JP5045566B2 - Hard thin coat bearing structure - Google Patents

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Description

本発明は、軸と軸受とを含む硬質薄膜コート軸受構造に関する。   The present invention relates to a hard thin film coated bearing structure including a shaft and a bearing.

各種の機械に用いられている軸受構造(すべり軸受構造)の多くは、合金製の軸を合金製の軸受(軸受メタル)で受けるもの(例えば、特許文献1、2参照)となっている。ただし、セラミック軸受を備えた、水力機械用の軸受構造(例えば、特許文献3参照)も知られている。また、DLC(Diamond-like Carbon)薄膜等の硬質薄膜で軸面又は軸受面
がコートされていると共に、軸又は軸受内に、軸面・軸受面間へ直接オイル(潤滑油)を供給するための通路が形成されている軸受構造も知られている。
Many of the bearing structures (slide bearing structures) used in various machines are such that an alloy shaft is received by an alloy bearing (bearing metal) (see, for example, Patent Documents 1 and 2). However, a bearing structure for a hydraulic machine including a ceramic bearing (for example, see Patent Document 3) is also known. The shaft surface or bearing surface is coated with a hard thin film such as a DLC (Diamond-like Carbon) thin film, and oil (lubricating oil) is supplied directly between the shaft surface and the bearing surface in the shaft or bearing. There is also known a bearing structure in which a passage is formed.

特開平08−159142号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-159142 特開2002−266848号公報JP 2002-266848 A 実開平5−27340号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-27340

上記した、硬質薄膜で軸面又は軸受面がコートされた、軸面・軸受面間へ直接オイルが供給される軸受構造(以下、従来軸受構造と表記する)は、耐摩耗性が良い等の利点を有している。しかしながら、発明者は、鋭意研究した結果、従来軸受構造は、軸受間隔がほぼ一定値となっているものであるが故(詳細は後述)に、突然、性能が悪化する(軸・軸受間の摩擦係数が増大する)場合があるものであることを見出した。   The above-described bearing structure in which the shaft surface or bearing surface is coated with a hard thin film and oil is supplied directly between the shaft surface and the bearing surface (hereinafter referred to as a conventional bearing structure) has good wear resistance, etc. Has advantages. However, as a result of intensive research, the inventor suddenly deteriorated in performance because the conventional bearing structure has a substantially constant bearing spacing (details will be described later). It was found that the friction coefficient may increase).

そこで、本発明の課題は、硬質薄膜で軸面又は軸受面がコートされた、軸面・軸受面間へ直接オイルが供給されるタイプの、上記のような現象が生じにくい硬質薄膜コート軸受構造を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a hard thin film coated bearing structure in which the shaft surface or the bearing surface is coated with a hard thin film, and oil is directly supplied between the shaft surface and the bearing surface, and the above phenomenon is unlikely to occur. Is to provide.

上記課題を解決するために、本発明の硬質薄膜コート軸受構造は、軸の軸面上、軸受の軸受面上の少なくとも一方に硬質薄膜が形成されており、前記軸内又は前記軸受内に、オイル出口を前記軸面又は前記軸受面に有するオイル供給路が形成されており、前記軸の前記軸面及び/又は前記軸受の前記軸受面が、前記軸の周方向の任意位置について、前記オイル出口からの前記軸の軸心方向(軸心に平行な方向)の距離がより離れた箇所の軸受隙間の方がより広くなる形状に加工されている構成を有する。   In order to solve the above problems, the hard thin film coated bearing structure of the present invention has a hard thin film formed on at least one of the shaft surface and the bearing surface of the shaft, and the shaft or the bearing An oil supply passage having an oil outlet on the shaft surface or the bearing surface is formed, and the shaft surface of the shaft and / or the bearing surface of the bearing is at an arbitrary position in the circumferential direction of the shaft. It has the structure processed into the shape where the bearing clearance gap of the location where the distance of the axial center direction (direction parallel to an axial center) of the said axis | shaft from an exit is separated becomes wider.

すなわち、本発明者は、高性能な硬質薄膜コート軸受構造を開発すべく、“硬質薄膜で軸面又は軸受面がコートされた、軸面・軸受面間へ直接的にオイルが供給される構成を有する軸受構造”について、鋭意、研究を行ったところ、そのような構成を有する、各位置における軸受隙間がほぼ等しい従来軸受構造では、突然、性能が悪化する場合があることを見出した。また、そのような現象は、軸面/軸受面上の硬質薄膜の一部が剥離する結果(及び、剥離した硬質物質により摺動面の損傷が加速される結果)として生じていることも見出した。   That is, in order to develop a high-performance hard thin film coated bearing structure, the present inventor “a structure in which a shaft surface or a bearing surface is coated with a hard thin film, and oil is directly supplied between the shaft surface and the bearing surface. As a result of diligent research, the inventors have found that the performance of the conventional bearing structure having such a configuration and having substantially the same bearing clearance at each position may deteriorate. It has also been found that such a phenomenon occurs as a result of peeling of a part of the hard thin film on the shaft surface / bearing surface (and as a result of acceleration of damage to the sliding surface by the peeled hard substance). It was.

ここで、硬質薄膜の剥離は、一般に、局所的に高面圧がかかったときに生ずるものであることや、従来軸受構造において、硬質薄膜の一部に高面圧がかかる原因となり得るものが、オイルと共に摺動面間に供給される金属粉等の微粒子であることを考えると、当該微粒子が短時間で摺動面間から排出されるように、従来軸受構造を改良すれば、“突然、性
能が悪化する”といった現象を発生しにくい硬質薄膜コート軸受構造を実現できることになる。そして、「前記軸の前記軸面及び/又は前記軸受の前記軸受面が、前記軸の周方向の任意位置について、前記オイル出口からの前記軸の軸心方向の距離がより離れた箇所の軸受隙間の方がより広くなる形状に加工されている」構成を採用しておけば、オイルの流出による負圧効果と軸受隙間の拡大による効果で摺動面間に供給された微粒子を積極的に外部に排出することが出来ることに想到したため、上記構成の硬質薄膜コート軸受構造を、発明するに到ったのである。
Here, peeling of the hard thin film generally occurs when a high surface pressure is locally applied, or in a conventional bearing structure, a part that can cause a high surface pressure to be applied to a part of the hard thin film. Considering that it is fine particles such as metal powder supplied between the sliding surfaces together with the oil, if the conventional bearing structure is improved so that the fine particles are discharged from between the sliding surfaces in a short time, “suddenly Thus, it is possible to realize a hard thin film coated bearing structure in which a phenomenon such as “deteriorating performance” hardly occurs. And “the shaft surface of the shaft and / or the bearing surface of the bearing is located at a position where the axial distance of the shaft from the oil outlet is further away at an arbitrary position in the circumferential direction of the shaft. By adopting a configuration in which the gap is processed into a wider shape, the fine particles supplied between the sliding surfaces are positively affected by the negative pressure effect caused by oil spill and the effect of expanding the bearing gap. Since it was conceived that it can be discharged to the outside, the hard thin film coated bearing structure having the above configuration has been invented.

なお、本発明の硬質薄膜コート軸受構造の軸内又は軸受内に形成されるオイル供給路は、軸面/軸受面を一周する形状のオイル出口を有するものであっても、軸面/軸受面に複数のオイル出口を有するものであっても良い。また、軸の軸面上及び/或いは軸受の軸受面上に形成しておく硬質薄膜は、軸材料/軸受材料よりも硬質な材料の薄膜であれば良いが、特に硬質な材料であるDLC、窒化チタン、窒化クロム、シリコンカーバイド等の薄膜であることが望ましい。   It should be noted that the oil supply passage formed in the shaft or in the bearing of the hard thin film coated bearing structure of the present invention has a shaft surface / bearing surface even if it has an oil outlet having a shape that goes around the shaft surface / bearing surface. It may have a plurality of oil outlets. Further, the hard thin film formed on the shaft surface of the shaft and / or on the bearing surface of the bearing may be a thin film made of a material harder than the shaft material / bearing material. A thin film such as titanium nitride, chromium nitride, or silicon carbide is desirable.

また、本発明の硬質薄膜コート軸受構造を実現する際には、前記オイル出口からの前記軸の軸心方向の距離が所定範囲内に入っている箇所の軸受間隔が一定値となるようにしておくことも出来る。ただし、軸受間隔が一定値となっている部分の幅(軸の軸心方向の長さ)が過度に広いと、上記現象の発生確率を十分に下げることができなくなる。このため、当該部分の幅は、上記現象の発生確率を十分に下げることができる、摺動部分の幅の60%以下としておくことが望ましい。   Further, when realizing the hard thin film coated bearing structure of the present invention, the bearing interval at a location where the axial distance of the shaft from the oil outlet is within a predetermined range is set to a constant value. You can also leave. However, if the width of the portion where the bearing interval is a constant value (the length of the shaft in the axial direction) is excessively wide, the occurrence probability of the above phenomenon cannot be sufficiently reduced. For this reason, the width of the part is desirably 60% or less of the width of the sliding part, which can sufficiently reduce the probability of occurrence of the above phenomenon.

また、本発明の硬質薄膜コート軸受構造を、「前記軸が、第2軸を偏心支持するための軸受面を有する部材であると共に、前記オイル供給路として、当該軸受面にオイル入口を有するものが形成されている部材であり、前記第2軸が、前記オイル入口の位置に応じた位置に第2オイル出口を有する第2オイル供給路が形成されている部材であり、前記第2軸の軸面上、前記軸の前記軸受面上の少なくとも一方に硬質薄膜が形成されており、前記第2軸の前記軸面及び/又は前記軸の前記軸受面が、前記第2軸の周方向の任意位置について、前記第2オイル出口からの前記第2軸の軸心方向の距離がより離れた箇所の軸受隙間の方がより広くなる形状に加工されている」ものとして実現しておくことも出来る。   Further, the hard thin film coated bearing structure of the present invention has a structure in which “the shaft is a member having a bearing surface for eccentrically supporting the second shaft, and the oil supply passage has an oil inlet on the bearing surface. The second shaft is a member in which a second oil supply path having a second oil outlet at a position corresponding to the position of the oil inlet is formed, and the second shaft A hard thin film is formed on at least one of the shaft surface and the bearing surface of the shaft, and the shaft surface of the second shaft and / or the bearing surface of the shaft are arranged in the circumferential direction of the second shaft. It is also realized that the arbitrary position is processed into a shape in which the bearing gap at the location where the distance in the axial direction of the second shaft from the second oil outlet is further away becomes wider. I can do it.

なお、そのような形で実現した本発明の硬質薄膜コート軸受構造は、2部材間の相対位置の制御(変更)に用いれる、各摺動面上の硬質薄膜の剥離が生じにくい硬質薄膜コート軸受構造として機能することになる。従って、2部材間の相対位置の制御が必要な機械(クランクケース内をシリンダブロックが移動する可変圧縮比エンジン等)の構成要素として、この硬質薄膜コート軸受構造を用いておけば、長期間に渡って安定的に動作する機械を製造できることになる。   In addition, the hard thin film coat bearing structure of the present invention realized in such a form is used for the control (change) of the relative position between two members, and the hard thin film coat on which the hard thin film on each sliding surface does not easily peel off. It will function as a bearing structure. Therefore, if this hard thin film coated bearing structure is used as a component of a machine that needs to control the relative position between the two members (such as a variable compression ratio engine in which the cylinder block moves in the crankcase), it will last for a long time. It will be possible to manufacture a machine that operates stably across the board.

本発明によれば、突然、性能が悪化するといった現象がより生じにくい硬質薄膜コート軸受構造を提供することが出来る。   According to the present invention, it is possible to provide a hard thin film coated bearing structure in which the phenomenon that performance is suddenly deteriorated is less likely to occur.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、図1及び図2を用いて、本発明の一実施形態に係る硬質薄膜コート軸受構造が用いられている可変圧縮比エンジン20の概要(基本構成)を説明する。   First, an outline (basic configuration) of a variable compression ratio engine 20 using a hard thin film coat bearing structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図1に示してあるように、可変圧縮比エンジン20は、複数のシリンダを有するシリンダブロック21、シリンダブロック21をシリンダの軸線方向(以下、上下方向と表記す
る)に移動可能な形で保持するクランクケース22、モータ41、2つの偏心軸アッセンブリ30、複数のフリー軸ハウジング23、2つの偏心軸カバー25等を備えたエンジンである。
As shown in FIG. 1, the variable compression ratio engine 20 holds a cylinder block 21 having a plurality of cylinders, and the cylinder block 21 so as to be movable in the axial direction of the cylinder (hereinafter referred to as the vertical direction). The engine includes a crankcase 22, a motor 41, two eccentric shaft assemblies 30, a plurality of free shaft housings 23, two eccentric shaft covers 25, and the like.

可変圧縮比エンジン20が備える各偏心軸アッセンブリ30は、図2に示してあるように、軸部31に、ウォームホイール32、複数のフリー軸33及び複数のジャーナル34を取り付けた部材である。なお、図2には、一方の偏心軸アッセンブリ30のみを示してあるが、他方の偏心軸アッセンブリ30は、図示してある偏心軸アッセンブリ30を、シリンダブロック21の各シリンダの軸線を通る面で反転した構成を有するものである。   Each eccentric shaft assembly 30 provided in the variable compression ratio engine 20 is a member in which a worm wheel 32, a plurality of free shafts 33, and a plurality of journals 34 are attached to a shaft portion 31, as shown in FIG. In FIG. 2, only one eccentric shaft assembly 30 is shown. However, the other eccentric shaft assembly 30 is configured such that the illustrated eccentric shaft assembly 30 passes through the axis of each cylinder of the cylinder block 21. It has an inverted configuration.

フリー軸33は、軸部31(後述する取付部31a以外の部分)が通る形状の貫通孔が偏心した状態で形成されている円柱状の部材である。このフリー軸33の詳細については後述するが、フリー軸33は、その中央部(両端面/両底面から等距離の部分)に、厚み方向を連通する給油孔が所定角度毎に(円周方向に等間隔で)形成されている部材となっている。さらに、フリー軸33は、その内面に、各給油孔を繋ぐ形状(フリー軸33の内面を一周する形状)の凹部が形成されている部材ともなっている。   The free shaft 33 is a columnar member formed in a state where a through hole having a shape through which a shaft portion 31 (a portion other than a mounting portion 31a described later) passes is eccentric. Although details of the free shaft 33 will be described later, the free shaft 33 has a central portion (a portion equidistant from both end surfaces / both bottom surfaces) and an oil supply hole communicating with the thickness direction at every predetermined angle (circumferential direction). (Equally spaced). Furthermore, the free shaft 33 is also a member in which a concave portion having a shape that connects each oil supply hole (a shape that goes around the inner surface of the free shaft 33) is formed on the inner surface thereof.

ジャーナル34も、軸部31が通る形状の貫通孔が偏心した状態で形成されている円柱状の部材である。このジャーナル34も、フリー軸33と同様の給油孔、凹部が形成されている部材となっている。なお、詳細は後述するが、フリー軸33/ジャーナル34に形成されている各給油孔は、凹部側からオイル(潤滑油)が入り、外側面側からオイルが出る孔となっている。このため、以下では、フリー軸33/ジャーナル34に形成されている各給油孔の外側面側の部分のことを、オイル出口とも表記することにする。   The journal 34 is also a columnar member that is formed in a state in which a through hole having a shape through which the shaft portion 31 passes is eccentric. The journal 34 is also a member in which the same oil supply holes and recesses as the free shaft 33 are formed. In addition, although mentioned later for details, each oil supply hole formed in the free shaft 33 / journal 34 is a hole into which oil (lubricating oil) enters from the concave portion side and from which the oil comes out from the outer surface side. For this reason, below, the part of the outer surface side of each oil supply hole formed in the free shaft 33 / journal 34 is also referred to as an oil outlet.

軸部31は、その中央部に、ジャーナル34と同外径の円柱状部分(以下、取付部31aと表記する)が設けられている円柱状部材である。軸部31に設けられている取付部31aは、ジャーナル34の偏心量(ジャーナル34の中心と、ジャーナル34に設けられている貫通孔の中心との間の距離)と同量だけ、その中心位置が軸部31の中心位置からずれた形状を有している。   The shaft portion 31 is a columnar member having a columnar portion (hereinafter referred to as a mounting portion 31 a) having the same outer diameter as that of the journal 34 at the center thereof. The mounting portion 31a provided on the shaft portion 31 has its center position equal to the eccentric amount of the journal 34 (the distance between the center of the journal 34 and the center of the through hole provided in the journal 34). Has a shape shifted from the center position of the shaft portion 31.

また、軸部31は、その内部に、取付部31a、フリー軸33/ジャーナル34の取り付け部分(フリー軸33/ジャーナル34の凹部に対向する箇所)にオイル出口を有し、軸部31の端面にオイル入口を有するオイル供給路が形成されている部材となっている。   Further, the shaft portion 31 has an oil outlet at an attachment portion 31a and a mounting portion of the free shaft 33 / journal 34 (a portion facing the concave portion of the free shaft 33 / journal 34) inside the shaft portion 31, and an end surface of the shaft portion 31. This is a member in which an oil supply path having an oil inlet is formed.

そして、偏心軸アッセンブリ30は、ウォームホイール32が軸部31の取付部31aに固定され、各ジャーナル34が取付部31aと同姿勢で軸部31に固定され、各フリー軸33が軸部31に回転可能に取り付けられたものとなっている。   In the eccentric shaft assembly 30, the worm wheel 32 is fixed to the mounting portion 31 a of the shaft portion 31, each journal 34 is fixed to the shaft portion 31 in the same posture as the mounting portion 31 a, and each free shaft 33 is fixed to the shaft portion 31. It is attached so that it can rotate.

可変圧縮比エンジン20が備えるフリー軸ハウジング23(図1)は、偏心軸アッセンブリ30のフリー軸33を回転可能な形でシリンダブロック21に対して固定するための部材である。このフリー軸ハウジング23は、偏心軸アッセンブリ30のフリー軸33が所定のクリアランスをもって通る形状(詳細は後述)の貫通孔を備えている。そして、フリー軸ハウジング23は、偏心軸アッセンブリ30のフリー軸33部分に取り付けた後、クランクケース22の各長手方向側面に設けられている開口部を通す形で(図示してある形とは異なる形で)、シリンダブロック21に固定される部材となっている。   The free shaft housing 23 (FIG. 1) provided in the variable compression ratio engine 20 is a member for fixing the free shaft 33 of the eccentric shaft assembly 30 to the cylinder block 21 in a rotatable manner. The free shaft housing 23 includes a through hole having a shape (details will be described later) through which the free shaft 33 of the eccentric shaft assembly 30 passes with a predetermined clearance. The free shaft housing 23 is attached to the free shaft 33 portion of the eccentric shaft assembly 30 and then passes through the openings provided in the longitudinal side surfaces of the crankcase 22 (different from the shape shown in the figure). In the form of a member fixed to the cylinder block 21.

可変圧縮比エンジン20のクランクケース22には、偏心軸カバー25を取り付けることにより、偏心軸アッセンブリ30の各ジャーナル34、取付部31aの軸受として機能することになる部分(図では、主軸受)も設けられている。さらに、クランクケース22の下方部分には、各偏心軸アッセンブリ30のウォームホイール32と噛み合う位置にウ
ォーム42(図1、図2参照)を備えた駆動軸が回転可能に保持されている。なお、この駆動軸が備える2つのウォーム42は、逆向きのねじが形成されているものである。
The crankcase 22 of the variable compression ratio engine 20 has a portion (main bearing in the figure) that functions as a bearing for each journal 34 and mounting portion 31a of the eccentric shaft assembly 30 by attaching the eccentric shaft cover 25. Is provided. Further, a drive shaft provided with a worm 42 (see FIGS. 1 and 2) is rotatably held in a lower portion of the crankcase 22 at a position where it engages with the worm wheel 32 of each eccentric shaft assembly 30. The two worms 42 provided in the drive shaft are formed with opposite screws.

そして、可変圧縮比エンジン20は、図示せぬオイルポンプからのオイル(潤滑油)が、各軸部31の端部に供給されるよう構成したエンジンとなっている。換言すれば、可変圧縮比エンジン20は、オイルポンプからのオイルが、各軸部31内や各フリー軸33の供給孔を通って、フリー軸33と軸部31との間(フリー軸33と軸部31とが摺動する部分)や、フリー軸33とフリー軸ハウジング23の間等に供給されるエンジンとして構成されている。   The variable compression ratio engine 20 is an engine configured such that oil (lubricating oil) from an oil pump (not shown) is supplied to the end portion of each shaft portion 31. In other words, in the variable compression ratio engine 20, the oil from the oil pump passes between the free shaft 33 and the shaft portion 31 (free shaft 33 and the free shaft 33) through each shaft portion 31 or through the supply hole of each free shaft 33. A portion where the shaft portion 31 slides), between the free shaft 33 and the free shaft housing 23, and the like.

以上のことを前提に、以下、可変圧縮比エンジン20が備える各軸受構造(本実施形態に係る硬質薄膜コート軸受構造)の構成を、さらに具体的に説明する。   Based on the above, the configuration of each bearing structure (the hard thin film coated bearing structure according to the present embodiment) provided in the variable compression ratio engine 20 will be described in more detail below.

可変圧縮比エンジン20の、さまざまな箇所に設けられている軸受構造(フリー軸33とフリー軸ハウジング23とからなる軸受構造等)は、『軸の軸面上、軸受の軸受面上の少なくとも一方に硬質薄膜が形成されており、前記軸内又は前記軸受内に、オイル出口を前記軸面又は前記軸受面に有するオイル供給路が形成されており、前記軸の前記軸面及び/又は前記軸受の前記軸受面が、前記軸の周方向の任意位置について、前記オイル出口からの前記軸の軸心方向の距離がより離れた箇所の軸受隙間(軸面と軸受面との間の間隔)の方がより広くなる形状に加工されている』ものとなっている。   The bearing structure (bearing structure including the free shaft 33 and the free shaft housing 23) provided at various locations of the variable compression ratio engine 20 is “at least one of the shaft surface of the shaft and the bearing surface of the bearing. A hard thin film is formed in the shaft or the bearing, and an oil supply passage having an oil outlet on the shaft surface or the bearing surface is formed in the shaft or the bearing. The bearing surface of the bearing clearance (space between the shaft surface and the bearing surface) at a position where the axial distance of the shaft from the oil outlet is further away at an arbitrary position in the circumferential direction of the shaft. It is processed into a shape that becomes wider.

具体的には、偏心軸アッセンブリ30の軸部31内には、既に説明したように、オイル出口を軸面に有するオイル供給路が形成されているが、この軸部31の軸面(表面、外側面)には、図3に模式的に示してあるように、DLC薄膜が形成されている。   Specifically, as already described, an oil supply path having an oil outlet on the shaft surface is formed in the shaft portion 31 of the eccentric shaft assembly 30. The shaft surface (surface, On the outer surface, a DLC thin film is formed as schematically shown in FIG.

一方、軸部31の軸受としても機能するフリー軸33は、同図に示してあるように、その軸受面(内面)が、中央部分(軸部31のオイル出口が存在する部分)の軸受隙間が最も狭く、中央部分から離れた箇所の軸受隙間の方がより広くなる形状に加工されている部材となっている。   On the other hand, as shown in the figure, the free shaft 33 that also functions as a bearing for the shaft portion 31 has a bearing surface (inner surface) having a bearing clearance at the center portion (portion where the oil outlet of the shaft portion 31 exists). Is the member that has been processed into a shape in which the bearing gap at the location farthest from the central portion is wider.

さらに、フリー軸33の軸面(外側面)は、フリー軸33のオイル出口(フリー軸33に形成されている上記した供油孔の外側面側部分)からのフリー軸33の軸心方向の距離がより離れた箇所の軸受隙間の方がより広くなる形状に加工されている。そして、フリー軸33は、そのように加工されている軸面上に、DLC薄膜を形成した部材となっている。   Furthermore, the shaft surface (outer surface) of the free shaft 33 is in the axial direction of the free shaft 33 from the oil outlet of the free shaft 33 (the outer surface side portion of the oil supply hole formed in the free shaft 33). It is processed into a shape in which the bearing gap at a location farther away is wider. And the free axis | shaft 33 is a member which formed the DLC thin film on the axial surface processed in that way.

なお、図示は省略するが、フリー軸33は、周方向の任意位置について、上記条件が満たされるように、その軸受面及び軸面が加工されている部材となっている。また、偏心軸アッセンブリ30のジャーナル34も、その軸面を、フリー軸33の軸面と同様の形状に加工した上で、加工した軸面上にDLC薄膜を形成した部材となっている。   In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the free axis | shaft 33 is a member by which the bearing surface and the shaft surface were processed so that the said conditions may be satisfy | filled about the arbitrary positions of the circumferential direction. Further, the journal 34 of the eccentric shaft assembly 30 is also a member in which the axial surface is processed into the same shape as the axial surface of the free shaft 33 and a DLC thin film is formed on the processed axial surface.

以上、説明したように、本実施形態に係る硬質薄膜コート軸受構造(可変圧縮比エンジン20が備える各軸受構造)は、摺動面に設けられているオイル出口(摺動面間へのオイル供給口)から離れるにつれ、軸受間隔が広くなる構成を採用したものとなっている。従って、本実施形態に係る硬質薄膜コート軸受構造では、摺動面間にオイル(潤滑油)と共に供給された微粒子が、オイルの硬質薄膜コート軸受構造外への流出による負圧効果と軸受隙間の拡大による効果により、積極的に外部に排出されることになる。そして、その結果として、本実施形態に係る硬質薄膜コート軸受構造は、軸受間隔について特に工夫を施していない軸受構造に比して、突然、性能が悪化する(軸・軸受間の摩擦係数が増大する)といった現象が生じにくいものとして機能することになる。   As described above, the hard thin film coated bearing structure (each bearing structure provided in the variable compression ratio engine 20) according to the present embodiment has an oil outlet (oil supply between the sliding surfaces) provided on the sliding surfaces. As the distance from the mouth increases, the bearing spacing is increased. Therefore, in the hard thin film coated bearing structure according to the present embodiment, the fine particles supplied together with the oil (lubricating oil) between the sliding surfaces cause the negative pressure effect due to the oil flowing out of the hard thin film coated bearing structure and the bearing gap. Due to the effect of expansion, it will be actively discharged to the outside. As a result, the hard thin film coated bearing structure according to the present embodiment suddenly deteriorates in performance compared to the bearing structure in which the bearing spacing is not particularly devised (the friction coefficient between the shaft and the bearing increases). It will function as something that is unlikely to occur.

実際、さまざまな面形状を有するフリー軸33及びジャーナル34を組み込んだ各種可変圧縮比エンジン20についての実験結果からは、オイル出口における軸受間隔と端部における軸受間隔との差が5μm程度あれば、上記現象の発生確率を十分に下げることが出来ることが分かっている。また、オイル出口における軸受間隔と端部における軸受間隔との差が5μm程度あれば、硬質薄膜コート軸受構造の中央部分の軸受間隔を一定値としておいても、上記現象の発生確率を下げることが出来ることも確認されている。ただし、軸受間隔を一定値とする部分の幅(軸心方向の長さ)を、過度に長くすると上記現象の発生確率を十分に下げられないことも分かっている。このため、硬質薄膜コート軸受構造を、軸受間隔が一定値となっている部分を有するものとして実現(製造)する際には、当該部分の長さが、上記現象の発生確率を十分に下げられることが確認できている、摺動部分の幅の60%以下となるようにしておくことが望ましい。   Actually, from the experimental results of various variable compression ratio engines 20 incorporating free shafts 33 and journals 34 having various surface shapes, if the difference between the bearing spacing at the oil outlet and the bearing spacing at the end is about 5 μm, It has been found that the probability of occurrence of the above phenomenon can be sufficiently reduced. Also, if the difference between the bearing spacing at the oil outlet and the bearing spacing at the end is about 5 μm, the probability of occurrence of the above phenomenon can be lowered even if the bearing spacing at the center portion of the hard thin film coated bearing structure is set to a constant value. It has also been confirmed that it can be done. However, it has also been found that if the width (length in the axial direction) of the portion where the bearing interval is a constant value is excessively increased, the occurrence probability of the above phenomenon cannot be lowered sufficiently. For this reason, when realizing (manufacturing) a hard thin film coated bearing structure having a portion with a constant bearing interval, the length of the portion can sufficiently reduce the probability of occurrence of the above phenomenon. It has been confirmed that it should be 60% or less of the width of the sliding portion.

なお、上記実験結果が得られた可変圧縮比エンジン20は、フリー軸33の幅(図3における左右方向の長さ)、フリー軸ハウジング23の幅、各硬質薄膜コート軸受構造の軸受間隔の最小値(オイル出口が存在する部分の軸受間隔)を、それぞれ、40mm、38mm、7.5μmに固定したもの(フリー軸33等の面形状のみを変えたもの)である。   The variable compression ratio engine 20 from which the above experimental results were obtained has the minimum width of the free shaft 33 (the length in the left-right direction in FIG. 3), the width of the free shaft housing 23, and the bearing spacing of each hard thin film coated bearing structure. The values (bearing intervals in the portion where the oil outlet is present) are fixed to 40 mm, 38 mm, and 7.5 μm, respectively (only the surface shape of the free shaft 33 etc. is changed).

《変形形態》
上記した硬質薄膜コート軸受構造は、各種の変形を行うことが出来る。例えば、硬質薄膜コート軸受構造を、DLC薄膜とは異なる硬質薄膜(窒化チタン、窒化クロム、シリコンカーバイド等の薄膜)が軸面上に形成されているものに変形することが出来る。また、硬質薄膜コート軸受構造を、軸面上にではなく軸受面上に硬質薄膜が形成されているものや、軸面上と軸受面上の双方に硬質薄膜が形成されているものに変形することが出来る。
<Deformation>
The hard thin film coat bearing structure described above can be variously modified. For example, the hard thin film coated bearing structure can be transformed into a structure in which a hard thin film (thin film such as titanium nitride, chromium nitride, or silicon carbide) different from the DLC thin film is formed on the shaft surface. Also, the hard thin film coated bearing structure is deformed into one having a hard thin film formed on the bearing surface instead of on the shaft surface, or one having a hard thin film formed on both the shaft surface and the bearing surface. I can do it.

硬質薄膜コート軸受構造を、軸受面の形状が加工されているものや、軸受面の形状及び軸面の形状が加工されているものに変形することも出来る。また、上記した硬質薄膜コート軸受構造を、通常のエンジンに用いても良いことや、エンジンではない機械に用いても良いことなどは、当然のことである。   The hard thin film coated bearing structure can be deformed into one in which the shape of the bearing surface is processed, or one in which the shape of the bearing surface and the shape of the shaft surface are processed. Of course, the hard thin film coated bearing structure described above may be used for a normal engine or may be used for a machine other than an engine.

本発明の一実施形態に係る硬質薄膜コート軸受構造が用いられている可変圧縮比エンジンの分解図である。1 is an exploded view of a variable compression ratio engine in which a hard thin film coated bearing structure according to an embodiment of the present invention is used. 可変圧縮比エンジンの要部構成図である。It is a principal part block diagram of a variable compression ratio engine. 可変圧縮比エンジンが備える硬質薄膜コート軸受構造の構成図である。It is a block diagram of the hard thin film coat bearing structure with which a variable compression ratio engine is provided.

符号の説明Explanation of symbols

20・・・可変圧縮比エンジン
21・・・シリンダブロック
22・・・クランクケース
23・・・フリー軸ハウジング
30・・・偏心軸アッセンブリ
31・・・軸部
31a・・・取付部
32・・・ウォームホイール
33・・・フリー軸
34・・・ジャーナル
41・・・モータ
42・・・ウォーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Variable compression ratio engine 21 ... Cylinder block 22 ... Crankcase 23 ... Free shaft housing 30 ... Eccentric shaft assembly 31 ... Shaft part 31a ... Mounting part 32 ... Worm wheel 33 ... Free shaft 34 ... Journal 41 ... Motor 42 ... Worm

Claims (3)

軸と軸受とを含む硬質薄膜コート軸受構造であって、
前記軸の軸面上、前記軸受の軸受面上の少なくとも一方に硬質薄膜が形成されており、
前記軸内又は前記軸受内に、オイル出口を前記軸面又は前記軸受面に有するオイル供給路が形成されており、
前記軸の前記軸面及び/又は前記軸受の前記軸受面が、
前記軸の周方向の任意位置について、前記オイル出口からの前記軸の軸心方向の距離がより離れた箇所の軸受隙間の方がより広くなる形状に加工されている
ことを特徴とする硬質薄膜コート軸受構造。
A hard thin film coated bearing structure including a shaft and a bearing,
A hard thin film is formed on at least one of the shaft surface of the shaft and the bearing surface of the bearing,
An oil supply path having an oil outlet on the shaft surface or the bearing surface is formed in the shaft or the bearing,
The shaft surface of the shaft and / or the bearing surface of the bearing,
The hard thin film characterized by being processed into a shape in which a bearing gap at a position where an axial distance of the shaft from the oil outlet is further away is wider at an arbitrary position in the circumferential direction of the shaft. Coated bearing structure.
前記オイル出口からの前記軸の軸心方向の距離が所定範囲内に入っている箇所の軸受間隔が一定値である
ことを特徴とする請求項1記載の硬質薄膜コート軸受構造。
The hard thin film coat bearing structure according to claim 1, wherein a bearing interval at a portion where a distance in the axial direction of the shaft from the oil outlet is within a predetermined range is a constant value.
前記軸が、第2軸を偏心支持するための軸受面を有する部材であると共に、前記オイル供給路として、当該軸受面にオイル入口を有するものが形成されている部材であり、
前記第2軸が、前記オイル入口の位置に応じた位置に第2オイル出口を有する第2オイル供給路が形成されている部材であり、
前記第2軸の軸面上、前記軸の前記軸受面上の少なくとも一方に硬質薄膜が形成されており、
前記第2軸の前記軸面及び/又は前記軸の前記軸受面が、
前記第2軸の周方向の任意位置について、前記第2オイル出口からの前記第2軸の軸心方向の距離がより離れた箇所の軸受隙間の方がより広くなる形状に加工されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の硬質薄膜コート軸受構造。
The shaft is a member having a bearing surface for eccentrically supporting the second shaft, and as the oil supply path, a member having an oil inlet on the bearing surface is formed.
The second shaft is a member formed with a second oil supply path having a second oil outlet at a position corresponding to the position of the oil inlet;
A hard thin film is formed on at least one of the shaft surface of the second shaft and the bearing surface of the shaft;
The shaft surface of the second shaft and / or the bearing surface of the shaft;
The arbitrary position in the circumferential direction of the second shaft is processed into a shape in which the bearing gap at a position where the distance in the axial direction of the second shaft from the second oil outlet is further increased is wider. The hard thin film coat bearing structure according to claim 1 or 2, characterized by the above-mentioned.
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