JP7202150B2 - 軸受部材、ハウジング及びこれらを用いた軸受装置 - Google Patents
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Description
外周面の負荷曲線におけるパラメータである突出谷部平均深さRvk(μm)をこのように設定することにより、粗面状の外周面は、凹状部分における深さが確保される。これにより、締め付け時や運転時などに軸受部材やハウジングから生じる摩耗粉は、この凹状部分への排出が促される。したがって、軸受部材の外周面とハウジングの内周面とが対向する隙間における摩耗粉の堆積を低減することができる。
まず、本実施形態の軸受装置を適用した発動機について説明する。本実施形態の場合、軸受装置は、発動機として例えばディーゼルエンジン又はガソリンエンジンに適用される。
図1及び図2に示すように、軸受装置10は、ハウジング11と軸受部材12とを備えている。本実施形態の場合、ハウジング11は、コンロッド13の一部分である。コンロッド13は、その長手方向においてハウジング11と反対側の端部が図示しないピストンに接続している。ハウジング11は、互いに分離可能な上側ハウジング21及び下側ハウジング22を有している。下側ハウジング22は、上側ハウジング21との間に軸受部材12を収容する。軸受部材12は、この上側ハウジング21と下側ハウジング22との間に収容される。軸受部材12は、一体の円筒状、又は周方向へ分割された円弧筒状に形成されている。図1及び図2に示す例の場合、軸受部材12は、二つに分割され、それぞれ半円筒状の半割軸受である上側部材31及び下側部材32を有している。
本実施形態の場合、上側ハウジング21及び下側ハウジング22によって構成されるハウジング11は、径方向内側に軸受部材12と接するハウジング内周面51を有している。また、上側部材31及び下側部材32によって構成される軸受部材12は、径方向外側にハウジング11と接する軸受外周面52を有している。これらハウジング内周面51又は軸受外周面52の少なくともいずれか一方は、粗面処理が施されている。すなわち、ハウジング内周面51又は軸受外周面52の少なくともいずれか一方は、表面に凹凸を有する粗面状である。本実施形態の場合、粗面処理は、軸受部材12の軸受外周面52に施されている。
軸受部材12は、例えばAl、Cu又はこれらの合金からなる軸受合金層と鋼の裏金層とを接合することにより形成される。形成された軸受部材12は、図示しない軸部材側の内周面に、例えばPb、Sn、Bi又はこれらの合金からなるめっき層を形成してもよい。これら軸受合金層と裏金層とからなる軸受部材12は、ハウジング11のハウジング内周面51に対向する軸受外周面52に粗面処理が施される。すなわち、裏金層を備える軸受部材12の場合、裏金層の外周面に粗面処理が施される。
次に、上述の軸受部材12の実施例について説明する。
図6に示すように試料1~試料10の軸受部材12を、図1に示すようにコンロッド13と一体のハウジング11に組み付けて本実施形態の軸受装置10を検証した。軸受部材12は、周方向において2つに分割した半円筒形状の半割軸受である。また、本実施形態の場合、2つに分割した円筒状の軸受部材12は、コンロッド13の軸と垂直な位置に合わせ目を設定している。軸受部材12の寸法は、外径を46mm、幅を16.5mm、肉厚を1.5mmに設定した。軸受部材12は、炭素鋼の裏金層に銅合金を軸受合金層として積層した2層構造とした。試料1~試料10の軸受部材12の軸受外周面52は、研磨の後、ショットピーニングすることによって、それぞれ所定の表面粗さとした。コンロッド13は、炭素鋼で形成した。軸受部材12とこれに支持される図示しない軸部材とのオイルクリアランス量は、0.050mmに設定した。ハウジング内周面51の表面粗さに関するパラメータは、それぞれRz=1.60μm、Rpk/Mr1=0.028、Rvk=0.29μmに設定した。試料1~試料10の軸受部材12の軸受外周面52は、図6に示すように表面粗さに関するパラメータを設定した。試料1~試料10のうち、本実施形態の条件を満たす試料1~試料6は、本実施形態の実施例品である。一方、本実施形態の条件を満たさない試料7~試料10は、比較例品である。
実施例品である試料1~6は、軸受外周面52に形成された凹凸が2.00μm≦Rz≦4.00μmである。そのため、軸受外周面52の凹凸は、ハウジング11と軸受部材12との組み付け時に大部分が変形し、ハウジング11へ組み付けた後における変形が低減される。その結果、軸受部材12の外径の変化は低減され、組み付け後におけるハウジング11と軸受部材12との間の微小な相対滑り振動も低減される。これにより、実施例品は、フレッチング損傷が低減されると考えられる。
これに対し、比較例品である試料10は、RzがRz>4.00μmである。そのため、ハウジング11と軸受部材12との組み付け後における軸受部材12の外径の変化が大きくなり、組み付け後におけるハウジング11と軸受部材12との微小な相対滑り振動が低減されないと考えられる。また、比較例品である試料7~8は、RzがRz<2.00μmである。そのため、ハウジング11と軸受部材12との組み付け時における軸受外周面52の変形が小さく、組み付け後における微小な相対滑り振動の低減が図れないと考えられる。
一方、比較例品である試料7及び8~10は、いずれも比の値Rpk/Mr1が0.010≦Rpk/Mr1≦0.100の範囲外である。そのため、ハウジング内周面51と軸受外周面52とが接触する面積は小さく、ハウジング11と軸受部材12との摩擦力は小さくなる。その結果、ハウジング11と軸受部材12と組み付け後における微小な相対滑り振動の低減が図れないと考えられる。
ところで、試料2及び試料3のようにRvkがRvk>1.00μmとなると、軸受外周面52の凹状部分は過大になると考えられる。このような過大な凹状部分を有する軸受外周面52は、ハウジング11と軸受部材12との組み付け後に外径の変化を招くと考えられる。
Claims (5)
- 一体の円筒状又は周方向へ分割された円弧筒状に形成され、外周側のハウジングに組み付けられる軸受部材であって、
前記ハウジングの内周面に対向する側に設けられている外周面を備え、
前記外周面の表面粗さの最大高さRz(μm)は、
2.00μm≦Rz≦4.00μm
であり、かつ
前記表面粗さの負荷曲線におけるパラメータである突出山部平均高さRpk(μm)と負荷長さ率Mr1(%)との比の値は、
0.010≦Rpk/Mr1≦0.100
である軸受部材。 - 前記外周面の負荷曲線におけるパラメータである突出谷部平均深さRvk(μm)は、
0.20μm≦Rvk≦1.00μm
である請求項1記載の軸受部材。 - 一体又は周方向へ分割された円筒状に形成されている軸受部材を、外周側から保持するハウジングであって、
前記軸受部材の外周面に対向する側に設けられている内周面を備え、
前記内周面の表面粗さの最大高さRz(μm)は、
2.00μm≦Rz≦4.00μm
であり、かつ
前記表面粗さの負荷曲線におけるパラメータである突出山部平均高さRpk(μm)と負荷長さ率Mr1(%)との比の値は、
0.010≦Rpk/Mr1≦0.100
であるハウジング。 - 前記内周面の負荷曲線におけるパラメータである突出谷部平均深さRvk(μm)は、
0.20μm≦Rvk≦1.00μm
である請求項3記載のハウジング。 - 請求項1若しくは2記載の軸受部材、又は請求項3若しくは4記載のハウジングを備える軸受装置。
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