JP2016161018A5 - - Google Patents

Description

すべり軸受

本発明は、すべり軸受の技術に関し、円筒を軸方向と平行に二分割した半割部材を上下に配置したすべり軸受の技術に関する。

従来、エンジンのクランクシャフトを軸支するための軸受であって、円筒形状を二分割した二つの部材を合わせる半割れ構造のすべり軸受が公知となっているが、冷間時に油の粘度が高いためフリクションが大きいという課題がある。そこで、前記軸受の軸方向両端部に、全周に逃げ部分（細溝）を形成した軸受が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００３−５３２０３６号公報

しかし、従来の細溝を形成した軸受では、油の引込み量増加と軸方向両端部からの油の漏れ量抑制を両立することができず、更なるフリクション低減効果が期待できなかった。

そこで、本発明は係る課題に鑑み、総和の流出油量を抑えることができ、更なるフリクション低減効果を得ることができるすべり軸受を提供する。

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、円筒を軸方向と平行に二分割した半割部材を上下に配置したすべり軸受であって、前記下側の半割部材の軸方向両端部に、回転方向下流側において円周方向に細溝を設け、前記細溝の軸方向外側面に周縁部が形成され、前記周縁部の前記半割部材の外周面からの高さは、前記半割部材の外周面から当接面までの高さよりも低くなるように形成され、前記細溝の回転方向下流側端部に下流側へ向かうにつれて内周側へ傾斜する傾斜部を設け、前記半割部材の内周面にコーティング層を設けるとともに、当該傾斜部の内周面を含む前記細溝の内周面の一部のみにコーティング層を設けたものである。

請求項２においては、前記細溝の回転方向上流側端部に上流側へ向かうにつれて内周側へ傾斜する傾斜部を設け、当該傾斜部の内周面を含む前記細溝の内周面の一部のみにコーティング層を設けたものである。

請求項３においては、前記周縁部の一部に前記コーティング層を設けたものである。

請求項４においては、前記コーティング層は、二硫化モリブデン、グラファイト、カーボン、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素、二硫化タングステン、または、フッ素系樹脂の少なくともいずれか一つを含むものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

すなわち、油膜圧力の発生を妨げない程度の細溝を設けることで、摺動面積を減らしつつ、フリクション低減効果を得ることができ、かつ、総和の流出油量を抑えることができる。また、細溝の回転方向下流側端部及び上流側端部に傾斜部を設け、傾斜部の内周面にコーティング層を設けたことにより、細溝の回転方向下流側端部及び上流側端部に溜まった異物が、コーティング層において捕集されるため、異物による軸の表面及びすべり軸受の内周面の損傷（焼付き、傷）を防止することができる。

本発明の実施形態に係るすべり軸受を示す正面図。 （ａ）本発明の実施形態に係るすべり軸受を構成する半割部材を示す平面図。（ｂ）同じくＡ−Ａ線断面図。（ｃ）同じくＢ−Ｂ線断面図。 （ａ）本発明の実施形態に係る細溝を示すＡ−Ａ線断面拡大図。（ｂ）同じく細溝を示す平面拡大図。 本発明の別実施形態に係る半割部材を示すＢ−Ｂ線断面図。

次に、発明の実施の形態を説明する。なお、図１はすべり軸受１の正面図であり、画面の上下を上下方向、画面の手前方向及び奥方向を軸方向（前後方向）とする。

まず、本発明の実施形態に係るすべり軸受１を構成する半割部材２について図１及び図２を用いて説明する。
すべり軸受１は円筒状の部材であり、図１に示すように、エンジンのクランクシャフト１１のすべり軸受構造に適用される。すべり軸受１は、二つの半割部材２・２で構成されている。二つの半割部材２・２は、円筒を軸方向と平行に二分割した形状であり、断面が半円状となるように形成されている。本実施形態においては、半割部材２・２は上下に配置されており、左右に合わせ面が配置されている。クランクシャフト１１をすべり軸受１で軸支する場合、所定の隙間が形成され、この隙間に対し図示せぬ油路から潤滑油が供給される。

図２（ａ）においては、上側及び下側の半割部材２を示している。なお、本実施形態においては、クランクシャフト１１の回転方向を図１の矢印に示すように正面視時計回り方向とする。また、軸受角度ωは、図２（ｂ）における右端の位置を０度とし、図２（ｂ）において、反時計回り方向を正とする。すなわち、図２（ｂ）において、左端の位置の軸受角度ωが１８０度となり、下端の位置の軸受角度ωが２７０度となるように定義する。

上側の半割部材２の内周には円周方向に溝が設けられており、中心に円形の孔が設けられている。また、上側の半割部材２の左右に合わせ面が配置されている。
下側の半割部材２の内周において、その軸方向の端部に細溝３が形成されている。また、下側の半割部材２の内周面には、図２（ｃ）に示すように、コーティング層２３が設けられている。
コーティング層２３は、二硫化モリブデン、グラファイト、カーボン、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素、二硫化タングステン、またはフッ素系樹脂を含むものである。

また、細溝３の軸方向外側面を形成する周縁部２ａは、半割部材２の外周面からの高さｈが、半割部材２の外周面から当接面までの高さＤよりも低くなるように形成されている。すなわち、軸方向外側の周縁部２ａが周囲のクランクシャフト１１との当接面よりも一段低くなるように形成されている。

細溝３について図２（ｂ）及び図２（ｃ）を用いて説明する。
細溝３は下側の半割部材２に設けられる。本実施形態においては、細溝３は軸方向に並列して二本設けられている。詳細には、細溝３は、クランクシャフト１１の回転方向下流側合わせ面（軸受角度ωが１８０度）と離間した位置（軸受角度ωがω１）から軸受角度ωが正となる方向（反時計回り方向）に向けて、軸受角度ω２まで円周方向に設けられる。下側の半割部材２においては、図２（ｂ）の右側の合わせ面が回転方向上流側合わせ面、図２（ｂ）の左側の合わせ面が回転方向下流側合わせ面となる。
細溝３の幅は、図２（ｃ）に示すように、ｗとなるように形成されている。
また、細溝３の深さｄは、半割部材２の外周面から当接面までの高さＤよりも短くなるように形成されている。また、細溝３の底面３ａまでの深さｄは、図３（ａ）に示すように、細溝３の長手方向一端から他端に向かうにつれて変化する。

図２（ｂ）及び図３に示すように、細溝３の回転方向下流側端部には傾斜部３ｂが設けられている。傾斜部３ｂは、下流側へ向かうにつれて内周側へ傾斜する部分であり、長手方向と平行な断面視（Ａ−Ａ線断面視）において、下流側へ向かうにつれて傾きが急になる曲線状に形成されている。
また、細溝３の回転方向上流側端部には傾斜部３ｃが設けられている。傾斜部３ｃは、下流側へ向かうにつれて内周側へ傾斜する部分であり、長手方向と平行な断面視（Ａ−Ａ線断面視）において、上流側へ向かうにつれて傾きが急になる曲線状に形成されている。
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、傾斜部３ｂ及び傾斜部３ｃの内周面の少なくとも一部にはコーティング層２３ａ・２３ａが設けられている。

コーティング層２３は、二硫化モリブデン、グラファイト、カーボン、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素、二硫化タングステン、または、フッ素系樹脂の少なくともいずれか一つを含むものである。このように構成することにより、コーティング層２３は親油性を有する。

クランクシャフト１１と内周面との間に塵埃などの異物が挟まった場合には、細溝３の内部に入り込む場合がある。このとき、傾斜部３ｂまたは傾斜部３ｃに塵埃などの異物が溜まり易くなる。ここで、傾斜部３ｂ及び傾斜部３ｃの内周面に設けられたコーティング層２３ａ・２３ａの硬度が低いため、塵埃などの異物をコーティング層２３ａ・２３ａに埋収させて捕集することができる。なお、傾斜部３ｂに溜まる異物は、傾斜部３ｃに溜まる異物よりも多いので、傾斜部３ｂにのみコーティング層２３ａを設ける構成としても良い。このように構成することにより、異物によるクランクシャフト１１の表面及びすべり軸受１の内周面の損傷（焼付き、傷）を防止することができる。

また、周縁部２ａが周囲のクランクシャフト１１との当接面よりも一段低くなるように形成されていることにより、クランクシャフト１１が傾いて軸方向片側端部にのみ接触する状態（片当りする状態）となったときに、周縁部２ａとクランクシャフト１１との接触機会を減らすことができるため、周縁部２ａの損傷を防止することができる。

また、周縁部２ａが周囲の当接面よりも一段低くなるように形成されていることにより、すべり軸受１の軸方向端部における隙間が広がり、吸い戻し油量が増えてトータルの流出油量が低減される。

また、周縁部２ａの上流側端部及び下流側端部の内周面にはコーティング層２３ｂ・２３ｂが設けられている。
周縁部２ａの内周面に設けられたコーティング層２３ｂ・２３ｂの硬度が低いため、塵埃などの異物をコーティング層２３ｂ・２３ｂに埋収させて捕集することができる。このように構成することにより、異物によるクランクシャフト１１の表面及びすべり軸受１の内周面の損傷を防止することができる。

本実施形態に係る細溝３を設けたことにより、ＦＭＥＰ軽減量が増加する。特に、エンジン回転数が低い領域において、ＦＭＥＰ軽減量が増加する。ここで、ＦＭＥＰとは、フリクションの傾向を見るための値であり、ＦＭＥＰ軽減量が増加するとフリクションが低減する。例えば、エンジンが冷間始動する際などにおいて、ＦＭＥＰ軽減量が増加し、フリクションが低減する。

コーティング層２３は、半割部材２の内周面上に塗布されることにより形成される。この際、コーティング層２３は、図３（ａ）に示すように、軸方向内側端部を覆うように形成されており、より詳しくは、細溝３の軸方向内側の側面の中途部まで塗布されている。
このように構成することにより、細溝３の軸方向内側端部をコーティング層２３で覆うことにより、クランクシャフト１１が傾いて軸方向片側端部にのみ接触する状態（片当りする状態）となったときに、細溝３の軸方向内側端部とクランクシャフト１１との摩擦を軽減させることができる。

また、図４に示すように、コーティング層２３は、細溝３全体を覆うように形成することもできる。このように構成することにより、クランクシャフト１１が傾いて軸方向片側端部にのみ接触する状態（片当りする状態）となったときに、細溝３の軸方向内側端部及び軸方向外側端部と、クランクシャフト１１との摩擦を軽減させることができる。

以上のように、円筒を軸方向と平行に二分割した半割部材２・２を上下に配置したすべり軸受１であって、下側の半割部材２の軸方向端部に、回転方向下流側において円周方向に細溝３を設け、細溝３の回転方向下流側端部に下流側へ向かうにつれて内周側へ傾斜する傾斜部３ｂを設け、傾斜部３ｂの内周面の少なくとも一部にコーティング層２３ａを設けたものである。
このように構成することにより、油膜圧力の発生を妨げない程度の細溝３を設けることで、摺動面積を減らしつつ、フリクション低減効果を得ることができ、かつ、総和の流出油量を抑えることができる。また、細溝３の回転方向下流側端部に傾斜部３ｂを設け、傾斜部３ｂの内周面にコーティング層２３ａを設けたことにより、細溝３の回転方向下流側端部に溜まった異物が、コーティング層２３ａにおいて捕集されるため、異物によるクランクシャフト１１の表面及びすべり軸受１の内周面の損傷を防止することができる。

また、細溝３の回転方向上流側端部に上流側へ向かうにつれて内周側へ傾斜する傾斜部３ｃを設け、傾斜部３ｃの内周面の少なくとも一部にコーティング層２３ａを設けたものである。
このように構成することにより、細溝３の回転方向上流側端部に溜まった異物が、コーティング層２３ａにおいて捕集されるため、異物によるクランクシャフト１１の表面及びすべり軸受１の内周面の損傷を防止することができる。

また、コーティング層２３は、二硫化モリブデン、グラファイト、カーボン、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素、二硫化タングステン、または、フッ素系樹脂の少なくともいずれか一つを含むものである。
このように構成することにより、潤滑油とのなじみ性が向上し、漏れ油量を減少させることで、総和の流出油量を抑えることができる。また、細溝３の下流側端部の傾斜部３ｂ及び上流側端部の傾斜部３ｃに設けられたコーティング層２３ａが二硫化モリブデン、グラファイト、カーボン、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素、二硫化タングステン、または、フッ素系樹脂の少なくともいずれか一つを含むことにより、硬度が低くなり、塵埃等の異物を捕集しやすくなる。

１ すべり軸受
２ 半割部材
２ａ 周縁部
３ 細溝
３ａ 底面
３ｂ 傾斜部
３ｃ 傾斜部
１１ クランクシャフト
２３・２３ａ コーティング層

Claims (4)

1. 円筒を軸方向と平行に二分割した半割部材を上下に配置したすべり軸受であって、前記下側の半割部材の軸方向両端部に、回転方向下流側において円周方向に細溝を設け、
   前記細溝の軸方向外側面に周縁部が形成され、
   前記周縁部の前記半割部材の外周面からの高さは、前記半割部材の外周面から当接面までの高さよりも低くなるように形成され、
   前記細溝の回転方向下流側端部に下流側へ向かうにつれて内周側へ傾斜する傾斜部を設け、前記半割部材の内周面にコーティング層を設けるとともに、当該傾斜部の内周面を含む前記細溝の内周面の一部のみにコーティング層を設けたことを特徴とするすべり軸受。
2. 前記細溝の回転方向上流側端部に上流側へ向かうにつれて内周側へ傾斜する傾斜部を設け、当該傾斜部の内周面を含む前記細溝の内周面の一部のみにコーティング層を設けたことを特徴とする請求項１に記載のすべり軸受。
3. 前記周縁部の一部に前記コーティング層を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のすべり軸受。
4. 前記コーティング層は、二硫化モリブデン、グラファイト、カーボン、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素、二硫化タングステン、または、フッ素系樹脂の少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のすべり軸受。