JP2019148307A - 半割スラスト軸受 - Google Patents
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Abstract
Description
この状況に対処するために、特許文献1は、摺動面に周方向に沿った油溝を設けることによって、特許文献2は、摺動面に複数の微小な凹部を設けることによって、それぞれ摺動面の潤滑油の保油性を高める構成を開示している。
ここで、半割スラスト軸受の「水平方向(H)」とは、半割スラスト軸受の両端面の中心点同士を結ぶ方向であり、半割スラスト軸受の「中心線方向(V)」(または垂直方向)は、摺動面に平行でかつ水平方向(H)に垂直な方向をいう。
本発明の一具体例によれば、中心線方向溝の深さが0.2〜3μmであることが好ましい。また、中心線方向溝の幅が5〜50μmであることが好ましい。また、中心線方向溝のピッチが5〜100μmであることが好ましい。
本発明の一具体例によれば、凹部表面は、半割軸受の水平方向断面視にても、半割スラスト軸受の背面側に凸になっていることが好ましい。
本発明の一具体例によれば、凹部の開口形状が楕円形であり、該楕円形の長軸は、半割スラスト軸受の中心線方向(V)を向いていることが好ましい。
まず、図1、図7及び図8を用いて本発明の半割スラスト軸受8を備える軸受装置1の全体構成を説明する。図1、図7及び図8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、側面における軸受孔5の周縁には円環状凹部である受座6、6が形成されている。軸受孔5には、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ている。受座6、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8参照)を受ける半割スラスト軸受8、8が円環状に組み合わされて嵌合されている。
図2〜図7に本発明の第1の具体例による半割スラスト軸受8の構成を示す。この半割スラスト軸受8は、鋼製の裏金層に薄い軸受合金層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たものである。半割スラスト軸受8は、軸受合金層の表面でありスラストカラー12を支承する摺動面81を有し、摺動面81は、裏金層の軸受合金層を接着させた側と反対側の表面である背面と平行になされている。半割スラスト軸受8は、軸受合金層表面の周方向両側の端面83、83に隣接する領域にスラストリリーフ81b、81bを備えていてもよい。また、軸受合金層表面には、摺動面8への油の供給性を高めるために、両側のスラストリリーフ81b、81bの間に2つの油溝81a、81aが形成されていてもよい。本明細書において「摺動面81」とは、軸受合金層表面からスラストリリーフ81b、81bや油溝81a、81aを除いた平面を指すものとする。
なお、「中心線」は、半割スラスト軸受8の半円環形状の中心点を通り、水平方向H(或いは仮想平面90)に垂直な摺動面内の仮想線をいう。この中心線が通過する半割スラスト軸受8の部分を半割スラスト軸受の「周方向中央C」という。
一具体例によれば、凹部84は、半割スラスト軸受の水平方向Hに沿って切断した断面で見ても背面側に凸の曲線を形成するようになっていることが好ましい。さらに、半割スラスト軸受8のいずれの方向の断面(ここで、「断面」は摺動面7に中心線方向の断面をいう)においても、背面側に凸の曲線を形成するようになっていることが好ましい。
また、中心線方向溝84Gの幅W(凹部84の表面84Sにおける中心線方向溝84Gの半割スラスト軸受の水平方向Hの長さ、図6参照)は、5〜50μmとすることが好ましい。なお、中心線方向溝84Gの幅Wは、1つの凹部84に対して、少なくとも5以上の中心線方向溝84Gが形成される寸法にすることが好ましい。各凹部84は、凹部の表面における半割スラスト軸受8の水平方向HでのピッチP(隣接する中心線方向溝84Gの最深部の間の、半割スラスト軸受の水平方向Hの長さ、図6参照)は、5〜100μmとすることが好ましい。
しかし、中心線方向溝84Gの深さD2や幅Wは、中心線方向溝84Gの長手方向に沿って変化させてもよい。この場合、「中心線方向溝の深さ」、「中心線方向溝の幅」は、中心線方向溝84Gの最大溝深さ、最大幅をいい、これらの最大値が上記寸法となることが好ましい。
上記のように、内燃機関の運転時、クランク軸の撓みによる振動が大きくなると、クランク軸のスラストカラー12の表面は、半割スラスト軸受8の摺動面81に対して傾斜角度を変化させながら、あるいはうねりながら近接する動作と離間する動作を繰り返すが、特に半割スラスト軸受の周方向中央部付近にて、半割スラスト軸受の摺動面の径方向の外側縁部または内側縁部とスラストカラー12の表面が最も近接する。
半割スラスト軸受8の摺動面81とクランク軸のスラストカラー12の表面が、離間した状態から相対的に近接するように動作し、摺動面81とスラストカラー12の表面が最近接した状態を図9に示す。そのとき、凹部84内の油は圧縮され高圧となり、凹部84内から摺動面81/スラストカラー12隙間へ流出する。凹部84の表面には、半割スラスト軸受8の中心線方向Vと平行な方向に延びる複数の中心線方向溝84Gが形成されているため、凹部84内の油は、中心線方向溝84Gに誘導され(F1)、半割スラスト軸受8の中心線方向Vと同方向に向かって流れ、摺動面81/スラストカラー12隙間に半割スラスト軸受8の径方向の外側縁部および内側縁部に向かって流出する。
この油流により、半割スラスト軸受の周方向中央部付近にて、半割スラスト軸受8の摺動面81の径方向の外側縁部または内側縁部とスラストカラー12の表面が最も近接しても、この両面が直接接触することが生じ難い。
第2の具体例
図10および図11に示す例では、複数の凹部84が摺動面全体にほぼ均一に配されているが、凹部84は楕円形状の開口を有し、その長軸L1が半割スラスト軸受8の中心線方向Vと平行な方向を向いており、短軸L2が半割スラスト軸受8の水平方向Hを向いている。なお、凹部84の楕円形状の開口の長軸Lは、半割スラスト軸受8の中心線方向Vに対し僅かに傾斜(最大3°)していることは許容される。
図12に示す例では、2本の油溝81a、81aが形成され、複数の凹部84は、2本の油溝81a、81aの間の領域の摺動面81のみにほぼ均一に配され、油溝81aと周方向端面83(またはスラストリリーフ81b)との間の領域には凹部84は形成されない。他の構成は既に説明した第1の具体例に説明した半割スラスト軸受の構成と同じである。
なお、内燃機関の運転時、クランク軸の撓みにより振動が発生し、半割スラスト軸受8の摺動面81の周方向端部付近にて、スラストカラー12の表面との接触が生じやすい仕様の内燃機関の場合、本実施例とは異なり、複数の凹部84は、半割スラスト軸受8の周方向両端面83付近の摺動面81のみに形成にすることができる。
図13に示す例は、摺動面81での開口形状が四角形である凹部84を示す。矢印Vは、半割スラスト軸受8の中心線方向Vを示し、凹部の開口形状の四角形の2辺は、半割スラスト軸受8の中心線方向Vを向くように配される。なお、図14は、中心線方向溝84Gを省略して図示している。
図14は、図13に示す凹部84のC―C部の断面(半割スラスト軸受8の平行方向H断面(平行方向Hに沿って切断した断面))を示す。この断面形状は、逆台形形状であり、凹部84の表面の径方向の両端部を除く表面は、摺動面81と平行になされている。図14も、中心線方向溝84Gを省略して図示している。なお、凹部84の半割スラスト軸受8の中心線方向V断面視での表面は、半割スラスト軸受8の背面側に膨出する曲面となっている。
図15に摺動面81での開口形状が四角形である凹部84を示す。図13とは異なり、凹部の開口形状の四角形の対角線が、半割スラスト軸受8の中心線方向Vを向くように配される。図15に示す凹部84は、凹部84の半割スラスト軸受8に中心線方向Vに平行な断面視での表面、及び、半割スラスト軸受8の平行方向Hに平行な断面視での表面は、半割スラスト軸受8の背面側に膨出する曲面となっている。なお、図15も中心線方向溝84Gを省略して図示している。
上記説明は、発明の半割スラスト軸受は、一対を組み合わせて円環形状とし内燃機関のクランク軸の軸線方向力をうけるスラスト軸受に適用した例を示したが、発明の半割スラスト軸受は、単独で内燃機関のクランク軸の軸線方向力をうけるスラスト軸受にも適用できる。
また、本具体例では、凹部83は、摺動面81のみに形成したが、これに限定されないで、スラストリリーフ81bの表面や油溝81aの表面にも、凹部83と同様の凹部を形成することもできる。
Claims (9)
- 内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるための半円環形状の半割スラスト軸受であって、
前記半割スラスト軸受は、前記軸線方向力を受ける摺動面およびその反対側の背面を有し、
前記摺動面に複数の凹部が形成され、該凹部は、前記半割スラスト軸受の前記摺動面から前記背面側に向かって後退した凹部表面を有し、該凹部表面は、前記半割スラスト軸受の中心線方向断面視にて、前記半割スラスト軸受の前記背面側に向かって凸になっており、
前記凹部表面には、該凹部表面から前記半割スラスト軸受の前記背面側に向かって後退した複数の中心線方向溝が形成され、該中心線方向溝は、前記半割スラスト軸受の中心線方向(V)に延び、それにより、前記凹部表面には平滑面と前記中心線方向溝とが前記半割スラスト軸受の水平方向(H)に交互に配置されている、半割スラスト軸受。 - 前記凹部の深さが2〜50μmである、請求項1に記載された半割スラスト軸受。
- 前記中心線方向溝の深さが0.2〜3μmである、請求項1または請求項2に記載された半割スラスト軸受。
- 前記中心線方向溝の幅が5〜50μmである、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載された半割スラスト軸受。
- 前記中心線方向溝のピッチが5〜100μmである、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載された半割スラスト軸受。
- 前記凹部の開口形状が、円形、楕円形、又は四角形の形状を有する、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載された半割スラスト軸受。
- 前記凹部表面は、前記半割スラスト軸受の水平方向断面視にても、前記半割スラスト軸受の前記背面側に向かって凸になっている、請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載された半割スラスト軸受。
- 前記複数の凹部が、前記半割スラスト軸受の前記摺動面の全体に均一に形成されている、請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載された半割スラスト軸受。
- 前記凹部の開口形状が楕円形であり、該楕円形の長軸は、前記半割スラスト軸受の前記中心線方向(V)を向いている、請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載された半割スラスト軸受。
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