所及び左下箇所）で、主円筒部７１の主円筒面およびクラッシュリリーフ７０の表面と相手軸表面とが近接している。

クラッシュリリーフ７０の表面と相手軸表面とが近接している場合には、図１０に示すように、まず、クラッシュリリーフ７０の表面近傍を流れる油流Ｆ１が形成される。

クラッシュリリーフ７０の表面近傍を流れる油流Ｆ１は、クラッシュリリーフ溝７５内を誘導される。次に、油流Ｆ１が、クラッシュリリーフ溝７５内から周方向溝７４内へ入る。この際、周方向溝７４の山部から抵抗を受けて、接続領域Ａ１において乱流が生じる。接続領域Ａ１において乱流となった潤滑油は、接触領域Ａ２へ流れていく間に、層流の潤滑油の流れに変化してしまうため、接触領域Ａ２で発生する半割軸受３１の熱は潤滑油に伝達されにくい。しかし、接続領域Ａ１で発生した乱流となった潤滑油には、接続領域Ａ１の近傍の半割軸受３１の表面の熱が伝達されるため、接続領域Ａ１と接触領域Ａ２の間において半割軸受３１の表面に温度勾配が発生する。そうすると、半割軸受３１の内部では、発生した温度勾配を小さくするように接触領域Ａ２の熱が接続領域Ａ１へと伝達されるため、結果として半割軸受３１の接触領域Ａ２が冷却される。

他方、図１８に示すように、一対の半割軸受３１、３２の周方向端面の位置が整合した状態では、図１９に示すように、軸受内周面（主円筒部７１）と軸表面との間に十分な隙間が形成されるため、回転する軸の表面に付随し周方向の流れる油流Ｆ２が強くなる一方でクラッシュリリーフ７０の表面と軸表面とが十分に離間するため、油流Ｆ１弱くなる。したがって、接続領域Ａ１では乱流が形成されにくく、潤滑油の圧力損失も生じないため、内燃機関の機械損失も増加しない。

（効果）
次に、本実施例の半割軸受３１及びコンロッド軸受３の効果を説明する。

（１）本実施例の半割軸受３１は、内燃機関のクランク軸を支承するすべり軸受としてのコンロッド軸受３を構成する半割軸受３１である。半割軸受３１は、半割軸受３１の周方向の中央に形成された主円筒部７１と、半割軸受３１の周方向の両端に主円筒部７１よりも壁厚が薄くなるように形成されたクラッシュリリーフ７０、７０と、を備えている。
主円筒部７１には、周方向に連続する複数の周方向溝７４が設けられ、クラッシュリリーフ７０には、周方向に連続する複数のクラッシュリリーフ溝７５が設けられ、クラッシュリリーフ溝７５の溝幅は、主円筒部７１に設けられた周方向溝７４の溝幅と等しくされる。そして、クラッシュリリーフ７０に設けられた複数のクラッシュリリーフ溝７５、・・・は、主円筒部７１に設けられた複数の周方向溝７４、・・・に対して、半割軸受３１の幅方向に最小で０を超え、最大で溝幅未満ずらされている。

このように、クラッシュリリーフ溝７５を周方向溝７４に対して半割軸受の幅方向にずらした（オフセットした）ことによって、潤滑油は周方向溝７４の山部から抵抗を受けて接続領域Ａ１で乱流が形成される。そして、接続領域Ａ１で乱流となった潤滑油には、接続領域Ａ１の近傍の半割軸受３１の表面の熱が伝達されるため、接続領域Ａ１と接触領域Ａ２の間において半割軸受３１の内部に温度勾配が発生する。そうすると、半割軸受３１の内部では、発生した温度勾配を小さくするように接触領域Ａ２の熱が接続領域Ａ１へと伝達されるため、結果として半割軸受３１の接触領域Ａ２が冷却される。

したがって、半割軸受３１の主円筒部７１の周方向の端部と相手軸との接触による熱が、乱流となった潤滑油流により効率よく伝達されるため、半割軸受３１が損傷するほどの高温となることを抑制できる。

そして、本実施例のすべり軸受としてのコンロッド軸受３は、上記したいずれかの半割軸受３１（３２）を一対備え、一対の半割軸受３１、３２が円筒形状に組み合わされて形成される。

次に、図１１〜図１４を参照しながら、実施例１とは異なり、半割軸受３１が、主円筒部７１とクラッシュリリーフ７０、７０との間に移行領域７３、７３をさらに備える場合について説明する。なお、実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

本実施例の半割軸受３１（３２）は、図１１に示すように、周方向の中央部を含んで形成された主円筒部７１と、周方向の両端部に形成されたクラッシュリリーフ７０、７０と、主円筒部７１とクラッシュリリーフ７０、７０の間にあってクラッシュリリーフ７０、７０に向かって壁厚が薄くなるように形成された移行領域７３、７３とを備えている。換言すると、移行領域７３において、クラッシュリリーフ７０の内面から主円筒部７１の内面へ向かって、相手軸側に近づくように傾斜曲面が形成される。

移行領域７３は、半割軸受３１の軸線方向から見ると、半割軸受３１の半径方向内向きに凸の内向凸曲面からなる。すなわち、半割軸受３１の軸線方向から見たときの半割軸受３１の仮想内周面に対する移行領域７３の傾斜曲面の傾きは、クラッシュリリーフ７０に接続する位置で最も大きく、主円筒部７１に接続する位置で最も小さくなって主円筒部７１に滑らかに接続している。ここにおいて、「内向凸曲面」とは、幅方向には周方向溝７４の凹凸が存在している状態で、輪郭（包絡面）が周方向に湾曲していることを意味する。

なお、移行領域７３の内面形状は、後述するように、クラッシュリリーフ７０の表面近傍を流れる油流Ｆ１の向きが、いっそう相手軸側に向いた油流Ｆ３に変えられるような形状であればよい。したがって、内面形状は必ずしも内向凸曲面でなくてもよく、例えば、平面（断面内では直線）であってもよいし（図１５参照）、外向凸曲面（断面内では外向凸曲線）であってもよい（図１６参照）。より好ましくは、内面形状はクラッシュリリーフ７０に近い側が外向凸曲面であり遠い側が内向凸曲面であるようなＳ字状曲面とすることもできる（図１７参照）。

そして、図１１〜図１３に示すように、主円筒部７１に設けられた複数の周方向溝７４、・・・は、移行領域７３にも連続して設けられる。移行領域７３に設けられた周方向溝７４は、主円筒部７１に設けられた周方向溝７４と同一の溝幅ＷＧとなっており、周方向についても溝幅ＷＧ及び溝深さは一定となっている。これにより、移行領域７３から主円筒面へ、周方向溝７４内を流れる潤滑油の圧力損失（形状損失）を防止できる。なお、移行領域７３の溝深さは、主円筒部７１の溝深さＤＧと同じであることが好ましいが、より深くすることもできるし、より浅くすることもできる。

そして、本実施例のクラッシュリリーフ７０には、周方向に連続する複数のクラッシュリリーフ溝７５、・・・が設けられている。クラッシュリリーフ溝７５は、クラッシュリリーフ７０の内面の周方向全長にわたって形成されている。また、クラッシュリリーフ溝７５は、半割軸受３１の幅方向に複数並列して、全幅にわたって形成されており、平坦な領域は存在しない。

より詳細に説明すると、クラッシュリリーフ溝７５は、主円筒部７１及び移行領域７３の周方向溝７４と同様に、所定の溝幅かつ所定の溝深さの円弧形状（円弧部が奥側になっている形状）に形成されている。溝幅は、周方向溝７４の溝幅ＷＧと同じになっている。溝深さは、周方向溝７４の溝深さＤＧと同じ深さであることが好ましいが、同じ深さでなくてもよい。形状は、円弧形状乃至Ｕ字形状が好ましいが、Ｖ字形状であってもよい。

そして、本実施例の複数のクラッシュリリーフ溝７５、・・・は、主円筒部７１及び移行領域７３に設けられた複数の周方向溝７４、・・・に対して、幅方向に溝幅ＷＧの半分だけずらされて、クラッシュリリーフ７０と移行領域７３との接続位置においては、クラッシュリリーフ溝７５の谷部（クラッシュリリーフ溝の凹形状の開口）が周方向溝７４の山部（隣合う２個の周方向溝７４の間に形成される凸形状）に対応するように配置されている（図８参照）。したがって、潤滑油の油流は、クラッシュリリーフ７０と移行領域７３との接続位置において抵抗を受けるようになっている。

なお、本実施例では、複数のクラッシュリリーフ溝７５、・・・は、主円筒部７１及び移行領域７３に設けられた複数の周方向溝７４、・・・に対して、幅方向に溝幅ＷＧの半分だけずらされた例を示したが、これに限定されない。複数のクラッシュリリーフ溝７５、・・・は、主円筒部７１及び移行領域７３に設けられた複数の周方向溝７４、・・・に対して、幅方向に０を越え溝幅ＷＧ未満の範囲内で、ずらされていてもよい。換言すると、クラッシュリリーフ溝７５と周方向溝７４は、クラッシュリリーフ７０と主円筒部７１移行領域７３の接続位置において、それぞれの溝幅の中央部の位置が、半割軸受３１の幅方向に少なくとも０を超え、最大で溝幅ＷＧ未満の範囲でずらされて配置されていればよい。

本実施例のクラッシュリリーフ７０は、図１２、図１３に示すように、端面７２の位置での深さＤ１が、移行領域７３に接続する位置での深さＤ２よりも深くなるように形成されている。ここにおいて、クラッシュリリーフ７０の深さとは、主円筒部７１の内周面をクラッシュリリーフ７０上に延長した仮想内周面からクラッシュリリーフ７０の表面（山部の頂点）までの距離をいうものとする。

さらに、本実施例のクラッシュリリーフ７０は、半割軸受３１の半径方向外向きに凸の外向凸曲面からなる。すなわち半割軸受３１の軸線方向から見たときに半割軸受３１の仮想内周面に対するクラッシュリリーフ７０の内面の傾きは、移行領域７３に接続する位置で最も大きく、端面７２の位置で最も小さくなって仮想内周面に対して略平行になっている。

次に、図１３を参照しながら、クラッシュリリーフ７０及び移行領域７３の具体的な寸法について説明する。図１３は、主円筒部７１の内周面が平面（断面内では直線）となるように展開した展開図である。クラッシュリリーフ７０の長さＬ１及び深さＤ１は、従来のクラッシュリリーフと同様でよい。例えば、内燃機関の仕様によっても異なるが、乗用車用の小型の内燃機関用軸受の場合には、長さＬ１は３〜７ｍｍ程度であり、深さＤ１は０．０１〜０．０５ｍｍ程度である。

クラッシュリリーフ７０の移行領域７３に接続する位置での深さＤ２は、０．００５〜０．０３０μｍとすることができる。深さＤ２がこの範囲にあれば、この接続位置Ａ１に到達する油量が多くなり、油流Ｆ３（図１４参照）が形成されるようになる。すなわち、深さＤ２が０．００５μｍ未満の場合には、接続位置に到達する油量が少なくなり、油流Ｆ３の形成が困難になる。一方、深さＤ２が０．０３０μｍを超える場合には、半割軸受３１の幅方向端部におけるクラッシュリリーフ７０の隙間（クラッシュリリーフ７０内面と仮想内周面とで挟まれる隙間）が大きくなるため、半割軸受３１の半割軸受３１の幅方向の両端部から外部への潤滑油の漏れ量が多くなる。

移行領域７３の周方向長さＬ２は、１〜４ｍｍとすることができる。長さＬ２がこの範囲にあれば、所定流量の油流Ｆ３が形成されて油流Ｆ２と衝突する結果、乱流が形成されるようになる。すなわち、長さＬ１が０（ゼロ）ないし１ｍｍ未満の場合には、主円筒部７１の主円筒面とクラッシュリリーフ７０の内面との間に垂直面で構成される段差が生じるため、油流Ｆ１に対する抵抗が大きくなりすぎて外部へ漏れ出るようになるため、油流Ｆ３が形成されにくくなる。一方、長さＬ１が４ｍｍを超える場合には、油流Ｆ３の流向が油流Ｆ２の流向に近くなるため、油流Ｆ３と油流Ｆ２とが衝突しても乱流が形成されにくくなる。

なお、上で述べた主円筒部７１、クラッシュリリーフ７０、及び移行領域７３の形状は、一般的な形状測定器によって、例えば真円度測定器によって計測可能である。すなわち、コンロッド、エンジンブロック、又はこれらに類似したハウジング内に軸受を組み付けた状態で、軸受の内面の形状を円周方向に連続的に測定することができる。

（作用）
次に、図９、図１４〜図１７を参照しながら、本実施例の半割軸受３１の作用について説明する。

図９に示したように、一対の半割軸受３１、３２の周方向端面の位置がずれた状態で、半割軸受３１（３２）の内周面（主円筒部７１）の周方向端部近傍が相手軸の表面と直接接触する場合について考える。この状態では、半割軸受３１の内側にずれた一方の端部近傍（図９中の右上箇所及び左下箇所）で、主円筒部７１の主円筒面およびクラッシュリリーフ７０の表面と相手軸表面とが近接している。

クラッシュリリーフ７０の表面と相手軸表面とが近接している場合には、図１４に示すように、まず、クラッシュリリーフ７０の表面近傍を流れる油流Ｆ１が形成され、クラッシュリリーフ溝７５内を誘導される。次に、油流Ｆ１が移行領域７３に形成された周方向溝７４内に誘導されて主円筒部７１方向へ流れる油流Ｆ３が形成される。この際、周方向溝７４の山部から抵抗を受けて、接続領域Ａ１において乱流が生じる。次に、油流Ｆ３が、軸表面に付随して周方向に流れる油流Ｆ２と衝突領域Ａ３で衝突し、相互に乱されて乱流となる。

乱流となった潤滑油は、接続領域Ａ１や衝突領域Ａ３から接触領域Ａ２へ流れていく間に、層流の潤滑油の流れに変化してしまうため、接触領域Ａ２で発生する半割軸受３１の熱は潤滑油に伝達されにくい。しかし、接続領域Ａ１や衝突領域Ａ３で発生した乱流となった潤滑油には、接続領域Ａ１や衝突領域Ａ３の近傍の半割軸受３１の表面の熱が伝達されるため、接続領域Ａ１や衝突領域Ａ３と接触領域Ａ２の間において半割軸受３１の内部（表面近傍）に温度勾配が発生する。そして、半割軸受３１の内部では、発生した温度勾配を小さくするように接触領域Ａ２の熱が接続領域Ａ１や衝突領域Ａ３へと伝達されるため、結果として半割軸受３１の接触領域Ａ２が冷却される。

特に、クラッシュリリーフ７０の端面の位置での深さＤ１が、移行領域７３に接続する位置での深さＤ２よりも深くなっていることによって、いっそう油流Ｆ３が強められる。すなわち、クラッシュリリーフ７０と相手軸表面の間の隙間空間は、端面７２から移行領域７３に向かって次第に狭くなっている。したがって、クラッシュリリーフ７０の表面近傍を流れる油流Ｆ１の流速は、移行領域７３に近づくにつれて早くなるため、油流Ｆ３が形成されやすいのである。

他方、図１８に示すように、一対の半割軸受３１、３２の周方向端面の位置が整合した状態では、軸受内周面（主円筒部７１）と軸表面との間に十分な隙間が形成されるため、油流Ｆ２が強くなる一方でクラッシュリリーフ７０の表面と軸表面とが十分に離間するため、油流Ｆ１及び油流Ｆ３が弱くなる（図１９参照）。したがって、乱流が形成されず、潤滑油の圧力損失も生じないため、内燃機関の機械損失も増加しない。

さらに、本実施例の移行領域７３は、内向凸曲面を備えているため、油流Ｆ２と油流Ｆ３とが衝突する衝突領域Ａ３と接触領域Ａ２との間に空隙が生じるため、乱流となる潤滑油の体積が増加し、半割軸受３１からの熱伝導が促進される。例えば、図１５、図１６に示すように、移行領域７３が平面の傾斜面、又は外向凸曲面からなる場合には、乱流となった潤滑油を一時的に保持できる空間が小さいため、熱伝導を促進しにくい可能性がある。

次に、図１７を参照しながら、移行領域７３の別形態として、移行領域７３がクラッシュリリーフ７０に近い側に外向凸曲面７３ａを備え、遠い側に内向凸曲面７３ｂを備えて、全体としてＳ字状曲面を形成する場合について説明する。このように移行領域７３がＳ字状曲面からなる場合には、よりいっそう熱伝導が促進される。具体的にいうと、クラッシュリリーフ７０から遠い側の内向凸曲面７３ｂによって、上述と同様に、衝突領域Ａ３と接触領域Ａ２との間に空隙が生じるため、乱流となる潤滑油の体積が増加する。さらに、クラッシュリリーフ７０に近い側の外向凸曲面７３ａによって、油流Ｆ３の油流Ｆ２に対してなす交差角度が大きくなるため、乱流の発生が促進される。

（効果）
次に、本実施例の半割軸受３１及びコンロッド軸受３の効果を列挙して説明する。

（１）本実施例の半割軸受３１は、内燃機関のクランク軸を支承するすべり軸受としてのコンロッド軸受３を構成する半割軸受３１である。半割軸受３１は、半割軸受３１の周方向の中央に形成された主円筒部７１と、半割軸受３１の周方向の両端に主円筒部７１よりも壁厚が薄くなるように形成されたクラッシュリリーフ７０、７０と、を備えている。そして、本実施例の半割軸受３１は、さらに主円筒部７１の周方向の両端に隣接して、クラッシュリリーフ７０に向かって徐々に壁厚が薄くなるように形成された移行領域７３を備えている。クラッシュリリーフ７０は、半割軸受３１の周方向の端面７２の位置での深さＤ１が移行領域７３に接続する位置での深さＤ２よりも深くなるように形成され、主円筒部７１には、周方向に連続する複数の周方向溝７４、・・・が設けられるとともに、複数の周方向溝７４、・・・は、移行領域７３にも連続して設けられる。

このような構成によって、半割軸受３１どうしの端面７２の位置がずれた状態では、クラッシュリリーフ７０の表面近傍を流れる油流Ｆ１が強められつつ、クラッシュリリーフ溝７５内を誘導される。次に、油流Ｆ１が、クラッシュリリーフ溝７５内から周方向溝７４内へ入る。この際、周方向溝７４の山部から抵抗を受けて、接続領域Ａ１において乱流が生じる。次に、油流Ｆ３は、移行領域７３の周方向溝７４内を誘導される。そして、油流Ｆ３が、軸表面に付随して周方向に流れる油流Ｆ２と衝突領域Ａ３で衝突し、相互に乱されて乱流が生じる。接続領域Ａ３及び衝突領域Ａ２の２箇所で乱流形成が促進されるため、いっそう熱伝達量を大きくすることができる。したがって、半割軸受３１の主円筒部７１の周方向の端部と相手軸との接触による熱が、乱流となった潤滑油流により効率よく伝達されるため、半割軸受３１が損傷するほどの高温となることを抑制できる。

（２）また、移行領域７３は、半割軸受３１の半径方向内向きに凸の内向凸曲面からなることができる。これにより、油流Ｆ２と油流Ｆ３とが衝突する衝突領域Ａ１と接触領域Ａ２との間に隙間が生じるため、乱流となる潤滑油の体積が増加し、半割軸受３１からの熱伝導が促進される。

（３）さらに、移行領域７３は、クラッシュリリーフ７０に近い側に半径方向外向きに凸の外向凸曲面７３ａと、クラッシュリリーフ７０から遠い側に半径方向内向きに凸の内向凸曲面７３ｂと、からなることもできる。このように移行領域７３がＳ字状曲面を備える場合には、よりいっそう熱伝導が促進される。すなわち、内向凸曲面７３ｂを備えることで乱流となる潤滑油の体積が増加し、外向凸曲面７３ａを備えることで乱流の発生が促進される。

（４）そして、クラッシュリリーフ７０は、移行領域７３に接続する位置での深さＤ２が、０．００５〜０．０３０μｍであることが好ましい。この範囲に深さＤ２があれば、この接続位置に到達する油量が多くなるため、油流Ｆ３が形成されるようになる。

（５）また、移行領域７３の周方向の長さＬ２は、１〜４ｍｍであることが好ましい。この範囲に長さＬ２があれば、所定流量の油流Ｆ３が形成されて油流Ｆ２と衝突するため、乱流が形成されるようになる。

（６）そして、本実施例のすべり軸受としてのコンロッド軸受３は、上記したいずれかの半割軸受３１を一対備え、一対の半割軸受３１、３２が円筒形状に組み合わされて形成される。

なお、この他の構成および作用効果については、実施例と略同様であるため説明を省略する。

次に、図２０、２１の表を参照しながら、実施例１〜２の半割軸受３１の効果を確認した試験について説明する。

（試験条件）
まず、試験条件について説明する。図２０に示した実施品及び従来品に対して試験を実施した。ここで、実施品No１と実施品No.２は、実施例１に相当し、クラッシュリリーフには周方向溝に位相がずらされたクラッシュリリーフ溝が形成される。実施品No.３は、図１１〜図１４に示す実施例２に相当し、移行領域は内向凸曲面で形成される。実施品No.４は、図１７に示す実施例２の別形態に相当し、移行領域は外向凸曲面と内向凸曲面とを有するＳ字状の連続曲面で形成される。実施品No.５は、図１６に示す実施例２の別形態に相当し、移行領域は外向凸曲面で形成される。

実施例品No.１〜No.５は、クラッシュリリーフには周方向溝に対して半割軸受の幅方向に位相がずらされた（オフセットした）クラッシュリリーフ溝が形成されるが、各実施例品のオフセット量（ずらした値）は、図２０の「オフセット比（％）」欄に、周方向向溝の溝幅に対してずらした値の比として示す。ここにおいて、オフセット比とは、ずれ量を幅で除した値を百分率で示したものである。例えば、オフセット比が５０％となるのは、クラッシュリリーフ溝の底部が周方向溝の頂部に対応している状態である。従来品は、従来のクラッシュリリーフを有し、このクラッシュリリーフ溝は、半割軸受の主円筒面の周方向溝とは半割軸受の幅方向に整合させてある。また、従来品には、移行領域は形成されない。

実施品No.１〜５及び従来品は、すべて、外径５３ｍｍ、内径５０ｍｍ、幅１５ｍｍの半割軸受を用い、一対の半割軸受を組み合わせて円筒形状のすべり軸受として試験した。実施品No.1〜５及び従来品のクラッシュリリーフは、半割軸受の周方向端面からの長さが５ｍｍで、半割軸受の周方向端面での深さが０．０４ｍｍである。実施品の内周面の主円筒部及び移行領域には複数の周方向溝を形成し、周方向溝の溝深さは３μｍ、溝幅は０．１ｍｍで、軸受の周方向にわたって一定とし、また、軸受の幅方向の全長にわたって（複数の）周方向溝を形成した。実施品のクラッシュリリーフには複数のクラッシュリリーフ溝が形成され、クラッシュリリーフ溝の溝深さは３μｍ、溝幅は０．１ｍｍとした。従来品は、主円筒部には複数の周方向溝を形成し、周方向溝の溝深さは３μｍ、溝幅は０．１ｍｍとし、軸受の周方向にわたって一定とし、また、軸受の幅方向の全長にわたって複数の周方向溝を形成した。従来品のクラッシュリリーフには複数のクラッシュリリーフ溝が形成され、クラッシュリリーフ溝の溝深さは３μｍ、溝幅は０．１ｍｍとした。なお、実施品及び従来品の他の仕様は図２０に示した通りである。

実施品No.１〜５及び従来品について、図２１に示す条件下で軸受試験を実施した。実施品及び従来品は、２個の半割軸受を一対とし、一対の半割軸受の周方向端面どうしの位置をずらした状態で半割軸受の内周面（主円筒部）の周方向端部近傍が、軸と接触する状態（図９）となるように分割型軸受ハウジングの軸受保持部（不図示）に組み込んで、軸受試験を行なった。各実施品は、軸受試験の終了直後に半割軸受の内周面（主円筒部）の周方向端部の軸と接触する部分の半割軸受の背面側（図９のＳの位置）の温度を測定した。測定された軸受温度を図２０に示す。

（結果）
次に、試験結果について簡単に説明する。図２０に示すように、従来品が、１５５°Ｃを示したのに対して、実施品No.１〜５は、それぞれ、１３７°Ｃ、１４２°Ｃ、１１５°Ｃ、１２３°Ｃ、１３５°Ｃを示した。このように、いずれの実施品でも半割軸受の内周面（主円筒部）の周方向溝に対してクラッシュリリーフのクラッシュリリーフ溝を、軸受の幅方向に位相をずらしたことによって乱流が発生し、軸との接触による半割軸受の温度上昇が従来品よりも抑制されることわかる。とりわけ、実施品Ｎｏ３及びＮｏ４の効果が大きいことがわかる。また、実施品No.２においても効果があったことから、オフセット比は少なくとも３％（９７％でも同じ）あれば、温度上昇の抑制効果が得られることがわかった。なお、実施品それぞれに対する個別の考察は、前述の実施例１〜５に記載された作用、効果の説明と重複するため省略する。

これに対し従来品は、図２２に示すように半割軸受の内周面（主円筒部）１７１の周方向溝１７４に対してクラッシュリリーフ面１７０のクラッシュリリーフ溝１７５を、半割軸受の幅方向に整合される。このため、図２３に示すようにクラッシュリリーフ１７０から半割軸受の内周面（主円筒部）１７１への潤滑油の油流として、クラッシュリリーフ１７０の表面近傍のクラッシュリリーフ溝１７５を流れる油流Ｆ１は、クラッシュリリーフ１７０の端部では、半割軸受の内周面（主円筒部）１７１の周方向溝に流れ込む時に乱されることがなく潤滑油は層流状態で半割軸受の内周面（主円筒部）１７１へ流れる。層流の潤滑油の流れは、半割軸受の熱を伝達されにくいので、従来品は軸との接触による半割軸受の温度上昇が最も大きくなった。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、本発明の半割軸受３１、３２は、すべり軸受を構成する一対の半割軸受３１、３２のいずれか一方の半割軸受３１（３２）のみに適用してもよいし、両方の半割軸受３１、３２に適用してもよい。

Ｄ１、Ｄ２ 深さ
Ｌ１、Ｌ２ 長さ
ＷＧ 溝幅
ＤＧ 溝深さ
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３ 油流
２ コンロッド
３ コンロッド軸受
３１、３２ 半割軸受
４ 主軸受
４１、４２ 半割軸受
５ クランクピン部
６ ジャーナル部
７０ クラッシュリリーフ
７１ 主円筒部
７２ 端面
７３ 移行領域
７３ａ 外向凸曲面
７３ｂ 内向凸曲面
７４ 周方向溝
７５ クラッシュリリーフ溝

Claims (7)

1. 内燃機関のクランク軸を支承する、一対の半割軸受を組合わせてなるすべり軸受を構成する半割軸受であって、
   前記半割軸受の周方向の中央部を含んで形成され、前記半割軸受の周方向に連続する複数の周方向溝が設けられた主円筒部と、
   前記半割軸受の周方向の両端部に前記主円筒部よりも壁厚が薄くなるように形成され、前記半割軸受の周方向に連続する複数のクラッシュリリーフ溝が設けられたクラッシュリリーフとを備え、
   前記クラッシュリリーフ溝の溝幅は、前記周方向溝の溝幅と等しくされ、
   前記複数のクラッシュリリーフ溝は、前記複数の周方向溝に対して、前記半割軸受の幅方向に最小で０を超え、最大で前記溝幅未満ずらされていることを特徴とする半割軸受。
2. 前記主円筒部と前記クラッシュリリーフとの間に前記クラッシュリリーフに向かって壁厚が薄くなるように形成された移行領域をさらに備え、
   前記クラッシュリリーフは、前記主円筒部の内周面を前記クラッシュリリーフ上に延長して仮想内周面としたとき、前記半割軸受の周方向の端面の位置での前記仮想内周面からの深さが、前記移行領域に接続する位置での前記仮想内周面からの深さよりも深くなるように形成され、
   前記主円筒部に設けられた前記周方向溝は、前記移行領域にも連続して設けられることを特徴とする請求項１に記載の半割軸受。
3. 前記移行領域は、前記半割軸受の半径方向内向きに凸の内向凸曲面を含むことを特徴とする請求項２に記載の半割軸受。
4. 前記移行領域は、前記クラッシュリリーフに近い側に半径方向外向きに凸の外向凸曲面と、前記クラッシュリリーフから遠い側に半径方向内向きに凸の内向凸曲面と、を含むことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の半割軸受。
5. 前記クラッシュリリーフは、前記移行領域に接続する位置での深さが、０．００５〜０．０３０μｍであることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の半割軸受。
6. 前記移行領域の周方向の長さが、１〜４ｍｍであることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか一項に記載の半割軸受。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の半割軸受を一対備え、前記一対の半割軸受が円筒形状に組み合わされてなる、すべり軸受。