JP2016166662A5

JP2016166662A5 -

Info

Publication number: JP2016166662A5
Application number: JP2015047438A
Authority: JP
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2035-03-10

Description

スラストすべり軸受

本発明は、スラストすべり軸受の技術に関する。

スラストすべり軸受は、回転軸のスラスト方向の荷重を支持する軸受として公知である。例えば、特許文献１には、スラスト受面が放射状に形成された給油溝により複数の扇形に分割され、周縁に沿って所定幅および一定の所定高さに突出し、前側の給油溝に向けて開口するコの字状の第１凸部が形成されたスラストすべり軸受が開示されている。

しかし、特許文献１に開示されるスラストすべり軸受では、凸部がコの字形状に形成されているため、径方向の幅が狭く、油膜圧力を高めることができず、摩擦抵抗が増加する。また、凸部がコの字形状に形成されているため、回転軸との接触面積が大きくなり、摩擦抵抗が増加する。

特開２０１３−１４８１３６号公報

本発明の解決しようとする課題は、摩擦抵抗を低減することができるスラスト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、回転軸のスラスト方向に作用する荷重を支持するスラストすべり軸受であって、スラスト受面には、放射状に油溝が形成され、前記スラスト受面の前記油溝によって区画された領域には、複数枚の樹脂シートを積層した樹脂部が構成され、前記複数枚の樹脂シートの周方向の幅は、下層から上層に向かうに従って広くなり、前記樹脂部の周方向の幅は、上層に向かうに従って狭くなるものである。

請求項２においては、請求項１に記載のスラストすべり軸受であって、前記樹脂部は、前記油溝によって区画された領域の周方向の略中心を通過する中心線を軸として線対称となるように積層されるものである。

請求項３においては、請求項１又は２に記載のスラストすべり軸受であって、前記樹脂部は、ランド部と、ランド部を挟んで形成されるテーパー部又はステップ部と、を備えるものである。

本発明のスラストすべり軸受によれば、摩擦抵抗を低減することができる。

第一実施形態のクランクワッシャの構成を示す模式図。第二実施形態のクランクワッシャの構成を示す模式図。第三実施形態のクランクワッシャの構成を示す模式図。第四実施形態のクランクワッシャの構成を示す模式図。

図１を用いて、クランクワッシャ１０の構成について説明する。
なお、図１（Ａ）では、クランクワッシャ１０の構成を平面視にて表している。また、図１（Ｂ）では、図１（Ａ）のＸ１−Ｘ１断面を表している。

クランクワッシャ１０は、本発明のスラストすべり軸受に係る第一実施形態である。クランクワッシャ１０は、クランクシャフトのメインシャフトとハウジングとの間に配置され、ハウジングに対しクランクシャフトのスラスト方向の荷重を支持する軸受である。

クランクワッシャ１０は、略ドーナツ形状の平板を半割にして形成されている。以下では、クランクワッシャ１０について、クランクワッシャ１０の元の略ドーナツ形状の外周円を基準とした周方向又は径方向に従って説明するものとする（図１（Ａ）参照）。なお、図１（Ａ）の周方向の長さは、巨視的に幅として説明する。

クランクワッシャ１０は、本体１５に油溝１６が形成され、樹脂としての第一樹脂シート１１と、樹脂としての第二樹脂シート１２と、樹脂としての第三樹脂シート１３と、を積層して構成されている。

本体１５は、略ドーナツ形状の平板を半割にして形成されている。本体１５のスラスト受面（クランクシャフトを支持する側）には、複数の油溝１６が形成されている。油溝１６は、外周円の中心から外周円に向かって放射状に形成されている。言い換えれば、油溝１６は、外周円の径方向と平行に形成されている。本実施形態のクランクワッシャ１０では、３本の油溝１６が形成されている。

ここで、本体１５の油溝１６によって区画された領域、或いは、本体１５の周方向の端側と油溝１６とによって区画された領域を、テーパーランド領域ＴＰとする。

第一樹脂シート１１は、本体１５のテーパーランド領域ＴＰに積層（コーティング）されている。第一樹脂シート１１は、本体１５と略同一の略ドーナツ形状のシートを周方向にて第一幅Ｗ１１に分割して形成されている。第一幅Ｗ１１は、テーパーランド領域ＴＰの幅と略同一である。

第二樹脂シート１２は、第一樹脂シート１１に積層（コーティング）されている。第二樹脂シート１２は、本体１５と略同一の略ドーナツ形状のシートを周方向にて第二幅Ｗ１２に分割して形成されている。第二幅Ｗ１２は、第一幅Ｗ１１よりも狭いものとされている。

第三樹脂シート１３は、第二樹脂シート１２に積層（コーティング）されている。第三樹脂シート１３は、本体１５と略同一の略ドーナツ形状のシートを周方向にて第三幅Ｗ１３に分割した形状である。第三幅Ｗ１３は、第二幅Ｗ１２よりも狭いものとされている。

つまり、第一樹脂シート１１、第二樹脂シート１２及び第三樹脂シート１３は、それぞれの周方向の幅が上層に向かうほど狭くなるように積層されている。

また、第一樹脂シート１１、第二樹脂シート１２及び第三樹脂シート１３は、本体１５のテーパーランド領域ＴＰの周方向の略中心を通過する中心線Ｃに対して線対象となるように積層されている。

言い換えれば、第一樹脂シート１１、第二樹脂シート１２及び第三樹脂シート１３は、それぞれの周方向の略中心を通過する中心線を、テーパーランド領域ＴＰの中心線Ｃに合わせて積層されている。

なお、本実施形態では、第一樹脂シート１１、第二樹脂シート１２及び第三樹脂シート１３は、同じ材質の樹脂シートによって構成されている。

このような構成とすることで、第三樹脂シート１３から周方向に沿って油溝１６までには、第三樹脂シート１３の端部、第二樹脂シート１２の端部及び第一樹脂シート１１の端部によってステップ形状が形成される。

第三樹脂シート１３の端部、第二樹脂シート１２の端部及び第一樹脂シート１１の端部によって形成されるステップ形状は、巨視的にはテーパー形状となる（以下、テーパー部Ｔとする）。また、第三樹脂シート１３のスラスト受面側をランド部Ｌとする。

なお、本実施形態では、第三樹脂シート１３の端部、第二樹脂シート１２の端部及び第一樹脂シート１１の端部によって形成されるステップ形状が巨視的にはテーパー形状となるが、樹脂の粘度や成分の調整によりテーパー形状とする構成としても良い。

クランクワッシャ１０の作用について説明する。
上述したように、クランクワッシャ１０では、スラスト受面側にクランクシャフトのメインシャフトが潤滑油を介して摺動（回転）している。

クランクシャフト（エンジン）の高回転領域では、テーパー部Ｔのくさび作用によって、潤滑油の油膜圧力が向上し、クランクワッシャ１０とクランクシャフトとの摩擦抵抗が低減される。ここで、くさび作用とは、潤滑油が隙間の厚いほうから薄いほうへ引き込まれ、油膜には圧力が発生し，発生した油膜圧力が軸に作用する荷重を支えている現象である。

クランクシャフト（エンジン）の低回転領域では、第三樹脂シート１３（ランド部Ｌ）のみが潤滑油を介してクランクシャフトと接触するため、固体潤滑剤を含む樹脂により低摩擦力を実現し、クランクワッシャ１０とクランクシャフトとの摩擦抵抗が低減される。

クランクワッシャ１０の効果について説明する。
クランクワッシャ１０によれば、摩擦抵抗を低減することができる。

すなわち、クランクワッシャ１０によれば、低回転領域では第三樹脂シート１３による低摩擦力の実現によって、高回転領域ではテーパー部Ｔのくさび作用によって、摩擦抵抗が低減され、全回転領域にて摩擦抵抗を低減することができる。

また、クランクワッシャ１０によれば、第一樹脂シート１１、第二樹脂シート１２及び第三樹脂シート１３を中心線Ｃに対して線対象となるように積層することによって、スラスト受面に対しクランクシャフトがどちらの回転方向であっても、同様のくさび作用を奏する。そのため、回転方向によってクランクワッシャ１０を特定することなく、部品の共通化を実現できる。

図２を用いて、クランクワッシャ２０の構成について説明する。
なお、図２（Ａ）では、クランクワッシャ２０の構成を平面視にて表している。また、図２（Ｂ）では、図２（Ａ）のＸ２−Ｘ２断面を表している。さらに、図２に示す周方向及び径方向についても図１と同様である。

クランクワッシャ２０は、本発明のスラストすべり軸受に係る第二実施形態である。クランクワッシャ２０は、本体２５に油溝２６が形成され、樹脂としての第一樹脂シート２１と、樹脂としての第二樹脂シート２２と、樹脂としての第三樹脂シート２３と、を積層して構成されている。

本体２５、油溝２６及びテーパーランド領域ＴＰについては、第一実施形態の本体１５及び油溝１６と同様の構成であるため説明を省略する。

第一樹脂シート２１は、本体２５のテーパーランド領域ＴＰに積層されている。第一樹脂シート２１は、本体２５と略同一の略ドーナツ形状のシートを周方向にて第一幅Ｗ２１に分割して形成されている。第一幅Ｗ２１は、テーパーランド領域ＴＰの幅よりも十分小さいものとする。

第二樹脂シート２２は、第一樹脂シート２１に積層されている。第二樹脂シート２２は、本体２５と略同一の略ドーナツ形状のシートを周方向にて第二幅Ｗ２２に分割して形成されている。第二幅Ｗ２２は、第一幅Ｗ２１よりも広いものとされている。

第三樹脂シート２３は、第二樹脂シート２２に積層されている。第三樹脂シート２３は、本体２５と略同一の略ドーナツ形状のシートを周方向にて第三幅Ｗ２３に分割して形成されている。第三幅Ｗ２３は、第二幅Ｗ２２よりも広いものとされている。なお、第三幅Ｗ２３は、テーパーランド領域ＴＰの幅と略同一である。

つまり、第一樹脂シート２１、第二樹脂シート２２及び第三樹脂シート２３は、それぞれの周方向の幅が上層に向かうほど広くなるように積層されている。

また、第一樹脂シート２１、第二樹脂シート２２及び第三樹脂シート２３は、本体２５のテーパーランド領域ＴＰの周方向の略中心を通過する中心線Ｃに対して線対象となるように積層されている。

言い換えれば、第一樹脂シート２１、第二樹脂シート２２及び第三樹脂シート２３は、それぞれの周方向の略中心を通過する中心線を、テーパーランド領域ＴＰの中心線Ｃに合わせて積層されている。

このような構成とすることで、第三樹脂シート２３から周方向に沿って油溝２６までは、第二樹脂シート２２の端部及び第一樹脂シート２１の端部によって、第三樹脂シート２３が傾斜してテーパー形状（以下、テーパー部Ｔとする）が形成される。また、第三樹脂シート１３の平坦なスラスト受面側をランド部Ｌとする。

クランクワッシャ２０の作用及び効果については、第一実施形態のクランクワッシャ１０と同様であるため、説明を省略する。

図３を用いて、クランクワッシャ３０の構成について説明する。
なお、図３（Ａ）では、クランクワッシャ３０の構成を平面視にて表している。また、図３（Ｂ）では、図３（Ａ）のＸ３−Ｘ３断面を表している。さらに、図３に示す周方向及び径方向についても図１と同様である。

クランクワッシャ３０は、本発明のスラストすべり軸受に係る第三実施形態である。クランクワッシャ３０は、本体３５に油溝３６が形成され、第一樹脂シート３１と、第二樹脂シート３２と、第三樹脂シート３３と、を積層して構成されている。

本体３５、油溝３６、第一樹脂シート３１、第二樹脂シート３２及び第三樹脂シート３３は、第一実施形態の本体１５、油溝１６、第一樹脂シート１１、第二樹脂シート１２及び第三樹脂シート１３と同様の構成であるため説明を省略する。

なお、第三樹脂シート３３は、第一樹脂シート３１及び第二樹脂シート３２とは、樹脂の材質が異なるものとされている。

具体的には、第三樹脂シート３３は、第一樹脂シート３１及び第二樹脂シート３２と比較して、剛性が低く、かつ、耐摩耗性が高い樹脂シートが使用されている。一方、第一樹脂シート３１及び第二樹脂シート３２は、第三樹脂シート３３と比較して、剛性が高く、かつ、耐摩耗性が低い樹脂シートが使用されている。

クランクワッシャ３０の作用及び効果については、第一実施形態のクランクワッシャ１０とほぼ同様の効果であるため、第一実施形態のクランクワッシャ１０と同様の作用及び効果については、説明を省略する。

本実施形態のクランクワッシャ３０の特有の効果について説明する。
クランクワッシャ３０によれば、第三樹脂シート３３に剛性が低く、かつ、耐摩耗性が高い樹脂を使用することによって、低回転領域での摩擦抵抗をさらに低減することができ、さらに樹脂シートの耐久性を向上することができる。

図４を用いて、クランクワッシャ４０の構成について説明する。
なお、図４（Ａ）では、クランクワッシャ４０の構成を平面視にて表している。また、図４（Ｂ）では、図４（Ａ）のＸ４−Ｘ４断面を表している。さらに、図４に示す周方向及び径方向についても図１と同様である。

クランクワッシャ４０は、本発明のスラストすべり軸受に係る第四実施形態である。クランクワッシャ４０は、略ドーナツ形状に形成されている以外は、第一実施形態のクランクワッシャ１０と同様の構成であるため説明を省略する。

クランクワッシャ４０の作用及び効果については、第一実施形態のクランクワッシャ１０と同様であるため、説明を省略する。

なお、本実施形態では、本発明のスラストすべり軸受をクランクワッシャ１０としたがこれに限定されない。例えば、本発明のスラストすべり軸受をピニオンギアワッシャに適用しても同様の作用及び効果が得られる。

なお、本実施形態（第一実施形態〜第四実施形態）の樹脂の構成としては、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、又はシリコーン樹脂のうちの一の樹脂と、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、二硫化タングステン（ＷＳ２）、グラファイト、六方晶ボロンナイトライド、合成マイカ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のうちの一の固体潤滑剤とを組み合わせたものとしている。

また、本実施形態（第一実施形態〜第四実施形態）の樹脂には、耐摩耗性向上のために、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、ＣｒＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、又はＺｒＯ２等の硬質粒子が添加され、なじみ性向上のためＳｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｃｕ又はＩｎ等の軟質金属が添加されても良い。

また、本実施形態（第一実施形態〜第四実施形態）では、樹脂シートを積層する構成としたが、これに限定されない。例えば、樹脂をパッド印刷によって積層する構成であっても良い。

１０クランクワッシャ
１１第一樹脂シート
１２第二樹脂シート
１３第三樹脂シート
１５本体
１６油溝

Claims

回転軸のスラスト方向に作用する荷重を支持するスラストすべり軸受であって、
スラスト受面には、放射状に油溝が形成され、
前記スラスト受面の前記油溝によって区画された領域には、複数枚の樹脂シートを積層した樹脂部が構成され、
前記複数枚の樹脂シートの周方向の幅は、下層から上層に向かうに従って広くなり、
前記樹脂部の周方向の幅は、上層に向かうに従って狭くなる、
スラストすべり軸受。
請求項１に記載のスラストすべり軸受であって、
前記樹脂部は、前記油溝によって区画された領域の周方向の略中心を通過する中心線を軸として線対称となるように積層される、
スラストすべり軸受。
請求項１又は２に記載のスラストすべり軸受であって、
前記樹脂部は、ランド部と、ランド部を挟んで形成されるテーパー部又はステップ部と、を備える、
スラストすべり軸受。