JP6574826B2 - 半割スラスト軸受、スラスト軸受、軸受装置および内燃機関 - Google Patents
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Description
なお、ここで「半円環形状」とは、2つの半円により内周および外周が規定された形状であるが、これらは幾何学的厳密に半円である必要はない。例えば、外周面または内周面の一部が(例えば周方向端面で)径方向に突出していてもよく、周方向端面から(例えば周方向端面垂直方向に)延長部が存在してもよい。
また、本発明の一具体例によれば、摺動面の輪郭が曲線と直線から構成されていてもよい。
t(θ)/tmax×100 = A×exp[−{(θ−B)/C}2]+D (1)
ここで、t(θ)は円周角度θにおける樹脂被覆層の厚さの値であり、tmaxは樹脂被覆層の厚さの最大値であり、Bは樹脂被覆層の厚さが最大となる円周角度(°)の値であり、A、C、Dは、10≦C≦100、30≦D≦95であり、A=100−Dを満たす定数である。
樹脂被覆層は、厚さの最大値が2〜30μm程度、最小値が1〜28μm程度になることが好ましい。厚さの最大値および最小値がこの範囲であると、樹脂被覆層の摩耗による早期の基板露出と熱伝導性の悪化を防ぐことができるため、より耐焼付き性が向上する。
樹脂は弾性体であるためストレッチ(伸縮)作用が起こるために、樹脂被覆層の厚さの大きい周方向中央部を中心にストレッチ作用を発揮して、潤滑油の流れ分布による油膜圧力が発生し、スラスト軸受け面全体で優れた油膜形成を促すことができ、耐焼付性が向上する。
t(θ)/tmax×100=A×exp[−{(θ−B)/C}2]+D (1)
ここで、t(θ)は円周角度θにおける樹脂被覆層88の厚さの値であり、tmaxは樹脂被覆層の厚さの最大値であり、Bは樹脂被覆層の厚さが最大となる円周角(°)の値であり、A、C、Dは、10≦C≦100、30≦D≦95であり、A=100−Dを満たす定数である。
しかし、基板89の上面82は平坦面でなくてもよい。例えば、図6に示すように周方向中央部が高くなったものや、あるいは図8、図9のような周方向の中央に向かって低くなってもよく、その他の形状でもよい。この場合、摺動面81の輪郭形状は、中央が高くなってもよく(図6)、平坦でもよく(図8)、中央が低くなってもよく(図9)、その他の形状でもよい。
なお、何れの形状であっても、スラストリリーフ87が形成されてもよい(図7)。スラストリリーフ87は、摺動面81側の周方向両端面に隣接する領域に、壁厚が端面に向かって徐々に薄くなるように形成される壁厚減少領域であり、半割スラスト軸受8の周方向端面の径方向全長に亘って延びている。スラストリリーフ87は、半割スラスト軸受8を分割型の軸受ハウジング4内に組み付けた際の位置ずれ等に起因する、一対の半割スラスト軸受8、8の周方向端面83、83同士の位置ずれを緩和するために形成される。
半割スラスト軸受8の基板89の上面82が平坦面でなく、摺動面81の輪郭の最大突出部が、樹脂被覆層88の厚さの最大の位置と一致しない場合があっても、摺動面81の輪郭の最大突出部と樹脂被覆層88の最大厚さのところとが、周方向中央85近傍に近接して位置するため、上記と同様の効果が得られる。
樹脂被覆層は、樹脂の他に、固体潤滑剤および充填材の両方またはいずれかを含んでもよい。固体潤滑剤としては、例えば、黒鉛、MoS2、WS2、h−BN、PTFE、メラミンシアヌレート、フッ化黒鉛、フタロシアニン、グラフェンナノプレートレット、フラーレン、超高分子量ポリエチレンおよびNε―ラウロイル―L―リジンから選ばれる1種または2種以上があり、固体潤滑剤を含有することにより、摺動層の摺動特性を高めることができる。好ましい固体潤滑剤の含有量は10〜70体積%である。充填材としては、例えば、CaF2、CaCO3、タルク、マイカ、ムライト、リン酸カルシウム、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化シリコン、酸化マグネシウムなどの酸化物、Mo2C(モリブデンカーバイト)、SiCなどの炭化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、c−BNなどの窒化物およびダイヤモンドのうちから選ばれる1種または2種以上があり、この充填材を含有することにより、摺動層の耐摩耗性を高めることが可能となる。好ましい充填剤の含有量は1〜25体積%である。
t(θ)/tmax×100=A×exp[−{(θ−B)/C}2]+D (1)
に従う分布とした。t(θ)は円周角度θの位置での樹脂被覆層の厚さであり、tmaxは凸部位置での樹脂被覆層の厚さであり、10μmとした。Bは凸部位置の円周角度90°である。凸部位置θ=Bではt(θ)=tmaxとなるのでA+D=100となり、Dが決まればAも決まる。
そこで、CおよびDの値を変化させて耐焼付性に及ぼす影響を調べた。変化させたCおよびDならびに非焼付き面圧を表4に示す。
次に、パラメータCおよびDをこの範囲内で更に変化させて、その場合の最大傾斜位置の円周角度と耐焼付性との関係を調べた。その結果を表5に示す。
次に、その最大傾斜位置での式(1)により表された曲線A×exp[−{(θ−B)/C}2]+D(すなわち、t(θ)/tmax×100)の接線の傾き(最大傾斜)の値と耐焼付性との関係を調べた。その結果を表6に示す。
11 ジャーナル部
12 スラストカラー面
2 シリンダブロック
3 軸受キャップ
4 軸受ハウジング
5 軸受孔(保持孔)
6 受座
7 半割軸受
8 半割スラスト軸受
81 摺動面
81a 油溝
82 基板の上面
83 周方向両端面
84 基準面
84a 背面
85 周方向中央
86 周方向中央部
87 スラストリリーフ
88 樹脂被覆層
89 基板
f 軸線方向力
SD 摺動方向
Claims (14)
- 半円環形状の半割スラスト軸受であって、軸線方向力を受けるための摺動面と、前記摺動面の反対側の背面とを有し、基板上に被覆された樹脂被覆層が前記摺動面を形成している半割スラスト軸受において、
樹脂被覆層の厚さが、前記半割スラスト軸受の周方向中央部で最大で、前記半割スラスト軸受の周方向両端部へ向かって小さくなっていることを特徴とする半割スラスト軸受。 - 前記周方向中央部が、円周角度で75°〜105°の位置であることを特徴とする請求項1に記載された半割スラスト軸受。
- 前記半割スラスト軸受の周方向に沿って前記半割スラスト軸受を見たとき、前記半割スラスト軸受の前記摺動面が、前記周方向中央部で突出した凸形状の輪郭を有していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載された半割スラスト軸受。
- 前記摺動面の前記輪郭が曲線から構成されることを特徴とする請求項3に記載された半割スラスト軸受。
- 前記摺動面の前記輪郭が直線から構成されることを特徴とする請求項3に記載された半割スラスト軸受。
- 前記樹脂被覆層の厚さが円周角度に対して、以下の式で規定され、
t(θ)/tmax×100 = A×exp[−{(θ−B)/C}2]+D (1)
ここで、t(θ)は円周角度θにおける前記樹脂被覆層の厚さの値であり、tmaxは前記樹脂被覆層の厚さの最大値であり、Bは前記樹脂被覆層の厚さが最大となる円周角度(°)の値であり、A、C、Dは、10≦C≦100、30≦D≦95であり、A=100−Dを満たす定数であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載された半割スラスト軸受。 - 前記(1)式により規定される前記樹脂被覆層の厚さの円周角度に対する曲線の接線の傾きが最大となる位置が、B位置から15°〜65°離れた位置にあることを特徴とする請求項6に記載された半割スラスト軸受。
- 前記曲線の接線の傾きが最大となる位置が、B位置から20°〜60°離れた位置にあることを特徴とする請求項7に記載された半割スラスト軸受。
- 前記(1)式により規定されるt(θ)/tmax×100の円周角度に対する曲線の接線の最大傾きが、0.10〜1.20であることを特徴とする請求項6から請求項8までのいずれか1項に記載された半割スラスト軸受。
- 前記接線の最大傾きが、0.15〜0.90であることを特徴とする請求項9に記載された半割スラスト軸受。
- 2つの半割スラスト軸受からなるスラスト軸受であって、該2つの半割スラスト軸受のうちの少なくとも1つが、請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載された半割スラスト軸受であることを特徴とするスラスト軸受。
- 内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるための半割スラスト軸受であることを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載された半割スラスト軸受。
- 請求項1から請求項12までのいずれか1項に記載された半割スラスト軸受を備えた軸受装置。
- 請求項13に記載された軸受装置を有する内燃機関。
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