JP6530939B2 - エンジン用軸受メタル - Google Patents

Description

本発明は、ジャーナルメタル、クランクピンメタル、サイドメタル、バランサメタルなどの軸受メタルに係り、詳しくは、回転体との摺動面に樹脂皮膜を有するエンジン用軸受メタルに関するものである。

従来、産業用ディーゼルエンジン用軸受メタルとして、摺動部の表面に樹脂皮膜を備えたものがある。この種の軸受メタルによれば、樹脂皮膜で摺動部のクリアランスが最適化され、油圧を確保しつつ摺動摩擦が低減されるという利点が得られる。このような先行技術としては、特許文献１において開示されるものが知られている。

しかしながら、摺動部の皮膜が全面一様のためか、油膜が保持され難く、摺動摩擦の低減機能が不十分であった。

特開２０１４−２３４７３９号公報

そこで、図９に示されるように、一連の樹脂皮膜１０２にスポット状に複数の凹部１０３を配置して油溜まりとして機能させ、油膜の保持を図ることが試された。しかしながら、凹部１０３が樹脂皮膜１０２に囲まれているので、凹部１０３へのエンジンオイルの供給が困難であり、凹部１０３に十分な量のエンジンオイルが保持されず、エンジンオイルによる摺動面１０１の摩擦低減機能が不十分であった。

そこで、鋭意研究の結果、図１〜図３に示されるように、摺動面１３にスポット状に複数の樹脂皮膜１４を配置し、樹脂皮膜１４，１４どうしの間に形成される凹部１５で網目状溝１６を形成すれば網目状溝１６、即ち、凹部１５へのエンジンオイルの供給が改善され、凹部１５に十分な量のエンジンオイルが保持される、エンジンオイルによる摺動面１３の摩擦低減機能が高まることが知見されるに至った。

また、鋭意研究の結果、図５に示されるように、摺動面１３に摺動方向ｓに伸びる縦縞の樹脂皮膜１４を配置し、隣合う樹脂皮膜１４，１４どうしの間に形成される凹部１５で摺動方向ｓに伸びる縦縞の縦縞溝１９を形成する手段もある。即ち、縦縞溝１９の摺動方向両端部１９ａ，１９ｂを摺動面１３の摺動方向両端縁部１３ａ，１３ｂ寄りの樹脂皮膜１４で閉じると、縦縞溝１９、即ち、凹部１５へのエンジンオイルの供給が改善され、凹部１５に十分な量のエンジンオイルが保持され、エンジンオイルによる摺動面１３の摩擦低減機能が高まることが知見されるに至った。

上記実状に鑑みることにより、本発明の目的は、凹部へのエンジンオイルの供給を改善することができるエンジン用軸受メタルを提供する点にある。

請求項１に係る発明は、回転体ｒとの摺動面１３に樹脂皮膜１４を有するエンジン用軸受メタルにおいて、
前記摺動面１３にスポット状に複数の樹脂皮膜１４が配置され、前記樹脂皮膜１４どうしの間に隣合う前記樹脂皮膜１４と前記摺動面１３とで形成される凹部１５により網目状溝１６が形成され、前記網目状溝１６は、前記摺動面１３の摺動方向ｓに伸びる縦溝部分を備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のエンジン用軸受メタルにおいて、
前記摺動面１３の摺動方向ｓに交差する方向ｋに複数の樹脂皮膜１４が所定間隔を置いて配置された樹脂皮膜列１７を備え、前記樹脂皮膜列１７が前記摺動面１３の摺動方向ｓに複数列配置され、前記樹脂皮膜列１７の隣合う樹脂皮膜１４，１４どうしの間に形成される溝部分１８の前記摺動方向ｓの両端開口部１８ａ，１８ｂが、前記摺動方向ｓで隣合う樹脂皮膜列１７の樹脂皮膜１４に向けられていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載のエンジン用軸受メタルにおいて、
前記摺動面１３の摺動方向ｓに交差する方向ｋに複数の樹脂皮膜１４が所定間隔を置いて配置された樹脂皮膜列１７を備え、前記樹脂皮膜列１７が前記摺動方向ｓに複数列配置され、
複数列の前記樹脂皮膜列１７の樹脂皮膜１４が前記摺動方向ｓに揃えて配置されることにより、前記網目状溝１６が、前記摺動方向ｓに沿って一連に伸びる縦溝部分３０と、前記交差する方向に沿って一連に伸びる横溝部分３１とで構成され、
前記縦溝部分３０と前記横溝部分３１との交差箇所に前記網目状溝１６の他の箇所よりも広幅のオイル溜め溝部分３２が形成されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジン用軸受メタルにおいて、
前記樹脂皮膜１４内に補助オイル溜め溝３３が凹設されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、回転体ｒとの摺動面１３に樹脂皮膜１４と凹部１５とを有するエンジン用軸受メタルにおいて、
前記摺動面１３の摺動方向ｓに伸びる縦縞の樹脂皮膜１４が配置され、隣合う前記樹脂皮膜１４，１４どうしの間に前記樹脂皮膜１４，１４どうしと前記摺動面１３とで形成される凹部１５で前記摺動方向ｓに伸びる縦縞の縦縞溝１９が形成され、前記縦縞溝１９の前記摺動方向ｓの両端部１９ａ，１９ｂが前記摺動方向ｓの両端縁部１３ａ，１３ｂ寄りの樹脂皮膜１４で閉じられていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、凹部へのエンジンオイルの供給が改善される効果を奏する。
図１〜図４に示されるように、軸受メタル４の摺動面１３にスポット状に複数の樹脂皮膜１４が配置され、樹脂皮膜１４，１４どうしの間に形成される凹部１５で網目状溝１６が形成されているので、回転体ｒの回転時に網目状溝１６の摺動方向ｓの両端開口部１６ａ，１６ｂから網目状溝１６内、すなわち凹部１５内にエンジンオイルが供給され、凹部１５へのエンジンオイルの供給が改善される。
従って、凹部１５に十分な量のエンジンオイルが保持され、エンジンオイルによる軸受メタル４の摺動面１３の摩擦低減機能が高まる。

請求項１の発明によれば、摺動面１３の広域に亘って、エンジンオイルの保持領域を形成することができる、という効果を奏する。
図１、図２に示されるように、軸受メタル４の摺動面１３にスポット状に複数の樹脂皮膜１４が配置され、樹脂皮膜１４，１４どうしの間に形成される凹部１５で網目状溝１６が形成されているので、摺動面１３の広域に亘って、エンジンオイルの保持領域を形成することができる。

請求項２の発明によれば、請求項１に係る発明の効果に加え、網目状溝のエンジンオイル保持機能を高めることができる、という効果を奏する。
図２に示されるように、同じ樹脂皮膜列１７の隣合う樹脂皮膜１４，１４どうしの間に形成される溝部分１８の摺動方向ｓの両端開口部１８ａ，１８ｂが、摺動方向ｓで隣合う隣の樹脂皮膜列１７の樹脂皮膜１４に向けられているので、回転体ｒの回転によって溝部分１８の両端開口部１８ａ，１８ｂから流出するエンジンオイルが隣の樹脂皮膜列１７の樹脂皮膜１４に衝突し、溝部分１８からのエンジンオイルの流出が抑制され、網目状溝１６のエンジンオイル保持機能を高めることができる。

請求項３の発明によれば、請求項１に係る発明の効果に加え、網目状溝のエンジンオイル保持機能を高めることができる、という効果を奏する。
図４に示されるように、縦溝部分３０と横溝部分３１との交差箇所に網目状溝１６の他の箇所よりも広幅のオイル溜め溝部分３２が形成されているので、オイル溜め溝部分３２に多くのエンジンオイルが保持され、網目状溝１６のエンジンオイル保持機能を高めることができる。

請求項４の発明によれば、請求項１〜３の何れかに係る発明の効果に加え、軸受メタルの摺動面でのエンジンオイル保持機能を高めることきができる、という効果を奏する。
図４に示されるように、樹脂皮膜１４内に補助オイル溜め溝３３が凹設されているので、補助オイル溜め溝３３にもエンジンオイルが溜まり、摺動面１３でのエンジンオイル保持機能を高めることができる。

請求項５の発明によれば、次の効果を奏する。
図５に示されるように、縦縞溝１９の摺動方向ｓの両端部１９ａ，１９ｂが軸受メタル４の摺動方向ｓの両端縁部１３ａ，１３ｂ寄りの樹脂皮膜１４で閉じられているので、回転体ｒの回転時に縦縞溝１９の摺動方向ｓの両端縁部１３ａ，１３ｂの樹脂皮膜１４を乗り越えるだけで、縦縞溝１９内、すなわち凹部１５内にエンジンオイルが供給され、凹部１５へのエンジンオイルの供給が改善される。このため、凹部１５に十分な量のエンジンオイルが保持され、エンジンオイルによる摺動面１３の摩擦低減機能が高まる。

請求項５の発明によれば、軸受メタルの摺動面の広域に亘って、エンジンオイルの保持領域を形成することができる。
図５に示されるように、縦縞溝１９の摺動方向ｓの両端部１９ａ，１９ｂが軸受メタル４の摺動方向ｓの両端縁部１３ａ，１３ｂ寄りの樹脂皮膜１４で閉じられているので、摺動面１３の広域に亘って、エンジンオイルの保持領域を形成することができる。

ラジアルメタルの摺動面構造を示す斜視図（実施形態１） ラジアルメタルの樹脂皮膜を示す平面図及びその要部拡大図 スラストメタルの摺動面構造を示す斜視図 実施形態２による樹脂皮膜及び網目状溝を示す拡大図 実施形態３による樹脂皮膜及び網目状溝を示す拡大図 エンジンのベアリングケースとその周辺部分を示す縦断面図 エンジンのベアリングケースの取付状態を説明する分解斜視図 エンジンの縦断側面図 従来技術による軸受メタルの斜視図

以下に、本発明によるエンジン用軸受メタルの実施の形態を、農用トラクタなどに搭載されるディーゼルエンジンに適用された場合について、図面を参照しながら説明する。

エンジンについて簡単に説明する。図８に示されるように、シリンダブロック２０の上部にシリンダヘッド２１が組み付けられ、シリンダヘッド２１の上部にヘッドカバー２２が組み付けられている。シリンダブロック２０の下部にはオイルパン２３が組み付けられている。シリンダブロック２０の前部にはギヤケース２４が組み付けられている。シリンダブロック２０の下部にはクランク軸１が収容されている。

クランク軸１の中間ジャーナル部２５に中間のベアリングケース２６が組み付けられ、端部ジャーナル部２に端部のベアリングケース３が組み付けられた状態で、後側のシリンダブロック端壁５の端部軸受孔６から、クランク軸１をシリンダブロック２０内に挿入し、中間の軸受孔２７にベアリングケース２６を内嵌させ、端部軸受孔６に端部のベアリングケース３を内嵌させるトンネル型軸受構造が採用されている。クランク軸１の後端にはフライホイル２９が取り付けられている。

端部の軸受構造について簡単に説明する。図６に示されるように、クランク軸１の端部ジャーナル部２に、ベアリング（軸受メタル）４を支持させたベアリングケース３が外嵌され、ベアリングケース３にベアリング４が取付けられる。ベアリングケース３をシリンダブロック端壁５の端部軸受孔６に内嵌し、ベアリングケース３を、外側からケースガスケット７を介してベアリングケースカバー８で覆い、ベアリングケースカバー８はシリンダブロック端壁５にカバー取付ボルト９で取付けられている。

ベアリングケースカバー８のクランク軸貫通孔８ａにクランク軸１を貫通させ、クランク軸貫通孔８ａにオイルシール８ｂを内嵌し、このオイルシール８ｂをクランク軸１の周面に圧接させている。ベアリング４は、ラジアルメタル４ａとスラストメタル４ｂとで構成されている。ベアリングケース３は、上下２分割構造で、端部ジャーナル部２に上下から組み付けられる。ベアリングケースカバー８（図７参照）とシリンダブロック端壁５との間には、ケースカバーガスケット２８が挟み付けられていてもよい。

図７に示されるように、ベアリングケースカバー８に周方向に所定間隔を保持して複数のボルト貫通孔１０が設けられている。図６に示すように、ベアリングケース３の外周縁部に周方向に所定間隔を保持してねじ孔１１が設けられている。図６に示されるように、ベアリングケースカバー８の外側からベアリングケースカバー８のボルト貫通孔１０とケースガスケット７のボルト貫通孔３４にケース取付ボルト１２を貫通させ、ケース取付ボルト１２をベアリングケース３のねじ孔１１にねじ嵌合させる。従って、ベアリングケース３がシリンダブロック端壁５に固定されるとともに、ベアリングケースカバー８とベアリングケース３との間にケースガスケット７が挟み付けられている。ケースガスケット７は銅の薄板である。

〔実施形態１〕
次に、エンジン用軸受メタルについて説明する。
図１、図２に示されるように、クランク軸１（回転体ｒの一例）の端部ジャーナル部２との摺動面（内周面）１３に樹脂皮膜１４を有するラジアルメタル４ａ（「エンジン用軸受メタル４」の一例）において、摺動面１３にスポット状に複数の樹脂皮膜１４が配置され、隣合う樹脂皮膜１４，１４どうしの間に形成される凹部１５で網目状溝１６が形成されている。

図１、図２に示されるように、樹脂皮膜１４と凹部１５とは、ラジアルメタル４ａの内周面、即ち摺動面１３に一様に形成されている。樹脂皮膜１４には、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂が用いられている。樹脂皮膜１４には、遷移金属酸化物、グラファイト等の無機固体潤滑剤が含まれている。
樹脂皮膜１４は、例えば正六角形に形成され、従って網目状溝１６は六角網目状に形成されている。網目状溝１６は、隣合う樹脂皮膜１４，１４どうしの間に形成されており、網目状溝１６の内底面は、樹脂皮膜１４で覆われていないラジアルメタル４ａの金属表面で形成されている。

図２に示されるように、摺動面１３の周方向、即ち摺動方向ｓに直交する方向（交差する方向の一例）ｋに複数の樹脂皮膜１４が所定間隔を置いて配置された樹脂皮膜列１７を備え、この樹脂皮膜列１７が摺動方向ｓに複数列配置されている。
樹脂皮膜列１７における互いに隣合う樹脂皮膜１４，１４どうしの間に形成される溝部分１８の摺動方向ｓの両端開口部１８ａ，１８ｂが、摺動方向ｓで隣合う隣の樹脂皮膜列１７の樹脂皮膜１４に向けられている。

〔実施形態２〕
図４に示されるように、ラジアルメタル４ａにおける摺動面１３の摺動方向ｓに直交する方向（交差する方向の一例）ｋに複数の樹脂皮膜１４が所定間隔を置いて配置された樹脂皮膜列１７を備え、この樹脂皮膜列１７が摺動方向ｓに複数列配置されている。
複数列の樹脂皮膜列１７，１７の樹脂皮膜１４，１４が摺動方向ｓに揃えて配置されることにより、網目状溝１６が、摺動方向ｓに沿って一連に伸びる縦溝部分３０と、直交する方向ｋに沿って一連に伸びる横溝部分３１とで構成されている。

縦溝部分３０と横溝部分３１との交差箇所に網目状溝１６の他の箇所よりも広幅のオイル溜め溝部分３２が形成されている。
オイル溜め溝部分３２は、所定の樹脂皮膜列１７の樹脂皮膜１４の下部が先窄まり形状とされ、かつ、この樹脂皮膜列１７と摺動方向ｓの一方向で隣合う樹脂皮膜列１７の樹脂皮膜１４の他方向側端部が先窄まり形状とされることにより、略四角状の凹所として形成されている。

この実施形態２においては、樹脂皮膜１４内に補助オイル溜め溝３３が凹設されている。「２」や「５」形状に凹入形成されている補助オイル溜め溝３３は、スポット状に配置された各樹脂皮膜１４のエリア内に形成され、内底面は、樹脂皮膜１４で覆われていないラジアルメタル４ａの金属表面で形成されている。他の構成は、実施形態１と同じであり、図４中においては、実施形態１と同一の要素には、図１、図２と同一の符号を付しておく。

〔実施形態３〕
図３に示されるように、クランク軸１の端部ジャーナル部２との摺動面（側面）１３に樹脂皮膜１４を有するスラストメタル４ｂ（「エンジン用軸受メタル４」の一例）において、摺動面１３にスポット状に複数の樹脂皮膜１４が配置され、隣合う樹脂皮膜１４，１４どうしの間に形成される凹部１５で網目状溝１６が形成されている。

このスラストメタル４ｂにおいては、摺動方向ｓに直交する方向であるクランク軸１の回転軸心Ｐに関する径方向（交差する方向の一例）ｋに複数又は単数の樹脂皮膜１４が所定間隔を置いて配置された樹脂皮膜列１７を備え、この樹脂皮膜列１７が摺動方向ｓに複数列で放射状に配置されている。
樹脂皮膜列１７における互いに隣合う樹脂皮膜１４，１４どうしの間に形成される溝部分１８の摺動方向ｓの両端開口部１８ａ，１８ａが、摺動方向ｓで隣合う隣の樹脂皮膜列１７の樹脂皮膜１４に向けられている。

〔実施形態４〕
図５に示されるように、ラジアルメタル４ａの摺動面１３に樹脂皮膜１４と凹部１５とを備えたエンジン用軸受メタル４でも良い。摺動面１３に摺動方向ｓに伸びる縦縞の樹脂皮膜１４が配置され、隣合う樹脂皮膜１４，１４の間に形成される凹部１５で摺動方向ｓに伸びる縦縞の縦縞溝１９が形成され、縦縞溝１９の摺動方向ｓの両端部１９ａ，１９ｂが摺動面１３の摺動方向ｓの両端縁部１３ａ，１３ｂ寄りの樹脂皮膜１４で閉じられている。なお、図５にて他方の端部１９ｂは見えないため、その符号１９ｂは、一方の端部１９ａの傍に括弧書きにて付しておく。

樹脂皮膜１４は、方形枠内を複数の縦桟で区画した形状で、縦縞溝１９は、樹脂皮膜１４の縦桟の間に形成され、内底面は、樹脂皮膜１４で覆われていないラジアルメタル４ａの金属表面で形成されている。
他の構成は、実施形態１と同じであり、図５中、実施形態１と同一の要素には、図１、図２と同一の符号を付しておく。

１３ 摺動面
１３ａ，１３ｂ 端縁部
１４ 樹脂皮膜
１５ 凹部
１６ 網目状溝
１７ 樹脂皮膜列
１８ 溝部分
１８ａ，１８ｂ 開口部
１９ 縦縞溝
１９ａ，１９ｂ 端部
３０ 縦溝部分
３１ 横溝部分
３２ オイル溜め溝部分
３３ 補助オイル溜め溝
ｋ 摺動方向に交差する方向
ｒ 回転体
ｓ 摺動方向

Claims (5)

1. 回転体との摺動面に樹脂皮膜を有するエンジン用軸受メタルであって、
   前記摺動面にスポット状に複数の樹脂皮膜が配置され、前記樹脂皮膜どうしの間に隣合う前記樹脂皮膜と前記摺動面とで形成される凹部により網目状溝が形成され、前記網目状溝は、前記摺動面の摺動方向に伸びる縦溝部分を備えているエンジン用軸受メタル。
   
2. 前記摺動面の摺動方向に交差する方向に複数の樹脂皮膜が所定間隔を置いて配置された樹脂皮膜列を備え、前記樹脂皮膜列が前記摺動面の摺動方向に複数列配置され、前記樹脂皮膜列の隣合う樹脂皮膜どうしの間に形成される溝部分の前記摺動方向の両端開口部が、前記摺動方向で隣合う隣の樹脂皮膜列の樹脂皮膜に向けられている請求項１に記載のエンジン用軸受メタル。
3. 前記摺動面の摺動方向に交差する方向に複数の樹脂皮膜が所定間隔を置いて配置された樹脂皮膜列を備え、前記樹脂皮膜列が前記摺動方向に複数列配置され、
   複数列の前記樹脂皮膜列の樹脂皮膜が前記摺動方向に揃えて配置されることにより、前記網目状溝が、前記摺動方向に沿って一連に伸びる縦溝部分と、前記交差する方向に沿って一連に伸びる横溝部分とで構成され、
   前記縦溝部分と前記横溝部分との交差箇所に前記網目状溝の他の箇所よりも広幅のオイル溜め溝部分が形成されている請求項１に記載のエンジン用軸受メタル。
4. 前記樹脂皮膜内に補助オイル溜め溝が凹設されている請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジン用軸受メタル。
5. 回転体との摺動面に樹脂皮膜と凹部とを有するエンジン用軸受メタルであって、
   前記摺動面の摺動方向に伸びる縦縞の樹脂皮膜が配置され、隣合う前記樹脂皮膜どうしの間に前記樹脂皮膜どうしと前記摺動面とで形成される凹部で前記摺動方向に伸びる縦縞の縦縞溝が形成され、前記縦縞溝の前記摺動方向の両端部が前記摺動方向の両端縁部寄りの樹脂皮膜で閉じられているエンジン用軸受メタル。
   

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