JP6120417B2 - 内燃機関のクランク軸用主軸受 - Google Patents

Description

本願発明は、内燃機関のクランク軸を支承するための主軸受に関するものである。

内燃機関のクランク軸は、そのジャーナル部において、一対の半割軸受から成る主軸受を介して内燃機関のシリンダブロック下部に支承される。主軸受に対しては、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の壁に形成された貫通口を通じて、主軸受の内周面に沿って形成された潤滑油溝内に送り込まれる。また、ジャーナル部の直径方向には第１潤滑油路が貫通形成され、この第１潤滑油路の両端開口が主軸受の潤滑油溝と連通するようになっている。さらに、ジャーナル部の第１潤滑油路から、クランクアーム部を通る第２潤滑油路が分岐して形成され、この第２潤滑油路が、クランクピンの直径方向に貫通形成された第３潤滑油路に連通している。このようにして、シリンダブロック壁内のオイルギャラリーから貫通口を通じて主軸受の内周面に形成された潤滑油溝内に送り込まれた潤滑油は、第１潤滑油路、第２潤滑油路および第３潤滑油路を経て、第３潤滑油路の末端に開口した吐出口から、クランクピンとコンロッド軸受の摺動面間に供給される（例えば特許文献１参照）。

従来、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、このすべり軸受には、半割軸受同士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る。クラッシュリリーフは、半割軸受の周方向端面に隣接する領域の壁厚を円周方向端面に向かって薄くなるように形成することによって、支承する軸との間に形成される隙間領域であり（例えばＳＡＥ Ｊ５０６（項目３．２６および項目６．４）、ＤＩＮ１４９７（セクション３．２）、ＪＩＳ Ｄ３１０２参照）、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事を企画して形成される（例えば特許文献２参照）。

一方、近年になって、潤滑油供給用オイルポンプの小型化に対応して、軸受端部からの潤滑油の漏れ量を減少させるべく、軸受周方向端部の内周面をボーリング加工により周方向溝を形成した軸受や、軸受の内周面に沿って形成された潤滑油溝とクラッシュリリーフを連通させない構成（潤滑油溝とクラッシュリリーフとの間に切り上がり部を形成した構成）の軸受が提案されている（特許文献３、特許文献４）。

特開平８−２７７８３１号公報 特開平４−２１９５２１号公報 特開２０１１−５８５６８号公報 特開２００８−９５８５８号公報

ここで図１５Ａおよび１５Ｂ、ならびに図１６Ａおよび１６Ｂを用いて、半割軸受１４１の内周面に沿って形成された油溝１４１ａのクランク軸の回転方向後方側の周方向端部とクランク軸の回転後方側のクラッシュリリーフ１７０Ｕとを連通させない構成とした従来技術の作用について説明する。前述したように、ジャーナル部６の表面の潤滑油路６ａの入口開口６ｃが下側の半割軸受１４２の主円筒面１７１に位置している間は、ジャーナル部６の表面と半割軸受１４２の主円筒面１７１との間の隙間が狭いので、入口開口６ｃは半割軸受１４２の主円筒面１７１に閉鎖され、クランク軸の回転による遠心力の影響により潤滑油路６ａ内の入口開口６ｃ付近の潤滑油の圧力は極めて高い状態にある。

図１６Ａおよび１６Ｂに示すように、ジャーナル部６の表面の潤滑油路６ａの入口開口６ｃとクラッシュリリーフ１７０Ｌとが連通を開始する瞬間、潤滑油路６ａ内部の潤滑油の圧力と、クラッシュリリーフ１７０Ｌおよびジャーナル部６の表面の間の隙間（リリーフ隙間）内の潤滑油の圧力との差により、瞬間的に潤滑油路６ａからリリーフ隙間側への油の噴射流（逆流）が一時的に形成される。

その際、クラッシュリリーフ１７０Ｌの周方向端部の領域でのリリーフ隙間が狭いため、噴射流は、主として潤滑油路６ａの入口開口６ｃに連通するクラッシュリリーフ溝１７５のみに流れ込む。このため、潤滑油の噴射流は極めて強くなる。

そして、クラッシュリリーフ溝１７５に流れ込んだ高圧な油の噴射流は、クラッシュリリーフ溝１７５内を直進し、慣性力によって軸線方向溝１７６を通り越して、他方の半割軸受１４１のリリーフ隙間内に高圧な状態のまま集中して送られる。

そうすると、図１６Ａおよび１６Ｂに示すように、高圧な油の噴射流は他方の半割軸受１４１のクラッシュリリーフ１７０Ｕの周方向端部（半割軸受１４１の周方向中央部側のクラッシュリリーフの端部）付近に到達するのと同時に油の圧力が急激に低下するので、油中に空孔（気泡）２００が発生しやすい。より詳細には、油の圧力が低下する理由は、高圧であった油の全てがリリーフ隙間の狭い領域や先側の主円筒面とジャーナル表面との間のさらに狭い隙間に入っていけず、油の流れが乱れる（乱流となる）ためである。

この空孔（気泡）の発生箇所は、半割軸受１４１のクランク軸の回転方向後方側のクラッシュリリーフ１７０Ｕの周方向端部付近のジャーナル部６の表面の潤滑油路６ａの入口開口６ｃが通過する領域に集中するので、この領域が、空孔（気泡）の破裂、崩壊が集中して起こる部位になる。この衝撃のため、半割軸受１４１のクラッシュリリーフ１７０Ｕの内周面にキャビテーション・エロージョンが発生しやすい。

本願発明の１つの目的は、キャビテーション・エロージョン抑制に優れる内燃機関のクランク軸用主軸受を提供することである。

上記目的を達成するために、本願発明の１つの観点によれば、
内燃機関の一方向に回転するクランク軸のジャーナル部であって、円筒胴部と、円筒胴部を貫通して延びる潤滑油路と、円筒胴部の外周面上に形成された潤滑油路の少なくとも１つの入口開口とを有しているジャーナル部を回転自在に支持するための主軸受であって、
主軸受は、それぞれの周方向端面同士を突き合わせることによって円筒形状に組み合わされる第１および第２の半割軸受を有し、
第１および第２の半割軸受は、組み合わされたとき、それぞれの突合せ部分の内周面側に、主軸受の軸線方向全長に亘って延びる軸線方向溝を共に形成するように構成され、
各半割軸受は、半割軸受の周方向中央部を含む主円筒部と、主円筒部よりも壁厚が薄くなるように半割軸受の周方向両端部に軸線方向全長に亘って形成されたクラッシュリリーフ部とを有し、各クラッシュリリーフ部は、半割軸受の周方向端面から周方向中央部へ向かって中心角で３°以上１５°以下まで延び、
各クラッシュリリーフ部には、軸線方向溝に連通するようにクラッシュリリーフ部の全長に亘って周方向に延びる複数のクラッシュリリーフ溝が形成され、
第１および第２の半割軸受のうち第１の半割軸受の内周面にのみ、周方向に延びる油溝が形成され、クランク軸の回転方向前方側の油溝の周方向端部は、回転方向前方側の第１の半割軸受のクランク軸の周方向端面に開口し、クランク軸の回転方向後方側の油溝の周方向端部は、第１の半割軸受の主円筒部に位置し、
第１の半割軸受は、少なくともクランク軸の回転方向後方側のクラッシュリリーフ部と主円筒部との間に、主円筒部からクラッシュリリーフ部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有し、
第２の半割軸受は、少なくともクランク軸の回転方向前方側のクラッシュリリーフ部と主円筒部との間に、主円筒部からクラッシュリリーフ部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有し、
移行領域は、半割軸受の軸線方向から見て半径方向に内向きの凸形状の内向凸曲面を有する
ことを特徴とする主軸受が提供される。

上記主軸受において、好適には、移行領域に接続する各クラッシュリリーフ部は、接続位置での半径方向の深さが０．００２〜０．０３０ｍｍである。

また上記主軸受において、好適には、各移行領域は、周方向の長さが１〜４ｍｍである。

また上記主軸受において、好適には、各クラッシュリリーフ溝は、半径方向の深さが１〜２０μｍであり、また軸線方向の幅が０．０５〜０．５ｍｍである。

また上記主軸受において、好適には、第１および第２の半割軸受が組み合わされたとき、第１の半割軸受のクラッシュリリーフ部に形成されたそれぞれのクラッシュリリーフ溝は、第２の半割軸受のクラッシュリリーフ部に形成されたそれぞれのクラッシュリリーフ溝に対して、軸線方向に最小で０を超え最大でクラッシュリリーフ溝の幅未満ずれるようになされている。

また上記主軸受において、好適には、各軸線方向溝は、半径方向の深さが０．１〜１ｍｍであり、また円周方向の幅が０．３〜２．０ｍｍである。

また上記主軸受において、各移行領域は、隣接するクラッシュリリーフ部から遠い側に内向凸曲面を有し、またクラッシュリリーフ部に近い側に半径方向に外向きの凸形状の外向凸曲面を有していてもよい。

また上記主軸受において、油溝の深さは、クランク軸の回転方向前方側の第１の半割軸受の周方向端面において最大であり、且つ回転方向後方側の油溝の周方向端部へ向かって小さくなっていてもよい。

図１３Ａおよび１３Ｂに示すように、本願発明においても、ジャーナル部６の表面の潤滑油の入口開口６ｃが半割軸受４２の主円筒面７１（主円筒部の内面）に位置している間は、入口開口６ｃは半割軸受４２の主円筒面７１に閉塞されるが、潤滑油路６ａ内の潤滑油は、クランク軸の回転による遠心力によって入口開口６ｃ側へ向かって押圧されるために、特に内燃機関の運転でクランク軸の回転速度が大きいときには、潤滑油路６ａ内の入口開口６ｃ付近の潤滑油の圧力は極めて高い状態にある。

しかし、図１４Ａおよび１４Ｂに示すように、ジャーナル部６の表面の潤滑油路６ａの入口開口６ｃと移行領域７３とが連通を開始する瞬間には、潤滑油路６ａ内部の潤滑油の圧力と、クラッシュリリーフ部７０、移行領域７３およびジャーナル部６の表面の間の隙間（リリーフ隙間）内の潤滑油の圧力との差によって、潤滑油路６ａからリリーフ隙間へ瞬間的に噴出し逆流する高圧の潤滑油は、リリーフ隙間に分散し流れ込む。本願発明の半割軸受４２は、移行領域７３を有しているので、高圧の潤滑油の噴射流は、リリーフ隙間の軸受幅方向に分散して流れる。

潤滑油路６ａ内で高圧であった潤滑油は半割軸受４２のリリーフ隙間内（クラッシュリリーフ部表面とジャーナル部表面との間の隙間）に流出すると圧力が低下し、潤滑油中に空孔（気泡）２００が発生するというキャビテーション現象が起こることがある。

本願発明では、高圧であった潤滑油が半割軸受４２のリリーフ隙間に分散して流れるため、空孔（気泡）の発生は下側の半割軸受４２のリリーフ隙間内で分散する。

潤滑油中に発生した空孔（気泡）が破裂し崩壊するときに力（衝撃力）が発生するが、空孔（気泡）が破裂し崩壊する箇所が半割軸受４２のリリーフ隙間の特定の部位に集中すると、半割軸受４２のクラッシュリリーフ部表面が損傷することがある（キャビテーション・エロージョン）。

本願発明は、上述したように空孔（気泡）の発生箇所がリリーフ隙間内に分散し、空孔（気泡）の破裂する箇所もリリーフ隙間内に分散するため、半割軸受４２のクラッシュリリーフ面は、キャビテーション・エロージョンが起き難い。

また、半割軸受４２のリリーフ隙間内で崩壊しなかった空孔（気泡）は、潤滑油とともにクラッシュリリーフ溝７５に誘導され、軸線方向溝７７に送られ、さらには潤滑油とともに軸線方向溝７７の軸受幅方向の両端部から外部へ排出されるので、半割軸受４１のリリーフ隙間へ送られ難い。

したがって、本願発明の半割軸受４２では、潤滑油路内で高圧であった潤滑油が、他方の半割軸受４１のリリーフ隙間の周方向中央部側の端部付近の領域であって、ジャーナル部６の表面の潤滑油路６ａの入口開口６ｃの通過する領域に集中して送られることがなく、さらに半割軸受４１のリリーフ隙間の周方向中央部側の端部付近の領域では、従来の軸受に対して容積が大きくなっているので、空孔（気泡）が崩壊する時の衝撃力が隙間内の油によって緩和され、それゆえ半割軸受４１のクラッシュリリーフ部７０の内周面にキャビテーション・エロージョンが発生するという問題が起き難い。

また本願発明によれば、クラッシュリリーフ部の形成範囲は、半割軸受の周方向端面から、円周角度（θ）で、３°以上１５°以下までである。この理由は、クラッシュリリーフの形成範囲が、半割軸受の周方向端面から円周角度（θ）で、３°未満であると、リリーフ隙間の容積が小さすぎて、入口開口６ｃから流出した油がリリーフ隙間へ分散し流出し難くなるからであり、また円周角度（θ）が１５°を超えると、空孔（気泡）を含んだ油が軸線方向溝７７を通過して他方の半割軸受の内周面へ進入しやすくなり、さらに半割軸受４１、４２からの外部への油の漏れ量も増加してしまうからである。

より詳細には、図１４Ａの移行領域７３からリリーフ隙間に流れる油流（矢印で示す油流）は、図示しない主円筒部とジャーナル表面間の隙間側からリリーフ隙間へ流れるジャーナル表面に付随し軸受の周方向に直進する油流と、リリーフ隙間内で交差するように衝突する。このため、リリーフ隙間では、軸受の周方向へ流れる油の流れが弱められる。クラッシュリリーフの形成範囲が円周角度（θ）で１５°を超えると、リリーフ隙間の半割軸受の周方向端部付近では、リリーフ隙間の上流側で周方向への直進速度が弱められた油が、ジャーナル表面に付随しリリーフ隙間の半割軸受の周方向端部付近へ送られるまでの間に再度、軸受の周方向へ直進速度を増し、これにより、空孔（気泡）を含んだ油が軸線方向溝を通過して他方の半割軸受の内周面へ進入しやすくなる。

内燃機関のクランク軸を、ジャーナル部およびクランクピン部で裁断した断面図である。 本願発明の実施例による一方の半割軸受の正面図である。 本願発明の実施例による一方の半割軸受の底面図である。 本願発明の実施例による他方の半割軸受の底面図である。 一対の半割軸受を組み付けた状態の主軸受の正面図である。 クラッシュリリーフ近傍の形状について説明する拡大正面図である。 クラッシュリリーフ近傍の形状について主円筒部を平面展開して具体的な寸法を説明する展開図である。 クラッシュリリーフ溝の断面図である。 軸線方向溝の断面図である。 対になったクラッシュリリーフ溝の位置関係を説明する説明図である。 本願発明の他の実施例による一方の半割軸受の正面図である。 本願発明の実施例による一対の半割軸受を説明するための、軸受内側から見た図である。 本願発明の主軸受の作用を説明するための、軸受内側から見た図である。 本願発明の主軸受の作用を説明するための正面図である。 本願発明の主軸受の作用を説明するための、軸受内側から見た図である。 本願発明の主軸受の作用を説明するための正面図である。 従来技術の主軸受の作用を説明した、軸受内側から見た図である。 従来技術の主軸受の作用を説明した正面図である。 従来技術の主軸受の作用を説明した、軸受内側から見た図である。 従来技術の主軸受の作用を説明した正面図である。

以下、本願発明の実施例について図面を参照しながら説明する。尚、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５と、クランクピン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。

尚、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および１つのクランクピン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、内周面に油溝４１ａが周方向に形成されている。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の両端の入口開口６ｃが交互に主軸受４の油溝４１ａに連通する。

クランクピン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およ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の入口開口６ｃ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（図示せず）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の端部の吐出口５ｃから、クランクピン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。

（半割軸受の構成）
そして、本実施例の主軸受４は、一対の半割軸受４１、４２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５参照）。それぞれの半割軸受４１（または４２）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たものである。半割軸受４１は、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部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。

（実施例１）
図３および５から理解されるように、半割軸受４１の内周面に形成された油溝４１ａは円周方向中央部を通して延び、このときクランク軸の回転方向前方側の油溝の周方向端部は、クランク軸の回転方向前方側の半割軸受４１の周方向両端面７２に開口し、またクランク軸の回転方向後方側の油溝の周方向端部は、主円筒部７１の内周面に位置するように形成される。
本実施例において、油溝４１ａは、矩形の断面形状である。油溝４１ａの深さは、クランク軸の回転方向後方側の油溝４１ａの周方向端部付近を除き周方向に亘って一定であり、しかし周方向端部付近は主円筒部７１の内周面へ向かって次第に小さくなっている。（図５参照）。尚、ここでいう油溝４１ａの深さとは、主円筒部７１では、主円筒部７１の内周面から油溝底面までの深さであり、クラッシュリリーフ部７０および移行領域７３では、それらを形成しなかった場合の仮想の内周面７１ｖ（図７参照）からの深さである。

尚、油溝４１ａがクランク軸の回転方向前方側の半割軸受４１の周方向両端面７２で開口するように構成する理由は、他方の半割軸受４２の内周面へ多くの油を送り潤滑性を高めるためである。またクランク軸の回転方向後方側の油溝４１ａの周方向端部が主円筒部７１に位置するよう構成する理由は、油溝４１ａ内の潤滑油がクランク軸の回転方向後方側の半割軸受４１のクラッシュリリーフ部７０により形成されるリリーフ隙間に流出するのを防ぐためである。クランク軸の回転方向後方側の油溝４１ａの周方向端部と移行領域７３との間の長さ（間隔）は、１ｍｍ以上とすることが好ましい。

仮に、クランク軸の回転方向後方側の油溝４１ａの周方向端部がクランク軸の回転方向後方側の半割軸受４１の周方向端面７２またはクラッシュリリーフ部７０で開口するとした場合、油中の気泡が油溝４１ａ内に侵入して、油溝４１ａの周方向端部付近の内周面がキャビテーション・エロ―ジョンを起こしたり、あるいは油溝４１ａ内の気泡がジャーナル部６の表面の潤滑油路６ａの入口開口６ｃから内部へ進入してクランクピン部５側へ送られてコンロッド軸受３の内周面がキャビテーション・エロ―ジョンを起こしたりすることがある。

図３から理解されるように、油溝４１ａは半割軸受４１の軸線方向における幅の中央に配置される。油溝４１ａの底部には半割軸受４１を径方向に貫通する貫通口（図示せず）が形成され、油は、シリンダブロックの壁内のオイルギャラリーから、この貫通口を通して油溝４１ａ内に供給される。油溝４１ａの幅は、内燃機関の仕様により異なるが、例えば乗用車用の小型内燃機関の場合、４〜７ｍｍ程度であり、油溝４１ａの最大深さ（実施例１の場合、クランク軸の回転方向後方側の油溝４１ａの周方向端部の領域を除いた領域の一定深さ）は、０．５〜１．５ｍｍ程度である。

尚、油溝４１ａは、実施例１に限定されず、例えば油溝の幅や深さは、油溝４１ａの周方向長さの中央部付近で最大で、周方向両端部へ向かって次第に小さくなるようにすることができる。

尚、本願発明では、油溝を有していない下側の半割軸受４２のクランク軸の回転方向の前方側の移行領域７３、および上側の半割軸受４１のクランク軸の回転方向の後方側の移行領域７３は必須構成であるが、下側の半割軸受４２の後方側の移行領域７３は必須構成ではなく、また油溝を有する上側の半割軸受４１のクランク軸の回転方向の前方側の移行領域７３もまた必須構成ではない。

実施例１では、半割軸受４１、４２は、前方側および後方側の両側に移行領域７３を備えている。実施例１と異なり、半割軸受４２のクランク軸６の回転方向の後方側には移行領域７３を形成せずに、クラッシュリリーフ部７０と主円筒部７１を直接接続するように形成してもよい。また、半割軸受４１のクランク軸６の回転方向前方側には移行領域７３を形成せずに、クラッシュリリーフ部７０と主円筒部７１を直接接続するように形成してもよい。尚、ここでいう「クランク軸６の回転方向の前方側の移行領域７３」とは、１つの半割軸受４１または４２に着目した場合に、両端近傍にある移行領域７３のうち、回転するジャーナル６表面の任意の点が２番目に通過する移行領域７３のことを意味する。
ところで、内燃機関のクランク軸は、運転時には一方向に回転する。このため当業者であれば、クランク軸の回転方向を考慮し、半割軸受の周方向両端面に隣接する２つのクラッシュリリーフのうち、どちらが「クランク軸の回転方向前方側のクラッシュリリーフ」であるか認定することができよう。また当業者であれば、本発明の開示にしたがって本発明の主軸受４を設計、製造し、これを一方向に回転するクランク軸を支承する軸受装置に組み付けることが可能である。

半割軸受４２は、クランク軸の回転方向の前方側および後方側の両方に移行領域７３を形成すれば、半割軸受４２の周方向両端部の内周面の加工工程を共通化でき、また半割軸受４１にも移行領域７３を形成すれば、半割軸受４１と半割軸受４２の内周面の加工工程を共通化することができる。

主円筒部７１は、半割軸受４１（または４２）の内周面の大部分を占める半円筒面を有し、この半円筒面は相手軸との間で主たる摺動面を形成する。そしてこの主円筒部７１に隣接して、図６および７に示すように、クラッシュリリーフ部７０に向かって徐々に壁厚が減少する移行領域７３が設けられている。言い換えると、移行領域７３において、クラッシュリリーフ部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。

半割軸受４１（または４２）の軸線方向から見た移行領域７３は、半割軸受４１（または４２）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４１（または４２）の軸線方向から見たときの半割軸受４１の仮想内周面７１ｖ（主円筒部７１の延長表面）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部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。

尚、移行領域は平面から形成してもよいが、その場合、主円筒部７１と移行領域の接続箇所に角部（角縁部）が形成され、この角部がクランク軸のジャーナル部表面と接触し、損傷が起こりやすくなる。本願発明のように移行領域を傾斜曲面で形成することにより、そのような問題が起き難くなる。

また移行領域７３の内面形状は、移行領域７３と主円筒部７１との接続部において、潤滑油路内の高圧の油が、リリーフ隙間（移行領域７３の内面とクラッシュリリーフ部７０の内面と仮想内周面とで形成される隙間）へ流れる形状であればよい。例えば、外径側に凸の外向凸曲面を含んでいてもよく、あるいはクラッシュリリーフ部７０に近い側の外向凸曲面とクラッシュリリーフ部７０から遠い側の内向凸曲面とを有するＳ字状の複合曲面であってもよい。

次に、図７を参照しながら、クラッシュリリーフ部７０および移行領域７３の具体的な寸法について説明する。図７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７０ｃの周方向端面での深さＤ１は、従来のクラッシュリリーフと同様でよい。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、例えば深さＤ１は０．０１〜０．０５ｍｍ程度である。また、クラッシュリリーフ７０ｃは、油溝４１ａからリリーフ隙間への、潤滑油路内からの高圧の油の排出作用のために、半割軸受の周方向端部から周方向中央部側へ向かって円周角θが３°以上１５°以下の範囲まで形成することが好ましい（図２および７参照）。

クラッシュリリーフ部７０の移行領域７３に接続する位置での深さＤ２は、０．００２〜０．０３０ｍｍとすることができる。深さＤ２がこの範囲にあれば、（Ａ）クラッシュリリーフの上流側領域においてさえ、油路６ａの入口開口６ｃが移行領域に連通した際に油が分散可能な隙間空間が、移行領域７３とクラッシュリリーフ部７０接続部付近に形成され（図１４Ｂ）、また（Ｂ）クランク軸のジャーナル部６表面とクラッシュリリーフ部７０の内面との間のリリーフ隙間の油は、上流領域においても圧力が低くなる。これは、主円筒面とジャーナル部表面の間の隙間で圧力が高くなった油が、隙間容量が大きい（隙間容量が急激に増加する）本願発明のリリーフ隙間に進入すると同時に急激に圧力が下がるからである。このため、内部油路６ａの入口開口６ｃ付近の圧力が高くなった油は、特に、移行領域とジャーナル表面間の隙間からリリーフ隙間へも分散して流れるようになる（図１４Ａ）。

尚、深さＤ２が０．００２ｍｍ未満の場合、リリーフ隙間内の油の圧力を低下させる効果が低下するので、高圧の油をリリーフ隙間に分散して流し難い。また深さＤ２が０．０３０ｍｍを超える場合、半割軸受４１（または４２）の幅方向端部におけるクラッシュリリーフ７０ｃの隙間（クラッシュリリーフ部７０内面と仮想内周面７１ｖとで挟まれる隙間）が大きくなるため、半割軸受４１（または４２）の軸受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。

実施例１による移行領域７３の周方向の長さＬ２は、１〜４ｍｍの範囲であり、より好ましくは２〜３ｍｍの範囲である。

実施例１によるクラッシュリリーフ部７０は、図６および７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。ここで、クラッシュリリーフ７０ｃの深さとは、主円筒部７１の内周面をクラッシュリリーフ部７０上に延長した仮想内周面７１ｖからクラッシュリリーフ部７０の表面までの距離をいうものとする。

さらに、本実施例によるクラッシュリリーフ７０ｃは、半割軸受４１、４２の半径方向外向きに凸形状の外向凸曲面から形成される。すなわち半割軸受の軸線方向から見たときに半割軸受の仮想内周面７１ｖに対するクラッシュリリーフ部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、また端面７２の位置で最も小さく、仮想内周面７１ｖに対して略平行である。

尚、上述した主円筒部７１、クラッシュリリーフ部７０、および移行領域７３の形状は、一般的な形状測定器、例えば真円度測定器によって計測可能である。すなわち、実際のシリンダブロック下部の軸受ハウジング部、また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。

クラッシュリリーフ部７０には、図３および４に示すように、複数のクラッシュリリーフ溝７４、７５が、軸受の周方向と平行に延在するように、クラッシュリリーフ７０の内周面の周方向全長に亘って形成されている。クラッシュリリーフ溝７４、７５は、半割軸受４１、４２の幅方向に複数並列して配置され、全幅に亘って形成されている。したがって、クラッシュリリーフ部の内周面に平坦な領域は存在しない（半割軸受４１の油溝４１ａの形成範囲は除く）。また複数のクラッシュリリーフ溝７４、７５は、全て同じ溝幅、溝深さになされ、クラッシュリリーフ部７０の内周面の周方向全長に亘っても、同じ溝幅、溝深さになされる。

より詳細に説明すると、クラッシュリリーフ溝７４は、図８に示すように、所定の溝幅ＷＧ且つ所定の溝深さ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、個々のクラッシュリリーフ溝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、全体として鋸刃状または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４１、４２の幅方向の距離をいうものとし、溝深さＤＧとは、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。クラッシュリリーフ溝７４は、具体的には、溝幅ＷＧが０．０５〜０．５ｍｍであり、溝深さＤＧが１〜２０μｍであることが好ましい。

ここで、クラッシュリリーフ部７０は、その内周面に複数のクラッシュリリーフ溝７４、７５が形成される構成であるが、図７に示すように移行領域７３には、クラッシュリリーフ溝７４、７５は連続して形成されないため、クラッシュリリーフ７０と移行領域７３との境界は明確である。

本願発明によれば、図１３Ａおよび１４Ａに示すように、複数のクラッシュリリーフ溝７５は、軸受の周方向と平行に延びるように、クラッシュリリーフ部７０の内周面の周方向全長に亘って形成されている。本願発明とは異なり、例えば図１３Ａの下側の半割軸受４２のクラッシュリリーフ溝７５のうち、半割軸受４２の軸線方向の中央部よりも紙面右側のクラッシュリリーフ溝７５および紙面左側のクラッシュリリーフ溝を、周方向ではなく、半割軸受４２の軸線方向の中央部（上側の半割軸受４１の油溝４１ａ）へ向かって傾ける（軸受の周方向に対して傾ける）ようにした場合、リリーフ隙間で発生した空孔（気泡）は、上側の半割軸受４１の軸線方向の中央部（油溝４１ａ側）に向かって送られるため、軸受の外部へ排出され難くなる。また、例えば図１３Ａの下側の半割軸受４２のクラッシュリリーフ溝７５のうち、半割軸受４２の軸線方向の中央部よりも紙面右側のクラッシュリリーフ溝７５および紙面左側のクラッシュリリーフ溝を、半割軸受４２の軸線方向の端部へ向かうように傾けた場合、半割軸受４１から外部への油の漏れ量が多くなってしまう。

さらに、クラッシュリリーフ部７０には、図３、４、６、７および９に示すように、半割軸受４１、４２の周方向の内側端縁に、半割軸受４１、４２の軸線方向に連続して延びる傾斜面７６が形成されている。すなわち、軸線方向溝７７は、一対の半割軸受４１、４２が円筒形に組み合わされた状態で、互いに当接する円周方向端面７２の内縁に沿って、且つ主軸受の軸線方向の幅全長に亘って軸線方向溝が形成される。尚、実施例１とは異なり、互いに当接する２つの円周方向端面７２のうち一方の円周方向端面のみに傾斜面７６を形成してもよく、その場合、一対の半割軸受４１、４２が円筒形に組み合わされたときに傾斜面７６は他方の円周方向端面７２と協同して軸線方向溝７７が形成される。

軸線方向溝７７は、具体的には、組み合わせた状態での周方向の溝幅ＷＪが０．３〜２ｍｍであり、半径方向の溝深さＤＪが０．１〜１ｍｍであることが好ましい。空孔（気泡）を含む油の排出路となる軸線方向溝７７の寸法は、空孔（気泡）を含む油の通過が可能であればよく、軸受の大きさには影響されない。尚、図９では、軸線方向溝７７はＶ形状断面の溝を示したが、空孔（気泡）を含む油の通過が可能であれば断面形状はこれに限定されない。

軸線方向溝７７は、クラッシュリリーフ溝７５よりも深く形成される。このため、クラッシュリリーフ溝７５の周方向端部の開口は、軸線方向溝７７の内面（傾斜面７６）に開口する。このためクラッシュリリーフ溝７４の内面凹部にガイドされて流れる空孔（気泡）を含んだ油は直接軸線方向溝７７内に進入するので、軸線方向溝７７内に軸線方向への油流が形成されやすい。したがって潤滑油とともに軸線方向溝７７内に進入した空孔（気泡）を含む油は、軸受外へ排出されやすくなる。

本願発明では、半割軸受４２の回転先側のクラッシュリリーフ７０ｃ内で移行領域７３によって、入口開口６ｃから流出した油を分散させ、それにより他方の半割軸受４１の回転方向後方側のクラッシュリリーフ７０ｃの周方向中央部側の端部付近の領域であって、ジャーナル部６の表面の入口開口６ｃが通過する領域へ高圧の油が集中して流れ込む事を防ぎ、クラッシュリリーフ部７０の内周面のキャビテーション・エロージョンを抑制する事を目的としているが、より半割軸受４１へ高圧の油を流さないために、以下のようにクラッシュリリーフ溝７４、７５を配置することが好ましい。

一方の半割軸受４２と対になる他方の半割軸受４１のクラッシュリリーフ部７０には、周方向に連続する複数のクラッシュリリーフ溝７４が設けられている。本実施例では、図１０および１２に示すように、本実施例の一方の半割軸受４２の複数のクラッシュリリーフ溝７５は、他方の半割軸受４１の複数のクラッシュリリーフ溝７４に対して、幅方向に溝幅ＷＧの半分だけずらされている。すなわち、一対の半割軸受４１、４２の周方向端面同士の突合せ部、すなわち一方のクラッシュリリーフ溝７４と他方のクラッシュリリーフ溝７５の接続位置では（実際には軸線方向溝７７が存在するので、直接は接続しない）、一方のクラッシュリリーフ溝７４の谷部（クラッシュリリーフ溝の凹形状の開口）が他方のクラッシュリリーフ溝７５の山部（隣り合う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る。

したがって油中で発生した空孔（気泡）は、クラッシュリリーフ溝７４とクラッシュリリーフ溝７５の接続位置で抵抗を受けるので、一方の半割軸受４２のクラッシュリリーフ溝７５内を流れてきた空孔（気泡）が、他方の半割軸受４１のクラッシュリリーフ溝７４へ進入し難くなり、また同時に、軸線方向溝７７内を軸受幅方向の端部側へ流れる油流によって軸受の外部へ排出されやすくなる。尚、油もまたクラッシュリリーフ溝７４とクラッシュリリーフ溝７５の接続位置において抵抗を受けるが、クラッシュリリーフ溝７５からクラッシュリリーフ溝７４へも流れる。

（実施例２）
実施例２では、図１１に示すように、実施例１の一方の半割軸受４１とは異なり、油溝４１ａが、主円筒面からの深さがクランク軸の回転方向前方側の半割軸受４１の周方向端面７２で最大で、クランク軸の回転方向後方側の周方向端部に向かって次第に小さくなるよう形成される。尚、クランク軸の回転方向前方側の周方向端面７２での油溝４１ａの深さは、クラッシュリリーフ７０や傾斜面７６を形成しなかった場合の、仮想の主円筒面７１から油溝４１ａの底面までの深さを意味する。油溝４１ａのクランク軸の回転方向後方側の周方向端部は、やはり主円筒部７１の内周面に位置付けられる。他の構成は実施例１の半割軸受４１の構成と同じである。

実施例２においても、図１０および１２に示すように、一方の半割軸受４１と対になる他方の半割軸受４２のクラッシュリリーフ部７０に周方向に延びる複数のクラッシュリリーフ溝７５が設けられている。本実施例の一方の半割軸受４１の複数のクラッシュリリーフ溝７４は、他方の半割軸受４２の複数のクラッシュリリーフ溝７５に対して、幅方向に溝幅ＷＧの半分だけずらされている。

実施例２は、実施例１と共通する作用効果を有し、さらに、半割軸受４１の油溝４１ａからクランクピン５部側へ送られる油によってクランクピン部５のコンロッド軸受３の摺動面にキャビテーション・エロ―ジョンが発生するという問題が起き難くなるという効果を有している。

より詳細には、油溝４１ａ内に供給された油は、クランク軸のジャーナル部６の表面に付随して油溝４１ａ内でクランク軸の回転方向前方側へ向かって流れるために、クランク軸の回転方向前方側の油溝４１ａの周方向端部付近の油は加圧されて圧力が高くなる。油溝４１ａは、その深さが周方向に一定（したがって油溝の断面積が周方向に一定）であったり、あるいはクランク軸の回転方向前方側の周方向端部へ向かって次第に小さくなっている（したがって油溝の断面積がクランク軸の回転方向前方側へ向かって減少している）と、クランク軸の回転方向前方側の油溝４１ａの周方向端部付近の油は、過度に圧力が高くなることがある。このため、ジャーナル部６の表面の潤滑油路６ａの入口開口６ｃがクランク軸の回転方向前方側の油溝４１ａの周方向端部付近を通過するときに高圧となった油が、入口開口６ｃから内部へ流入してクランクピン５部側へ送られ、そしてコンロッド軸受５の内周面とクランクピン５の表面の間の隙間に流出したとき、急激に圧力が低下して油中に空孔（気泡）が発生する場合がある。この空孔（気泡）の崩壊するときの衝撃力によってコンロッド軸受３の内周面にキャビテーション・エロ―ジョンが発生することがある。

これに対して、実施例２のようにクランク軸の回転方向前方側に向かって油溝４１ａの深さが大きくなる構成であると、油溝４１ａの断面積がクランク軸の回転方向前方側へ向かって大きくなるので、クランク軸の回転方向前方側の油溝４１ａの周方向端部付近の油の圧力が過度に高くなることがなく、コンロッド軸受３の摺動面のキャビテーション・エロ―ジョンの発生も抑制することができる。

実施例１および実施例２では、一方の半割軸受４１の複数のクラッシュリリーフ溝７４は、他方の半割軸受４２の複数のクラッシュリリーフ溝７５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、本願発明はこれに限定されない。複数のクラッシュリリーフ溝７４は、他方の半割軸受４２の複数のクラッシュリリーフ溝７５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、一方のクラッシュリリーフ溝７４と他方のクラッシュリリーフ溝７５は、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４１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。また好ましくは、一方のクラッシュリリーフ溝７４と他方のクラッシュリリーフ溝７５は、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４１の幅方向に少なくとも溝幅ＷＧの１０％以上、最大で溝幅ＷＧの５０％以下の範囲でずらされて配置される。しかし、空孔の排出性能はやや劣るものの、クラッシュリリーフ溝７４とクラッシュリリーフ溝７５は整合していてもよい。

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

例えば、実施例では、クラッシュリリーフ部７０にのみ複数のクラッシュクラッシュリリーフ溝７５を設ける場合について説明したが、主円筒面に複数の周方向溝を設けてもよい。また、移行領域７３に複数の周方向溝を設けてもよい。ただし、主円筒面と移行領域７３に形成する周方向溝は、クラッシュリリーフ溝７４、７５よりも溝深さを小さくすべきであり、またクラッシュリリーフ溝７４、７５が移行領域７３や主円筒面にまで延長して形成されることは避けるべきである。さらに、実施例では油溝４１ａは矩形の断面形状であるが、逆台形の断面形状としてもよい。さらに、半割軸受４１、４２の軸線方向両端部の内周面側には、軸受壁厚の減少領域（クラウニング部）を設けてもよい。また、実施例では、主軸受４がジャーナル部６の表面に内部油路６ａの入口開口６ｃを２つ有するクランク軸を支承する例を示したが、本発明はこれに限定されず、ジャーナル部６の表面の潤滑油路６ａの入口開口６ｃが１つまたは３つ以上のクランク軸を支承する主軸受４に適用することができる。

２ コンロッド
３ コンロッド軸受
４ 主軸受
５ クランクピン
５ａ、５ｂ 潤滑油路
５ｃ 吐出口
６ ジャーナル部
６ａ 潤滑油路
６ｃ 入口開口
４１、４２ 半割軸受
４１ａ 油溝
７０ クラッシュリリーフ部
７０ｃ クラッシュリリーフ
７１ 主円筒部
７１ｖ 仮想の内周面
７２ 端面
７３ 移行領域
７４、７５ クラッシュリリーフ溝
７６ 傾斜面
７７ 軸線方向溝

Claims (7)

1. 内燃機関のクランク軸のジャーナル部であって、円筒胴部と、前記円筒胴部を貫通して延びる潤滑油路と、前記円筒胴部の外周面上に形成された前記潤滑油路の少なくとも１つの入口開口とを有しているジャーナル部を回転自在に支持するための主軸受であって、
   前記主軸受は、それぞれの周方向端面同士を突き合わせることによって円筒形状に組み合わされる第１および第２の半割軸受を有し、
   前記第１および第２の半割軸受は、組み合わされたとき、それぞれの突合せ部分の内周面側に、前記主軸受の軸線方向全長に亘って延びる軸線方向溝を共に形成するように構成され、
   前記各半割軸受は、該半割軸受の周方向中央部を含む主円筒部と、前記主円筒部よりも壁厚が薄くなるように該半割軸受の周方向両端部に軸線方向全長に亘って形成されたクラッシュリリーフ部とを有し、前記各クラッシュリリーフ部は、前記半割軸受の前記周方向端面から前記周方向中央部へ向かって中心角で３°以上１５°以下まで延び、
   前記各クラッシュリリーフ部には、前記軸線方向溝に連通するように前記クラッシュリリーフ部の全長に亘って周方向に延びる複数のクラッシュリリーフ溝が形成され、
   前記第１および第２の半割軸受のうち前記第１の半割軸受の内周面にのみ、周方向に延びる油溝が形成され、前記クランク軸の回転方向前方側の前記油溝の周方向端部は、前記回転方向前方側の前記第１の半割軸受の前記周方向端面に開口し、前記クランク軸の回転方向後方側の前記油溝の周方向端部は、前記第１の半割軸受の前記主円筒部に位置し、
   前記第１の半割軸受は、少なくとも前記クランク軸の回転方向後方側の前記クラッシュリリーフ部と前記主円筒部との間に、前記主円筒部から前記クラッシュリリーフ部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有し、
   前記第２の半割軸受は、少なくとも前記クランク軸の回転方向前方側の前記クラッシュリリーフ部と前記主円筒部との間に、前記主円筒部から前記クラッシュリリーフ部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有し、
   前記移行領域は、前記半割軸受の軸線方向から見て半径方向に内向きの凸形状の内向凸曲面を有し、また
   前記各移行領域は、隣接する前記クラッシュリリーフ部から遠い側に前記内向凸曲面を有し、また前記クラッシュリリーフ部に近い側に半径方向に外向きの凸形状の外向凸曲面を有する
   ことを特徴とする主軸受。
2. 前記移行領域に接続する前記各クラッシュリリーフ部は、前記接続位置での半径方向の深さが０．００２〜０．０３０ｍｍである請求項１に記載の主軸受。
3. 前記各移行領域は、周方向の長さが１〜４ｍｍである請求項１または２に記載の主軸受。
4. 前記各クラッシュリリーフ溝は、半径方向の深さが１〜２０μｍであり、また軸線方向の幅が０．０５〜０．５ｍｍである請求項１から３までのいずれか一項に記載の主軸受。
5. 前記第１および第２の半割軸受が組み合わされたとき、前記第１の半割軸受の前記クラッシュリリーフ部に形成された前記それぞれのクラッシュリリーフ溝は、前記第２の半割軸受の前記クラッシュリリーフ部に形成された前記それぞれのクラッシュリリーフ溝に対して、軸線方向に最小で０を超え最大で前記クラッシュリリーフ溝の前記幅未満ずれるようになされている請求項１から４までのいずれか一項に記載の主軸受。
6. 前記各軸線方向溝は、半径方向の深さが０．１〜１ｍｍであり、また円周方向の幅が０．３〜２．０ｍｍである請求項１から５までのいずれか一項に記載の主軸受。
7. 前記油溝の深さが、前記回転方向前方側の前記第１の半割軸受の前記周方向端面で最大であり、且つ前記回転方向後方側の前記油溝の前記周方向端部へ向かって小さくなっている請求項１から６までのいずれか一項に記載の主軸受。