JP2011052747A - 軸部材のすべり支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】荷重集中部位が存する場合であっても、該部位において十分な油膜圧力を発生させて摩擦損失を低減することができる軸部材のすべり支持構造を提供する。
【解決手段】相対的に回転可能な軸部材Ａ及び支持部材Ｂの摺動面間に潤滑油Ｃが供給される軸部材Ａのすべり支持構造において、軸部材Ａと支持部材Ｂとの荷重集中部位（ＥからＦ）に対応する摺動面部位を挟む潤滑油の流れ方向の上流側（ＤからＥ）及び下流側（ＦからＧ）の摺動面領域に、他よりも撥油性の高い領域が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸部材のすべり支持構造、特に、内燃機関などに用いられ、軸部材及び支持部材の摺動面間に作用する変動荷重を支持するようにした軸部材のすべり支持構造に関する。

一般に、かかる軸部材のすべり支持構造では、相対的に回転可能な軸部材及び支持部材の摺動面間に潤滑油を供給して潤滑油膜を形成するようにしている。そして、この潤滑油膜内に生ずる油膜圧力により荷重を支持することで、摩擦損失を低減し、磨耗や焼付きを防止すると共に、緩衝作用により騒音の抑制効果をもたらすようにしている。これらの効果は、摺動面間の潤滑油膜の厚さが厚いほど、また潤滑油量が多いほど大きくなることが知られている。

従来からこのような摺動面間の潤滑油量を多くするために、軸受の内周面に周方向に多数の細溝ないしは条痕を並列に形成した技術が提案されている。そして、特許文献１には、軸及び軸受の間に保持される潤滑油のせん断抵抗に伴うエネルギ損失を低減するために、軸及び軸受の少なくとも一方の回転摺動面に周方向の溝が形成され、該溝の内面に撥油膜が形成された、軸及び軸受の間の回転摺動構造が開示されている。

また、特許文献２には、潤滑油膜に十分な軸受支持圧力を発生させる軸受構造として、立軸斜流ポンプ等の流体機械において、流体潤滑層を介して向かい合う下側軸受部材及び上側軸受部材の摺動面の少なくとも一方に撥油性でスリップ流れを生じさせる摺動面の第１領域と、親油性でスリップ流が０もしくは第１領域より小さい摺動面の第２領域とを形成し、第１領域と第２領域を摺動方向に沿って交互に配置するか、又は、第１領域を第２領域の中に点在させた軸受構造が開示されている。

なお、特許文献３，４には、すべり軸受ではないが、転がり軸受の内輪及び外輪の軌道面及び転動体の転動面の少なくとも一つの転がり面に溝が形成され、その上に撥油膜が形成された転がり軸受が開示されている。

特開２００６−３２９２５２号公報 特開２００７−２１１９５６号公報 特開２００７−１９２３３０号公報 特開２００８−２２３９４２号公報

ところで、例えば、自動車用の内燃機関などに用いられているすべり支持構造では、軸部材と支持部材とに相互に作用する荷重の大きさや方向が、軸部材又は支持部材の１回転や１作動サイクルにおいて変わり、その変動荷重のうち最大のものが作用する方向（以下、これを荷重集中方向と称し、これに対応する、軸部材と支持部材の摺動面を荷重集中部位と云う）に対応して形成される隙間に所定の油膜圧力が発生しないと、該部位において、いわゆる油膜切れなどが生じ、流体潤滑域から軸部材が支持部材に部分的に直接に接触する混合潤滑域や境界潤滑域に移行し、両者間の摩擦損失の増大、延いては、磨耗や発熱、焼き付などを招くおそれがある。したがって、通常は、このような事態を避けるべく、十分な量の潤滑油を供給するとか、軸部材と支持部材との互いの面圧が小さくなるように、軸部材及び支持部材の径を大きくしたり、支持部材の幅を広くすることなどの対策が採られている。

しかしながら、このような対策を採ることはすべり支持構造の大型化やコスト上昇を招くことから、すべり支持構造そのものにより十分な油膜圧力を発生させて、摩擦損失を低減することのできるすべり支持構造が求められている。

なお、上述の特許文献１に開示された軸及び軸受の間の回転摺動構造は、軸及び軸受の間に保持される潤滑油のせん断抵抗に伴うエネルギ損失を低減するための技術であり、荷重集中部位が存する場合については触れられていない。また特許文献２に開示された軸受構造は、上側軸受部材及び下側軸受部材の摺動面に荷重が上方向から下方向に均一に作用するスラスト軸受形式のものであり、摺動面に荷重が集中する部位が存する回転軸の軸受形式のものについては、言及されていない。

そこで、本発明の目的は、上記従来の実情に鑑みなされたもので、荷重集中部位が存する場合であっても、該部位において十分な油膜圧力を発生させて摩擦損失を低減することができる軸部材のすべり支持構造を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る軸部材のすべり支持構造の一形態は、
相対的に回転可能な軸部材及び支持部材の摺動面間に潤滑油が供給される軸部材のすべり支持構造において、
前記軸部材と前記支持部材との荷重集中部位に対応する摺動面部位を挟む潤滑油の流れ方向の上流側及び下流側の摺動面領域に、他よりも撥油性の高い領域が設けられていることを特徴とする。

ここで、本発明の上記一形態による軸部材のすべり支持構造によって、荷重集中部位に対応する隙間に従来のものに比べ大きな油膜圧力が発生する原理について、図１及び図２を用いて説明する。

図１において、Ａは軸部材、Ｂは軸部材Ａを支持する円筒状の支持部材、Cは両者の間の隙間に供給されて介在された潤滑油である。ここで、軸部材Ａが図示の上方から下方向に荷重Ｗを及ぼしながら支持部材Ｂ内で矢示の時計回りに相対速度Ｖで回転しているとする。このように軸部材Ａに作用する荷重Ｗにより軸部材Ａと支持部材Ｂとの摺動面間の隙間が狭められると、潤滑油Ｃには粘性があるためにその隙間からの流出が阻止され、潤滑油膜内にしぼり油膜圧力が生じる。又、同時に、軸部材Ａが回転することに伴い粘性を有する潤滑油Ｃが軸部材Ａと支持部材Ｂとの間に引きずり込まれることにより潤滑油膜内にくさび油膜圧力が生じる。この油膜圧力は、図示のように、軸部材Ａと支持部材Ｂとの最小隙間部位（図１の荷重Ｗの方向と支持部材Ｂの摺動面との交点を挟むほぼＥ、Ｆ間）のほぼ中央部が凸の（図１に破線Ｐaで示す）圧力分布を呈する。かくて、軸部材Ａと支持部材Ｂとの隙間に生ずる油膜圧力によって、軸部材Ａが支持部材Ｂに支持されることになる。

ここで、上述の荷重Ｗが変動しない、すなわち、軸部材Ａと支持部材Ｂとに一定荷重が作用するようなすべり支持構造においては、上述の最小隙間部位の大きさもほぼ一定に維持されるので、そこを流れる潤滑油Ｃは軸部材Ａの回転により、図２（Ａ)に示すような速度分布を有し、流量もほぼ一定で変化しない。さらに、潤滑油Ｃはその粘性のために最小隙間部位に留まろうとするが、上述の速度分布を有する流れがあることから、支持部材Ｂの摺動面から剥がされるような力が作用し、最小隙間部位より下流側（図１のほぼＦ、Ｇ間）における潤滑油膜内が負圧となり、キャビテーションが発生する。

ところで、上述の荷重Ｗが変動しその最大荷重により、図１に示す最小隙間部位が形成されたとした場合にも、油膜圧力が生じることは、一定荷重の場合と同じである。しかしながら、本発明の一形態による軸部材のすべり支持構造においては、荷重集中部位に対応する摺動面部位（図１のほぼＥ、Ｆ間）を挟み、潤滑油流れ方向の上流側（図１のほぼＤ,Ｅ間）及び下流側（図１のほぼＦ、Ｇ間）の摺動面領域に他よりも撥油性の高い領域が設けられていることから、この最小隙間部位とこれを挟む回転方向ないしは潤滑油流れ方向の上流側及び下流側とにおける速度分布は、図２（Ｂ）に示すようになる。すなわち、支持部材Ｂの摺動面部位における上述の潤滑油流れ方向の上流側の摺動面領域（図１のほぼＤ,Ｅ間）においては、高い撥油性領域と潤滑油とのすべりが生ずることにより、軸部材Ａに接触している側と支持部材Ｂに接触している側との速度がほぼ等しくなり、隙間での平均速度が大きく、延いては、流量も多くなる。これに対し、荷重集中部位に対応する摺動面部位（図１のほぼＥ、Ｆ間）では、速度が大きくなること且つ流量が多くなることなく維持されるので、流量の釣り合いの結果として、荷重集中部位に対応する隙間には従来のものに比べ大きな油膜圧力が発生するのである。このときの圧力分布は、図１に実線Ｐｂで示される。一方、支持部材Ｂの摺動面部位における上述の回転方向ないしは潤滑油流れ方向の下流側の摺動面領域（図１のほぼＦ,Ｇ間）においては、高い撥油性領域と潤滑油とのすべりが生ずることにより、潤滑油の支持部材Ｂからの剥離が促進されるので、潤滑油膜内での負圧の発生が抑制される。

かくて、本発明の一形態による軸部材のすべり支持構造によれば、相対的に回転可能な軸部材と支持部材との間で荷重が集中することにより、両者間の隙間が狭くなったとき、荷重集中部位に対応する摺動面部位を挟んで潤滑油の流れ方向の上流側及び下流側の摺動面領域に設けられている他よりも撥油性の高い領域により、潤滑油膜内の潤滑油の流れが制御されて、油膜圧力が増大されると共に、油膜内負圧の発生が防止される。かくて、潤滑油の粘性抵抗による摩擦損失を効果的に低減することができる。

なお、ここで、上記軸部材のすべり支持構造の一形態において、前記荷重集中部位に対応する摺動面部位には非撥油処理が施されて非撥油性面に形成されると共に、前記撥油性の高い領域には撥油処理が施されて撥油性面に形成されてもよい。

この形態によれば、非撥油性面と撥油性面との間に段差を有することなく摺動面が形成されるので、摩擦損失をさらに低減することができる。

さらに、前記支持部材の撥油性面は、該支持部材の軸方向両端を除いて形成されてもよい。

この形態によれば、支持部材の撥油性面から支持部材の軸方向両端側への潤滑油の漏れ量が低減されるので、同等の油膜圧力を得るときに、支持部材の軸方向ないしは幅方向の寸法を小さくすることができる。

ここで、前記軸部材はクランクシャフト又はカムシャフトのメインジャーナル、前記支持部材はジャーナルベアリングであり、前記撥油性面がジャーナルベアリングの摺動面に形成されていてもよい。

さらに、前記ジャーナルベアリングにおける前記撥油性面に挟まれた摺動面部位は、前記メインジャーナル及び前記ジャーナルベアリング間の最小潤滑油膜厚位置にあることが好ましい。

なお、前記軸部材は、フルフローティング形式でピストン及びコネクティングロッドに連結されたピストンピン、前記支持部材は該ピストンのピンボスであって、前記撥油性面が該ピンボスの摺動面に形成されていてもよい。

この場合、前記ピンボスの摺動面における前記撥油性面に挟まれた摺動面部位は、前記ピストン及びピンボスの中心軸線を含む平面方向位置にあることが好ましい。

本発明によれば、軸部材と支持部材との間で荷重が集中することにより、両者間の隙間が狭くなったとき、軸部材及び支持部材の少なくとも一方の摺動面の荷重集中部位に対応する摺動面部位を挟んで潤滑油の流れ方向の上流側及び下流側の摺動面領域に設けられている他よりも撥油性の高い領域面により、潤滑油膜内の潤滑油の流れが制御されて、油膜圧力が増大されると共に、油膜内負圧の発生が防止される。かくて、潤滑油の粘性抵抗による摩擦損失を低減することができる。

相対的に回転可能な軸部材及び支持部材のすべり支持構造の油膜圧力発生原理を概念的に説明するための模式的断面図である。 （Ａ）は、従来の回転軸のすべり支持構造における最小隙間部位付近における潤滑油の速度分布図、（Ｂ）は本発明による同上の速度分布図である。 本発明をエンジンのクランクシャフトにおける回転軸のすべり支持構造に適用した実施形態を示す断面図である。 図３に示す実施形態における軸受部材の第１実施形態を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図である。 図３に示す実施形態における軸受部材の第２実施形態を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図である。 本発明をエンジンのピストンにおける相対的に回転可能な軸部材及び支持部材のすべり支持構造に適用した一実施形態を示す側面図である。 図６に示す実施形態において、ＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿ってとった支持部材の断面図である。 本発明をエンジンのピストンにおける相対的に回転可能な軸部材及び支持部材のすべり支持構造に適用した一実施形態において、（Ａ）は軸部材と支持部材との関係を示す断面図、（Ｂ）は軸部材の回転による油膜圧力の発生の様子を説明するためのグラフ、及び（Ｃ）は潤滑油の速度分布図である。 本発明をエンジンのバルブリフターに適用した一実施形態を示し、（Ａ）はその模式的正面図、（Ｂ）はバルブリフターの上面図、及び（Ｃ）は側面図である。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

まず、本発明をエンジンのクランクシャフトのすべり支持構造に適用した実施の形態につき、図３を参照して説明する。図３において、１０は回転する軸部材としてのクランクシャフトのメインジャーナル、１２はメインジャーナル１０を回転自在に支持するための支持部材ないしは軸受部材としてのジャーナルベアリングである。ジャーナルベアリング１２は、不図示のシリンダブロックに形成された上側ハウジング１４a及びこれに締結されるベアリングキャップに形成された下側ハウジング１４bにより挟まれて固定されている。なお、本実施の形態では、ジャーナルベアリング１２も上側ジャーナルベアリング１２aと下側ジャーナルベアリング１２ｂとで構成されている。そして、メインジャーナル１０と、上側ジャーナルベアリング１２aと下側ジャーナルベアリング１２ｂとで構成されているジャーナルベアリング１２とは、それらの全周に亘り所定の隙間を有するように設定され、この隙間に対し不図示の油通路を介して潤滑油が供給される。

そこで、本実施形態における軸受部材としてのジャーナルベアリング１２では、第１実施形態として図４に示すように、下側ジャーナルベアリング１２ｂの内周の摺動面において、メインジャーナル１０と下側ジャーナルベアリング１２ｂとの荷重集中部位に対応する摺動面部位Ｘが、撥油性がないか又は低い面とされているのに対し、この摺動面部位Ｘを挟み、メインジャーナル１０の回転方向ないしは潤滑油の流れ方向（図４に矢印で示す）の上流側の摺動面領域Ｙa及び下流側の摺動面領域Ｙbに撥油性面が形成されている。

なお、メインジャーナル１０と下側ジャーナルベアリング１２ｂとの荷重集中部位とは、駆動系からクランクシャフトに加わる荷重に応じて、メインジャーナル１０の一回転中に変わる変動荷重のうち、ジャーナルベアリング１２に最大の荷重が作用する方向に対応する部位を意味する。そして、メインジャーナル１０はこの方向にジャーナルベアリング１２内において偏心し、摺動面部位Ｘにおいて最小隙間部位、換言すると、最小油膜厚さ部位が形成される。なお、クランクシャフトの場合、この最小油膜厚さ部位は運転条件によって定まり、予めこの部位は予測できる。

したがって、図４に示す実施の形態では、荷重集中部位に対応する、非撥油性又は低撥油性面とされている摺動面部位Ｘの中心が下側ジャーナルベアリング１２ｂの最下点からメインジャーナル１０の回転方向（図４に矢印で示す）の下流側に所定の角度（例えば、３０〜４０度）ずらされて設定されている。そして、この摺動面部位Ｘを挟み、メインジャーナル１０の回転方向の上流側の摺動面領域Ｙaは下側ジャーナルベアリング１２ｂの右端から摺動面部位Ｘの始端にかけて、及び、メインジャーナル１０の回転方向の下流側の摺動面領域Ｙbは摺動面部位Ｘの終端から下側ジャーナルベアリング１２ｂの左端にかけて撥油性面として形成されている。

このように構成された本実施の形態の作用を説明する。今、メインジャーナル１０が不図示の油通路を介して潤滑油の供給を受けながら図示の時計回りに回転しているとする。この供給された潤滑油は、メインジャーナル１０の回転に伴い、ジャーナルベアリング１２とメインジャーナル１０との間に形成された隙間内を撥油性面の摺動面領域Ｙaに沿って同じく時計回りに流れる。このとき、潤滑油は、上述のように、メインジャーナル１０に接触している側と下側ジャーナルベアリング１２ｂの撥油性面の摺動面領域Ｙaに接触している側との速度がほぼ等しくなり、隙間での平均速度が大きく、延いては、流量も多くなる。これに対し、荷重集中部位に対応する非撥油性又は低撥油性面とされている摺動面部位Ｘでは、速度が大きくなること且つ流量が多くなることなく維持されるので、流量の釣り合いの結果として、荷重集中部位に対応する摺動面部位Ｘの隙間には従来のものに比べ大きな油膜圧力Ｐｂが発生する（図１参照）。この大きな油膜圧力Ｐｂによりメインジャーナル１０を半径方向に押し上げて、最小油膜厚さを厚くすることができ、メインジャーナル１０の偏心量を小さくできる。

一方、下側ジャーナルベアリング１２ｂの摺動面部位Ｘに関して上述の回転方向の下流側においては、撥油性面の摺動面領域Ｙbと潤滑油とのすべりが生ずることにより、潤滑油の下側ジャーナルベアリング１２ｂからの剥離が促進されるので、潤滑油膜内での負圧の発生が抑制される。この負圧発生抑制作用により、メインジャーナル１０の回転に対する粘性抵抗を低減することができる。

次に、支持部材ないしは軸受部材としてのジャーナルベアリング１２の第２実施形態を、図５を参照して説明する。この第２実施形態が上述の第１実施形態と異なるのは、撥油性面がジャーナルベアリング１２の軸方向両端を除いて設けられている点のみであるから、同一機能部位については第１実施形態で用いたのと同一の符号を用い重複説明を避ける。

すなわち、図５（Ａ）は下側ジャーナルベアリング１２ｂの上面図、（Ｂ）はその側面図であり、本第２実施形態では、荷重集中部位に対応する、非撥油性又は低撥油性面とされている摺動面部位Ｘを挟み、メインジャーナル１０の回転方向ないしは潤滑油の流れ方向の上流側及び下流側の両方において撥油性面の摺動面領域Ｙa及びＹbが、軸方向両端を除いて形成されている。

この第２実施形態によれば、下側ジャーナルベアリング１２ｂの撥油性面の摺動面領域Ｙa及びＹbからの軸方向両端側への潤滑油の漏れ量が低減されるので、第１実施形態と同等の油膜圧力を得る場合に、ジャーナルベアリング１２の軸方向すなわち幅方向の寸法を小さくすることができる。

ここで、非撥油性又は低撥油性面とされている摺動面部位Ｘ、及び撥油性面の摺動面領域Ｙa及びＹbを形成するに際しては、当該摺動面部位Ｘに対しては何等の処理を施さずに、摺動面領域Ｙa及びＹbのみに対して高撥油性の材料を塗布するか、又は当該摺動面部位Ｘ及び摺動面領域Ｙa及びＹbに対し、それぞれ、非撥油性又は低撥油性の材料及び高撥油性の材料を塗布することによってもよい。

なお、高撥油性の材料としては、フルオロアルキルシランを用いることができ、例えば、エタノール、テトラエトキシシラン、フルオロアルキルシラン、及び塩酸水溶液の混合液を摺動面領域Ｙa及びＹbに塗布した後、大気炉において約２００℃で約３０分間焼成する。このようにすると、ジャーナルベアリングの基材（例えば、鉄）にシラノール基（О−Ｓｉ−Ｏ；ガラス層ＳｉＯ２）が強固に形成され、シラノール基の末端すなわち最表面に撥油性の高いＲｆ基（フッ素）が形成され、高撥油性の摺動面が得られる。

また、非撥油性又は低撥油性の材料としては、上記の混合液からフルオロアルキルシランを除いた混合液を用いることができ、同様に塗布した後に焼成する。このようにすると、ジャーナルベアリングの基材にシラノール基（О−Ｓｉ−Ｏ；ガラス層ＳｉＯ２）のみが形成されて、非撥油性又は低撥油性の摺動面が得られる。

なお、非撥油性又は低撥油性の材料及び高撥油性の材料を、部位は異なるが、同時に塗布するに際しては、ローラ表面に、上記エタノール、テトラエトキシシラン、フルオロアルキルシラン、及び塩酸水溶液の混合液と、上記エタノール、テトラエトキシシラン、及び塩酸水溶液の混合液とを部位を異ならせて塗布して、下側ジャーナルベアリング１２ｂに転写し、そして焼成すればよい。このようにすると、非撥油性面又は低撥油性面と高撥油性面との間に段差を有することなく摺動面が形成される。具体的には、高撥油性膜の最表面側のＲｆ基は数ｎｍ程度の厚さであり、両者に共通するシラノール基（О−Ｓｉ−Ｏ）の厚さ６０〜２００ｎｍに比べて極めて薄く、マクロ的には両者の膜厚にはほとんど差がない、平滑な膜の摺動面が得られる。したがって、摩擦損失をさらに低減することができる。

次に、本発明をピストンにおける相対的に回転可能な軸部材及び支持部材のすべり支持構造に適用した実施の形態につき説明する。

この実施の形態に係るピストン１００は、図６に示すように、ピストンリングが装着される複数の外周溝が形成されたピストンランド１０２を有し、その下方にスカート部１０４及び後述のピストンピン１２０が嵌合されるピストンピンボス（以下、ピンボスと称す）１０６を有している。ピンボス１０６にはクランクシャフトの長手方向と略平行な軸線を有するピストンピン孔１０８が開設されている。そして、ピンボス１０６はピストンピン孔１０８の軸線に直交して平行に配置されたサイドウォール１１０と一体に形成され、該サイドウォール１１０の両端がそれぞれスカート部１０４に連続して形成されている。

そして、上述のピストンピン１２０は、大端部がクランクシャフトのピンに連結されたコネクティングロッド１２２の小端部孔に嵌合されると共に、その両端部がピンボス１０６のピストンピン孔１０８に嵌合されて、ピストン１００及びコネクティングロッド１２２を連結している。

ここで、ピストンに関する実施形態における軸部材としてのピストンピン１２０は、ピストン１００のピンボス１０６におけるピストンピン孔１０８及びコネクティングロッド１２２の小端部孔に対し共に相対回転可能である、いわゆる、フルフローティング形式で、ピストン１００及びコネクティングロッド１２２に連結されている。そこで、本実施形態においては、図７に示すように、支持部材としてのピンボス１０６におけるピストンピン孔１０８の摺動面に撥油性面が形成されている。より具体的には、ピンボス１０６のピストンピン孔１０８の摺動面において、ピストン１００の中心軸線Ｐz及びピンボス１０６におけるピストンピン孔１０８の中心軸線Ｐｘの両者を含む平面方向位置１０６ｃを中央に含む所定範囲の摺動面部位１０６ｂないし１０６ｄ（図８（Ａ）参照）は、非撥油性又は低撥油性面とされている摺動面部位Ｘに形成されているのに対し、当該摺動面部位Ｘを挟む両側の摺動面部位１０６aないし１０６ｂ、及び摺動面部位１０６ｄないし１０６eがそれぞれ撥油性面の摺動面部位Ｙa及びＹbに形成されている。

このピストンに関する実施形態の作用を説明する。今、ピストン１００がピンボス１０６のピストンピン孔１０８に潤滑油の供給を受けながら、上昇及び下降の往復運動をしているとする。このとき、クランクシャフトが時計回りに回転しているとした場合、クランクシャフトのピンの最下点位置から始まるピストン１００の上昇行程のうちの後期、及びクランクシャフトのピンの最上点位置から始まるピストン１００の下降行程のうちの前期においては、ピストンピン１２０はピンボス１０６に対し反時計回りに回転し、それ以外の下降行程の後期及び上昇行程の前期においては、時計回りに回転することになる。

ここで、ピストン１００にはその下降時に燃焼圧力による荷重が作用し、ピストンピン１２０とピンボス１０６とではピストン１００の中心軸線Ｐz及びピンボス１０６におけるピストンピン孔１０８の中心軸線Ｐｘの両者を含む平面方向位置１０６ｃを中央に含む所定範囲の摺動面部位１０６ｂないし１０６ｄが荷重集中部位となる。なお、この荷重集中部位は、ピストン１００の上昇及び下降の往復運動に伴い、ピストンピン１２０との関係ではその中心に対する半径方向位置が変動するが、ピンボス１０６との関係ではピストン１００の中心軸線Ｐz方向に対応する半径方向位置１０６ｃであり一定である。

そこで、図８（Ａ）に示すように、ピストン１００の下降行程の前期においてピストンピン１２０が反時計回りに回転しているとすると、供給された潤滑油は、ピストンピン１２０の回転に伴い、ストンピン１２０とピンボス１０６におけるピストンピン孔１０８との間に形成された隙間内を同じく反時計回りに流れることになる。このとき、潤滑油は、図８（Ｃ）に示すように、ピンボス１０６の上流側の撥油性面の摺動面部位Ｙaに接触している側とピストンピン１２０に接触している側との速度がほぼ等しくなり、隙間での平均速度が大きく、延いては、流量も多くなる。これに対し、荷重集中部位に対応する非撥油性又は低撥油性面とされている摺動面部位Ｘでは、速度が大きくなること且つ流量が多くなることなく維持されるので、流量の釣り合いの結果として、図８（Ｂ）に示すように、荷重集中部位に対応する隙間に、従来の油膜圧力Ｐa（破線）に比べ大きな油膜圧力Ｐｂ(実線)を発生させることができる。この大きな油膜圧力Ｐｂによりピストンピン１２０を半径方向内方に離間させて、最小油膜厚さを厚くすることができ、ピストンピン１２０の耐焼付性を向上させることができる。

一方、ピンボス１０６の非撥油性又は低撥油性面とされている摺動面部位Ｘに関し上述の回転方向の下流側においては、撥油性面の摺動面領域Ｙbと潤滑油とのすべりが生ずることにより、潤滑油のピンボス１０６からの剥離が促進されるので、潤滑油膜内での負圧の発生が抑制される。この負圧発生抑制作用により、ピストンピン１２０の回転に対する粘性抵抗を低減することができ、摩擦損失を少なくすることができる。

さらに、本発明をエンジンのバルブリフターに適用した実施の形態につき図９以下を参照して説明する。

ここで、エンジンのバルブリフターとは、カムの回転運動を往復運動に変えてバルブに動力を伝える部品であり、例えば、有底の筒形状を有している。このバルブリフター２０は、図９（Ａ）に模式的に示すように、バルブ２２のステム２２Ａの端部にその内底部が当接され、クランクシャフトの回転に同期して駆動されるカムシャフト２４に一体に形成されたカム２４Ａによりバルブ２２が開く方向に駆動され、バルブスプリング２６により、バルブ２２が閉じる方向に付勢されている。そして、これらのバルブリフター２０は、通常、図９（Ｃ）に示すように、カム２４Ａの中心とバルブリフター２０の中心とがオフセットされており、カム２４Ａとバルブリフター２０とが接触してバルブ２２をリフトする度に、バルブリフター２０が少しずつ回転して接触部分の偏磨耗を防ぐようにされている。

そして、このエンジンのバルブリフターに係る実施形態では、バルブリフター２０の頂面Ａの摺動面に撥油性面が形成されている。具体的には、図９（Ｂ）に示すように、頂面Ａの中央部を除いた周囲部に環状の撥油性面の摺動面部位Ｙが形成されている。逆に、頂面Ａの中央部はほぼ円形の非撥油性又は低撥油性面とされている摺動面部位Ｘに形成されている。

このエンジンのバルブリフター２０に係る実施形態の作用を説明する。今、不図示の油供給装置により、カム２４Ａとバルブリフター２０との接触部に潤滑油の供給を受けながら、カムシャフト２４が図示の反時計回りに回転しているとする。このとき、カム２４Ａとバルブリフター２０との接触部は、カム２４Ａの回転に伴い、カム２４Ａの基礎円に近い緩衝部位とバルブリフター２０の頂面２０Ａの周辺部位との当接開始位置から、カム２４Ａの揚程部位とバルブリフター２０の頂面２０Ａの中央部位とが当接する最大リフト位置を経て、再度、カム２４Ａの基礎円に近い緩衝部位とバルブリフター２０の頂面２０Ａの周辺部位との当接終了位置へと移動することになる。したがって、バルブリフター２０の場合には、最大の荷重が作用する最大リフト位置すなわちバルブリフター２０の頂面２０Ａの中央部位が荷重集中部位となる。

ここで供給された潤滑油は、カムシャフト２４の回転に伴い、カム２４Ａとバルブリフター２０との間に形成された隙間内を同じく反時計回りに流れる。このとき、上述のように、カム２４Ａの撥油性面の摺動面部位Ｙに接触している側とバルブリフター２０に接触している側との速度がほぼ等しくなり、隙間での平均速度が大きく、延いては、流量も多くなる。これに対し、荷重集中部位に対応する非撥油性又は低撥油性面とされている摺動面部位Ｘでは、速度が大きくなる且つ流量が多くなることなく維持されるので、流量の釣り合いの結果として、荷重集中部位に対応する隙間には従来のものに比べ大きな油膜圧力Ｐｂが発生する。この大きな油膜圧力Ｐｂによりカム２４Ａとバルブリフター２０との隙間での最小油膜厚さを厚くすることができ、境界潤滑域から流体潤滑域となり、両者間の摺動抵抗すなわち摩擦を低減することができる。この結果、カム２４Ａとバルブリフター２０との接触部すなわち摺動部の磨耗も低減する。

一方、バルブリフター２０の非撥油性又は低撥油性面とされている摺動面部位Ｘに関し上述の回転方向の下流側においては、撥油性面の摺動面領域Ｙｂと潤滑油とのすべりが生ずることにより、潤滑油のバルブリフター２０からの剥離が促進されるので、潤滑油膜内での負圧の発生が抑制される。この負圧発生抑制作用により、カム２４Ａの回転に対する粘性抵抗を低減することができる。

なお、バルブリフター２０に係る上述の実施形態においては、頂面Ａの中央部をほぼ円形の非撥油性又は低撥油性面とされている摺動面部位Ｘに形成し、頂面Ａの中央部を除いた周囲部に環状の撥油性面の摺動面部位Ｙを形成したが、これは例えば、図１０に示すように、多少の変形を伴って実施されてもよい。上述したように、カム２４Ａの中心とバルブリフター２０の中心とがオフセットされ、バルブリフター２０は少しずつ回転しているので、カム２４Ａは必ずしもバルブリフター２０の中心に高い荷重で接触しないからである。

１０ メインジャーナル
１２ ジャーナルベアリング
１２a 上側ジャーナルベアリング
１２b 下側ジャーナルベアリング
１４a 上側ハウジング
１４b 下側ハウジング
Ｘ 撥油性がないか又は低い摺動面部位
Ｙa 上流側の撥油性面の摺動面領域
Ｙb 下流側の撥油性面の摺動面領域
１００ ピストン
１０４ スカート部
１０６ ピストンピンボス
１０８ ピストンピン孔
１２０ ピストンピン
１２２ コネクティングロッド
Ｐz ピストンの中心軸線
Ｐx ピストンピン孔の中心軸線

Claims (7)

1. 相対的に回転可能な軸部材及び支持部材の摺動面間に潤滑油が供給される軸部材のすべり支持構造において、
   前記軸部材と前記支持部材との荷重集中部位に対応する摺動面部位を挟み潤滑油の流れ方向の上流側及び下流側の摺動面領域に、他よりも撥油性の高い領域が設けられていることを特徴とする軸部材のすべり支持構造。
2. 前記荷重集中部位に対応する摺動面部位には非撥油処理が施されて非撥油性面に形成されると共に、前記撥油性の高い領域には撥油処理が施されて撥油性面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸部材のすべり支持構造。
3. 前記支持部材の撥油性面は、該支持部材の軸方向両端を除いて形成されていることを特徴とする請求項２に記載の軸部材のすべり支持構造。
4. 前記軸部材はクランクシャフト又はカムシャフトのメインジャーナル、前記支持部材はジャーナルベアリングであり、前記撥油性面がジャーナルベアリングの摺動面に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の軸部材のすべり支持構造。
5. 前記ジャーナルベアリングにおける前記撥油性面に挟まれた摺動面部位は、前記メインジャーナル及び前記ジャーナルベアリング間の最小潤滑油膜厚位置にあることを特徴とする請求項４に記載の軸部材のすべり支持構造。
6. 前記軸部材は、フルフローティング形式でピストン及びコネクティングロッドに連結されたピストンピン、前記支持部材は該ピストンのピンボスであって、前記撥油性面が該ピンボスの摺動面に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の軸部材のすべり支持構造。
7. 前記ピンボスの摺動面における前記撥油性面に挟まれた摺動面部位は、前記ピストン及びピンボスの中心軸線を含む平面方向位置にあることを特徴とする請求項６に記載の軸部材のすべり支持構造。

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