JP2005090650A

JP2005090650A - 軸受構造

Info

Publication number: JP2005090650A
Application number: JP2003326147A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ozeki; 浩大関
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】組み付け時に軸受メタルの真円度が悪化することを防止できる軸受構造を提供する。
【解決手段】半割円筒形状の第１及び第２メタル４，５を回転軸６を挟み込むように配置し、それら第１及び第２メタル４，５同士を互いの端面４ａ，５ａで突き合わせて締め付けてなる軸受構造であって、上記第１及び第２メタル４，５に、上記端面４ａ，５ａから周方向に延出すると共に、上記回転軸６の軸心Ｃと垂直な線Ｌに対して傾斜した傾斜スリット１０を設けたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関のクランク軸のジャーナルやクランクピン等を支持するための軸受構造に係り、特に、組み付け時に軸受メタルが径方向に変形して真円度が悪化することを防止した軸受構造に関するものである。

内燃機関のクランク軸のジャーナルやクランクピン等を支持する軸受構造として、図１に示すようなものが知られている。

この軸受構造は、半円形状の内面１ａを有するボディ１と、ボディ１の上部にボルト７により取り付けられ、同じく半円形状の内面２ａを有するキャップ２と、それらボディ１及びキャップ２の内面１ａ，２ａに組み込まれる軸受メタル３とを備える。軸受メタル３は、ボディ１の内面１ａ側に組み付けられる半割円筒形状の下メタル５と、キャップ２の内面２ａ側に組み付けられる半割円筒形状の上メタル４とからなる２分割構造である。

係る軸受構造では、上メタル４と下メタル５とをそれぞれキャップ２及びボディ１の内面２ａ，１ａに組み付け、それらキャップ２及びボディ１を回転軸６を挟み込むように配置して上メタル４と下メタル５とを互いの端面４ａ，５ａ（周方向両側端面）で突き合わせてボルト７により締め付けるようになっている。このような軸受構造は、例えば特許文献１，２等に開示されている。

実開平５−９６５３９号公報特開平９−１１２５３５号公報

ところで、係る軸受構造では、ボディ１及びキャップ２に対する上下メタル４，５の安定性及び密着性を確保して、上下メタル４，５が回転軸６と共回りすることを防止する必要がある。そこで、上下メタル４，５の周方向長さをキャップ２及びボディ１の内面２ａ，１ａの周方向長さよりも若干長く形成し、キャップ２をボディ１に締め付けたときに上下メタル４，５を圧縮するようにしている。

例えば、図５に示すように、ボディ１及びキャップ２の内面１ａ，２ａと同形状の内面８を有する治具９を用意し、その治具９に対して、上メタル４又は下メタル５を、一方の端面４ａ，５ａ（図中左側の端面）が治具９の上面９ａと同一面上に位置するように配置し、他方の端面４ａ，５ａに所定の負荷Ｆをかけたときに、負荷Ｆをかけた方の端面４ａ，５ａが治具９の上面９ａから所定寸法ｈだけ突出するようなサイズに設計される。

このように、上下メタル４，５の両方ともボディ１及びキャップ２の内面１ａ，２ａよりも大きく設計されるため、両メタル４，５をボディ１とキャップ２との間に組み付けると、ボディ１とキャップ２との接合面には上記寸法ｈの２倍の隙間が生じることになる。そして、ボルト７により、この隙間２ｈがなくなるまでキャップ２をボディ１に対して締め付けるのであるが、この締め付け時に上下メタル４，５及びキャップ２が径方向に変形してしまい、真円度が悪化するという問題があった。

これを、図６を用いて説明する。

まず、図６（ａ）に示すように、ボディ１の内面１ａに下メタル５を装着し、そのボディ１に対して、内面２ａに上メタル４を装着したキャップ２を組み付ける。この際、下メタル５及び上メタル４の一方（図中左側）の端面４ａ，５ａをボディ１の上面１ｂと同一面上に位置させ、それと同じ側（図中左側）でキャップ２の下面２ｂとボディ１の上面１ｂとを接触させる。従って、他側ではキャップ２の下面２ｂとボディ１の上面１ｂとの間に上述した初期隙間２ｈが生じる。

そして、図６（ｂ）に示すように、初期隙間２ｈがなくなるまでキャップ２をボディ１に対して締め付けて、上下メタル４，５を圧縮するのであるが、このとき、上下メタル４，５に生じる応力によって、上メタル４又は下メタル５の端面４ａ，５ａが径方向内側へと変形してしまうことがある。あるいは、上下メタル４，５の反力によってキャップ２が径方向外側に変形してしまう可能性もある。この結果、上下メタル４，５の真円度が悪化する。

そこで、本発明の目的は、組み付け時に軸受メタルの真円度が悪化することを防止できる軸受構造を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、半割円筒形状の第１及び第２メタルを回転軸を挟み込むように配置し、それら第１及び第２メタル同士を互いの端面で突き合わせて締め付けてなる軸受構造であって、上記第１及び第２メタルに、上記端面から周方向に延出すると共に、上記回転軸の軸心と垂直な線に対して傾斜した傾斜スリットを設けたものである。

ここで、上記傾斜スリットが、上記第１及び第２メタルを径方向に貫通して形成されることが好ましい。

また、上記傾斜スリットが、上記回転軸の軸心に沿って間隔を隔てて複数設けられても良い。

また、上記傾斜スリットが、上記端面から遠ざかるにつれて、上記回転軸の軸心と平行に延出する上記第１及び第２メタルの幅方向の外側から内側に位置するように傾斜するようにしても良い。

本発明によれば、組み付け時に軸受メタルの真円度が悪化することを防止できるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

本実施形態に係る軸受構造は、内燃機関のクランク軸のジャーナルを軸支するためのものであり、その基本的な構造は図１に示したものと同様である。

即ち、本実施形態に係る軸受構造は、半円形状の内面１ａを有するボディ１と、ボディ１の上部にボルト７により取り付けられ、同じく半円形状の内面２ａを有するキャップ２と、それらボディ１及びキャップ２の内面１ａ，２ａに組み込まれる軸受メタル３とを備える。軸受メタル３は、ボディ１の内面１ａ側に組み付けられる半割円筒形状の下メタル（第１メタル）５と、キャップ２の内面２ａ側に組み付けられる半割円筒形状の上メタル（第２メタル）４とからなる２分割構造である。

この軸受構造は、上メタル４と下メタル５とをそれぞれキャップ２及びボディ１の内面２ａ，１ａに組み付け、それらキャップ２及びボディ１を回転軸６を挟み込むように配置して上メタル４と下メタル５とを互いの端面４ａ，５ａ（周方向両側端面）で突き合わせた後、キャップ２をボディ１に対してボルト７により締め付けてなるものである。

また、上下メタル４，５の周方向長さは、ボディ１及びキャップ２の内面１ａ，２ａの周方向長さよりも若干長く形成され、キャップ２をボディ１に対して締め付けたときに上下メタル４，５を圧縮するようになっている。

本実施形態の軸受構造の特徴は、上下メタル４，５の周方向両端部に、上下メタル４，５が圧縮されたときにそれらの端部を回転軸６の軸方向（図１において紙面裏表方向）に積極的に変形させるための傾斜スリットを備えた点にある。

図２及び図３を用いて、傾斜スリットについて説明する。図２は、上下メタル４，５の一方の端面４ａ，５ａ近傍を示す拡大斜視図であり、図３は上下メタル４，５の一方の端面４ａ，５ａ近傍を横方向（図１中Ａ方向）から見た拡大側面図である。

傾斜スリット１０は上下メタル４，５各々の周方向両端部にそれぞれ形成され、上下メタル４，５の端面４ａ，５ａから周方向に延出する。

傾斜スリット１０は、回転軸６（図１参照）の軸心Ｃとほぼ平行に延出する上下メタル４，５の幅方向においてほぼ中央部に形成された中央傾斜スリット１０ａと、その中央傾斜スリット１０ａよりも幅方向外側に形成された側部傾斜スリット１０ｂとを備えている。

中央傾斜スリット１０ａは、上下メタル４，５の端部を径方向に貫通して（横断して）形成され（図２参照）、その断面形状が、回転軸６の軸心Ｃと垂直な線Ｌに対して所定角度θで傾斜した二つの内壁１０ａ−１，１０ａ−２によりほぼ二等辺三角形状に形成される。つまり、中央傾斜スリット１０ａの内壁１０ａ−１，１０ａ−２は、上下メタル４，５の端面４ａ，５ａから周方向に遠ざかるにつれて幅方向外側から内側（中央側）に向かって位置するように傾斜する。また、中央傾斜スリット１０ａは、上下メタル４，５の幅方向ほぼ中央部に対して左右対称に形成される。

側部傾斜スリット１０ｂは、本実施形態では中央傾斜スリット１０ａの幅方向両側にそれぞれ二個づつ設けられ、中央傾斜スリット１０ａと同様に、上下メタル４，５の端部を径方向に貫通して形成される（図２参照）。側部傾斜スリット１０ｂは、回転軸６の軸心Ｃと垂直な線Ｌに対して所定角度θで傾斜した二つの平行内壁１０ｂ−１，１０ｂ−２と、それら平行内壁１０ｂ−１，１０ｂ−２の端部に連続して形成され、回転軸６の軸心Ｃ（上下メタル４，５の幅方向）とほぼ平行に延出する底部１０ｂ−３とを備え、断面形状がほぼ平行四辺形状に形成される。側部傾斜スリット１０ｂの平行内壁１０ｂ−１，１０ｂ−２は、上下メタル４，５の端面４ａ，５ａから周方向に遠ざかるにつれて幅方向外側から内側（中央側）に向かって位置するように傾斜する。この傾斜角度θは、中央傾斜スリット１０ａの内壁１０ａ−１，１０ａ−２の傾斜角度θと等しい。側部傾斜スリット１０ｂは、上下メタル４，５の幅方向ほぼ中央部に対して左右対称に形成される。従って、傾斜スリット１０全体が、上下メタル４，５の幅方向ほぼ中央部に対して左右対称に形成されることになる。なお、図から明らかなように、本実施形態では、中央傾斜スリット１０ａの周方向延出長さは、側部傾斜スリット１０ｂの周方向延出長さよりも短くなっている。

以上説明した傾斜スリット１０は、上下メタル４，５各々の周方向両端部に同位置かつ同形状に形成される。

上下メタル４，５の端部に傾斜スリット１０（中央傾斜スリット１０ａ及び側部傾斜スリット１０ｂ）が形成されることによって、上下メタル４，５の端部が櫛歯状に形成される。つまり、上下メタル４，５の端部に、回転軸６の軸方向に間隔を隔てて複数の櫛歯１１が形成され、それら各櫛歯１１の先端面が、上下メタル４，５の端面４ａ，５ａ（組み付け時の突き合わせ面）となる。つまり、上下メタル４，５の端面４ａ，５ａは、回転軸６の軸方向に間隔を隔てて複数（本実施形態では６個）形成される。

各櫛歯１１は、上下メタル４，５の端面４ａ，５ａから周方向に遠ざかるにつれて、幅方向外側から内側に位置するように傾斜し、上下メタル４，５の幅方向ほぼ中央部に対して左右対称に形成される。

次に本実施形態の軸受構造の作用を説明する。

軸受構造を組み付ける際には、まず、図６（ａ）に示すように、ボディ１の内面１ａに下メタル５を装着し、そのボディ１に対して、内面２ａに上メタル４を装着したキャップ２を組み付ける。この際、下メタル５及び上メタル４の一方（図中左側）の端面４ａ，５ａをボディ１の上面１ｂと同一面上に位置させ、それと同じ側（図中左側）でキャップ２の下面２ｂとボディ１の上面１ｂとを接触させる。従って、他側ではキャップ２の下面２ｂとボディ１の上面１ｂとの間に初期隙間２ｈが生じる。

このとき、上メタル４に形成された複数の端面４ａと、下メタル５に形成された複数の端面５ａとは互いにズレ無く当接する。

そして、初期隙間２ｈがなくなるまでキャップ２を締め付けて上下メタル４，５を圧縮するのであるが、このとき、図４に示すように、上下メタル４，５に圧縮応力Ｐが発生する。すると、上下メタル４，５の端部に設けられた櫛歯１１が、端面４ａ，５ａ側に向かうにつれて幅方向（回転軸６の軸方向）外側に位置するように傾斜しているため、圧縮応力Ｐが各櫛歯１１を幅方向外側に屈曲・湾曲させる力ｆとして作用する。この力ｆにより上下メタル４，５の端部が回転軸６の軸方向外側に向かってほぼ左右対称に弾性変形する。そして、上下メタル４，５の端部が弾性変形したことにより発生する弾性力（バネ力）により上下メタル４，５が周方向に付勢され、上下メタル４，５がキャップ２及びボディ１の内面２ａ，１ａに押し付けられて固定される。

このように、本実施形態の軸受構造によれば、上下メタル４，５の端部に回転軸６の軸方向に傾斜した傾斜スリット１０が設けられているため、上下メタル４，５を圧縮して組み付けたときに、上下メタル４，５の端部（櫛歯１１）が回転軸６の軸方向に積極的に変形される。従って、上下メタル４，５が径方向に変形して真円度が悪化することを防止できる。これによって、上下メタル４，５と回転軸６、及び上下メタル４，５とボディ１及びキャップ２との接触状態（接触面積、接触面圧など）が周方向全域に亘ってほぼ均一となり、理想的な軸支状態を提供できる。

また、上下メタル４，５が径方向に変形することがないので、組み付け時の初期隙間２ｈを従来と同様とでき、上下メタル４，５とボディ１及びキャップ２との安定性及び密着性を充分確保できる。

また、上下メタル４，５の端部が回転軸６の軸方向に変形したことにより生じる弾性力が、上下メタル４，５をキャップ２及びボディ１に対して押し付ける力として作用するため、上下メタル４，５とボディ１及びキャップ２との安定性及び密着性を充分確保できる。

更に、傾斜スリット１０が、上下メタル４，５の端部から周方向外側に向かうにつれて幅方向内側に向かうように傾斜しているため、上下メタル４，５の端面４ａ，５ａから傾斜スリット１０内に導入された潤滑油が幅方向中央側に集められる。従って、潤滑油が幅方向外側へと排出されることがなく、高い潤滑性能を確保できる。

なお、この軸受構造において、傾斜スリット１０（中央傾斜スリット１０ａ及び側部傾斜スリット１０ｂ）を、上下メタル４，５を径方向に貫通するように形成することは重要である。なぜなら、仮に傾斜スリット１０が上下メタル４，５の径方向の一部分にのみ形成されたとした場合、傾斜スリット１０が形成されていない部分を介して上下メタル４，５を径方向へと変形させてしまう力が発生する可能性があるからである。また、傾斜スリット１０が上下メタル４，５の径方向の一部分にのみ形成された場合、上下メタル４，５の剛性が径方向において不均一となるため、均一な変形ができず、ねじりや波打ちといった現象が発生する可能性もある。

本発明は以上説明した実施形態に限定はされない。

例えば、傾斜スリット１０の数、間隔（つまり櫛歯１１の幅）、傾斜角度θ、周方向延出長さ、幅などは、上下メタル４，５の取り付け条件やサイズなどに合わせて適宜設定されるものである。

また、傾斜スリット１０は上下メタル４，５の片側の端部にのみ形成しても良いし、上下メタル４，５のどちらか一方にのみ形成しても良い。

軸受構造の正面図である。本発明の一実施形態に係る軸受構造の上下メタルの端部を示す拡大斜視図である。図２の軸受構造の上下メタルの端部を示す拡大側面図である。上下メタルを突き合わせて締め付けた状態を示す拡大側面図である。上下メタルをボディ及びキャップの内面よりも大きく形成することを説明するための図である。（ａ）は軸受構造の組み付け方法を説明する正面図である。

（ｂ）は従来の軸受構造において、組み付け時に上メタルが径方向に変形した状態を示す図である。

符号の説明

１ボディ
２キャップ
３軸受メタル
４上メタル（第２メタル）
４ａ端面
５下メタル（第１メタル）
５ａ端面
６回転軸
１０傾斜スリット
１０ａ中央傾斜スリット
１０ｂ側部傾斜スリット

Claims

半割円筒形状の第１及び第２メタルを回転軸を挟み込むように配置し、それら第１及び第２メタル同士を互いの端面で突き合わせて締め付けてなる軸受構造であって、
上記第１及び第２メタルに、
上記端面から周方向に延出すると共に、上記回転軸の軸心と垂直な線に対して傾斜した傾斜スリットを設けたことを特徴とする軸受構造。
上記傾斜スリットが、上記第１及び第２メタルを径方向に貫通して形成される請求項１記載の軸受構造。
上記傾斜スリットが、上記回転軸の軸心に沿って間隔を隔てて複数設けられる請求項１又は２記載の軸受構造。
上記傾斜スリットが、上記端面から遠ざかるにつれて、上記回転軸の軸心と平行に延出する上記第１及び第２メタルの幅方向の外側から内側に位置するように傾斜する請求項１〜３いずれかに記載の軸受構造。