JP2017044258A - 内燃機関のクランク軸用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転時に焼付が生じにくいクランク軸用軸受装置を提供すること。【解決手段】本発明によれば、クランク軸と、周方向各端部に隣接してクラッシュリリーフが形成された一対の半割軸受と、一対の半割軸受を保持する保持孔が形成された軸受ハウジングと、保持孔に隣接して配置される１つの半円環形状の半割スラスト軸受とを有する軸受装置が提供される。各半割スラスト軸受は、少なくとも軸受合金層と樹脂摺動層とからから構成され、樹脂摺動層は、クランク軸の軸線方向力を受ける摺動面を構成する。半割スラスト軸受は、軸線方向力を受ける摺動面の周方向両端部に隣接して、その壁厚が周方向端面に向かって薄くなるように形成されたスラストリリーフを有し、クランク軸の回転方向後方側のスラストリリーフの内側端部でのスラストリリーフ長さは、クランク軸の回転方向前方側のスラストリリーフの内側端部でのスラストリリーフ長さより大きい。【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受ける軸受装置に関するものである。

内燃機関のクランク軸は、そのジャーナル部において、一対の半割軸受を円筒形状に組み合わせて構成される主軸受を介して、内燃機関のシリンダブロック下部に回転自在に支持されている。

一対の半割軸受のうちの一方又は両方が、クランク軸の軸線方向力を受ける半割スラスト軸受と組み合わせて用いられる。半割スラスト軸受は、半割軸受の軸線方向端面の一方又は両方に配設される。

半割スラスト軸受は、クランク軸に生じる軸線方向力を受ける。すなわち、クラッチによってクランク軸と変速機とが接続される際等に、クランク軸に対して入力される軸線方向力を支承することを目的として配置されている。

半割スラスト軸受の周方向両端近傍の摺動面側には、周方向端面へ向かって軸受部材の厚さが薄くなるようにスラストリリーフが形成されている。一般にスラストリリーフは、半割スラスト軸受の周方向端面から摺動面までの長さや周方向端面での深さが、径方向の位置によらずに一定になるよう形成される。スラストリリーフは、半割スラスト軸受を分割型軸受ハウジング内に組み付ける際の一対の半割スラスト軸受の端面同士の位置ずれを吸収するために形成される（特許文献１の図１０参照）。

内燃機関のクランク軸は、そのジャーナル部において、一対の半割軸受からなる主軸受を介して、内燃機関のシリンダブロック下部に支承される。このとき潤滑油は、シリンダブロック壁内のオイルギャラリーから主軸受の壁内の貫通口を通じて、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。潤滑油はこのようにして主軸受の潤滑油溝内に供給され、その後に半割スラスト軸受に供給される。
内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるスラスト軸受には、一般に、鋼製裏金の一方の表面にアルミニウム軸受合金層又は銅軸受合金層を形成した積層構造体が用いられる。また、このアルミニウム軸受合金層又は銅軸受合金層の上に樹脂製摺動層を重ねて、なじみ性、耐疲労性又は耐荷重性を向上させたスラスト軸受も提案されている（特許文献２参照）。この樹脂製摺動層に用いる材料としては、例えば、高強度で耐熱性の良好なポリアミドイミド等の耐熱性樹脂にポリアミド等をポリマーアロイ化して得た樹脂に固体潤滑剤を添加した材料がある（特許文献３参照）。

ところで、近年、内燃機関の潤滑油供給用のオイルポンプが小型化され、このため軸受に対する潤滑油の供給量が減少している。これに伴って主軸受の端面からの潤滑油の漏れ量が減少し、半割スラスト軸受に対する潤滑油の供給量も減少する傾向にある。この対策として、例えば半割スラスト軸受の摺動面に複数の細溝を並設して形成することによって、潤滑油の保油性を高める技術が提案されている（特許文献４参照）。

特開平１１−２０１１４５号公報 特開平０７−２３８９３６号公報 特開平２００８−３０８５９５号公報 特開２００１−３２３９２８号公報

さらに、近年、内燃機関の軽量化のためにクランク軸の軸径が小径化され、従来のクランク軸よりも低剛性となっている。このため、内燃機関の運転時にクランク軸に撓みが発生しやすく、クランク軸の振動が大きくなる傾向にある。したがって、半割スラスト軸受の周方向中央部付近の摺動面とクランク軸のスラストカラー面とが直接に接触し、半割スラスト軸受の摺動面となる樹脂摺動層の表面に損傷が起きやすくなっている。

特許文献４は、摺動面に油溝を設けることによって、軸受面のほぼ全面に潤滑油を供給する構成を開示している。しかし、特許文献４の技術を採用しても、上述のクランク軸の撓みによる振動が大きい場合には、特に半割スラスト軸受のクランク軸回転方向後方側のスラストリリーフに近接する摺動面が、クランク軸のスラストカラーと接触することを防止することは困難である。このため、半割スラスト軸受の摺動面に損傷が生じる可能性がある。

したがって本発明の目的は、内燃機関の運転時に、損傷が生じにくい内燃機関のクランク軸用軸受装置を提供することである。

本発明によれば、
クランク軸と、
前記クランク軸のジャーナル部を支承する一対の半割軸受（７，７）であって、各半割軸受の内周面に、その周方向両端部に隣接してクラッシュリリーフ（７３、７３）が形成された一対の半割軸受と、
前記一対の半割軸受を保持する保持孔（５）が貫通形成された軸受ハウジング（４）と、
前記保持孔に隣接して前記軸受ハウジングの軸線方向の各端面に配置される１つの半円環形状の半割スラスト軸受（８）と
を有し、
前記各半割スラスト軸受（８）は、軸受合金層（１６）と樹脂摺動層（１８）とから、又は裏金層（１４）と軸受合金層（１６）と樹脂摺動層（１８）とから構成されており、前記樹脂摺動層（１８）は、前記クランク軸の軸線方向力を受ける摺動面（８１）を構成している内燃機関のクランク軸用軸受装置（１）において、
前記半割スラスト軸受のうち少なくとも一方が、前記クランク軸の軸線方向力を受ける摺動面（８１）の周方向両端部に隣接して、前記半割スラスト軸受の壁厚が前記半割スラスト軸受の周方向端面に向かって薄くなるように形成された、前記クランク軸の回転方向前方側及び後方側のスラストリリーフ（８２Ｆ、８２Ｒ）を有し、
半割スラスト軸受のクランク軸の回転方向の後方側のスラストリリーフ（８２Ｒ）の径方向の内側端部での長さ（Ｌ２）は、半割スラスト軸受のクランク軸の回転方向の前方側のスラストリリーフ（８２Ｆ）の径方向の内側端部での長さ（Ｌ１）に比べて、長くなっていることを特徴とする軸受装置が提供される。

ここにおいて、クランク軸は、ジャーナル部とクランクピン部とクランクアーム部とを備える部材である。また半割スラスト軸受は、円環形を略半分に分割した形状の部材であるが、厳密に半分であることを意図するものではない。

本発明のクランク軸用軸受装置は、内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受ける。そして、クランク軸の回転方向後方側のスラストリリーフの内側端部でのスラストリリーフ長さが、クランク軸の回転方向前方側のスラストリリーフの内側端部でのスラストリリーフ長さより大きくなるよう形成されている。この構成により、一対の半割軸受のクラッシュリリーフから流出した潤滑油が、クランク軸の回転方向後方側のスラストリリーフによるスラストリリーフ隙間に流入しやすくなり、またクランク軸の回転方向の前方側のスラストリリーフによるスラストリリーフ隙間に侵入しにくく、したがって当該スラストリリーフ隙間の径方向外側端部から外部へ流出しにくくなる。潤滑油がスラスト軸受の摺動面へ多量に送られるようになるため、内燃機関の運転時にクランク軸に撓みが発生し振動が大きくなった場合でも、スラスト軸受の摺動面とクランク軸のスラストカラー面とが直接に接触しにくく、半割スラスト軸受の摺動面となる樹脂摺動層の表面の損傷が起きにくくなる。さらに、この構成によれば、スラスト軸受は摺動面の面積の減少を伴わないので、負荷能力も高い。

軸受装置の分解斜視図である。 実施例１の半割スラスト軸受の断面図である。 実施例１の半割スラスト軸受の正面図である。 図３の半割スラスト軸受のスラストリリーフのＹ１矢視側面図である。 図３の半割スラスト軸受のスラストリリーフのＹ２矢視側面図である。 軸受装置の正面図である。 軸受装置の断面図である。 実施例２の半割スラスト軸受の正面図である。 実施例３の半割スラスト軸受の正面図である。 図８の半割スラスト軸受の、クランク軸の回転方向後方側のスラストリリーフの周方向端面を示すＹ３矢視端面図である。 図８の半割スラスト軸受の、クランク軸の回転方向前方側のスラストリリーフの周方向端面を示すＹ４矢視端面図である。 実施例４の半割スラスト軸受の正面図である。 図１１の半割スラスト軸受の、クランク軸の回転方向後方側のスラストリリーフの周方向端面を示すＹ５矢視側面図である。 図１１の半割スラスト軸受の、クランク軸の回転方向前方側のスラストリリーフの周方向端面を示すＹ６矢視側面図である。 他の実施形態の半割スラスト軸受のクランク軸の回転方向後方側のスラストリリーフの側面図である。 他の実施形態の半割スラスト軸受の正面図である。 他の実施形態のスラスト軸受の正面図である。 実施例の作用を説明するための半割軸受及び半割スラスト軸受の正面図である。 図１７Ａの半割軸受及び半割スラスト軸受を径方向内側から見た内面を示す図である。 半割軸受の正面図である。 図１８の半割軸受を径方向内側から見た底面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（軸受装置の全体構成）
まず、図１、５及び６を用いて本発明の半割スラスト軸受８を有する軸受装置１の全体構成を説明する。図１、５及び６に示すように、シリンダブロック２の下部に軸受キャップ３を取り付けて構成された軸受ハウジング４には、両側面間を貫通する円形孔である軸受孔５が形成されており、シリンダブロック２の側面における軸受孔５の周縁には半円環状凹部である受座６が形成されている。軸受孔５には、一方向に回転するクランク軸のジャーナル部１１を回転自在に支承する半割軸受７、７が円筒状に組み合わされて嵌合される。受座６には、クランク軸のスラストカラー１２を介して軸線方向力ｆ（図６参照）を受ける半割スラスト軸受８が嵌合される。なお、軸受キャップ３の軸線方向の長さは、シリンダブロック２の受座６部での軸線方向の長さに対して大きくなされており、半割スラスト軸受８の周方向両端面は、軸受キャップ３の分割面と当接するようになっている。

図５に示すように、主軸受を構成する半割軸受７のうち、シリンダブロック２側（上側）の半割軸受７の内周面には潤滑油溝７１が形成され、潤滑油溝７１から外周面に貫通する貫通孔７２が形成されている（図１８及び１９も参照）。なお、潤滑油溝は、上下両方の半割軸受に形成することもできる。

また半割軸受７には、半割軸受７同士の当接面に隣接して、両端にクラッシュリリーフ７３、７３が形成されている（図５参照）。クラッシュリリーフ７３は、半割軸受７の周方向端面に隣接する領域の壁厚が、周方向端面に向かって徐々に薄くなるように形成された壁厚減少領域である。クラッシュリリーフ７３は、一対の半割軸受７、７を組み付けたときの突合せ面の位置ずれや変形を吸収することを企画して形成される。

（半割スラスト軸受の構成）
次に、図２〜６を用いて実施例１の半割スラスト軸受８の構成について説明する。半割スラスト軸受８は、まず、鋼製の裏金層１４に薄い軸受合金層１６を接着させたバイメタルによって、半円環形状の平板に形成され、軸受合金層１６上に樹脂摺動層１８が形成される。半割スラスト軸受８は、中央の領域に樹脂摺動層１８によって構成された表面である摺動面８１（軸受面）と、周方向両側の端面８３、８３に隣接する領域にスラストリリーフ８２Ｒ、８２Ｆとを備えている。摺動面８１には、潤滑油の保油性を高めるために、両側のスラストリリーフ８２Ｒ、８２Ｆの間に２つの油溝８１ａ、８１ａが形成されている。

樹脂摺動層１８は、樹脂バインダと、固体潤滑剤とから形成される。樹脂バインダとしては公知の樹脂を用いることができるが、耐熱性の高いポリアミドイミド、ポリイミド及びポリベンゾイミダゾールの一種以上を用いることが好ましい。また、ポリアミドイミド、ポリイミド及びポリベンゾイミダゾールの一種以上からなる耐熱性の高い樹脂と、ポリアミド、エポキシ及びポリエーテルサルフォンの一種以上からなる樹脂１〜２５体積％とを混合した樹脂組成物やポリマーアロイ化した樹脂組成物を樹脂バインダとしてもよい。固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン、窒化ホウ素等を用いることができる。樹脂摺動層に対する固体潤滑剤の添加割合は、好適には、２０〜８０体積％である。また、樹脂製摺動層の耐摩耗性を高めるために、セラミックスや金属間化合物等の硬質粒子を樹脂製摺動層に対して０．１〜１０体積％含有させてもよい。

半割スラスト軸受８の摺動面側に樹脂摺動層１８を形成するためには、有機溶剤で希釈した樹脂摺動層の組成物を、半割スラスト軸受の軸受合金層１６上にスプレー法により塗布し、加熱して有機溶剤を乾燥させ、その後、樹脂組成物を加熱焼成する。なお、樹脂製摺動層１８の形成方法はスプレー法に限定されることはなく、ロールコート法、印刷法等、その他の一般的な方法によって形成してもよい。
また樹脂摺動層と同じ組成の樹脂摺動材料が、クランク軸の軸線方向負荷を受ける摺動面８１のみでなく、スラストリリーフ８２の表面、油溝８１aの表面、半割スラスト軸受の外径面、内径面等にも付与されてもよいことが理解されよう。例えば、以下で説明する実施例１〜４では、半割スラスト軸受８のスラストリリーフ８２、８２の表面及び油溝８１ａ、８１ａの表面にも樹脂摺動材料が付与されている。
樹脂摺動層１８の厚さは１〜３０μｍであり、望ましくは２〜２０μｍであり、より望ましくは３〜８μｍである。

スラストリリーフ８２Ｒ、８２Ｆは、図４Ａ及び４Ｂに示すように、摺動面８１の周方向両側の端面に隣接する領域に、端面に向かって徐々に壁厚が薄くなるように形成される壁厚減少領域であり、半割スラスト軸受８の周方向端面８３の径方向全長に亘って形成される。スラストリリーフ８２Ｒ、８２Ｆは、半割スラスト軸受８を分割型の軸受ハウジング４内に組み付けた際の、各分割型軸受ハウジング２、３の端面同士の位置ずれ等に起因する、半割スラスト軸受８の周方向端面８３と、これに当接する軸受キャップ３の端面の位置ずれを緩和するために形成される。

実施例１において、スラストリリーフ８２Ｒ、８２Ｆの表面は平面から構成されているが、曲面から構成することもできる（図１３）。平面である場合、表面は単一の平面から構成されることができ、又は複数の平面を組み合わせて構成されていてもよい。曲面の場合にも、表面は単一の曲面から構成されることができ、又は複数の曲面を組み合わせて構成されていてもよい。さらに、スラストリリーフ８２Ｒ、８２Ｆの表面は、平面と曲面を組み合わせて（図１２）構成されていてもよい。

図３及び５から理解されるように、本実施例の半割スラスト軸受８が軸受装置１の軸受ハウジング４に組み付けられたとき、一方向に回転するクランク軸の回転方向後方側に位置するように組み付けられる周方向端面８３側のスラストリリーフ８２Ｒ（以下、「後方側スラストリリーフ」と称する）の内側端部でのスラストリリーフ長さＬ２は、クランク軸の回転方向前方側に位置する周方向端面８３側のスラストリリーフ８２Ｆ（以下、「前方側スラストリリーフ」と称する）の内側端部でのスラストリリーフ長さＬ１と異なり、より長く形成されている。なお、実施例１では、後方側スラストリリーフ８２Ｒのスラストリリーフ長さ及び前方側スラストリリーフ８２Ｆのスラストリリーフ長さは、内側端部と外側端部の間で一定となるよう形成されている。

ここで「スラストリリーフ長さ」とは、１つの半割スラスト軸受８の両端面８３、８３を通る平面（仮想分割面Ｈ）から垂直方向に測ったスラストリリーフの他端までの長さを意味する（図３）。より具体的には、内側端部でのスラストリリーフ長さＬ１、Ｌ２は、スラストリリーフ８２Ｆ、８２Ｒの表面が、摺動面８１の内周縁と交わる点までの長さで定義される。

また「クランク軸の回転方向後方側のスラストリリーフ」とは、１つの半割スラスト軸受８に着目した場合に、周方向両端部にあるスラストリリーフのうち、回転するクランク軸のスラストカラー１２上の任意の点が最初に通過するスラストリリーフ８２Ｒのことを意味し、また「クランク軸の回転方向前方側のスラストリリーフ」とは、任意の点が２番目に通過するスラストリリーフ８２Ｆのことを意味する。

図４Ａは、半割スラスト軸受８の、クランク軸の回転方向後方側の周方向端面８３の近傍を内側（図３のＹ１矢視方向）から見た側面を示す。また図４Ｂは、半割スラスト軸受８の、クランク軸の回転方向前方側の周方向端面８３の近傍を内側（図３のＹ２矢視方向）から見た側面を示す。

図４Ａ及び４Ｂに示すように摺動面８１の部分は厚さｔを有している。半割スラスト軸受８の前方側スラストリリーフ８２Ｆの表面及び後方側スラストリリーフ８２Ｒの表面の周方向端面におけるスラストリリーフ深さＲＤは同一である。また実施例１では、前方側スラストリリーフ８２Ｆ及び後方側スラストリリーフ８２Ｒの周方向端面におけるスラストリリーフ深さＲＤは、径方向における内側端部と外側端部の間でも一定である。

ここで、「スラストリリーフ深さ」とは、半割スラスト軸受８の摺動面８１を含む平面からスラストリリーフの表面までの軸線方向距離を意味する。換言すれば、スラストリリーフ深さは、摺動面８１をスラストリリーフ８２Ｆ、８２Ｒ上まで延長して仮想摺動面とした場合に仮想摺動面から垂直に測った距離である。したがって周方向端面におけるスラストリリーフ深さＲＤは、半割スラスト軸受８の周方向端面におけるスラストリリーフの表面から仮想摺動面までの軸線方向距離として定義される。

前方側スラストリリーフ８２Ｆ、及び後方側スラストリリーフ８２Ｒの具体的な寸法として、乗用車用等の小型内燃機関のクランク軸（ジャーナル部の直径が３０〜１００ｍｍ程度）に使用する場合、例えば半割スラスト軸受８の周方向端面８３における摺動面８１から前方側スラストリリーフ８２Ｆ及び後方側スラストリリーフ８２Ｒまでのスラストリリーフ深さＲＤは０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとすることができる。なお、前方側スラストリリーフ８２Ｆと後方側スラストリリーフ８２Ｒは、同じスラストリリーフ深さＲＤを有している。また、前方側スラストリリーフ８２Ｆの内側端部でのスラストリリーフ長さＬ１は１ｍｍ〜５ｍｍとすることができ、また後方側スラストリリーフ８２Ｒの内側端部でのスラストリリーフ長さＬ２は５ｍｍ〜２５ｍｍとすることができる。なお、上述の寸法は一例に過ぎず、それぞれの寸法はこれらの範囲に限定されない。

上述の前方側スラストリリーフ８２Ｆのスラストリリーフ長さＬ１と後方側スラストリリーフ８２Ｒのスラストリリーフ長さＬ２の数値は、範囲が一部重複している。しかし、これは軸受のサイズが大きくなるほどスラストリリーフ長さを大きくする必要があるからであり、したがってスラストリリーフ長さＬ１及びＬ２は、それぞれの数値範囲内で、Ｌ２＞Ｌ１を満たすべきである。

図８に示すように、後方側スラストリリーフは、半割スラスト軸受８の周方向端面８３から円周角度θ１で２５°以下の範囲内に形成されることが好ましく、また前方側スラストリリーフは、半割スラスト軸受８の周方向端面８３から円周角度θ２で５°以下の範囲内に形成されることが好ましい。

（作用）
次に、図５、６、１７Ａ及び１７Ｂを用いて、本実施例の軸受装置１の作用を説明する。

（給油作用）
軸受装置１において、オイルポンプ（図示せず）から加圧されて吐出された潤滑油は、シリンダブロック２の内部油路から半割軸受７の壁を貫通する貫通孔７２を通り、半割軸受７の内周面の潤滑油溝７１に供給される。潤滑油溝７１内に供給された潤滑油は、一部は半割軸受７の内周面に供給され、一部はジャーナル部表面に設けたクランク軸の内部油路のための開口（図示せず）を通ってクランクピン側へ送られ、また他の一部は主軸受を構成する一対の半割軸受７、７のクラッシュリリーフ７３表面とクランク軸のジャーナル部１１の表面との間の隙間を通って、半割軸受７、７の軸線方向両端から外部へ流出する。

本実施例において、半割軸受７は半割スラスト軸受８と同心に配置され、且つ主軸受を構成する半割軸受７の周方向両端面を含む平面は、半割スラスト軸受８の周方向両端面を含む平面と平行になされ、それによりクラッシュリリーフ７３の位置とスラストリリーフ８２Ｆ、８２Ｒの位置とが対応している。

また上述したスラストリリーフ長さＬ１とスラストリリーフ長さＬ２の関係に加えて、本実施例の半割スラスト軸受８は半割軸受７に対して以下のような関係にある。

すなわち、本実施例の半割スラスト軸受８では、後方側スラストリリーフ８２Ｒの内側端部でのスラストリーフ長さＬ２が、対応する半割軸受７のクラッシュリリーフ７３のクラッシュリリーフ長さＣＬよりも大きい。
また本実施例の半割スラスト軸受８では、前方側スラストリリーフ８２Ｆの内側端部でのスラストリリーフ長さＬ１が、対応する半割軸受７のクラッシュリリーフ７３のスラッシュリリーフ長さＣＬ（図１８）よりも小さい。

ここで、クラッシュリリーフ７３の「クラッシュリリーフ長さＣＬ」とは、半割スラスト軸受８が配設される側の軸線方向端部での、後方側スラストリリーフ８２Ｒの位置又は前方側スラストリリーフ８２Ｆの位置に対応して配置されるクラッシュリリーフ７３の長さを意味する（図５）。詳細には、クラッシュリリーフ長さＣＬは、半割軸受７の周方向両端面７４、７４が下端面となるように水平面上に置いたとき、この水平面からクラッシュリリーフ７３の上縁までの高さである（図１８）。なお、半割軸受７の周方向端部の両側のクラッシュリリーフ７３のクラッシュリリーフ長さは同じである。また実施例とは異なり、半割軸受７のクラッシュリリーフ７３のクラッシュリリーフ長さは、半割軸受７の軸線方向に変化していてもよい。

半割軸受７のクラッシュリリーフ７３の具体的な寸法として、乗用車用等の小型内燃機関のクランク軸（ジャーナル部の直径が３０〜１００ｍｍ程度）の場合、例えば、端面７４における、摺動面７５をクラッシュリリーフ上に延長させた仮想の延長面からのクラッシュリリーフ７３の深さは０．０１〜０．１ｍｍであり、またクラッシュリリーフ長さＣＬは３〜７ｍｍである。

また、半割スラスト軸受８の後方側スラストリリーフ８２Ｒの内側端部でのスラストリリーフ長さＬ２は、対応する位置にある半割軸受７のクラッシュリリーフのクラッシュリリーフ長さＣＬに関して、式：Ｌ２≧１．５×ＣＬを満たしていることが好ましい。さらに、半割スラスト軸受８の前方側スラストリリーフ８２Ｆの内側端部でのスラストリリーフ長さＬ１は、対応する位置にある半割軸受７のクラッシュリリーフ７３のクラッシュリリーフ長さＣＬに関して、式：Ｌ１≦１．５×ＣＬを満たしていることが好ましい。

以下、本発明の作用について説明する。

半割軸受７のクラッシュリリーフ隙間から外部へ流出した直後の潤滑油は、回転するクランク軸のジャーナル部の表面に付随して周方向に流れていたため、クランク軸１１の回転方向の前方側へ移動しようとする慣性力により、図１７Ａ及び１７Ｂに示すように半割スラスト軸受８の周方向端面８３位置より、クランク軸の回転方向前方側へ向かって流れる（破線矢印）。

本実施例の半割スラスト軸受８では、後方側スラストリリーフ８２Ｒの径方向の内側端部でのスラストリリーフ長さＬ２が前方側スラストリリーフ８２Ｆの径方向の内側端部でのスラストリリーフ長さＬ１よりも長い。この構成によれば、半割軸受７のクラッシュリリーフ隙間から流出し、半割スラスト軸受８の周方向端面８３の位置よりもクランク軸１１の回転方向前方側へ向かって流れる潤滑油は、半割スラスト軸受８の内側端部におけるスラストリリーフ隙間Ｓに多量に流入し、摺動面８１へ送られることができる。なお、ここで「スラストリリーフ隙間Ｓ」とは、半割スラスト軸受８の後方側スラストリリーフ８２Ｒの表面と、摺動面８１を後方側スラストリリーフ８２Ｒの表面上まで延長させて得られる仮想表面と、半割スラスト軸受８の周方向端面を含む平面とによって囲まれる隙間を意味する（図１７Ｂ参照）。

より詳細には、半割軸受７のクラッシュリリーフ隙間内の潤滑油はジャーナル表面に付随してジャーナルの回転方向前方側へ送られるが、クラッシュリリーフ隙間はジャーナルの回転方向前方側ほど容積が小さくなっているので、クラッシュリリーフ隙間から外部へ流出する潤滑油量はこの小容積領域で多くなる。ここで、クラッシュリリーフ長さが後方側スラストリリーフ長さよりも小さいと、この小容積領域から流出した潤滑油は、後方側スラストリリーフ８２Ｒのスラストリリーフ隙間により流入しやすい（図１７Ａ及び１７Ｂ参照）。

半割軸受７のクラッシュリリーフ隙間から流出し、半割スラスト軸受８の周方向端面８３の位置よりもクランク軸１１の回転方向前方側へ向かって流れる潤滑油の一部は、半割スラスト軸受８の内周面と、クランク軸のジャーナル部１１の表面と、クランク軸のスラストカラー面１２と、半割軸受の軸線方向の端面との間の隙間に流れこむ（図１７Ａ及び１７Ｂ参照）。この隙間に流れた潤滑油は、回転するクランク軸のスラストカラー面に付随してクランク軸の回転方向前方側へ向かって送られ、次いで半割スラスト軸受８の前方側スラストリリーフ８２Ｆのスラストリリーフ隙間に流れ込み、外部に排出される。

本実施例の半割スラスト軸受８では、半割スラスト軸受８の内側端部における前方側スラストリリーフ８２Ｆのスラスト隙間Ｓ（すなわち、半割スラスト軸受８の前方側スラストリリーフ８２Ｆの表面と、摺動面８１を前方側スラストリリーフ８２Ｆの表面上まで延長させて得られる仮想表面と、半割スラスト軸受８の周方向端面を含む平面とによって囲まれる隙間）が後方側スラストリリーフ８２Ｒのスラストリリーフ隙間Ｓよりも小さい。このため潤滑油は、前方側スラストリリーフ８２Ｆのスラストリリーフ隙間への侵入が抑制されて、外部に排出されにくい。それゆえ、半割スラスト軸受の内周面と、クランク軸のジャーナル部１１の表面と、クランク軸のスラストカラー面１２と、半割軸受７の軸線方向の端面との間の隙間が潤滑油で満たされやすく、また潤滑油は、回転するクランク軸のスラストカラー面１２に付随して周方向前方側へ送られる間、遠心力の作用によって摺動面へも流れるようになる。したがって本実施例の半割スラスト軸受８では、後方側スラストリリーフ８２Ｒに隣接する付近の摺動面８１だけではなく、摺動面８１の全域に潤滑油が供給されやすい。

さらに、半割軸受７のクラッシュリリーフ長さが前方側スラストリリーフ長さよりも長い構成により、クラッシュリリーフ隙間（半割スラスト軸受８の前方側スラストリリーフ８２Ｆの対応する位置にある半割軸受７の軸回転方向前方側のクラッシュリリーフによる隙間）から流出した潤滑油は、前方側スラストリリーフ８２Ｆのスラストリリーフ隙間を通した外部への流出が抑制され、半割スラスト軸受８のクランク軸の回転方向前方側の周方向端面８３付近において、半割スラスト軸受の内周面と、クランク軸のジャーナル部１１の表面と、クランク軸のスラストカラー面１２と、半割軸受の軸線方向端面との間の隙間が潤滑油によってより満たされやすくなる。

内燃機関の運転時、特にクランク軸が高速回転する運転条件ではクランク軸に撓み（軸線方向の撓み）が発生してクランク軸の振動が大きくなり、この大きな振動によって、クランク軸には半割スラスト軸受８の摺動面８１へ向かう軸線方向力ｆが周期的に発生する。半割スラスト軸受８の摺動面８１は、この軸線方向力ｆを受ける。

本発明の軸受装置１では、半割スラスト軸受８にクランク軸の軸線方向力ｆが作用しても、上述のように一対の半割軸受７のクラッシュリリーフ隙間から流出した潤滑油は、半割スラスト軸受８の回転後方側スラストリリーフ８２Ｒにより形成されるスラストリリーフ隙間Ｓに多量に流入しやすく、且つ半割スラスト軸受８の前方側スラストリリーフ８２Ｆにより形成されるスラストリリーフ隙間には流入しにくい。このため多量の潤滑油が摺動面８１へ送られる。半割スラスト軸受８の摺動面８１は、多量の潤滑油が供給されることで、クランク軸のスラストカラー１２面と直接に接触しにくくなる。

本実施例の半割スラスト軸受８は、後方側スラストリリーフ８２Ｒのスラストリリーフ長さＬ２が前方側スラストリリーフ８２Ｆのスラストリリーフ長さＬ１よりも大きい。本実施例のこの構成を、従来の周方向両端部に同じ長さのスラストリリーフを形成したスラスト軸受の構成と対比して負荷を受ける能力について以下説明する。従来の半割スラスト軸受の同じ長さであるスラストリリーフによるスラスト軸受において主軸受（半割軸受）のクラッシュリリーフ隙間から流出した潤滑油の流入量を多くするために周方向両側のスラストリリーフの長さを大きくした場合、半割スラスト軸受の摺動面の面積が減少するので半割スラスト軸受のクランク軸の軸線方向の負荷を受ける能力が低下する。これに対し、本実施例の構成では、後方側スラストリリーフ８２Ｒのスラストリリーフ長さＬ２は前方側スラストリリーフ８２Ｆのスラストリリーフ長さＬ１よりも大きく、これは換言すれば、従来の半割スラスト軸受の摺動面をクランク軸の回転方向前方側に偏移した構成であり、したがって摺動面８１の面積の減少を伴わない。このため本発明の軸受装置１の半割スラスト軸受８は、クランク軸の軸線方向の負荷を受ける（支える）能力も高いままである。

以下、図７を用いて、実施例１とは別の形態の前方側スラストリリーフ８２Ｆ及び後方側スラストリリーフ８２Ｒを備える半割スラスト軸受８Ａについて説明する。なお、実施例１で説明した内容と同一又は均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

（構成）
まず、構成について説明する。本実施例の半割スラスト軸受８Ａの構成は、前方側スラストリリーフ８２Ｆ及び後方側スラストリリーフ８２Ｒの形状を除いて、実施例１と概ね同様である。

より具体的には、本実施例の半割スラスト軸受８Ａの後方側スラストリリーフ８２Ｒの表面は平面によって構成されており、図７に示すように、スラストリリーフ長さＬ２は、径方向の内側端部で最小（Ｌ２Ｉ）であり、外側端部で最大（Ｌ２Ｏ）となるように構成されている。前方側スラストリリーフ８２Ｆの表面もまた平面によって構成され、図７に示すように、スラストリリーフ長さＬ１が径方向の内側端部で最大（Ｌ１Ｉ）であり、外側端部で最小（Ｌ１Ｏ）となるように構成されている。

一方、他の関係、例えば内側端部におけるスラストリリーフ長さＬ１Ｉと長さＬ２Ｉの関係や、前方側スラストリリーフのスラストリリーフ深さＲＤと後方側スラストリリーフのスラストリリーフ深さＲＤの関係は実施例１と同様である。

実施例２のこの他の構成は実施例１と概ね同様であり、したがって実施例１と同様の作用効果を有している。

以下、図８〜１０を用いて、実施例１及び２とは別の実施形態の前方側スラストリリーフ８２Ｆ及び後方側スラストリリーフ８２Ｒを備える半割スラスト軸受８Ｂについて説明する。なお、実施例１及び２で説明した内容と同一又は均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

（構成）
まず、構成について説明する。実施例３の半割スラスト軸受８Ｂの構成は、前方側スラストリリーフ８２Ｆ及び後方側スラストリリーフ８２Ｒの形状を除いて、実施例１と概ね同様である。

より具体的には、本実施例の半割スラスト軸受８Ｂは、後方側スラストリリーフ８２Ｒの表面が平面によって構成され、また図８に示すように、スラストリリーフ長さＬ２が、径方向の内側端部において最小で、外側端部で最大となるように構成されている。前方側スラストリリーフ８２Ｆ表面もまた平面によって構成されており、そして図８に示すようにスラストリリーフ長さが径方向の内側端部において最小で、外側端部で最大となるように構成されている。

図９は、図８の矢視Ｙ３方向から見た半割スラスト軸受８Ｂのクランク軸の回転方向後方側の周方向端面８３を示し、図１０は、図８の矢視Ｙ４方向から見た半割スラスト軸受８Ｂのクランク軸の回転方向前方側の周方向端面８３を示す。本実施例の半割スラスト軸受８Ｂでは、実施例１及び２と異なり、図９及び１０に示すように後方側のスラストリリーフ８２Ｒ及び前方側のスラストリリーフ８２Ｆは、周方向端面８３、８３において、摺動面８１からのスラストリリーフ深さＲＤが、内側端部で最大（ＲＤ１）で、外側端部で最小（ＲＤ２）である。

スラストリリーフ８２Ｒ、８２Ｆの具体的な寸法として、乗用車用等の小型内燃機関のクランク軸（ジャーナル部の直径が３０〜１００ｍｍ程度）に使用する場合、スラストリリーフ８２Ｒ、８２Ｆの内側端部でのスラストリリーフ深さＲＤ１、並びにスラストリリーフ長さＬ１及び長さＬ２は、実施例１と同様であり、一方、外側端部でのスラストリリーフ深さＲＤ２は、０．１５〜０．５ｍｍとすることができる。しかし、上述の寸法は一例に過ぎず、これらの範囲に限定されない。

なお、実施例３では、スラストリリーフ８２Ｒ、８２Ｆに流入した潤滑油が、スラストリリーフ８２Ｒ、８３Ｆの径方向の外側端部から外部へ流出し難くなり、摺動面へ供給されやすくなる。他の構成は、実施例１と概ね同様であり、実施例１と同様の作用効果を有する。

以下、図１１〜１３を用いて、実施例１〜３とは別の形態の前方側スラストリリーフ８２Ｆと後方側スラストリリーフ８２Ｒを備える半割スラスト軸受８Ｃについて説明する。なお、実施例１〜３で説明した内容と同一又は均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

（構成）
まず、構成について説明する。本実施例の半割スラスト軸受８Ｃの前方側スラストリリーフ８２Ｆ及び後方側スラストリリーフ８２Ｒの形状を除いて、実施例１と概ね同様である。
図１２は、半割スラスト軸受８Ｃのクランク軸の回転方向後方側の周方向端面８３付近を、内側（図１１のＹ５矢視方向）から見た側面を示し、図１３は、半割スラスト軸受８Ｃのクランク軸の回転方向の前方側の周方向端面８３付近を、内側（図１１のＹ６矢視方向）から見た側面を示す。

実施例４の半割スラスト軸受８Ｃでは、図１１に示されるように、後方側スラストリリーフ８２Ｒの表面は、摺動面８１側に隣接する平面と、半割スラスト軸受８Ｃの周方向端面８３に隣接し且つ摺動面８１側から反対面（背面）側に向かって凹状に窪んでいる曲面（円弧面）とによって構成されており、スラストリリーフ長さＬ２は、内側端部において最小（Ｌ２Ｉ）で、外側端部へ向かって長くなるように構成されている。
また前方側スラストリリーフ８２Ｆの表面は、摺動面８１側から反対面（背面）側に向かって凹状に窪んでいる曲面（円弧面）によって構成され、またスラストリリーフ長さＬ１は、図１１に示すように、内側端部と外側端部との間で一定に構成されている。

内側端部において、後方側スラストリリーフ８２Ｒのスラストリリーフ長さＬ２と前方側スラストリリーフのスラストリリーフ長さＬ１の関係については、実施例１と同様である。
前方側スラストリリーフ８２Ｆの周方向端面８３でのスラストリリーフ深さＲＤ及び後方側スラストリリーフ８２Ｒの周方向端面８３でのスラストリリーフ深さＲＤは、スラストリリーフの径方向の全長に亘って一定である。

図１２に示す後方側スラストリリーフ８２Ｒの曲面部の長さＬ２’（半割スラスト軸受８Ｃの周方向端面８３を含む平面から垂直方向に測った長さ）は、図１３に示す前方側スラストリリーフ８２Ｆのスラストリリーフ長さＬ１と概ね同じになされ、且つ内側端部と外側端部の間で一定である。後方側スラストリリーフ８２Ｒの曲面部の内側端部における長さＬ２’は０．５〜３．５ｍｍとすることができる。
後方側スラストリリーフ８２Ｒの曲面部は、平面部と接続する位置での摺動面８１からの深さＲＤ’がスラストリリーフの径方向の全長に亘って一定となるよう形成されている。後方側スラストリリーフ８２Ｒの曲面部の、平面部と接続する位置での摺動面８１からの深さＲＤ’は０．００５ｍｍ〜０．１ｍｍであることが好ましい。

図１２及び１３に示すように、後方側スラストリリーフ８２Ｒの曲面部と前方側スラストリリーフの曲面は、同じ曲率半径Ｒの円弧面とすることができる。しかし、後方側スラストリリーフ８２Ｒの曲面部及び前方側スラストリリーフの曲面は、これに限定されず、楕円弧面や自由曲面であってもよい。

後方側スラストリリーフ８２Ｒの曲面部の長さＬ２’は、本実施例に限定されず、曲面部の長さが半割スラスト軸受の内側端部から外側端部へ向かって長くなるように、又は短くなるように構成されていてもよい。
また、図１２に示す後方側のスラストリリーフ８２Ｒの摺動面８１側の平面部は、図１４に示すように背面側から摺動面側８１に向かって凸状に隆起する曲率半径Ｒ２の曲面に変えてもよい。なお、図１２では曲率半径Ｒ２の円弧面を示したが、これに限定されず、楕円弧面や自由曲面であってもよいことが理解されよう。

同様に、図１２又は１４に示す後方側のスラストリリーフ８２Ｒの周方向端面８３に隣接する曲面部は、平面に変更してもよい。さらに、後方側スラストリリーフ８２Ｒの周方向端面８３と隣接する曲面部又は平面部は、摺動面８１側の曲面部又は平面部と接続する位置での摺動面８１からの深さＲＤ’が半割スラスト軸受８Ｃの内側端部から外側端部に向かって深くなるように、又は浅くなるように構成することもできる。

なお、前方側スラストリリーフ８２Ｆの表面は、後方側スラストリリーフ８２Ｒの周方向端面８３に隣接する曲面部又は平面部と同様に構成されることが好ましい。

本実施例では、半割軸受７と半割スラスト軸受８が分離しているタイプのスラスト軸受１０を用いた軸受装置１について説明したが、本発明はこれに限定されず、半割軸受７と半割スラスト軸受８が一体化したタイプの半割スラスト軸受８を用いる軸受装置１も含む。

以上、図面を参照して、本発明の実施例１〜４を詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施例に限られず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば図１５に示すように、位置決め及び回転止めのために、半径方向外側に突出する突出部を備える半割スラスト軸受を用いるスラスト軸受に本発明を適用することもできる。また、半割スラスト軸受の円周方向長さは、実施例１に示す半割スラスト軸受８等よりも所定の長さＳ１だけ短くすることもできる。また半割スラスト軸受８は、周方向端面近傍において内周面を半径Ｒの円弧状に切り欠くこともできる。

このように半径Ｒの円弧状切欠を形成した場合、スラストリリーフ８２Ｆ、８２Ｒのスラストリリーフ長さＬ１、Ｌ２やスラストリリーフ深さＲＤは、円弧状切欠を形成しなかった場合のスラストリリーフ８２Ｆ、８２Ｒの上縁の延長線及びスラストリリーフ８２Ｆ，８２Ｒの表面の延長面を基準とした長さ及び深さによって表わすことができる。

同様に、半割スラスト軸受８の摺動面側の径方向外側の縁部や内側の縁部には、周方向に亘って面取りを形成するもこともできる。その場合、内側端部及び外側端部におけるスラストリリーフ長さやスラストリリーフ深さは、面取りを形成しなかった場合の半割スラスト軸受の内径側端部及び外径側端部位置でのスラストリリーフ長さ及びスラストリリーフ深さによって表すことができる。

また図１６に強調して示すように、半割スラスト軸受８Ｄの摺動面８１に形成する油溝８１ａは、本発明の前方側スラストリリーフ８２Ｆと後方側スラストリリーフ８２Ｒを組み合わせて形成される凹部形状となるように摺動面８１に形成することもできる。なお、本実施例では、１つの半割スラスト軸受に２つの油溝８１ａを摺動面８１に形成しているが、本発明はこれに限定されず、１つ又は３つ以上の油溝を有していてもよい。なお、図１６では、油溝８１ａは、例として図１１に示した半割スラスト軸受８Ｃの前方側スラストリリーフ８２Ｆと後方側スラストリリーフ８２Ｒを組み合わせて形成される凹部形状としているが、これに限定されるものではない。

また上述した実施例では、１つの軸受装置１につき、本発明の半割スラスト軸受８を２個使用する場合について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、軸受ハウジングの軸線方向のいずれか一方の端面に本発明の半割スラスト軸受８を使用し、他方の端面には、従来又は他の構成を有するスラストリリーフを備えたスラスト軸受を使用することでも所望の効果を得ることができる。

あるいは本発明の軸受装置１は、軸受ハウジングの軸線方向のいずれか一方の端面に本発明の半割スラスト軸受８を採用し、他方の端面にこの半割スラスト軸受８と同じ形状の半割スラスト軸受を採用（この場合、本発明の半割スラスト軸受の後方側スラストリリーフ８２Ｒが、クランク軸の回転方向前方側に位置する）してもよい。
また実施例では、半割スラスト軸受８は、軸受ハウジング４を構成するシリンダブロック２の側に配置されているが、半割スラスト軸受８を軸受キャップ３の側に配置した軸受装置１であってもよい。

さらに上記実施例では、裏金層、軸受合金層及び樹脂摺動層からなる半割スラスト軸受について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、軸受合金層及び樹脂摺動層からなる半割スラスト軸受に変更してもよい。

Ｌ１ 内側端部における前方側スラストリリーフ長さ
Ｌ２ 内側端部における後方側スラストリリーフ長さ
ＣＬ クラッシュリリーフ長さ
ＲＤ スラストリリーフ深さ
ＲＤ１ 内側端部におけるスラストリリーフ深さ
ＲＤ２ 外側端部におけるスラストリリーフ深さ
１ 軸受装置
４ 軸受ハウジング
７ 半割軸受
８、８Ａ〜８Ｄ 半割スラスト軸受
１１ ジャーナル部
１４ 裏金層
１６ 軸受合金層
１８ 樹脂摺動層
７３ クラッシュリリーフ
７４ 端面
７５ 摺動面
８１ 摺動面
８１ａ 油溝
８２Ｆ 前方側スラストリリーフ
８２Ｒ 後方側スラストリリーフ
８３ 端面

Claims (9)

1. クランク軸と、
   前記クランク軸のジャーナル部を支承する一対の半割軸受であって、各半割軸受の内周面に、その周方向両端部に隣接してクラッシュリリーフが形成された一対の半割軸受と、
   前記一対の半割軸受を保持する保持孔が貫通形成された軸受ハウジングと、
   前記保持孔に隣接して前記軸受ハウジングの軸線方向の各端面に配置される１つの半円環形状の半割スラスト軸受と
   を有し、
   前記各半割スラスト軸受は、軸受合金層と樹脂摺動層とから、又は裏金層と軸受合金層と樹脂摺動層とから構成されており、前記樹脂摺動層は、前記クランク軸の軸線方向力を受ける摺動面を構成している内燃機関のクランク軸用軸受装置において、
   前記半割スラスト軸受のうち少なくとも一方が、前記軸線方向力を受ける摺動面の周方向両端部に隣接して、前記半割スラスト軸受の壁厚が前記半割スラスト軸受の周方向端面に向かって薄くなるように形成された、前記クランク軸の回転方向前方側及び後方側のスラストリリーフを有し、
   前記クランク軸の回転方向後方側のスラストリリーフの内側端部でのスラストリリーフ長さが、前記クランク軸の回転方向前方側のスラストリリーフの内側端部でのスラストリリーフ長さより大きいことを特徴とする軸受装置。
2. 前記半割スラスト軸受の両方が、前記クランク軸の回転方向前方側及び後方側のスラストリリーフを有することを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
3. 前記クランク軸の回転方向後方側の前記スラストリリーフは、前記半割スラスト軸受の内側端部でのスラストリリーフ長さが、該スラストリリーフと対応して配置される前記半割軸受のクラッシュリリーフの軸線方向端部におけるクラッシュリリーフ長さよりも大きくなるように形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受装置。
4. 前記半割スラスト軸受の、前記クランク軸の回転方向後方側のスラストリリーフの内側端部でのスラストリリーフ長さをＬ２とし、該スラストリリーフと対応して配置される前記半割軸受のクラッシュリリーフの軸線方向端部におけるクラッシュリリーフ長さをＣＬとしたとき、式：Ｌ２≧ＣＬ×１．５を満たすことを特徴とする請求項３に記載の軸受装置。
5. 前記半割スラスト軸受の、前記クランク軸の回転方向前方側のスラストリリーフは、内側端部でのスラストリリーフ長さが、該スラストリリーフと対応して配置される前記半割軸受のクラッシュリリーフの軸線方向端部におけるクラッシュリリーフ長さよりも小さいことを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の軸受装置。
6. 前記半割スラスト軸受の、前記クランク軸の回転方向前方側のスラストリリーフの内側端部でのスラストリリーフ長さをＬ１とし、該スラストリリーフと対応して配置される前記半割軸受のクラッシュリリーフの軸線方向端部におけるクラッシュリリーフ長さをＣＬとしたとき、式：Ｌ１×１．５≦ＣＬを満たすことを特徴とする請求項５に記載の軸受装置。
7. 前記各スラストリリーフの前記周方向端面におけるスラストリリーフ深さが、該スラストリリーフの径方向の全長に亘って一定であることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の軸受装置。
8. 前記各スラストリリーフの前記周方向端面におけるスラストリリーフ深さが、該スラストリリーフの内側端部で最大であり、外側端部へ向かって浅くなっていることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の軸受装置。
9. 前記各半割スラスト軸受の、前記クランク軸の回転方向後方側の前記スラストリリーフのスラストリリーフ長さが、該スラストリリーフの内側端部で最小であり、外側端部へ向かって大きくなっていること、また前記各半割スラスト軸受の、前記クランク軸の回転方向前方側の前記スラストリリーフのスラストリリーフ長さが、該スラストリリーフの内側端部から外側端部まで一定であることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一項に記載の軸受装置。