JP6096689B2

JP6096689B2 - すべり軸受

Info

Publication number: JP6096689B2
Application number: JP2014032101A
Authority: JP
Inventors: 克宏芦原; 悠一朗梶木; 裕紀高田; 暁拡本田; 村上　元一; 元一村上
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: WO2014175426A1; EP2990668A1; US20160102707A1; EP2990668A4; US9879725B2; CN105143691A; JP2014224601A; EP2990668B1

Description

本発明は、すべり軸受の技術に関し、円筒を軸方向と平行に二分割した半割部材を上下に配置したすべり軸受の技術に関する。

従来、エンジンのクランクシャフトを軸支するための軸受であって、円筒形状を二分割した二つの部材を合わせる半割れ構造のすべり軸受が公知となっている。また、前記軸受の摺動面積を減らし、フリクション低減効果を得るために、前記軸受の幅を狭くする構造がある。しかし、軸受の幅を狭くすると、流出油量が増加していた。そこで、前記軸受の軸方向両端部に、全周に逃げ部分（細溝）を形成した軸受が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００３−５３２０３６号公報

しかし、従来の全周に細溝を形成した軸受では、摺動面積減少により、負荷容量が低下し、良好な潤滑に必要な油膜厚さを確保することができず、且つ、総和の流出油量が多かった。

そこで、本発明は係る課題に鑑み、フリクション低減効果を得ることができ、総和の流出油量を抑えることができるすべり軸受を提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、円筒を軸方向と平行に二分割した半割部材を上下に配置したすべり軸受であって、前記下側の半割部材の軸方向端部に、回転方向下流側合わせ面から所定の軸受角度まで円周方向に細溝を設け、前記細溝の軸方向外側に周縁部を形成し、前記細溝の底面及び前記周縁部の前記すべり軸受の軸と対向する面に前記細溝よりも細い複数の油溝を形成したものである。

即ち、請求項２においては、前記周縁部の高さを前記すべり軸受の軸との当接面よりも低くなるように形成したものである。

即ち、請求項３においては、前記複数の油溝は、前記回転方向と平行な方向に形成したものである。

即ち、請求項４においては、前記複数の油溝は、前記回転方向と直交する方向に形成したものである。

即ち、請求項５においては、前記複数の油溝は、前記回転方向と交差する方向に形成し、前記複数の油溝は、回転方向から所定の角度を傾斜させたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

すなわち、油膜圧力の発生を妨げない程度の細溝を設けることで、摺動面積を減らしつつ、フリクション低減効果を得ることができ、かつ、総和の流出油量を抑えることができる。

本発明の実施形態に係るすべり軸受を示す正面図。（ａ）本発明の第一実施形態に係るすべり軸受を構成する半割部材を示す平面図。（ｂ）同じくＡ−Ａ線断面図。（ｃ）同じくＢ−Ｂ線断面図。（ａ）エンジン回転数と摩擦平均有効圧（ＦＭＥＰ）軽減量との関係を示すグラフ図（実験値）。（ｂ）エンジン回転数と毎分油量軽減量との関係を示すグラフ図（実験値）。（ａ）第一の比較例に係るすべり軸受を構成する半割部材を示す参考断面図。（ｂ）第二の比較例に係るすべり軸受を構成する半割部材を示す参考断面図。（ａ）本発明の別の実施形態に係るすべり軸受を構成する半割部材を示す平面一部拡大図。（ｂ）同じくＣ−Ｃ線断面拡大図。（ａ）本発明の別の実施形態に係るすべり軸受を構成する半割部材を示す平面一部拡大図。（ｂ）同じくＥ−Ｅ線断面拡大図。本発明の別の実施形態に係るすべり軸受を構成する半割部材を示す平面一部拡大図。

次に、発明の実施の形態を説明する。なお、図１はすべり軸受１の正面図であり、図面の上下を上下方向、図面の手前方向及び奥方向を軸方向（前後方向）とする。

まず、第一の実施形態に係るすべり軸受１を構成する半割部材２について図１及び図２を用いて説明する。
すべり軸受１は円筒状の部材であり、図１に示すように、エンジンのクランクシャフト１１のすべり軸受構造に適用される。すべり軸受１は、二つの半割部材２・２で構成されている。二つの半割部材２・２は、円筒を軸方向と平行に二分割した形状であり、断面が半円状となるように形成されている。本実施形態においては、半割部材２・２は上下に配置されており、左右に合わせ面が配置されている。クランクシャフト１１をすべり軸受１で軸支する場合、所定の隙間が形成され、この隙間に対し図示せぬ油路から潤滑油が供給される。

図２（ａ）においては、上側および下側の半割部材２を示している。なお、本実施形態においては、クランクシャフト１１の回転方向を図１の矢印に示すように正面視時計回り方向とする。また、軸受角度ωは、図２（ｂ）における右端の位置を０度とし、図２（ｂ）において、反時計回り方向を正とする。すなわち、図２（ｂ）において、左端の位置の軸受角度ωが１８０度となり、下端の位置の軸受角度ωが２７０度となるように定義する。

上側の半割部材２の内周には円周方向に溝が設けられており、中心に円形の孔が設けられている。また、上側の半割部材２の左右に合わせ面が配置されている。
下側の半割部材２の内周の当接面において、その軸方向の端部に細溝３が形成されている。
細溝３は下側の半割部材２に設けられる。本実施形態においては、細溝３は軸方向に並列して二本設けられている。詳細には、細溝３は、クランクシャフト１１の回転方向下流側合わせ面（軸受角度ωが１８０度）から軸受角度ωが正となる方向（反時計回り方向）に向けて円周方向に設けられる。すなわち、下側の半割部材２においては、図２（ｂ）の右側の合わせ面が回転方向上流側合わせ面、図２（ｂ）の左側の合わせ面が回転方向下流側合わせ面となる。
細溝３の幅は、図２（ｃ）に示すように、ｗとなるように形成されている。
また、細溝３の深さｄは、半割部材２の外周面から当接面までの高さＤよりも短くなるように形成されている。
また、細溝３の軸方向外側面を形成する周縁部２ａは、半割部材２の外周面からの高さｈが、半割部材２の外周面から当接面までの高さＤよりも低くなるように形成されている。すなわち、軸方向外側の周縁部２ａが周囲のクランクシャフト１１との当接面よりも一段低くなるように形成されている。

周縁部２ａが周囲のクランクシャフト１１との当接面よりも一段低くなるように形成されていることにより、クランクシャフト１１が傾いて軸方向片側端部にのみ接触する状態（片当りする状態）となったときに、周縁部２ａとクランクシャフト１１との接触機会を減らすことができるため、周縁部２ａの損傷を防止することができる。

また、周縁部２ａが周囲の当接面よりも一段低くなるように形成されていることにより、すべり軸受１の軸方向端部における隙間が広がり、吸い戻し油量が増えてトータルの流出油量が低減される。

図３（ａ）は、エンジン回転数と摩擦平均有効圧（ＦＭＥＰ）軽減量との関係を示すグラフである。ここで、三角（△）は、本実施形態に係る細溝３を設けた場合の摩擦平均有効圧（ＦＭＥＰ）軽減量である。また、四角（□）は、比較例として図４（ａ）に示す細溝１３を設けた場合の摩擦平均有効圧（ＦＭＥＰ）軽減量である。ここで、図４（ａ）に示す細溝１３の軸方向外側の周縁部１２ａは、半割部材２の外周面からの高さｈが、半割部材２の外周面から当接面までの高さＤと同じ高さであるように形成されている。また、丸（○）は、比較例として図４（ｂ）に示す細溝２３を設けた場合の摩擦平均有効圧（ＦＭＥＰ）軽減量である。ここで、図４（ｂ）に示す細溝２３の軸方向外側の周縁部２２ａは、半割部材２の外周面からの高さｈが、細溝２３の底面と同じ高さであるように形成されている。

本実施形態に係る細溝３を設けたことにより、図３（ａ）に示すように、比較例１に係る細溝１３及び比較例２に係る細溝２３を設けた場合と比較して、ＦＭＥＰ軽減量が増加する。特に、エンジン回転数が低い領域において、ＦＭＥＰ軽減量が増加する。ここで、ＦＭＥＰとは、フリクションの傾向を見るための値であり、ＦＭＥＰ軽減量が増加するとフリクションが低減する。

また、図３（ｂ）は、エンジン回転数と毎分油量軽減量との関係を示すグラフである。ここで、三角（△）は、本実施形態に係る細溝３を設けた場合の毎分油量軽減量である。また、四角（□）は、比較例として図４（ａ）に示す細溝１３を設けた場合の毎分油量軽減量である。ここで、図４（ａ）に示す細溝１３の軸方向外側の周縁部１２ａは、半割部材２の外周面からの高さｈが、半割部材２の外周面から当接面までの高さＤと同じ高さであるように形成されている。また、丸（○）は、比較例として図４（ｂ）に示す細溝２３を設けた場合の毎分油量軽減量である。ここで、図４（ｂ）に示す細溝２３の軸方向外側の周縁部２２ａは、半割部材２の外周面からの高さｈが、細溝２３の底面と同じ高さであるように形成されている。

本実施形態に係る細溝３を設けたことにより、図３（ｂ）に示すように、比較例１に係る細溝１３及び比較例２に係る細溝２３を設けた場合と比較して、毎分油量軽減量が増加する。特に、エンジン回転数が高い領域において、毎分油量軽減量が増加する。

次に、第二の実施形態に係る油溝３５Ａを有する細溝３３について説明する。
細溝３３の構成については、第一の実施形態に係る細溝３と同様の構成であるので、説明を省略する。
細溝３３の軸方向外側面を形成する周縁部３２ａは、図５（ｂ）に示すように、半割部材２の外周面からの高さｈが、半割部材２の外周面から当接面までの高さＤと同じ長さとなるように形成されている。
なお、本実施形態においては、周縁部３２ａの高さｈを、当接面までの高さＤと同じ長さとなるように形成されているが、これに限定するものではなく、例えば、周縁部の高さが、当接面までの高さよりも低くなるように形成されてもよい。

細溝３３の底面には、図５に示すように、細溝３３よりも細い複数の油溝３５Ａを形成している。油溝３５Ａは、クランクシャフト１１の回転方向と平行な方向に形成しており、細溝３３の底面全面に設けられている。
また、周縁部３２ａのクランクシャフト１１と対向する面である当接面にも、複数の油溝３６Ａを形成している。油溝３６Ａは、クランクシャフト１１の回転方向と平行な方向に形成しており、周縁部３２ａのクランクシャフト１１との当接面であって、細溝３３の長手方向の長さと同じ長さで設けられている。

細溝３３の底面及び周縁部３２ａのすべり軸受１のクランクシャフト１１との当接面に細溝３３よりも細い複数の油溝３５Ａ及び３６Ａを形成したことにより、油の流れが回転方向（円周方向）へと誘導される。ここで、油は、回転方向下流側から上流側へと流れる。これにより、下流部での流出油量が減ってトータルの流出油量が低減される。
細い複数の油溝３５Ａ及び３６Ａは、図５（ｂ）に示すように、断面視波形状に形成されている。

次に、第三の実施形態に係る油溝３５Ｂを有する細溝３３について説明する。
図６に示すように、細溝３３の底面には、細溝３３よりも細い複数の油溝３５Ｂを形成することもできる。油溝３５Ｂは、クランクシャフト１１の回転方向と直交する方向に形成しており、細溝３３の底面全面に設けられている。
また、周縁部３２ａのクランクシャフト１１と対向する面である当接面にも、複数の油溝３６Ｂを形成している。油溝３６Ｂは、クランクシャフト１１の回転方向と直交する方向に形成しており、周縁部３２ａのクランクシャフト１１との当接面であって、細溝３３の短手方向の長さと同じ長さで設けられている。また、油溝３６Ｂは長手方向に等間隔に配置されており、最も回転方向上流側の油溝３６Ｂは、細溝３３の上流側端部と同じ軸受角度ω１に設けられている。

細溝３３の底面及び周縁部３２ａのすべり軸受１のクランクシャフト１１との当接面に細溝３３よりも細い複数の油溝３５Ｂ及び３６Ｂを形成したことにより、油の流れがクランクシャフト１１の軸方向へと誘導される。これにより、上流部での吸い戻し油量が増えてトータルの流出油量が低減される。
細い複数の油溝３５Ｂ及び３６Ｂは、図６（ｂ）に示すように、断面視波形状に形成されている。

次に、第四の実施形態に係る油溝３５Ｃを有する細溝３３について説明する。
図７に示すように、細溝３３の底面には、細溝３３よりも細い複数の油溝３５Ｃを形成することもできる。油溝３５Ｃは、クランクシャフト１１の回転方向と交差する方向に形成し、複数の油溝３５Ｃは、回転方向から所定の角度θを傾斜させており、細溝３３の底面全面に設けられている。ここでθは、０°＜θ＜９０°となるように構成されている。
また、周縁部３２ａのクランクシャフト１１と対向する面である当接面にも、複数の油溝３６Ｃを形成している。油溝３６Ｃは、クランクシャフト１１の回転方向と交差する方向に形成し、複数の油溝３５Ｃは、回転方向から所定の角度θを傾斜させており、周縁部３２ａのクランクシャフト１１との当接面に設けられている。また、油溝３６Ｃは長手方向に等間隔に配置されており、最も回転方向上流側の油溝３６Ｃは、細溝３３の上流側端部と同じ軸受角度ω１に設けられている。

細溝３３の底面及び周縁部３２ａのすべり軸受１のクランクシャフト１１との当接面に細溝３３よりも細い複数の油溝３５Ｃ及び３６Ｃを形成したことにより、油の流れが油溝３５Ｃ及び３６Ｃの方向へと誘導される。これにより、吸い戻し油量が増えて流出油量が減ることでトータルの流出油量が低減される。

なお、本実施形態に係る油溝３５Ａ・３５Ｂ・３５Ｃ・３６Ａ・３６Ｂ・３６Ｃはそれぞれの間隔が等間隔になるように設けているが、これに限定するものではなく、例えば、それぞれの間隔を変化させることも可能である。

また、本実施形に係る油溝３５Ａ・・３５Ｂ・３５Ｃ・３６Ａ・３６Ｂ・３６Ｃは断面が波形状となるように形成しているがこれに限定するものではなく、例えば、断面視矩形波状や、三角波状に形成することも可能である。

また、本実施形態に係る油溝３５Ｃ及び油溝３６Ｃの角度θは同じとなるように形成しているが、これに限定するものではなく、例えば、油溝３５Ｃの角度θが油溝３６Ｃの角度θよりも大きくなるように構成してもよい。

以上のように、円筒を軸方向と平行に二分割した半割部材２・２を上下に配置したすべり軸受１であって、下側の半割部材２の軸方向端部に、回転方向下流側合わせ面から所定の軸受角度ω１まで円周方向に細溝３３を設け、細溝３３の軸方向外側に周縁部３２ａを形成したものである。
このように構成することにより、吸い戻し油量が増えて流出油量が減ることでトータルの流出油量が低減される。

また、細溝３３の底面及び周縁部３２ａのすべり軸受１のクランクシャフト１１と対向する面に細溝３３よりも細い複数の油溝３５Ａ・３６Ａを形成したものである。
このように構成することにより、油が油溝３５Ａ・３６Ａに沿って流れるため、吸い戻し油量が増えて流出油量が減ることでトータルの流出油量が低減される。

また、複数の油溝３５Ａ・３６Ａは、前記回転方向と平行な方向に形成したものである。
このように構成することにより、油の流れが回転方向（円周方向）へと誘導されることにより、下流部での流出油量が減ってトータルの流出油量が低減される。

また、前記複数の油溝３５Ｂ・３６Ｂは、前記回転方向と直交する方向に形成したものである。
このように構成することにより、油の流れがクランクシャフト１１の軸方向へと誘導されることにより、上流部での吸い戻し油量が増えてトータルの流出油量が低減される。

また、前記複数の油溝は、前記回転方向と交差する方向に形成し、前記複数の油溝は、回転方向から所定の角度を傾斜させたものである。
このように構成することにより、油の流れが油溝３５Ｃ及び３６Ｃの方向へと誘導されるため、吸い戻し油量が増えて流出油量が減ることでトータルの流出油量が低減される。

１すべり軸受
２半割部材
２ａ周縁部
３細溝
１１クランクシャフト

Claims

円筒を軸方向と平行に二分割した半割部材を上下に配置したすべり軸受であって、
前記下側の半割部材の軸方向端部に、回転方向下流側合わせ面から所定の軸受角度まで円周方向に細溝を設け、
前記細溝の軸方向外側に周縁部を形成し、
前記細溝の底面及び前記周縁部の前記すべり軸受の軸と対向する面に前記細溝よりも細い複数の油溝を形成したことを特徴とするすべり軸受。
前記周縁部の高さを前記すべり軸受の軸との当接面よりも低くなるように形成したことを特徴とする請求項１に記載のすべり軸受。
前記複数の油溝は、前記回転方向と平行な方向に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のすべり軸受。
前記複数の油溝は、前記回転方向と直交する方向に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のすべり軸受。
前記複数の油溝は、前記回転方向と交差する方向に形成し、前記複数の油溝は、回転方向から所定の角度を傾斜させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のすべり軸受。