JP2022040701A

JP2022040701A - すべり軸受

Info

Publication number: JP2022040701A
Application number: JP2020145532A
Authority: JP
Inventors: 信吾小茂池; Shingo Komoike
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2022-03-11

Abstract

【課題】上側軸受部と回転軸の間での油膜切れを抑制するすべり軸受を提供することを課題とする。【解決手段】油膜を介して回転軸を回転可能に支持するすべり軸受であって、鉛直上方側の上側軸受部と、前記上側軸受部の鉛直下方側に位置した下側軸受部と、を備え、前記上側軸受部の内周面に周方向に沿った油溝が形成され、前記油溝内には、当該上側軸受部を径方向に貫通した第１及び第２油孔が形成され、前記第１油孔は、前記第２油孔よりも前記回転軸の回転方向の上流側に位置しており、前記第１油孔と当該すべり軸受の中心を結ぶ径方向に延びた第１線分と、前記第２油孔と前記中心を結ぶ径方向に延びた第２線分との間により画定される、鉛直上方側の角度は鈍角であり、前記第１線分と前記回転軸の回転中心を通過する鉛直線分との間により画定される鉛直上方側の第１角度は、前記第２線分と前記鉛直線分との間により画定される鉛直上方側の第２角度よりも大きい、すべり軸受。【選択図】図１

Description

本発明は、すべり軸受に関する。

エンジンのクランクシャフトを、油膜を介して回転可能に支持するすべり軸受が知られており、このようなすべり軸受は、半円筒状をした上側軸受部と、同様の形状の下側軸受部とにより構成されている。（例えば特許文献１参照）。

特開平１０－０３０４１９号公報

上側軸受部とクランクシャフトの間で油膜切れが生じると、異音が生じる可能性がある。

そこで本発明は、上側軸受部と回転軸の間での油膜切れを抑制するすべり軸受を提供することを目的とする。

上記目的は、油膜を介して回転軸を回転可能に支持するすべり軸受であって、鉛直上方側の上側軸受部と、前記上側軸受部の鉛直下方側に位置した下側軸受部と、を備え、前記上側軸受部の内周面に周方向に沿った油溝が形成され、前記油溝内には、当該上側軸受部を径方向に貫通した第１及び第２油孔が形成され、前記第１油孔は、前記第２油孔よりも前記回転軸の回転方向の上流側に位置しており、前記第１油孔と当該すべり軸受の中心を結ぶ径方向に延びた第１線分と、前記第２油孔と前記中心を結ぶ径方向に延びた第２線分との間により画定される、鉛直上方側の角度は鈍角であり、前記第１線分と前記回転軸の回転中心を通過する鉛直線分との間により画定される鉛直上方側の第１角度は、前記第２線分と前記鉛直線分との間により画定される鉛直上方側の第２角度よりも大きい、すべり軸受によって達成できる。

本発明によれば、上側軸受部と回転軸の間での油膜切れを抑制するすべり軸受を提供できる。

図１Ａは、すべり軸受の説明図であり、図１Ｂは、すべり軸受の内周面を示した図である。図２Ａ及び図２Ｂは、比較例の説明図である。

本実施例について説明する。なお、以下では、図１Ａには、互いに直交する鉛直上方向Ｕ、鉛直下方向Ｄ、左方向Ｌ、及び右方向Ｒを示している。また、図１Ｂには、互いに直交する前方向Ｆ、後方向Ｂ、左方向Ｌ、及び右方向Ｒを示している。尚、図１Ａでの紙面手前方向は図１Ｂの前方向Ｆに相当し、図１Ａでの紙面奥側は図１Ｂの後方向Ｂに相当する。図１Ｂでの紙面手前方向は図１Ａでの鉛直下方向Ｄに相当し、図１Ｂでの紙面奥側は図１Ａの鉛直上方向Ｕに相当する。

図１Ａは、すべり軸受１の説明図である。すべり軸受１は、半円筒状をした上側軸受部１０と、上側軸受部１０よりも鉛直下方向に位置した不図示の下側軸受部とにより構成され、全体として円筒状に形成されている。すべり軸受１は、図示しないエンジン本体の所要箇所に複数配置され、それら複数のすべり軸受１によってクランクシャフト１００を回転自在に軸支する。図１Ａでは、クランクシャフト１００は時計方向ｄに回転する。尚、図１Ａは、前方向Ｆ及び後方向Ｂに延びたすべり軸受１の中心軸Ｃと、中心軸Ｃを通過して中心軸Ｃに垂直であり鉛直方向に平行な鉛直線分Ａとを示している。

すべり軸受１は、内周面１１及び外周面１２を有しており、内周面１１はクランクシャフト１００の外周面に摺接し、外周面１２は、不図示のシリンダブロックに固定されている。尚、不図示の下側軸受部は、シリンダブロックに固定された不図示のクランクキャップにより、上側軸受部１０と一体に保持される。

上側軸受部１０は、金属製であり、例えばその外周面１２側は鋼板からなり、内周面１１となる内周部側はＣｕ合金あるいはＡｌ合金などの軸受合金から構成されていてもよい。更に、内周面１１に樹脂コーティングや金属めっきが施されていてもよい。下側軸受部も同様である。

図１Ｂは、すべり軸受１の内周面１１を示した図である。内周面１１には、周方向に沿って伸びており一定の深さを有した凹状の油溝１３が形成されている。油溝１３の底には、上側軸受部１０を厚み方向で貫通した油孔２１及び２２が形成されている。油孔２１及び２２のそれぞれは、内径が厚み方向で一定の円形状であるがこれに限定されない。油孔２１及び２２は、大きさ及び形状が略同じであるがこれに限定されない。図１Ａには、油孔２１及び２２のそれぞれの軸線Ｌ１及びＬ２を示している。軸線Ｌ１及びＬ２は中心軸Ｃを通過する。軸線Ｌ１は、油孔２１と中心軸Ｃを結ぶ径方向に延びた第１線分の一例である。軸線Ｌ２は、油孔２２と中心軸Ｃを結ぶ径方向に延びた第２線分の一例である。また、図１Ｂには、図１Ａに示した鉛直線分Ａに直交するとともに中心軸Ｃに平行な中心線ＡＣを示している。油孔２１及び２２は、それぞれ第１及び第２油孔の一例である。

上側軸受部１０の左方向Ｌ側の一端と右方向Ｒ側の他端にはそれぞれ突合せ面１５及び１６が形成されており、下側軸受部の突合せ面と突き合わせることにより、全体として円筒状のすべり軸受１が構成される。すべり軸受１は、突合せ面１５及び１６が水平面となるように配置される。尚、下側軸受部は、油孔２１及び２２が形成されていないことを除いて、図１Ａに示した上側軸受部１０と同様に構成されているが、これに限定されず、例えば下側軸受部には上側軸受部１０とは異なり油溝が設けられていなくてもよく、また、油孔が設けられていてもよい。

エンジンが作動された際には、オイルパン内の潤滑油がエンジン本体内の油通路を介して各すべり軸受１に向けて給送される。具体的には、潤滑油はすべり軸受１の外部から油孔２１及び２２を介して油溝１３を経由して内周面１１へ供給される。このようにして、すべり軸受１とクランクシャフト１００の外周面の間に油膜が形成されて、クランクシャフト１００が回転可能に支持される。図１Ｂには、油溝１３から内周面１１に供給される潤滑油が流れる方向を点線の矢印で示している。

ここで、上述したようにクランクシャフト１００は時計方向ｄに回転する。このため、クランクシャフト１００の回転方向に従えば、内周面１１は、図１Ａにおいては鉛直線分Ａよりも左方向Ｌ側に上流域１１ｕを有し、鉛直線分Ａよりも右方向Ｒ側に下流域１１ｄを有している。従って、図１Ｂにおいて内周面１１は、中心線ＡＣよりも左方向Ｌ側に上流域１１ｕを有し、中心線ＡＣよりも右方向Ｒ側に下流域１１ｄを有する。同様に、油溝１３は、図１Ａにおいては鉛直線分Ａよりも左方向Ｌ側に上流域１３ｕを有し、鉛直線分Ａよりも右方向Ｒ側に下流域１３ｄを有し、図１Ｂにおいて中心線ＡＣよりも左方向Ｌ側に上流域１３ｕを有し、中心線ＡＣよりも右方向Ｒ側に下流域１３ｄを有する。ここで、すべり軸受１とクランクシャフト１００の間に供給された潤滑油は、クランクシャフト１００の回転の影響のみを考慮すれば、クランクシャフト１００の回転方向に従って下流域１１ｄ及び１３ｄ側に流れやすい構成となっている。

図１Ａに示すように、油孔２１及び２２のそれぞれの軸線Ｌ１及びＬ２の間の角度αは、鈍角、即ち９０度よりも大きく１８０度よりも小さい角度に設定されている。また、軸線Ｌ１と鉛直線分Ａの間の周方向での角度βは、軸線Ｌ２と鉛直線分Ａの間の周方向での角度γよりも大きい角度に設定されている。

また、図１Ｂに示すように、油溝１３の上流域１３ｕでの、前方向Ｆ及び後方向Ｂでの幅Ｗｕは一定である。これに対して油溝１３の下流域１３ｄでの、前方向Ｆ及び後方向Ｂでの幅は、右方向Ｒ、即ち下流側に行くほど徐々に狭くなる。詳細には、油溝１３の下流域１３ｄの幅は、中心線ＡＣ付近での幅Ｗｕと同じであるが、右方向Ｒに従って徐々に狭くなっている。このように形成されている理由について、以下の比較例を参照して説明する。

図２Ａ及び図２Ｂは、比較例であるすべり軸受１ｘの説明図である。図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ図１Ａ及び図１Ｂに対応している。尚、比較例において本実施例と同一の構成については同一の符号を付することによりその説明を省略する。すべり軸受１ｘの上側軸受部１０ｘでは、油孔２１ｘ及び油孔２２ｘのそれぞれの軸線Ｌ１ｘ及びＬ２ｘの間の周方向の角度αｘは、鋭角、即ち、９０度よりも小さい角度に設定されている。また、鉛直線分Ａと軸線Ｌ１ｘの間の周方向の角度βｘは、鉛直線分Ａと軸線Ｌ２ｘの間の周方向の角度γｘと同じである。

即ち、比較例のすべり軸受１ｘの油孔２１ｘは、本実施例のすべり軸受１の油孔２１よりも鉛直線分Ａに近い位置に設けられている。ここで、上述したように比較例においてもクランクシャフト１００は時計方向ｄに回転する。このため、比較例のすべり軸受１ｘでは、本実施例と同様に、油溝１３ｘの下流域１３ｄｘや内周面１１ｘの下流域１１ｄｘには潤滑油を十分に供給することができる。尚、油溝１３ｘは図２Ｂに示すように外形縁が直線状に形成されている。

しかしながら図２Ｂに示すように、油溝１３ｘの上流域１３ｕｘの左方向Ｌ側の端部にまで流れる潤滑油の流量は少なく、これにより内周面１１ｘの上流域１１ｕｘに潤滑油が供給されずに油膜切れが生じる恐れがある。油膜切れが生じた領域ではキャビテーションが発生して、異音が生じる恐れがある。特に、クランクシャフト１００が高速で回転している場合に油膜切れが生じる可能性がある。また、省燃費化の観点から低粘度の潤滑油が用いられると、油膜の厚さは薄くなりやすいため、油膜切れが生じやすい。更には、図２Ｂに示すように、油溝１３ｘの上流域１３ｕｘは、左方向Ｌ、即ち上流側に行くに従って幅が徐々に狭くなっている。このため、油溝１３ｘの上流域１３ｕｘ内を流れる潤滑油の流量自体も少ないため、内周面１１ｘの上流域１１ｕｘで油膜切れが生じる恐れがある。

これに対して本実施例では、上述したように軸線Ｌ１及びＬ２の間の角度αは鈍角であり、軸線Ｌ１と鉛直線分Ａの間の周方向での角度βは、軸線Ｌ２と鉛直線分Ａの間の周方向での角度γよりも大きい。このように油孔２１は、鉛直線分Ａから離れており、より油溝１３の上流域１３ｕの左方向Ｌ側の端部に近い位置に設けられている。このため、本実施例のすべり軸受１では、油孔２１から供給される潤滑油が油溝１３の上流域１３ｕの左方向Ｌ側の端部や内周面１１の上流域１１ｕに供給されやすい構成となっている。これにより油膜切れを抑制できる。

また、本実施例では油溝１３の上流域１３ｕでの幅Ｗｕは一定であり、油溝１３の下流域１３ｄの平均の幅よりも大きく形成されている。このため、油溝１３の上流域１３ｕ内を流れる潤滑油の流量を確保することができ、これにより油溝１３の上流域１３ｕの左方向Ｌ側の端部周辺でも、内周面１１の上流域１１ｕに潤滑油が供給されやすい構成となっている。このような構成によっても油膜切れを抑制できる。

上記実施例では、図１Ｂに示すように油溝１３の上流域１３ｕでの幅Ｗｕは一定であるが、これに限定されず、例えば、左方向Ｌに従って幅が徐々に拡大するように形成されていてもよい。

本実施例では、エンジンのクランクシャフト１００の支持構造にすべり軸受１を適用した例を挙げたが、クランクシャフト以外の任意の回転軸に対しても適用してもよい。例えば、エンジンのバランサシャフトや、コンプレッサの回転軸に適用してもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１すべり軸受
１０上側軸受部
１１内周面
１３油溝
１１ｕ、１３ｕ上流域
１１ｄ、１３ｄ下流域
２１油孔（第１油孔）
２２油孔（第２油孔）
Ａ鉛直線分
Ｃ中心軸
Ｌ１軸線（第１線分）
Ｌ２軸線（第２線分）

Claims

油膜を介して回転軸を回転可能に支持するすべり軸受であって、
鉛直上方側の上側軸受部と、
前記上側軸受部の鉛直下方側に位置した下側軸受部と、を備え、
前記上側軸受部の内周面に周方向に沿った油溝が形成され、
前記油溝内には、当該上側軸受部を径方向に貫通した第１及び第２油孔が形成され、
前記第１油孔は、前記第２油孔よりも前記回転軸の回転方向の上流側に位置しており、
前記第１油孔と当該すべり軸受の中心を結ぶ径方向に延びた第１線分と、前記第２油孔と前記中心を結ぶ径方向に延びた第２線分との間により画定される、鉛直上方側の角度は鈍角であり、
前記第１線分と前記回転軸の回転中心を通過する鉛直線分との間により画定される鉛直上方側の第１角度は、前記第２線分と前記鉛直線分との間により画定される鉛直上方側の第２角度よりも大きい、すべり軸受。