JP5724918B2 - すべり軸受 - Google Patents

Description

本発明はすべり軸受に関し、より詳しくは、低中温時において潤滑油の流出を抑制することで該潤滑油を昇温可能なすべり軸受に関する。

従来、自動車のクランクシャフト用として特殊な構成を備えたすべり軸受が提案されている（例えば特許文献１〜特許文献３）。
すなわち、特許文献１のすべり軸受は、すべり軸受内に供給された潤滑油が周囲に飛散するのを防止するために、すべり軸受の端面に飛散防止用の円弧状プレートを備えている。
次に、特許文献２のすべり軸受は、その摺動面に複数の円周方向溝が形成されるとともに、各円周方向溝内に熱膨張率の大きな収縮材料が充填されている。そして、低中温時においては上記収縮材料が収縮して円周方向溝内に空間部が形成されるので、その空間部内に潤滑油が貯溜される。したがって、低中温時においてエンジンが作動されると上記空間部内に貯溜された潤滑油が隣接位置の摺動面に供給されるので、特許文献２においては耐焼付性が良好なすべり軸受を提供することができる。なお、特許文献２のすべり軸受は、高温時において上記収縮部材が熱膨張して上記空間部内にも充満するので、熱膨張後の収縮部材の表面を含めた摺動面の面積が増大することにより、摺動面の面圧が低下するように構成されている。
次に、特許文献３の軸受装置においては、すべり軸受の一部又は全部として熱膨張材料を採用してあり、低温、中温および高温において熱膨張材料の熱膨張が異なることにより、温度変化に応じた摺動特性が得られるように意図されている。

特開２００９−１２７８６４号公報 特開２００７−２８５４５６号公報 特開２００８−３０９１９９号公報 特公平７−６５６１５号公報

ところで、エンジンの暖機運転時においては、すべり軸受に供給される潤滑油を速やかに昇温させて、摺動部分のフリクションロスを低減することが要望されている。しかしながら、従来のすべり軸受においては、次のような理由から暖機時に速やかに潤滑油を昇温させることは困難であった。
つまり、前述したようなクランクシャフト用のすべり軸受は、一対の半割り軸受を抱き合せて円筒状に構成されており、一般的には各半割り軸受の摺動面に円周方向に伸びる油溝が形成されるとともに、突き合わせ面に隣接する内周面にクラッシリリーフ（切欠き部）が形成されている（例えば特許文献４参照）。このクラッシリリーフは、一対の半割り軸受を突き合わせて円筒状に形成する際に、両者の突き合わせ箇所が半径方向内方へ変形できるように設けられている。
そして、円筒状としたすべり軸受によってクランクシャフトを軸支した状態においては、上記クラッシリリーフとクランクシャフトの外周面との間には、すべり軸受の端面に開口する軸方向の隙間が生じている（特許文献４の図１参照）。そのため、エンジンの暖機時において、すべり軸受の摺動面（内周面）に供給された潤滑油は、上記クラッシリリーフとクランクシャフトの外周面との間の軸方向の隙間を介してすべり軸受の外部へ排出されることになる。
このように、エンジンの暖機時に潤滑油を速やかに昇温することが要望されているにも拘らず、従来のすべり軸受においては、暖機時においても上記すべり軸受とクランクシャフトとの間の軸方向の隙間を介して潤滑油がすべり軸受の外部へ排出される。そのため、一対の半割り軸受から構成された従来の一般的なすべり軸受においては、暖機運転時において摺動面に供給される潤滑油が速やかに昇温されないという問題があった。したがって、従来ではすべり軸受に供給される潤滑油の粘度が低いままで暖機運転が行われるので、エンジンのフリクションロスが大きくなり、ひいてはエンジンの燃費が悪くなるという問題点が指摘されていたものである。
一方、上述した低中温時とは異なり、高温時においてはすべり軸受の焼付き防止のためにすべり軸受の摺動面に流通する潤滑油の流通量を増加させることが要望される。
そこで、本発明は、低中温時においては潤滑油の流出量を抑制し、かつ、高温時においては潤滑油の流出量を増加させることが可能なすべり軸受を提供するものである。

上述した事情に鑑み、本発明は、半円筒状に形成されるとともに、内周面における円周方向の両端にそれぞれ切欠き部からなるクラッシリリーフを有する一対の半割り軸受を備え、それら一対の半割り軸受を相互に抱き合せて円筒状に形成されて、内周面となる摺動面によって回転軸を回転自在に軸支するようにしたすべり軸受において、
上記半割り軸受における軸方向の両端の位置に、該半割り軸受よりも熱膨張率が大きなバイメタルからなるシール部材をそれぞれ設けて、
低中温時においては、縮径した状態の上記シール部材によって上記クラッシリリーフの開口部を閉鎖して上記摺動面から外部へ流出する潤滑油の量を抑制し、
高温時においては、拡径した状態の上記シール部材によって上記クラッシリリーフの開口部を開放して上記摺動面から外部へ流出する潤滑油の量を増加させるようにしたものである。

上述した構成によれば、エンジンの暖機状態の低中温時においては、すべり軸受の摺動面からの潤滑油の流出が抑制されるので、すべり軸受の摺動面の潤滑油が速やかに昇温される。そのため、エンジンの暖機時におけるすべり軸受の摺動部分のフリクションロスを低減させて、燃費を向上させることができる。また、エンジン作動後の高温時においては、すべり軸受の摺動面を流通する潤滑油の量を増加させてすべり軸受の焼付きを防止することができる。

本発明の一実施例の要部を示した斜視図。 図１に示したすべり軸受を軸方向の一端側から見た時の正面図。 図２の要部の拡大図。 図２のＩＶ―ＩＶ線に沿う要部の断面図。 図２の要部の低中温時と高温時における位置の違いを示す模式図。 図１に示す本実施例と従来技術の効果上の違いを示す図。 本発明の他の実施例を示す要部の断面図。 本発明の他の実施例を示す要部の断面図。 本発明の他の実施例を示す要部の正面図。 図９の左側面図。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図２において、すべり軸受１は、半円筒状をした半割り軸受２を２個抱き合わせて全体として円筒状に形成されている。なお、図１および図２においては、すべり軸受１の上方側の分（上方側の半割り軸受２）のみを表示してあり、下方側の半割り軸受は図示を省略している。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るようになっており、それら複数のすべり軸受１によってクランクシャフト３を回転自在に軸支するようになっている。

半円筒状の半割り軸受２は、その外周部側は鋼板からなり、摺動面２Ａ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る。さらに、最内周面に樹脂コーティングあるいは金属めっきが施される場合もある。半割り軸受２は、その内周面である摺動面２Ａに円周方向に伸びる油溝２Ｂが形成されており、この油溝２Ｂと連通させて半割り軸受２の円周方向中央部に油孔２Ｃが穿設されている。さらに、左右一対の突き合わせ面２Ｄに隣接する内周面には、軸方向の切欠き部からなるクラッシリリーフ２Ｅが形成されている。上記油孔２Ｃがないことを除いて、図示しない下方側の半割り軸受も図１、図２に示した半割り軸受２と同様に構成されている。
上下一対の半割り軸受２における左右の突き合わせ面２Ｄを相互に当接させることで全体として円筒状のすべり軸受１が構成されるが、相互に当接した状態の半割り軸受２の突き合わせ面２Ｄは、クラッシリリーフ２Ｅの空間部内に半径方向内方へ塑性変形することができる。そのため、すべり軸受１によってクランクシャフト３を軸支した際に、上記突き合わせ面２Ｄの塑性変形箇所がクランクシャフト３の外周面と当接しないようになっている。

上下一対の半割り軸受２からなる円筒状のすべり軸受１は、図示しないエンジン本体の複数箇所に取り付けられるようになっており、それら複数のすべり軸受１によってクランクシャフト３を回転自在に軸支するようになっている。そして、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と、潤滑油は上記油孔２Ｃから油溝２Ｂを経由して摺動面２Ａへ供給される。このようにして、すべり軸受１の摺動面２Ａに供給された潤滑油は、その後、各クラッシリリーフ２Ｅとクランクシャフト３の外周面との間の軸方向の隙間４を介して、すべり軸受１の外部へ排出されるようになっている。

しかして、本実施例は、上述した構成のすべり軸受１を前提として、潤滑油の温度が低中温時においては上記各クラッシリリーフ２Ｅの軸方向の開口部２Ｅ’、２Ｅ’を閉鎖する一方、潤滑油の温度が高温時においては上記各クラッシリリーフ２Ｅの開口部２Ｅ’、２Ｅ’を開放するシール部材５、５を追加したものである。本実施例のすべり軸受１は、これらのシール部材５、５を備えているので、暖機運転時においてすべり軸受１内の潤滑油を速やかに昇温させることができるようになっている。
すなわち、図１ないし図２に示すように、上記半割り軸受２における軸方向の両端の位置となる各端面２Ｆ、２Ｆに、半円の円弧状をしたシール部材５、５が取り付けられている。すべり軸受１を構成する図示しない下方側の半割り軸受にも図１、図２に示した半割り軸受２と同様のシール部材５、５が取り付けられている。したがって、上下一対の半割り軸受２により円筒状となったすべり軸受１は、その軸方向の両端の位置に円周方向全域にわたってシール部材５、５が取り付けられている。

図４に示すように、シール部材５の放射方向における断面は長方形となっており、このシール部材５の肉厚と半径方向寸法は全域において同一に設定されている。また、シール部材５の外径および内径は円周方向全域において同一寸法に設定されている。そして、図３に示すように、このシール部材５は、内周部側に位置する熱膨張率が高い金属５Ａと、外周部側に位置する熱膨張率が低い金属５Ｂとを一体に貼り合せたバイメタルからなっている。内周部側の金属５Ａとしては銅やアルミ合金を用いており、他方、外周部側の金属５Ｂとしては鋼板を用いている。
前述したように、半割り軸受２自体も外周部側が鋼板からなり、かつ、内周部側がＣｕ合金あるいはＡｌ合金などの軸受合金からなるバイメタルとなっているが、上記シール部材５としてすべり軸受１自体よりも熱膨張率が大きなバイメタルを採用している。
さらに、本実施例においては、バイメタルからなる円弧状のシール部材５、５を次のようにして軸方向の両端面２Ｆ、２Ｆに連結している。すなわち、半割り軸受２の各端面２Ｆ、２Ｆにシール部材５、５を重合させ、その状態において各シール部材５、５の円周方向中央部５Ｅをスポット溶接で各端面２Ｆ、２Ｆの円周方向の中央部に連結している。このように半割り軸受２の端面２Ｆ、２Ｆにそれぞれシール部材５、５を連結してあり、その後、上下一対の半割り軸受２を抱き合せて円筒状のすべり軸受１が形成されるようになっている。

円筒状となったすべり軸受１は、その内周面である摺動面２Ａと各シール部材５の内周面５Ｃとが同一円筒面上に位置する。ただし、突き合わせ面２Ｄの隣接位置に各々クラッシリリーフ２Ｅが形成されているので、それらの軸方向の両端となる開口部２Ｅ’、２Ｅ’は、隣接外方位置となる各シール部材５、５の左右の縁部５Ｄ、５Ｄによって覆われた状態となっている。

以上のように構成された本実施例のすべり軸受１は、潤滑油の温度の変化に応じてシール部材５、５がすべり軸受１自体よりも大きく熱膨張して拡縮する。それにより、クラッシリリーフ２Ｅの軸方向の開口部２Ｅ’、２Ｅ’を覆った箇所、つまり、円周方向の両端部となる左右の縁部５Ｄ、５Ｄが半径方向に縮径又は拡径されるようになっている。すべり軸受１がエンジン本体に装着され、かつクランクシャフト３を軸支している状態において、潤滑油の温度が−３５℃〜８０℃未満の低中温時では、上記各シール部材５、５は、中央部５Ｅを中心として左右の縁部５Ｄ、５Ｄが半径方向内方に変位して縮径される（図５の破線参照）。この状態では、各クラッシリリーフ２Ｅにおける軸方向両端の開口部２Ｅ’、２Ｅ’がシール部材５、５の縁部５Ｄ、５Ｄによって閉鎖される。つまり、クラッシリリーフ２Ｅ、２Ｅとクランクシャフト３の外周面との間に生じる軸方向の隙間４の両端がシール部材５、５によって閉鎖されるようになっている。

そのため、この状態でエンジンの暖機運転が行われると、すべり軸受１の摺動面２Ａに供給された潤滑油は、上記軸方向の隙間４を介してすべり軸受１の外部へ流出し難くなる。つまり、すべり軸受１の軸方向両端部に連結されたシール部材５、５の縁部５Ｄ、５Ｄによって開口部２Ｅ、２Ｅ’から排出される潤滑油の量が抑制される。
これにより、すべり軸受１の摺動面２Ａに供給された潤滑油が軸方向の隙間４内に保持された状態となるので、該潤滑油はエンジン本体の熱によって速やかに昇温される。このように、低中温時であるエンジンの暖機時においては、すべり軸受１内の潤滑油が速やかに昇温されることで、該潤滑油の粘度が低下し、その潤滑油は摺動面２Ａおよび摺動部分へ速やかに供給される。そのため、本実施例のすべり軸受１によれば、摺動部分のフリクションロスを低減させることができ、ひいてはエンジンの燃費を向上させることができる。
ここで、図６はシール部材５を設けた本実施例のすべり軸受１とシール部材を備えていない従来のすべり軸受との潤滑油の温度変化を比較したものである。この図６から明らかなように、すべり軸受の油温は、従来技術と比較して本実施例の方が速やかに上昇していることが理解できる。

一方、上述したエンジンの暖機後において、潤滑油の温度がが８０℃以上の高温時となると、前述した低中温時に対してシール部材５、５が熱膨張して、シール部材５の両方の縁部５Ｄが半径方向外方へ変位して拡径する。図５に実線で示すように、高温時においては、シール部材５の縁部５Ｄが拡径することによりクラッシリリーフ２Ｅ、２Ｅの開口部２Ｅ’、２Ｅ’が開放される。そのため、前述した低中温時と比較すると、すべり軸受１の摺動面２Ａに供給された潤滑油が軸方向の隙間４を介して外部へ流出する量が増大する。これにより、高温時においては、すべり軸受１の摺動面２Ａを流通する潤滑油の量が増加して上記軸方向の隙間４を介してすべり軸受１の外部へ速やかに排出される。したがって、高温時において、すべり軸受１の摺動面２Ａにおける焼付きを確実に防止することができる。
このように、本実施例のすべり軸受１によれば、低中温時において潤滑油を速やかに昇温させることができ、かつ高温時においては十分な耐焼付性を得ることができる。

次に、上記最初の実施例においては、半割り軸受２の各端面２Ｆ、２Ｆにシール部材５、５を重合させてからスポット溶接しているが、その他の方法で各端面２Ｆ、２Ｆまたはそこに近接する端部の位置にシール部材５を連結するようにしても良い。
すなわち、図７に示した実施例においては、半割り軸受１０２の端面１０２Ｆにおける内周面側に円周方向に沿った係合凹部１０２Ｇを形成し、その係合凹部１０２Ｇ内にシール部材１０５を嵌め込み、その後に該シール部材１０５を係合凹部１０２Ｇの底面にスポット溶接している。なお、この図７の実施例においては、上記第１実施例と対応する部材にそれぞれ１００を加算した部材番号を付している。
次に、図８の実施例においては、軸方向の両端の位置となる摺動面２０２Ａ（内周面）に円周方向に沿った係合溝２０２Ｈを形成してあり、そこにシール部材２０５を嵌着している。なお、この図８の実施例においては、上記第１実施例と対応する部材にそれぞれ２００を加算した部材番号を付している。
このような図７、図８に示した実施例であっても上記第１実施例と同様の作用、効果を得ることができる。

さらに、図９ないし図１０は、半割り軸受３０２に別の方法でシール部材３０５を連結するようにした実施例を示したものである。すなわち、この図９の実施例においては、半割り軸受３０２における軸方向の両端の位置に、突き合わせ面３０２Ｄから円周方向に沿って中央部に向けて延びる左右一対の切欠き部３０６を形成している（図９、図１０においては左右方向の中心よりも左方側のみ図示）。他方、この実施例においては、シール部材３０５を、左右一対の円弧状部材により構成してあり、それら左右一対の円弧状部材からなるシール部材３０５を上記左右一対の各切欠き部３０６に嵌着している。
ここで、半割り軸受３０２の外周面の半径Ｒ１は、シール部材３０５の外周面の半径Ｒ２よりも大きな寸法に設定されている。つまり、Ｒ１＞Ｒ２となっている。このように、図９ないし図１０に示す実施例においては、半割り軸受３０２とは曲率が異なるシール部材３０５を、半割り軸受３０２の端部の位置に一体に連結している。
そのため、クラッシリリーフ３０２Ｅの軸方向の開口部３０２Ｅ’、３０２Ｅ’は、低中温時において縮径しているシール部材３０５の縁部３０５Ｄによって閉鎖される。他方、高温時においては、シール部材３０５の縁部３０５Ｄが熱膨張して拡径することで開口部３０２Ｅ’、３０２Ｅ’が開放されるようになっている。このような図９ないし図１０に示す実施例であっても、上記第１実施例と同等の作用、効果を得ることができる。
なお、上述した各実施例においては、シール部材５（１０５、２０５、３０５）をスポット溶接により半割り軸受２（１０２、２０２、３０２）に連結しているが、スポット溶接の代わりにピンやカシメを用いて連結しても良い。

１‥すべり軸受 ２‥半割り軸受
２Ａ‥摺動面 ２Ｄ‥突き合わせ面
２Ｅ‥クラッシリリーフ ２Ｅ’‥開口部
３‥シール部材

Claims (5)

1. 半円筒状に形成されるとともに、内周面における円周方向の両端にそれぞれ切欠き部からなるクラッシリリーフを有する一対の半割り軸受を備え、それら一対の半割り軸受を相互に抱き合せて円筒状に形成されて、内周面となる摺動面によって回転軸を回転自在に軸支するようにしたすべり軸受において、
   上記半割り軸受における軸方向の両端の位置に、該半割り軸受よりも熱膨張率が大きなバイメタルからなるシール部材をそれぞれ設けて、
   低中温時においては、縮径した状態の上記シール部材によって上記クラッシリリーフの開口部を閉鎖して上記摺動面から外部へ流出する潤滑油の量を抑制し、
   高温時においては、拡径した状態の上記シール部材によって上記クラッシリリーフの開口部を開放して上記摺動面から外部へ流出する潤滑油の量を増加させることを特徴とするすべり軸受。
2. 上記シール部材は半割り軸受の円周方向に沿った円弧状に形成されており、また、上記シール部材は、上記半割り軸受における軸方向の両端となる端面に設けられ、かつ、円周方向の中央部を半割り軸受の端面に連結されることを特徴とする請求項１に記載のすべり軸受。
3. 上記半割り軸受における軸方向の両端の位置となる内周面に円周方向溝が形成されており、また、上記各シール部材は半割り軸受の円周方向に沿った円弧状に形成されており、かつ、上記円周方向溝に嵌着されていることを特徴とする請求項１に記載のすべり軸受。
4. 上記半割り軸受における軸方向の両端の位置には、円周方向における両方の縁部から円周方向の中央部に向けて伸びる左右一対の切欠き部が形成されており、また、上記各シール部材は半割り軸受の円周方向に沿った左右一対の円弧状部材から構成されるとともに、それら左右一対の円弧状部材は上記左右一対の切欠き部に嵌着されていることを特徴とする請求項１に記載のすべり軸受。
5. 上記バイメタルとしてのシール部材は、外周部側が鋼板からなり、内周部側が銅又はアルミ合金からなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のすべり軸受。

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