JP2015145710A - すべり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】半円筒状軸受の内周面に十分な潤滑油を供給しながらも、広い面で軸部材を支持することが可能なすべり軸受を提供する。
【解決手段】一対の半円筒状軸受（ロア側軸受１０及びアッパー側軸受）を組み合わせて形成され、クランクピンを回転可能に支持する円筒状のコンロッド軸受であって、ロア側軸受１０及びアッパー側軸受は、内周面の両端部にそれぞれ形成されるクラッシュリリーフ１１と、前記内周面のうちクランクピンの回転方向上流側において、円周方向に沿うように形成されると共に、クラッシュリリーフ１１から離間して形成される上流側油溝１２と、を具備した。
【選択図】図４

Description

本発明は、一対の半円筒状軸受を組み合わせて形成され、軸部材を回転可能に支持する円筒状のすべり軸受の技術に関する。

従来、一対の半円筒状軸受を組み合わせて形成され、軸部材を回転可能に支持する円筒状のすべり軸受の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１に記載の半割形状のすべり軸受（半円筒状軸受）は、内周面の両端部に形成されるクラッシュリリーフと、一方のクラッシュリリーフの近傍から他方のクラッシュリリーフの近傍に亘って形成される油溝と、当該油溝とクラッシュリリーフとの間に形成され、油溝内の潤滑油がクラッシュリリーフ内に流入することを阻止する流入阻止部と、を具備している。

このように構成されたすべり軸受においては、油溝とクラッシュリリーフとが連通しないように流入阻止部によって遮られている。したがって、油溝内の潤滑油がクラッシュリリーフ内に流入し、当該クラッシュリリーフからすべり軸受の外部へと漏れる潤滑油の量を低減することができる。これによって、油溝内の潤滑油をすべり軸受の内周面に十分に供給することができ、潤滑油量の不足による不具合（焼き付きや摩耗等）の発生を抑制することができる。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、油溝がすべり軸受の広範囲（一端部近傍から他端部近傍まで）に亘って形成されているため、当該すべり軸受の内周面（すなわち、軸部材を支持する部分）の面積が小さくなる。したがって、すべり軸受は狭い（小さい）面で軸部材を支持することになるため、すべり軸受の内周面に大きな負荷（圧力）が加わり、上記不具合が発生するおそれがある。

特開２００５−２４９０２４号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、半円筒状軸受の内周面に十分な潤滑油を供給しながらも、広い面で軸部材を支持することが可能なすべり軸受を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、一対の半円筒状軸受を組み合わせて形成され、軸部材を回転可能に支持する円筒状のすべり軸受であって、前記一対の半円筒状軸受のうち少なくとも一方は、内周面の両端部にそれぞれ形成されるクラッシュリリーフと、前記内周面のうち前記軸部材の回転方向上流側において、円周方向に沿うように形成されると共に、前記クラッシュリリーフから離間して形成される上流側油溝と、を具備するものである。

請求項２においては、前記上流側油溝を具備する半円筒状軸受は、前記内周面のうち前記軸部材の回転方向下流側において、円周方向に沿うように形成されると共に、前記クラッシュリリーフ及び前記上流側油溝から離間して形成される下流側油溝をさらに具備するものである。

請求項３においては、前記上流側油溝の円周方向長さは、前記下流側油溝の円周方向長さよりも長くなるように形成されるものである。

請求項４においては、前記軸部材は、クランクシャフトのクランクピンであるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、軸部材の回転方向上流側に上流側油溝を形成することで、当該軸部材の回転に伴って上流側油溝内の潤滑油を半円筒状軸受の内周面に十分に供給することができる。また、上流側油溝は内周面の限られた範囲（軸部材の回転方向上流側）に形成されるため、半円筒状軸受は広い面で軸部材を支持することができる。

請求項２においては、下流側油溝を形成することで、半円筒状軸受の内周面に、より効果的に潤滑油を供給することができる。また、下流側油溝は内周面の限られた範囲（軸部材の回転方向下流側）に形成されるため、半円筒状軸受は広い面で軸部材を支持することができる。

請求項３においては、軸部材の回転方向上流側に位置する上流側油溝の円周方向長さを長くすることで、半円筒状軸受の内周面に、より効果的に潤滑油を供給することができる。また、下流側油溝を上流側油溝よりも短く形成することで、半円筒状軸受は、より広い面で軸部材を支持することができる。

請求項４においては、クランクピンにおける不具合（焼き付きや摩耗等）の発生を抑制することができる。

クランクシャフトの概略構成を示した側面模式図。 クランクピンとコンロッドとの連結部の構成を示した正面断面図。 コンロッド軸受及びクランクピンを示した正面断面図。 ロア側軸受を示した正面断面図。 図４におけるＡ−Ａ断面図。 ロア側軸受の上流側における潤滑油の供給の様子を示した正面断面拡大図。 ロア側軸受の下流側における潤滑油の供給の様子を示した正面断面拡大図。 （ａ）コンロッド軸受の変形例を示した正面断面図。（ｂ）ロア側軸受の変形例を示した正面断面図。

以下の説明では、図中に示した矢印に従って、上下方向、前後方向及び左右方向を定義する。

まず、図１を用いて、本発明に係るすべり軸受の一実施形態に係るコンロッド軸受４が設けられるクランクシャフト１に関する構成の概略について説明する。

クランクシャフト１は内燃機関（エンジン）を構成する部材であり、ピストンの往復運動を回転運動に変換するためのものである。クランクシャフト１は、主としてクランクジャーナル１ａ、クランクアーム１ｂ、クランクピン１ｃ及び連通油路１ｄを具備する。

クランクジャーナル１ａは、主軸受２を介してシリンダブロック３に回転可能に支持される。主軸受２には、その外周面と内周面とを連通する貫通孔２ａが形成される。クランクピン１ｃは本発明に係る軸部材の実施の一形態であり、クランクアーム１ｂを介してクランクジャーナル１ａと連結される。クランクピン１ｃは、コンロッド軸受４を介してコンロッド５に回転可能に連結される。連通油路１ｄは、クランクジャーナル１ａの外周面とクランクピン１ｃの外周面とを連通するように、クランクシャフト１内に形成される。

このような構成において、シリンダブロック３に形成された潤滑油路３ａを介して、図示せぬメインオイルホールからの潤滑油が主軸受２へと供給される。さらに当該潤滑油は、主軸受２の貫通孔２ａを介して、当該主軸受２の内周面側へと供給される。当該潤滑油によって主軸受２とクランクジャーナル１ａとの摺動面が潤滑される。

主軸受２の内周面側へと供給された潤滑油は、さらに連通油路１ｄを介してクランクピン１ｃの外周面へと供給される。当該潤滑油によってクランクピン１ｃとコンロッド軸受４との摺動面が潤滑される。

以下では、図２を用いて、クランクピン１ｃとコンロッド５との連結部の構成について説明する。

コンロッド５の下端部（大端部）には、クランクピン１ｃと連結されるハウジング（本体側ハウジング５ａ及びキャップ５ｂ）が形成される。本体側ハウジング５ａの軸受部５ｃとキャップ５ｂの軸受部５ｄとの間に、クランクピン１ｃが挟み込まれるようにして支持される。この際、コンロッド５とクランクピン１ｃとの間にはコンロッド軸受４が介装される。

このような構成において、クランクピン１ｃが回転（本実施形態においては、正面視時計回りに回転するものとする）すると、当該クランクピン１ｃの外周面とコンロッド軸受４の内周面との間に、連通油路１ｄを介して供給される潤滑油の油膜が形成される。クランクピン１ｃは、当該油膜を介してコンロッド軸受４に回転可能に支持される。

以下では、図２から図５までを用いて、コンロッド軸受４の構成について詳細に説明する。

図２及び図３に示すコンロッド軸受４は、クランクピン１ｃを回転可能に支持する円筒状のすべり軸受である。コンロッド軸受４は、一対の半円筒状軸受（ロア側軸受１０及びアッパー側軸受２０）を具備する。ロア側軸受１０とアッパー側軸受２０とを向かい合わせに上下に組み合わせることで、円筒状のコンロッド軸受４が形成される。

ロア側軸受１０は、コンロッド軸受４のうち下半部を形成する部材である。ロア側軸受１０は、半円筒状（円筒を、軸線を通る直径で切断した形状）に形成される。ロア側軸受１０は、その内周面を上方に向けた状態でコンロッド５のキャップ５ｂの軸受部５ｄに配置される。

アッパー側軸受２０は、コンロッド軸受４のうち上半部を形成する部材である。アッパー側軸受２０は、半円筒状に形成される。アッパー側軸受２０は、その内周面を下方に向けた状態でコンロッド５の本体側ハウジング５ａの軸受部５ｃに配置される。

なお、本実施形態に係るロア側軸受１０とアッパー側軸受２０は、同一の形状となるように形成される。よって以下では、ロア側軸受１０の形状についてより詳細に説明する。また、アッパー側軸受２０のうちロア側軸受１０と同一形状の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

なお、以下の説明においては、ロア側軸受１０及びアッパー側軸受２０によって形成される円筒状のコンロッド軸受４の軸線（中心線）を軸線Ｃとする。

図４及び図５に示すロア側軸受１０は、主としてクラッシュリリーフ１１、上流側油溝１２及び下流側油溝１３を具備する。

図４に示すクラッシュリリーフ１１は、ロア側軸受１０の内周面を凹状に切り欠いて形成される部分である。クラッシュリリーフ１１は、ロア側軸受１０の両端部、すなわち右上端部（クランクピン１ｃの回転方向上流側の端部）及び左上端部（クランクピン１ｃの回転方向下流側の端部）にそれぞれ形成される。ロア側軸受１０にクラッシュリリーフ１１を設けることで、当該ロア側軸受１０の両端部近傍において変形が生じた場合であっても、不具合（具体的には、変形した部分がクランクピン１ｃに局部当たりすること）の発生を防止することができる。

上流側油溝１２は、ロア側軸受１０の内周面に形成される溝である。上流側油溝１２は、ロア側軸受１０の円周方向に沿って延びるように形成される。上流側油溝１２は、ロア側軸受１０の内周面の中央よりもクランクピン１ｃの回転方向上流側（図４において、軸線Ｃから鉛直下方に引いた直線Ｖよりも右側）に形成される。

上流側油溝１２は、右側のクラッシュリリーフ１１から所定距離だけ離間するように形成される。具体的には、上流側油溝１２は、軸線Ｃを中心とする角度αだけクラッシュリリーフ１１から離間するように形成される。また上流側油溝１２は、ロア側軸受１０の円周方向に所定の長さだけ形成される。具体的には、上流側油溝１２は、軸線Ｃを中心とする角度β１の範囲に亘って形成される。

図４及び図５に示すように、上流側油溝１２は、ロア側軸受１０の前後中央部に形成される。上流側油溝１２は、その全域に亘って前後方向に一定の幅となるように形成される。また、上流側油溝１２は、その全域に亘って一定の深さとなるように形成される。

図４に示す下流側油溝１３は、ロア側軸受１０の内周面に形成される溝である。下流側油溝１３は、ロア側軸受１０の円周方向に沿って延びるように形成される。下流側油溝１３は、ロア側軸受１０の内周面の中央よりもクランクピン１ｃの回転方向下流側（図４において、軸線Ｃから鉛直下方に引いた直線Ｖよりも左側）に形成される。

下流側油溝１３は、左側のクラッシュリリーフ１１から所定距離だけ離間するように形成される。具体的には、下流側油溝１３は、軸線Ｃを中心とする角度αだけクラッシュリリーフ１１から離間するように形成される。また下流側油溝１３は、ロア側軸受１０の円周方向に所定の長さだけ形成される。具体的には、下流側油溝１３は、軸線Ｃを中心とする角度β２の範囲に亘って形成される。また下流側油溝１３は、上流側油溝１２と離間するように（連通しないように）形成される。

下流側油溝１３は、上流側油溝１２（図５参照）と同様に、ロア側軸受１０の前後中央部に形成される。下流側油溝１３は、その全域に亘って前後方向に一定の幅となるように形成される。また、下流側油溝１３は、その全域に亘って一定の深さとなるように形成される。

ここで、角度β１は角度β２よりも大きい値になるように設定されている。すなわち、上流側油溝１２の円周方向長さは、下流側油溝１３の円周方向長さよりも長くなるように形成されている。

以下では、図６及び図７を用いて、ロア側軸受１０の内周面（特に、クランクピン１ｃとの摺動面）へと潤滑油が供給される様子について説明する。

図６及び図７に示すように、クランクピン１ｃの回転に伴って、連通油路１ｄを介して潤滑油がロア側軸受１０へと供給される。供給された潤滑油の大部分は、上流側油溝１２及び下流側油溝１３内に一旦貯溜される。

図６に示すように、上流側油溝１２内の潤滑油は、クランクピン１ｃの回転に伴って、当該上流側油溝１２からロア側軸受１０の内周面（クランクピン１ｃとの摺動面）へと供給される。当該潤滑油によって、クランクピン１ｃとロア側軸受１０との間に油膜が形成される。特に本実施形態においては、ロア側軸受１０の上流側端部近傍に上流側油溝１２が形成されているため、当該上流側油溝１２からの潤滑油を、ロア側軸受１０の内周面の上流側端部近傍から下流側端部近傍に亘る広い範囲へと効果的に供給することができる。

また、上流側油溝１２と右側のクラッシュリリーフ１１とは所定距離だけ離間して形成されている。このため、上流側油溝１２内の潤滑油が当該クラッシュリリーフ１１へと漏れ出すのを防止することができる。これによって、ロア側軸受１０の内周面へと供給される潤滑油量が減少するのを防止することができ、ひいては焼き付きや摩耗等の不具合の発生を抑制することができる。

また、図７に示すように、上流側油溝１２と同様に、下流側油溝１３内の潤滑油も、クランクピン１ｃの回転に伴ってロア側軸受１０の内周面へと供給される。

下流側油溝１３のさらに下流側には左側のクラッシュリリーフ１１が形成されている。ロア側軸受１０の内周面に供給され、当該内周面を潤滑した潤滑油は、左側のクラッシュリリーフ１１に漏れ出し、最終的にロア側軸受１０（コンロッド軸受４）の外部へと排出される。このように、ロア側軸受１０に供給された潤滑油は、当該ロア側軸受１０の内周面を潤滑した後、外部へと排出される。

また、本実施形態においては、上流側油溝１２の方が下流側油溝１３よりも長く形成されているため、上流側油溝１２の方がより多くの潤滑油を貯溜することができる。本実施形態の如く、比較的長く形成された上流側油溝１２をロア側軸受１０の上流側に形成することで、十分な量の潤滑油をロア側軸受１０の内周面の広い範囲に供給することができる。

さらに、本実施形態の如く、下流側油溝１３をロア側軸受１０の下流側に形成することで、潤滑油を下流側油溝１３からもロア側軸受１０の内周面へとより供給することができる。また、下流側油溝１３を上流側油溝１２よりも短く形成することで、ロア側軸受１０がクランクピン１ｃを支持する面（内周面）の面積の減少をできるだけ小さく抑えることができる。

なお、図６及び図７を用いて、ロア側軸受１０の内周面へと潤滑油が供給される様子について説明したが、アッパー側軸受２０の内周面へと潤滑油が供給される様子も同様であるため、アッパー側軸受２０については説明を省略する。

以上の如く、本実施形態に係るコンロッド軸受４（すべり軸受）は、一対の半円筒状軸受（ロア側軸受１０及びアッパー側軸受２０）を組み合わせて形成され、クランクピン１ｃ（軸部材）を回転可能に支持する円筒状のコンロッド軸受４であって、ロア側軸受１０及びアッパー側軸受２０は、内周面の両端部にそれぞれ形成されるクラッシュリリーフ１１と、前記内周面のうちクランクピン１ｃの回転方向上流側において、円周方向に沿うように形成されると共に、クラッシュリリーフ１１から離間して形成される上流側油溝１２と、を具備するものである。
このように構成することにより、クランクピン１ｃの回転方向上流側に上流側油溝１２を形成することで、当該クランクピン１ｃの回転に伴って上流側油溝１２内の潤滑油をロア側軸受１０（アッパー側軸受２０）の内周面に十分に供給することができる。また、上流側油溝１２は内周面の限られた範囲（クランクピン１ｃの回転方向上流側）に形成されるため、ロア側軸受１０（アッパー側軸受２０）は広い面でクランクピン１ｃを支持することができる。
このように、ロア側軸受１０（アッパー側軸受２０）の内周面に十分な潤滑油を供給すると共に、広い面でクランクピン１ｃを支持することにより、焼き付きや摩耗等の不具合の発生を抑制することができる。

また、本実施形態に係るロア側軸受１０及びアッパー側軸受２０は、前記内周面のうちクランクピン１ｃの回転方向下流側において、円周方向に沿うように形成されると共に、クラッシュリリーフ１１及び上流側油溝１２から離間して形成される下流側油溝１３をさらに具備するものである。
このように構成することにより、下流側油溝１３を形成することで、ロア側軸受１０（アッパー側軸受２０）の内周面に、より効果的に潤滑油を供給することができる。また、下流側油溝１３は内周面の限られた範囲（クランクピン１ｃの回転方向下流側）に形成されるため、ロア側軸受１０（アッパー側軸受２０）は広い面でクランクピン１ｃを支持することができる。

また、本実施形態に係る上流側油溝１２の円周方向長さは、下流側油溝１３の円周方向長さよりも長くなるように形成される。
このように、クランクピン１ｃの回転方向上流側に位置する上流側油溝１２の円周方向長さを長くすることで、ロア側軸受１０（アッパー側軸受２０）の内周面に、より効果的に潤滑油を供給することができる。また、下流側油溝１３を上流側油溝１２よりも短く形成することで、ロア側軸受１０（アッパー側軸受２０）は、より広い面でクランクピン１ｃを支持することができる。

また、本実施形態に係る前記軸部材は、クランクシャフト１のクランクピン１ｃである。
このように構成することにより、クランクピン１ｃにおける不具合（焼き付きや摩耗等）の発生を抑制することができる。

なお、本実施形態においては、本発明に係るすべり軸受としてコンロッド軸受４を例示したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、クランクジャーナル１ａを回転可能に支持する主軸受２に本発明を適用することも可能である。

また、本実施形態においては、一対の半円筒状軸受（ロア側軸受１０及びアッパー側軸受２０）は同一形状であるものとした。これによって部品の種類を削減することができる。しかし、本発明はこれに限るものではなく、一対の反円筒状軸受は互いに異なる形状であっても良い。

また、本実施形態においては、ロア側軸受１０（アッパー側軸受２０）は上流側油溝１２及び下流側油溝１３を具備するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、図８（ａ）に示すように、上流側油溝１２のみ具備する（下流側油溝１３を具備しない）構成とすることも可能である。

また、本実施形態においては、上流側油溝１２の円周方向長さは下流側油溝１３の円周方向長さよりも長くなるように形成されるものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、図８（ｂ）に示すように、上流側油溝１２と下流側油溝１３は、同じ長さ（軸線Ｃを中心とする角度βが同じ）になるように形成されていても良い。

なお、上記角度αは、少なくとも１°以上に設定することが望ましい。
また、上記角度β１は、約３５°（例えば、４０°）に設定することが望ましい。
また、上記角度β２は、約３５°（例えば、３０°）に設定することが望ましい。

１ クランクシャフト
１ｃ クランクピン（軸部材）
５ コンロッド
１０ ロア側軸受（半円筒状軸受）
１１ クラッシュリリーフ
１２ 上流側油溝
１３ 下流側油溝
２０ アッパー側軸受（半円筒状軸受）

Claims (4)

1. 一対の半円筒状軸受を組み合わせて形成され、軸部材を回転可能に支持する円筒状のすべり軸受であって、
   前記一対の半円筒状軸受のうち少なくとも一方は、
   内周面の両端部にそれぞれ形成されるクラッシュリリーフと、
   前記内周面のうち前記軸部材の回転方向上流側において、円周方向に沿うように形成されると共に、前記クラッシュリリーフから離間して形成される上流側油溝と、
   を具備することを特徴とするすべり軸受。
2. 前記上流側油溝を具備する半円筒状軸受は、
   前記内周面のうち前記軸部材の回転方向下流側において、円周方向に沿うように形成されると共に、前記クラッシュリリーフ及び前記上流側油溝から離間して形成される下流側油溝をさらに具備することを特徴とする、
   請求項１に記載のすべり軸受。
3. 前記上流側油溝の円周方向長さは、
   前記下流側油溝の円周方向長さよりも長くなるように形成されることを特徴とする、
   請求項２に記載のすべり軸受。
4. 前記軸部材は、
   クランクシャフトのクランクピンであることを特徴とする、
   請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のすべり軸受。
   

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