JP2013148105A - 内燃機関のクランク軸用主軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】供給される潤滑油の漏れ量を低減しつつ優れた異物排出機能を有する内燃機関のクランク軸用主軸受を提供すること。
【解決手段】本発明によれば、一対の半円筒形軸受１７、１８から構成される主軸受１９が提供される。一方の半円筒形軸受１７の内周面１７Ｓ上に円周方向に延びる油溝１７ａが形成され、この油溝は、半円筒形軸受１７の円周方向端面１７Ａに向かって次第に深さが減少し、それによって、一対の半円筒形軸受１７、１８の接合部に形成された軸線方向溝２４Ａまで延びることなく、内周面１７Ｓ上に円周方向端部１７Ｅを画定している。円周方向端部１７Ｓと軸線方向溝２４Ａとの間にはしたがって内周面の延長部分１７Ｓ’が延び、この延長部分には、油溝の円周方向端部の軸線方向幅全体に亘って、油溝から軸線方向溝まで円周方向に延びる複数の円周方向溝１７ｍが形成される。
【選択図】図６

Description

本発明は、内燃機関のクランク軸用主軸受に関するものであり、より詳細には、クランク軸のジャーナル部を内燃機関のシリンダブロック下部に支持するための主軸受に関するものである。さらに本発明は、そのような主軸受および対応する軸部から構成される軸受装置にも関するものである。

内燃機関のクランク軸は、そのジャーナル部において、一対の半円筒形軸受から成る主軸受を介して内燃機関のシリンダブロック下部に支持される。この主軸受を潤滑するために、オイルポンプによって吐出された潤滑油が、シリンダブロックの壁内に形成されたオイルギャラリーおよび主軸受の壁に形成された貫通口を通して、主軸受の内周面に沿って形成された潤滑油溝内に送り込まれる。クランク軸には、第１潤滑油路がジャーナル部を直径方向に貫通形成されており、その両端開口で主軸受の潤滑油溝と連通する。さらに、第２潤滑油路が第１潤滑油路から分岐してクランクアーム部を通るように形成され、クランクピンの直径方向に貫通形成された第３潤滑油路と連通している。したがって、主軸受の潤滑油溝内に送り込まれた潤滑油は、第１潤滑油路、第２潤滑油路および第３潤滑油路を通り、その後、第３潤滑油路の端部開口（クランクピンの外周面上に形成される潤滑油出口）からクランクピンとコンロッド軸受の間の摺動面に供給される。

主軸受の潤滑油溝は、一対の半円筒形軸受のうちの少なくとも一方の内周面に、その円周方向の全長に亘って形成される（特許文献１の図１）。この場合、シリンダブロック内のオイルギャラリーから主軸受の潤滑油溝に供給された潤滑油は、ジャーナル部の回転にしたがって半円筒形軸受の円周方向端部まで主として流れ、その多くが、一対の半円筒形軸受の接合部に形成された軸線方向溝を通して軸受外部に排出される。

さらに、近年では、内燃機関の低燃費化を目的とする潤滑油供給用オイルポンプの小型化に対応して、半円筒形軸受の円周方向端部からの潤滑油の漏れ量を減少させるために、潤滑油溝の円周方向長さが半円筒形軸受の円周方向全長よりも短く構成され、したがって潤滑油溝の円周方向両端部の少なくとも一方が半円筒形軸受の円周方向端部まで延びていない（軸線方向溝で開口していない）主軸受も用いられている（特許文献１〜５参照）。

実公昭６１−００５７３号公報 特開平０４−２１９５２１号公報 特開２００５−２４９０２４号公報 特開２０１１−１７９５７２号公報 特開２００８−０９５８５８号公報

シリンダブロック内のオイルギャラリーから主軸受およびクランク軸の内部潤滑油路を経てコンロッド軸受に送られる潤滑油は、例えば各部品の加工の際に生じた残留異物を随伴する可能性がある。この異物は、ジャーナル部と主軸受の間の摺動面およびクランクピンとコンロッド軸受の間の摺動面に損傷を与える恐れがあり、したがって潤滑油の流れから速やかに外部に排出する必要がある。

半円筒形軸受の円周方向の全長に亘って内周面に潤滑油溝が形成された従来の主軸受では、シリンダブロック内のオイルギャラリーから主軸受の潤滑油溝に供給された潤滑油は、半円筒形軸受の円周方向端部まで流れることができるので、潤滑油に付随する異物は、主軸受の軸線方向溝とジャーナル部とによって形成される隙間を通して軸受外部に排出されることができる。しかし、上述したように潤滑油供給用オイルポンプの小型化に対応して軸線方向溝からの潤滑油の漏れ量を減少させるために、潤滑油溝の円周方向両端部の少なくとも一方が軸線方向溝に達しないように構成された主軸受の場合、潤滑油のみならず異物もまた主軸受の潤滑油溝から排出され難くなり、潤滑油溝の円周方向端部付近に滞留しがちである。

潤滑油溝の円周方向端部付近に滞留した異物は、ジャーナル部と主軸受の間の摺動面に損傷を引き起こす原因となる。さらにそれら異物は、ジャーナル部の外周面に形成された第１潤滑油路の入口開口が潤滑油溝の端部付近を通過する際にクランク軸内部の潤滑油路に進入し、クランクピンとコンロッド軸受の間の摺動面に送られ、そこでも損傷を引き起こす原因となる。結果として、潤滑油溝の円周方向両端部の少なくとも一方が軸線方向溝に達しないように構成された主軸受は、主軸受それ自体のみならずコンロッド軸受の寿命も低下させる。

したがって本発明の目的は、油の漏れ量を低減しつつ優れた異物排出機能を有する主軸受、すなわち軸受内周面に形成された潤滑油溝の円周方向端部から軸線方向溝への潤滑油の流出を抑制しつつ、潤滑油溝の円周方向端部に異物が多量に滞留することを防ぐことが可能な主軸受を提供することである。本発明の他の目的は、そのような主軸受およびジャーナル部から構成される軸受装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の第一の観点によれば、以下の内燃機関のクランク軸用主軸受が提供される。
クランク軸のジャーナル部を回転自在に支持するための、内燃機関のクランク軸用主軸受であって、
前記主軸受が、一対の半円筒形軸受から構成されるとともに、軸線方向および円周方向を規定しており、
前記半円筒形軸受のいずれか一方のみがその内周面に形成された油溝を有し、前記油溝は、前記一方の半円筒形軸受の少なくとも円周方向中央部を通って円周方向に延び、前記内周面からの前記油溝の深さが前記一方の半円筒形軸受の円周方向端面に向かって次第に減少して前記内周面上に前記油溝の円周方向端部を画定し、したがって前記油溝は前記円周方向端面まで延びておらず、
前記一方の半円筒形軸受の前記油溝が延びていない前記円周方向端面、およびこれに接合する他方の半円筒形軸受の円周方向端面が、軸線方向の全長に亘って延びる傾斜面を内周面側にそれぞれ有し、それによって前記一対の半円筒形軸受の接合部に軸線方向溝を形成し、該軸線方向溝と前記油溝の間には前記内周面の延長部分が延びており、
前記内周面の延長部分には、前記油溝の前記円周方向端部の軸線方向幅の全体に亘って、前記軸線方向溝から前記油溝まで円周方向に延びる複数の円周方向溝が形成され、前記円周方向溝は、前記内周面の延長部分からの深さが前記油溝の深さより浅く、したがって前記油溝の深さが減少している領域には、前記円周方向溝と前記油溝とが重複するオーバーラップ領域が形成され、また
前記各円周方向溝の深さが０．００２〜０．０１５ｍｍの範囲内で円周方向に一定であり、前記各円周方向溝の軸線方向の幅が０．１〜１ｍｍの範囲内で円周方向に一定であり、また前記オーバーラップ領域の円周方向長さが０．０３〜０．１５ｍｍの範囲内である
内燃機関のクランク軸用主軸受。

本発明の一実施形態では、前記軸線方向溝の前記内周面からの深さが０．１〜０．５ｍｍであり、また前記軸線方向溝の円周方向の幅が０．２〜２ｍｍである。

本発明の他の実施形態では、前記円周方向溝が、前記一方の半円筒形軸受の軸線方向の幅全体に亘って前記内周面上に形成される。また前記円周方向溝は、前記軸線方向溝が形成された前記円周方向端面から、前記主軸の回転軸線の周りに５０°の範囲内で円周方向に延びるように前記内周面上に形成されることができる。

本発明のさらに他の実施形態では、前記一方の半円筒形軸受が、円周方向の両側に前記円周方向溝を有する。

本発明のさらに他の実施形態では、前記半円筒形軸受は、前記軸線方向溝が形成された円周方向端面に隣接する内周面側にクラッシュリリーフを有している。前記一方の半円筒形軸受の円周方向中央側の前記クラッシュリリーフの端部は、前記円周方向溝の円周方向中央側の端部より円周方向端面側に位置していてもよい。

本発明のさらに他の実施形態では、前記ジャーナル部は、その内部に延びる潤滑油路と、その外周面上に形成された前記潤滑油路の入口開口とを有し、また前記油溝は、軸線方向における該油溝の幅の中央が前記ジャーナル部の前記入口開口の中心と整合するように配置される。
好ましくは、前記内周面の延長部分の円周方向長さＬ１と、前記ジャーナル部の前記入口開口の円周方向長さＬｏとが以下の関係式：
Ｌｏ×１．５＞Ｌ１
を満たす。
また好ましくは、前記内周面の延長部分の円周方向長さＬ１と、前記ジャーナル部の前記入口開口の円周方向長さＬｏとが以下の関係式：
Ｌｏ−Ｌ１≧０．５ｍｍ
を満たす。
また好ましくは、前記内周面の延長部分の円周方向長さＬ１と、前記ジャーナル部の前記入口開口の円周方向長さＬｏとが以下の関係式：
Ｌ１≧Ｌｏ×０．３
を満たし、より好ましくは、
Ｌ１≧Ｌｏ×０．６
を満たす。

本発明のさらに他の実施形態では、前記ジャーナル部の外周面上における前記入口開口の面積が、前記ジャーナル部内の前記潤滑油路の断面積より大きく、したがって前記入口開口と前記潤滑油路の間には断面積が徐々に変化する流路遷移部分が形成されている。前記ジャーナル部の外周面からの前記流路遷移部分の深さ寸法は１〜２ｍｍとすることができる。

本発明の第二の観点によれば、上述した第一の観点によるクランク軸用主軸受と、該主軸受によって支持される前記ジャーナル部とから構成される軸受装置が提供される。

本発明の構成とすることにより、主軸受の壁に形成された貫通口を通して潤滑油溝内に供給された潤滑油は、油溝の円周方向端部と軸線方向溝との間に延びる内周面の延長部分に形成された複数の円周方向溝によって主軸受の軸線方向溝からの流出を制限される一方、潤滑油に付随する異物はこれら複数の円周方向溝を流れる油の定常流によって油溝から軸線方向溝まで導かれ、主軸受の軸線方向溝から適切に排出される。

本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。

内燃機関のクランク軸を、ジャーナル部およびクランクピン部でそれぞれ截断した模式図。 本発明の実施例１によるクランク軸用主軸受およびクランク軸の正面図。 図２に示す主軸受の上側の半円筒形軸受を軸受内周面側から見た平面図。 図３に示す半円筒形軸受をＡ−Ａ線より見た断面図。 図２に示す主軸受の下側の半円筒形軸受を軸受内周面側から見た平面図。 図２に示す主軸受の接合部およびクランク軸の、軸線方向から見た拡大断面図。 図２に示す主軸受の接合部を軸受内周面側から見た図。 図２に示す主軸受の接合部の拡大正面図。 図７に示す半円筒形軸受の円周方向溝の拡大断面図。 図２に示す主軸受の接合部およびクランク軸の他の例の、軸線方向から見た拡大断面図。 図２に示す主軸受の機能を説明するための、一方の接合部を軸線方向から見た拡大断面図。 図２に示す主軸受の機能を説明するための、一方の接合部を軸受内周面側から見た図。 クラッシュリリーフを設けた場合の図２に示す主軸受の接合部の軸線方向から見た拡大断面図。 図１３に示す主軸受の接合部を軸受内周面側から見た図。 図１３とは異なるクラッシュリリーフを設けた場合の図２に示す主軸受の接合部の軸線方向から見た拡大断面図。 図１５に示す主軸受の接合部を軸受内周面側から見た図。 図２に示す主軸受の機能を説明するための、一方の接合部を軸線方向から見た拡大断面図。 図２に示す主軸受の機能を説明するための、一方の接合部を軸線方向から見た拡大断面図。 図２に示す主軸受の機能を説明するための、一方の接合部を軸受内周面側から見た図。 図２に示す主軸受の機能を説明するための、一方の接合部を軸線方向から見た図。 図２に示す主軸受の機能を説明するための、他方の接合部を軸線方向から見た拡大断面図。 本発明の実施例２によるクランク軸用主軸受の接合部を軸受内周面側から見た図。 図２２に示す主軸受の上側の半円筒形軸受の正面図。 本発明の実施例３によるクランク軸用主軸受の正面図。 本発明の実施例４によるクランク軸用主軸受の正面図。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。

図１は、内燃機関のクランク軸を、ジャーナル部およびクランクピン部でそれぞれ截断した模式図であり、ジャーナル部１０、クランクピン１２およびコンロッド１４を示す。これら三部材の紙面奥行き方向での位置関係として、ジャーナル部１０が紙面の奥側に、クランクピン１２が手前側にあり、このクランクピン１２は、他端にピストンを担持するコンロッド１４の大端部ハウジング１６で包囲されている。

ジャーナル部１０は、一対の半円筒形軸受１７、１８から構成される主軸受１９を介して、内燃機関のシリンダブロック下部（図示せず）に支持されている。図面で上側に位置する半円筒形軸受１７にのみ、主軸受の両端近傍領域を除いて円周方向に延びる油溝１７ａが内周面に形成されている。ジャーナル部１０はその直径方向に貫通孔（潤滑油路）１０ａを有し、ジャーナル部１０が矢印Ｘ方向に回転すると、貫通孔１０ａの両端の入口開口が交互に油溝１７ａに連通する。尚、油溝は、上側および下側の半円筒形軸受１７、１８の両方に形成すると主軸受１９からの潤滑油の漏れ量が増加してしまうため、本発明では、上側および下側の半円筒形軸受のいずれか一方にのみ形成される。

ジャーナル部１０、図示されないクランクアーム、およびクランクピン１２を貫通して、貫通孔１０ａに連通する潤滑油路２０がクランク軸内部に形成されている。

クランクピン１２は、一対の半円筒形軸受２２Ａ、２２Ｂから構成されるコンロッド軸受２２を介して、コンロッド１４の（コンロッド側大端部ハウジング１６Ａとキャップ側大端部ハウジング１６Ｂから構成される）大端部ハウジング１６に保持されている。

図２〜図９に、主軸受１９を構成する一対の半円筒形軸受１７、１８の詳細を示す。紙面上側の半円筒形軸受１７は、ジャーナル部１０の回転方向Ｘの前方側に配置される前方側円周方向端面１７Ａ、および後方側に配置される後方側円周方向端面１７Ｂを有する。下側の半円筒形軸受１８は、ジャーナル部１０の回転方向Ｘの前方側に配置される前方側円周方向端面１８Ｂ、および後方側に配置される後方側円周方向端面１８Ａを有する。半円筒形軸受１７の前方側円周方向端面１７Ａは半円筒形軸受１８の後方側円周方向端面１８Ａと当接し、また半円筒形軸受１８の前方側円周方向端面１８Ｂは半円筒形軸受１７の後方側円周方向端面１７Ｂと当接し、それによって円筒形状の主軸受１９を構成している。

半円筒形軸受１７の前方側円周方向端面１７Ａおよび後方側円周方向端面１７Ｂは内周面側に軸線方向の全長に亘って面取りの態様で形成された傾斜面１７Ｃ、１７Ｄをそれぞれ有し、また半円筒形軸受１８の前方側円周方向端面１８Ｂおよび後方側円周方向端面１８Ａは内周面側に軸線方向の全長に亘って同様に形成された傾斜面１８Ｄ、１８Ｃをそれぞれ有し、それによって半円筒形軸受１７、１８の接合部には軸線方向溝２４Ａ、２４Ｂが形成される。

図２〜４から理解されるように、半円筒形軸受１７の内周面１７Ｓに形成された油溝１７ａは、主軸受１９の軸線方向に垂直な方向に矩形の断面を有し、円周方向中央部を含む領域では深さが一定で、円周方向端部近傍領域では端部に向かって次第に深さが減少している。油溝１７ａの円周方向両端部１７Ｅ、１７Ｆは傾斜面１７Ｃおよび傾斜面１７Ｄまでそれぞれ延びておらず、したがって図６に示されるように、端部１７Ｅと傾斜面１７Ｃの間、および端部１７Ｆと傾斜面１７Ｄの間には内周面１７Ｓの延長部分１７Ｓ’が円周方向長さＬ１に亘って延びている。

これら延長部分１７Ｓ’には、図３、６および７からよく理解されるように、油溝１７ａと軸線方向溝２４Ａおよび２４Ｂを連通するように、油溝１７ａの幅ＷＡ全体に亘って複数の円周方向溝１７ｍおよび１７ｎがそれぞれ延びている。図７および９から理解されるように、円周方向溝１７ｍの幅ＷＢはしたがって油溝１７ａの幅ＷＡよりも小さく、且つ油溝１７ａの端部１７Ｅから軸線方向溝２４Ａまで一定である。本実施例において、円周方向溝１７ｍおよび１７ｎは、ＷＡ＝６×ＷＢとなるよう形成されている。また円周方向溝１７ｍの、延長部分１７Ｓ’からの最大深さＤ２も一定であり、且つ内周面１７Ｓからの油溝１７ａの深さおよび軸線方向溝２４Ａの最大深さＤ１（図８）よりも小さい。

尚、油溝１７ａは円周方向端部近傍領域で端部に向かって次第に深さが減少しているので、図６に示されるように油溝１７ａと円周方向溝１７ｍとは円周方向に沿って長さＬ２に亘るオーバーラップ領域で重複する。本実施例において、円周方向溝１７ｍは、油溝１７ａの端部１７Ｅを越えてこのオーバーラップ領域Ｌ２で次第に幅が減少し、円周方向溝１７ｍの円周方向端部は、油溝１７ａの底面に位置している（図６および７）。

図９から理解されるように、本実施例では主軸受１９の軸線方向に垂直な円周方向溝１７ｍ、１７ｎの断面は円弧形である。しかし各円周方向溝の上端が内周面１７Ｓの延長部分１７Ｓ’に実質的に達し、それによって各円周方向溝が深さＤ２を有している限り、円周方向溝の断面は矩形やＶ字形など他の形状であってもよい。

図３から理解されるように、油溝１７ａは半円筒形軸受１７の軸線方向における幅の中央に配置される。油溝１７ａの底部には半円筒形軸受１７を径方向に貫通する貫通口（図示せず）が形成され、潤滑油は、シリンダブロックの壁内のオイルギャラリーから、この貫通口を通して油溝１７ａ内に供給される。潤滑油の一部はその後、ジャーナル部１０の矢印Ｘ方向の回転にしたがって油溝１７ａ内を回転方向前方へ流れ、潤滑油の他の一部は油溝１７ａ内を回転方向と反対方向に流れる。半円筒形軸受１７はまた、油溝１７ａの幅方向の中央がジャーナル部１０の潤滑油路１０ａの入口開口２６の中心と整合するように配置されているので、油溝１７ａ内に供給された潤滑油は、入口開口２６を通してコンロッド軸受２２へとさらに流れることができる。ジャーナル部１０内の潤滑油路１０ａの入口開口２６の寸法は、内燃機関の仕様により異なるが、例えば乗用車用の小型内燃機関の場合、直径で５〜８ｍｍ程度である。

入口開口２６は、図６では潤滑油路１０ａと同じ断面積を有するものとして記載している。しかし入口開口２６は、加工の結果として図１０に示すように潤滑油路１０ａより大きい断面積を有していてもよく、またジャーナル部１０の外周面上において円形または楕円形の開口形状を有していてもよい。入口開口２６の断面積が潤滑油路１０ａの断面積より大きい場合、入口開口２６と潤滑油路１０ａの間には断面積が油路方向に徐々に変化する流路遷移部分２９が深さ１〜２ｍｍまで形成される。いずれの場合も、入口開口２６はジャーナル部１０の外周面上における円周方向長さ（直線距離）Ｌｏを有している。

油溝１７ａに供給される潤滑油に異物２８が混入していると、異物２８は潤滑油との比重差のために油溝１７ａの円周方向両端部のいずれかへ移動する（図６）。従来のクランク軸用主軸受では、この異物が油溝の円周方向端部に滞留してジャーナル部と主軸受の間の摺動面に損傷を引き起こす原因となり、あるいはジャーナル部の入口開口が油溝の円周方向端部の上を通過する際に潤滑油路に潤滑油とともに流れ込み、クランクピンとコンロッド軸受の間の摺動面に損傷を引き起こす原因となっていた。

しかし本発明の実施例によれば、油溝１７ａの円周方向端部１７Ｅと軸線方向溝２４Ａの間に形成された複数の円周方向溝１７ｍによって、油溝１７ａから軸線方向溝２４Ａに向かう微少な油の定常流（または整流）が形成され、それによって異物２８を軸線方向溝２４Ａへ送り、さらに主軸受１９の外部へ排出することができる（図１１および１２）。このとき、油の定常流は微少であるので、潤滑油の過度な漏れは防止される。

一般に、異物２８は軸内の潤滑油路の切削加工時に油路内部に残留した金属等である。切削加工によって薄片状となった金属のバリの多くは、最大長さが０．１ｍｍ程度で、厚さが０．００２ｍｍ未満である。円周方向溝１７ｍ、１７ｎの深さおよび幅は、潤滑油に混入する異物のサイズを考慮して異物の進入および通過が可能な最小寸法とすると同時に、油漏れ量の増加を防ぐよう設定する必要がある。本実施例において、円周方向溝１７ｍ、１７ｎの最大深さＤ２は０．００２〜０．０１５ｍｍであり、また円周方向溝１７ｍ、１７ｎの幅ＷＢは０．１〜１ｍｍである。より望ましくは、円周方向溝１７ｍ、１７ｎの最大深さＤ２は０．００４〜０．００７ｍｍである。円周方向溝１７ｍ、１７ｎの最大深さＤ２および幅ＷＢがこれらの値より大きい場合には油漏れ量が増加し、またこれらの値より小さい場合には異物が円周方向溝に進入できず、あるいは侵入できたとしても、ジャーナル部１０の表面と接して円周方向溝の内周面に押し込まれ、堆積し易い。

また、円周方向溝１７ｍ、１７ｎの最大深さＤ２および幅ＷＢは円周方向に沿って一定であり、したがって主軸受１９の円周方向に垂直な溝断面積もまた円周方向に沿って実質的に一定である。それによって円周方向溝内に油の定常流（一定量の流れ）が形成され、油漏れ量の増加や、溝内からの異物の逸脱を防ぐことができる。例えば、もし円周方向溝の断面積が半円筒形軸受１７の円周方向端部へ向かって大きくなっている場合、油溝１７ａの端部１７Ｅから軸線方向溝２４Ａ内に流れ込む油量が増えて油漏れ量が増加する。また、もし円周方向溝の断面積が半円筒軸受１７の円周方向端部へ向かって小さくなっている場合、円周方向溝内を流れる油の圧力や流速が変化するので、異物は円周方向溝から逸脱して半円筒形軸受１７の内周面とジャーナル部の表面の間に進入したり、あるいは軸線方向溝を通過して、下側の半円筒形軸受１８の内周面とジャーナル部の表面の間に進入したりして、主軸受１９の内周面が損傷を受け易くなる。

また主軸受からの潤滑油の漏れを少なくするために、異物を軸線方向溝へ送ることが可能である限り油の定常流は微少であることが望ましい。そこで本発明では、円周方向溝を流れる潤滑油には円周方向溝の内面との接触による油路抵抗が作用することに鑑みて、油溝１７ａと軸線方向溝２４Ａの間に複数の円周方向溝１７ｍを形成して油路抵抗を作用させ、軸線方向溝２４Ａに流れる油量を制御している。これにより、異物２８が軸線方向溝２４Ａを通り越えて下側の半円筒形軸受１８の内周面へと進入することも抑制される。

本実施例において、円周方向溝１７ｍは、油溝１７ａの幅ＷＡ全体に亘って形成されているので、潤滑油とともに油溝１７ａ内を円周方向端部１７Ｅまで流れてきた異物２８は、油溝１７ａの幅方向のどの位置にあっても円周方向溝１７ｍ内に進入することができる。油溝１７ａは、円周方向端部領域において、油溝１７ａの円周方向端部１７Ｅに向かって深さが次第に小さくなっているので、円周方向端部１７Ｅ付近では極めて浅い。もし油溝１７ａの幅ＷＡよりも複数の円周方向溝１７ｍの全体としての幅が小さい（油溝１７ａの幅ＷＡ全体に亘って複数の円周方向溝１７ｍが形成されていない）と、油溝１７ａの円周方向端部方向に流れてきた異物のうち、円周方向溝１７ｍが形成されていない隅部領域へ進んだ異物は、ジャーナル部の表面と接触し、油溝１７ａ底面に押し込まれ、堆積する確率が増す。この堆積した異物は、その後ジャーナル部の表面に形成された入口開口２６の縁部によって掘り起こされて潤滑油路１０ａ内に進入し、コンロッド軸受へと送られることもある。

さらに本発明では、油溝１７ａの円周方向端部１７Ｅより円周方向中央部側から油溝１７ａの底面に円周方向溝１７ｍを形成し、オーバーラップ領域を設けている。それによって、異物２８は油溝１７ａの円周方向端部１７Ｅに到達する前に円周方向溝１７ｍによって捕捉され、円周方向に流れる。この構成は、油溝１７ａの深さが極小さい円周方向端部領域での異物の堆積を防げる。したがって好ましくは、油溝１７ａと円周方向溝１７ｍとのオーバーラップ領域の長さＬ２は０．０３〜０．１５ｍｍであり、より好ましくは０．０６〜０．１２ｍｍである。これは、オーバーラップ領域の長さＬ２が下限値より短いと、異物が油溝の円周方向端部側の浅い領域へ進入して堆積が起き易く、またオーバーラップ領域の長さＬ２が上限値より長いと、油溝から円周方向溝へ潤滑油が流れ込み易くなり過ぎ、油の漏れ量が増加するからである。

図８を参照して、主軸受１９の内周面上における軸線方向溝２４Ａの円周方向長さ（直線距離）Ｌ３は０．２〜２ｍｍとすることができ、また主軸受１９の内周面からの軸線方向溝２４Ａの最大深さＤ１は０．１〜０．５ｍｍとすることができる。軸線方向溝２４Ａの円周方向長さＬ３および深さＤ１は、潤滑油に混入する異物のサイズ（一般には、最大０．１ｍｍ程度）に鑑みて、異物を排出可能な最小寸法とすることが好ましい。

本発明によるクランク軸用主軸受１９は、半円筒形軸受１７、１８の接合部に隣接する軸受内周面にクラッシュリリーフ４２、４４を有していてもよい。クラッシュリリーフは、図１３および１４に示すように、各半円筒形軸受１７、１８の円周方向端部領域において壁部の厚さを回転中心と同心である本来の内周面４０（主要円弧）から半径方向に減じることによって形成される逃し空間４２、４４のことであり、これは、例えば一対の半円筒形軸受１７、１８をクランク軸のジャーナル部１０に組み付けた時に生じ得る半円筒形軸受の円周方向端面の位置ずれや変形を吸収するために形成される。したがってクラッシュリリーフ４２が形成された領域Ｒでの軸受内周面１７Ｓの曲率中心位置は、その他の領域における軸受内周面（主要円弧）の曲率中心位置と異なる（ＳＡＥ Ｊ５０６（項目３．２６および項目６．４）、ＤＩＮ１４９７、セクション３．２、ＪＩＳ Ｄ３１０２参照）。一般に、乗用車用の小型の内燃機関用軸受の場合、半円筒形軸受の円周方向端面におけるクラッシュリリーフの深さ（本来の内周面から実際の内周面までの距離）は０．０１〜０．０５ｍｍ程度である。

クラッシュリリーフ４２は半円筒形軸受１７の円周方向中央側に向かって徐々に深さを減少し、クラッシュリリーフ４２が形成される領域を画定する端部４２Ａを軸受内周面１７Ｓ上に形成するが、この端部４２Ａは、図１３および１４に示すように円周方向溝１７ｍの円周方向中央側の端部１７ｍｃより円周方向中央側に位置していてもよく、あるいは図１５および１６に示すように円周方向溝１７ｍの円周方向中央側の端部１７ｍｃより円周方向端部側に位置していてもよい。これは、クラッシュリリーフ４２の深さが油溝１７ａや軸線方向溝２４Ａの深さに比べて十分に小さいので、本来の内周面４０と、実際の内周面１７Ｓまたはその延長部１７Ｓ’との差異が異物の排出作用に影響しないからである。しかし、クラッシュリリーフ４２の円周方向端部４２Ａが円周方向溝１７ｍの円周方向中央側の端部１７ｍｃの位置より円周方向中央側に位置している場合、内周面１７Ｓおよびその延長部１７Ｓ’と、ジャーナル部１０の外周面との間に形成される隙間が僅かに増加するので、油溝１７ａから軸線方向溝２４Ａに流れる油量すなわち主軸受１９からの漏れ量が若干増加する。したがって潤滑油の漏れ量を低減する観点から、クラッシュリリーフ４２の端部４２Ａは図１５および１６に示すように円周方向溝１７ｍの円周方向中央側の端部１７ｍｃより円周方向端部側に位置していることが好ましい。

尚、クラッシュリリーフ４２が形成されている場合であっても、円周方向溝１７ｍは、内周面１７Ｓの延長部分１７Ｓ’を通じて一定の深さＤ２を有していることが望ましい。しかし、クラッシュリリーフが形成されていない内周面とクラッシュリリーフが形成された内周面との間で、機械加工の精度による僅かな寸法の違いや位置ずれが生じることは当然に許容される。

ところで、潤滑油に異物が多量に混入している場合、あるいは大きなサイズの異物が混入している場合には、油溝の円周方向端部と軸線方向溝の間の円周方向溝を流れる油の定常流だけでは異物は完全には排出されず、油溝の円周方向端部に滞留してしまうことがある。滞留した異物２８は、ジャーナル部１０の回転によって潤滑油路１０ａが油溝１７ａの端部１７Ｅの近傍を通過する際に潤滑油路１０に侵入し、コンロッド軸受へと送られる（図１７）。

しかし、本実施例によれば、油溝１７ａの円周方向端部１７Ｅと軸線方向溝２４Ａとの間の内周面１７Ｓの延長部分１７Ｓ’の円周方向の長さＬ１と、ジャーナル部１０に形成された入口開口２６の円周方向長さＬｏとが、
Ｌｏ×１．５＞Ｌ１
を満たしている。図１８〜１９から理解されるように、延長部分１７Ｓ’の円周方向の長さＬ１が、入口開口２６の円周方向長さＬｏより小さい場合、油溝１７ａが入口開口２６を介して軸線方向溝２４Ａと連通したとき、（１）ジャーナル部１０の回転による遠心力Ｆ１、（２）油溝１７ａ内と潤滑油路１０ａ内の潤滑油の圧力勾配による流れＦ２、および（３）潤滑油路１０ａ内と軸線方向溝２４Ａ内の潤滑油の圧力勾配による流れＦ３が、入口開口２６付近にある潤滑油路１０ａ内部の異物２８および潤滑油に同時に作用し、円周方向溝１７ｍを流れる油の定常流だけでは排出しきれずに油溝１７ａ内に滞留してしまう一部の異物や潤滑油路１０ａ内に進入した異物２８を軸線方向溝２４Ａへ移動させる潤滑油の流れが瞬間的に形成される。またこの瞬間、軸線方向溝２４Ａ内には主軸受１９の軸線方向への流れも形成され、異物２８の軸受外への排出を助ける。

したがって、潤滑油路１０ａに進入した異物２８を軸線方向溝２４Ａに押し出すのに十分な潤滑油の流れのために、内周面１７Ｓの延長部分１７Ｓ’の円周方向長さＬ１と入口開口２６の円周方向長さＬｏとが、Ｌｏ−Ｌ１≧０．５ｍｍの関係を満たすことが好ましい。また油溝１７ａが潤滑油路１０ａを介して軸線方向溝２４Ａと連通している際に過剰に潤滑油が流出することを防止するため、延長部分１７Ｓ’の円周方向長さＬ１と入口開口２６の円周方向長さＬｏとは、Ｌ１≧Ｌｏ×０．３の関係を満たしていることが好ましく、またＬ１≧Ｌｏ×０．６の関係を満たしていることがより好ましい。これは、延長部分１７Ｓ’の円周方向長さＬ１が短すぎると、油溝１７ａと軸線方向溝２４Ａとが連通する時間が長くなり、油溝１７ａの端部１７Ｅから軸線方向溝２４Ａに流れ込む油量すなわち漏れ量が増加し、したがってコンロッド軸受２２へ送られる油量が減少するためである。

上述したように入口開口２６の断面積が潤滑油路１０ａの断面積より大きく、そして流路遷移部分２９が少なくとも入口開口２６の円周方向両側に形成されている場合、油溝１７ａと軸線方向溝２４Ａが連通したときに油溝１７ａ内の潤滑油が流路遷移部分２９の傾斜面によって誘導され潤滑油路１０ａ内へ流れ易くなり、したがって異物２８を軸線方向溝２４Ａに向けて押し流す円周方向の流れＦ２（図１８）を強めることができる。また入口開口２６の回転方向前方側の傾斜面は、異物２８が軸線方向溝２４Ａ内へ進入するのを助ける。

しかし、たとえ延長部分１７Ｓ’の円周方向の長さＬ１が入口開口２６の円周方向長さＬｏより大きくても、上述した以下の関係式：
Ｌｏ×１．５＞Ｌ１
が満たされる限り、潤滑油路１０ａが延長部１７Ｓ’の上を通過する際に円周方向溝１７ｍが有効に作用することによって、図１８の場合と同様に潤滑油路１０ａ内の油と軸線方向溝２４Ａ内の油の圧力勾配が生じ異物２８の排出を促進する。尚、図２０に示されるように油溝１７ａと潤滑油路１０ａとの連通状態が終わると、潤滑油路１０ａを介した油溝１７ａから軸線方向溝２４Ａへの油の流れもなくなるので主軸受１９からの潤滑油の流出が抑制され、一方、円周方向溝１７ｍを流れる微少な油の定常流が再び形成される。

本実施例によれば、内周面１７Ｓの延長部分１７Ｓ’の円周方向の長さＬ１が入口開口２６の円周方向長さＬｏの１．５倍より小さいことにより、油溝１７ａの回転方向後方側端部１７Ｆで油溝１７ａと軸線方向溝２４Ｂが入口開口２６を介して連通する瞬間にも、図２１に示すように上述した作用Ｆ１〜３が働くので、潤滑油の漏れ量を低減しつつ異物を排出することができる。

図２２は、本発明の実施例２によるクランク軸用主軸受１９’を示す。図面から理解されるように、実施例１と同様、半円筒形軸受１７’の油溝１７ａと軸線方向溝２４Ａの間には円周方向溝１７ｍが形成されているが、半円筒形軸受を成形した後に旋削加工によって円周方向溝１７ｍを形成する場合、半円筒形軸受の内周面にも同時に同じ円周方向溝１７ｍを形成したほうが容易に製造できることから、本実施例では、半円筒形軸受１７’の油溝１７ａと軸線方向溝２４Ａの間の延長部分１７Ｓ’以外の内周面１７Ｓにも円周方向溝１７ｍが形成されている。油溝１７ａと軸線方向溝２４Ａの間に本発明による円周方向溝１７ｍが形成されている限り、本発明の効果を得ることができる。

図２２に示される実施例２において、円周方向溝１７ｍは、内周面１７Ｓの延長部分１７Ｓ’を越えて半円筒形軸受１７’の軸線方向幅全体に亘って形成されている。また図２３から理解されるように、円周方向溝１７ｍの形成される円周方向角度θ１は、主軸受１９の回転軸線を中心として、円周方向端面１７Ａ、１７Ｂから円周方向中央側に向かって５０°までの範囲内であり、したがって円周方向溝１７ｍは内周面１７Ｓ上に円周方向中央側の端部１７ｍｅを有している。円周方向角度θ１の下限値は、本発明の構成が得られる限り制約はないが、半円筒形軸受１７’がクランク軸のジャーナル部１０から負荷を受ける円周方向中央部付近に円周方向溝１７ｍを形成することは望ましくないため、円周方向角度θ１の上限値は５０°であることが望ましい。

尚、半円筒形軸受１７’の円周方向角度θ１の範囲の内周面１７Ｓが形成する円弧と、半円筒軸受１７’の円周方向中央部の内周面１７Ｓが形成する円弧は、曲率半径が若干異なってもよい。またそのような円周方向溝１７ｍは、下側の半円筒形軸受１８の内周面１８Ｓの円周方向端部側の領域にも形成されていてもよい。

図２４は、本発明の実施例３によるクランク軸用主軸受１１９を示す。図面から理解されるように、軸線方向溝は、半円筒形軸受１１７、１１８の接合部のうち、紙面右側の接合部にのみ形成されており、また紙面上側の半円筒形軸受１１７に形成された油溝１１７ａは、ジャーナル部の回転方向前方側にのみ上述した本発明の構成を有している。すなわち油溝１１７ａは回転方向前方側の端部に向かって次第に深さを減少させ、それによって回転方向前方側に内周面の延長部分および円周方向溝１１７ｍを形成しており、一方、円周方向中央部を含む領域から回転方向後方側の端部にかけては一定の深さを維持し、それによって半円筒形軸受１１７の円周方向端面まで延びている。

図２５は、本発明の実施例４によるクランク軸用主軸受２１９を示す。図面から理解されるように、軸線方向溝は、半円筒形軸受２１７、２１８の接合部のうち、紙面左側の接合部にのみ形成されており、また紙面上側の半円筒形軸受２１７に形成された油溝２１７ａは、ジャーナル部の回転方向後方側にのみ上述した本発明の構成を有している。すなわち油溝２１７ａは、半円筒形軸受２１７の回転方向前方側端面から回転方向後方側の端部に向かって次第に深さを減少させるように円周方向に延び、それによって回転方向後方側にのみ内周面の延長部分および円周方向溝２１７ｍを形成している。

上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。例えば、上記実施例では油溝は上側の半円筒形軸受に形成されているが、下側の半円筒形軸受にのみ形成されてもよい。また油溝は、深さが半円筒形軸受の円周方向中央部で最大で、半円筒形軸受の円周方向の両端部に向かって次第に減少するよう形成され、それによって円周方向両側に内周面の延長部分および円周方向溝が設けられていてもよく、油溝の長手方向に垂直な断面形状は、矩形の他に、逆台形状、半円形形状、三角形形状など任意の形状であってもよい。

１０ ジャーナル部
１０ａ 貫通孔（潤滑油路）
１２ クランクピン
１４ コンロッド
１６ 大端部ハウジング
１６Ａ コンロッド側大端部ハウジング
１６Ｂ キャップ側大端部ハウジング
１７ 半円筒形軸受
１７ａ 油溝
１７Ａ 前方側円周方向端面
１７Ｂ 後方側円周方向端面
１７Ｃ、１７Ｄ 傾斜面
１７Ｅ、１７Ｆ 油溝１７ａの円周方向両端部
１７ｍ、１７ｎ 円周方向溝
１７ｍｃ 円周方向溝１７ｍの円周方向中央側の端部
１７ｍｅ 内周面１７Ｓ上に形成された円周方向溝１７ｍの円周方向中央側の端部
１７Ｓ 内周面
１７Ｓ’ 延長部分
１８ 半円筒形軸受
１８Ａ 後方側円周方向端面
１８Ｂ 前方側円周方向端面
１８Ｄ、１８Ｃ 傾斜面
１９ 主軸受
２０ 潤滑油路
２２ コンロッド軸受
２２Ａ 半円筒形軸受
２２Ｂ 半円筒形軸受
２４Ａ、２４Ｂ 軸線方向溝
２６ 入口開口
２８ 異物
２９ 流路遷移部分
４２、４４ クラッシュリリーフまたは逃し空間
４２Ａ 端部

Claims (15)

1. クランク軸のジャーナル部を回転自在に支持するための、内燃機関のクランク軸用主軸受であって、
   前記主軸受が、一対の半円筒形軸受から構成されるとともに、軸線方向および円周方向を規定しており、
   前記半円筒形軸受のいずれか一方のみがその内周面に形成された油溝を有し、前記油溝は、前記一方の半円筒形軸受の少なくとも円周方向中央部を通って円周方向に延び、前記内周面からの前記油溝の深さが前記一方の半円筒形軸受の円周方向端面に向かって次第に減少して前記内周面上に前記油溝の円周方向端部を画定し、したがって前記油溝は前記円周方向端面まで延びておらず、
   前記一方の半円筒形軸受の前記油溝が延びていない前記円周方向端面、およびこれに接合する他方の半円筒形軸受の円周方向端面が、軸線方向の全長に亘って延びる傾斜面を内周面側にそれぞれ有し、それによって前記一対の半円筒形軸受の接合部に軸線方向溝を形成し、該軸線方向溝と前記油溝の間には前記内周面の延長部分が延びており、
   前記内周面の延長部分には、前記油溝の前記円周方向端部の軸線方向の幅全体に亘って、前記軸線方向溝から前記油溝まで円周方向に延びる複数の円周方向溝が形成され、前記円周方向溝は、前記内周面の延長部分からの深さが前記油溝の深さより浅く、したがって前記油溝の深さが減少している領域には、前記円周方向溝と前記油溝とが重複するオーバーラップ領域が形成され、また
   前記各円周方向溝の深さが０．００２〜０．０１５ｍｍの範囲内で円周方向に一定であり、前記各円周方向溝の軸線方向の幅が０．１〜１ｍｍの範囲内で円周方向に一定であり、また前記オーバーラップ領域の円周方向長さが０．０３〜０．１５ｍｍの範囲内である
   内燃機関のクランク軸用主軸受。
2. 前記軸線方向溝の前記内周面からの深さが０．１〜０．５ｍｍであり、また前記軸線方向溝の円周方向の幅が０．２〜２ｍｍである請求項１に記載のクランク軸用主軸受。
3. 前記円周方向溝が、前記一方の半円筒形軸受の軸線方向の幅全体に亘って前記内周面上に形成されている請求項１または２に記載のクランク軸用主軸受。
4. 前記円周方向溝は、前記軸線方向溝が形成された前記円周方向端面から、前記主軸受の回転軸線の周りに５０°の範囲内で円周方向に延びるように前記内周面上に形成されている請求項３に記載のクランク軸用主軸受。
5. 前記一方の半円筒形軸受が、円周方向の両側に前記円周方向溝を有している請求項１に記載のクランク軸用主軸受。
6. 前記半円筒形軸受は、前記軸線方向溝が形成された円周方向端面に隣接する内周面側にクラッシュリリーフを有している請求項１に記載のクランク軸用主軸受。
7. 前記一方の半円筒形軸受の円周方向中央側の前記クラッシュリリーフの端部が、前記円周方向溝の円周方向中央側の端部より円周方向端面側に位置する請求項６に記載のクランク軸用主軸受。
8. 前記ジャーナル部は、その内部に延びる潤滑油路と、その外周面上に形成された前記潤滑油路の入口開口とを有し、また前記油溝は、軸線方向における該油溝の幅の中央が前記ジャーナル部の前記入口開口の中心と整合するように配置される請求項１に記載のクランク軸用主軸受。
9. 前記内周面の延長部分の円周方向長さＬ１と、前記ジャーナル部の前記入口開口の円周方向長さＬｏとが以下の関係式：
   Ｌｏ×１．５＞Ｌ１
   を満たす請求項８に記載のクランク軸用主軸受。
10. 前記内周面の延長部分の円周方向長さＬ１と、前記ジャーナル部の前記入口開口の円周方向長さＬｏとが以下の関係式：
    Ｌｏ−Ｌ１≧０．５ｍｍ
    を満たす請求項８に記載のクランク軸用主軸受。
11. 前記内周面の延長部分の円周方向長さＬ１と、前記ジャーナル部の前記入口開口の円周方向長さＬｏとが以下の関係式：
    Ｌ１≧Ｌｏ×０．３
    を満たす請求項８に記載のクランク軸用主軸受。
12. 前記内周面の延長部分の円周方向長さＬ１と、前記ジャーナル部の前記入口開口の円周方向長さＬ２とが以下の関係式：
    Ｌ１≧Ｌｏ×０．６
    を満たす請求項１１に記載のクランク軸用主軸受。
13. 前記ジャーナル部の外周面上における前記入口開口の面積が、前記ジャーナル部内の前記潤滑油路の断面積より大きく、したがって前記入口開口と前記潤滑油路の間には断面積が徐々に変化する流路遷移部分が形成されている請求項８に記載のクランク軸用主軸受。
14. 前記ジャーナル部の外周面からの前記流路遷移部分の深さ寸法が１〜２ｍｍである請求項１３に記載のクランク軸用主軸受。
15. 請求項１に記載のクランク軸用主軸受と、該主軸受によって支持される前記ジャーナル部とから構成される軸受装置。