JP2006317002A - 滑り軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受ギャップの温度に起因する変化の負の影響を補償することが可能な滑り軸受を提供する。
【解決手段】 本発明は、シャフト（１）を支承するための滑り軸受であって、シャフト（１）の表面との間に軸受ギャップ（６）を画定するとともにシャフト（１）を収容するための少なくとも１つの軸受ブシュ（３）と、軸受ギャップ（６）から再び排出可能である潤滑剤を軸受ギャップ（６）の中へ供給するための手段とを含むものにおいて、軸受ギャップ（６）を通る潤滑剤流を絞り込むための少なくとも１つの絞り要素を備えていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、滑り軸受に関し、より詳細には、シャフトの表面との間に軸受ギャップを画定するとともにシャフトを収容するための少なくとも１つの軸受ブシュと、軸受ギャップから再排出可能である潤滑剤を軸受ギャップの中へ供給するための手段とを含む、シャフトを支承するための滑り軸受に関する。

上記の形式の滑り軸受は一般に公知である。上記の形式の滑り軸受は、通常、クランク軸に対向する側に軸受ブシュを備えている軸受ブロックを含む。軸受ブシュの内側とクランク軸の表面は、運転中に潤滑剤が貫流する軸受ギャップを画定する。通常、潤滑剤の供給は軸受ブシュ内の中央に配設されている溝を介して行われる。

通常、自動車の内燃機関のシャフトは、このような滑り軸受の中に軸支されている。滑り軸受では、好適な潤滑を得るために、大抵、オイルポンプを利用して軸受ブシュの１つを介して油が供給され、その油は軸受内において一定の圧力で圧縮される。構造上不可欠なギャップ中に油が流れ出るので、軸受に油を充分に供給するために、油圧が必要である。半径方向の寸法が大きいギャップは、望ましくない多量の油流出を引き起こし、それによって軸受内の危険な圧力降下を引き起こす。この圧力降下によって潤滑膜が破壊される可能性があり、これが結果として可動要素の早期の摩耗を生ぜしめる。したがって安全な運転のためには、軸受内に充分に高い油圧が必要である。運転中に、軸受内のギャップは、例えば加熱によって拡大する。軸受内の油圧を一定に保持するためには、汲み上げ量、ポンピング量を増大したポンプの使用が可能である。このような問題は、特に構成部材が様々な熱膨張率と相互作用を生じる軽金属ハウジングを有する最新のエンジンで発生する。

従来の技術に、軸受ブシュを収容するための軽金属クランクケース内における鋳物製のベッド/鋳物製の軸受の使用が記載されている。それによって様々な半径方向の拡径と共に、増大した潤滑剤流出を引き起こし得る種々の構成部材間のギャップ発生過程が回避される。しかしながら、このような解決策は、エンジン重量を増加させ、製造コストを高めることとなる。

さらに軸受ブシュと軸受ブロックとの間に１つの補償装置を設け、補償装置の熱膨張率が軸受ブロックの熱膨張率よりも大きくなるよう構成されているクランク軸滑り支承が公知である（例えば特許文献１参照）。またこのような補償装置を利用することにより、軸受ギャップが温度の上昇に伴い拡大することによって潤滑剤の流出が増大することに対処することができる。
独国特許第19818120号

本発明は、冒頭に記載した形式の滑り軸受を基にして、軸受ギャップの温度に起因する変化の負の影響を確実に回避することのできる滑り軸受の提供を課題とする。

本発明では、上記課題を、シャフトを支承するための滑り軸受であって、シャフトの表面との間に軸受ギャップを画定するとともにシャフトを収容するための少なくとも１つの軸受ブシュと、軸受ギャップから再び排出可能である潤滑剤を軸受ギャップの中へ供給するための手段とを含むものにおいて、軸受ギャップを通る潤滑剤流を絞り込むための少なくとも１つの絞り要素を備えていることを特徴とする滑り軸受によって解決する。特許請求の範囲の請求項１に記載の特徴によって前記課題は解決される。

本発明に係る滑り軸受は、シャフトの表面との間に軸受ギャップを画定するとともにシャフトを収容するための少なくとも１つの軸受ブシュと、軸受ギャップから再排出可能である潤滑剤を軸受ギャップの中へ供給するための手段とを含む、シャフトを支承するための滑り軸受であって、軸受ギャップを通る潤滑剤流を絞り込むための少なくとも１つの絞り要素を有する。

本発明に係る滑り軸受は、比較的簡単な措置、構成によって、軸受ギャップを通る潤滑剤流を制御された流量により流すことができるという利点を有する。特に、例えば温度に起因する軸受ギャップの拡大時に、潤滑剤の流出が多くなり、それとともに生じる軸受内の危険な圧力降下を確実に回避することができる。潤滑剤流を絞ることによって、広い温度範囲にわたって潤滑剤流を一定に保持することができる。その限りにおいて、この態様によって、好ましい方法で、潤滑剤の圧力をギャップの寸法に適合させる必要のある高コストのポンプの使用を省くことができ、それによって小型かつ低コストの標準ポンプを使用できるようになる。

以下、絞り要素を常に複数形で挙げている場合でも、本発明はもちろん１つのみの絞り要素の使用も併せて考慮しているものとする。さらに、本発明は、以下において一般性の制限なしに、クランク軸を支承する自動車技術における絞り要素の好ましい使用を利用して記載する。

絞り要素が、直接軸受ギャップの中に、すなわち軸受ブシュのクランク軸と対向する側及び/又は軸受ブシュの前面側の領域に配設されていることが好ましい。

構造的に簡単な解決策において、絞り要素は軸受ブシュの内部及び/又は側方に配設されている。このような態様では、特にコンパクトな滑り軸受の構造が可能となる。

本発明の好ましい一実施形態において、絞り要素は遮断要素を含み、この遮断要素は、ばね要素及び/又は圧力下にある流体によって、クランク軸に当接可能もしくはクランク軸に対して一定の距離で固定可能である。このような措置、構成によって、軸受ギャップの高さが変化する場合においても、潤滑剤の貫流する断面が広範囲にわたって一定に保持可能であることが保証される。その結果として、潤滑剤の流量を広い温度範囲にわたって一定に維持することができる。

しかしながら、本発明は上記の遮断要素に制限されない。軸受ブシュの外周に、軸受ブシュと同心に、軸線方向に配設され、かつ潤滑剤の流出用の絞り開口を備えている環状円盤体として絞り要素を形成する構成も考えることができる。

さらに、絞り要素はシールリップを含み、このシールリップは、軸受ブシュの外周に配設され、かつ弾性応力下でクランク軸に当接し、密封することが好ましい。潤滑剤の流れ方向へシールリップを配向させることによって、簡単な方法で、過剰な潤滑剤の圧力を解放することができる。潤滑剤の圧力が増大した場合に、シールリップが持ち上げられ、過剰な潤滑剤を逃がすことができる。反対方向へシールリップを配向させることにより、潤滑剤流を簡単な方法で、軸受の下部ブシュの中に偏向させることができ、さらにより強い絞り作用が生じる。

以下の説明は遮断要素としての絞り要素の形成に関係する。

特に、対称的なギャップ発生過程の補償に関しては、少なくとも２つの遮断要素を軸受ブシュの内部及び/又は側方に、クランク軸に対向する側で潤滑剤流を供給するための溝の両側に配設することができる。

１つの構造的に好ましい解決策では、遮断要素が、半径方向又は放射状の溝の中で、軸受ブシュのクランク軸に対向する側に配設されることが考慮される。遮断要素が、溝の中で半径方向及び軸線方向に移動可能であり、その結果、遮断要素の弾性支承は、クランク軸でも、所望の場合には収容溝の内壁の１つでも機械的遮断によって、あるいはクランク軸及び/又は内壁への押圧は、遮断要素の後側及び/又は側面の制限部に作用する流体圧力によってもたらし得ることが好ましい。流体圧力による遮断要素の押圧を補完するための、機械的ばね要素による付加的な弾性支承を考慮することができる。この態様、構成では、押圧力が流体圧力に左右されないという利点がもたらされる。

本発明の特に好ましい一実施形態においては、クランク軸及び/又は収容溝の内壁の１つへ遮断要素を押圧するための流体として潤滑剤自体が使用される。これは簡単な方法で、遮断要素の形成ための収容溝と中央の潤滑剤供給部との間を連結することによって実現することができる。隙間から潤滑剤が軸受ギャップの中へ流出するように、遮断要素と収容溝とが寸法決めされていることが好ましい。この構成により、軸受の付加的な潤滑がもたらされる。

遮断要素は、それぞれに与えられる形状に応じて、実施形態において別個の付加的な機能を備える。つまり遮断要素は、例えば潤滑剤流の制御が軸受中心に向けて行われるように形成することができる。そのためには、例えば断面が三角形又はＬ字形の遮断要素が好適である。遮断要素及び収容溝を、流出する潤滑剤流が単に軸受を潤滑するためにのみ充分であるように寸法決めすることができる。このような実施形態の場合は、例えば潤滑剤供給用の中央の溝を省くことができる。

本発明に係る絞り要素は、特に低コストで好適な滑り軸受の製造を保証するために、ポリマーから製造することができる。

絞り要素をエラストマから製造し、それによって特に良好な、予め製造された凹所への遮断要素の適合性を保証することも考えられる。

絞り要素を、ポリテトラフルオロエチレン化合物から製造することができる。この材料は特に低い摩擦と高い耐摩耗性とを特徴とする。

絞り要素を、さらに熱可塑性材料から製造することができる。

本発明に係る滑り軸受を好ましく自動車に使用することができる。このような使用においては、一般的に、軸受下部が、エンジン内の上部に配設されたシリンダによって、軸受上部よりも本質的に高い負荷を受けるので、本発明に係る絞り要素を備える上部軸受部のみの装備が優先される。

しかしながら、本発明に係る滑り軸受は、決して上記の使用に制限されるものではない。

ところで、本発明の教示内容を好ましい方法で形成かつ継続形成する様々な可能性がある。そのために一方で特許請求の範囲の請求項１に続く請求項と、他方では図面を利用した本発明の有利な実施例の以下の説明とを参照されたい。図面を利用する本発明の有利な実施例の説明に関連して、一般的に本教示内容の有利な態様と継続形成も説明する。

本発明は、シャフト（１）を支承するための滑り軸受に関し、シャフト（１）の表面との間に軸受ギャップ（６）を画定するとともにシャフト（１）を収容するための少なくとも１つの軸受ブシュ（３）と、軸受ギャップ（６）から再び排出可能である潤滑剤を軸受ギャップ（６）の中へ供給するための手段とを含むものにおいて、軸受ギャップ（６）を通る潤滑剤流を絞り込むための少なくとも１つの絞り要素を備えていることを特徴とする滑り軸受である。この構成により、軸受ギャップ（６）の温度に起因する変化の負の影響を補償することが可能となる。

図１は、滑り軸受２の中に、軸受ブシュ３を介して軸支されているクランク軸１を示す部分的な断面図である。軸受の潤滑剤供給は、油供給部10を介して軸受ブシュ３の中の溝４を介して行われる。上部軸受ブシュ３の左右に、連結通路11を介して同様に潤滑剤供給部と連結されている別個の溝3.1、3.2が設けられている。溝3.1、3.2の中に、潤滑剤圧力の発生によってクランク軸１に押圧され、それによって軸受ギャップ６を外方に対して閉鎖する遮断要素5.1、5.2が配置されている。軸受ギャップ６が様々な大きさに、クランク軸１及び滑り軸受２の熱膨張率によって増大するとき、遮断要素5.1、5.2は、潤滑剤の圧力によってクランク軸１に保持され、クランク軸１に当接し、それによってほぼ熱膨張率に依存しない絞りギャップが形成される。それによって潤滑剤流の極端な増加は、遮断要素5.1、5.2が潤滑剤流を絞り込むので軸受によって阻止される。一般性の制限なしに、上記の措置は図示した実施形態において滑り軸受２の上部ブシュ３に制限されている。それによってすでに潤滑剤流の充分な絞りが達成される。強すぎる絞りは、流出する潤滑剤によって排熱を強く抑制しすぎることがある。

図２は、図１と類似の、滑り軸受２の中に軸受ブシュ３を介して軸支されているクランク軸１を示す。軸受の潤滑剤供給は、軸受ブシュ３の中の溝４を介して行われる。軸受ブシュとクランク軸との間に軸受ギャップ６がある。軸受ブシュ３の外周側に、クランク軸１のウェブ12.1、12.2に当接して密封するシールリップ7.1、7.2を有するシール要素が取り付けられ、このシールリップは、半径方向外方へ向けられ、半径方向外側に向かって突出し、かつシールリップ7.1、7.2は圧力付勢時に持ち上がり、潤滑剤を絞り込んで軸受ギャップ６から逃がすことのできる絞りとして作用する。

図３は図２と類似の配列を示す。しかしながら、図３に示す実施形態の場合、シールリップ7.1、7.2は半径方向内方へ向けられ、突出し、それによってより好適に絞り、かつそれによって潤滑剤流が流体力学的に必要な滑り軸受ギャップを形成し、排熱しながら逃がすことができる下部軸受ブシュ（図示せず）の中へ潤滑剤流を排出することができる。上部軸受ブシュ３の側面で潤滑剤流が不足するために、この実施形態は第一に可動軸受に適しており、固定軸受にはそれほど適していない。

図４は、図３と類似のクランク軸−滑り軸受配列を示しているが、この場合には、上部軸受ブシュ３の外周と、クランクウェブ12.1、12.2の内周との間のシールリップの代わりに、絞り要素として絞り孔8.1、8.2が設けられ、上部軸受ブシュ３の外周及びクランクウェブ12.1、12.2の内周と当接する円形の円盤体８が設けられている。潤滑剤流は、この実施形態において、滑り軸受を側面の孔を介してのみ絞り込んで排出される。

図５は、両側どちらの絞り要素5.1、5.2もそれぞればね13.1、13.2によって半径方向にクランク軸１に押圧されることを相違点として、他は図１に準ずる本発明の一形態を示す。この形態の利点は、クランク軸１上の絞り要素5.1、5.2に一様な押圧力が適用され、潤滑剤流の潤滑剤圧力に依存しない絞りが構成される点にある。

図６は、絞り要素5.1、5.2が断面三角形状に形成され、かつ潤滑剤圧力によって絞り要素が付勢されると、その絞り要素がそれぞれ軸受ブシュ外周側の収容溝の壁面へ、軸線方向外方へ押し付けられることを相違点として、他は図１に準ずる本発明の一形態を示す。この実施形態の場合、収容溝内の潤滑剤を内方へ軸受ギャップ６の中へ逃がすことができ、必要であれば潤滑剤供給用の中央の溝４を省くことができる。

図７は、絞り要素5.1、5.2が断面Ｌ字形状に形成されていることを相違点として、他は図１又は図６に準ずる本発明の一形態を示す。ガイド溝を利用して絞り要素5.1、5.2の位置が収容溝3.1、3.2の中で軸線方向で決定される。潤滑剤の圧力が絞り要素を付勢すると、絞り要素は、半径方向ではクランク軸に、かつ軸線方向では収容溝3.1、3.2の軸線方向外側にある壁部に当接する。この実施形態では、図６に示す実施形態と同様に、潤滑剤を内方へ軸受ギャップ６の中へ逃がすことができ、それによって必要であれば潤滑剤供給用の中央の溝４を省くことができる。

本発明に係る教示内容のその他の好ましい態様及び継続形成に関しては、一方で本明細書の一般的な部分を、他方では添付した特許請求の範囲の記載を参照されたい。

最後に特別に強調しておくことにするが、上記の純恣意的に選んだ実施例を、単に本発明に係る教示内容の説明に利用しているが、この教示内容は実施例に制限されない。

１つのシャフトと、１つの軸受ブロックと、１つの軸受ブシュとを備えている滑り軸受の部分的な断面図であって、軸受ブシュの中へ潤滑剤を供給するための溝の両側に、潤滑剤圧力を付勢可能な、絞り要素が取り付けられている。 軸受ブシュとクランクウェブとの間にシールリップの形態で絞り要素が設けられている滑り軸受を示す図である。 本発明のもう１つの実施形態を示す図であって、軸受ブシュとクランクウェブとの間にシールリップの形態で絞り要素が設けられている。 絞り要素が絞り孔を有する円形の円盤体として形成されている滑り軸受を示す図である。 遮断要素が機械的に弾性支承された図１と類似の滑り軸受を示す図である。 中央に向かう潤滑剤の流れを制御するための遮断要素を有する図１と類似の滑り軸受を示す図であり、断面が三角形状である遮断要素が潤滑剤の圧力によって軸線方向外方へ押圧されることを示す。 断面がＬ字形状である遮断要素を備えている図６と類似の滑り軸受を示す図である。

符号の説明

１ シャフト
２ 滑り軸受
３ 軸受ブシュ
3.1、3.2 収容溝
４ 溝
５ 遮断要素
5.1、5.2 絞り要素
６ ギャップ
7.1、7.2 シールリップ
８ 円盤体
8.1、8.2 絞り孔
１０ 油供給部
１１ 連結通路
12.1、12.2 ウェブ
13.1、13.2 ばね

Claims (14)

1. シャフト（１）を支承するための滑り軸受であって、当該シャフト（１）の表面との間に軸受ギャップ（６）を画定するとともに当該シャフト（１）を収容するための少なくとも１つの軸受ブシュ（３）と、前記軸受ギャップ（６）から再び排出可能である潤滑剤を前記軸受ギャップ（６）の中へ供給するための手段とを含むものにおいて、
   前記軸受ギャップ（６）を通る潤滑剤流を絞り込むための少なくとも１つの絞り要素を備えていることを特徴とする滑り軸受。
2. 前記絞り要素が、前記軸受ブシュ（３）の前記シャフト（１）に対向する側の領域及び/又は前記軸受ブシュ（３）の前面側の領域に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の滑り軸受。
3. 前記絞り要素が、前記軸受ブシュ（３）の側方及び/又は内部に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の滑り軸受。
4. 前記絞り要素が、前記軸受ブシュ（３）の外周に配設されている環状円盤体（８）を含み、その環状円盤体が潤滑剤の流出用の絞り開口（8.1）を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の滑り軸受。
5. 前記絞り要素がシールリップ（7.1、7.2）を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の滑り軸受。
6. 前記絞り要素が、ばね要素（13.1、13.2）によって及び/又は圧力下にある流体によって前記シャフト（１）に当接可能である遮断要素（5.1、5.2）を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の滑り軸受。
7. 少なくとも２つの遮断要素（5.1、5.2）が、前記シャフト（１）に対向する側で前記潤滑剤流を供給するための溝（４）の両側で、前記軸受ブシュ（３）の内部及び/又は側方に配設されていることを特徴とする請求項６に記載の滑り軸受。
8. 前記遮断要素（5.1、5.2）が、前記軸受ブシュ（３）の溝（3.1、3.2）の中で、前記シャフト（１）に対向する側に配設されていることを特徴とする請求項６から７のいずれか一項に記載の滑り軸受。
9. 前記遮断要素（5.1、5.2）が、前記溝（3.1、3.2）の中で軸線方向及び/又は半径方向に移動可能であるように配設されていることを特徴とする請求項８に記載の滑り軸受。
10. 前記遮断要素（5.1、5.2）を収容するための前記溝（3.1、3.2）の中に、当該遮断要素（5.1、5.2）を弾性支承するためのばね要素（13.1、13.2）が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の滑り軸受。
11. 前記遮断要素（5.1、5.2）が、前記溝（3.1、3.2）の中で流体圧力により付勢可能であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の滑り軸受。
12. 前記遮断要素（5.1、5.2）を収容するための前記溝（3.1、3.2）が、潤滑剤の圧力で付勢可能であることを特徴とする請求項１１に記載の滑り軸受。
13. 前記潤滑剤流が、前記収容溝（3.1、3.2）から軸受中心に向けて制御されるように、前記遮断要素（5.1、5.2）が形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の滑り軸受。
14. 前記遮断要素（5.1、5.2）が、三角形状又はＬ字形状の断面を有することを特徴とする請求項１３に記載の滑り軸受。

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