JP6724281B2 - すべり軸受 - Google Patents

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等の回転軸を軸支するすべり軸受として、上記回転軸の外周面に摺接する摺動面と、該摺動面の軸方向両端部に円周方向に沿って形成され、かつ上記摺動面よりも半径方向外方に退避した逃げ部とを有するすべり軸受が知られている（特許文献１）。
このような構成を有するすべり軸受によれば、回転軸とすべり軸受との間を流通した潤滑油は前記逃げ部の内部で乱流または渦を発生させ、これによりすべり軸受から潤滑油へと熱伝達を行い、すべり軸受を冷却するようになっている（第００２５欄、図３、図５〜図８）。

特表２００３−５３２０３６号公報

しかしながら、上記特許文献１のすべり軸受を用いた場合、上記熱伝達による冷却効果が過剰に得られてしまうため、エンジンの始動直後などの油温が低い冷間時には、潤滑油を速やかに温めることができず、潤滑油の粘性によるクランクシャフトの回転トルクが増大し、フリクションが増大するため、燃費が悪化するという問題が発生する。
また、近年の自動車用エンジンとして、ハイブリッドエンジンやアイドリングストップを行うエンジンなどのクランクシャフトが頻繁に停止するエンジンでは、潤滑油の温度が低下しやすく、クランクシャフトを再度回転させる際に上述したような問題が発生してしまう。

そこで、本発明は係る課題に鑑み、油膜のせん断熱を利用し、潤滑油を早期昇温させることでフリクション低減効果を得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、前記上側の半割部材の軸方向端部の、回転方向上流側合わせ面から回転方向下流側に離間した位置と、回転方向下流側合わせ面から回転方向上流側に離間した位置との間に、円周方向に延びる第一の細溝のみを軸方向端部の両側にそれぞれ一つずつ設け、前記第一の細溝以外の細溝が設けられていないものである。

また、請求項２においては、前記下側の半割部材の軸方向端部の、回転方向下流側合わせ面から回転方向上流側に離間した位置と、前記下側の半割部材の最下点となる位置との間に、円周方向に延びる第二の細溝のみを軸方向端部の両側にそれぞれ一つずつ設け、前記第二の細溝以外の細溝が設けられていないものである。

また、請求項３においては、前記第一の細溝は、前記上側の半割部材の上端部より回転方向上流側端部側に設けたものである。

また、請求項４においては、前記第一の細溝は、前記上側の半割部材の上端部を跨いで回転方向中央部に設けたものである。

また、請求項５においては、前記第一の細溝は、前記上側の半割部材の上端部より回転方向下流側端部側に設けたものである。

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、油膜のせん断熱を利用し、潤滑油を早期昇温させることでフリクション低減効果を得ることができる。また、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、トータルの流出油量を抑えることができる。また、周縁部をすべり軸受の軸との当接面よりも低くすることで吸い戻し油量を増加させつつ、周縁部の高さが低すぎてサイドフロー（軸受から外部への流出油量）が増加するのを防止することでトータルの流出油量が低減される。

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上側及び下側の半割部材を示す平面図（ｂ）同じく上側の半割部材を示す図２中のＩ−Ｉ線断面図（ｃ）同じく上側の半割部材を示す図２中のＩＩ−ＩＩ線断面図。 （ａ）本発明の第二実施形態に係るすべり軸受を構成する下側の半割部材を示す平面図（ｂ）同じく下側の半割部材を示す図３中のＩ−Ｉ線断面図（ｃ）同じく下側の半割部材を示す図３中のＩＩ−ＩＩ線断面図。 （ａ）本発明の第三実施形態に係るすべり軸受を構成する上側の半割部材を示す平面図（ｂ）同じく上側の半割部材を示す図４中のＩ−Ｉ線断面図（ｃ）同じく上側の半割部材を示す図４中のＩＩ−ＩＩ線断面図。 （ａ）本発明の第四実施形態に係るすべり軸受を構成する上側の半割部材を示す平面図（ｂ）同じく上側の半割部材を示す図５中のＩ−Ｉ線断面図（ｃ）同じく上側の半割部材を示す図５中のＩＩ−ＩＩ線断面図。

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２Ｕ・２Ｌについて図１から図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２Ｕ・２Ｌで構成されている。二つの半割部材２Ｕ・２Ｌ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２Ｕ・２Ｌ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、上側の半割部材２Ｕ及び下側の半割部材２Ｌ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。

次に、上側の半割部材２Ｕについて図２を用いて説明する。
図２（ａ）に示すように、上側の半割部材２Ｕの内周には円周方向に溝１２が設けられており、中心に円形の孔１２ａが設けられている。また、上側の半割部材２Ｕの左右に合わせ面が配置されている。

上側の半割部材２Ｕの内周の当接面において、その軸方向の端部に第一の細溝３が形成されている。
第一の細溝３は上側の半割部材２Ｕに設けられる。本実施形態においては、第一の細溝３は軸方向に並列して二本設けられている。詳細には、第一の細溝３は、クランクシャフト１１の回転方向上流側端部３ａ（軸受角度ωがω０）から軸受角度ωが負となる方向（時計回り方向）に向けて円周方向に設けられる。なお、上側の半割部材２Ｕにおいては、図２（ｂ）の右側の合わせ面が回転方向下流側合わせ面、図２（ｂ）の左側の合わせ面が回転方向上流側合わせ面となる。

第一の細溝３の回転方向上流側端部３ａは、クランクシャフト１１の回転方向上流側合わせ面に近接しており、回転方向上流側端部３ａと回転方向上流側合わせ面とは連通することなく設けられている。
第一の細溝３の回転方向下流側端部３ｂは、軸受角度ωがω１となる位置に設けられている。
第一の細溝３の長さｌは、回転方向上流側端部３ａから回転方向下流側端部３ｂまでの長さに形成したものである。
第一の細溝３の軸方向の幅は、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、第一の細溝３の底面からすべり軸受１のクランクシャフト１１との当接面までの高さｄは、上側の半割部材２Ｕ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、第一の細溝３の軸方向外側面を形成する周縁部２ａは、第一の細溝３の底面からの高さｈが、第一の細溝３の底面からすべり軸受のクランクシャフト１１との当接面までの高さｄよりも低くなるように形成した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の一段低くなった部分の長さは、第一の細溝３の長さｌよりも短くなるように形成されている。

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。

以上のように、すべり軸受１は、円筒を軸方向と平行に二分割した半割部材２Ｕ・２Ｌを上下に配置したすべり軸受であって、上側の半割部材２Ｕの軸方向端部に円周方向に第一の細溝３を設けたものである。
このように構成することにより、上側の半割部材２Ｕに第一の細溝３を設けることで、油膜のせん断熱を利用し、潤滑油を早期昇温させることでフリクション低減効果を得ることができる。油膜のせん断熱は、主に第一の細溝３内で発生する。例えば冷間始動時においてフリクション低減効果を得ることができ、トータルの流出油量を抑えることができる。

また、第一の細溝３は、上側の半割部材２Ｕの回転方向上流側端部に設けたものである。
このように構成することにより、上側の半割部材２Ｕの下流側における油膜圧力を確保しつつ、フリクション低減効果を得ることができ、トータルの流出油量を抑えることができる。

次に、第二の実施形態に係る下側の半割部材２Ｌについて図３を用いて説明する。なお下側の半割部材２Ｌ以外の構成は第一の実施形態に係る構成と同様であるので説明を省略する。
図３（ａ）に示すように、下側の半割部材２Ｌの内周の当接面において、その軸方向の端部に第二の細溝１３が形成されている。
第二の細溝１３は下側の半割部材２Ｌに設けられる。本実施形態においては、第二の細溝１３は軸方向に並列して二本設けられている。詳細には、第二の細溝１３は、クランクシャフト１１の回転方向下流側端部１３ａ（軸受角度ωがω２）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。なお、下側の半割部材２Ｌにおいては、図３（ｂ）の右側の合わせ面が回転方向上流側合わせ面、図３（ｂ）の左側の合わせ面が回転方向下流側合わせ面となる。

第二の細溝１３の回転方向下流側端部１３ａは、クランクシャフト１１の回転方向下流側合わせ面に近接しており、回転方向下流側端部１３ａと回転方向下流側合わせ面とは連通することなく設けられている。
第二の細溝１３の回転方向下流側端部１３ｂは、軸受角度ωがω３となる位置に設けられている。
第二の細溝１３の長さｌは、回転方向下流側端部１３ａから回転方向上流側端部１３ｂまでの長さに形成したものである。
第二の細溝１３の軸方向の幅は、図３（ｃ）に示すように、ｗとなるように形成されている。
また、第二の細溝１３の底面からすべり軸受１のクランクシャフト１１との当接面までの高さｄは、下側の半割部材２Ｌ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、第二の細溝１３の軸方向外側面を形成する周縁部２ｂは、第二の細溝１３の底面からの高さｈが、第二の細溝１３の底面からすべり軸受１のクランクシャフト１１との当接面までの高さｄよりも低くなるように形成した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２ｂ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２ｂ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２ｂ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２ｂの損傷を防止することができる。また、周縁部２ｂの一段低くなった部分の長さは、第二の細溝１３の長さｌよりも短くなるように形成されている。

また、周縁部２ｂ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。

以上のように、すべり軸受１は、円筒を軸方向と平行に二分割した半割部材２Ｕ・２Ｌを上下に配置したすべり軸受であって、上側の半割部材２Ｕの軸方向端部に円周方向に第一の細溝３を設け、下側の半割部材２Ｌの軸方向端部に円周方向に第二の細溝１３を設けたものである。
このように構成することにより、油膜のせん断熱を利用し、潤滑油を早期昇温させることでフリクション低減効果を得ることができる。油膜のせん断熱は、主に第一の細溝３及び第二の細溝１３内で発生する。上側の半割部材２Ｕに第一の細溝３を設けるとともに、下側の半割部材２Ｌの軸方向端部に円周方向に第二の細溝１３を設けたことで、例えば冷間始動時においてフリクション低減効果を更に得ることができ、トータルの流出油量を抑えることができる。

次に、第三の実施形態に係る上側の半割部材２Ｕについて図４を用いて説明する。なお下側の半割部材２Ｌ以外の構成は第一の実施形態または第二の実施形態に係る構成と同様であるので説明を省略する。
図４（ａ）に示すように、上側の半割部材２Ｕの内周には円周方向に溝１２が設けられており、中心に円形の孔１２ａが設けられている。また、上側の半割部材２Ｕの左右に合わせ面が配置されている。

上側の半割部材２Ｕの内周の当接面において、その軸方向の端部に第一の細溝３が形成されている。
第一の細溝３は上側の半割部材２Ｕに設けられる。本実施形態においては、第一の細溝３は軸方向に並列して二本設けられている。詳細には、第一の細溝３は、クランクシャフト１１の回転方向上流側端部３ａ（軸受角度ωがω４）から軸受角度ωが負となる方向（時計回り方向）に向けて円周方向に設けられる。なお、上側の半割部材２Ｕにおいては、図４（ｂ）の右側の合わせ面が回転方向下流側合わせ面、図４（ｂ）の左側の合わせ面が回転方向上流側合わせ面となる。

第一の細溝３の回転方向上流側端部３ａは、上側の半割部材２Ｕの中央部（軸受角度ωが９０°）よりも上流側（軸受角度ωがω４）となる位置に設けられている。
第一の細溝３の回転方向下流側端部３ｂは、上側の半割部材２Ｕの中央部（軸受角度ωが９０°）よりも下流側（軸受角度ωがω５）となる位置に設けられている。
第一の細溝３の長さｌは、回転方向上流側端部３ａから回転方向下流側端部３ｂまでの長さに形成したものである。
第一の細溝３の軸方向の幅は、図４（ｃ）に示すように、ｗとなるように形成されている。
また、第一の細溝３の底面からすべり軸受１のクランクシャフト１１との当接面までの高さｄは、上側の半割部材２Ｕ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、第一の細溝３の軸方向外側面を形成する周縁部２ａは、第一の細溝３の底面からの高さｈが、第一の細溝３の底面からすべり軸受１のクランクシャフト１１との当接面までの高さｄよりも低くなるように形成した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２ｂの一段低くなった部分の長さは、第一の細溝３の長さｌよりも短くなるように形成されている。

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。

以上のように、第三の実施形態に係る第一の細溝３は、上側の半割部材２Ｕの回転方向中央部に設けたものである。
このように構成することにより、油膜のせん断熱を利用し、潤滑油を早期昇温させることでフリクション低減効果を得ることができる。油膜のせん断熱は、主に第一の細溝３内で発生する。上側の半割部材２Ｕの上流側及び下流側における油膜圧力を確保しつつ、フリクション低減効果を得ることができ、トータルの流出油量を抑えることができる。

なお、第三の実施形態において、下側の半割部材２Ｌの構成は特に限定するものではなく、例えば第一の実施形態に係る細溝の無い下側の半割部材２Ｌの構成としても良いし、第二の実施形態に係る第二の細溝１３を有する下側の半割部材２Ｌの構成としても良い。

次に、第四の実施形態に係る上側の半割部材２Ｕについて図５を用いて説明する。なお下側の半割部材２Ｌ以外の構成は第一の実施形態または第二の実施形態に係る構成と同様であるので説明を省略する。
図５（ａ）に示すように、上側の半割部材２Ｕの内周には円周方向に溝１２が設けられており、中心に円形の孔１２ａが設けられている。また、上側の半割部材２Ｕの左右に合わせ面が配置されている。

上側の半割部材２Ｕの内周の当接面において、その軸方向の端部に第一の細溝３が形成されている。
第一の細溝３は上側の半割部材２Ｕに設けられる。本実施形態においては、第一の細溝３は軸方向に並列して二本設けられている。詳細には、第一の細溝３は、クランクシャフト１１の回転方向上流側端部３ａ（軸受角度ωがω６）から軸受角度ωが負となる方向（時計回り方向）に向けて円周方向に設けられる。なお、上側の半割部材２Ｕにおいては、図５（ｂ）の右側の合わせ面が回転方向下流側合わせ面、図５（ｂ）の左側の合わせ面が回転方向上流側合わせ面となる。

第一の細溝３の回転方向上流側端部３ａは、軸受角度ωがω６となる位置に設けられている。
第一の細溝３の回転方向下流側端部３ｂは、軸受角度ωがω７となる位置に設けられており、クランクシャフト１１の回転方向下流側合わせ面に近接しており、回転方向下流側端部３ｂと回転方向下流側合わせ面とは連通することなく設けられている。
第一の細溝３の長さｌは、回転方向上流側端部３ａから回転方向下流側端部３ｂまでの長さに形成したものである。
第一の細溝３の軸方向の幅は、図５（ｃ）に示すように、ｗとなるように形成されている。
また、第一の細溝３の底面からすべり軸受１のクランクシャフト１１との当接面までの高さｄは、上側の半割部材２Ｕ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、第一の細溝３の軸方向外側面を形成する周縁部２ａは、第一の細溝３の底面からの高さｈが、第一の細溝３の底面からすべり軸受１のクランクシャフト１１との当接面までの高さｄよりも低くなるように形成した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の一段低くなった部分の長さは、第一の細溝３の長さｌよりも短くなるように形成されている。

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。

以上のように、第四の実施形態に第一の細溝３は、上側の半割部材２Ｕの回転方向下流側端部に設けたものである。
このように構成することにより、油膜のせん断熱を利用し、潤滑油を早期昇温させることでフリクション低減効果を得ることができる。油膜のせん断熱は、主に第一の細溝３内で発生する。上側の半割部材２Ｕの上流側における油膜圧力を確保しつつ、フリクション低減効果を得ることができ、トータルの流出油量を抑えることができる。

なお、第四の実施形態において、下側の半割部材２Ｌの構成は特に限定するものではなく、例えば第一の実施形態に係る細溝の無い下側の半割部材２Ｌの構成としても良いし、第二の実施形態に係る第二の細溝１３を有する下側の半割部材２Ｌの構成としても良い。

１ すべり軸受
２Ｕ 上側の半割部材
２Ｌ 下側の半割部材
２ａ 周縁部
２ｂ 周縁部
３ 第一の細溝
１１ クランクシャフト（軸）
１３ 第二の細溝

Claims (5)

1. 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、
   前記上側の半割部材の軸方向端部の、回転方向上流側合わせ面から回転方向下流側に離間した位置と、回転方向下流側合わせ面から回転方向上流側に離間した位置との間に、円周方向に延びる第一の細溝のみを軸方向端部の両側にそれぞれ一つずつ設け、前記第一の細溝以外の細溝が設けられていないことを特徴とするすべり軸受。
2. 前記下側の半割部材の軸方向端部の、回転方向下流側合わせ面から回転方向上流側に離間した位置と、前記下側の半割部材の最下点となる位置との間に、円周方向に延びる第二の細溝のみを軸方向端部の両側にそれぞれ一つずつ設け、前記第二の細溝以外の細溝が設けられていないことを特徴とする請求項１に記載のすべり軸受。
3. 前記第一の細溝は、前記上側の半割部材の上端部より回転方向上流側端部側に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のすべり軸受。
4. 前記第一の細溝は、前記上側の半割部材の上端部を跨いで回転方向中央部に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のすべり軸受。
5. 前記第一の細溝は、前記上側の半割部材の上端部より回転方向下流側端部側に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のすべり軸受。

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