JP2011236923A - Bearing structure of rotary shaft - Google Patents
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Description
本発明は、回転軸の軸受構造に関し、特に、ラジアルすべり軸受の軸受内周面と回転軸との間の隙間に充填される潤滑油を介して、回転軸を支持する回転軸の軸受構造に関する。 The present invention relates to a bearing structure of a rotating shaft, and more particularly to a bearing structure of a rotating shaft that supports the rotating shaft through lubricating oil filled in a gap between the bearing inner peripheral surface of the radial slide bearing and the rotating shaft. .
回転軸を潤滑油を介してラジアルすべり軸受の軸受内周面で支持する軸受構造の関連技術が下記特許文献1,2に開示されている。特許文献1には、クランクピンの断面形状が非真円形であって、この断面形状とすべり軸受との間の軸受隙間の最小位置が、クランクジャーナルの回転中心とすべり軸受の中心とを結ぶ軸線上にないクランクシャフトが開示されている。特許文献1では、クランクピンの断面形状を楕円形状に加工し、軸受隙間の最小位置とすべり軸受の中心とを結ぶ軸線と、クランクジャーナルの回転中心とすべり軸受の中心とを結ぶ軸線との成す角度を、クランクジャーナルの回転方向と反対方向へ90°以下としている。また、特許文献2には、軸受本体の負圧が発生すると予測される部分に、軸受本体外部と連通する窪みまたは孔を設けたジャーナルすべり軸受が開示されている。
回転軸を潤滑油を介してラジアルすべり軸受の軸受内周面で支持する場合に、回転軸の径方向に沿った荷重が回転軸から潤滑油を介して軸受内周面に作用すると、軸受内周面における荷重を受ける部分と回転軸との間に形成される、回転軸の回転方向に先細りの隙間に、潤滑油が粘性のために引きずり込まれるくさび効果によって、荷重と釣り合う油膜圧力(くさび油膜圧力)が発生する。その際には、回転軸の中心軸がラジアルすべり軸受の軸受中心軸に対して荷重作用方向から回転軸の回転方向にある角度進んだ方向に偏心した状態で、荷重と油膜圧力とが釣り合う。そのため、回転軸と軸受内周面との間に形成される油膜厚さも、荷重作用方向から回転軸の回転方向にある角度進んだ位置で最小膜厚となる。回転軸の偏心量が大きくなり、最小油膜厚さが小さくなると、高負荷時における焼付きや磨耗の虞が増すことになる。 When the rotating shaft is supported by the bearing inner peripheral surface of the radial slide bearing through the lubricating oil, if a load along the radial direction of the rotating shaft acts on the bearing inner peripheral surface from the rotating shaft through the lubricating oil, Oil film pressure (wedge) that balances the load due to the wedge effect in which the lubricating oil is dragged in due to viscosity in a gap tapering in the direction of rotation of the rotating shaft, which is formed between the portion receiving the load on the peripheral surface and the rotating shaft. Oil film pressure). At that time, the load and the oil film pressure are balanced in a state in which the central axis of the rotating shaft is eccentric with respect to the bearing central axis of the radial slide bearing in a direction advanced by an angle in the rotational direction of the rotating shaft from the load acting direction. Therefore, the oil film thickness formed between the rotating shaft and the bearing inner peripheral surface also becomes the minimum film thickness at a position advanced by an angle in the rotating direction of the rotating shaft from the load acting direction. If the amount of eccentricity of the rotating shaft increases and the minimum oil film thickness decreases, the risk of seizure and wear at high loads increases.
ラジアルすべり軸受が通常の真円軸受である場合は、回転軸と軸受内周面との間のクリアランスが小さい方が、くさび効果が増大しやすくなり、回転軸の偏心量を小さくして最小油膜厚さを大きくするのに有利となる。ただし、回転軸と軸受内周面との間のクリアランスを小さくすると、回転軸がラジアルすべり軸受に対して回転するときの粘性摩擦損失が大きくなり、特に、高オイル粘度となる低温時の粘性摩擦損失が大きくなる。そのため、通常の真円軸受の場合は、粘性摩擦損失の低減と最小油膜厚さの増大とを両立させることが困難となる。 If the radial plain bearing is a normal round bearing, the smaller the clearance between the rotating shaft and the inner peripheral surface of the bearing, the easier the wedge effect will be and the smaller the amount of eccentricity of the rotating shaft. This is advantageous for increasing the thickness. However, if the clearance between the rotating shaft and the inner peripheral surface of the bearing is reduced, the viscous friction loss when the rotating shaft rotates with respect to the radial slide bearing increases, and in particular, the viscous friction at low temperatures where the oil viscosity is high. Loss increases. Therefore, in the case of an ordinary perfect circle bearing, it is difficult to achieve both reduction of viscous friction loss and increase of the minimum oil film thickness.
特許文献1では、すべり軸受(真円軸受)における荷重を受ける部分と断面形状が楕円形状のクランクピンとの間に、クランクピンの回転方向と反対方向に先細りの隙間が形成される。そのため、十分なくさび効果を得ることが困難となり、クランクピンの偏心量を小さくして最小油膜厚さを大きくすることが困難となる。さらに、特許文献1では、クランクピンの非真円加工(楕円加工)に特殊な技術が必要となるため、コスト高を招くことになる。また、特許文献2は、軸受本体内部に負圧が発生しないようにすることで振動低減を狙った技術であり、粘性摩擦損失の低減と最小油膜厚さの増大とを両立させることについては示されていない。
In Patent Document 1, a tapered gap is formed in a direction opposite to the rotation direction of the crankpin between a portion that receives a load in a plain bearing (round bearing) and a crankpin having an elliptical cross section. Therefore, it is difficult to obtain a sufficient wedge effect, and it is difficult to reduce the eccentric amount of the crankpin and increase the minimum oil film thickness. Further, in Patent Document 1, since a special technique is required for non-round processing (elliptical processing) of the crankpin, the cost is increased.
本発明は、回転軸を潤滑油を介してラジアルすべり軸受で支持する場合に、粘性摩擦損失の低減と最小油膜厚さの増大とを両立させることを目的とする。 An object of the present invention is to achieve both a reduction in viscous friction loss and an increase in minimum oil film thickness when a rotating shaft is supported by a radial slide bearing via lubricating oil.
本発明に係る回転軸の軸受構造は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。 The bearing structure of the rotating shaft according to the present invention employs the following means in order to achieve the above-described object.
本発明に係る回転軸の軸受構造は、ラジアルすべり軸受の軸受内周面と回転軸との間の隙間に充填される潤滑油を介して、回転軸の径方向に沿った往復荷重を受ける回転軸の軸受構造であって、軸受内周面においては、θを0°より大きく且つ90°より小さい所定角度とすると、軸受中心軸と直交し且つ前記往復荷重の一方側に沿った方向を基準に、回転軸の回転方向に角度θ進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少し、角度θに相当する位置で軸受中心軸に対する距離が急増し、角度180°−θに相当する位置から回転軸の回転方向に角度180°+θに進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少し、角度180°+θに相当する位置で軸受中心軸に対する距離が急増し、角度360°−θに相当する位置から回転軸の回転方向に前記基準に進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少することを要旨とする。 The bearing structure of the rotating shaft according to the present invention is a rotating shaft that receives a reciprocating load along the radial direction of the rotating shaft through lubricating oil filled in a clearance between the bearing inner peripheral surface of the radial slide bearing and the rotating shaft. In the bearing structure of the shaft, if θ is a predetermined angle larger than 0 ° and smaller than 90 ° on the inner peripheral surface of the shaft, a direction perpendicular to the bearing central shaft and along one side of the reciprocating load is used as a reference. In addition, the distance to the bearing center axis gradually decreases to a position that advances the angle θ in the rotation direction of the rotating shaft, and the distance to the bearing center axis rapidly increases at a position corresponding to the angle θ, from a position corresponding to an angle of 180 ° −θ. The distance to the bearing center axis gradually decreases to a position that advances to an angle of 180 ° + θ in the rotation direction of the rotating shaft, and the distance to the bearing center axis rapidly increases at a position corresponding to the angle of 180 ° + θ, corresponding to an angle of 360 ° −θ. Rotating shaft from position to rotate Distance to the bearing axis to a position where the process proceeds to the reference countercurrent to the gist that gradually decreases.
また、本発明に係る回転軸の軸受構造は、ラジアルすべり軸受の軸受内周面と回転軸との間の隙間に充填される潤滑油を介して、回転軸の径方向に沿った往復荷重を受ける回転軸の軸受構造であって、θを0°より大きく且つ90°より小さい所定角度とすると、軸受中心軸と直交し且つ前記往復荷重の一方側に沿った方向を基準に、回転軸の回転方向に角度θ進んだ位置と角度180°+θ進んだ位置とで分割された2つの半割り軸受を含んでラジアルすべり軸受が構成され、一方の半割り軸受は、角度θに相当する位置から回転軸の回転方向に角度180°+θに進む位置にかけて軸受内周面を形成し、他方の半割り軸受は、角度180°+θに相当する位置から回転軸の回転方向に角度θに進む位置にかけて軸受内周面を形成し、角度θに相当する軸受分割位置付近で、一方の半割り軸受における軸受内周面が、他方の半割り軸受における軸受内周面より径方向外側へずれており、角度180°+θに相当する軸受分割位置付近で、他方の半割り軸受における軸受内周面が、一方の半割り軸受における軸受内周面より径方向外側へずれていることを要旨とする。 In addition, the bearing structure of the rotary shaft according to the present invention applies a reciprocating load along the radial direction of the rotary shaft through the lubricating oil filled in the gap between the bearing inner peripheral surface of the radial slide bearing and the rotary shaft. In the bearing structure of the rotating shaft to be received, when θ is a predetermined angle larger than 0 ° and smaller than 90 °, the direction of the rotating shaft is based on the direction perpendicular to the bearing central axis and along one side of the reciprocating load. A radial plain bearing is configured including two half bearings divided into a position advanced by an angle θ in the rotational direction and a position advanced by an angle of 180 ° + θ, and one of the half bearings is located from a position corresponding to the angle θ. The bearing inner peripheral surface is formed in a rotational direction of the rotary shaft to a position that advances to an angle of 180 ° + θ, and the other half bearing extends from a position corresponding to an angle of 180 ° + θ to a position that advances in the rotational direction of the rotary shaft to an angle θ. Forms the inner peripheral surface of the bearing and corresponds to the angle θ The bearing inner peripheral surface of one half bearing is shifted radially outward from the bearing inner peripheral surface of the other half bearing, and near the bearing split position corresponding to an angle of 180 ° + θ. The gist is that the bearing inner circumferential surface of the other half bearing is displaced radially outward from the bearing inner circumferential surface of the one half bearing.
また、本発明に係る回転軸の軸受構造は、コネクティングロッドの大端部に装着されたラジアルすべり軸受の軸受内周面と、クランクシャフトのクランクピンとの間の隙間に充填される潤滑油を介して、クランクピンを支持する回転軸の軸受構造であって、軸受内周面においては、θを0°より大きく且つ90°より小さい所定角度とすると、軸受中心軸と直交し且つ軸受中心軸からコネクティングロッドの小端部中心軸へ向かう方向を基準に、クランクピンの回転方向に角度θ進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少し、角度θに相当する位置で軸受中心軸に対する距離が急増し、角度180°−θに相当する位置からクランクピンの回転方向に角度180°+θに進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少し、角度180°+θに相当する位置で軸受中心軸に対する距離が急増し、角度360°−θに相当する位置からクランクピンの回転方向に前記基準に進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少することを要旨とする。 In addition, the bearing structure of the rotating shaft according to the present invention includes a lubricating oil filled in a gap between a bearing inner peripheral surface of a radial slide bearing attached to a large end portion of a connecting rod and a crank pin of a crankshaft. In the bearing structure of the rotating shaft that supports the crankpin, when θ is a predetermined angle that is larger than 0 ° and smaller than 90 ° on the inner peripheral surface of the bearing, it is perpendicular to the bearing central axis and from the bearing central axis. The distance to the bearing center axis gradually decreases to the position advanced by the angle θ in the rotation direction of the crank pin with reference to the direction toward the small end center axis of the connecting rod, and the distance to the bearing center axis at the position corresponding to the angle θ The distance to the bearing center axis gradually decreases from a position corresponding to an angle of 180 ° -θ to a position that advances to an angle of 180 ° + θ in the rotation direction of the crankpin, and an angle of 180 ° The distance to the bearing center axis increases rapidly at a position corresponding to θ, and the distance to the bearing center axis gradually decreases from a position corresponding to an angle of 360 ° −θ to a position that advances to the reference in the rotation direction of the crankpin. And
また、本発明に係る回転軸の軸受構造は、コネクティングロッドの大端部に装着されたラジアルすべり軸受の軸受内周面と、クランクシャフトのクランクピンとの間の隙間に充填される潤滑油を介して、クランクピンを支持する回転軸の軸受構造であって、θを0°より大きく且つ90°より小さい所定角度とすると、軸受中心軸と直交し且つ軸受中心軸からコネクティングロッドの小端部中心軸へ向かう方向を基準に、クランクピンの回転方向に角度θ進んだ位置と角度180°+θ進んだ位置とで分割された2つの半割り軸受を含んでラジアルすべり軸受が構成され、一方の半割り軸受は、角度θに相当する位置からクランクピンの回転方向に角度180°+θに進む位置にかけて軸受内周面を形成し、他方の半割り軸受は、角度180°+θに相当する位置からクランクピンの回転方向に角度θに進む位置にかけて軸受内周面を形成し、角度θに相当する軸受分割位置付近で、一方の半割り軸受における軸受内周面が、他方の半割り軸受における軸受内周面より径方向外側へずれており、角度180°+θに相当する軸受分割位置付近で、他方の半割り軸受における軸受内周面が、一方の半割り軸受における軸受内周面より径方向外側へずれていることを要旨とする。 In addition, the bearing structure of the rotating shaft according to the present invention includes a lubricating oil filled in a gap between a bearing inner peripheral surface of a radial slide bearing attached to a large end portion of a connecting rod and a crank pin of a crankshaft. And a rotation shaft bearing structure for supporting the crankpin, where θ is a predetermined angle larger than 0 ° and smaller than 90 °, and perpendicular to the bearing central axis and from the bearing central axis to the center of the small end of the connecting rod A radial plain bearing is configured by including two half bearings divided into a position advanced by an angle θ in the rotation direction of the crankpin and a position advanced by an angle of 180 ° + θ with respect to the direction toward the shaft. The split bearing forms a bearing inner peripheral surface from a position corresponding to the angle θ to a position that advances to an angle of 180 ° + θ in the rotation direction of the crankpin, and the other half bearing has an angle of 180 ° + θ. A bearing inner peripheral surface is formed from a corresponding position to a position that advances to an angle θ in the rotation direction of the crankpin, and the bearing inner peripheral surface of one half bearing is in the vicinity of the bearing split position corresponding to the angle θ. In the vicinity of the bearing split position corresponding to an angle of 180 ° + θ, the bearing inner peripheral surface of the other half bearing is shifted from the bearing inner peripheral surface of the split bearing to the radially outer side. The gist is that it is displaced radially outward from the surface.
本発明の一態様では、2つの半割り軸受における軸受内周面の曲率が等しく、一方の半割り軸受における軸受内周面の曲率中心が、他方の半割り軸受における軸受内周面の曲率中心に対して、角度θに相当する軸受分割位置へずれていることが好適である。 In one aspect of the present invention, the curvatures of the bearing inner peripheral surfaces of the two half bearings are equal, and the center of curvature of the bearing inner peripheral surface of one half bearing is the center of curvature of the bearing inner peripheral surface of the other half bearing. On the other hand, it is preferable to shift to the bearing split position corresponding to the angle θ.
また、本発明に係る回転軸の軸受構造は、ラジアルすべり軸受の軸受内周面と回転軸との間の隙間に充填される潤滑油を介して、回転軸の径方向に沿った荷重を受ける回転軸の軸受構造であって、軸受内周面においては、θを0°より大きく且つ90°より小さい所定角度とすると、軸受中心軸と直交し且つ前記荷重に沿った方向を基準に、回転軸の回転方向に角度θ進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少し、角度θに相当する位置で軸受中心軸に対する距離が急増し、角度360°−θに相当する位置から回転軸の回転方向に前記基準に進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少することを要旨とする。 Further, the bearing structure of the rotating shaft according to the present invention receives a load along the radial direction of the rotating shaft through the lubricating oil filled in the clearance between the bearing inner peripheral surface of the radial sliding bearing and the rotating shaft. In the bearing structure of the rotating shaft, on the inner peripheral surface of the bearing, when θ is a predetermined angle larger than 0 ° and smaller than 90 °, the shaft rotates on the basis of the direction perpendicular to the bearing central axis and along the load. The distance to the bearing center axis gradually decreases to a position that advances the angle θ in the rotation direction of the shaft, and the distance to the bearing center axis suddenly increases at a position corresponding to the angle θ, and from the position corresponding to the angle 360 ° −θ The gist is that the distance to the bearing center axis gradually decreases to a position that advances to the reference in the rotational direction.
また、本発明に係る回転軸の軸受構造は、ラジアルすべり軸受の軸受内周面と回転軸との間の隙間に充填される潤滑油を介して、回転軸の径方向に沿った荷重を受ける回転軸の軸受構造であって、θを0°より大きく且つ90°より小さい所定角度とすると、軸受中心軸と直交し且つ前記荷重に沿った方向を基準に、回転軸の回転方向に角度θ進んだ位置と角度180°+θ進んだ位置とで分割された2つの半割り軸受を含んでラジアルすべり軸受が構成され、一方の半割り軸受は、角度θに相当する位置から回転軸の回転方向に角度180°+θに進む位置にかけて軸受内周面を形成し、他方の半割り軸受は、角度180°+θに相当する位置から回転軸の回転方向に角度θに進む位置にかけて軸受内周面を形成し、角度θに相当する軸受分割位置付近で、一方の半割り軸受における軸受内周面が、他方の半割り軸受における軸受内周面より径方向外側へずれていることを要旨とする。 Further, the bearing structure of the rotating shaft according to the present invention receives a load along the radial direction of the rotating shaft through the lubricating oil filled in the clearance between the bearing inner peripheral surface of the radial sliding bearing and the rotating shaft. In the bearing structure of the rotating shaft, when θ is a predetermined angle larger than 0 ° and smaller than 90 °, the angle θ in the rotating direction of the rotating shaft is based on the direction orthogonal to the bearing central axis and along the load. A radial plain bearing is configured by including two half bearings divided into an advanced position and an angle 180 ° + θ advanced position, and one half bearing has a rotational direction of the rotary shaft from a position corresponding to the angle θ. The bearing inner peripheral surface is formed at a position that advances to an angle of 180 ° + θ, and the other half bearing has a bearing inner peripheral surface that extends from a position corresponding to the angle of 180 ° + θ to a position that advances to an angle θ in the rotation direction of the rotary shaft. Forming and bearing split position corresponding to angle θ In short, the bearing inner peripheral surface of one of the half bearing, can be summarized as are shifted radially outward from the bearing peripheral surface of the other half bearing.
本発明の一態様では、一方の半割り軸受における軸受内周面の曲率中心が、他方の半割り軸受における軸受内周面の曲率中心に対して、角度θに相当する軸受分割位置へずれていることが好適である。 In one aspect of the present invention, the center of curvature of the bearing inner peripheral surface of one half bearing is shifted to the bearing split position corresponding to the angle θ with respect to the center of curvature of the bearing inner peripheral surface of the other half bearing. It is preferable that
本発明の一態様では、一方の半割り軸受における軸受内周面の曲率が、他方の半割り軸受における軸受内周面の曲率より小さいことが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the curvature of the bearing inner peripheral surface of one half bearing is smaller than the curvature of the bearing inner peripheral surface of the other half bearing.
本発明の一態様では、θは20°以上且つ70°以下の所定角度であることが好適である。 In one embodiment of the present invention, θ is preferably a predetermined angle of 20 ° or more and 70 ° or less.
本発明によれば、回転軸の径方向に沿った荷重が回転軸から潤滑油を介してラジアルすべり軸受の軸受内周面に作用するときに、この荷重と釣り合う油膜圧力の発生に寄与する領域でのくさび効果を増大させることができるので、回転軸の偏心量が小さい状態で荷重と釣り合う油膜圧力を発生させることができ、最小油膜厚さを大きくすることができる。さらに、回転軸とラジアルすべり軸受の軸受内周面との間のクリアランスを、荷重と釣り合う油膜圧力の発生に寄与しない領域において増加させることができるので、回転軸がラジアルすべり軸受に対して回転する際の粘性摩擦損失を低減することができる。したがって、粘性摩擦損失の低減と最小油膜厚さの増大とを両立させることができる。 According to the present invention, when a load along the radial direction of the rotating shaft acts on the bearing inner peripheral surface of the radial slide bearing from the rotating shaft via the lubricating oil, the region contributes to generation of an oil film pressure that balances this load. Therefore, the oil film pressure that balances the load can be generated in a state where the eccentric amount of the rotating shaft is small, and the minimum oil film thickness can be increased. Furthermore, since the clearance between the rotary shaft and the bearing inner peripheral surface of the radial slide bearing can be increased in a region that does not contribute to the generation of oil film pressure that balances the load, the rotary shaft rotates with respect to the radial slide bearing. The viscous friction loss at the time can be reduced. Therefore, both reduction of viscous friction loss and increase of minimum oil film thickness can be achieved.
以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る回転軸の軸受構造が適用される内燃機関のコネクティングロッドの概略構成を示す図であり、図2は、本発明の実施形態に係るラジアルすべり軸受を用いた回転軸(クランクピン)の軸受構造の概略を示す図であり、いずれも回転軸方向から見た図を示す。ただし、図1,2を含む各図において、ラジアルすべり軸受(大端部軸受)の厚さや、回転軸(クランクピン)とラジアルすべり軸受(大端部軸受)との間の隙間等のサイズについては、説明の便宜上、実際のサイズよりも大きく図示している。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a connecting rod of an internal combustion engine to which a bearing structure of a rotating shaft according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 uses a radial slide bearing according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing an outline of a bearing structure of a rotating shaft (crank pin), and both are views seen from the rotating shaft direction. However, in each figure including FIGS. 1 and 2, the thickness of the radial slide bearing (large end bearing) and the size of the clearance between the rotary shaft (crank pin) and the radial slide bearing (large end bearing), etc. These are shown larger than the actual size for convenience of explanation.
内燃機関のコネクティングロッド10は、ピストン11の往復直線運動を図示しないクランクシャフトに伝達して回転運動に変換する部品である。図1に示すように、コネクティングロッド10は、ピストン11側の小端部12と、クランクシャフト側の大端部13と、小端部12と大端部13との間を繋ぐコラム部14とから構成されている。なお、コネクティングロッド10は、ニッケル・クロム鋼、クロム・モリブデン鋼、チタン合金などの材料から構成され、高い機械的強度が要求される部材である。
The connecting
小端部12は、ピストン11との接続部であって、ピストン11に連結されたピストンピン15が挿通される小端部貫通孔16が形成されている。そして、小端部貫通孔16には、ピストンピン15を支持するための小端部軸受17が設けられる。小端部軸受17は、例えば、爆発行程における高荷重を、ピストン11を介して受けるため、高い負荷容量が要求される。小端部12の運動形態は、コネクティングロッド10全体の往復運動と大端部13の回転運動との合成から揺動運動となるため、小端部軸受17には、軸受内周面の広い範囲に亘って高荷重が作用する。したがって、軸受内周面には、例えば、大端部13に形成される図示しないジェット孔や連通孔から潤滑油が給油され、潤滑油を介して軸荷重を支持する。
The
大端部13は、クランクシャフトとの接続部であって、クランクシャフトのクランクピン18が挿通される大端部貫通孔19が形成されている。そして、大端部貫通孔19には、クランクピン18を支持するための大端部軸受30が設けられる。なお、大端部13は、コラム部14と一体成形された大端部本体20と大端部本体20に締結されるキャップ21とから構成され、大端部本体20にキャップ21を締結して形成される大端部貫通孔19に半割り構造の大端部軸受30が装着される。
The
コラム部14は、上記のように、小端部12と大端部13との間を繋ぐ部分であって、一般的に、コラム部14、小端部12、及び大端部本体20は一体成形される。コラム部14には、大端部13から小端部12に潤滑油を供給するために、例えば、図示しない連通孔が形成される。また、クランクピン18は、上記のように、クランクシャフトと大端部13とを接続する軸であって、ピストン11の往復動による力を受けて回転すると共に、その力をクランクシャフトに伝達するための部材である。
As described above, the
上記のように、コネクティングロッド10がピストン11とクランクシャフトのクランクピン18とを連結することにより、エンジンの作動時にピストン11が図示しないシリンダ内を往復運動すると、その往復運動がコネクティングロッド10を介してクランクシャフトの回転運動に変換され、クランクシャフトの回転動力がエンジン出力として得られる仕組みになっている。
As described above, when the connecting
大端部軸受30は、回転軸である円筒形状のクランクピン18を支持するラジアルすべり軸受(ジャーナルすべり軸受とも称される)であり、図1,2に示すように、回転軸の周方向に関して2分割された略半円筒形状の半割り軸受31A,31Bにより構成される。一方の半割り軸受31Aは軸受支持部材としてのキャップ21に装着され、他方の半割り軸受31Bは軸受支持部材としての大端部本体20に装着され、2つの半割り軸受31A,31Bの周方向に関する両端部同士を合わせることで、大端部軸受30が構成される。各半割り軸受31A,31Bは、裏金と、裏金の内周側に形成されたライニング層としての軸受合金層とを含んで構成される。裏金の種類としては、例えば鋼等が挙げられ、軸受合金層の種類としては、例えば銅−鉛合金やアルミニウム合金等が挙げられる。この軸受合金層の表面が、軸受摺動面である軸受内周面41である。
The
クランクシャフトには、給油路が形成されており、この給油路を経てクランクピン18の外周面と大端部軸受30の軸受内周面41との間の隙間に潤滑油が充填される。半割り構造の大端部軸受30は、クランクピン18を潤滑油を介して軸受内周面41(軸受合金層の表面)で回転自在に支持することで、クランクピン18の径方向に沿った荷重を潤滑油を介して受ける。ここでの潤滑油は、油膜を形成することにより、軸と軸受が焼き付くことなく機関を運転すること、軸と軸受内周面との摩擦損失や磨耗を低減することを主な役割とするが、冷却、洗浄、防錆等の役割も果たしている。
An oil supply passage is formed in the crankshaft, and the lubricating oil is filled into a gap between the outer peripheral surface of the
内燃機関(4ストロークエンジン)のサイクルにおいて、圧縮上死点では、クランクピン18から大端部軸受30の軸受内周面41にシリンダ内の燃焼圧力による高荷重が作用する。ここでのクランクピン18から軸受内周面41への高荷重の作用方向は、大端部軸受30の軸受中心軸30C(大端部中心軸)及び小端部軸受17の軸受中心軸17C(小端部中心軸)と直交し、且つ軸受中心軸30Cから軸受中心軸17Cへ向かう方向(図1,2の矢印F1に示す方向)である。また、吸気下死点、排気下死点では、クランクピン18から大端部軸受30の軸受内周面41にピストン系の慣性力による高荷重が作用する。ここでのクランクピン18から軸受内周面41への高荷重の作用方向も、軸受中心軸30C及び軸受中心軸17Cと直交し、且つ軸受中心軸30Cから軸受中心軸17Cへ向かう方向(図1,2の矢印F1に示す方向)である。また、吸気上死点でも、クランクピン18から大端部軸受30の軸受内周面41にピストン系の慣性力による高荷重が作用する。ただし、ここでのクランクピン18から軸受内周面41への高荷重の作用方向は、軸受中心軸30C及び軸受中心軸17Cと直交し、且つ軸受中心軸17Cから軸受中心軸30Cへ向かう方向(図1,2の矢印F2に示す方向)である。このように、クランクピン18から大端部軸受30の軸受内周面41に作用する高荷重は、主としてシリンダ内の燃焼圧力及びピストン系の慣性力による荷重であり、大端部軸受30の軸受中心軸30C及び小端部軸受17の軸受中心軸17Cと直交するコンロッド主軸10Aの方向(図1,2の矢印F1,F2に示す方向)に沿った往復荷重となる。大端部軸受30は、この往復荷重を潤滑油を介して軸受内周面41で受ける。
In the cycle of the internal combustion engine (four-stroke engine), at the compression top dead center, a high load due to the combustion pressure in the cylinder acts on the bearing inner
通常のコネクティングロッドでは、大端部13における大端部本体20とキャップ21との分割面(大端部軸受30の分割面)が、コンロッド主軸10A(往復荷重の作用方向)と垂直である。これに対して本実施形態では、θを0°より大きく且つ90°より小さい所定角度とすると、大端部13における大端部本体20とキャップ21との分割面13C,13D(大端部軸受30の分割面31C,31D)が、コンロッド主軸10A(往復荷重の作用方向)に対して、クランクピン18の回転方向(図1,2の矢印Rに示す方向)に所定角度θ傾斜している。ここで、軸受中心軸30Cと直交し且つ軸受中心軸30Cから軸受中心軸17C(小端部中心軸)へ向かう方向、つまり往復荷重の一方側に沿った方向(図1,2の矢印F1に示す方向)を基準方向(角度0°)とすると、基準方向に対して軸受中心軸30Cの周りにクランクピン18の回転方向に沿って角度θ進んだ位置(分割面13C)と角度180°+θ進んだ位置(分割面13D)とで、大端部13が大端部本体20とキャップ21とに分割される。
In a normal connecting rod, a split surface (a split surface of the large end bearing 30) between the large end
キャップ21においては、略半円筒形状の凹曲面である軸受装着面13Aが、角度θに相当する位置からクランクピン18の回転方向に角度180°+θに進む位置にかけて形成されており、この軸受装着面13Aに一方の半割り軸受31Aが装着される。大端部本体20においては、略半円筒形状の凹曲面である軸受装着面13Bが、角度180°+θに相当する位置からクランクピン18の回転方向に角度θに進む位置にかけて形成されており、この軸受装着面13Bに他方の半割り軸受31Bが装着される。したがって、基準方向に対して軸受中心軸30Cの周りにクランクピン18の回転方向に沿って角度θ進んだ位置(分割面31C)と角度180°+θ進んだ位置(分割面31D)とで、大端部軸受30が2つの半割り軸受31A,31Bに分割される。そして、一方の半割り軸受31Aは、角度θに相当する位置からクランクピン18の回転方向に角度180°+θに進む位置にかけて略半円筒形状の軸受内周面41Aを形成し、他方の半割り軸受31Bは、角度180°+θに相当する位置からクランクピン18の回転方向に角度θに進む位置にかけて略半円筒形状の軸受内周面41Bを形成し、これらの軸受内周面41A,41Bによって、大端部軸受30の軸受内周面41が形成される。2つの軸受装着面13A,13Bの曲率は互いに等しく、2つの半割り軸受31A,31Bにおける軸受内周面41A,41Bの曲率は互いに等しく、いずれもクランクピン18の外周面の曲率より小さい。
In the
さらに、本実施形態では、キャップ21の軸受装着面13Aの曲率中心30Aが、軸受中心軸30Cに対して、角度θに相当する分割面13C側へδ/2だけずれており、大端部本体20の軸受装着面13Bの曲率中心30Bが、軸受中心軸30Cに対して、角度180°+θに相当する分割面13D側へδ/2だけずれている。つまり、軸受装着面13Aの曲率中心30Aが、軸受装着面13Bの曲率中心30Bに対して、角度θに相当する分割面13C側へδだけずれている。したがって、半割り軸受31Aの軸受内周面41Aの曲率中心30Aが、軸受中心軸30Cに対して、角度θに相当する分割面31C(軸受分割位置)側へδ/2だけずれており、半割り軸受31Bの軸受内周面41Bの曲率中心30Bが、軸受中心軸30Cに対して、角度180°+θに相当する分割面31D(軸受分割位置)側へδ/2だけずれている。つまり、半割り軸受31Aの軸受内周面41Aの曲率中心30Aが、半割り軸受31Bの軸受内周面41Bの曲率中心30Bに対して、角度θに相当する分割面31C(軸受分割位置)側へδだけずれている。これによって、軸受装着面13A,13Bに装着された半割り軸受31A,31B間にδの食い違いが生じており、角度θに相当する分割面31C付近では、半割り軸受31Aの軸受内周面41Aが、半割り軸受31Bの軸受内周面41Bよりも径方向外側へδだけずれており、角度180°+θに相当する分割面31D付近では、半割り軸受31Bの軸受内周面41Bが、半割り軸受31Aの軸受内周面41Aよりも径方向外側へδだけずれている。なお、図2を含む各図において、δについては、説明の便宜上、実際の寸法よりも大きく図示している。
Further, in the present embodiment, the center of
上記構成により、大端部軸受30の軸受内周面41においては、基準方向(角度0°)に相当する位置からクランクピン18の回転方向に角度θに進む位置(分割面31C)まで軸受中心軸30Cに対する距離が徐々に単調減少し、角度θに相当する位置で軸受中心軸30Cに対する距離がδだけ急増する。そして、角度θに相当する位置からクランクピン18の回転方向に角度180°+θに進む位置(分割面31D)まで軸受内周面41の軸受中心軸30Cに対する距離が徐々に単調減少し、角度180°+θに相当する位置で軸受内周面41の軸受中心軸30Cに対する距離がδだけ急増する。そして、角度180°+θに相当する位置からクランクピン18の回転方向に基準方向(角度0°)に進む位置まで軸受内周面41の軸受中心軸30Cに対する距離が徐々に単調減少する。
With the above configuration, in the bearing inner
これによって、クランクピン18の中心軸18Cが大端部軸受30の軸受中心軸30Cと一致する無負荷状態での、軸受内周面41とクランクピン18との間の隙間(クリアランス)は、基準方向(角度0°)に相当する位置からクランクピン18の回転方向に角度θに進む位置まで徐々に単調減少し、角度θに相当する位置でδだけ急拡大する。そして、角度θに相当する位置からクランクピン18の回転方向に角度180°+θに進む位置までクリアランスが徐々に単調減少し、角度180°+θに相当する位置でクリアランスがδだけ急拡大する。そして、角度180°+θに相当する位置からクランクピン18の回転方向に基準方向(角度0°)に進む位置までクリアランスが徐々に単調減少する。
As a result, the clearance (clearance) between the bearing inner
大端部軸受30に対するクランクピン18の回転時に、圧縮上死点でのシリンダ内の燃焼圧力、または吸気下死点や排気下死点でのピストン系の慣性力によって、コンロッド主軸10Aに沿って軸受中心軸30Cから軸受中心軸17Cへ向かう方向(図1,2の矢印F1に示す方向)の高荷重がクランクピン18から潤滑油を介して軸受内周面41に作用すると、軸受内周面41における高荷重を受ける部分とクランクピン18との間に形成される、回転軸の回転方向に先細りの隙間に、潤滑油が粘性のために引きずり込まれるくさび効果によって、高荷重と釣り合う油膜圧力(くさび油膜圧力)が発生する。その際には、図3に示すように、クランクピン18の中心軸18Cが、大端部軸受30の軸受中心軸30Cに対して、高荷重作用方向からクランクピン18の回転方向にある角度進んだ方向に偏心した状態で、高荷重と油膜圧力とが釣り合う。また、吸気上死点でのピストン系の慣性力によって、コンロッド主軸10Aに沿って軸受中心軸17Cから軸受中心軸30Cへ向かう方向(図1,2の矢印F2に示す方向)の高荷重がクランクピン18から潤滑油を介して軸受内周面41に作用する際にも、軸受内周面41における高荷重を受ける部分とクランクピン18との間に形成される、回転軸の回転方向に先細りの隙間に、潤滑油が粘性のために引きずり込まれるくさび効果によって、高荷重と釣り合う油膜圧力が発生する。その際にも、図4に示すように、クランクピン18の中心軸18Cが、大端部軸受30の軸受中心軸30Cに対して、高荷重作用方向からクランクピン18の回転方向にある角度進んだ方向に偏心した状態で、高荷重と油膜圧力とが釣り合う。
When the
図5,6に示すような通常の真円軸受では、荷重付加に伴って、その荷重と釣り合う油膜圧力を発生するように、クランクピン18(回転軸)の中心軸18Cが大端部軸受30の軸受中心軸30Cに対して偏心するため、クランクピン18と大端部軸受30との間の油膜厚さは、荷重方向に対してクランクピン18の回転方向にある角度進んだ位置で最小膜厚となる。図5に示すような、無負荷状態でのクランクピン18と大端部軸受30との間の平均クリアランスが大きい場合は、図6に示すような、無負荷状態でのクランクピン18と大端部軸受30との間の平均クリアランスが小さい場合と比較して、クランクピン18が大端部軸受30に対して回転するときの粘性摩擦損失は小さくなるものの、くさび効果による油膜圧力発生領域が狭くなることで、同一荷重に対するクランクピン18の偏心量が大きく、最小油膜厚さhminが小さくなる。その結果、高負荷時における焼付き、磨耗の虞が増すことになる。このように、通常の真円軸受の場合は、粘性摩擦低減に対しては、クランクピン18と大端部軸受30との間の平均クリアランスが大きい方が有利となるものの、最小油膜厚さhmin増大に対しては、クランクピン18と大端部軸受30との間の平均クリアランスが小さい方が有利となり、粘性摩擦低減と最小油膜厚さhmin増大とを両立させることが困難となる。
5 and 6, the
これに対して本実施形態では、角度360°−θに相当する位置からクランクピン18の回転方向に基準方向(角度0°)を経て角度θに進む位置にかけて、無負荷状態での軸受内周面41とクランクピン18との間のクリアランス(軸受内周面41の軸受中心軸30Cに対する距離)が徐々に単調減少することで、角度360°−θから角度θにかけてクランクピン18の回転方向に先細りの隙間が無負荷状態でも形成される。これによって、基準方向(図1,2の矢印F1に示す方向)に沿った高荷重がクランクピン18から潤滑油を介して軸受内周面41に作用するときに、この先細りの隙間(図3の範囲A)に潤滑油が粘性により引きずり込まれるくさび効果を増大させることができ、油膜圧力発生に寄与する領域でのくさび効果を増大させることができる。そのため、図3に示すように、クランクピン18の偏心量が小さい状態で、基準方向に沿った高荷重と釣り合う油膜圧力を発生させることができ、最小油膜厚さhminを大きくすることができる。そして、本実施形態では、角度180°−θに相当する位置からクランクピン18の回転方向に角度180°+θに進む位置にかけて、無負荷状態での軸受内周面41とクランクピン18との間のクリアランス(軸受内周面41の軸受中心軸30Cに対する距離)が徐々に単調減少することで、角度180°−θから角度180°+θにかけてクランクピン18の回転方向に先細りの隙間が無負荷状態でも形成される。これによって、基準方向と反対方向(図1,2の矢印F2に示す方向)に沿った高荷重がクランクピン18から潤滑油を介して軸受内周面41に作用するときに、この先細りの隙間(図4の範囲B)に潤滑油が粘性により引きずり込まれるくさび効果を増大させることができ、油膜圧力発生に寄与する領域でのくさび効果を増大させることができる。そのため、図4に示すように、クランクピン18の偏心量が小さい状態で、基準方向と反対方向に沿った高荷重と釣り合う油膜圧力を発生させることができ、最小油膜厚さhminを大きくすることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the bearing inner periphery in a no-load state extends from a position corresponding to an angle of 360 ° −θ to a position that advances to the angle θ through the reference direction (
さらに、本実施形態では、角度θに相当する位置で軸受内周面41とクランクピン18との間のクリアランスがδだけ急拡大することで、角度θに相当する位置よりクランクピン18の回転方向に進んだ範囲(図3の範囲C)でのクリアランスを増加させることができ、油膜圧力発生に寄与しない領域でのクリアランスを増加させることができる。そして、角度180°+θに相当する位置で軸受内周面41とクランクピン18との間のクリアランスがδだけ急拡大することで、角度180°+θに相当する位置よりクランクピン18の回転方向に進んだ範囲(図4の範囲D)でのクリアランスを増加させることができ、油膜圧力発生に寄与しない領域でのクリアランスを増加させることができる。
Further, in the present embodiment, the clearance between the bearing inner
このように、本実施形態では、高荷重と釣り合う油膜圧力の発生に寄与する領域でのくさび効果を増大させることができ、クランクピン18の偏心量を小さくして最小油膜厚さhminを大きくすることができるので、高温(低オイル粘度)・高負荷時における焼付き、磨耗を防止することができる。そして、油膜圧力発生に寄与しない領域でのクリアランスを増加させることができるので、低温(高オイル粘度)時において、クランクピン18が大端部軸受30に対して回転する際の粘性摩擦損失を低減することができる。したがって、粘性摩擦低減と最小油膜厚さhmin増大とを両立させることができる。さらに、半割り軸受31A,31B自体は、一般的な構造の半割り軸受をそのまま用いることが可能となるため、コストアップは、大端部13(大端部本体20及びキャップ21)側の加工に必要な分だけで済む。
As described above, in this embodiment, the wedge effect in the region contributing to the generation of the oil film pressure that balances the high load can be increased, and the eccentric amount of the
本実施形態の構成で所定角度θを変化させた場合における最小油膜厚さhminと粘性摩擦トルクの変化を流体潤滑計算により調べた結果を図7に示す。最小油膜厚さhminと粘性摩擦トルクの計算の際には、回転軸と軸受との間の平均クリアランスを40μmとし、θの値だけでなく、δの値も10μm〜60μmの範囲で変化させている。さらに、比較のために、真円軸受の場合における最小油膜厚さhminと粘性摩擦トルクも回転軸と軸受との間のクリアランスを20μm〜50μmの範囲で変化させながら計算し、その計算結果も図7に示している。なお、最小油膜厚さhminの計算の際には、潤滑油の温度を120℃、回転軸の回転数を2000rpm、回転軸から軸受に作用する荷重を50kNとする、高温(低オイル粘度)・高負荷の条件としている。また、粘性摩擦トルクの計算の際には、潤滑油の温度を20℃、回転軸の回転数を1000rpm、回転軸から軸受に作用する荷重を10kNとする、低温(高オイル粘度)・低負荷の条件としている。 FIG. 7 shows the result of examining the change in the minimum oil film thickness hmin and the viscous friction torque by the fluid lubrication calculation when the predetermined angle θ is changed in the configuration of the present embodiment. When calculating the minimum oil film thickness hmin and the viscous friction torque, the average clearance between the rotating shaft and the bearing is set to 40 μm, and not only the value of θ but also the value of δ is changed in the range of 10 μm to 60 μm. Yes. Furthermore, for comparison, the minimum oil film thickness hmin and viscous friction torque in the case of a perfect circle bearing are also calculated while changing the clearance between the rotating shaft and the bearing in the range of 20 μm to 50 μm, and the calculation results are also shown in FIG. 7 shows. When calculating the minimum oil film thickness hmin, the temperature of the lubricating oil is 120 ° C., the rotational speed of the rotating shaft is 2000 rpm, and the load acting on the bearing from the rotating shaft is 50 kN. High load conditions. When calculating the viscous friction torque, the temperature of the lubricating oil is 20 ° C., the rotational speed of the rotating shaft is 1000 rpm, and the load acting on the bearing from the rotating shaft is 10 kN. Low temperature (high oil viscosity) / low load As a condition.
図7の計算結果に示すように、θ=20°からθ=70°までの場合は、真円軸受の場合と比較して、同等以上の最小油膜厚さhminを確保しつつ、粘性摩擦トルクを低減できていることがわかる。ただし、θ=10°及びθ=80°の場合は、真円軸受の場合と比較して、粘性摩擦トルクが増加している。そこで、本実施形態の構成において、粘性摩擦トルクを低減するためには、θの値を20°以上且つ70°以下の所定角度に設定することが好ましい。そして、粘性摩擦トルクをさらに低減するためには、θの値を20°に設定することが好ましい。 As shown in the calculation result of FIG. 7, in the case of θ = 20 ° to θ = 70 °, viscous friction torque is ensured while ensuring a minimum oil film thickness hmin equal to or greater than that of a perfect circle bearing. It can be seen that However, in the case of θ = 10 ° and θ = 80 °, the viscous friction torque is increased as compared with the case of the perfect circle bearing. Therefore, in the configuration of the present embodiment, in order to reduce the viscous friction torque, it is preferable to set the value of θ to a predetermined angle of 20 ° or more and 70 ° or less. In order to further reduce the viscous friction torque, it is preferable to set the value of θ to 20 °.
また、θ=30°、δ=20μm、無負荷時の回転軸と軸受との間の最小クリアランスCmin=43.5μmの場合における粘性摩擦トルクを計測した実験結果を図8に示す。図8には、比較のために、真円軸受の場合における粘性摩擦トルクも回転軸と軸受との間のクリアランスを53.5μmとする条件で計測し、その実験結果も示している。粘性摩擦トルクの計測の際には、潤滑油の温度を25℃、回転軸の回転数を1200rpm、回転軸から軸受に作用する荷重を10kNとしている。図8の実験結果に示すように、本実施形態の構成によれば、真円軸受の場合と比較して、粘性摩擦トルクを低減できていることがわかる。 FIG. 8 shows the experimental results of measuring the viscous friction torque when θ = 30 °, δ = 20 μm, and the minimum clearance Cmin between the rotating shaft and the bearing at no load is 43.5 μm. For comparison, FIG. 8 also shows the viscous friction torque in the case of a perfect circle bearing measured under the condition that the clearance between the rotating shaft and the bearing is 53.5 μm, and the experimental results are also shown. When measuring the viscous friction torque, the temperature of the lubricating oil is 25 ° C., the rotational speed of the rotating shaft is 1200 rpm, and the load acting on the bearing from the rotating shaft is 10 kN. As shown in the experimental results of FIG. 8, it can be seen that according to the configuration of the present embodiment, the viscous friction torque can be reduced as compared with the case of the perfect circle bearing.
以上の説明では、本発明の実施形態に係るラジアルすべり軸受を用いた回転軸の軸受構造として、コネクティングロッド10の大端部軸受30を例に挙げて説明した。ただし、本発明に係るラジアルすべり軸受を用いた回転軸の軸受構造は、コネクティングロッド10の大端部軸受30以外に、例えば図9,10に示すような回転機械の軸受に適用することも可能である。このように、本発明に係るラジアルすべり軸受を用いた回転軸の軸受構造は、回転軸を潤滑油を介してラジアルすべり軸受で支持する構造であれば、種々の軸受に適用することが可能である。なお、以下の説明では、図1〜4に示した構成と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略する構成については図1〜4に示した構成と同様である。
In the above description, the large-
図9,10に示す構成例では、以下の(1)〜(3)の条件を満たす場合には、回転軸18から潤滑油を介してラジアルすべり軸受30の軸受内周面41に作用する荷重は、回転部分50の重量による一方向の下向き荷重(静荷重)が主体となる。その場合は、図10に示すように、基準方向(荷重作用方向)を鉛直下方向に設定し、基準方向(鉛直下方向)に対して軸受中心軸30Cの周りに回転軸18の回転方向に沿って角度θ進んだ位置(分割面13C)と角度180°+θ進んだ位置(分割面13D)とで、軸受支持部材13を軸受支持部材本体20とキャップ21とに分割する。そして、一方の半割り軸受31Aをキャップ21に形成された軸受装着面13Aに装着し、他方の半割り軸受31Bを軸受支持部材本体20に形成された軸受装着面13Bに装着する。
(1)回転軸18が水平軸で、回転部分50の重量が比較的大きい。
(2)回転部分50の回転速度が比較的低く、慣性(回転)荷重成分が小さい。
(3)回転軸18の回転方向が一定方向である。
In the configuration example shown in FIGS. 9 and 10, when the following conditions (1) to (3) are satisfied, the load acting on the bearing inner
(1) The rotating
(2) The rotation speed of the rotating
(3) The rotation direction of the
図10に示す構成例でも、半割り軸受31Aの軸受内周面41Aの曲率中心30Aが、半割り軸受31Bの軸受内周面41Bの曲率中心30Bに対して、角度θに相当する分割面31C(軸受分割位置)側へδだけずれていることにより、角度θに相当する分割面31C付近では、半割り軸受31Aの軸受内周面41Aが、半割り軸受31Bの軸受内周面41Bよりも径方向外側へδだけずれている。この構成により、軸受内周面41においては、基準方向(角度0°)に相当する位置から回転軸18の回転方向に角度θに進む位置(分割面31C)まで軸受中心軸30Cに対する距離が徐々に単調減少し、角度θに相当する位置で軸受中心軸30Cに対する距離がδだけ急増し、角度360°−θに相当する位置から回転軸18の回転方向に基準方向(角度0°)に進む位置まで軸受中心軸30Cに対する距離が徐々に単調減少する。これによって、角度360°−θに相当する位置から回転軸18の回転方向に基準方向(角度0°)を経て角度θに進む位置にかけて、無負荷状態での軸受内周面41と回転軸18との間のクリアランスが徐々に単調減少する。そのため、基準方向(図9,10の矢印F1に示す方向)に沿った荷重が回転軸18から潤滑油を介して軸受内周面41に作用するときに、角度360°−θから角度θにかけての油膜圧力発生に寄与する領域でのくさび効果を増大させることができる。したがって、回転軸18の偏心量が小さい状態で、基準方向に沿った高荷重と釣り合う油膜圧力を発生させることができ、最小油膜厚さhminを大きくすることができる。さらに、角度θに相当する位置で軸受内周面41と回転軸18との間のクリアランスがδだけ急拡大することで、角度θに相当する位置より回転軸18の回転方向に進んだ、油膜圧力発生に寄与しない領域でのクリアランスを増加させることができる。したがって、回転軸18がラジアルすべり軸受30に対して回転する際の粘性摩擦損失を低減することができる。その際には、θの値を20°以上且つ70°以下の所定角度に設定することが好ましい。
Also in the configuration example shown in FIG. 10, the center of
さらに、回転軸18から潤滑油を介してラジアルすべり軸受30の軸受内周面41に作用する荷重が主として一方向となる場合は、例えば図11や図12に示すように、半割り軸受31Aの軸受内周面41Aの曲率を、半割り軸受31Bの軸受内周面41Bの曲率より小さくすることもできる。図11に示す構成例では、半割り軸受31Aの軸受内周面41Aの曲率半径が、半割り軸受31Bの軸受内周面41Bの曲率半径よりδ/2だけ大きく、半割り軸受31Aの軸受内周面41Aの曲率中心30Aが、半割り軸受31Bの軸受内周面41Bの曲率中心30Bに対して、角度θに相当する分割面31C(軸受分割位置)側へδ/2だけずれていることにより、角度θに相当する分割面31C付近では、半割り軸受31Aの軸受内周面41Aが、半割り軸受31Bの軸受内周面41Bよりも径方向外側へδだけずれている。また、図12に示す構成例では、半割り軸受31Aの軸受内周面41Aの曲率中心30Aが、半割り軸受31Bの軸受内周面41Bの曲率中心30Bと一致しており、半割り軸受31Aの軸受内周面41Aの曲率半径が、半割り軸受31Bの軸受内周面41Bの曲率半径よりδだけ大きいことにより、角度θに相当する分割面31C付近では、半割り軸受31Aの軸受内周面41Aが、半割り軸受31Bの軸受内周面41Bよりも径方向外側へδだけずれている。
Further, when the load acting on the bearing inner
図11や図12に示す構成例でも、基準方向(図11,12の矢印F1に示す方向)に沿った荷重が回転軸18から潤滑油を介して軸受内周面41に作用するときに、油膜圧力発生に寄与する領域でのくさび効果を増大させることができるので、回転軸18の偏心量が小さい状態で、基準方向に沿った高荷重と釣り合う油膜圧力を発生させることができ、最小油膜厚さhminを大きくすることができる。さらに、角度θに相当する位置で軸受内周面41と回転軸18との間のクリアランスがδだけ急拡大することで、油膜圧力発生に寄与しない領域でのクリアランスを増加させることができるので、回転軸18がラジアルすべり軸受30に対して回転する際の粘性摩擦損失を低減することができる。その際には、θの値を20°以上且つ70°以下の所定角度に設定することが好ましい。
Even in the configuration examples shown in FIGS. 11 and 12, when a load along the reference direction (the direction indicated by the arrow F1 in FIGS. 11 and 12) acts on the bearing inner
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
10 コネクティングロッド、10A コンロッド主軸、11 ピストン、12 小端部、13 大端部(軸受支持部材)、13A,13B 軸受装着面、13C,13D,31C,31D 分割面、14 コラム部、15 ピストンピン、16 小端部貫通孔、17 小端部軸受、17C,30C 軸受中心軸、18 クランクピン(回転軸)、18C 中心軸、19 大端部貫通孔、20 大端部本体(軸受支持部材本体)、21 キャップ、30 大端部軸受(ラジアルすべり軸受)、30A,30B 曲率中心、31A,31B 半割り軸受、41,41A,41B 軸受内周面、50 回転部分。 10 connecting rod, 10A connecting rod main shaft, 11 piston, 12 small end, 13 large end (bearing support member), 13A, 13B bearing mounting surface, 13C, 13D, 31C, 31D split surface, 14 column portion, 15 piston pin , 16 Small end through hole, 17 Small end bearing, 17C, 30C Bearing central axis, 18 Crank pin (Rotating shaft), 18C Central axis, 19 Large end through hole, 20 Large end main body (Bearing support member main body ), 21 cap, 30 large end bearing (radial sliding bearing), 30A, 30B curvature center, 31A, 31B half bearing, 41, 41A, 41B bearing inner peripheral surface, 50 rotating parts.
Claims (10)
軸受内周面においては、
θを0°より大きく且つ90°より小さい所定角度とすると、
軸受中心軸と直交し且つ前記往復荷重の一方側に沿った方向を基準に、回転軸の回転方向に角度θ進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少し、
角度θに相当する位置で軸受中心軸に対する距離が急増し、
角度180°−θに相当する位置から回転軸の回転方向に角度180°+θに進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少し、
角度180°+θに相当する位置で軸受中心軸に対する距離が急増し、
角度360°−θに相当する位置から回転軸の回転方向に前記基準に進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少する、回転軸の軸受構造。 A bearing structure of a rotating shaft that receives a reciprocating load along the radial direction of the rotating shaft via lubricating oil filled in a clearance between the bearing inner peripheral surface of the radial slide bearing and the rotating shaft,
On the bearing inner surface,
When θ is a predetermined angle larger than 0 ° and smaller than 90 °,
The distance to the bearing center axis gradually decreases to a position advanced by an angle θ in the rotational direction of the rotating shaft with reference to a direction perpendicular to the bearing center axis and along one side of the reciprocating load,
The distance to the bearing center axis suddenly increases at a position corresponding to the angle θ,
The distance to the bearing center axis gradually decreases from a position corresponding to an angle of 180 ° -θ to a position that advances to an angle of 180 ° + θ in the rotational direction of the rotary shaft,
The distance to the bearing center axis suddenly increases at a position corresponding to an angle of 180 ° + θ,
A rotating shaft bearing structure in which the distance to the bearing center axis gradually decreases from a position corresponding to an angle of 360 ° -θ to a position that proceeds to the reference in the rotation direction of the rotating shaft.
θを0°より大きく且つ90°より小さい所定角度とすると、
軸受中心軸と直交し且つ前記往復荷重の一方側に沿った方向を基準に、回転軸の回転方向に角度θ進んだ位置と角度180°+θ進んだ位置とで分割された2つの半割り軸受を含んでラジアルすべり軸受が構成され、
一方の半割り軸受は、角度θに相当する位置から回転軸の回転方向に角度180°+θに進む位置にかけて軸受内周面を形成し、
他方の半割り軸受は、角度180°+θに相当する位置から回転軸の回転方向に角度θに進む位置にかけて軸受内周面を形成し、
角度θに相当する軸受分割位置付近で、一方の半割り軸受における軸受内周面が、他方の半割り軸受における軸受内周面より径方向外側へずれており、
角度180°+θに相当する軸受分割位置付近で、他方の半割り軸受における軸受内周面が、一方の半割り軸受における軸受内周面より径方向外側へずれている、回転軸の軸受構造。 A bearing structure of a rotating shaft that receives a reciprocating load along the radial direction of the rotating shaft via lubricating oil filled in a clearance between the bearing inner peripheral surface of the radial slide bearing and the rotating shaft,
When θ is a predetermined angle larger than 0 ° and smaller than 90 °,
Two halved bearings divided into a position advanced by an angle θ and a position advanced by an angle of 180 ° + θ in the rotational direction of the rotary shaft with reference to a direction perpendicular to the bearing central axis and along one side of the reciprocating load A radial plain bearing is configured including
One half bearing forms a bearing inner peripheral surface from a position corresponding to the angle θ to a position that advances to an angle of 180 ° + θ in the rotation direction of the rotary shaft,
The other half bearing forms a bearing inner peripheral surface from a position corresponding to an angle of 180 ° + θ to a position that advances to the angle θ in the rotation direction of the rotary shaft,
Near the bearing split position corresponding to the angle θ, the bearing inner peripheral surface of one half bearing is shifted radially outward from the bearing inner peripheral surface of the other half bearing,
A bearing structure of a rotating shaft, wherein a bearing inner peripheral surface of the other half bearing is displaced radially outward from a bearing inner peripheral surface of one half bearing in the vicinity of a bearing split position corresponding to an angle of 180 ° + θ.
軸受内周面においては、
θを0°より大きく且つ90°より小さい所定角度とすると、
軸受中心軸と直交し且つ軸受中心軸からコネクティングロッドの小端部中心軸へ向かう方向を基準に、クランクピンの回転方向に角度θ進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少し、
角度θに相当する位置で軸受中心軸に対する距離が急増し、
角度180°−θに相当する位置からクランクピンの回転方向に角度180°+θに進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少し、
角度180°+θに相当する位置で軸受中心軸に対する距離が急増し、
角度360°−θに相当する位置からクランクピンの回転方向に前記基準に進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少する、回転軸の軸受構造。 The bearing structure of the rotating shaft that supports the crank pin through the lubricating oil filled in the clearance between the bearing inner peripheral surface of the radial slide bearing attached to the large end of the connecting rod and the crank pin of the crank shaft. There,
On the bearing inner surface,
When θ is a predetermined angle larger than 0 ° and smaller than 90 °,
The distance to the bearing center axis gradually decreases to a position that advances the angle θ in the rotation direction of the crankpin with respect to the direction perpendicular to the bearing center axis and from the bearing center axis toward the small end center axis of the connecting rod.
The distance to the bearing center axis suddenly increases at a position corresponding to the angle θ,
The distance to the bearing center axis gradually decreases from a position corresponding to an angle of 180 ° -θ to a position that advances to an angle of 180 ° + θ in the rotation direction of the crankpin,
The distance to the bearing center axis suddenly increases at a position corresponding to an angle of 180 ° + θ,
A rotating shaft bearing structure in which the distance from the bearing central axis gradually decreases from a position corresponding to an angle of 360 ° -θ to a position that proceeds to the reference in the rotation direction of the crankpin.
θを0°より大きく且つ90°より小さい所定角度とすると、
軸受中心軸と直交し且つ軸受中心軸からコネクティングロッドの小端部中心軸へ向かう方向を基準に、クランクピンの回転方向に角度θ進んだ位置と角度180°+θ進んだ位置とで分割された2つの半割り軸受を含んでラジアルすべり軸受が構成され、
一方の半割り軸受は、角度θに相当する位置からクランクピンの回転方向に角度180°+θに進む位置にかけて軸受内周面を形成し、
他方の半割り軸受は、角度180°+θに相当する位置からクランクピンの回転方向に角度θに進む位置にかけて軸受内周面を形成し、
角度θに相当する軸受分割位置付近で、一方の半割り軸受における軸受内周面が、他方の半割り軸受における軸受内周面より径方向外側へずれており、
角度180°+θに相当する軸受分割位置付近で、他方の半割り軸受における軸受内周面が、一方の半割り軸受における軸受内周面より径方向外側へずれている、回転軸の軸受構造。 The bearing structure of the rotating shaft that supports the crank pin through the lubricating oil filled in the clearance between the bearing inner peripheral surface of the radial slide bearing attached to the large end of the connecting rod and the crank pin of the crank shaft. There,
When θ is a predetermined angle larger than 0 ° and smaller than 90 °,
Divided into a position advanced by an angle θ in the rotation direction of the crank pin and a position advanced by an angle of 180 ° + θ, with reference to the direction perpendicular to the bearing central axis and from the bearing central axis toward the central axis of the small end of the connecting rod A radial plain bearing is constructed including two half bearings,
One half bearing forms a bearing inner peripheral surface from a position corresponding to the angle θ to a position that advances to an angle of 180 ° + θ in the rotation direction of the crankpin,
The other half bearing forms a bearing inner peripheral surface from a position corresponding to an angle of 180 ° + θ to a position that advances to an angle θ in the rotation direction of the crankpin,
Near the bearing split position corresponding to the angle θ, the bearing inner peripheral surface of one half bearing is shifted radially outward from the bearing inner peripheral surface of the other half bearing,
A bearing structure of a rotating shaft, wherein a bearing inner peripheral surface of the other half bearing is displaced radially outward from a bearing inner peripheral surface of one half bearing in the vicinity of a bearing split position corresponding to an angle of 180 ° + θ.
2つの半割り軸受における軸受内周面の曲率が等しく、
一方の半割り軸受における軸受内周面の曲率中心が、他方の半割り軸受における軸受内周面の曲率中心に対して、角度θに相当する軸受分割位置へずれている、回転軸の軸受構造。 A bearing structure for a rotating shaft according to claim 2 or 4,
The curvature of the inner peripheral surface of the two half bearings is equal,
The bearing structure of the rotating shaft in which the center of curvature of the inner circumferential surface of the half bearing is shifted to the bearing split position corresponding to the angle θ with respect to the center of curvature of the inner circumferential surface of the other half bearing. .
軸受内周面においては、
θを0°より大きく且つ90°より小さい所定角度とすると、
軸受中心軸と直交し且つ前記荷重に沿った方向を基準に、回転軸の回転方向に角度θ進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少し、
角度θに相当する位置で軸受中心軸に対する距離が急増し、
角度360°−θに相当する位置から回転軸の回転方向に前記基準に進む位置まで軸受中心軸に対する距離が徐々に減少する、回転軸の軸受構造。 A bearing structure of a rotating shaft that receives a load along a radial direction of the rotating shaft through lubricating oil filled in a clearance between the bearing inner peripheral surface of the radial slide bearing and the rotating shaft,
On the bearing inner surface,
When θ is a predetermined angle larger than 0 ° and smaller than 90 °,
The distance to the bearing center axis gradually decreases to a position advanced by an angle θ in the rotational direction of the rotating shaft, based on the direction perpendicular to the bearing center axis and along the load,
The distance to the bearing center axis suddenly increases at a position corresponding to the angle θ,
A rotating shaft bearing structure in which the distance to the bearing center axis gradually decreases from a position corresponding to an angle of 360 ° -θ to a position that proceeds to the reference in the rotation direction of the rotating shaft.
θを0°より大きく且つ90°より小さい所定角度とすると、
軸受中心軸と直交し且つ前記荷重に沿った方向を基準に、回転軸の回転方向に角度θ進んだ位置と角度180°+θ進んだ位置とで分割された2つの半割り軸受を含んでラジアルすべり軸受が構成され、
一方の半割り軸受は、角度θに相当する位置から回転軸の回転方向に角度180°+θに進む位置にかけて軸受内周面を形成し、
他方の半割り軸受は、角度180°+θに相当する位置から回転軸の回転方向に角度θに進む位置にかけて軸受内周面を形成し、
角度θに相当する軸受分割位置付近で、一方の半割り軸受における軸受内周面が、他方の半割り軸受における軸受内周面より径方向外側へずれている、回転軸の軸受構造。 A bearing structure of a rotating shaft that receives a load along a radial direction of the rotating shaft through lubricating oil filled in a clearance between the bearing inner peripheral surface of the radial slide bearing and the rotating shaft,
When θ is a predetermined angle larger than 0 ° and smaller than 90 °,
Radial including two halved bearings divided into a position advanced by an angle θ and a position advanced by an angle of 180 ° + θ in the rotational direction of the rotating shaft with reference to the direction along the load perpendicular to the bearing center axis A plain bearing is constructed,
One half bearing forms a bearing inner peripheral surface from a position corresponding to the angle θ to a position that advances to an angle of 180 ° + θ in the rotation direction of the rotary shaft,
The other half bearing forms a bearing inner peripheral surface from a position corresponding to an angle of 180 ° + θ to a position that advances to the angle θ in the rotation direction of the rotary shaft,
A bearing structure of a rotating shaft, wherein a bearing inner peripheral surface of one half bearing is displaced radially outward from a bearing inner peripheral surface of the other half bearing in the vicinity of a bearing split position corresponding to an angle θ.
一方の半割り軸受における軸受内周面の曲率中心が、他方の半割り軸受における軸受内周面の曲率中心に対して、角度θに相当する軸受分割位置へずれている、回転軸の軸受構造。 The rotary shaft bearing structure according to claim 7,
The bearing structure of the rotating shaft in which the center of curvature of the inner circumferential surface of the half bearing is shifted to the bearing split position corresponding to the angle θ with respect to the center of curvature of the inner circumferential surface of the other half bearing. .
一方の半割り軸受における軸受内周面の曲率が、他方の半割り軸受における軸受内周面の曲率より小さい、回転軸の軸受構造。 A bearing structure for a rotating shaft according to claim 7 or 8,
The bearing structure of a rotating shaft, wherein the curvature of the inner circumferential surface of one half bearing is smaller than the curvature of the inner circumferential surface of the other half bearing.
θは20°以上且つ70°以下の所定角度である、回転軸の軸受構造。 It is a bearing structure of a rotating shaft given in any 1 paragraph of Claims 1-9,
θ is a rotating shaft bearing structure having a predetermined angle of 20 ° or more and 70 ° or less.
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US9885384B2 (en) | 2012-12-19 | 2018-02-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Floating bush bearing device and supercharger including the same |
JP2018145884A (en) * | 2017-03-06 | 2018-09-20 | マツダ株式会社 | Reciprocation piston engine |
JP2018145891A (en) * | 2017-03-06 | 2018-09-20 | マツダ株式会社 | Reciprocation piston engine |
JP2018145885A (en) * | 2017-03-06 | 2018-09-20 | マツダ株式会社 | Reciprocation piston engine |
CN110594287A (en) * | 2019-09-17 | 2019-12-20 | 福建福清核电有限公司 | Main pump integrated three-liquid-tank radial water guide bearing bush |
CN113959611A (en) * | 2021-09-27 | 2022-01-21 | 山东大学 | Double-nut ball screw pair friction moment estimation method |
-
2010
- 2010-05-06 JP JP2010106126A patent/JP2011236923A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9885384B2 (en) | 2012-12-19 | 2018-02-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Floating bush bearing device and supercharger including the same |
JP2018145884A (en) * | 2017-03-06 | 2018-09-20 | マツダ株式会社 | Reciprocation piston engine |
JP2018145891A (en) * | 2017-03-06 | 2018-09-20 | マツダ株式会社 | Reciprocation piston engine |
JP2018145885A (en) * | 2017-03-06 | 2018-09-20 | マツダ株式会社 | Reciprocation piston engine |
CN110594287A (en) * | 2019-09-17 | 2019-12-20 | 福建福清核电有限公司 | Main pump integrated three-liquid-tank radial water guide bearing bush |
CN113959611A (en) * | 2021-09-27 | 2022-01-21 | 山东大学 | Double-nut ball screw pair friction moment estimation method |
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