JP6032553B2

JP6032553B2 - 半割スラスト軸受

Info

Publication number: JP6032553B2
Application number: JP2012285927A
Authority: JP
Inventors: 大輔関; 有一郎竹崎
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: JP2014126199A

Description

本発明は半割スラスト軸受に関し、より詳しくは、例えばクランクシャフトのスラスト面と摺動する半割スラスト軸受に関する。

従来、シリンダブロックの端面に装着されてクランクシャフトのスラスト面と摺動する半割スラスト軸受は公知である（例えば特許文献１、特許文献２参照）。図６ないし図７に示すように、従来の半割スラスト軸受１は、基材となる半円状の裏金２と、この裏金２における摺動面３となる端面２Ａを被覆したライニング層４とを備えている。また、端面２Ａの円周方向の両端の箇所には、他の箇所よりも退没させた傾斜面からなるスラストリリーフ５、５が形成されるとともに、端面２Ａの円周方向の中央側の箇所には複数の油溝６，６が形成されている。スラストリリーフ５，５及び油溝６，６の箇所のライニングの厚さは、摺動面３の箇所のライニング層４の厚さに比べて薄くなっているか、またはライニング層４の一部を省略して裏金２が一部露出している。
このような構成を有する従来の半割スラスト軸受１は、図８に示すように、前後２枚が一組となってエンジンブロック９の端面９Ａ，９Ａに装着されるようになっている。そして、エンジンブロック９の端面９Ａ，９Ａに装着された半割スラスト軸受１，１の摺動面３，３は、クランクシャフト１１のスラスト面１１Ａ，１１Ａと摺動し、かつトランスミッション側スラスト面１１Ａから作用するスラスト荷重を支持するようになっている。こうした従来の半割スラスト軸受１、１は、エンジンブロック９に対するクランクシャフト１１の軸方向の位置決めの役割も果たしている。

特開平１−１５８２１７号公報特開平１１−２０１１４５号公報

ところで、スラストリリーフ５、５を備えた従来の半割スラスト軸受１においては次のような欠点があった。すなわち、図９に示すように、従来からエンジンブロック９とクランクキャップ１０の組み付け時にエンジンブロック９の両端面９Ａ，９Ａ（スラスト面）が変形することは知られている。そのため、この図９に示すように、エンジンブロック９の両端面９Ａ，９Ａの内周縁９Ａ‘、９Ａ’の近傍が膨出し、それに伴って両半割スラスト軸受１，１における円周方向の両端の箇所がスラスト面１１Ａ、１１Ａに向けて僅かに押し出される。すると、半割スラスト軸受１，１における平坦な摺動面３とスラストリリーフ５，５との境界部３Ａとその近傍がスラスト面１１Ａ，１１Ａと線接触して片当たりすることになる。そのため、従来の半割スラスト軸受１においては、上記境界部３Ａとその近傍のライニング層４が疲労して剥離あるいは損傷する恐れがあった。
また、油溝６，６から摺動面３に潤滑油が供給された際において、従来の半割スラスト軸受１の摺動面３は平坦面となっているので、上記スラストリリーフ５との境界部３Ａからスラストリリーフ５に向けて摺動面３の潤滑油が漏れやすいという欠点があった。

上述した事情に鑑み、本発明は、半円状に形成された裏金と、上記裏金の端面における円周方向の両端の箇所に形成されたスラストリリーフと、上記裏金の端面における少なくとも摺動面となる箇所を被覆したライニング層とを備える半割スラスト軸受において、
少なくとも上記摺動面となるライニング層を被覆して樹脂コーティング層を形成するとともに、該樹脂コーティング層における各スラストリリーフとの境界部とその近傍は、他の箇所よりも膨出して略放射方向に連続する放射方向膨出部として形成されており、
また、上記樹脂コーティング層の内周縁と外周縁を膨出させることにより内周側膨出部と外周側膨出部が形成されており、これら内周側膨出部と外周側膨出部は上記スラストリリーフの箇所を除いて円周方向に連続させて形成されており、さらに、上記内周側膨出部及び外周側膨出部の膨出量は、上記放射方向膨出部の膨出量と同じ寸法に設定されていることを特徴とするものである。

上述した構成によれば、ライニング層は樹脂コーティング層によって被覆されており、しかも樹脂コーティング層はスラストリリーフの境界部とその近傍に放射方向膨出部を備えている。そのため、図８に示した従来品と同様に、本発明の一組の半割スラスト軸受がエンジンブロックに装着されてからエンジンブロックとクランクキャップとの組み付けが行われ、その際のエンジンブロックの変形に伴って半割スラスト軸受の摺動面が相手材であるクランクシャフトのスラスト面に向けて押し出されると、上記放射方向膨出部が弾性変形してなじみ代として機能する。そのため、スラストリリーフの境界部とその近傍におけるライニング層が疲労剥離することを防止することができる。
しかも、摺動面における円周方向の端部には上記放射方向膨出部が存在するので、摺動面からスラストリリーフに向けての潤滑油の漏れが阻止される。そのため、従来と比較して潤滑油の保持性が良好な半割スラスト軸受を提供できる。

参考例を示す正面図。図１のＩＩ―ＩＩ線に沿う断面図。図２に示す箇所が相手材と摺動する時の状態を示す断面図。本発明の実施例を示す正面図。図４のＶ―Ｖ線に沿う断面図。従来の半割スラスト軸受を示す正面図。図６のＶＩＩ―ＶＩＩ線に沿う断面図。図６に示す半割スラスト軸受をエンジンブロックに装着した状態を示す図。図７に示す半割スラスト軸受が相手材と局部的に摺動する時の状態を示す断面図。

図示参考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、半割スラスト軸受１は、半円状をした基材としての裏金２と、この裏金２における摺動面３となる端面２Ａの全域を被覆したライニング層４とを備えている。上記裏金２の端面２Ａにおける円周方向の両端の箇所には、傾斜面からなるスラストリリーフ５、５が形成されるとともに、端面２Ａにおける円周方向の中央側の箇所には、所定間隔を隔てて放射方向の油溝６，６が形成されている。
上記裏金２の材料としては鉄系の材料が用いられており、ライニング層４の材料としてはアルミ系材料または銅系材料が用いられている。このような構成は前述した従来の半割スラスト軸受１と変わるところはない。なお、本実施例において、前述した従来品と対応する部分には従来品と同じ部材番号を付している。

しかして、本実施例は上記構成を前提としたうえで上記ライニング層４の全域を樹脂コーティング層７で被覆するとともに、樹脂コーティング層７における摺動面３とスラストリリーフ５，５との境界部３Ａの断面形状を工夫することにより、上記ライニング層４の損傷を防止するとともに摺動面３の潤滑油の保持性を向上させたものである。
すなわち、両スラストリリーフ５，５の箇所を含めて上記ライニング層４の全域は固体潤滑剤（ＭｏＳ２）を含む樹脂からなる樹脂コーティング層７によって被覆されている。この樹脂コーティング層７は、平坦な摺動面３と傾斜面からなる両スラストリリーフ５，５との境界部３Ａとその近傍において他の箇所よりも所定量膨出させて形成されている。それにより、境界部３Ａとその近傍に放射方向に連続する放射方向膨出部７Ａ，７Ａが形成されている。図２に示すように、放射方向と直交する方向における放射方向膨出部７Ａ，７Ａの断面形状はなだらかな山形に形成されており、放射方向膨出部７Ａ、７Ａの厚さは実質的に他の領域の１．５倍程度の厚さとなっている。より詳細には、本実施例の樹脂コーティング層７の厚さｔは３〜２０μｍに設定されており、上記放射方向膨出部７Ａの膨出量（高さｈ）は１〜１０μｍに設定されている（図２参照）。さらに、放射方向膨出部７Ａの幅ｄ（円周方向寸法）は１．５〜２ｍｍ程度に設定されている。

次に本実施例の半割スラスト軸受１の製造工程を説明するが、最後の工程でライニング層４を樹脂コーティング層７で被覆する以外は、従来同様の製造工程で半割スラスト軸受１を製造する。すなわち、先ず、長方形の板状をした裏金２とその表面を被覆したライニング層４とからなるバイメタルの素材を用意する。なお、裏金２は鉄系材料からなり、ライニング層４４の材料としてはアルミ系材料または銅系材料を用いる。次に、素材の一面におけるライニング層４に、素材の長手方向に沿って一対の平行な直線状溝を形成する。これらの直線状溝は、後に前述した一対の油溝６となる。次に、一対の直線状溝が形成された素材を半円状（円弧状）に打ち抜き加工する。これにより、図１に示した輪郭と同様の形状と構成を備えた複数の素材が打ち抜かれる。その後、半円状に打ち抜かれた素材における円周方向両端部の箇所に切削加工を施して図１に示したスラストリリーフ５を形成する。
最後に両スラストリリーフ５，５、及び油溝６，６の箇所を含めたライニング層４の表面全域にロールコーティングにより固体潤滑剤（ＭｏＳ２）を含む樹脂を塗布して上記樹脂コーティング層７を形成する。このロールコーティングの際には、樹脂が乾燥する際の表面張力を利用して、上記境界部３Ａの箇所に他の箇所よりも膨出する放射方向膨出部７Ａ、７Ａを形成する（図１〜図３参照）。
樹脂の乾燥時の表面張力の上昇度合いが大きいほど、両膨出部６Ａ，６Ｂの膨出量は大きくなり、他方、乾燥時の表面張力の上昇度合いが小さいほど両膨出部６Ａ，６Ｂの膨出量は小さくなる。そのため、このような樹脂の乾燥時の性質を利用して上記放射方向膨出部７Ａ，７Ａを形成するようにしている。なお、放射方向膨出部７Ａが適切な膨出量となるように、樹脂の材質を調整してもよい。
また、上述した製造工程に限らず、次のようにして放射方向膨出部７Ａを形成してもよい。つまり、先ず、ライニング層４の全域にわたって同一厚さで樹脂コーティング層７を形成した後に、該樹脂コーティング層７における上記境界部３Ａとその近傍を除いた領域の樹脂コーティング層７を所定深さで切削することにより、上記放射方向膨出部７Ａ、７Ａを形成してもよい。また、境界部３Ａの箇所を複数回にわたって樹脂を塗り重ねて放射方向膨出部７Ａ、７Ａを形成してもよい。

以上のように構成された本実施例の半割スラスト軸受１は、ライニング層４を被覆して樹脂コーティング層７を備えるとともに、樹脂コーティング層７には上記境界部３Ａの箇所に放射方向膨出部７Ａ，７Ａが形成されている。そのため、本実施例の半割スラスト軸受１によれば次のような効果を得ることができる。
先ず、摺動面３には、ライニング層４を被覆した樹脂コーティング層７が形成されているので、相手材に対する摺動面３のなじみ性を向上させることができる。
また、図８に示した従来品と同様に、本実施例の半割スラスト軸受１、１がエンジンブロック９の端面９Ａ，９Ａに装着されてからエンジンブロック９にクランクキャップ１０が組み付けられると、前述したようにエンジンブロック９の端面９Ａ，９Ａが変形し、それに伴って半割スラスト軸受１、１における円周方向の両端及びスラストリリーフ５，５の箇所がクランクシャフト１１のスラスト面１１Ａに向けて押し出される。それに伴い、摺動面３，３における放射方向膨出部７Ａが、相手材であるクランクシャフト１１のスラスト面１１Ａと局部的に線接触すると、上記厚肉の放射方向膨出部７Ａが弾性変形してなじみ代として機能する（図３参照）。このように、ライニング層４を被覆して樹脂コーティング層７が存在し、かつ、放射方向膨出部７Ａがスラスト面１１Ａと片当たりした時のなじみ代として機能するので、境界部３Ａにおけるライニング層４（摺動面３）が疲労剥離することを防止することができる。また、前述したように、摺動面３は樹脂コーティング層７で被覆されているので、相手材であるスラスト面１１Ａとのなじみ性も良好である。
しかも、平坦な摺動面３における円周方向の両端部の箇所、つまり上記スラストリリーフ５，５との境界部３Ａには上記放射方向膨出部７Ａ、７Ａが存在するので、油溝６，６から摺動面３に潤滑油Ｏが供給された際に、摺動面３上に浸透した潤滑油Ｏは放射方向膨出部７Ａによってスラストリリーフ５，５内へ排出されるのを阻止される。そのため、摺動面３に潤滑油Ｏが保持されやすくなり、したがって、従来と比較して潤滑油Ｏの保持性が良好な半割スラスト軸受１を提供することができる。以上のように本実施例によれば摺動面３の損傷を防止し、かつ摺動面３における潤滑油の保持性が良好な半割スラスト軸受１を提供することができる。

次に図４ないし図５は本発明の実施例を示したものである。この実施例においては、上述した参考例の構成を前提とした上で、上記樹脂コーティング層７の内周縁と外周縁を円周方向に連続させて膨出部としたものである。それにより、この実施例においては、摺動面３の内周縁と外周縁に内周側膨出部７Ｂ及び外周側膨出部７Ｃが形成されている。これら両膨出部７Ｂ，７Ｃの膨出量と幅は、前述した放射方向膨出部７Ａの膨出量及び幅と同じ寸法に設定されている。その他の部分は上述した参考例と同じであり、該参考例と対応する各部に同じ番号を付している。
この実施例においては、放射方向膨出部７Ａ、内周側膨出部７Ｂ及び外周側膨出部７Ｃを備えているので、半割スラスト軸受１の摺動面３が相手材となるクランクシャフト１１のスラスト面１１と片当たりした場合であっても、各膨出部７Ａ〜７Ｃがなじみ代として機能する。そのため、半割スラスト軸受１のライニング層４の損傷或いは剥離を防止することができる。また、この実施例においては、放射方向膨出部７Ａだけなく内周側膨出部７Ｂと外周側膨出部７Ｃを備えているので、摺動面３の中央側から半径方向内外及び円周方向に向けての潤滑油Ｏの漏れを抑制できるので、上記参考例と比較してより一層、潤滑油Ｏの保持性が良好である。
なお、この実施例においては、摺動面３の内周縁及び外周縁に円周方向に連続させて両膨出部７Ｂ，７Ｃを形成しているが、必ずしも円周方向に連続させて両膨出部７Ｂ、７Ｃを形成させなくてもよい。
また、上記参考例及び実施例においては、摺動面３及びスラストリリーフ５，５の箇所全域も樹脂コーティング層７で被覆しているが、上記境界部３Ａとその近傍を樹脂コーティング層７で被覆して、その他のスラストリリーフ５，５の箇所は樹脂コーティング層７を設けなくてもよい。そのような構成であっても、上述した実施例と同様の効果を得ることが可能である。
また、上述した参考例及び実施例は摺動面３に油溝６，６を備えた半割スラスト軸受１に本発明を適用した場合を説明しているが、油溝６，６を備えていない半割スラスト軸受１にも本発明を適用することができる。

１‥半割スラスト軸受２‥裏金
２Ａ‥端面３‥摺動面
４‥ライニング層５、５‥スラストリリーフ
６、６‥油溝７‥樹脂コーティング層
７Ａ‥放射方向膨出部

Claims

半円状に形成された裏金と、上記裏金の端面における円周方向の両端の箇所に形成されたスラストリリーフと、上記裏金の端面における少なくとも摺動面となる箇所を被覆したライニング層とを備える半割スラスト軸受において、
少なくとも上記摺動面となるライニング層を被覆して樹脂コーティング層を形成するとともに、該樹脂コーティング層における各スラストリリーフとの境界部とその近傍は、他の箇所よりも膨出して略放射方向に連続する放射方向膨出部として形成されており、
また、上記樹脂コーティング層の内周縁と外周縁を膨出させることにより内周側膨出部と外周側膨出部が形成されており、これら内周側膨出部と外周側膨出部は上記スラストリリーフの箇所を除いて円周方向に連続させて形成されており、さらに、上記内周側膨出部及び外周側膨出部の膨出量は、上記放射方向膨出部の膨出量と同じ寸法に設定されていることを特徴とする半割スラスト軸受。
上記樹脂コーティング層は固体潤滑剤を含む樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の半割スラスト軸受。
上記樹脂コーティング層の厚さは３〜２０μｍに設定されており、上記放射方向膨出部の膨出量は１〜１０μｍに設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半割スラスト軸受。
上記裏金の端面における所要箇所に、放射方向に貫通する油溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半割スラスト軸受。
上記樹脂コーティング層は、上記各スラストリリーフのライニング層も被覆して形成されてい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半割スラスト軸受。