JP6200817B2

JP6200817B2 - Plain bearing

Info

Publication number: JP6200817B2
Application number: JP2014005350A
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: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2017-09-20
Anticipated expiration: 2034-01-15
Also published as: JP2015132368A

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。 The present invention relates to a slide bearing technique, and more particularly to a slide bearing technique in which a half member in which a cylinder is divided into two in parallel with an axial direction is vertically arranged.

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（例えば、特許文献１参照）。エンジンのクランクシャフトを軸支するためのすべり軸受は、各クランクジャーナル部を回転自在に支持するための部材である。 2. Description of the Related Art Conventionally, a bearing for supporting an engine crankshaft and having a half crack structure in which two members divided into two cylindrical shapes are combined is known (see, for example, Patent Document 1). A plain bearing for supporting a crankshaft of an engine is a member for rotatably supporting each crank journal portion.

特表２００３−５３２０３６号公報Japanese translation of PCT publication No. 2003-532036

前記すべり軸受であって、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て、下側の半割部材の軸方向両端に、回転方向下流側合わせ面から円周方向に細溝を設けた構造を有するすべり軸受がある。
細溝を設けたことにより、細溝を設けていないすべり軸受と比較してフリクション低減効果を得ることができる。しかし、クランクシャフトの各クランクジャーナル部にすべり軸受を設けた場合であって、前記すべり軸受にそれぞれ同一の幅であって同一の深さの細溝を設けた場合、クランクジャーナル部ごとにフリクション低減効果が異なる。 In the slide bearing, a half member in which a cylinder is divided into two in parallel with the axial direction is arranged vertically, and the axial direction of the lower half member is arranged at both ends in the circumferential direction from the mating surface on the downstream side in the rotational direction. There is a plain bearing having a structure provided with a narrow groove.
By providing the narrow groove, it is possible to obtain a friction reducing effect as compared with a plain bearing not provided with the narrow groove. However, when slide bearings are provided in each crank journal part of the crankshaft, and when the slide bearings are provided with narrow grooves of the same width and depth, the friction is reduced for each crank journal part. The effect is different.

そこで、本発明は係る課題に鑑み、各クランクジャーナル部におけるフリクション低減効果が最大になるすべり軸受を提供する。 In view of the above problems, the present invention provides a plain bearing that maximizes the effect of reducing friction in each crank journal portion.

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。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項１においては、エンジンのクランクジャーナル部を回転自在に支持し、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であって、前記下側の半割部材の内周面の軸方向両側に円周方向に溝を設け、前記クランクジャーナル部ごとに前記溝の位置を設定し、
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前記溝を設け、前記クランクジャーナル部ごとに前記所定の角度を設定したものである。 In other words, in claim 1, a sliding bearing that supports the crank journal portion of the engine in a rotatable manner and that halves a half-divided member that divides the cylinder into two parallel to the axial direction is provided on the upper and lower sides. a groove provided in the circumferential direction on both sides in the axial direction of the inner peripheral surface of the member, to set the position of the front Kimizo for each of the crank journal portion,
The groove is provided in the circumferential direction from the mating surface on the downstream side in the rotation direction to a predetermined bearing angle, and the predetermined angle is set for each crank journal portion .

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

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。 That is, by providing a narrow groove that does not hinder the generation of the oil film pressure, the friction reduction effect can be obtained while reducing the sliding area, and the total amount of oil spilled can be suppressed.

本発明の一実施形態に係るすべり軸受が適用される内燃機関のクランクシャフト周りの構成を示した図。The figure which showed the structure around the crankshaft of the internal combustion engine to which the slide bearing which concerns on one Embodiment of this invention is applied. 同じくすべり軸受を示す正面図。The front view which similarly shows a slide bearing. （ａ）同じく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) The top view which shows the half member which comprises a slide bearing similarly. (B) Similarly AA sectional view. (C) Similarly, a cross-sectional view along the line BB. 同じく各クランクジャーナル部におけるフリクション低減量を示すグラフ図（計算値）。The graph figure (calculated value) which similarly shows the friction reduction amount in each crank journal part. 一実施形態に係るすべり軸受を示す図。The figure which shows the slide bearing which concerns on one Embodiment.

次に、発明の実施の形態を説明する。なお、図２は本発明の一実施形態に係るすべり軸受１の正面図であり、図２における画面の上下方向をすべり軸受１の上下方向、画面の手前方向及び奥方向をすべり軸受１の軸方向（前後方向）、画面の左右方向をすべり軸受１の左右方向とする。 Next, embodiments of the invention will be described. 2 is a front view of the slide bearing 1 according to an embodiment of the present invention. The vertical direction of the screen in FIG. 2 is the vertical direction of the slide bearing 1, and the front direction and the back direction of the screen are the shafts of the slide bearing 1. FIG. The direction (front-rear direction) and the left-right direction of the screen are the left-right direction of the slide bearing 1.

図１は、本発明の一実施形態に係るすべり軸受１が適用されるエンジンのクランクシャフト１１周りの構成を表した図である。
図１に示すように、クランクシャフト１１は、クランクジャーナル部（クランク主軸部）１１ａと、クランクシャフト１１とピストン１２とを連結するコンロッド１４が取り付けられるクランクピン部１１ｂと、クランクジャーナル部１１ａとクランクピン部１１ｂとを繋ぐクランクアーム部１１ｃとを備えている。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration around a crankshaft 11 of an engine to which a slide bearing 1 according to an embodiment of the present invention is applied.
As shown in FIG. 1, the crankshaft 11 includes a crank journal portion (crank main shaft portion) 11a, a crank pin portion 11b to which a connecting rod 14 for connecting the crankshaft 11 and the piston 12 is attached, a crank journal portion 11a, A crank arm portion 11c that connects the pin portion 11b is provided.

クランクジャーナル部１１ａは、エンジンブロック（図示省略）とクランクキャップ（図示省略）とに挟まれた状態で支持されている。また、クランクピン部１１ｂは、コンロッド１４のロッド部１４ａとキャップ部１４ｂとに挟まれた状態で支持されている。 The crank journal portion 11a is supported while being sandwiched between an engine block (not shown) and a crank cap (not shown). The crankpin portion 11b is supported in a state of being sandwiched between the rod portion 14a of the connecting rod 14 and the cap portion 14b.

本実施形態のすべり軸受１は、円筒状に形成されており、クランクジャーナル部１１ａとエンジンブロックとの間、クランクジャーナル部１１ａと上記クランクキャップとの間、クランクピン部１１ｂとロッド部１４ａとの間、および、クランクピン部１１ｂとキャップ部１４ｂとの間に、それぞれ介在するように配置される部品である。このような構成により、各クランクジャーナル部１１ａおよび各クランクピン部１１ｂは、すべり軸受１によって、それぞれ回転自在に支持されている。 The plain bearing 1 of the present embodiment is formed in a cylindrical shape, and is formed between the crank journal portion 11a and the engine block, between the crank journal portion 11a and the crank cap, and between the crank pin portion 11b and the rod portion 14a. It is a part arrange | positioned so that it may each interpose and between the crankpin part 11b and the cap part 14b. With such a configuration, each crank journal portion 11a and each crank pin portion 11b are rotatably supported by the slide bearing 1, respectively.

次に、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、それぞれが円筒を軸方向と平行に二分割した形状であり、前後方向と直交する平面による断面形状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。 Next, the half member 2 which comprises the slide bearing 1 is demonstrated using FIG.1 and FIG.2.
The slide bearing 1 is a cylindrical member and is applied to a slide bearing structure of an engine crankshaft 11 as shown in FIG. The plain bearing 1 is composed of two halved members 2 and 2. Each of the two halved members 2 and 2 has a shape obtained by dividing a cylinder into two in parallel to the axial direction, and is formed so that a cross-sectional shape by a plane orthogonal to the front-rear direction is a semicircular shape. In the present embodiment, the half members 2 and 2 are arranged up and down, and mating surfaces are arranged on the left and right. When the crankshaft 11 is pivotally supported by the slide bearing 1, a predetermined gap is formed, and lubricating oil is supplied to the gap from an oil passage (not shown).

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及び図２（ａ）・（ｂ）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が１８０度となり、下端の位置の軸受角度が２７０度となるように定義する。 In FIG. 2A, the upper and lower half members 2 are shown. In the present embodiment, the rotation direction of the crankshaft 11 is the clockwise direction when viewed from the front as shown by the arrows in FIGS. 1 and 2A and 2B. In addition, the bearing angle is 0 degree at the right end position in FIG. 2B, and the counterclockwise direction in FIG. 2B is positive. That is, in FIG. 2B, the bearing angle at the left end position is defined as 180 degrees and the bearing angle at the lower end position is defined as 270 degrees.

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。 On the inner periphery of the upper half member 2, a groove is provided in the circumferential direction, and a circular hole is provided in the center. In addition, mating surfaces are arranged on the left and right of the upper half member 2.

下側の半割部材２の内周面においては、軸方向端部に回転方向下流側合わせ面（軸受角度が１８０度）から軸受角度が正となる方向（反時計回り方向）に向けて円周方向に細溝３が設けられている。 On the inner peripheral surface of the lower half member 2, the axial end is circular from the downstream-side mating surface (bearing angle is 180 degrees) toward the direction in which the bearing angle is positive (counterclockwise direction). A narrow groove 3 is provided in the circumferential direction.

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は、図２（ｂ）に示すように、回転方向下流側合わせ面（軸受角度ωが１８０度）から上流側端部３ａ（軸受角度ωがω１）までの長さｌとなるように構成されている。また、図２（ｃ）に示すように、軸受厚さＤよりも浅い深さｄとなるように形成されている。また、細溝３の幅はｗとなるように形成されている。 The narrow groove 3 is provided in the lower half member 2. In the present embodiment, two narrow grooves 3 are provided in parallel in the axial direction. Specifically, the narrow groove 3 is provided in a circumferential direction from the mating surface on the downstream side in the rotation direction of the crankshaft 11 (bearing angle ω is 180 degrees) toward the direction in which the bearing angle ω is positive (counterclockwise direction). It is done. That is, in the lower half member 2, the right mating surface in FIG. 2B is the upstream mating surface in the rotational direction, and the left mating surface in FIG. 2B is the downstream mating surface in the rotational direction.
As shown in FIG. 2B, the narrow groove 3 has a length l from the downstream mating surface in the rotation direction (bearing angle ω is 180 degrees) to the upstream end 3a (bearing angle ω is ω1). It is configured. Further, as shown in FIG. 2C, the depth d is shallower than the bearing thickness D. The narrow groove 3 is formed to have a width of w.

細溝３を設けたことにより、なじみ工程に必要な摺動面積が減少し、運転開始時のなじみ時間が短縮され早期に流体潤滑運転へ移行することができる。また、細溝３を設けたことにより、摺動面積が減少するため、摩擦平均有効圧（ＦＭＥＰ）を低減させることが可能となった。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が低減するとフリクションが低減する。 By providing the narrow groove 3, the sliding area required for the conforming process is reduced, the conforming time at the start of operation is shortened, and the fluid lubrication operation can be shifted to early. Also, since the sliding area is reduced by providing the narrow groove 3, the friction average effective pressure (FMEP) can be reduced. Here, FMEP is a value for seeing the tendency of friction, and when FMEP decreases, friction decreases.

また、細溝３を設けたことにより、すべり軸受１の軸方向端部における圧力勾配を変化させることができる。すなわち、細溝３において軸受端部から中央部へ向かって下降する圧力勾配の増加に伴って、油の吸い戻し量が増加し、総和の流出油量が抑制される。 Further, by providing the narrow groove 3, the pressure gradient at the axial end of the slide bearing 1 can be changed. That is, with the increase in the pressure gradient descending from the bearing end toward the center in the narrow groove 3, the amount of oil sucked back increases and the total amount of spilled oil is suppressed.

次に、クランクジャーナル部１１ａごとのすべり軸受１の構成について説明する。 Next, the configuration of the plain bearing 1 for each crank journal portion 11a will be described.

図４には、各クランクジャーナル部１１ａのすべり軸受１に同一の細溝を設けた際のフリクション低減量を示す。図４の一つの棒が一つのクランクジャーナル部１１ａにおけるフリクション低減量を示す。 FIG. 4 shows the amount of friction reduction when the same narrow groove is provided in the plain bearing 1 of each crank journal portion 11a. One bar in FIG. 4 indicates the amount of friction reduction in one crank journal portion 11a.

図４に示すように、クランクジャーナル部１１ａごとにフリクション低減量にばらつきがあり、例えば図４において左から３つ目の棒に対応するクランクジャーナル部１１ａでは、フリクション低減量が他のクランクジャーナル部１１ａよりも低くなっている。
クランクジャーナル部１１ａにおけるフリクション低減量の差は、図５に示すように、クランクジャーナル部１１ａの軸心軌跡が中央から外れる度合いによる差が原因となる。例えば、図５の一点鎖線で示すようにクランクジャーナル部１１ａの軸心軌跡が軸心よりも下流側合わせ面側であって上側にずれた場合には、フリクション低減量が低下して、細溝３によるフリクション低減効果があまり得られない。 As shown in FIG. 4, the friction reduction amount varies for each crank journal portion 11a. For example, in the crank journal portion 11a corresponding to the third rod from the left in FIG. It is lower than 11a.
As shown in FIG. 5, the difference in the amount of friction reduction in the crank journal portion 11a is caused by the difference depending on the degree of deviation of the axial center locus of the crank journal portion 11a from the center. For example, as shown by the one-dot chain line in FIG. 5, when the axial center locus of the crank journal portion 11a is shifted to the upper side of the downstream side of the axial center and to the upper side, the friction reduction amount is reduced and the narrow groove is reduced. The friction reduction effect by 3 is not so much obtained.

そこで、細溝３の位置や長さを変更することにより、クランクジャーナル部１１ａの軸心軌跡を移動させて、フリクション低減量を向上させるものである。
例えば、図５の一点鎖線に示すように、クランクジャーナル部１１ａの軸心軌跡が軸心よりも下流側合わせ面側であって上側にずれた場合、細溝３の長さｌ１が他のすべり軸受に設けられた細溝の長さｌよりも長くなるように構成する。言い換えれば、細溝３の上流側端部３ａの軸受角度ω１＋αが他のすべり軸受１に設けられた細溝３の上流側端部３ａの軸受角度ω１よりも大きくなるように構成する。
このように構成することにより、軸心軌跡の平均位置をＳとすると、平均位置Ｓが細溝３の設けられた側（下流側合わせ面側であって下側）へと移動するため、平均位置Ｓが中央に近くなり、フリクション低減量が向上する。 Therefore, by changing the position and length of the narrow groove 3, the axial center locus of the crank journal portion 11a is moved to improve the friction reduction amount.
For example, as shown by the one-dot chain line in FIG. 5, when the axial center locus of the crank journal portion 11 a is shifted to the upper side on the downstream side of the axial center and to the upper side, the length 11 of the narrow groove 3 is changed to another slip. It is configured to be longer than the length l of the narrow groove provided in the bearing. In other words, the bearing angle ω1 + α of the upstream end 3a of the narrow groove 3 is configured to be larger than the bearing angle ω1 of the upstream end 3a of the narrow groove 3 provided in the other slide bearing 1.
With this configuration, when the average position of the axial center locus is S, the average position S moves to the side where the narrow groove 3 is provided (on the downstream mating surface side and the lower side). The position S becomes closer to the center, and the amount of friction reduction is improved.

なお、本実施形態においては、細溝３の長さを変更したが、これに限定するものではなく、例えば、細溝３の位置を上流側に移動させたり、細溝３の深さｄや幅ｗを変更させたりすることによっても、フリクション低減量の調整は可能である。 In the present embodiment, the length of the narrow groove 3 is changed. However, the present invention is not limited to this. For example, the position of the narrow groove 3 is moved upstream, the depth d of the narrow groove 3 is The friction reduction amount can also be adjusted by changing the width w.

以上のように、エンジンのクランクジャーナル部１１ａを回転自在に支持し、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の軸方向端部に円周方向に細溝３・３を設け、クランクジャーナル部１１ａごとに細溝３の位置を設定したものである。 As described above, the slide journal 1 is configured to support the crank journal portion 11a of the engine so as to be rotatable and to halve the halved members 2 and 2 which are divided into two cylinders parallel to the axial direction. In the axial direction end portion of the split member 2, narrow grooves 3 and 3 are provided in the circumferential direction, and the position of the narrow groove 3 is set for each crank journal portion 11a.

また、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まで円周方向に細溝３を設け、クランクジャーナル部１１ａごとに前記所定の角度を設定したものである。
このように構成することにより、油膜圧力の発生を妨げない程度の細溝３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。 In addition, the narrow groove 3 is provided in the circumferential direction from the downstream side mating surface to the predetermined bearing angle at the axial end of the lower half member 2, and the predetermined angle is set for each crank journal portion 11a. Is.
With this configuration, by providing the narrow groove 3 that does not hinder the generation of oil film pressure, it is possible to obtain a friction reduction effect while reducing the sliding area, and to suppress the total amount of oil spilled. Can do.

１すべり軸受
２半割部材
３細溝
１１クランクシャフト
１１ａクランクジャーナル部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Slide bearing 2 Half member 3 Narrow groove 11 Crankshaft 11a Crank journal part

Claims

A slide bearing that supports a crank journal portion of an engine in a freely rotatable manner and halves a member that is divided into two cylinders in parallel with the axial direction, and is arranged in the axial direction of the inner peripheral surface of the lower half member. a groove provided in the circumferential direction on either side, to set the position of the front Kimizo for each of the crank journal portion,
The groove is provided in the circumferential direction from the mating surface on the downstream side in the rotation direction to a predetermined bearing angle, and the predetermined angle is set for each crank journal portion.
A plain bearing characterized by that.