JP2013096429A - すべり軸受およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 一対の半円状の半割り軸受１１、１２をその円周方向両端部に形成した突合せ面１１ａ、１２ａを相互に当接させて円筒状に形成したすべり軸受３に関する。
上記すべり軸受３の外周面は粗面化されており、当該すべり軸受３を製造するには、短冊状の素材２１を半円状の素材２２に成形した後（ｂ）、当該半円状の素材２２の円周方向両端部を切削して上記突合せ面１１ａを形成し（ｃ）、半円状の素材２２の全体に砥粒加工を行うことで、半割り軸受１１の外周面を粗面化すると同時に上記突合せ面１１ａの加工により生じたバリを除去し（ｄ）、最後に半円状の素材２２の内周面を加工する（ｅ）。
【効果】 エンジンの始動直後において速やかに潤滑油を昇温することができ、かつ低コストに製造することが可能なすべり軸受を得ることができる。
【選択図】 図５

Description

本発明はすべり軸受およびその製造方法に関し、詳しくは一対の半円状の半割り軸受をその円周方向両端部に形成した突合せ面を相互に当接させて円筒状に形成したすべり軸受およびその製造方法に関する。

従来、一対の半円状の半割り軸受をその円周方向両端部に形成した突合せ面を相互に当接させて円筒状に形成し、外周面がハウジングに当接するとともに内周面で回転軸を回転自在に軸支するすべり軸受は公知となっている。
またこのようなすべり軸受を製造する際には、平板状の素材を半円状に変形させ、当該半円状の素材の円周方向両端部を切削加工して突合せ面を形成することが知られている。

特開２０１１−１７９５７２号公報

ここで、上記すべり軸受を自動車などのエンジンに用いた場合、このエンジンの始動開始から所定時間経過する間、すなわち暖機運転を行う間、エンジン内を流通する潤滑油は冷却されていることから、粘性の高い潤滑油によって回転軸の回転が阻害され、エンジンの始動直後における燃費が良くないという問題が指摘されている。
特に、ハイブリッドエンジンやアイドリングストップを頻繁に行うエンジンにおいては、エンジンが停止する時間が有ることから、潤滑油が十分に加熱されるまでに時間がかかり、燃費が良くない時間が長くなるという問題がある。
また一方では、高性能なすべり軸受を極力低コストで得たいという要請もある。
そこで本発明は、エンジンの始動直後において速やかに潤滑油を昇温することができ、かつ低コストに製造することが可能なすべり軸受およびその製造方法を提供するものである。

すなわち請求項１の発明にかかるすべり軸受は、一対の半円状の半割り軸受をその円周方向両端部に形成した突合せ面を相互に当接させて円筒状に形成し、外周面がハウジングに当接するとともに内周面で回転軸を回転自在に軸支するすべり軸受において、
上記半割り軸受の外周面および突合せ面を砥粒加工によって粗面化したことを特徴としている。

また請求項５の発明にかかるすべり軸受の製造方法は、平板状の素材を半円状に変形させ、当該半円状の素材の円周方向両端部を切削加工して突合せ面を形成するすべり軸受の製造方法において、
上記突合せ面を切削加工した後に、上記半円状の素材全体に砥粒加工を行うことで、半割り軸受の外周面を粗面化すると同時に上記突合せ面の加工により生じたバリを除去し、その後半円状の素材の内周面を加工することを特徴としている。

上記請求項１の発明によれば、上記半割り軸受の外周面を砥粒加工によって粗面化したことにより、当該外周面とハウジングとの接触面積を小さくすることができるため、回転軸の回転によって発生した摺動熱がこのすべり軸受からハウジングへと伝熱してしまうのを抑えることができる。
つまり、エンジンの始動開始直後において、すべり軸受からの放熱を抑えることにより、上記すべり軸受と回転軸との間を流通する潤滑油の温度低下を抑えることとなり、速やかに潤滑油を加熱して粘度を低下させることができる。
また、上記半割り軸受の突合せ面を砥粒加工によって粗面化することにより、上記突合せ面を加工した際に発生したバリを除去することができ、このバリの除去を上述した外周面の粗面化と同時に行うことができるため、低コストにすべり軸受を製造することが可能となっている。

上記請求項５の発明によれば、半円状の素材全体に砥粒加工を行うことで、半割り軸受の外周面を粗面化すると同時に、上記突合せ面を切削加工することによって発生したバリを除去できることから、上記効果を有するすべり軸受を、別途のバリ取り工程をせずに得ることができる。

本実施例にかかるすべり軸受についての断面図 すべり軸受の外周面の表面粗さについての測定結果 すべり軸受の外周面の表面粗さと表面温度との関係についての実験結果 すべり軸受の外周面の表面粗さとエンジンの暖機時間との関係についての実験結果 すべり軸受の製造方法を説明する図

以下、図示実施例について説明すると、図１はエンジンの所要部分の断面図を示しており、ハウジングとしてのシリンダブロック１と、シリンダブロック１に対して回転可能に軸支された回転軸としてのクランク軸２と、当該クランク軸２を上記シリンダブロック１に軸支するすべり軸受３とを示している。
シリンダブロック１には上記すべり軸受３の図示上方を収容する半円状の当接面１ａが形成され、当該シリンダブロック１の下部には上記すべり軸受３をシリンダブロック１に固定するための半円状の当接面４ａが形成されたキャップ４が図示しないボルトによって固定されている。
また上記シリンダブロック１の内部には、潤滑油を流通させて上記すべり軸受３とクランク軸２との間に供給する給油通路１ｂが形成されており、この給油通路１ｂは上記当接面１ａに開口するようになっている。

すべり軸受３は、半円筒状をした上下一対の半割り軸受１１、１２からなり、それら両半割り軸受１１、１２の円周方向両端に位置する突合せ面１１ａ、１２ａを相互に突合せることで円筒状に構成されるようになっている。
上記すべり軸受３は、図示しないが外周面側に位置するステンレス等の金属からなる裏金と、当該裏金の内周面に積層されたアルミ等の金属からなる摺動面層とから構成され、このうち摺動面層の表面には円周方向に沿って微細な溝が形成されている。
また上記すべり軸受３のうち、シリンダブロック１側の半割り軸受１１には、上記シリンダブロック１の給油通路１ｂに連通する給油孔１１ｂが形成され、この給油孔１１ｂを介して潤滑油がすべり軸受３とクランク軸２との間に供給されるようになっている。
さらに、上記半割り軸受１１、１２の内周面には円周方向に沿って油溝１１ｃ、１２ｂが形成されており、この油溝１１ｃ、１２ｂは上記給油孔１１ｂに連通し、給油孔１１ｂより排出された潤滑油をすべり軸受３の内周面に沿って流通させるようになっている。
そして両半割り軸受１１、１２が当接する上記突合せ面１１ａ、１２ａには、その内周面側に切欠き状の突合せ面面取り１１ｄ、１２ｃが形成されており、半割り軸受１１、１２を相互に突合せた際に、クランク軸２側に突合せ面１１ａ、１２ａが突出しないようになっている。

そして、本実施例におけるすべり軸受３は、その外周面が砥粒加工によって粗面化されており、具体的にはその表面粗さがＲｖｋ１．０〜１．６μｍの範囲となるように加工されている。
上記外周面の表面粗さはＪＩＳ Ｂ０６７１−１／ＩＳＯ １３５６５−１で規定された、いわゆる突出谷部深さを用いて表すことができる。
図２は上記外周面の表面粗さを測定した結果を示し、（ａ）は本実施例にかかるすべり軸受３（発明品）の表面粗さを、（ｂ）は外周面への加工を行っていない、素材の表面粗さそのものが現れたすべり軸受（比較品）の測定結果をそれぞれ示している。なお図２において、図示縦方向の縮尺は横方向の縮尺に対して拡大したものとなっており、表面粗さを誇張した図となっている。
上記測定結果によれば、（ａ）に示す発明品の表面粗さはＲｖｋ１．２５６μｍであり、（ｂ）に示す比較品の表面粗さはＲｖｋ０．２７６μｍであった。

上記構成を有するすべり軸受３によれば、上記クランク軸２の回転によってクランク軸２とすべり軸受３との間で発生した摺動熱を上記シリンダブロック１へと伝わりにくくし、これによりエンジンの始動時における潤滑油の急速な昇温を行うことが可能となっている。
つまり、すべり軸受３の外周面を粗面化することにより、すべり軸受３の外周面とシリンダブロック１の当接面１ａとの接触面積が小さくなることから、摺動熱がすべり軸受３からシリンダブロック１へと伝熱しにくくなっている。
その結果、エンジンの始動時にシリンダブロック１が冷却されている際、クランク軸２が回転してすべり軸受３に摺動熱が発生したとしても、この摺動熱がすべり軸受３からシリンダブロック１へと放熱されず、すべり軸受３の温度が維持されることから、クランク軸２とすべり軸受３との間を流通する潤滑油が速やかに加熱されることとなる。
そして、潤滑油が加熱されると潤滑油の粘度が低下して上記クランク軸２の回転に対する粘性抵抗が減少することから、エンジンの始動時から暖機されるまでの燃費が悪い状態を速やかに解消することが可能となる。
このようなすべり軸受３は、特にハイブリッドエンジンやアイドリングストップを頻繁に行うエンジンに対して好適となっている。つまり、これらのエンジンは頻繁に停止することから、エンジンが暖機されるまでに時間がかかり、その間潤滑油によるクランク軸２への粘性抵抗が比較的長時間維持されてしまうという問題があった。

次に、図３、図４は本実施例にかかるすべり軸受３についての実験結果を示した図となっており、これらの実験には外周面の表面粗さを以下のように設定したすべり軸受３を使用した。
発明品１・・・表面粗さＲｖｋ１．０μｍ
発明品２・・・表面粗さＲｖｋ１．６μｍ
比較品１・・・表面粗さＲｖｋ０．３μｍ
比較品２・・・表面粗さＲｖｋ０．６μｍ
このうち比較品１は、すべり軸受の製造時に外周面に対して粗面加工を行っておらず、上記図２（ｂ）で測定した比較品のすべり軸受となっている。
また上記実験には回転荷重試験機を用い、上記すべり軸受３を所要の治具に固定するとともに、当該すべり軸受３に回転可能に回転軸を軸支させ、これらすべり軸受と回転軸との間に所定温度に設定した潤滑油を供給しながら回転軸を所定の回転数で回転させるものとなっている。
さらに本実験では、上記治具におけるすべり軸受３の外周面に接近した位置、換言するとシリンダブロック１の当接面１ａと略同じ位置に熱センサを設けて、すべり軸受３の外周面温度を測定するようになっている。

そして図３は、すべり軸受３の外周面の表面粗さと表面温度との関係についての実験結果を示し、試験時間が十分経過した状態、すなわちエンジンの暖機が完了した状態での測定結果を表している。
本実験の実験条件は、上記回転荷重試験機の回転数を１０００ｒｐｍ、使用する潤滑油の油種を０Ｗ−２０、供給する潤滑油の油温を１２０℃、潤滑油の油量を２ｌ／ｍｉｎ、試験時間を５ｈとした。
図３から理解できるように、外周面が粗面化された発明品１、２は、粗面化されていない比較品１、２に対して外周面温度が低く、発明品１、２におけるすべり軸受３からの放熱が抑えられていることが理解できる。

次に図４は、すべり軸受３の外周面の表面粗さとエンジンの暖機時間との関係についての実験結果を示しており、上記熱センサにおいて測定するすべり軸受３の外周面の温度が安定するまでの時間、すなわちエンジンの暖機にかかる時間を測定したものである。
本実験の実験条件は、上記図３の実験における実験条件に対し、供給する潤滑油の油温を３０℃とした以外は同一の条件となっている。
図４から理解できるように、外周面が粗面化された発明品１、２は、粗面化されていない比較品１、２に対して暖機時間が半分以下に抑えられており、発明品１、２におけるすべり軸受３の外周面からの放熱が抑えられることで、速やかに潤滑油が昇温されていることが理解できる。

以下、図５を用いて上記構成を有するすべり軸受３の製造方法について説明する。ここでは上記半割り軸受１１、１２のうち、シリンダブロック１側に設けられる半割り軸受１１の製造方法について説明する。
まず平板状の金属板を切断して短冊状の素材２１を得る（ａ）。このとき、予めすべり軸受３の内周面側となる部分には上述した摺動面層が形成されているものの、回転軸と摺接する摺動面は形成されていない。
次に、上記短冊状の素材２１の中央に上記油溝１１ｃを形成し、その後当該短冊状の素材２１をプレス機に投入して半円状に塑性変形させ、これにより半円状の素材２２を得る（ｂ）。
さらに、このようにして得られた半円状の素材２２に対し、その円周方向両端部を切削加工して上記突合せ面１１ａおよび上記突合せ面面取り１１ｄを形成し、また上記給油孔１１ｂを穿設する（ｃ）。
ここで、上記突合せ面１１ａおよび突合せ面面取り１１ｄを切削加工するとともに上記給油孔１１ｂを穿設すると、その加工部分、例えば突合せ面１１ａと外周面との境界部分や、突合せ面１１ａと突合せ面面取り１１ｄとの境界部分、給油孔１１ｂと外周面との境界部分に、それぞれ加工によるバリが発生することとなる。

そして本実施例では、上記突合せ面１１ａ、突合せ面面取り１１ｄおよび給油孔１１ｂを形成した半円状の素材２２に対して、その全周方向から砥粒加工を行い、半円状の素材２２全体を粗面化するようになっている（ｄ）。
この砥粒加工としては、例えばバレル加工やショットブラストを用いることができ、その際半円状の素材２２の表面が上記すべり軸受３の表面粗さとなるように砥粒の種類や径などの所要の設定を行っている。
この工程を行うことで、半円状の素材２２の全周が上述したＲｖｋ１．０〜１．６μｍの範囲で粗面化され、上記すべり軸受３における外周面が形成されると同時に、上記突合せ面１１ａ、突合せ面面取り１１ｄおよび給油孔１１ｂの形成時に発生したバリが除去されるようになっている。
最後に、上記半円状の素材２２に対し、その内周面に対してボーリング加工等を行い、これにより上記クランク軸２と摺接する摺動面を形成し、上記半割り軸受１１を得ることができる（ｅ）。

このように上記製造方法によれば、すべり軸受３の外周面の粗面化と同時に、突合せ面１１ａ、突合せ面面取り１１ｄおよび給油孔１１ｂを切削加工した際に発生したバリを除去することが可能となっている。
これに対し従来の製造方法では、突合せ面１１ａ、突合せ面面取り１１ｄおよび給油孔１１ｂの加工により発生したバリについては、後工程において別途バリ取りの工程が必要となっており、その分加工コストが高いという問題があった。

１ シリンダブロック ２ クランク軸
３ すべり軸受 ４ キャップ
１１、１２ 半割り軸受 １１ａ、１２ａ 突合せ面
１１ｂ 給油孔 １１ｃ、１２ｂ 油溝
１１ｄ、１２ｃ 突合せ面面取り ２１ 短冊状の素材
２２ 半円状の素材

Claims (8)

1. 一対の半円状の半割り軸受をその円周方向両端部に形成した突合せ面を相互に当接させて円筒状に形成し、外周面がハウジングに当接するとともに内周面で回転軸を回転自在に軸支するすべり軸受において、
   上記半割り軸受の外周面および突合せ面を砥粒加工によって粗面化したことを特徴とするすべり軸受。
2. 上記砥粒加工による表面粗さをＲｖｋ１．０〜１．６μｍの範囲で設定したことを特徴とする請求項１に記載のすべり軸受。
3. 上記突合せ面における内周面側の端部に突合せ面面取りを設け、当該突合せ面面取りを砥粒加工によって粗面化したことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のすべり軸受。
4. 上記半割り軸受の外周面から内周面に貫通する給油孔を設け、当該給油孔と外周面との境界を砥粒加工によって粗面化したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のすべり軸受。
5. 平板状の素材を半円状に変形させ、当該半円状の素材の円周方向両端部を切削加工して突合せ面を形成するすべり軸受の製造方法において、
   上記突合せ面を切削加工した後に、上記半円状の素材全体に砥粒加工を行うことで、半割り軸受の外周面を粗面化すると同時に上記突合せ面の加工により生じたバリを除去し、その後半円状の素材の内周面を加工することを特徴とするすべり軸受の製造方法。
6. 上記砥粒加工をバレル加工とすることを特徴とする請求項５に記載のすべり軸受の製造方法。
7. 上記突合せ面における内周面側の端部を切削加工して突合せ面面取りを形成し、
   当該突合せ面面取りの切削加工後に上記砥粒加工を行うことにより、上記突合せ面面取りの加工により生じたバリを除去することを特徴とする請求項５または請求項６のいずれかに記載のすべり軸受の製造方法。
8. 上記半割り軸受の外周面から内周面に貫通する給油孔を穿設し、当該給油孔の穿設後に上記砥粒加工を行って、給油孔と外周面との境界に形成されるバリを除去することを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれかに記載のすべり軸受の製造方法。