JP2005249127A - Shaft of low friction sliding device, crank shaft, cam shaft, and engine - Google Patents

Shaft of low friction sliding device, crank shaft, cam shaft, and engine Download PDF

Info

Publication number
JP2005249127A
JP2005249127A JP2004062918A JP2004062918A JP2005249127A JP 2005249127 A JP2005249127 A JP 2005249127A JP 2004062918 A JP2004062918 A JP 2004062918A JP 2004062918 A JP2004062918 A JP 2004062918A JP 2005249127 A JP2005249127 A JP 2005249127A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shaft
sliding device
friction sliding
recess
low friction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004062918A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4507642B2 (en
Inventor
Toshikazu Nanbu
俊和 南部
Yosuke Hizuka
洋輔 肥塚
Yoshiteru Yasuda
芳輝 保田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2004062918A priority Critical patent/JP4507642B2/en
Priority to US11/044,047 priority patent/US7270482B2/en
Publication of JP2005249127A publication Critical patent/JP2005249127A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4507642B2 publication Critical patent/JP4507642B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shaft of a low friction sliding device capable of reducing friction loss, in regard to a sliding device to be used for a crank shaft of an engine. <P>SOLUTION: The sliding device 1 is structured of the shaft 10 rotating around the shaft center and a sliding bearing formed from a cylinder for supporting the shaft 10 and lubricated with interposed oil. A surface of the shaft 10 is formed with a recessed part 10a having a function for propelling a flow of the oil having a component in a rotating direction when rotating the shaft 10. For example, when rotating at high speed, low friction effect is shown to improve seizure-resistance. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、軸と該軸を支える円筒からなる油を介在したすべり軸とから構成される摺動装置において、軸の外表面に凹部を付与することによって、摺動装置に発生する摩擦を低減させ、摺動装置の耐焼付き性を向上させる技術に関する。   The present invention reduces friction generated in a sliding device by providing a concave portion on the outer surface of the shaft in a sliding device composed of a shaft and a sliding shaft made of a cylinder supporting the shaft. And to improve the seizure resistance of the sliding device.

従来から、摺動装置は、例えば、エンジンに設けられるクランクピンおよび該クランクピンを支持する軸受メタルなどに用いられ、クランクピンが軸受メタル上を摺動する際に摺動面に発生する摩擦を低減するために、軸の表面に、長手方向が摺動方向と直交する凹部を、軸表面の部位に応じて溝深さを変えて設けたものがある(特許文献1参照)。これは、摺動方向および摺動速度が変化する軸の往復摺動時に、軸と軸受メタルとの間に介在する潤滑油を摺動面に満遍なく潤させるために、凹部は、潤滑油を保持し、かつ摺動時に凹部近傍の摺動面に潤滑油を提供する機能(以下、潤滑油を保持する機能)を発揮することに基づく。   Conventionally, a sliding device has been used in, for example, a crank pin provided in an engine and a bearing metal that supports the crank pin, and friction generated on a sliding surface when the crank pin slides on the bearing metal. In order to reduce this, there is one in which a concave portion whose longitudinal direction is orthogonal to the sliding direction is provided on the surface of the shaft with the groove depth changed according to the portion of the shaft surface (see Patent Document 1). This is because the recess holds the lubricating oil so that the lubricating oil intervening between the shaft and the bearing metal is evenly moistened to the sliding surface during reciprocating sliding of the shaft whose sliding direction and sliding speed change. In addition, it is based on exhibiting a function of providing lubricating oil to the sliding surface in the vicinity of the recess during sliding (hereinafter referred to as a function of retaining the lubricating oil).

しかしながら、特許文献1に記載の摺動装置は、軸が回転摺動する摺動装置ではない。クランクシャフトなどのように、軸が円筒状のすべり軸受の内面を回転摺動する摺動装置において、軸であるクランクピンは、すべり軸受けであるクランクシャフトの円筒内を、軸心を中心に回転摺動する。その際に、摺動面に発生する摩擦を低減するためには、潤滑油が、回転する軸に巻き込まれて、油膜を形成する層となって軸の回転方向へ安定して流れることが前提となる。概して、軸の低速回転時には、潤滑油は前述のように安定して軸の回転方向へ流れる。しかし、軸の高速回転時には、低速回転時と比べて、軸は、軸心を安定して回転せず、軸受けに多く接触するようになり、該接触の際に摺動面に発生する摩擦力も大きい。この摩擦により、潤滑油の流れは乱されて、低速回転時のように、軸に巻き込まれず、軸の回転方向へ安定して流れないことが生じ得る。このように、潤滑油の流れに乱れが生じる場合には、前述した摩擦を低減するための前提を欠くこととなる。この状況下において、従来のような凹部を軸の表面に設けるだけでは、低フリクションという効果は、必ずしも十分に発現されないという問題が生じる。
特開2002−235852号公報
However, the sliding device described in Patent Document 1 is not a sliding device whose shaft rotates and slides. In a sliding device where the shaft rotates and slides on the inner surface of a cylindrical slide bearing such as a crankshaft, the shaft crankpin rotates around the shaft center in the cylinder of the crankshaft, which is a slide bearing. Slide. At that time, in order to reduce the friction generated on the sliding surface, it is assumed that the lubricating oil is wound around the rotating shaft and forms a layer that forms an oil film and flows stably in the rotational direction of the shaft. It becomes. Generally, when the shaft rotates at a low speed, the lubricating oil stably flows in the direction of rotation of the shaft as described above. However, when the shaft rotates at a high speed, compared to when rotating at a low speed, the shaft does not rotate the shaft center stably and comes in contact with the bearing more frequently, and the frictional force generated on the sliding surface during the contact also increases. large. Due to this friction, the flow of the lubricating oil is disturbed and may not be caught in the shaft as in the case of low speed rotation and may not flow stably in the rotation direction of the shaft. Thus, when disturbance occurs in the flow of the lubricating oil, the premise for reducing the friction described above is lacking. Under such circumstances, there is a problem that the effect of low friction is not always sufficiently exhibited only by providing a conventional concave portion on the surface of the shaft.
JP 2002-235852 A

そこで本発明の目的は、軸が回転摺動する摺動装置において、軸の高速回転時に発生し得る前述の状況下においも、低フリクションという効果を発揮し、耐焼付き性を向上させることの可能な摺動装置を提供することである。そして、さらなる目的として、このようにフリクションを低減させる摺動装置を用いることによって、回転部分における摩擦抵抗を少なくしたエンジンシステムを提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an effect of low friction and improve seizure resistance even in the above-described situation that may occur when the shaft rotates at high speed in a sliding device in which the shaft rotates and slides. Is to provide a simple sliding device. A further object is to provide an engine system in which the frictional resistance in the rotating portion is reduced by using the sliding device for reducing the friction in this way.

本発明の目的は、下記の手段により達成される。   The object of the present invention is achieved by the following means.


(1) 軸心を中心に回転可能な軸と、該軸を油を介して支持するための円筒形状のすべり軸受と、を有し、前記軸の外表面に1つ以上の凹部が設けられ、前記凹部は、前記軸の回転時に、前記軸の回転方向の成分を有する前記油の流れを促進させるように形成されていることを特徴とする低摩擦摺動装置。

(1) It has a shaft rotatable about an axis and a cylindrical slide bearing for supporting the shaft via oil, and one or more recesses are provided on the outer surface of the shaft. The low friction sliding device is characterized in that the concave portion is formed so as to promote the flow of the oil having a component in the rotational direction of the shaft when the shaft rotates.

(2) 軸心を中心に回転可能な軸と、該軸を油を介して支持するための円筒形状のすべり軸受とを有する低摩擦摺動装置における前記軸であって、前記軸の外表面に1つ以上の凹部が設けられ、前記凹部を構成する面における単位面積を有する単位面のうち、法線が前記軸の回転方向の成分を有する単位面の面積の合計は、法線が前記軸の回転方向と反対方向の成分を有する単位面の面積の合計よりも大きいことを特徴とする低摩擦摺動装置の軸。   (2) The shaft in a low friction sliding device having a shaft rotatable around an axis and a cylindrical slide bearing for supporting the shaft via oil, the outer surface of the shaft Among the unit surfaces having one or more recesses and having a unit area in the surfaces constituting the recesses, the sum of the areas of the unit surfaces whose normal line has a component in the rotation direction of the axis is the normal line A shaft of a low friction sliding device characterized by being larger than the total area of unit surfaces having a component in a direction opposite to the rotational direction of the shaft.

(3) 軸心を中心に回転可能な軸と、該軸を油を介して支持するための円筒形状のすべり軸受とを有する低摩擦摺動装置における前記軸であって、前記軸の外表面に1つ以上の凹部が設けられ、前記凹部は、長手方向が前記軸の回転方向と直交する方向に対して傾斜していることを特徴とする低摩擦摺動装置の軸。   (3) The shaft in a low friction sliding device having a shaft rotatable around an axis and a cylindrical slide bearing for supporting the shaft via oil, the outer surface of the shaft The shaft of the low-friction sliding device is characterized in that one or more recesses are provided in the shaft, and the recesses are inclined with respect to a direction perpendicular to the rotation direction of the shaft.

(4) (1)〜(3)のいずれか1つに記載の低摩擦摺動装置の軸が適用されたことを特徴とするクランクシャフト。   (4) A crankshaft to which the shaft of the low friction sliding device according to any one of (1) to (3) is applied.

(5) (1)〜(3)のいずれか1つに記載の低摩擦摺動装置の軸が適用されたことを特徴とするカムシャフト。   (5) A camshaft to which the shaft of the low friction sliding device according to any one of (1) to (3) is applied.

(6) (1)〜(3)のいずれか1つに記載の低摩擦摺動装置の軸が少なくとも一部に適用されたことを特徴とするエンジン。   (6) An engine in which the shaft of the low friction sliding device according to any one of (1) to (3) is applied to at least a part.

本発明によれば、軸の表面に設けられる凹部は、潤滑油を保持する機能と、軸の回転時に、軸の回転方向の成分を有する潤滑油の流れを促進させる機能とを合わせ持つことによって、摺動面に潤滑油を潤わせるとともに、軸の高速回転時に発生し得る潤滑油の流れの乱れを低減し、摺動装置に発生するフリクション低減の効果を発揮する。   According to the present invention, the concave portion provided on the surface of the shaft has a function of holding the lubricating oil and a function of promoting the flow of the lubricating oil having a component in the rotation direction of the shaft when the shaft rotates. In addition, the lubricating oil is moistened on the sliding surface, the disturbance of the lubricating oil flow that may occur when the shaft rotates at high speed is reduced, and the effect of reducing the friction generated in the sliding device is exhibited.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、本発明の実施形態について、下記に説明する。図1は、本発明の実施形態における摺動装置1の概略図である。図には、軸心aを中心に回転する円柱状の軸10と、これを支える円筒からなるすべり軸受11とから構成される摺動装置1が示されている。なお、軸10の長さの寸法は、図に示すものから適宜延長されても良い。さらに、軸10の表面とすべり軸受け11の内面との間には、図示しない潤滑油が供給される。この潤滑油が、軸10とすべり軸受11の摺動面に発生する摩擦を低減するために、摺動面に適量に存在していることが重要である。そのため、従来より、例えば軸がすべり軸受けの上を往復摺動する摺動装置において、軸の表面上に、潤滑油を保持する機能を有する凹部を設けることが知られている。本実施形態においても、複数の凹部10aが、軸10の表面に設けられている。   First, an embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic view of a sliding device 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a sliding device 1 including a columnar shaft 10 that rotates about an axis a and a slide bearing 11 that is a cylinder that supports the shaft 10. In addition, the dimension of the length of the axis | shaft 10 may be suitably extended from what is shown in a figure. Further, lubricating oil (not shown) is supplied between the surface of the shaft 10 and the inner surface of the sliding bearing 11. In order to reduce the friction generated on the sliding surfaces of the shaft 10 and the slide bearing 11, it is important that the lubricating oil is present in an appropriate amount on the sliding surfaces. For this reason, conventionally, for example, in a sliding device in which a shaft reciprocally slides on a sliding bearing, it is known to provide a recess having a function of holding lubricating oil on the surface of the shaft. Also in the present embodiment, a plurality of recesses 10 a are provided on the surface of the shaft 10.

軸10がすべり軸受11の円筒内を回転摺動する摺動装置1において、軸10の回転に伴い、潤滑油には流れが生じる。摺動面に発生する摩擦を低減するためには、前述したように潤滑油が、軸10に巻き込まれて、軸10の回転方向へ、油膜を形成する層となって安定して流れることが前提となる。そこで、本実施形態において、軸10の高速回転時においても、潤滑油が軸10の回転方向へ安定して流れるように、凹部10aに、従来の潤滑油を保持する機能に合わせ、軸10の回転方向へ向かう潤滑油の流れを促進させる機能を付加することとした。そして、前記流れを促進させる機能は、軸10の回転方向へ潤滑油の流れを誘導する機能と、軸10の回転方向へ潤滑油を押し流す機能とに分類されるものである。   In the sliding device 1 in which the shaft 10 rotates and slides in the cylinder of the slide bearing 11, the lubricating oil flows as the shaft 10 rotates. In order to reduce the friction generated on the sliding surface, as described above, the lubricating oil may be wound around the shaft 10 and flow stably as a layer forming an oil film in the rotation direction of the shaft 10. It is a premise. Therefore, in the present embodiment, the shaft 10 has a function of holding the conventional lubricating oil in the recess 10a so that the lubricating oil flows stably in the rotation direction of the shaft 10 even when the shaft 10 rotates at high speed. The function of promoting the flow of lubricating oil toward the rotation direction was added. The function of promoting the flow is classified into a function of guiding the flow of the lubricating oil in the rotation direction of the shaft 10 and a function of pushing the lubricating oil in the rotation direction of the shaft 10.

まず、凹部10aが、軸10の回転方向へ潤滑油の流れを誘導する機能を有するための好ましい形態について述べる。図2は、本実施形態における軸10の側面図を示している。図中の(A)は、本実施形態における軸10の表面上に設けられる凹部10aの配置の基本パターンであり、まず(A)について説明する。なお、図に示す凹部10aの配置は、本発明が凹部10aの配置に関して提案する複数の構成要素を、複数包含して表現したものであり、便宜のため、各構成要素ごとに分解して説明するものとする。   First, a preferable mode for the recess 10a to have a function of guiding the flow of the lubricating oil in the rotation direction of the shaft 10 will be described. FIG. 2 shows a side view of the shaft 10 in the present embodiment. (A) in a figure is a basic pattern of arrangement | positioning of the recessed part 10a provided on the surface of the axis | shaft 10 in this embodiment, and (A) is demonstrated first. It should be noted that the arrangement of the recesses 10a shown in the figure includes a plurality of components proposed by the present invention with respect to the arrangement of the recesses 10a, and is described by disassembling each component for convenience. It shall be.

軸10の表面には、複数の凹部10aが形成されている。軸10は、図に示す矢印Aの方向へ向けて、すべり軸受11の円筒内を回転する。前述したように、摺動面に発生する摩擦を低減させるためには、図示しない潤滑油が、軸10の回転方向Aに向かって安定して流れることが前提となる。ここで、凹部10aとは、凹部10a内に流入した潤滑油の流れを、側壁が屈折させて、凹部10aの長手方向へ向けて潤滑油を誘導するものと考えられる。そこで、潤滑油が軸10の回転方向Aに向かって流れるように、従来技術に示されるように凹部10aの長手方向を軸10の回転方向Aと直交する方向へ向けるのではなく、長手方向を直交する方向に対して傾けて、凹部10aを形成することとした。   A plurality of recesses 10 a are formed on the surface of the shaft 10. The shaft 10 rotates in the cylinder of the slide bearing 11 in the direction of arrow A shown in the drawing. As described above, in order to reduce the friction generated on the sliding surface, it is assumed that lubricating oil (not shown) flows stably in the rotation direction A of the shaft 10. Here, the concave portion 10a is considered to induce the lubricating oil in the longitudinal direction of the concave portion 10a by refracting the flow of the lubricating oil flowing into the concave portion 10a by the side wall. Therefore, in order for the lubricating oil to flow in the rotation direction A of the shaft 10, the longitudinal direction of the recess 10 a is not directed in the direction perpendicular to the rotation direction A of the shaft 10 as shown in the prior art. The recess 10a is formed so as to be inclined with respect to the orthogonal direction.

凹部10aの長手方向が軸10の回転方向と直交する方向に対して傾斜する角度は、0°より大きく60°以下となることが好ましく、さらに30°以上60°以下となることがより好ましい。この範囲内に当該角度が設けられることによって、凹部10aは、潤滑油の流れを誘導する機能と共に、潤滑油を保持する機能を合わせ持つことが可能となる。   The angle at which the longitudinal direction of the recess 10a is inclined with respect to the direction orthogonal to the rotation direction of the shaft 10 is preferably greater than 0 ° and 60 ° or less, and more preferably 30 ° or more and 60 ° or less. By providing the angle within this range, the recess 10a can have both a function of guiding the flow of the lubricating oil and a function of holding the lubricating oil.

次に、摺動装置1に発生する摩擦を低減するために、摺動面に潤滑油が満遍なく潤っていることが好ましい。この状況を実現するために、前述した凹部10aによって誘導される潤滑油の流れを制御することが重要である。よって、本実施形態において、凹部10aによって誘導される潤滑油の流れを、互いに干渉しあうことなく、広範囲に行き届き、摺動面の各部位へ均等に、摺動面の全体へ拡散するように、制御することとした。これにより、凹部10aによって誘導される潤滑油の流れが互いに干渉しあって消滅したり、潤滑油の流れが特定の方向のみに誘導されて、摺動面の特定の部位にのみ潤滑油が滞留したり、摺動面における潤滑油の潤いの不均衡が発生するということが防止されるものと考えられる。下記に、上記効果を発生させる本実施形態の凹部10aの配置における各構成要素について、具体的に述べる。   Next, in order to reduce the friction generated in the sliding device 1, it is preferable that the lubricating oil is evenly moistened on the sliding surface. In order to realize this situation, it is important to control the flow of the lubricating oil induced by the recess 10a described above. Therefore, in the present embodiment, the flow of the lubricating oil induced by the recess 10a reaches a wide range without interfering with each other, and evenly spreads over the entire sliding surface. And decided to control. As a result, the flow of the lubricating oil induced by the recess 10a disappears by interfering with each other, or the lubricating oil flow is induced only in a specific direction, and the lubricating oil stays only at a specific portion of the sliding surface. And the occurrence of an imbalance in the lubrication of the lubricating oil on the sliding surface is considered to be prevented. Below, each component in arrangement | positioning of the recessed part 10a of this embodiment which produces the said effect is described concretely.

各凹部10aの長手方向の延長線上には、長手方向を平行とする他の凹部10aが、1つ以上存在するように配置されている。これにより、1つの凹部10aが当該凹部10aの長手方向へ誘導した潤滑油の流線は、当該長手方向の延長線上に位置する他の凹部10aによって、さらに延長されて、同一方向に向かう潤滑油の流線を、摺動面の広範囲なエリアへ確保することが可能となる。   On the extension line in the longitudinal direction of each recess 10a, one or more other recesses 10a that are parallel in the longitudinal direction are arranged. As a result, the flow line of the lubricating oil guided by one concave portion 10a in the longitudinal direction of the concave portion 10a is further extended by the other concave portion 10a located on the extended line in the longitudinal direction, and the lubricating oil is directed in the same direction. This streamline can be secured in a wide area of the sliding surface.

また、軸10の軸心に垂直な平面bに対して、相互に鏡像(面対象)となるように他の凹部10aが存在するように、また、平面bに分割される各領域内に位置する凹部10aの長手方向は、すべて平行となるように配置することとした。これにより、凹部10aによって誘導される潤滑油の流れは、平面bに対して左右対称に流れることとなり、平面bに分割される各領域へ供給される潤滑油の均衡が図れ、また、当該各領域内における凹部10aによって誘導される潤滑油の流れは、平行となり互いに干渉することがない。   Further, with respect to the plane b perpendicular to the axis of the axis 10, the other recess 10 a exists so as to be a mirror image (surface object) with each other, and is positioned in each region divided into the plane b. The concave portions 10a are arranged so that the longitudinal directions thereof are all parallel. Thereby, the flow of the lubricating oil induced by the recess 10a flows symmetrically with respect to the plane b, so that the lubricating oil supplied to each region divided into the plane b can be balanced, Lubricating oil flows induced by the recess 10a in the region are parallel and do not interfere with each other.

さらに、各凹部10aは、当該凹部10aの軸10の回転方向Aに対する前方部が、後方部よりも、平面bから離隔するように、長手方向を傾斜させて配置した。これにより、潤滑油を、摺動面全体へ拡散するように流すことが可能となる。なお、平面bの軸10の長手方向における位置は、軸10のすべり軸受け11の円筒内における摺動条件により、適宜決定される。   Furthermore, each recessed part 10a was arrange | positioned inclining the longitudinal direction so that the front part with respect to the rotation direction A of the axis | shaft 10 of the said recessed part 10a might be separated from the plane b rather than the rear part. Thereby, it becomes possible to flow lubricating oil so that it may diffuse to the whole sliding surface. Note that the position of the plane b in the longitudinal direction of the shaft 10 is appropriately determined according to the sliding condition in the cylinder of the sliding bearing 11 of the shaft 10.

また、凹部10aの配置は、(A)の配置を基本として、(B)および(C)に示す配置へ応用することも可能である。すなわち、(B)および(C)に示すように、(A)に示す凹部群を、軸10の長手方向に複数配置する。これによって、前述した(A)における効果が発揮されるとともに、長手方向が同一延長線上にある凹部10a列の両端の離隔を、よりコンパクトに縮めることが可能となり、当該凹部10a列における各凹部10a間の潤滑油の流れの連係をより強固なものとすることが出来る。また、各凹部10a列に誘導される潤滑油の流れを、平面cを中心とする均等な方向へ向かう流れとして、各凹部群ごとに集約することが出来、高速回転時に発生し得る潤滑油の流れの乱れに対して、凹部10aによって誘導される潤滑油の流れが乱されることを低減することが可能となる。   The arrangement of the recess 10a can be applied to the arrangements shown in (B) and (C) based on the arrangement of (A). That is, as shown in (B) and (C), a plurality of recess groups shown in (A) are arranged in the longitudinal direction of the shaft 10. As a result, the effect in (A) described above is exhibited, and the distance between both ends of the row of recesses 10a whose longitudinal direction is on the same extension line can be reduced more compactly, and each recess 10a in the row of recesses 10a can be reduced. It is possible to further strengthen the linkage of the lubricating oil flow. Further, the flow of the lubricating oil guided to each row of the recesses 10a can be aggregated for each recess group as a flow toward an equal direction centered on the plane c, and the lubricating oil that can be generated during high-speed rotation It becomes possible to reduce that the flow of the lubricating oil induced by the recess 10a is disturbed against the flow disturbance.

次に、図3および4を用いて、凹部10aが軸10の回転方向Aへ潤滑油を押し流す機能を有するための好ましい形態について説明する。図3は、凹部10aを軸芯aに直角な面で切断した際の拡大断面図であり、図4は、凹部10aを上から見た拡大斜視図である。   Next, with reference to FIGS. 3 and 4, a preferable embodiment for the recess 10 a to have a function of pushing the lubricating oil in the rotation direction A of the shaft 10 will be described. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view when the recess 10a is cut along a plane perpendicular to the axis a, and FIG. 4 is an enlarged perspective view of the recess 10a as viewed from above.

ここで、凹部10aは、図3に示すものを含め、任意の断面形状に形成され得る。その中で、軸10の回転方向Aへ潤滑油を押し流す機能を発揮し得る凹部10aの共通要素について、以下に述べる。凹部10aを構成する面は、単位面積を有し、独立した法線方向を有する単位面の集合体と見ることができる。この法線が軸10の回転方向Aの成分を有する単位面は、軸10の回転に伴い、潤滑油を軸10の回転方向Aへ押し流すものといえる。よって、このような単位面が多く存在する凹部10aが、潤滑油を押し流す機能を有するものと考えられる。そこで、法線が軸10の回転方向の成分を有する単位面の面積の合計が、法線が軸の回転方向と反対方向の成分を有する単位面の面積の合計よりも、大きな面積となるように、凹部10aを形成することとした。   Here, the recessed part 10a can be formed in arbitrary cross-sectional shapes including what is shown in FIG. Among them, the common elements of the recess 10a that can exert the function of pushing the lubricating oil in the rotation direction A of the shaft 10 will be described below. The surface constituting the recess 10a has a unit area and can be regarded as an aggregate of unit surfaces having independent normal directions. It can be said that the unit surface whose normal has a component in the rotation direction A of the shaft 10 pushes the lubricating oil in the rotation direction A of the shaft 10 as the shaft 10 rotates. Therefore, it is considered that the concave portion 10a in which many such unit surfaces exist has a function to push the lubricating oil. Therefore, the total area of the unit surfaces whose normals have a component in the rotational direction of the axis 10 is larger than the total area of unit surfaces whose normals have a component in the direction opposite to the rotational direction of the axes. In addition, the concave portion 10a is formed.

図3の各凹部10aに示す二点鎖線矢印は、各凹部10aを構成する面における単位面を1箇所あるいは2箇所抽出し、該単位面における法線Bを示したものである。(a)、(b)、(c)において示されている法線Bは、回転方向Aの成分を有し、凹部10aを構成する面において、法線が、法線Bと同じく回転方向Aの成分を有する単位面の面積の合計は、法線が、回転方向Aと反対方向の成分を有する単位面の面積の合計よりも大きくなっている。一方、(e)に示した法線Bは、回転方向Bと反対方向の成分を有しており、凹部10aを構成する面において、法線が、法線Bと同様に回転方向Aと反対方向の成分を有する単位面の面積の合計は、法線が回転方向Aの成分を有する単位面の面積の合計よりも大きい。また、(d)においては、前記2つの面積は、ほぼ等しいといえる。よって、凹部10aが軸10の回転方向へ潤滑油を押し流す機能を有するため、凹部10aの断面形状は、図3における(a)、(b)、および(c)に示す断面形状が好ましく、(d)および(e)に示す断面形状は好ましくない。   The two-dot chain line arrows shown in each recess 10a in FIG. 3 indicate one or two unit surfaces on the surface constituting each recess 10a, and indicate the normal B on the unit surface. The normal B shown in (a), (b), and (c) has a component in the rotation direction A, and the normal is the same as the normal B in the surface constituting the recess 10a. The sum of the areas of the unit surfaces having the above component is larger than the sum of the areas of the unit surfaces having the normal component in the direction opposite to the rotation direction A. On the other hand, the normal B shown in (e) has a component in the opposite direction to the rotation direction B, and the normal is opposite to the rotation direction A in the same way as the normal B on the surface constituting the recess 10a. The total area of the unit surfaces having the direction component is larger than the total area of the unit surfaces having a normal component having the rotation direction A component. In (d), it can be said that the two areas are substantially equal. Therefore, since the concave portion 10a has a function of pushing the lubricating oil in the rotation direction of the shaft 10, the cross-sectional shape of the concave portion 10a is preferably the cross-sectional shapes shown in (a), (b), and (c) of FIG. The cross-sectional shapes shown in d) and (e) are not preferred.

さらに、前述したように、凹部10aの長手方向を軸10の回転方向Aと直交する方向から傾斜するように凹部10aを形成した場合の例として、図4に示す凹部10aがある。図に示す一点鎖線が、図3の断面に切断する切断線Cであり、よって当該凹部10aの断面形状は、図3に示す(b)の形状となる。図4に示す凹部10aの例では、図に示す面Iおよび面IIが、前述した法線が軸10の回転方向の成分を有する面に該当し、面IIIおよび面IVが、前述した法線が軸の回転方向と反対方向の成分を有する面に該当する。よって、面IおよびIIの面積の合計が、面IIIおよび面IVの面積の合計よりも、上回るように凹部10aが形成されることが好ましい。   Furthermore, as described above, there is a recess 10 a shown in FIG. 4 as an example in which the recess 10 a is formed so that the longitudinal direction of the recess 10 a is inclined from the direction orthogonal to the rotation direction A of the shaft 10. The alternate long and short dash line shown in the figure is a cutting line C that cuts into the cross section of FIG. 3, and therefore, the cross-sectional shape of the recess 10a is the shape shown in FIG. In the example of the concave portion 10a shown in FIG. 4, the surface I and the surface II shown in the drawing correspond to the surface whose normal line has the component in the rotational direction of the shaft 10, and the surface III and the surface IV have the normal line described above. Corresponds to a surface having a component in the direction opposite to the rotational direction of the shaft. Therefore, it is preferable that the concave portion 10a is formed so that the total area of the surfaces I and II exceeds the total area of the surfaces III and IV.

なお、凹部10aが軸10の外表面に開口する形状を、矩形状および長円形とすることによって、より潤滑油を流入させる効果が持続し、かつ摩擦低減の効果が発揮される。   In addition, by making the shape which the recessed part 10a opens to the outer surface of the axis | shaft 10 into a rectangular shape and an oval shape, the effect of making lubricating oil flow in continues more and the effect of friction reduction is exhibited.

さらに、凹部10aが軸10の外表面に開口する形状は、長手方向と直交する方向の幅寸法が、50〜150μmとすること、および長手方向の長さ寸法が、前記幅寸法の2倍以上10倍以下とすることが好ましい。この範囲内に、凹部10aの該開口する形状が設けられた場合には、十分な潤滑油を摺動面に流入させること、摺動条件下において摩擦の低減効果を発現すること、およびすべり軸受11端部における摩擦や焼き付きなどの損傷を抑制することが可能となる。   Furthermore, the shape in which the recess 10a is opened on the outer surface of the shaft 10 is such that the width dimension in the direction orthogonal to the longitudinal direction is 50 to 150 μm, and the length dimension in the longitudinal direction is twice or more the width dimension. It is preferable to make it 10 times or less. When the opening shape of the recess 10a is provided within this range, sufficient lubricating oil is allowed to flow into the sliding surface, a friction reducing effect is exhibited under sliding conditions, and a slide bearing It is possible to suppress damage such as friction and seizure at the 11 end.

加えて、凹部10aが軸10の外表面に開口する面積の合計は、軸10の表面積の0.3%以上10%以下とすることが好ましい。0.3%率未満の場合には、十分な焼き付き性向上効果が得られず、10%を超える場合には、負荷容量の低下が見られ、金属接触が発生するという問題が生じ得る。   In addition, it is preferable that the total area of the recesses 10 a opening on the outer surface of the shaft 10 is 0.3% or more and 10% or less of the surface area of the shaft 10. When the ratio is less than 0.3%, a sufficient seizure improvement effect cannot be obtained, and when it exceeds 10%, the load capacity is reduced and a problem of metal contact may occur.

以上、説明したように本実施形態によれば、軸10の外表面に設けられる凹部10aは、潤滑油を保持する機能と、軸10の回転時に、軸10の回転方向へ向かう潤滑油の流れを促進させる機能とを合わせ持つことによって、摺動面に潤滑油を潤わせるとともに、軸10の高速回転時に発生し得る潤滑油の流れの乱れを低減し、摺動装置1に発生するフリクション低減の効果を発揮する。   As described above, according to the present embodiment, the concave portion 10a provided on the outer surface of the shaft 10 has a function of holding the lubricating oil and the flow of the lubricating oil toward the rotation direction of the shaft 10 when the shaft 10 rotates. In addition, the lubricating oil is moistened to the sliding surface, and the disturbance of the lubricating oil flow that may occur during the high-speed rotation of the shaft 10 is reduced, and the friction generated in the sliding device 1 is reduced. Demonstrate the effect.

上記の軸10は、クランクシャフトおよびカムシャフトなど、エンジンの摺動装置に適用可能である。さらに、当該エンジンを、可変圧縮比エンジンとすることも可能である。この可変圧縮比エンジンは、運転状態に応じてピストンのストローク長を制御することで燃費などを向上し、省エネルギーを図るエンジンである。   The shaft 10 is applicable to engine sliding devices such as a crankshaft and a camshaft. Furthermore, the engine can be a variable compression ratio engine. This variable compression ratio engine is an engine that improves energy consumption and the like by controlling the stroke length of the piston according to the operating state, thereby saving energy.

図5に、本発明の軸10が適用可能な可変圧縮比エンジン2の概略図を示す。シリンダ20内を往復動するピストン21に、ピストンピン22を介して、第1のコンロッド23が連結されている。その下方において、当該第1のコンロッド23は、コンロッド間連結ピン24によって、第2のコンロッド25と揺動可能に連結され、さらに下方において、第2のコンロッド25は、クランクピン26によって、クランクシャフト27と回転可能に連結されている。また、第2のコンロッド25は、コンロッド間連結ピン24の近傍に位置するコントロールロッド間連結ピン28によって、コントロールロッド29と揺動可能に連結されている。また、コントロールロッド29は、コントロールロッド連結ピン28と反対側に位置する制御機構連結部30により、制御機構31と連結されている。この制御機構31は、制御機構連結部30の位置を変更可能である。   FIG. 5 shows a schematic diagram of a variable compression ratio engine 2 to which the shaft 10 of the present invention can be applied. A first connecting rod 23 is connected to a piston 21 that reciprocates in the cylinder 20 via a piston pin 22. Below that, the first connecting rod 23 is swingably connected to the second connecting rod 25 by a connecting pin 24 between connecting rods, and further below, the second connecting rod 25 is connected to the crankshaft by a crank pin 26. 27 is rotatably connected. The second connecting rod 25 is swingably connected to the control rod 29 by an inter-control rod connecting pin 28 located in the vicinity of the connecting rod connecting pin 24. The control rod 29 is connected to the control mechanism 31 by a control mechanism connecting portion 30 located on the opposite side of the control rod connecting pin 28. The control mechanism 31 can change the position of the control mechanism connecting portion 30.

以上の構成より、ピストン21のストロークに伴い、第1のコンロッドと第2のコンロッドは、コントロールロッド29の揺動範囲内でコンロッド間連結部24が描く軌跡に応じて、コンロッド間連結部において、くの字状に屈曲し、クランクシャフト27へ動力を伝達する。制御機構31が制御機構連結部30の位置を変更することによって、当該くの字状に屈曲する度合いは調整され、ピストン21のストローク長は制御されることとなる。この可変圧縮比エンジン2において、ピストンピン22、コンロッド間連結ピン24、コントロールロッド間連結ピン28、およびクランクピン26に、本実施形態における軸10は適用可能である。   With the above configuration, the first connecting rod and the second connecting rod are connected in the connecting rod connecting portion according to the trajectory drawn by the connecting rod connecting portion 24 within the swing range of the control rod 29 in accordance with the stroke of the piston 21. The power is transmitted to the crankshaft 27 by bending in a U-shape. When the control mechanism 31 changes the position of the control mechanism connecting portion 30, the degree of bending in the shape of the character is adjusted, and the stroke length of the piston 21 is controlled. In the variable compression ratio engine 2, the shaft 10 in the present embodiment can be applied to the piston pin 22, the connecting rod connecting pin 24, the control rod connecting pin 28, and the crank pin 26.

なお、コンロッド間連結ピン24と、コントロールロッド間連結ピン28とを、一つのピンとし、第1のコンロッド23と第2のコンロッド25とコントロールロッドとを同一ピンにより連結してもよい。   The connecting rod connecting pin 24 and the control rod connecting pin 28 may be a single pin, and the first connecting rod 23, the second connecting rod 25, and the control rod may be connected by the same pin.

<実施例>
次に、本発明の実施例として、前述した凹部10aの長手方向が、軸10の回転方向と直行する方向に対して傾斜する好ましい角度の特定、および図3に示した断面形状を有する凹部10aが摩擦の低減に効果を発揮することの確認を目的として、実際に摺動装置を製作し、摩擦試験を行った。具体的には、長手方向の軸の方向と直交する方向に対して傾斜する角度、および断面形状に関し、様々な形態を有する凹部10aが、外表面に設けられた円柱軸10(軸10)と、円筒状の軸受メタル11(すべり軸受11)とから構成される摺動装置1の試験体を製作し、円柱軸10を軸受メタル11の円筒内で回転させて、摺動面に発生する摩擦係数を算出する摩擦試験を行った。
<Example>
Next, as an embodiment of the present invention, it is possible to specify the preferred angle at which the longitudinal direction of the recess 10a described above is inclined with respect to the direction orthogonal to the rotation direction of the shaft 10, and the recess 10a having the cross-sectional shape shown in FIG. For the purpose of confirming that the material is effective in reducing friction, a sliding device was actually manufactured and a friction test was performed. Specifically, with respect to the angle inclined with respect to the direction orthogonal to the direction of the longitudinal axis, and the cross-sectional shape, the concave portion 10a having various forms is provided with the cylindrical shaft 10 (axis 10) provided on the outer surface. Then, a test body of the sliding device 1 composed of the cylindrical bearing metal 11 (slide bearing 11) is manufactured, and the cylinder shaft 10 is rotated in the cylinder of the bearing metal 11 to generate friction generated on the sliding surface. A friction test was performed to calculate the coefficient.

試験に用いた試験体の製作過程について、下記に具体的に説明する。   The manufacturing process of the test body used for the test will be specifically described below.

図6は、試験に用いた摺動装置1の垂直および水平断面図である。軸受メタル11は外径φ60の鋼製円筒に内径φ45mmのアルミメタル11aを圧入したものである。一方、円柱軸10は円筒状を呈し、外径がφ43、軸方向曲率半径R700mmの鋼鉄(SCM420H鋼)の浸炭焼き入れ焼き戻し材である。円柱軸10および軸受メタル11の幅厚10a、11bは、ともに20mmである。   FIG. 6 is a vertical and horizontal sectional view of the sliding device 1 used in the test. The bearing metal 11 is obtained by press-fitting an aluminum metal 11a having an inner diameter of 45 mm into a steel cylinder having an outer diameter of φ60. On the other hand, the column shaft 10 is a carburizing and tempering material of steel (SCM420H steel) having a cylindrical shape, an outer diameter of φ43, and an axial curvature radius of R700 mm. The widths 10a and 11b of the cylindrical shaft 10 and the bearing metal 11 are both 20 mm.

円柱軸10の表面には、いずれもφ43mmの凹部10aを、マイクロインデント加工、マスクブラスト処理により形成した。マイクロインデント加工では、所望の凹部10aを形成するためにインデンタを製作し、インデンタを円筒表面に押し付け塑性加工することにより凹部10aを形成した。また、マイクロブラスト加工では、光リソグラフィ技術を利用し、樹脂製マスクに凹部微細形状を形成し、その樹脂マスクを円筒表面に貼り付けた後、平均粒径20μmのアルミナ砥粒を、投射ノズルからワークまでの距離を100mmとし、投射流量100g/min、投射圧0.4Mpaの条件下で投射し、凹部10aを得た。各種方法を用いて凹部10aを形成後、凹部10aのエッジ部にできた盛り上がりを粒径9μmのテープラップフィルムにより除去し、試験に供した。   On the surface of the cylindrical shaft 10, a recess 10 a having a diameter of 43 mm was formed by microindent processing and mask blasting. In the micro indent process, an indenter was manufactured to form a desired recess 10a, and the recess 10a was formed by pressing the indenter against the cylindrical surface and plastic processing. Also, in microblasting, optical microlithography is used to form a concave fine shape on a resin mask, and after the resin mask is affixed to the cylindrical surface, alumina abrasive grains having an average particle diameter of 20 μm are applied from the projection nozzle. The distance to the workpiece was set to 100 mm, and projection was performed under the conditions of a projection flow rate of 100 g / min and a projection pressure of 0.4 Mpa to obtain a recess 10a. After forming the recess 10a using various methods, the bulge formed at the edge of the recess 10a was removed with a tape wrap film having a particle size of 9 μm and subjected to the test.

表1に、上記により製作し、各試験体の円柱軸10の表面に設けられた凹部10aの形態と、後述する試験結果を示す。   Table 1 shows the form of the recess 10a produced as described above and provided on the surface of the cylindrical shaft 10 of each test specimen, and the test results described later.

Figure 2005249127
まず、各試験体において、凹部10aの開口部は矩形状を呈し、開口部の短辺は50〜150μmであり、長辺は、短辺の2倍以上10倍以下であり、前述した好ましい範囲内に形成されている。
Figure 2005249127
First, in each test body, the opening of the recess 10a has a rectangular shape, the short side of the opening is 50 to 150 μm, the long side is 2 to 10 times the short side, and the preferred range described above Is formed inside.

また、凹部10aが軸10の表面に開口する面積の合計は、軸10の表面積の0.3%以上10%以下とすることに形成され、前述した好ましい範囲内に形成されている。   Further, the total area where the recesses 10a are opened on the surface of the shaft 10 is formed to be 0.3% or more and 10% or less of the surface area of the shaft 10, and is formed within the preferable range described above.

次に、凹部10aの断面形状について、実施例1〜5は、図3に示す(a)に、実施例6〜8および比較例1〜2は(d)に、比較例3は(e)に設けられている。すなわち、実施例1〜5が本実施形態における好ましい断面形状に設けられている。   Next, regarding the cross-sectional shape of the recess 10a, Examples 1 to 5 are shown in (a) of FIG. 3, Examples 6 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in (d), and Comparative Example 3 is (e). Is provided. That is, Examples 1-5 are provided in the preferable cross-sectional shape in this embodiment.

また、凹部10aの長手方向が、軸10の回転方向と直交する方向に対して傾斜する角度(表中の長手方向傾斜角)は、各試験体において、0°以上の様々な角度に設けられている。   In addition, the angle at which the longitudinal direction of the recess 10a is inclined with respect to the direction orthogonal to the rotation direction of the shaft 10 (longitudinal inclination angle in the table) is provided at various angles of 0 ° or more in each specimen. ing.

なお、各試験帯の円柱軸10の表面に設けられる凹部10aの配置は、図2の(A)に示す形態に統一した。これは、軸10の表面に設けられる凹部10aの配置パターンは、本実施形態のほかに無数に存在するものであり、他と比較して、本実施形態における凹部10aの配置が摩擦に効果を発揮する配置の形態であると特定して立証することが不可能であること、また、各試験体は、比較のため、長手方向の軸10の回転方向と直交する方向に対して傾斜する角度、および断面形状以外の条件については、同一のものを製作する必要があったことによる。本発明における凹部10aの配置が摩擦の低減に効果を発揮することは、前述したように、凹部10aの配置が発生させる作用が、当然にもたらす効果であると主張するものである。   In addition, arrangement | positioning of the recessed part 10a provided in the surface of the cylindrical axis | shaft 10 of each test zone was unified into the form shown to (A) of FIG. This is because the arrangement pattern of the recesses 10a provided on the surface of the shaft 10 exists innumerably in addition to this embodiment, and the arrangement of the recesses 10a in this embodiment has an effect on friction compared to the other. It is impossible to identify and prove that it is the form of the arrangement to be exhibited, and for the sake of comparison, each specimen is inclined with respect to the direction perpendicular to the direction of rotation of the longitudinal axis 10. For conditions other than the cross-sectional shape, it is necessary to manufacture the same. The fact that the arrangement of the recesses 10a in the present invention is effective in reducing the friction, as described above, claims that the action generated by the arrangement of the recesses 10a is an effect that is naturally brought about.

次に、試験に用いた装置について説明する。   Next, the apparatus used for the test will be described.

図7は、試験に用いた内接2円筒試験機の概略図である。車のエンジンのクランクシャフトなどに用いられる軸とすべり軸受から構成される摺動装置において、通常、すべり軸受は固定され、軸のみが回転する。本実施例においては、クランクシャフトなどに用いられる軸の回転速度を再現するために、円柱軸10を軸受メタル11の円筒内に回転させるとともに、すべり軸受け11も軸10の回転方向Aと反対の方向Dへ回転させて、両者の回転速度の絶対値を合算した相対回転速度が、前記クランクシャフトにおける軸の回転数と同程度となるようにした。よって、円柱軸10および軸受メタル11にはそれぞれ図示しないACサーボモータを取り付け、独立に回転制御できるようにしている。そして、5W30の潤滑油を入れた図示しない油浴内にこの円柱軸10および軸受メタル11を浸すことで、円柱軸10と軸受メタル11との間に油膜を形成した。そして、相対回転運動中に発生する摩擦トルクを、円柱軸10に取り付けた図示しないトルクセンサにより計測して、摩擦係数の算出を可能としている。   FIG. 7 is a schematic view of an inscribed two-cylinder testing machine used for the test. In a sliding device composed of a shaft and a slide bearing used for a crankshaft of a car engine or the like, the slide bearing is usually fixed and only the shaft rotates. In this embodiment, in order to reproduce the rotational speed of a shaft used for a crankshaft or the like, the cylindrical shaft 10 is rotated into the cylinder of the bearing metal 11 and the sliding bearing 11 is also opposite to the rotational direction A of the shaft 10. By rotating in the direction D, the relative rotational speed obtained by adding the absolute values of both rotational speeds was set to be approximately the same as the rotational speed of the shaft in the crankshaft. Therefore, an AC servo motor (not shown) is attached to each of the cylindrical shaft 10 and the bearing metal 11 so that the rotation can be controlled independently. An oil film was formed between the cylindrical shaft 10 and the bearing metal 11 by immersing the cylindrical shaft 10 and the bearing metal 11 in an oil bath (not shown) containing 5W30 of lubricating oil. The frictional torque generated during the relative rotational motion is measured by a torque sensor (not shown) attached to the cylindrical shaft 10 so that the friction coefficient can be calculated.

次に、表2に、本実施例における試験条件について示す。   Next, Table 2 shows test conditions in this example.

Figure 2005249127
本試験における、円柱軸10と軸受メタル11との相対回転速度の測定可能範囲は、0〜12m/sであり、円柱軸10および軸受メタル11の平均転がり速度は、0〜2m/sである。実験は、ラジアル荷重20kgの荷重条件下で行い、使用した潤滑油は5E30SJであり、油温度は80℃である。
Figure 2005249127
In this test, the measurable range of the relative rotational speed of the cylindrical shaft 10 and the bearing metal 11 is 0 to 12 m / s, and the average rolling speed of the cylindrical shaft 10 and the bearing metal 11 is 0 to 2 m / s. . The experiment was performed under a load condition of a radial load of 20 kg, the lubricating oil used was 5E30SJ, and the oil temperature was 80 ° C.

次に、試験パターンおよび試験の評価方法について説明する。   Next, a test pattern and a test evaluation method will be described.

試験は、表1に示すように、2通りの回転条件(条件AおよびB)において行った。表1に示す円柱軸10および軸受メタル11の回転速度は、円柱軸10の回転方向を正として示している。円柱軸10と軸受メタル11との相対回転速度は、表中に示す円柱軸10および軸受メタル11の回転速度の絶対値を合算し、条件Aでは6m/sであり、条件Bでは12m/sである。   As shown in Table 1, the test was performed under two rotation conditions (conditions A and B). The rotational speeds of the cylindrical shaft 10 and the bearing metal 11 shown in Table 1 indicate that the rotational direction of the cylindrical shaft 10 is positive. The relative rotational speed between the cylindrical shaft 10 and the bearing metal 11 is the sum of the absolute values of the rotational speeds of the cylindrical shaft 10 and the bearing metal 11 shown in the table, and is 6 m / s in the condition A and 12 m / s in the condition B. It is.

各試験体の摺動面に発生する摩擦の評価は、試験機により求められる摩擦係数により行うが、比較の基準となる試験体を、比較例1と定めた。比較例1における凹部10aは、凹部10aの断面形状が(d)であり、長手方向と傾斜する角度が0°であるため、両者において好ましい形態に設けられていない。この比較例1に対して、凹部10aにおいて、断面形状と長手方向が傾斜する角度とのいずれかが、本実施形態における好ましい形態に設けられている実施例1〜8の摩擦係数を比較する。なお、表には、各試験体の摩擦係数を、比較例1の摩擦係数で除した比率に変えて示している。   The evaluation of the friction generated on the sliding surface of each test specimen is performed based on the coefficient of friction obtained by a testing machine. The test specimen serving as a reference for comparison was defined as Comparative Example 1. The concave portion 10a in Comparative Example 1 is not provided in a preferable form in both because the sectional shape of the concave portion 10a is (d) and the angle inclined with respect to the longitudinal direction is 0 °. Compared with the comparative example 1, in the recess 10a, either the cross-sectional shape or the angle at which the longitudinal direction is inclined is compared with the friction coefficients of Examples 1 to 8 provided in a preferable form in the present embodiment. In the table, the friction coefficient of each specimen is changed to a ratio divided by the friction coefficient of Comparative Example 1.

次に、試験結果について説明する。   Next, test results will be described.

試験の結果、実施例1〜5は、摩擦係数の比率が、断面形状が(d)である比較例1に対して、また断面形状が(e)である比較例3に対しても下回っていることから、図3に示す凹部10aの断面形状のうち、(a)が、最も摩擦を低減させる凹部10aの断面形状であることが確認される。   As a result of the test, in Examples 1 to 5, the ratio of the friction coefficient is lower than that of Comparative Example 1 in which the cross-sectional shape is (d) and also in Comparative Example 3 in which the cross-sectional shape is (e). Therefore, it is confirmed that (a) is the cross-sectional shape of the recessed part 10a which reduces friction most among the cross-sectional shapes of the recessed part 10a shown in FIG.

また、実施例6〜8は、摩擦係数の比率が、比較例1に対して、また長手方向が傾斜する角度が70°である比較例2に対しても下回っていることから、凹部10aの長手方向が軸10の回転方向と直交する方向に対して傾斜する角度は、0°より大きく60°以下となることが好ましく、さらに30°以上60°以下とすることがより好ましいことが確認される。   In Examples 6 to 8, the ratio of the coefficient of friction is lower than that in Comparative Example 1 and also in Comparative Example 2 in which the angle of inclination in the longitudinal direction is 70 °. It has been confirmed that the angle at which the longitudinal direction is inclined with respect to the direction orthogonal to the rotation direction of the shaft 10 is preferably greater than 0 ° and 60 ° or less, and more preferably 30 ° or more and 60 ° or less. The

さらに、実施例5は、長手方向が傾斜する角度および断面形状とも、前述した好ましい形態に製作されているが、他のすべての実施例よりも摩擦係数は下回るものであり、摩擦の低減に対して最も効果を発揮した試験体であるといえる。   Further, in Example 5, both the angle and the cross-sectional shape in which the longitudinal direction is inclined are manufactured in the above-described preferred form, but the friction coefficient is lower than that of all the other examples, and the friction is reduced. It can be said that this is the test body that has been most effective.

加えて、条件Aと条件Bで、相対速度を変えて試験を行ったが、実施例1〜5については、速度の増加とともに、摩擦係数の比率が減少し、よって摩擦の低減効果が上昇している。これは、実施例1〜5における凹部10aの断面形状が、図3に示す(a)に形成されていることに起因し、軸10と軸受メタル11との相対回転速度の増加に伴い、凹部10aの潤滑油を押し流す機能が、さらに増幅されたものと考えられる。   In addition, the test was performed with the relative speed changed under the conditions A and B. In Examples 1 to 5, the ratio of the coefficient of friction decreased as the speed increased, and thus the friction reduction effect increased. ing. This is because the cross-sectional shape of the concave portion 10a in Examples 1 to 5 is formed in (a) shown in FIG. 3, and the concave portion 10a is increased as the relative rotational speed between the shaft 10 and the bearing metal 11 increases. It is considered that the function of flushing the lubricating oil of 10a was further amplified.

なお、凹部10aは、軸の回転方向へ向かう潤滑油の流れを促進させる機能を有するために、前述した軸10の回転方向へ潤滑油の流れを誘導する機能と、軸10の回転方向へ潤滑油を押し流す機能との両者を有する必要は無く、いずれか一つの機能を有するように、前述した好ましい形態に設けられれば良い。なお、実施例5に示したように、凹部10aは、両機能を有するように形成された場合には、さらに摩擦の低減について効果を発揮する。   Since the recess 10a has a function of accelerating the flow of the lubricating oil in the rotation direction of the shaft, the recess 10a has a function of inducing the flow of the lubricating oil in the rotation direction of the shaft 10 and lubricates in the rotation direction of the shaft 10. It is not necessary to have both of the function of flushing out oil, and it may be provided in the above-described preferred form so as to have any one function. In addition, as shown in Example 5, when the recessed part 10a is formed so as to have both functions, the effect of further reducing friction is exhibited.

本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.

なお、本実施形態における凹部10aは、すべり軸受11の円筒内面に設けられてもよい。   In addition, the recessed part 10a in this embodiment may be provided in the cylindrical inner surface of the slide bearing 11. FIG.

また、本実施形態におけるすべり軸受は円筒形状を呈するものとしたが、クランクシャフトなどに用いることを考慮して、2つの半円筒状に分解可能に構成されるものであってもよい。   Further, although the plain bearing in the present embodiment is assumed to have a cylindrical shape, it may be configured to be disassembled into two semi-cylindrical shapes in consideration of use for a crankshaft or the like.

本発明の実施形態における摺動装置1の概略図である。It is the schematic of the sliding apparatus 1 in embodiment of this invention. 軸10の側面図である。3 is a side view of the shaft 10. FIG. 凹部10aを軸芯aに直角な面で切断した際の拡大断面図である。It is an expanded sectional view at the time of cut | disconnecting the recessed part 10a by the surface orthogonal to the axial center a. 凹部10aを上から見た拡大斜視図である。It is the expansion perspective view which looked at the recessed part 10a from the top. 本発明の軸10が適用可能な可変圧縮比エンジン2の概略図である。1 is a schematic view of a variable compression ratio engine 2 to which a shaft 10 of the present invention can be applied. 本発明の実施例における試験に用いた摺動装置1の垂直および水平断面図である。It is the vertical and horizontal sectional drawing of the sliding apparatus 1 used for the test in the Example of this invention. 本発明の実施例における試験に用いた内接2円筒試験機の概略図である。It is the schematic of the inscribed 2 cylinder test machine used for the test in the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 摺動装置、
2 可変圧縮比エンジン、
10 軸(円柱軸)、
10a 凹部、
11 すべり軸受(軸受メタル)、
21 ピストン、
23 第1のコンロッド、
24 コンロッド間連結ピン、
25 第2のコンロッド、
28 コントロール間連結ピン、
30 制御機構連結部、
31 制御機構、
A 軸(円柱軸)の回転方向、
B 凹部を構成する面における単位面の法線。
1 sliding device,
2 variable compression ratio engine,
10 axes (cylinder axis),
10a recess,
11 Sliding bearing (bearing metal),
21 piston,
23 first connecting rod,
24 Connecting rod connecting pin,
25 Second connecting rod,
28 Inter-control connecting pin,
30 Control mechanism coupling part,
31 control mechanism,
A axis (cylinder axis) rotation direction,
B Normal of the unit surface in the surface constituting the recess.

Claims (18)

軸心を中心に回転可能な軸と、
該軸を油を介して支持するための円筒形状のすべり軸受とを有する低摩擦摺動装置における前記軸であって、
前記軸の外表面に1つ以上の凹部が設けられ、
前記凹部は、前記軸の回転時に、前記軸の回転方向の成分を有する前記油の流れを促進させるように形成されていることを特徴とする低摩擦摺動装置の軸。
An axis rotatable around the axis, and
The shaft in a low friction sliding device having a cylindrical slide bearing for supporting the shaft via oil,
One or more recesses are provided on the outer surface of the shaft;
The shaft of the low friction sliding device, wherein the recess is formed so as to promote the flow of the oil having a component in the rotation direction of the shaft when the shaft rotates.
軸心を中心に回転可能な軸と、
該軸を油を介して支持するための円筒形状のすべり軸受とを有する低摩擦摺動装置における前記軸であって、
前記軸の外表面に1つ以上の凹部が設けられ、
前記凹部を構成する面における単位面積を有する単位面のうち、法線が前記軸の回転方向の成分を有する単位面の面積の合計は、法線が前記軸の回転方向と反対方向の成分を有する単位面の面積の合計よりも大きいことを特徴とする低摩擦摺動装置の軸。
An axis rotatable around the axis, and
The shaft in a low friction sliding device having a cylindrical slide bearing for supporting the shaft via oil,
One or more recesses are provided on the outer surface of the shaft;
Of the unit surfaces having a unit area in the surface constituting the recess, the sum of the areas of the unit surfaces whose normal line has a component in the rotation direction of the axis is a component whose normal line is in a direction opposite to the rotation direction of the axis. A shaft of a low-friction sliding device characterized by being larger than the total area of unit surfaces.
前記軸心に垂直な平面で切断した前記凹部の断面形状は三角形を呈しており、前記凹部の底部に位置する頂点から延びる前記三角形の2つの辺のうち、前記軸の回転方向に対して前方に位置する辺が、前記軸の回転方向に対して後方に位置する辺よりも短いことを特徴とする請求項2に記載の低摩擦摺動装置の軸。   The cross-sectional shape of the recess cut along a plane perpendicular to the axis is a triangle, and the front of the two sides of the triangle extending from the apex located at the bottom of the recess is forward with respect to the rotation direction of the shaft. The side of the low friction sliding device according to claim 2, wherein a side located at the side is shorter than a side located rearward with respect to the rotation direction of the shaft. 前記凹部の断面形状は、直角三角形を呈していることを特徴とする請求項3に記載の低摩擦摺動装置の軸。   The shaft of the low friction sliding device according to claim 3, wherein a cross-sectional shape of the recess is a right triangle. 軸心を中心に回転可能な軸と、
該軸を油を介して支持するための円筒形状のすべり軸受とを有する低摩擦摺動装置における前記軸であって、
前記軸の外表面に1つ以上の凹部が設けられ、
前記凹部は、長手方向が前記軸の回転方向と直交する方向に対して傾斜していることを特徴とする低摩擦摺動装置の軸。
An axis rotatable around the axis, and
The shaft in a low friction sliding device having a cylindrical slide bearing for supporting the shaft via oil,
One or more recesses are provided on the outer surface of the shaft;
The shaft of the low-friction sliding device, wherein the concave portion is inclined with respect to a direction perpendicular to the rotation direction of the shaft.
前記凹部の長手方向が前記軸の回転方向と直交する方向に対して傾斜する角度は、0°より大きく60°以下としたことを特徴とする請求項5に記載の低摩擦摺動装置の軸。   The shaft of the low friction sliding device according to claim 5, wherein an angle at which the longitudinal direction of the concave portion is inclined with respect to a direction orthogonal to the rotation direction of the shaft is set to be greater than 0 ° and equal to or less than 60 °. . 前記凹部は、前記軸の外表面に複数設けられ、1つの凹部の長手方向の延長線上に、長手方向が当該凹部の長手方向と平行である他の凹部が、1つ以上存在するように配置されることを特徴とする請求項5に記載の低摩擦摺動装置の軸。   A plurality of the recesses are provided on the outer surface of the shaft, and arranged such that one or more other recesses having a longitudinal direction parallel to the longitudinal direction of the recesses exist on an extension line in the longitudinal direction of one recess. The shaft of the low friction sliding device according to claim 5, wherein the shaft is a low friction sliding device. 前記軸の外表面には、前記軸心に垂直な平面に対して相互に鏡像となるように配置された複数の凹部から構成される凹部群が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の低摩擦摺動装置の軸。   6. A recess group composed of a plurality of recesses arranged so as to be mirror images of each other with respect to a plane perpendicular to the axis is provided on the outer surface of the shaft. The shaft of the low friction sliding device as described in 1. 前記凹部群は、前記軸の長手方向に複数設けられていることを特徴とする請求項8に記載の低摩擦摺動装置の軸。   The shaft of the low friction sliding device according to claim 8, wherein a plurality of the recess groups are provided in a longitudinal direction of the shaft. 前記凹部群を構成する複数の凹部のうち、前記平面により分割される各領域内に位置する凹部は、長手方向が全て平行となるように配置されることを特徴とする請求項8又は9に記載の低摩擦摺動装置の軸。   The concave portions located in each region divided by the plane among the plurality of concave portions constituting the concave group are arranged so that all of the longitudinal directions thereof are parallel to each other. The shaft of the low friction sliding device described. 前記凹部群を構成する複数の凹部は、当該凹部における前記軸の回転方向に対する前方部が、当該凹部における前記軸の回転方向に対する後方部よりも、前記平面から離隔するように形成されることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1つに記載の低摩擦摺動装置の軸。   The plurality of recesses constituting the recess group are formed such that a front portion of the recess with respect to the rotation direction of the shaft is separated from the plane than a rear portion of the recess with respect to the rotation direction of the shaft. The shaft of the low friction sliding device according to any one of claims 8 to 10. 前記凹部が前記軸の外表面に開口する形状は、楕円形状あるいは矩形状のいずれかであることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1つに記載の低摩擦摺動装置の軸。   The shaft of the low-friction sliding device according to any one of claims 1 to 11, wherein the shape of the recess opening on the outer surface of the shaft is either an elliptical shape or a rectangular shape. 前記凹部が前記軸の外表面に開口する形状は、前記長手方向と直交する方向の幅寸法が、50〜150μm、前記長手方向の長さ寸法が、前記幅寸法の2倍以上10倍以下であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1つに記載の低摩擦摺動装置の軸。   The shape in which the concave portion opens on the outer surface of the shaft has a width dimension in the direction perpendicular to the longitudinal direction of 50 to 150 μm, and a length dimension in the longitudinal direction of 2 to 10 times the width dimension. The shaft of the low friction sliding device according to claim 1, wherein the shaft is a low friction sliding device. 前記凹部が前記軸の外表面に開口する面積の合計は、前記軸の表面積の0.3%以上10%以下としたことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1つに記載の低摩擦摺動装置の軸。   14. The low area according to claim 1, wherein the total area in which the recesses open to the outer surface of the shaft is 0.3% to 10% of the surface area of the shaft. Friction sliding device shaft. 請求項1〜14のいずれか1つに記載の低摩擦摺動装置の軸が適用されたことを特徴とするクランクシャフト。   A crankshaft to which the shaft of the low friction sliding device according to any one of claims 1 to 14 is applied. 請求項1〜14のいずれか1つに記載の低摩擦摺動装置の軸が適用されたことを特徴とするカムシャフト。     A camshaft comprising the shaft of the low friction sliding device according to any one of claims 1 to 14. 請求項1〜14のいずれか1つに記載の低摩擦摺動装置の軸が少なくとも一部に適用されたことを特徴とするエンジン。   An engine, wherein the shaft of the low friction sliding device according to any one of claims 1 to 14 is applied to at least a part thereof. 前記エンジンは、クランクシャフトとシリンダ内を往復動するピストンとが、第1のコンロッドおよび第2のコンロッドを介して、連結された可変圧縮比エンジンであって、
第1のコンロッドと第2のコンロッドとは、コンロッド間連結ピンによって連結され、
前記第2のコンロッドは、コントロールロッド間連結ピンによって、揺動可能にコントロールロッドと連結され、
前記コントロールロッドは、前記コントロールロッド間連結ピンと反対側に位置する制御機構連結部によって、制御機構と連結され、
前記制御機構は、前記制御機構連結部の位置を変更することによって、ピストンのストローク長を制御することを特徴とする請求項17に記載の可変圧縮比エンジン。
The engine is a variable compression ratio engine in which a crankshaft and a piston that reciprocates in a cylinder are connected via a first connecting rod and a second connecting rod,
The first connecting rod and the second connecting rod are connected by a connecting pin between connecting rods,
The second connecting rod is swingably connected to the control rod by a control rod connecting pin,
The control rod is connected to the control mechanism by a control mechanism connecting portion located on the opposite side of the inter-control rod connecting pin,
The variable compression ratio engine according to claim 17, wherein the control mechanism controls a stroke length of a piston by changing a position of the control mechanism connecting portion.
JP2004062918A 2004-02-05 2004-03-05 Low friction sliding shaft, crankshaft, camshaft, and engine Expired - Fee Related JP4507642B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004062918A JP4507642B2 (en) 2004-03-05 2004-03-05 Low friction sliding shaft, crankshaft, camshaft, and engine
US11/044,047 US7270482B2 (en) 2004-02-05 2005-01-28 Sliding device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004062918A JP4507642B2 (en) 2004-03-05 2004-03-05 Low friction sliding shaft, crankshaft, camshaft, and engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005249127A true JP2005249127A (en) 2005-09-15
JP4507642B2 JP4507642B2 (en) 2010-07-21

Family

ID=35029787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004062918A Expired - Fee Related JP4507642B2 (en) 2004-02-05 2004-03-05 Low friction sliding shaft, crankshaft, camshaft, and engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4507642B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008095721A (en) * 2006-10-06 2008-04-24 Nissan Motor Co Ltd Sliding member
JP2009192029A (en) * 2008-02-18 2009-08-27 Nissan Motor Co Ltd Rotating shaft, sliding device using same, machining device of rotating shaft, machining method of rotating shaft, crank shaft, cam shaft, and engine
JP2013542363A (en) * 2010-09-30 2013-11-21 グレース モーター ワークス リミテッド Engine that can be used as a power source or pump
JP2015525856A (en) * 2012-07-06 2015-09-07 ティッセンクルップ メタルルジカ カンポ リンポ リミターダThyssenKrupp Metalurgica Campo Limpo Ltda. Crank drive comprising a bearing having an asymmetrical fine curved structure
US9470266B2 (en) 2013-02-22 2016-10-18 Taiho Kogyo Co., Ltd. Slide bearing
JP2019032028A (en) * 2017-08-08 2019-02-28 株式会社Subaru Slide bearing
CN110242575A (en) * 2019-06-17 2019-09-17 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 Friction member, compressor, air conditioner and rubbing surface processing method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5068157U (en) * 1973-10-26 1975-06-18
JPS58169215U (en) * 1982-05-07 1983-11-11 日本精工株式会社 hydrodynamic bearing
JPH0293115A (en) * 1988-09-29 1990-04-03 Kyocera Corp Ceramic rotating shaft
JPH05215128A (en) * 1992-01-31 1993-08-24 Sony Corp Bering device
US6082900A (en) * 1997-02-28 2000-07-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Dynamic pressure pneumatic bearing structure and method of manufacturing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5068157U (en) * 1973-10-26 1975-06-18
JPS58169215U (en) * 1982-05-07 1983-11-11 日本精工株式会社 hydrodynamic bearing
JPH0293115A (en) * 1988-09-29 1990-04-03 Kyocera Corp Ceramic rotating shaft
JPH05215128A (en) * 1992-01-31 1993-08-24 Sony Corp Bering device
US6082900A (en) * 1997-02-28 2000-07-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Dynamic pressure pneumatic bearing structure and method of manufacturing the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008095721A (en) * 2006-10-06 2008-04-24 Nissan Motor Co Ltd Sliding member
JP2009192029A (en) * 2008-02-18 2009-08-27 Nissan Motor Co Ltd Rotating shaft, sliding device using same, machining device of rotating shaft, machining method of rotating shaft, crank shaft, cam shaft, and engine
JP2013542363A (en) * 2010-09-30 2013-11-21 グレース モーター ワークス リミテッド Engine that can be used as a power source or pump
JP2015525856A (en) * 2012-07-06 2015-09-07 ティッセンクルップ メタルルジカ カンポ リンポ リミターダThyssenKrupp Metalurgica Campo Limpo Ltda. Crank drive comprising a bearing having an asymmetrical fine curved structure
US9470266B2 (en) 2013-02-22 2016-10-18 Taiho Kogyo Co., Ltd. Slide bearing
JP2019032028A (en) * 2017-08-08 2019-02-28 株式会社Subaru Slide bearing
CN110242575A (en) * 2019-06-17 2019-09-17 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 Friction member, compressor, air conditioner and rubbing surface processing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP4507642B2 (en) 2010-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7270482B2 (en) Sliding device
JP2008095721A (en) Sliding member
JP6185702B2 (en) Slide bearing and bearing device
JP4507642B2 (en) Low friction sliding shaft, crankshaft, camshaft, and engine
EP3438476B1 (en) Half bearing and sliding bearing
JP2010209969A (en) Crankshaft
CN101634354B (en) Crank circular slide block mechanism as well as internal-combustion engine and compressor thereof
JP2006017218A (en) Sliding device
JP2003343541A (en) Crankshaft and engine
JP5163873B2 (en) Rotating shaft, sliding device using the same, rotating shaft machining device, rotating shaft machining method, crankshaft, camshaft, and engine
EP3486508B1 (en) Half bearing and sliding bearing
GB2442969A (en) Friction bearing
JP2005249194A (en) Sliding member
JP7201720B2 (en) Half bearings and plain bearings
US10119428B2 (en) Roller type rocker arm
JP2008095722A (en) Sliding method
JP2006017259A (en) Sliding device
JP2008025828A (en) Sliding member
JP2006258194A (en) Lubricating structure for piston support part
JP4239596B2 (en) Sliding member, crankshaft, and variable compression ratio engine
JP5356902B2 (en) Split raceway and manufacturing method thereof
US11261904B2 (en) Half bearing and sliding bearing
JPH09250626A (en) Internal oil feeding type hollow cam shaft
JP5577969B2 (en) Tappet roller
JP6485487B2 (en) Reciprocating piston engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061208

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100119

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100319

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100413

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100426

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140514

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees