JP2019090524A - 滑り軸受 - Google Patents

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大輔 岩城
Daisuke Iwaki
大輔 岩城
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Abstract

【課題】半割軸受に取り付けられたワッシャが外れるのを防ぐ。【解決手段】半割軸受11は、外周面から内周面に貫通した凹部112a、凹部112b及び凹部112cを有し、ワッシャ12は、凸部122a、凸部122b及び凸部122cを内周面側に有する。凸部122aを凹部112aに挿入し、凸部122bを凹部112bに挿入し、凸部122cを凹部112cに挿入する。半割軸受11の軸方向の端面111において、軸方向に見て凸部122a、凸部122b及び凸部122cがある位置をプレスすることにより、凹部を112a、凹部112b及び凹部112cを変形させ、凸部122a、凸部122b及び凸部122cを半割軸受11に固定するカシメ加工を行う。凸部122a、凸部122b及び凸部122cが半割軸受11に固定されるため、ワッシャ12に力が作用してもワッシャ12が半割軸受11から外れることがない。【選択図】図8

Description

本発明は、滑り軸受に関する。
内燃機関では、クランク軸(主軸)を回転可能に支持するために、ワッシャが取り付けられた半割軸受を上下に配置した滑り軸受が用いられている。この滑り軸受においては、半割軸受は、クランク軸の軸方向と垂直な方向の荷重を受け、ワッシャは、軸方向の荷重を受ける。半割軸受にワッシャを取り付ける方法としては、例えば、特許文献1に開示された方法のように、ワッシャが有する凸部を半割軸受が有する凹部に嵌め、凹部の周囲をカシメる方法がある。
特開2015−200381号公報
特許文献1に開示された方法では、製造時において、複数の凸部を複数の凹部に嵌めたあとに凹部の周囲をカシメるが、カシメる際の力や位置にばらつきが生じ得る。このようにカシメる際の力や位置にばらつきが生じると、凸部を固定する力が位置によって異なり、半割軸受をシリンダブロックに組付ける前にワッシャが半割軸受から外れてしまうおそれがある。
本発明は、半割軸受に取り付けられたワッシャが外れるのを防ぐことを目的とする。
本発明は、ハウジングにより支持される外周面及び相手軸と摺動する摺動面を含む内周面を有する半割軸受と、前記外周面に取り付けられるワッシャとを有し、前記ワッシャは、前記外周面に対向する面に第1凸部を有し、前記半割軸受は、前記外周面側から前記第1凸部が挿入され、前記相手軸の軸方向の端面に開口していない第1凹部を有し、前記第1凹部の周囲又は前記第1凸部にカシメ跡を有する滑り軸受を提供する。
本発明においては、前記軸方向の端面において前記第1凹部の周囲の位置に前記カシメ跡を有する構成としてもよい。
また、本発明においては、前記第1凹部は、前記外周面から前記内周面に貫通し、前記内周面側の開口部が前記内周面側に向かって広がり、前記第1凸部は、先端にカシメ跡を有する構成としてもよい。
また、本発明においては、前記ワッシャは、前記第1凸部と平行な第2凸部を有する構成としてもよい。
また、本発明においては、前記半割軸受は、前記外周面側から前記第2凸部が挿入され、前記軸方向の端面に開口していない第2凹部を有し、前記第1凹部及び前記第2凹部は、前記第1凸部及び前記第2凸部の延伸方向と平行である構成としてもよい。
本発明によれば、半割軸受に取り付けられたワッシャが外れるのを防ぐことができる。
本発明の一実施形態に係る滑り軸受10を例示した図。 半割軸受11の正面図。 半割軸受11の平面図。 ワッシャ12の正面図。 ワッシャ12の平面図。 ワッシャ13の正面図。 ワッシャ13の平面図。 半割軸受11へのワッシャ12及びワッシャ13の取り付け方法を説明するための図。 半割軸受11へのワッシャ12及びワッシャ13の取り付け方法を説明するための図。 変形例に係るワッシャ12Aの正面図。 変形例に係る半割軸受11Bとワッシャ12Bの断面図。
[実施形態]
図1は、本発明の一実施形態に係る滑り軸受10を例示した図である。滑り軸受10は、例えば自動車のエンジンのシリンダブロックB(ハウジングの一例)においてクランクシャフトSを支持する滑り軸受の一例である。クランクシャフトSは、円柱形状の軸であり、滑り軸受10に対し相対的に回転する。クランクシャフトSは、滑り軸受10に対する相手軸の一例である。
滑り軸受10は、半割軸受11、ワッシャ12、及びワッシャ13を有する。半割軸受11は、円筒を軸方向に沿って2分割した半円筒の形状である。半割軸受11の内周面は、クランクシャフトSの外周面と摺動する。半割軸受11は、軸方向に垂直な荷重を受ける主軸受である。ワッシャ12及びワッシャ13は、輪形を直径に沿って2分割した半円環の形状である。ワッシャ12及びワッシャ13は、クランクシャフトSからの軸方向の荷重(スラスト荷重)を受けるスラスト軸受(スラストワッシャ)である。なお、ワッシャ12及びワッシャ13の形状は、半円環の形状に限定されるものではなく、周方向の長さが半円環の形状より短い弧形の形状であってもよい。
滑り軸受10は、クランクシャフトSの外周のうち、周方向の半分を支持する。すなわち、クランクシャフトSを全周に渡って支持するために、シリンダブロックBにおいて滑り軸受10が配置される位置毎に、2つの滑り軸受10が用いられる。図1の例では、クランクシャフトSの外周の上側半分を支持する滑り軸受10a及びクランクシャフトSの外周の下側半分を支持する滑り軸受10bの2つの軸受を示している。なお、滑り軸受10a及び滑り軸受10bは必ずしも2つを組で用いられる必要はなく、いずれか一方のみが用いられてもよい。また、滑り軸受10aと滑り軸受10bの2つを組で用いる場合には、滑り軸受10a及び滑り軸受10bの両方が必ずしもワッシャを有さなくてもよく、滑り軸受10aと滑り軸受10bのいずれか一方のみ、もしくは双方の軸方向の片側端部にのみワッシャを設けてもよい。
以下、説明の便宜のため、座標系を定義する。この座標系において、相手軸(クランクシャフトS)の軸方向をz方向とし、軸の周方向及び径方向の位置を極座標系(r,θ)で表す。θは基準面(例えば水平面)からの変位角を表し、rは基準点からの距離を表す。
半割軸受11は、半円筒形状の外面となる外周面側からクランクシャフトSを支持する内周面側(摺動面)に向かって例えば、裏金、ライニング層及びオーバレイ層の多層構造となっている。裏金は、半割軸受11に機械的強度を与える層である。裏金は、例えば鋼で形成される。
ライニング層は、軸受としての特性、例えば、摩擦特性、耐焼付性、耐摩耗性、なじみ性、異物埋収性(異物ロバスト性)、及び耐腐食性等の特性を改善するための層である。ライニング層は、軸受合金で形成される。ライニング層は、軸との凝着を防ぐため、軸と同じ材料系は避け、軸とは別の材料系が用いられる。例えば、クランクシャフトSが鋼で形成されていた場合、軸受合金としてはアルミニウム合金等、鋼とは異なる合金が用いられる。なおアルミニウム合金以外にも、銅合金など、アルミニウム以外の金属をベースにした合金が用いられてもよい。
オーバレイ層は、クランクシャフトSを支持する内周面を形成し、ライニング層の摩擦係数、なじみ性、耐腐食性、及び異物埋収性(異物ロバスト性)等の特性を改善するための層である。オーバレイ層は、例えば、少なくともバインダー樹脂を含む。バインダー樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂が用いられる。具体的には、バインダー樹脂は、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルケーテルケトン樹脂、及びポリフェニレンサルファイド樹脂のうち少なくとも一種を含む。オーバレイ層は、さらに固体潤滑材を含んでもよい。固体潤滑材は、摩擦特性を改善するために添加される。固体潤滑剤は、例えば、MoS、WS、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、グラファイト、h−BN、及びSBのうち少なくとも一種を含む。例えばMoSは、良好な潤滑性を与える。また、PTFEは分子間凝集力が小さいので、摩擦係数を低減する効果がある。さらに、グラファイトは濡れ性を向上させ、初期なじみ性を向上させる。初期なじみ性とは、摺動開始後に相手材と摺接する際、摺動面が摩耗して平滑になり、摺動性を向上させる性質である。初期なじみ性の発現により摺動性が向上すると、摺動層全体としての摩耗量が低減される。なお、本実施形態においては、半割軸受11は、オーバレイ層を備える構成であるが、オーバレイ層を備えず裏金とライニング層の2層構造であってもよい。また、オーバレイ層を滑り軸受10a及び滑り軸受10bのいずれか一方のみに設けてもよい。
ワッシャ12及びワッシャ13は、半割軸受11と同様の材料で形成される。ワッシャ12及びワッシャ13は、半割軸受11とは別個に製造され、その後、半割軸受11に対して取り付けられる。なお、ワッシャ12及びワッシャ13は、半割軸受11とは異なる材料で形成され、又は異なる厚みで形成されていてもよい。
図2は、半割軸受11の正面図であり、図3は、半割軸受11の平面図である。また、図4は、ワッシャ12の正面図、図5は、ワッシャ12の平面図、図6は、ワッシャ13の正面図、図7は、ワッシャ13の平面図である。
半割軸受11は、他の半割軸受11と接する合せ面115及び合せ面116を有する。半割軸受11においては、+z方向側の端面111から−z方向側に向かって予め定められた範囲内に、ワッシャ12を取り付けるための凹部112a、凹部112b及び凹部112cが形成されている。凹部112a、凹部112b及び凹部112cのいずれか一つは、本発明に係る第1凹部の一例であり、第1凹部以外の凹部は、本発明に係る第2凹部の一例である。凹部112a、凹部112b及び凹部112cは、端面111からの距離がいずれも同じ距離となっており、軸方向の端面に開口していない。凹部112a、凹部112b及び凹部112cは、半割軸受11の内周面側から外周面側に貫通した穴であり、周面に開口している部分は矩形の形状となっている。凹部112bは、半割軸受11を軸方向に見たときに、半割軸受11の内周面の中点の位置を含むように形成されている。凹部112aは、半割軸受11を軸方向に見たときに、凹部112bから周方向に沿って合せ面115の方向へ予め定められた距離の位置に形成されている。凹部112cは、半割軸受11を軸方向に見たときに、凹部112bから周方向に沿って合せ面116の方向へ予め定められた距離の位置に形成されている。
また、半割軸受11においては、−z方向側の端面113から+z方向側に向かって予め定められた範囲内に、ワッシャ13を取り付けるための凹部114a、凹部114b及び凹部114cが形成されている。凹部114a、凹部114b及び凹部114cのいずれか一つは、本発明に係る第1凹部の一例であり、第1凹部以外の凹部は、本発明に係る第2凹部の一例である。凹部114a、凹部114b及び凹部114cは、端面113からの距離がいずれも同じ距離となっており、軸方向の端面に開口していない。凹部114a、凹部114b及び凹部114cは、半割軸受11の内周面側から外周面側に貫通した穴であり、周面に開口した部分は矩形の形状となっている。凹部114bは、半割軸受11を軸方向に見たときに、半割軸受11の内周面の中点の位置を含むように形成されている。凹部114aは、半割軸受11を軸方向に見たときに、凹部114bから周方向に沿って合せ面115の方向へ予め定められた距離の位置に形成されている。凹部114cは、半割軸受11を軸方向に見たときに、凹部114bから周方向に沿って合せ面116の方向へ予め定められた距離の位置に形成されている。
なお、凹部112a、凹部112b及び凹部112cは、以下の説明においては、各々を区別する必要がない場合は凹部112とする。また、凹部114a、凹部114b及び凹部114cについても、以下の説明においては、各々を区別する必要がない場合は凹部114とする。
ワッシャ12は、他の滑り軸受10のワッシャに対向する合せ面123及び合せ面124を有する。ワッシャ12の径方向の内側の内周面121には、ワッシャ12を半割軸受11に取り付けるための凸部122a、凸部122b及び凸部122cが形成されている。凸部122a、凸部122b及び凸部122cのいずれか一つは本発明に係る第1凸部の一例であり、第1凸部以外の凸部は本発明に係る第2凸部の一例である。凸部122a、凸部122b及び凸部122cは、ワッシャ12を軸方向に見たときに、ワッシャ12の内周面の周方向の中点の位置と、ワッシャ12の内周面121の中心点とを結ぶ仮想線の延伸方向に沿って、ワッシャ12の内周面121から平行に突出しており、当該仮想線の方向に見たときに矩形の形状となっている。凸部122a、凸部122b及び凸部122cは、軸方向の幅が凹部112a、凹部112b及び凹部112cの軸方向の幅より狭く、周方向の幅が凹部112a、凹部112b及び凹部112cの周方向の幅より狭くなっている。凸部122a、凸部122b及び凸部122cは、軸方向の端面であるスラスト面125からの距離がいずれも同じ距離となっている。凸部122bは、ワッシャ12を軸方向に見たときに、ワッシャ12の内周面の周方向の中点の位置を含むように形成されている。凸部122aは、ワッシャ12を軸方向に見たときに、凸部122bから周方向に沿って合せ面123の方向へ予め定められた距離の位置に形成されている。凸部122cは、ワッシャ12を軸方向に見たときに、凸部122bから周方向に沿って合せ面124の方向へ予め定められた距離の位置に形成されている。また、ワッシャ12においてスラスト荷重を受けるスラスト面125には、油溝126a及び油溝126bが形成されている。油溝126a及び油溝126bは、潤滑油を保持し、さらに半割軸受11からの潤滑油の給油を受ける給油経路となる溝である。凸部122a、凸部122b及び凸部122cは、以下の説明においては、各々を区別する必要がない場合は凸部122とする。
ワッシャ13は、他の滑り軸受10のワッシャに対向する合せ面133及び合せ面134を有する。ワッシャ13の径方向の内側の内周面131には、ワッシャ13を半割軸受11に取り付けるための凸部132a、凸部132b及び凸部132cが形成されている。凸部132a、凸部132b及び凸部132cのいずれか一つは本発明に係る第1凸部の一例であり、第1凸部以外の凸部は本発明に係る第2凸部の一例である。凸部132a、凸部132b及び凸部132cは、ワッシャ13を軸方向に見たときに、ワッシャ13の内周面の周方向の中点の位置と、ワッシャ13の内周面131の中心点とを結ぶ仮想線の延伸方向に沿って、ワッシャ13の内周面131から平行に突出しており、当該仮想線の方向に見たときに矩形の形状となっている。凸部132a、凸部132b及び凸部132cは、軸方向の幅が凹部114a、凹部114b及び凹部114cの軸方向の幅より狭く、周方向の幅が凹部114a、凹部114b及び凹部114cの周方向の幅より狭くなっている。凸部132a、凸部132b及び凸部132cは、軸方向の端面であるスラスト面135からの距離がいずれも同じ距離となっている。凸部132bは、ワッシャ13を軸方向に見たときに、ワッシャ13の内周面の周方向の中点の位置を含むように形成されている。凸部132aは、ワッシャ13を軸方向に見たときに、凸部132bから周方向に沿って合せ面133の方向へ予め定められた距離の位置に形成されている。凸部132cは、ワッシャ13を軸方向に見たときに、凸部132bから周方向に沿って合せ面134の方向へ予め定められた距離の位置に形成されている。また、ワッシャ13においてスラスト荷重を受けるスラスト面135には、油溝136a及び油溝136bが形成されている。油溝136a及び油溝136bは、潤滑油を保持し、さらに半割軸受11からの潤滑油の給油を受ける給油経路となる溝である。凸部132a、凸部132b及び凸部132cは、以下の説明においては、各々を区別する必要がない場合は凸部132とする。
次に、半割軸受11にワッシャ12及びワッシャ13を取り付ける方法について説明する。まず、図8に示したように、半割軸受11の外周面側にワッシャ12を移動させる。次に、図9に示したように、凸部122aを凹部112aに挿入し、凸部122bを凹部112bに挿入し、凸部122cを凹部112cに挿入する。ワッシャ13についてもワッシャ12と同様に、半割軸受11の外周面側に移動させ、凸部132aを凹部114aに挿入し、凸部132bを凹部1142bに挿入し、凸部132cを凹部114cに挿入する。
次に、半割軸受11の軸方向の端面111において、軸方向に見て凸部122がある位置をプレスすることにより、凹部を112を変形させて凸部122を半割軸受11に固定するカシメ加工を行う。また、半割軸受11の軸方向の端面113において、軸方向に見て凸部132がある位置をプレスすることにより、凹部を114を変形させて凸部132を半割軸受11に固定するカシメ加工を行う。カシメ加工が行われると、凸部122は、凹部112から内周面側に突出することなく凹部112内に収まり、凸部132は、凹部114から内周面側に突出することなく凹部114内に収まる。
本実施形態に係る滑り軸受10によれば、凸部122が凹部112内に収まり、凸部132が凹部114内に収まっているため、軸方向の力が滑り軸受10に作用しても、凸部122が凹部112に掛かり、凸部132が凹部114に掛かるため、ワッシャ12及びワッシャ13が半割軸受11から外れることがない。また、径方向の力が滑り軸受10に作用しても、カシメ加工により凸部122が凹部112内に固定され、凸部132が凹部114内に固定されているため、ワッシャ12及びワッシャ13が半割軸受11から外れることがない。
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態及び以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。
上述した実施形態においては、凹部112と凹部114は半割軸受11の外周面側から内周面側に貫通しているが、内周面側に貫通していない構成であってもよい。
半割軸受11における凹部の形状及び数、並びにワッシャ12とワッシャ13における凸部の形状及び数は、実施形態で説明したものに限定されず、他の形状や数であってもよい。例えば、ワッシャ12は凸部122bを有さず、ワッシャ13は凸部132bを有さない構成であってもよい。また、ワッシャ12は、凸部122a、凸部122b、凸部122cのいずれか一つを有し、ワッシャ13は、凸部132a、凸部132b、凸部132cのいずれか一つを有する構成であってもよい。また、ワッシャ12が凸部122bを有さず、ワッシャ13が凸部132bを有さない構成においては、半割軸受11は、凹部112bと凹部114bを有さない構成であってもよい。また、凹部及び凸部の位置は実施形態で図示した位置に限定されず、他の位置であってもよい。
ワッシャ12及びワッシャ13は、シリンダブロックBに対する相対的な回転防止のため回り止めの凸部を外周面に有していてもよい。また、油溝126の形状及び数と油溝136の形状及び数も、実施形態で説明したものに限定されるものでなく、他の形状や数であってもよい。
上述した実施形態においては、半割軸受11に対してワッシャ12及びワッシャ13が取り付けられているが、ワッシャ12又はワッシャ13の一方のみが半割軸受11に取り付けられた構成であってもよい。
上述した実施形態においては、相手軸を支持するために同一の滑り軸受10を2つ用いたが、ここで用いられる2つの滑り軸受10は、例えば内周面(摺動面)の形状が異なっていてもよい。例えば、上側及び下側のいずれか一方の滑り軸受10の摺動面には油溝や油穴が設けられていてもよい。また、滑り軸受10の用途はクランクシャフトSを支持するものに限定されない。
本発明においては、凸部122の形状は、図4及び図5で示した形状に限定されるものではなく、凹部112に収まり、半割軸受11の内周面側に突出しない形状であれば、ワッシャ12の内周面の周方向の中点の位置と、ワッシャ12の内周面121の中心点とを結ぶ仮想線の延伸方向に見たときの形状は、多角形、円形又は楕円形などの他の形状であってもよい。また、凸部132についても、図6及び図7で示した形状に限定されるものではなく、凹部114に収まり、半割軸受11の内周面側に突出しない形状であれば、ワッシャ13の内周面の周方向の中点の位置と、ワッシャ12の内周面121の中心点とを結ぶ仮想線の延伸方向に見たときの形状は、多角形、円形又は楕円形などの他の形状であってもよい。
本発明においては、ワッシャは、図10に示したワッシャ12Aのように、周方向の端部の内周面121側に切欠き127を有する構成であってもよい。
上述した実施形態においては、半割軸受11をプレスすることにより半割軸受11に対してワッシャ12及びワッシャ13を取り付けているが、ワッシャ12及びワッシャ13を半割軸受11に取り付けるためにプレスされるのは半割軸受11に限定されるものではない。図11は、変形例に係る半割軸受11Bとワッシャ12Bを周方向に沿って切断したときの断面の拡大図である。図11(a)に示したように、半割軸受11Bにおいて凹部112bに替えて設けられた凹部112dは、内周面側の周方向の縁側に切欠き部117を有する。即ち、凹部112dは、内周面側に向かって面積が広くなる構成となっている。ワッシャ12Bにおいて凸部122bに替えて設けられた凸部122dは、軸方向に沿った溝1201を径方向の先端に有する。
ワッシャ12Bを半割軸受11Bに取り付ける際には、図11(b)に示したように、凸部122dにおいて溝1201より周方向側の部分をプレスして切欠き部117側に広げることにより、凸部122dを半割軸受11Bに固定するカシメ加工を行う。なお、実施形態の凸部122aと凸部122cについても溝1201を設け、凹部112aと凹部112cについても切欠き部117を設けてもよい。
本変形例においては、凸部122dが凹部112d内に収まっているため、軸方向の力が滑り軸受10に作用しても、凸部122dが凹部112dに掛かり、ワッシャ12Bが半割軸受11Bから外れることがない。また、径方向の力が滑り軸受10に作用しても、凸部122dにおいてプレス加工により切欠き部117側に広げられた部分が半割軸受11Bにかかるため、ワッシャ12及びワッシャ13が半割軸受11から外れることがない。なお、ワッシャ13の凸部132についても上述の溝1201と同様の溝を設け、半割軸受11の凹部114についても切欠き部117を有する構成としてもよい。
上述した変形例においては、溝1201は軸方向に沿って設けられているが、周方向に沿って設けられていてもよい。また、凹部112dについて、内周面側の軸方向の縁側に切欠き部117を有する構成としてもよい。この構成の場合、凸部122dにおいて溝1201より軸方向側の部分をプレスして切欠き部117側に広げることにより、凸部122dを半割軸受11Bに固定するカシメ加工を行う。
10…滑り軸受
11…半割軸受
111…端面
112、112a、112b、112c、112d…凹部
113…端面
114、114a、114b、114c…凹部
115…合せ面
116…合せ面
117…切欠き部
12…ワッシャ
121…内周面
122、122a、122b、122c、122d…凸部
123…合せ面
124…合せ面
125…スラスト面
126a…油溝
126b…油溝
127…切欠き
1201…溝
13…ワッシャ
131…内周面
132…凸部
132a…凸部
132b…凸部
132c…凸部
133…合せ面
134…合せ面
135…スラスト面
136a…油溝
136b…油溝

Claims (5)

  1. ハウジングにより支持される外周面及び相手軸と摺動する摺動面を含む内周面を有する半割軸受と、
    前記外周面に取り付けられるワッシャと
    を有し、
    前記ワッシャは、前記外周面に対向する面に第1凸部を有し、
    前記半割軸受は、前記外周面側から前記第1凸部が挿入され、前記相手軸の軸方向の端面に開口していない第1凹部を有し、
    前記第1凹部の周囲又は前記第1凸部にカシメ跡を有する
    滑り軸受。
  2. 前記軸方向の端面において前記第1凹部の周囲の位置に前記カシメ跡を有する
    請求項1に記載の滑り軸受。
  3. 前記第1凹部は、前記外周面から前記内周面に貫通し、前記内周面側の開口部が前記内周面側に向かって広がり、
    前記第1凸部は、先端にカシメ跡を有する
    請求項1に記載の滑り軸受。
  4. 前記ワッシャは、前記第1凸部と平行な第2凸部を有する
    請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の滑り軸受。
  5. 前記半割軸受は、前記外周面側から前記第2凸部が挿入され、前記軸方向の端面に開口していない第2凹部を有し、
    前記第1凹部及び前記第2凹部は、前記第1凸部及び前記第2凸部の延伸方向と平行である
    請求項4に記載の滑り軸受。
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