JP2023030708A - 半割軸受およびすべり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転時に損傷が起き難いすべり軸受を構成する半割軸受を提供すること。【解決手段】半割軸受は、少なくとも１つの突起を含み、突起は、外周面から径方向外側に突出している。突起と半割軸受の周方向端面との間の周方向長さ全体に亘って、外周面から径方向内側に窪んだ凹部が形成されている。突起に対して、２つの径方向溝が、半割軸受の周方向端面に形成されており、それぞれの凹部側面に沿って延在している。径方向溝の少なくとも一方は、一方の凹部側面の付近に凹部側面から離間して配置されている。径方向溝は、凹部側面に沿って径方向に延在している。径方向溝の延在方向の内周面側端部は、凹部底面と半割軸受の内周面との間に位置している。径方向溝の溝幅および溝深さは、径方向溝の外周面側端部から内周面側端部に向けて小さくなり、内周面側端部においてゼロとなる。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、内燃機関のクランク軸を支承するすべり軸受を構成する半割軸受に関するものである。本発明は、この半割軸受を備えた、内燃機関のクランク軸を支承する円筒形状のすべり軸受にも関するものである。

内燃機関のクランク軸は、そのジャーナル部において、一対の半割軸受から成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。主軸受に対しては、オイルポンプによって吐出された潤滑油が、シリンダブロック壁内に形成されたオイルギャラリーから主軸受の壁に形成された貫通口を通じて、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。また、ジャーナル部の直径方向には第１潤滑油路が貫通形成され、この第１潤滑油路の両端開口が主軸受の潤滑油溝と連通するようになっている。さらに、ジャーナル部の第１潤滑油路から、クランクアーム部を通る第２潤滑油路が分岐して形成され、この第２潤滑油路が、クランクピンの直径方向に貫通形成された第３潤滑油路に連通している。このようにして、シリンダブロック壁内のオイルギャラリーから貫通口を通じて主軸受の内周面に形成された潤滑油溝内に送り込まれた潤滑油は、第１潤滑油路、第２潤滑油路および第３潤滑油路を経て、第３潤滑油路の末端に開口した吐出口から、クランクピンと一対の半割軸受から成るコンロッド軸受の摺動面間に供給される（例えば、特許文献１参照）。クランク軸の表面と主軸受およびコンロッド軸受の摺動面との間に油が供給される。

一対の半割軸受からなる主軸受およびコンロッド軸受は、軸受ハウジングの円筒形状の軸受保持孔に保持される。軸受ハウジングは、一対のハウジング分割体からなり、各ハウジング分割体は、組み合わせた際に軸受保持孔となる半円筒面を有している。半割軸受は、この半円筒面に保持される。半割軸受は、周方向端面付近の外周面から径方向外側に突出する突起を含む。突起と周方向端面との間に、外周面から径方向内側に窪んだ矩形断面形状の凹部が形成されている。ハウジング分割体の軸受保持孔（半円筒面）は、半円筒面の周方向端部から周方向に延びる溝（凹部）が形成されている。半割軸受の突起が軸受保持孔の溝に収容されることによって、半割軸受は、軸受ハウジングの軸受保持孔の中において、軸線方向の定められた位置に配置されるようになっている（例えば、特許文献２、３、４参照）。

ところで、近年の内燃機関では、低燃費化を目的として軽量化が図られていることによって、コンロッドやエンジンブロックなどの軸受ハウジング部の剛性が低くなる傾向にある。このため、内燃機関の運転時に、軸受ハウジングに加わる慣性力やクランク軸からの動荷重負荷によって、円筒形状である軸受ハウジングの軸受保持孔は、水平方向の内径よりも垂直方向の内径が大きくなる弾性変形と、円筒形状に戻る弾性変形とを繰り返す現象（クローズイン現象）が起こる（ここで、水平方向は、軸受保持孔の軸線方向から見て、軸受ハウジングのハウジング分割体の両分割面を結ぶ方向を指す。また、垂直方向は、分割型軸受ハウジングの両分割面を結ぶ方向に直交する方向を指す）。軸受ハウジングの軸受保持孔の内径が垂直方向に大きくなるとき、軸受ハウジングの一対のハウジング分割体の分割面同士の間に瞬間的に隙間が形成され、半割すべり軸受の周方向端面同士の間にも瞬間的に隙間が形成されることがある。ハウジング分割体の分割面同士が再び接するときに、各ハウジング分割体に保持される半割軸受の周方向端面同士が強く衝突する。

上記の特許文献２から特許文献４までに記載されたような、軸受ハウジングへの位置決めのための突起および凹部を形成した従来の半割軸受は、内燃機関の運転時に軸受ハウジングにクローズイン現象が起きた際に、半割軸受の周方向端面同士が衝突し、凹部付近の周方向端面に損傷（フレッチング）が起きやすい。

特開平８－２７７８３１号公報 特開昭５９－５０２２６号公報 特開２０１９－１９０５５１号公報 特開２０１３－１１３３３号公報

本発明の目的は、内燃機関の運転時にこのような損傷が起き難い内燃機関のクランク軸のすべり軸受を構成する半割軸受、および、それを備えたすべり軸受を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は、内燃機関のクランク軸を支承するすべり軸受を構成する半割軸受であって、半割軸受は、半円筒形状を有し、内周面および外周面を有しており、
半割軸受は、少なくとも１つの突起を含み、突起は、外周面から径方向外側に突出しており、
突起と半割軸受の周方向端面との間の周方向長さ全体に亘って、外周面から径方向内側に窪んだ凹部が形成されており、
突起は、半割軸受の軸線方向両端面の間に位置しており、
凹部は、周方向端面に平行な断面で見たときに、半割軸受の軸線方向と平行である凹部底面と、半割軸受の軸線方向における凹部の両端において半割軸受の軸線方向に直交する２つの凹部側面と、それぞれの凹部側面および凹部底面を接続する２つの凹部曲面とを有しており、
突起に対して、２つの径方向溝が、半割軸受の周方向端面に形成されており、
２つの径方向溝は、それぞれの凹部側面に沿って延在しており、
２つの径方向溝のうちの少なくとも一方は、一方の凹部側面の付近に一方の凹部側面から離間して配置されており、
径方向溝の延在長さ（Ｌ３）は、凹部の深さ（Ｄ１）よりも大きくなっており、
径方向溝は、半割軸受の外周面から内周面に向けて、凹部側面に沿って径方向に延在しており、
径方向溝の延在方向の内周面側端部は、凹部底面と半割軸受の内周面との間に位置しており、
径方向溝の溝幅（Ｗ３）および溝深さ（Ｄ２）は、径方向溝の外周面側端部から内周面側端部に向けて小さくなり、内周面側端部においてゼロとなる、半割軸受を提供する。

本発明の別の実施形態では、外周面側端部における径方向溝の溝深さ（Ｄ２）は、０．１～０．３ｍｍである。

本発明の別の実施形態では、外周面側端部における径方向溝の溝幅（Ｗ３）は、０．２～０．６ｍｍである。

本発明の別の実施形態では、径方向溝の延在長さ（Ｌ３）は、凹部の深さ（Ｄ１）よりも０．０５～０．８ｍｍ大きい。

本発明の別の実施形態では、径方向溝の外周面側端部における径方向溝と凹部との間の離間長さ（Ｌ５）は、０．０５～０．５ｍｍである。

また、本発明の別の態様は、上記の半割軸受を備えた、内燃機関のクランク軸を支承する円筒形状のすべり軸受を提供する。

また、本発明の別の実施形態では、すべり軸受は、上記の半割軸受の対を組み合わせて構成されている。

クランク軸の軸受装置を示す概略図である。 本発明の具体例による半割軸受の斜視図である。 本発明の一実施例による突起、凹部、および径方向溝の斜視図である。 周方向端面に垂直方向（図２のＹ１矢視方向）から見た、本発明の一実施例による突起、凹部、および径方向溝の図である。 軸線方向（図２のＹ２矢視方向）から見た、本発明の一実施例による突起、凹部、および径方向溝の図である。 外周面側（図２のＹ３矢視方向）から見た、本発明の一実施例によるによる突起、凹部、および径方向溝の図である。 半割軸受の軸線方向の断面で見た、凹部から離間する位置における径方向溝の図である。 軸受ハウジングを示す図である。 弾性変形時の軸受ハウジングを示す図である。 本発明の作用を説明する図である。 本発明の作用を説明する図である。 従来技術の凹部の図である。 比較例の凹部の図である。 別の比較例の凹部の図である。 本発明の別の具体例による半割軸受の斜視図である。 本発明の別の一実施例による突起、凹部、および径方向溝の斜視図である。

以下、本発明の具体例について図面を参照しながら説明する

図１に内燃機関の軸受装置１を概略的に示す。この軸受装置１は、シリンダブロックの下部に支承されるジャーナル部６と、ジャーナル部６と一体に形成されてジャーナル部６を中心として回転するクランクピン５と、クランクピン５に内燃機関から往復運動を伝達するコンロッド２とを備えている。そして、軸受装置１は、クランク軸を支承するすべり軸受として、ジャーナル部６を回転自在に支承する主軸受４と、クランクピン５を回転自在に支承するコンロッド軸受３とをさらに備えている。

なお、クランク軸は複数のジャーナル部６と複数のクランクピン５とを有するが、ここでは説明の便宜上、１つのジャーナル部６および１つのクランクピン５を図示して説明する。図１において、紙面奥行き方向の位置関係は、ジャーナル部６が紙面の奥側で、クランクピン５が手前側となっている。

ジャーナル部６は、一対の半割軸受４１、４２によって構成される主軸受４を介して、内燃機関のシリンダブロック下部の軸受ハウジング１０（シリンダブロック１０１およびキャップ１０２）に軸支されている。図１で上側にある半割軸受４１には、内周面全長に亘って油溝４１ａが形成されている。また、ジャーナル部６は、直径方向に貫通する潤滑油路６ａを有し、ジャーナル部６が矢印Ｘ方向に回転すると、潤滑油路６ａの両端の入口開口６ｃが交互に主軸受４の油溝４１ａに連通する。

クランクピン５は、一対の半割軸受３１、３２によって構成されるコンロッド軸受３を介して、コンロッド２の軸受ハウジング２１（ロッド側大端部ハウジング２２およびキャップ側大端部ハウジング２３）に軸支されている。

軸受ハウジング１０は、一対のハウジング分割体１０１、１０２からなる。ハウジング分割体１０１、１０２は、半円筒面２７を有しており、半円筒面２７は、一対のハウジング分割体１０１、１０２の分割面２５を突き合せた際に、円筒形状の軸受保持孔２６となる。半割軸受４１、４２は、各半円筒面２７に保持される。

同様に、軸受ハウジング２１は、一対のハウジング分割体２２、２３からなる。ハウジング分割体２２、２３は、半円筒面２７を有しており、半円筒面２７は、一対のハウジング分割体２２、２３の分割面２５を突き合せた際に、円筒形状の軸受保持孔２６となる。半割軸受３１、３２は、各半円筒面２７に保持される。

上述したように、主軸受４に対して、オイルポンプによって吐出された潤滑油が、シリンダブロック壁内に形成されたオイルギャラリーから主軸受４の壁に形成された貫通口を通じて主軸受４の内周面に沿って形成された油溝４１ａ内に送り込まれる。

さらに、ジャーナル部６の直径方向に第１の潤滑油路６ａが貫通形成され、第１の潤滑油路６ａの入口開口６ｃが潤滑油溝４１ａと連通できるようになっており、ジャーナル部６の第１の潤滑油路６ａから分岐してクランクアーム部（図示せず）を通る第２の潤滑油路５ａが形成され、第２の潤滑油路５ａが、クランクピン５の直径方向に貫通形成された第３の潤滑油路５ｂに連通している。

このようにして、潤滑油は、第１の潤滑油路６ａ、第２の潤滑油路５ａおよび第３の潤滑油路５ｂを経て、第３の潤滑油路５ｂの端部の吐出口５ｃから、クランクピン５とコンロッド軸受３の間に形成される隙間に供給される。

近年の内燃機関では、低燃費化を目的として軽量化が図られていることによって、コンロッド２やエンジンブロック１０１などの軸受ハウジング部の剛性が低くなる傾向にある。このため、内燃機関の運転時に、軸受ハウジング１０；２１に加わる慣性力やクランク軸からの動荷重負荷によって、円筒形状である軸受ハウジング１０；２１の軸受保持孔２６は、水平方向の内径ＤＨよりも垂直方向の内径ＤＶが大きくなる弾性変形（図８参照）と、円筒形状に戻る弾性変形（図７参照）とを繰り返す現象（クローズイン現象）が起こる。ここで、水平方向は、軸受保持孔２６の軸線方向から見て、軸受ハウジング１０；２１のハウジング分割体１０１、１０２；２２、２３の両分割面２５を結ぶ方向を指す。また、垂直方向は、軸受保持孔２６の軸線方向から見て、軸受ハウジング１０；２１のハウジング分割体１０１、１０２；２２、２３の両分割面２５を結ぶ方向に直交する方向を指す。

軸受ハウジング１０；２１の軸受保持孔２６の内径が垂直方向に大きくなるとき、軸受ハウジング１０；２１の一対のハウジング分割体１０１、１０２；２２、２３の分割面２５同士の間に瞬間的に隙間が形成されることがあり、この時、半割軸受４１、４２；３１、３２の周方向端面７６同士の間にも瞬間的に隙間が形成される。なお、半割軸受４１、４２；３１、３２の周方向端面７６同士の間の隙間は、軸線方向から見て、半割軸受３１（４１）および半割軸受３２（４２）の内周面７０側でゼロであり、半割軸受３１（４１）および半割軸受３２（４２）の外周面７１側へ向かって大きくなっている（図９参照）。ハウジング分割体１０１、１０２；２２、２３の分割面２５同士が再び接するときに、各ハウジング分割体１０１、１０２；２２、２３に保持される半割軸受４１、４２；３１、３２の周方向端面７６同士が強く衝突する。

従来技術の半割軸受は、周方向端面７６付近の外周面７１から径方向外側に突出する突起７２Ａを含む。突起７２Ａと周方向端面７６との間に、外周面７１から径方向内側に窪んだ矩形断面形状の凹部８Ａが形成されている。ハウジング分割体の軸受保持孔（半円筒面）には、半円筒面の周方向端部から周方向に延在する溝（凹部）が形成されている。半割軸受の突起７２Ａが軸受保持孔の溝に収容されることによって、半割軸受は、軸受保持孔の中において、軸線方向の定められた位置に配置されるようになっている（例えば、特許文献２、３、４参照）。

図１１は、周方向端面７６に対して垂直方向から見た、従来技術の半割軸受の突起７２Ａおよび矩形断面形状を有する凹部８Ａの図を示す。軸受ハウジング１０；２１にクローズイン現象が起きて、半割軸受の周方向端面７６同士が繰り返し衝突すると、凹部８Ａの底面８１Ａと内周面７０との間の付近の周方向端面７６では、（凹部８１Ａが形成されていない周方向端面７６の他部位に対して面積が小さいため）衝突による負荷が大きく高温となる。そのため、凹部８Ａの底面８１Ａと内周面７０との間の周方向端面７６の付近（図１１の破線の円形を参照）では、軸受材料の酸化物の形成とこの酸化物の脱落が繰り返し起こり、脱落した酸化物により周方向端面７６が傷つけられる損傷（フレッチング）が起きやすい。

本発明は、このような従来技術の問題に対処するものである。

以下、本発明の半割軸受をコンロッド軸受３に適用した例を説明する。しかし、本発明は、コンロッド軸受３に限定されず、主軸受４を構成する半割軸受にも適用可能である。

コンロッド軸受３または主軸受４を構成する一対の半割軸受のうち、両方の半割軸受を本発明の半割軸受とすることもできる。または、一方の半割軸受が、本発明の半割軸受であり、他方が、外周面に突起および凹部を有さない従来の半割軸受であってもよい。

図２は、本発明に係る半割軸受（コンロッド軸受３）の具体例を示す。コンロッド軸受３は、一対の半割軸受３１、３２の周方向端面７６を突き合わせて、全体として円筒形状に組み合わせることによって形成される。円筒形状の内周面７０を形成する面が摺動面である。

なお、半割軸受３１、３２の厚さは、周方向で一定となっている。しかし、周方向中央部で厚さが最大で、周方向の両端面７６側へ向かって連続して減少するようにしてもよい。また、内周面７０は、周方向の両端部にクラッシュリリーフを有していてもよい。

なお、クラッシュリリーフは、半割軸受３１、３２の円周方向端部領域において壁部の厚さを本来の内周面７０から半径方向に減じることによって形成される面のことであり、これは、例えば一対の半割軸受３１、３２をコンロッド２に組み付けた時に生じ得る半割軸受の周方向端面７６の位置ずれや変形を吸収するために形成される。したがってクラッシュリリーフの表面の曲率中心位置は、その他の領域における内周面７０の曲率中心位置と異なる（ＳＡＥ Ｊ５０６（項目３．２６および項目６．４）、ＤＩＮ１４９７、セクション３．２、ＪＩＳ Ｄ３１０２参照）。一般に、乗用車用の小型の内燃機関用軸受の場合、半割軸受の円周方向端面におけるクラッシュリリーフの深さ（本来の内周面からの周方向端面７６におけるクラッシュリリーフまでの距離）は０．０１～０．０５ｍｍ程度である。

図２Ａは、本発明の一実施例による突起、凹部、および径方向溝の斜視図である。図３は、周方向端面７６に垂直方向（図２のＹ１矢視方向）から見た、突起、凹部、および径方向溝の図である。図４は、軸線方向（図２のＹ２矢視方向）から見た、突起、凹部、および径方向溝の図である。図５は、外周面側（図２のＹ３矢視方向）から見た、本発明の一実施例によるによる突起、凹部、および径方向溝の図である。もちろん、本発明はこの形態に限定されるものではない。なお、理解を容易にするために、各図面において、突起７２、凹部８および径方向溝９は誇張して描かれている。

半割軸受３１、３２は、少なくとも１つの突起７２を含み、突起７２は、一方の周方向端面７６側において、外周面７１から径方向外側に突出している。突起７２は、半割軸受３１、３２の軸線方向両端面７７、７７の間に形成されている。ただし、突起７２は、軸線方向端面７７に接して形成されることはない。すなわち、突起７２は、軸線方向端面７７から間隔を空けて形成されている。突起７２は、幅方向（半割軸受３１、３２の軸線方向）の両端部に、半割軸受３１、３２の周方向と平行な突起側面７２２を有している。また、突起７２は、半割軸受３１、３２の周方向端面７６側の周方向端部に、半割軸受３１、３２の周方向端面７６と平行な突起周方向面７２１を有する。

なお、突起側面７２２は、半割軸受３１、３２の周方向に対して傾斜していてもよい。また、突起周方向面７２１は、半割軸受３１、３２の周方向端面７６に対して傾斜していてもよい。

なお、本実施例では、半割軸受３１、３２の一方の周方向端面側のみに、１つの突起７２および１つの凹部８が設けられている。しかし、これに限定されず、１つ以上の突起７２および凹部８が、半割軸受３１、３２の各周方向端面側に設けられてもよい。

乗用車用の小型の内燃機関の場合、突起７２の幅Ｗ１は、１．５～５．５ｍｍ、突起７２の高さＬ１は、０．５～３ｍｍである。なお、突起７２の高さＬ１は、半割軸受３１、３２の周方向端面７６における外周面７１と径方向に最も遠い突起７２の位置との間の径方向の長さとして定義される（図４参照）。半割軸受３１、３２の周方向端面７６と半割軸受３１、３２の周方向中央部側の突起７２の端部との間の、周方向端面７６に垂直方向の長さＬ４は、２～７ｍｍである。なお、突起７２は、上記寸法に限定されず、他の寸法であってもよい。

突起７２（突起周方向面７２１）と半割軸受３１、３２の周方向端面７６との間の周方向長さ全体に亘って、外周面７１から径方向内側に窪んだ凹部８が形成されている。凹部８は、周方向端面７６に平行な断面で見たときに、半割軸受３１、３２の軸線方向と平行である凹部底面８１と、半割軸受３１、３２の軸線方向における凹部８の両端において半割軸受３１、３２の軸線方向に直交する２つの凹部側面８２と、それぞれの凹部側面８２および凹部底面８１を接続する２つの凹部曲面８３（半割軸受３１、３２の内径側に向かって凸形状の曲面）とを有している。また、凹部８は、半割軸受３１、３２の周方向端面７６に開口している。

凹部８の凹部底面８１、凹部側面８２、および凹部曲面８３は、半割軸受３１、３２の周方向端面７６に対して垂直方向に延在している。凹部８の突起７２側の端面は、突起周方向面７２１と同一平面内にある。図３において、一点鎖線は、突起周方向面７２１における外周面７１が突起７２にも存在したとした場合の、突起周方向面７２１における外周面７１の位置を示している。図３において、この一点鎖線、凹部底面８１、凹部側面８２、および凹部曲面８３によって囲まれる面が、凹部８の突起７２側の端面である。

凹部８の幅Ｗ２は、突起７２の幅Ｗ１と同じになされている。凹部８の幅Ｗ２は、突起７２の幅Ｗ１よりも僅かに小さくしてもよい。乗用車用の小型の内燃機関の場合、凹部８の長さＬ２は、０．５～３ｍｍであり、凹部の深さＤ１は、０．３～２ｍｍである（ただし、凹部８の深さＤ１は、半割軸受３１、３２の周方向端面７６における厚さＴの６０％以下（Ｄ１≦Ｔ×０．６）である）。凹部８の長さＬ２は、半割軸受３１、３２の周方向端面７６と凹部８の突起７２側の端面との間の、周方向端面７６に垂直方向の長さとして定義される（図４参照）。凹部の深さＤ１は、半割軸受３１、３２の周方向端面７６における外周面７１と凹部底面８１との間の径方向の長さとして定義される（図４参照）。なお、凹部８は、上記寸法に限定されず、他の寸法であってもよい。

突起７２に対して、２つの径方向溝９が、半割軸受３１、３２の周方向端面７６に形成されている。２つの径方向溝９は、それぞれの凹部側面８２の付近に凹部側面８２から離間して配置されている。径方向溝９は、半割軸受３１、３２の外周面７１から内周面７０に向けて、凹部側面８２に沿って径方向に延在している。なお、半割軸受３１、３２に２つ以上の突起７２が設けられる場合、それぞれの突起７２に対して、２つの径方向溝９が、半割軸受３１、３２の周方向端面７６に形成される。径方向溝９の延在長さＬ３は、凹部８の深さＤ１よりも大きくなっている。径方向溝９の延在方向の内周面側端部９１は、凹部底面８１と半割軸受３１、３２の内周面７０との間に位置している。

径方向溝９の溝幅Ｗ３および溝深さＤ２は、外周面側端部９２から内周面側端部９１に向けて小さくなり、内周面側端部９１においてゼロになる。図６は、半割軸受３１、３２の軸線方向の断面で見た、外周面側端部９２における径方向溝９の図である。本実施例では、径方向溝９の断面形状はＶ形状であるが、Ｒ形状であってもよい。また、径方向溝９の延在方向は、半割軸受３１、３２の径方向に対して傾斜していてもよい。

乗用車用の小型の内燃機関の場合、外周面側端部９２における径方向溝９の溝深さＤ２は、０．１～０．３ｍｍとすることができる。外周面側端部９２における径方向溝９の溝幅Ｗ３は、０．２～０．６ｍｍとすることができる。また、径方向溝９の延在長さＬ３は、凹部８の深さＤ１よりも０．０５～０．８ｍｍ大きくすることができる。ただし、径方向溝９の延在長さＬ３は、半割軸受の周方向端面７６における厚さ（壁厚）Ｔの７５％未満とすることが好ましい。すなわち、径方向溝が形成されずに、半割軸受の厚さＴの２５％以上の周方向端面が、内周面側端部９１と内周面７０との間に確保されることが好ましい。

なお、外周面側端部９２における径方向溝９の溝深さＤ２は、周方向端面７６から径方向溝９の最も深い位置までの周方向端面７６に垂直方向の長さとして定義される。外周面側端部９２における径方向溝９の溝幅Ｗ３は、周方向端面７６における径方向溝９の半割軸受３１、３２の軸線方向と平行な方向の長さとして定義される。径方向溝９の延在長さＬ３は、周方向端面７６における径方向溝９の外周面側端部９２から内周面側端部９１の間の径方向の長さとして定義される。なお、径方向溝９は、上記寸法に限定されず、他の寸法であってもよい。

本実施例のコンロッド軸受３は、一対の半割軸受３１、３２の周方向端面７６を突き合わせて、全体として円筒形状に組み合わせることによって形成される。一方の周方向端面７６側のみに突起７２および凹部８が形成されている場合、一般的には、突起７２および凹部８が形成された周方向端面７６同士を突き合せることによって、一対の半割軸受３１、３２が組み合わせられる。このとき、一方の半割軸受３１（３２）の周方向端面７６の凹部８は、他方の半割軸受３２（３１））の周方向端面７６の凹部８とは接しない（凹部８が形成されていない箇所の周方向端面７６と接する）ようになされる。半割軸受３１、３２は、Ｃｕ軸受合金またはＡｌ軸受合金である摺動層を有することができる。あるいは、Ｆｅ合金製の裏金層上にＣｕ軸受合金またはＡｌ軸受合金の摺動層を有することができる。また、円筒形状の内周面７０である摺動面や外周面７１に軸受合金よりも軟質なＢｉ、Ｓｎ、Ｐｂのいずれか１種からなる、あるいはこれら金属を主体とする合金からなる表面部や合成樹脂を主体とする樹脂組成物からなる表面部を有してもよい。

上記のような本発明の半割軸受３１、３２によって、凹部８付近の周方向端面７６に損傷（フレッチング）が起き難くなる理由を以下に説明する。

上記のように内燃機関の運転時に、軸受ハウジング２１にクローズイン現象が起こると、半割軸受３１、３２の周方向端面７６同士が強く衝突する。しかし、本発明の半割軸受３１、３２では、径方向溝９が凹部側面８２の付近に凹部側面８２から離間して配置されているため、周方向端面７６同士が強く衝突するときに凹部８付近の周方向端面７６に油が供給され、それによって、凹部８付近の周方向端面７６の軸受材料に加わる負荷が緩和され、高温となることが抑制される。

詳しくは、軸受ハウジング２１にクローズイン現象が起きて、軸受保持孔２６の内径が垂直方向に大きくなるとき、軸受ハウジング２１の一対のハウジング分割体２２、２３の分割面２５同士の間に瞬間的に隙間が形成されることがあり、この時、半割軸受３１、３２の周方向端面７６同士の間にも瞬間的に隙間が形成され、この隙間には、軸受部の周囲の油を含む雰囲気が侵入する。なお、半割軸受３１、３２の周方向端面７６同士の間の隙間は、軸線方向から見て、半割軸受３１および半割軸受３２の内周面７０側でゼロであり、半割軸受３１および半割軸受３２の外周面７１側へ向かって大きくなっている（図９参照）。このため、半割軸受３１、３２の内周面７０側に供給される油は、この隙間には直接は侵入できない。

ハウジング分割体２２、２３の分割面２５同士が再び接し、半割軸受３１、３２の周方向端面７６同士が接するとき、周方向端面７６同士の間の隙間に侵入した油を含む雰囲気が圧縮される。図１０は、半割軸受３１、３２の周方向端面７６同士が接する直前の周方向端面７６に垂直方向から見た、周方向端面７６の凹部８付近を示す。凹部８付近では、周方向端面７６の間の隙間で圧縮された油を含む雰囲気の一部は、径方向溝９にガイドされて凹部８の底面８１よりも内周面７０側の周方向端面７６（図１０の破線の円形を参照）へ送られる（白抜き矢印は、油を含む雰囲気の流れを示す）。衝突時に凹部８付近の周方向端面７６に油が送られることによって、凹部８付近の周方向端面７６と他方の半割軸受の周方向端面７６との間で微小なすべりが起こり、凹部８付近の周方向端面７６の軸受材料に加わる負荷が、緩和され、高温となることが抑制される。

径方向溝９の外周面側端部９２における径方向溝９と凹部８との間の離間長さ（Ｌ５）は、０．０５～０．５ｍｍとすることが好ましい。離間長さ（Ｌ５）が０．０５ｍｍ未満であると、径方向溝９内の圧縮された油を含む雰囲気の一部は、周方向端面７６による離間部を超えて凹部８内に流れやすくなり、凹部８の底面８１よりも内周面７０側の周方向端面７６へ送られ難くなることがある。また、離間長さ（Ｌ５）が０．５ｍｍを超えると、径方向溝９内の圧縮された油を含む雰囲気が、凹部８の底面８１よりも内周面７０側の周方向端面７６へ送られ難くなることがある。径方向溝９の外周面側端部９２における径方向溝９と凹部８との間の離間長さ（Ｌ５）は、周方向端面７６における径方向溝９と凹部８（凹部８の径方向溝９に近い側の側面８２）との間の半割軸受３１、３２の軸線方向と平行な方向の長さとして定義される。なお、径方向溝９は、上記寸法に限定されず、他の寸法であってもよい。

図１２は、周方向端面に垂直方向から見た、比較例の半割軸受の周方向端面の凹部８Ａ付近の図である。この比較例の凹部８Ａは、２つの径方向溝９Ａを有するが、２つの径方向溝９Ａは、それぞれの凹部側面８２Ａにそれぞれ隣接しており、その延在の途中において、凹部８Ａから離間している。このため、軸受ハウジング２１にクローズイン現象が起きて、半割軸受の周方向端面７６同士の間の隙間で圧縮され径方向溝９Ａに侵入した油を含む雰囲気は、ほとんどが凹部８Ａ内のみに送れられるため、凹部８Ａの底面８１Ａよりも内周面７０側の周方向端面７６（図１２の破線の円形を参照）へ送られないため、半割軸受の周方向端面７６同士が繰り返し衝突すると、凹部８Ａの底面８１Ａと内周面７０との間の付近の周方向端面７６では、衝突による負荷が大きく高温となり、損傷（フレッチング）が起きやすい。

図１３は、周方向端面に垂直方向から見た、別の比較例の半割軸受の周方向端面の凹部８Ａ付近の図である。この比較例の凹部８Ａは、２つの径方向溝９Ａを有しており、２つの径方向溝９Ａは、それぞれの凹部側面８２の付近に凹部側面８２から離間して配置されている。しかし、径方向溝９Ａの延在長さＬ３が、凹部８Ａの深さＤ１よりも小さくなっている。このため、軸受ハウジング２１にクローズイン現象が起きるとき、径方向溝９Ａに侵入した油を含む雰囲気は、径方向溝９Ａの内周面側端部９１付近で流出した後に凹部８Ａに流れやすく凹部８Ａの底面８１Ａよりも内周面７０側の周方向端面７６（図１３の破線の円形を参照）へ送られ難くなる。そのため、半割軸受の周方向端面７６同士が繰り返し衝突すると、凹部８Ａの底面８１Ａと内周面７０との間の付近の周方向端面７６では、衝突による負荷が大きく高温となり、損傷（フレッチング）が起きやすい。

図１４は、本発明の実施例２による半割軸受３１（３２）の全体の斜視図を示す。図１４Ａは、図１４に示す半割軸受３１（３２）の突起、凹部、および径方向溝の斜視図である。実施例２による半割軸受３１（３２）は、２つの径方向溝９、９Ｂが、半割軸受３１、３２の周方向端面７６に形成されている。一方の径方向溝９は、凹部８の一方の凹部側面８２の付近に凹部側面８２から離間して配置されている。他方の径方向溝９Ｂは、他方の凹部側面８２に隣接しており、その延在の途中において、凹部８から離間している。他の構成は、既に説明した半割軸受３１、３２の構成と同じである。実施例２による一方の径方向溝９は、実施例１と同様の作用効果を有する。他方の径方向溝９Ｂは、一方の径方向溝９による作用効果には影響しないため、本実施例のように、他方の凹部側面８２に隣接しており、その延在の途中において凹部８から離間する径方向溝９Ｂが形成されてもよい。

上記説明は、本発明の半割軸受を内燃機関のクランク軸のクランクピンを支承するコンロッド軸受に適用した例を示したが、本発明の半割軸受は、クランク軸のジャーナル部を支承する主軸受を構成する一対の半割軸受の一方または両方に適用することができる。また、半割軸受は、油穴や油溝を有するようにしてもよい。

１ 軸受装置
２ コンロッド
３ コンロッド軸受
４ 主軸受
５ クランクピン
５ａ、５ｂ 潤滑油路
５ｃ 吐出口
６ ジャーナル部
６ａ 潤滑油路
６ｃ 入口開口
１０ 軸受ハウジング
１０１ ハウジング分割体
１０２ ハウジング分割体
２１ 軸受ハウジング
２２ ハウジング分割体
２３ ハウジング分割体
２５ 分割面
２６ 軸受保持孔
２７ 半円筒面
３１、３２ 半割軸受
４１、４２ 半割軸受
４１ａ 油溝
７０ 内周面
７１ 外周面
７２ 突起
７２１ 突起周方向面
７２２ 突起側面
７６ 周方向端面
７７ 軸線方向端面
８ 凹部
８１ 凹部底面
８２ 凹部側面
８３ 凹部曲面
９ 径方向溝
９Ｂ 径方向溝
９１ 径方向溝の内周面側端部
９２ 径方向溝の外周面側端部
Ｄ１ 凹部の深さ
Ｄ２ 径方向溝の溝深さ
ＤＨ 軸受保持孔の水平方向の内径
ＤＶ 軸受保持孔の垂直方向の内径
Ｐ 離間位置
Ｗ１ 突起の幅
Ｗ２ 凹部の幅
Ｗ３ 径方向溝の溝幅
Ｌ１ 突起の高さ
Ｌ２ 凹部の長さ
Ｌ３ 径方向溝の延在長さ
Ｌ４ 突起および凹部の長さ
Ｌ５ 離間長さ
Ｔ 半割軸受の周方向端面での厚さ
Ｚ クランクピンの回転方向
Ｘ ジャーナル部の回転方向

Claims (7)

1. 内燃機関のクランク軸を支承するすべり軸受を構成する半割軸受であって、前記半割軸受は、半円筒形状を有し、内周面および外周面を有しており、
   前記半割軸受は、少なくとも１つの突起を含み、前記突起は、前記外周面から径方向外側に突出しており、
   前記突起と前記半割軸受の周方向端面との間の周方向長さ全体に亘って、前記外周面から径方向内側に窪んだ凹部が形成されており、
   前記突起は、前記半割軸受の軸線方向両端面の間に位置しており、
   前記凹部は、前記周方向端面に平行な断面で見たときに、前記半割軸受の軸線方向と平行である凹部底面と、前記半割軸受の軸線方向における前記凹部の両端において前記半割軸受の軸線方向に直交する２つの凹部側面と、それぞれの前記凹部側面および前記凹部底面を接続する２つの凹部曲面とを有しており、
   前記突起に対して、２つの径方向溝が、前記半割軸受の前記周方向端面に形成されており、
   ２つの前記径方向溝は、それぞれの前記凹部側面に沿って延在しており、
   ２つの前記径方向溝のうちの少なくとも一方は、一方の前記凹部側面の付近に前記一方の凹部側面から離間して配置されており、
   前記径方向溝の延在長さ（Ｌ３）は、前記凹部の深さ（Ｄ１）よりも大きくなっており、
   前記径方向溝は、前記半割軸受の前記外周面から前記内周面に向けて、前記凹部側面に沿って径方向に延在しており、
   前記径方向溝の延在方向の内周面側端部は、前記凹部底面と前記半割軸受の前記内周面との間に位置しており、
   前記径方向溝の溝幅（Ｗ３）および溝深さ（Ｄ２）は、前記径方向溝の外周面側端部から前記内周面側端部に向けて小さくなり、前記内周面側端部においてゼロとなる、半割軸受。
2. 前記外周面側端部における前記径方向溝の前記溝深さ（Ｄ２）は、０．１～０．３ｍｍである、請求項１に記載の半割軸受。
3. 前記外周面側端部における前記径方向溝の前記溝幅（Ｗ３）は、０．２～０．６ｍｍである、請求項１または２に記載の半割軸受。
4. 前記径方向溝の前記延在長さ（Ｌ３）は、前記凹部の前記深さ（Ｄ１）よりも０．０５～０．８ｍｍ大きい、請求項１から３のいずれか一項に記載の半割軸受。
5. 前記径方向溝の前記外周面側端部における前記径方向溝と前記凹部との間の離間長さ（Ｌ５）は、０．０５～０．５ｍｍである、請求項１から４のいずれか一項に記載の半割軸受。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の半割軸受を備えた、内燃機関のクランク軸を支承する円筒形状のすべり軸受。
7. 前記半割軸受の対を組み合わせて構成されている、請求項６に記載されたすべり軸受。

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