JP5895638B2 - 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、摺動面の軸方向両端部に円周方向に沿って形成され、かつ摺動面よりも半径方向外方に退避した逃げ部を有するすべり軸受に関する。

従来、エンジンのクランクシャフト等の回転軸を軸支するすべり軸受として、上記回転軸の外周面に摺接する摺動面と、該摺動面の軸方向両端部に円周方向に沿って形成され、かつ上記摺動面よりも半径方向外方に退避した逃げ部とを有するすべり軸受が知られている（特許文献１）。
このような構成を有するすべり軸受によれば、回転軸とすべり軸受との間を流通した潤滑油は上記逃げ部の内部で乱流または渦を発生させ、これによりすべり軸受から潤滑油へと熱伝達を行い、すべり軸受を冷却するようになっている（第００２５欄、図３、図５〜図８）。

特表２００３−５３２０３６号公報

しかしながら、上記特許文献１のすべり軸受を用いた場合、上記熱伝達による冷却効果が過剰に得られてしまうため、エンジンの始動直後などの油温が低い場合には、潤滑油を速やかに温めることができず、潤滑油の粘性によるクランクシャフトの回転トルクが増大し、燃費が悪化するという問題が発生する。
また近年の自動車用のエンジンとして、ハイブリッドエンジンやアイドリングストップを行うエンジンなどのクランクシャフトが頻繁に停止するエンジンでは、潤滑油の温度が低下しやすく、クランクシャフトを再度回転させる際に上述したような問題が発生してしまう。
このような問題に鑑み、逃がし部による冷却効果を得つつ、潤滑油を速やかに昇温させることが可能なすべり軸受を提供するものである。

すなわち請求項１の発明は、回転軸の外周面に摺接する摺動面と、該摺動面の軸方向両端部に円周方向に沿って形成され、かつ上記摺動面よりも半径方向外方に退避した逃げ部とを有するすべり軸受において、
上記逃げ部は、軸方向端部に形成した平坦部と、上記平坦部から上記逃げ部と摺動面との境界部分に向けて徐々に深くなるように斜めに形成したテーパ部とを備えており、かつ上記テーパ部と平坦部との境界におけるテーパ部の接線方向は、潤滑油が上記テーパ部と平坦部との境界から、該接線方向に流れて上記平坦部と回転軸との間に形成された空間に流入するように設定されていることを特徴としている。

上記発明によれば、すべり軸受と回転軸との間を流通した潤滑油が、上記逃げ部に形成したテーパ部に流入して乱流または渦を形成し、熱伝達によりすべり軸受を冷却する。
しかしながら、この潤滑油はテーパ部の傾斜に沿って上記平坦部の上方、平坦部と回転軸との間に形成された空間へと移動し、平坦部の上方で潤滑油の流れによる高圧力領域を形成することから、すべり軸受と回転軸との間の潤滑油が排出されにくくなる。
その結果、すべり軸受を冷却した潤滑油を上記テーパ部と回転軸との間に形成された空間にとどまらせることができ、速やかに潤滑油の温度を昇温させることが可能となっている。

本実施例を示す要部の断面図。 図１の要部を示す拡大断面図。 従来技術を示す拡大断面図。 第２実施例を示す拡大断面図。 第３実施例を示す拡大断面図。

以下、図示実施例について説明すると、図１はエンジンの内部構造の一部を示し、図示しないシリンダブロックに軸支されたクランクシャフト１と、このクランクシャフト１を軸支するすべり軸受２とを示したものである。
上記クランクシャフト１は、上記すべり軸受２と摺接する回転軸としてのクランクジャーナル１ａと、該クランクジャーナル１ａの両端に設けられたクランクアーム１ｂとを備え、上記クランクアーム１ｂにおけるクランクジャーナル１ａの取り付け位置には、上記クランクジャーナル１ａよりも大径に形成されたフランジ１ｃが設けられている。
上記すべり軸受２はいわゆる半割り軸受となっており、半円状の２つのすべり軸受２を相互に当接させることで上記クランクジャーナル１ａを軸支するようになっており、また図示下方に示したキャップ３によりシリンダブロックに固定されている。
また、上記すべり軸受２は金属性の裏金もしくは鋼板上に銅系あるいはアルミ系の軸受合金を形成した構成となっており、必要に応じて該軸受合金の表面にめっきや樹脂コーティングを形成することができる。このすべり軸受２の表面が上記クランクジャーナル１ａと摺接する摺動面２ａを構成している。

そして図２は、上記すべり軸受２の図示右方側の端部を拡大した断面図を示しており、摺動面２ａは図示上方に位置し、また図示しない左方側の端部はこの図２と対称に形成されている。
図２に示すように、すべり軸受２における摺動面２ａの軸方向両端部には、円周方向に沿って形成され、かつ上記摺動面２ａよりも半径方向外方に退避した逃げ部４が形成されている。
上記逃げ部４は、軸方向端部に形成した平坦部４ａと、上記平坦部４ａから上記逃げ部４と摺動面２ａとの境界部分に向けて徐々に深くなるように形成したテーパ部４ｂとから構成され、上記テーパ部４ｂは断面略円弧状に形成されている。
また、上記テーパ部４ｂにおける上記摺動面２ａに対して最も深い位置における深さＤ１と、上記平坦部４ａにおける上記摺動面２ａに対する深さＤ２とは以下の関係で設定することが望ましい。
１．５≦Ｄ１／Ｄ２≦５・・・（式１）
さらに、上記テーパ部４ｂの幅Ｌ１と、上記平坦部４ａの幅Ｌ２とは以下の関係で設定することが望ましい。
０．５≦Ｌ１／Ｌ２≦３・・・（式２）

上記構成を有するすべり軸受２によれば、以下のような効果を得ることができる。
エンジンの始動により上記クランクシャフト１が回転すると、クランクジャーナル１ａに形成された図示しない潤滑油給油孔より潤滑油がクランクジャーナル１ａとすべり軸受２との間に供給され、潤滑油はすべり軸受２の軸方向に流通する。
その後、潤滑油は摺動面２ａの両端部に形成された逃げ部４に流入し、上記逃げ部４における上記テーパ部４ｂとクランクジャーナル１ａとによって形成された空間の内部で乱流または渦を形成する。
潤滑油が乱流または渦を形成すると、すべり軸受２とクランクシャフト１との回転によって発生した熱がすべり軸受２から潤滑油へと熱伝達され、これによりすべり軸受２が冷却される。

その後、上記テーパ部４ｂの潤滑油はさらにすべり軸受２の軸方向端部に移動しようとするが、上記テーパ部４ｂは平坦部４ａから上記逃げ部４と摺動面２ａとの境界部分に向けて徐々に深くなるように形成されていることから、潤滑油はこのテーパ部４ｂに沿って流れるようになっている。
このため、潤滑油は上記テーパ部４ｂと平坦部４ａとの境界から、テーパ部４ｂの接線方向、つまり図２の図示斜め右上に流れて上記平坦部４ａとクランクジャーナル１ａとの間に形成された空間に流入する。
そして、上記平坦部４ａは軸方向に所要の幅をもって形成されていることから、上記潤滑油の流れは平坦部４ａの上方に位置しているクランクジャーナル１ａに衝突し、これにより図示想像線で示したような潤滑油の流れによる高圧力領域Ｗが形成されるようになっている。

このように、上記潤滑油の流れによって上記平坦部４ａの位置に高圧力領域Ｗを形成することで、上記テーパ部４ｂの位置で形成された潤滑油の乱流または渦は、この高圧力領域Ｗによってすべり軸受２の外部に排出されにくくなる。
つまり、熱伝達によって昇温された潤滑油を上記テーパ部４ｂとクランクジャーナル１ａとの間に形成された空間に保持することが可能であり、特にエンジン始動時における潤滑油の油温が低い時には、潤滑油を速やかに昇温させて潤滑油の粘度を下げることが可能となっている。
また、上記高圧力領域Ｗによって潤滑油の乱流または渦をすべり軸受２の外部に排出しにくくするため、上記クランクジャーナル１ａとすべり軸受２とからの潤滑油の漏れ量を抑えることができる。
特に、ハイブリッドエンジンやアイドリングストップを行うエンジンのように、クランクシャフト１の回転と停止とが頻繁に行われるエンジンにおいては、クランクシャフト１の停止時に潤滑油の温度が低下して粘度が増大するため、上記構成を有するすべり軸受２を用いることで、潤滑油の昇温を速やかに行い、クランクシャフト１の回転抵抗を低減して燃費の向上を図ることができる。
そして、上記平坦部４ａおよびテーパ部４ｂの寸法を、上記式１および式２に基づいて設定することにより、上記効果をより効果的に得ることが可能であることが判明した。

これに対し、上記特許文献１における図３、図５〜図８に記載されたすべり軸受は、逃げ部に平坦部が形成されておらず、逃げ部の内部で形成された潤滑油の乱流や渦は速やかにすべり軸受とクランクジャーナルとの間から排出されてしまう構成となっている。
その結果、すべり軸受とクランクジャーナルとの間からの潤滑油の漏れ量が大きく、またすべり軸受からの熱伝達によって昇温された潤滑油は速やかに逃げ部から排出されてしまうため、エンジン始動時における潤滑油の昇温を速やかに行えなかった。
一方、図３に示す特許文献１の図４に記載されたすべり軸受では、摺動面２ａの端部に逃げ部４を構成する平坦部４ａが形成されているものの、摺動面２ａと平坦部４ａとの間はテーパ状となっておらず、上記摺動面２ａと平坦部４ａとの間には両側面が垂直に形成された溝４ｃが形成されている。
このような構成とすると、図３に示すように摺動面２ａとクランクジャーナル１ａとの間を流通した潤滑油は上記溝４ｃの内部で乱流または渦を発生させるが、その後この潤滑油は溝４ｃの側面に沿って垂直方向に流れるため、潤滑油の流れによって形成される高圧力領域Ｗは想像線で示すように上記平坦部４ａと溝４ｃとの境界部分に形成されるが、その高圧力領域Ｗの幅は狭く、上記第１実施例のすべり軸受２に比べて潤滑油の温度を保持する効率が劣っており、速やかに潤滑油を昇温することができなかった。

図４は本発明にかかる第２実施例のすべり軸受２を示している。
本実施例にかかるすべり軸受２は、上記逃げ部４におけるテーパ部４ｂの形状が、上記平坦部４ａから上記逃げ部４と摺動面２ａとの境界部分に向けて徐々に深くなるようになっているものの、断面直線状に形成されたものとなっている。
またこの実施例においても、上記平坦部４ａおよびテーパ部４ｂの寸法を、上記式１および式２に基づいて設定することが望ましい。
そしてこのような構成であっても、上記テーパ部４ｂによって平坦部４ａとクランクジャーナル１ａとの間に潤滑油の流れからなる高圧力領域Ｗを形成することができるため、潤滑油を速やかに昇温させることができ、また潤滑油を保持することが可能となっている。

図５は本発明にかかる第３実施例のすべり軸受２を示している。
本実施例にかかるすべり軸受２は、上記第２実施例のすべり軸受２、すなわちテーパ部４ｂが断面直線状に形成されたすべり軸受２に対して、上記摺動面２ａおよび逃げ部４の表面に深さ数μｍの円周方向に連続して延びる複数の微小な溝を形成したものとなっている。
上記微小な溝を形成するため、上記摺動面２ａと上記逃げ部４のテーパ部４ｂとの境界は傾斜面となっており、このような傾斜面は上記第１、第２実施例のすべり軸受２に形成してよい。
またこの実施例においても、上記平坦部４ａおよびテーパ部４ｂの寸法を、上記式１および式２に基づいて設定することが望ましい。
そしてこのような構成であっても、上記テーパ部４ｂによって平坦部４ａとクランクジャーナル１ａとの間に潤滑油の流れからなる高圧力領域Ｗを形成することができるため、潤滑油を速やかに昇温させることができ、また潤滑油を保持することが可能となっている。
また上記微小な溝を形成することにより、上記摺動面２ａにおけるクランクジャーナル１ａとの摺動性能を向上させることができ、耐焼付性等に優れたすべり軸受２を得ることが可能である。
なお、上記微小な溝については、上記第１実施例における断面略円弧状のテーパ部４ｂを有するすべり軸受２に形成しても良い。

１ クランクシャフト １ａ クランクジャーナル（回転軸）
２ すべり軸受 ２ａ 摺動面
４ 逃げ部 ４ａ 平坦部
４ｂ テーパ部 Ｗ 高圧力領域

Claims (6)

1. 回転軸の外周面に摺接する摺動面と、該摺動面の軸方向両端部に円周方向に沿って形成され、かつ上記摺動面よりも半径方向外方に退避した逃げ部とを有するすべり軸受において、
   上記逃げ部は、軸方向端部に形成した平坦部と、上記平坦部から上記逃げ部と摺動面との境界部分に向けて徐々に深くなるように斜めに形成したテーパ部とを備えており、かつ上記テーパ部と平坦部との境界におけるテーパ部の接線方向は、潤滑油が上記テーパ部と平坦部との境界から、該接線方向に流れて上記平坦部と回転軸との間に形成された空間に流入するように設定されていることを特徴とするすべり軸受。
2. 上記テーパ部における上記摺動面に対して最も深い位置における深さＤ１と、上記平坦部における上記摺動面に対する深さＤ２とを、
   １．５≦Ｄ１／Ｄ２≦５
   の関係としたことを特徴とする請求項１に記載のすべり軸受。
3. 上記テーパ部の幅Ｌ１と、上記平坦部の幅Ｌ２とを、
   ０．５≦Ｌ１／Ｌ２≦３
   の関係としたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のすべり軸受。
4. 上記テーパ部を断面略円弧状に形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のすべり軸受。
5. 上記テーパ部を断面直線状に形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のすべり軸受。
6. 上記平坦部および上記テーパ部の表面に、円周方向に連続して延びる複数の微小な溝を形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のすべり軸受。

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