JP6095233B2 - 内燃機関のクランク軸用スラスト軸受及び軸受装置 - Google Patents
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Description
前記スラスト軸受は、一対の半円環形状の半割スラスト軸受(8、8)を有し、前記一対の半割スラスト軸受は、それぞれの周方向端面(83、83)を互いに突き合わせることによって円環形状を形成し、
前記半割スラスト軸受は、前記軸線方向力を受ける摺動面(81)の周方向両端部に隣接して、前記半割スラスト軸受の壁厚が前記周方向端面に向かって薄くなるように形成されたスラストリリーフ(82F、82R)を有し、
一方の半割スラスト軸受の、前記クランク軸の回転方向後方側の前記スラストリリーフ(82R)の内側端部でのスラストリリーフ長さ(L2)が、他方の半割スラスト軸受の、前記クランク軸の回転方向前方側の前記スラストリリーフ(82F)の内側端部でのスラストリリーフ長さ(L1)より大きいことを特徴とするスラスト軸受が提供される。
まず、図1、4及び5を用いて本発明のスラスト軸受10を有する軸受装置1の全体構成を説明する。図1、4及び5に示すように、シリンダブロック2の下部に軸受キャップ3を取り付けて構成された軸受ハウジング4には、両側面間を貫通する円形孔である軸受孔5が形成されており、側面における軸受孔5の周縁には円環状凹部である受座6、6が形成されている。軸受孔5には、一方向に回転するクランク軸のジャーナル部11を回転自在に支承する半割軸受7、7が円筒状に組み合わされて嵌合される。受座6、6には、クランク軸のスラストカラー12を介して軸線方向力f(図5参照)を受ける半割スラスト軸受8、8が円環状に組み合わされて嵌合される。
次に、図2〜5を用いて実施例1のスラスト軸受10の構成について説明する。本実施例1のスラスト軸受10は、一対の半割スラスト軸受8を組み合わせて円環形状となる。半割スラスト軸受8は、鋼製の裏金層に薄い軸受合金層を接着させたバイメタルによって、半円環形状の平板に形成される。半割スラスト軸受8は、中央の領域に軸受合金層によって構成された表面である摺動面81(軸受面)と、周方向両側の端面83、83に隣接する領域にスラストリリーフ82R、82Fとを備えている。摺動面81には、潤滑油の保油性を高めるために、両側のスラストリリーフ82R、82Fの間に2つの油溝81a、81aが形成されている。
ところで、内燃機関のクランク軸は、運転時には一方向に回転する。このため当業者であれば、クランク軸の回転方向を考慮し、半割スラスト軸受の周方向両端面に隣接する2つのスラストリリーフのうち、どちらが「クランク軸の回転方向後方側のスラストリリーフ」であるか認定することができよう。また当業者であれば、本発明の開示にしたがって本発明のスラスト軸受10を設計、製造し、これを一方向に回転するクランク軸を支承する軸受装置に組み付けることが可能である。
次に、図4、5、17A及び17Bを用いて、本実施例のスラスト軸受10の作用を説明する。
軸受装置1において、オイルポンプ(図示せず)から加圧されて吐出された潤滑油は、シリンダブロック2の内部油路から半割軸受7の壁を貫通する貫通孔72を通り、半割軸受7の内周面の潤滑油溝71に供給される。潤滑油溝71内に供給された潤滑油は、一部は半割軸受7の内周面に供給され、一部はジャーナル部表面に設けたクランク軸の内部油路のための開口(図示せず)を通ってクランクピン側へ送られ、また他の一部は主軸受を構成する一対の半割軸受7、7のクラッシュリリーフ73表面とクランク軸のジャーナル部11の表面との間の隙間を通って、半割軸受7、7の軸線方向両端から外部へ流出する。
まず、構成について説明する。本実施例のスラスト軸受10Aの構成は、スラスト軸受10Aを構成する一対の半割スラスト軸受8Aの前方側スラストリリーフ82F及び後方側スラストリリーフ82Rの形状を除いて、実施例1と概ね同様である。
まず、構成について説明する。実施例3のスラスト軸受10Bの構成は、スラスト軸受10Bを構成する一対の半割スラスト軸受8Bの前方側スラストリリーフ82F及び後方側スラストリリーフ82Rの形状を除いて、実施例1と概ね同様である。
まず、構成について説明する。本実施例のスラスト軸受10Cの構成は、スラスト軸受10Cを構成する一対の半割スラスト軸受8Cの前方側スラストリリーフ82F及び後方側スラストリリーフ82Rの形状を除いて、実施例1と概ね同様である。
図11は、半割スラスト軸受8Cのクランク軸の回転方向後方側の周方向端面83付近を、内側(図10のY4矢視方向)から見た側面を示し、図12は、半割スラスト軸受8Cのクランク軸の回転方向の前方側の周方向端面83付近を、内側(図10のY4矢視方向)から見た側面を示す。
また前方側スラストリリーフ82Fの表面は、摺動面81側から反対面(背面)側に向かって凹状に窪んでいる曲面(円弧面)によって構成され、またスラストリリーフ長さL1は、図10に示すように、内側端部と外側端部との間で一定に構成されている。
前方側スラストリリーフ82Fの周方向端面83でのスラストリリーフ深さRD及び後方側スラストリリーフ82Rの周方向端面83でのスラストリリーフ深さRDは、スラストリリーフの径方向の全長に亘って一定であり、また互いに整合するようになされている。なお、図10の右側に示される前方側スラストリリーフ82F及び後方側スラストリリーフ82Rも同様の構成である。
後方側スラストリリーフ82Rの曲面部は、平面部と接続する位置での摺動面81からの深さRD’がスラストリリーフの径方向の全長に亘って一定となるよう形成されている。後方側スラストリリーフ82Rの曲面部の、平面部と接続する位置での摺動面81からの深さRD’は0.005mm〜0.1mmであることが好ましい。
また、図11に示す後方側のスラストリリーフ82Rの摺動面81側の平面部は、図13に示すように背面側から摺動面側81に向かって凸状に隆起する曲率半径R2の曲面に変えてもよい。なお、図11では曲率半径R2の円弧面を示したが、これに限定されず、楕円弧面や自由曲面であってもよいことが理解されよう。
このため、本実施例では、図4に示すように、一対のスラスト軸受8の周方向端面同士の突合せ部に前方側スラストリリーフ82Fと後方側スラストリリーフ82Rによって形成されるスラストリリーフ隙間S(スラスト軸受10の径方向内側から見たときの前方側スラストリリーフ82Fの表面と、後方側スラストリリーフ82Rの表面と、摺動面81の仮想延長面とによって囲まれる隙間)の内側端部での長さの中央位置は、一対の半割軸受7のクラッシュリリーフ73の表面と半割軸受7の内周面75の仮想延長面とによって囲まれるクラッシュリリーフ隙間の中央位置に対して、クランク軸の回転方向の前方側に偏移している。
また本実施例の半割スラスト軸受8では、前方側スラストリリーフ82Fの内側端部でのスラストリリーフ長さL1が、対応する半割軸受7のクラッシュリリーフ73のスラッシュリリーフ長さCL(図18)よりも小さい。
半割軸受7のクラッシュリリーフ隙間から外部へ流出した直後の潤滑油は、回転するクランク軸のジャーナル部の表面に付随して周方向に流れていたため、クランク軸11の回転方向の前方側へ移動しようとする慣性力により、図17A及び17Bに示すように一方の半割スラスト軸受8の周方向端面と他方の半割スラスト軸8の周方向端面の突合せ部(当接部)の位置より、クランク軸の回転方向前方側へ向かって流れる(破線矢印)。
本実施例の軸受装置1のスラスト軸受10は、一対の半割スラスト軸受8、8を有し、半割スラスト軸受8の後方側スラストリリーフ82Rのスラストリリーフ長さL2が前方側スラストリリーフ82Fのスラストリリーフ長さL1よりも長い。さらに、半割スラスト軸受8は、後方側スラストリリーフ82Rの内側端部でのスラストリーフ長さL2が、対応する半割軸受7のクラッシュリリーフ73のクラッシュリリーフ長さCLよりも長く、また前方側スラストリリーフ82Fの内側端部でのスラストリリーフ長さL1が、対応する半割軸受7のクラッシュリリーフ73のクラッシュリリーフ長さCLよりも短い。この構成によれば、一方の半割スラスト軸受8の前方側スラストリリーフ82Fの表面と、他方の半割スラスト軸受8の後方側スラストリリーフ82R表面と、摺動面81を前方側スラストリリーフ82F表面及び後方側スラストリリーフ82R表面上まで延長してできる仮想摺動面とによって囲まれるスラストリリーフ隙間S(図17B参照)の内側端部における長さの中央が、一方の半割スラスト軸受8の周方向端面83と他方の半割スラスト軸8の周方向端面83の突合せ部(当接部)よりクランク軸11の回転方向前方側に位置する。このため半割軸受7のクラッシュリリーフ隙間から流出し、一対の半割スラスト軸受8の周方向端面83、83同士の突合せ部(当接部)の位置よりもクランク軸11の回転方向前方側へ向かって流れる潤滑油はスラストリリーフ隙間Sに多量に流入し、摺動面81へ送られることができる。
しかしいずれの場合も、スラストリリーフ長さL1、L2は、事実上の半割平面Hから、スラストリリーフ82RB、82FBの表面が摺動面81Bの内周縁と交わる点までの垂直方向の長さで定義されることが当業者には理解されよう。
L2 内側端部における後方側スラストリリーフ長さ
CL クラッシュリリーフ長さ
RD スラストリリーフ深さ
RD1 内側端部におけるスラストリリーフ深さ
RD2 外側端部におけるスラストリリーフ深さ
1 軸受装置
4 軸受ハウジング
7 半割軸受
8、8A〜8D 半割スラスト軸受
10 スラスト軸受
10A〜10D スラスト軸受
11 ジャーナル部
73 クラッシュリリーフ
74 端面
75 摺動面
81 摺動面
81a 油溝
82F 前方側スラストリリーフ
82R 後方側スラストリリーフ
83 端面
86 溝部
Claims (14)
- 内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるためのスラスト軸受であって、
前記スラスト軸受は、一対の半円環形状の半割スラスト軸受を有し、前記一対の半割スラスト軸受は、それぞれの周方向端面を互いに突き合わせることによって円環形状を形成し、
前記半割スラスト軸受は、前記軸線方向力を受ける摺動面の周方向両端部に隣接して、前記半割スラスト軸受の壁厚が前記周方向端面に向かって薄くなるように形成されたスラストリリーフを有し、
一方の半割スラスト軸受の、前記クランク軸の回転方向後方側の前記スラストリリーフの内側端部でのスラストリリーフ長さが、他方の半割スラスト軸受の、前記クランク軸の回転方向前方側の前記スラストリリーフの内側端部でのスラストリリーフ長さより大きいこと、また前記各半割スラスト軸受の、前記クランク軸の回転方向後方側の前記スラストリリーフのスラストリリーフ長さが、該スラストリリーフの内側端部で最小であり、外側端部へ向かって大きくなっていることを特徴とするスラスト軸受。 - 前記一方の半割スラスト軸受の、前記クランク軸の回転方向後方側の前記スラストリリーフの周方向端面におけるスラストリリーフ深さと、前記他方の半割スラスト軸受の、前記クランク軸の回転方向前方側の前記スラストリリーフの周方向端面におけるスラストリリーフ深さとが、前記一対の半割スラスト軸受の前記周方向端面同士の突合せ部の径方向の全長に亘って互いに一致していることを特徴とする請求項1に記載のスラスト軸受。
- 前記各スラストリリーフの前記周方向端面におけるスラストリリーフ深さが、該スラストリリーフの径方向の全長に亘って一定であることを特徴とする請求項1又は2に記載のスラスト軸受。
- 前記各スラストリリーフの前記周方向端面におけるスラストリリーフ深さが、該スラストリリーフの内側端部で最大であり、外側端部へ向かって浅くなっていることを特徴とする請求項1又は2に記載のスラスト軸受。
- 前記各半割スラスト軸受の、前記クランク軸の回転方向前方側の前記スラストリリーフのスラストリリーフ長さが、該スラストリリーフの内側端部から外側端部まで一定であることを特徴とする請求項1から4までのいずれか一項に記載のスラスト軸受。
- 前記各半割スラスト軸受の少なくとも前記クランク軸の回転方向後方側の前記スラストリリーフが、平面又は曲面からなることを特徴とする請求項1から5までのいずれか一項に記載のスラスト軸受。
- 前記各半割スラスト軸受の少なくとも前記クランク軸の回転方向後方側の前記スラストリリーフが、2つの平面部、2つの曲面部、又は平面部及び曲面部からなることを特徴とする請求項1から5までのいずれか一項に記載のスラスト軸受。
- 前記各半割スラスト軸受の前記クランク軸の回転方向後方側の前記スラストリリーフが、前記半割スラスト軸受の周方向端面と隣接する第1曲面部と、前記摺動面と隣接する平面部とからなり、前記第1曲面部は、径方向から見て、摺動面側から背面側に向かって凸状の曲面であることを特徴とする請求項7に記載のスラスト軸受。
- 前記各半割スラスト軸受の前記クランク軸の回転方向後方側の前記スラストリリーフが、前記半割スラスト軸受の周方向端面と隣接する第1曲面部と、前記摺動面と隣接する第2曲面部とからなり、前記第1曲面部は、径方向から見て、摺動面側から背面側に向かって凸状の曲面であり、また前記第2曲面部は、前記背面側から前記摺動面側に向かって凸状の曲面であることを特徴とする請求項7に記載のスラスト軸受。
- 内燃機関のクランク軸と、
前記クランク軸のジャーナル部を支承する一対の半割軸受であって、各半割軸受の内周面に、その周方向両端部に隣接してクラッシュリリーフが形成された一対の半割軸受と、
前記一対の半割軸受を保持する保持孔が貫通形成された軸受ハウジングと、
請求項1から9までのいずれか一項に記載のスラスト軸受であって、前記軸受ハウジングの軸線方向端面に配置される少なくとも1つスラスト軸受と
を有する軸受装置。 - 前記各半割スラスト軸受の、前記クランク軸の回転方向後方側の前記スラストリリーフは、内側端部におけるスラストリリーフ長さが、前記半割軸受の対応する軸線方向端部における前記クラッシュリリーフのクラッシュリリーフ長さよりも大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項10に記載の軸受装置。
- 前記クランク軸の回転方向後方側の前記スラストリリーフの内側端部におけるスラストリリーフ長さをL2とし、前記半割軸受の対応する軸線方向端部における前記クラッシュリリーフのクラッシュリリーフ長さをCLとしたとき、式:L2≧CL×1.5を満たすことを特徴とする請求項11に記載の軸受装置。
- 前記各半割スラスト軸受の、前記クランク軸の回転方向前方側の前記スラストリリーフは、内側端部におけるスラストリリーフ長さが、前記半割軸受の対応する軸線方向端部における前記クラッシュリリーフのクラッシュリリーフ長さよりも小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項11又は12に記載の軸受装置。
- 前記クランク軸の回転方向前方側の前記スラストリリーフの内側端部におけるスラストリリーフ長さをL1とし、前記半割軸受の対応する軸線方向端部における前記クラッシュリリーフのクラッシュリリーフ長さをCLとしたとき、式:L1≦CL×1.5を満たすことを特徴とする請求項13に記載の軸受装置。
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