JP6876766B2 - 半割軸受およびすべり軸受 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のクランク軸を支承するすべり軸受を構成する半割軸受に関するものである。また本発明は、この半割軸受を有し、内燃機関のクランク軸を支承する円筒形状のすべり軸受にも関するものである。

内燃機関のクランク軸は、そのジャーナル部において、一対の半割軸受からなる主軸受を介して内燃機関のシリンダブロック下部に支承される。主軸受を潤滑するために、オイルポンプによって吐出された潤滑油が、シリンダブロック壁内に形成されたオイルギャラリーから主軸受の壁に形成された貫通口を通じて、主軸受の内周面に沿って形成された潤滑油溝内に送り込まれる。ジャーナル部の直径方向には第１潤滑油路が貫通形成され、この第１潤滑油路の両端開口が主軸受の潤滑油溝と連通するようになっている。さらに、クランクアーム部を通る第２潤滑油路がジャーナル部の第１潤滑油路から分岐して形成され、クランクピンの直径方向に貫通形成された第３潤滑油路に連通している。したがってシリンダブロック壁内のオイルギャラリーから貫通口を通じて主軸受の内周面に形成された潤滑油溝内に送り込まれた潤滑油は、第１潤滑油路、第２潤滑油路および第３潤滑油路を経て、第３潤滑油路の末端に開口した吐出口から、一対の半割軸受からなるコンロッド軸受の摺動面とクランクピンとの間にも供給される（例えば特許文献１参照）。このようにして、クランク軸表面と、主軸受の摺動面およびコンロッド軸受の摺動面との間に油が供給される。

従来から、主軸受やコンロッド軸受のようなすべり軸受においてクランク軸との摺動時の焼付損傷を低減するために、すべり軸受を構成する半割軸受の摺動面に複数の微小な凹部を形成することが提案されている（例えば特許文献２、特許文献３および特許文献４参照）。

特開平８−２７７８３１号公報 実開昭５８−１４９６２２号公報 特開２００８−９５７２１号公報 特表２０００−５０４０８９号公報

特許文献２〜４に記載されるように摺動面に複数の微小な凹部を形成した従来の半割軸受では、内燃機関の運転時に（特にクランク軸が高速回転する運転条件下で）半割軸受の摺動面とクランク軸表面とが近接する動作が繰り返され、摺動面とクランク軸表面とが最接近する瞬間には凹部内で油が圧縮され高温となる。凹部内で高温となった油が半割軸受の摺動面とクランク軸表面と間に流出すると、摺動面は温度が上昇し焼付きやすくなる。さらに、油の粘度が低下するため、摺動面とクランク軸表面が直接接触し、損傷が起きやすくなるという問題があった。

したがって本発明の目的は、内燃機関の運転時に高温となった油を外部に排出することで焼付損傷を起こり難くする内燃機関のクランク軸のすべり軸受を構成する半割軸受、およびそのすべり軸受を提供することである。

本発明に係る半割軸受は、内燃機関のクランク軸を支承するすべり軸受を構成するようになされている。この半割軸受は半円筒形状であり、また摺動面を含む内周面を有する。また半割軸受は、内周面に形成された少なくとも１つの軸線方向溝を有する。軸線方向溝は、内周面から半割軸受の径方向外側に後退した平滑な溝表面を有し、溝表面は、半割軸受の軸線方向に垂直な断面視において径方向外側に向かって凸形状の曲線を形成し、また軸線方向に平行な断面において軸線方向に延びる直線を形成する。半割軸受はさらに、溝表面に、溝表面から径方向外側に後退するように形成された複数の周方向細溝および複数の軸線方向細溝を有し、これら複数の周方向細溝および複数の軸線方向細溝は、互いに交差するように半割軸受の周方向および軸線方向にそれぞれ延びている。軸線方向溝の溝表面からの軸線方向細溝の深さは、軸線方向溝の溝表面からの周方向細溝の深さよりも大きく、また軸線方向溝の溝表面における軸線方向細溝の幅は、軸線方向溝の溝表面における周方向細溝の幅よりも大きい。

本発明の一実施形態では、内周面から溝表面の最深部までの長さである軸線方向溝の深さは２〜５０μｍであることが好ましい。また軸線方向溝の周方向長さは、半割軸受の内径全周のうちの、中心角で約０．５〜１０°の範囲内であることが好ましい（例えば軸線方向溝の周方向長さは、内燃機関の半割軸受の内径がφ５０ｍｍである場合、約１〜４ｍｍであることが好ましい）。

本発明の一実施形態では、軸線方向溝の溝表面からの周方向細溝の深さは０．０５〜３μｍであることが好ましい。また、軸線方向溝の溝表面における周方向細溝の幅は５〜８５μｍであることが好ましい。さらに、周方向細溝のピッチは５〜１００μｍであることが好ましい。

本発明の一実施形態では、軸線方向溝の溝表面からの軸線方向細溝の深さは０．３μｍ〜１０μｍであることが好ましい。また、軸線方向溝の溝表面における軸線方向細溝の幅は１０〜１５０μｍであることが好ましい。さらに、軸線方向細溝のピッチは１０〜２００μｍであることが好ましい。

本発明の一実施形態では、複数の軸線方向溝が半割軸受の内周面に形成されていてもよい。

本発明の一実施形態では、複数の軸線方向溝が、周方向に略等間隔に、半割軸受の内周面に形成されていてもよい。

本発明の一実施形態では、軸線方向溝が、半割軸受の軸線方向のいずれの端面にも達しておらず、したがっていずれの端面でも開口していなくてもよい。

また本発明は、上記半割軸受を有する、内燃機関のクランク軸を支承するための円筒形状のすべり軸受にも関するものである。換言すれば、このすべり軸受は、少なくとも一方が上記半割軸受である一対の半割軸受から構成される。

内燃機関のクランク軸の軸受装置を示す概略図である。 一対の半割軸受に対するクランクピンの動きを示す図である。 本発明の第１実施形態による半割軸受を軸線方向から見た図である。 図２に示す半割軸受を内周面側から見た平面図、および軸線方向溝の溝表面の拡大図である。 溝表面を拡大して示す概略斜視図である。 図４の線Ａ−Ａに沿った軸線方向溝の周方向断面図である。 図４の線Ｂ−Ｂに沿った軸線方向溝の軸線方向断面図である。 図７を拡大して示す拡大断面図である。 図６を拡大して示す拡大断面図である。 クランク軸の高速回転時の軸線方向溝の油の流れを示す図である。 クランク軸の低速から中速回転時の軸線方向溝の油の流れを示す図である。 本発明の第２実施形態による一対の半割軸受およびクランクピンを軸線方向から見た図である。 図１２に示す半割軸受を内周面側から見た平面図である。 本発明の第３実施形態による一対の半割軸受およびクランクピンを軸線方向から見た図である。 図１４に示す半割軸受を内周面側から見た平面図である。 本発明の第４実施形態による一対の半割軸受およびクランクピンを軸線方向からから見た図である。 図１６に示す半割軸受を内周面側から見た平面図である。

以下、本願発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１に内燃機関の軸受装置１を概略的に示す。この軸受装置１は、シリンダブロック８の下部に支承されるジャーナル部６と、ジャーナル部６と一体に形成されてジャーナル部６を中心として回転するクランクピン５と、クランクピン５に内燃機関から往復運動を伝達するコンロッド２とを有している。また軸受装置１は、クランク軸を支承するすべり軸受として、ジャーナル部６を回転自在に支承する主軸受４と、クランクピン５を回転自在に支承するコンロッド軸受３とをさらに有している。

なお、クランク軸は複数のジャーナル部６と複数のクランクピン５とを有するが、ここでは説明の便宜上、１つのジャーナル部６および１つのクランクピン５を図示して説明する。図１において、紙面奥行き方向の位置関係は、ジャーナル部６が紙面の奥側で、クランクピン５が手前側となっている。

ジャーナル部６は、一対の半割軸受４１、４２によって構成される主軸受４を介して、内燃機関のシリンダブロック下部８１に軸支されている。図１で上側にある半割軸受４１には、内周面全長に亘って油溝４１ａが形成されている。またジャーナル部６は、直径方向に貫通する潤滑油路６ａを有し、ジャーナル部６が矢印Ｘ方向に回転すると、潤滑油路６ａの両端の入口開口６ｃが交互に主軸受４の油溝４１ａに連通する。

クランクピン５は、一対の半割軸受３１、３２によって構成されるコンロッド軸受３を介して、（ロッド側大端部ハウジング２２およびキャップ側大端部ハウジング２３によって構成される）コンロッド２の大端部ハウジング２１に軸支されている。

ジャーナル部６の第１の潤滑油路６ａから分岐してクランクアーム部（図示せず）を通る第２の潤滑油路５ａが形成されており、この第２の潤滑油路５ａは、クランクピン５の直径方向に貫通形成された第３の潤滑油路５ｂに連通している。

したがって上述したように、オイルポンプによって吐出された潤滑油は、シリンダブロック壁内に形成されたオイルギャラリーから主軸受４の壁に形成された貫通口を通じて、主軸受４の内周面に沿って形成された油溝４１ａ内に送り込まれ、ジャーナル部６と主軸受４の間に形成される隙間に供給される。

一方、潤滑油は、第１の潤滑油路６ａ、第２の潤滑油路５ａおよび第３の潤滑油路５ｂを経て、第３の潤滑油路５ｂの端部の吐出口５ｃから、クランクピン５とコンロッド軸受３の間に形成される隙間にも供給される。

一般に主軸受４およびコンロッド軸受３は、それらの摺動面とクランク軸表面（ジャーナル部６およびクランクピン５の表面）との間の油に圧力を発生させることで、クランク軸６からの動的負荷を支承する。内燃機関の運転時、主軸受４およびコンロッド軸受３の摺動面に加わる負荷の大きさおよび方向は常に変動し、その負荷と釣り合う油膜圧力を発生させるように、ジャーナル部６およびクランクピン５の中心軸線が主軸受４およびコンロッド軸受３の軸受中心軸に対して偏心しながら移動する。このため、主軸受４およびコンロッド軸受３の軸受隙間（クランク軸表面と摺動面との間の隙間）は、摺動面のいずれの位置においても常に変化する。例えば４サイクル内燃機関ではコンロッド軸受３や主軸受４に加わる負荷は燃焼行程において最大となるが、この燃焼行程中、コンロッド軸受３が支承するクランクピン５は、図２に示すように紙面上側の半割軸受３１の周方向中央部付近の摺動面７０に向かう方向（矢印Ｑ）に移動し、それによりクランクピン５の表面が半割軸受３１の周方向中央部付近の摺動面７０と最も接近するとともに、この移動方向に負荷が加わる。
なお、燃焼行程中の主軸受４においては、図１に示す紙面下側の軸受キャップ８２に組み付けられた半割軸受４２の周方向中央部付近の摺動面に向かう方向に負荷が加わり、ジャーナル部６の表面は下側の半割軸受４２の周方向中央部付近の摺動面と最も接近する。

複数の微小な凹部を摺動面に形成した従来技術による半割軸受では、微小な凹部を有する半割軸受の摺動面とクランク軸表面とが、離間した状態から相対的に近接するように動き、そして最接近したとき、凹部内の油は圧縮されて高圧に、したがって高温になり、且つ摺動面とクランク軸表面との間の隙間に流出する。このため摺動面の温度が上昇し、焼付きが生じやすくなる。さらに、油の粘度が低下することにより、摺動面とクランク軸表面とが直接接触し、損傷が起きやすくなる。

本発明は、このような従来技術の問題に対処するものである。以下、本発明の半割軸受をコンロッド軸受に適用した実施形態について説明する。しかし、本発明の半割軸受はコンロッド軸受への適用に限定されず、主軸受に適用してもよいことが理解されよう。
また、コンロッド軸受３または主軸受４を構成する一対の半割軸受のうち両方が発明の半割軸受であってもよく、あるいは一対の半割軸受のうちの一方が発明の半割軸受であり、他方が摺動面に軸線方向溝を有さない従来の半割軸受であってもよい。

（第１実施形態）
図３は、本発明に係る半割軸受３１、３２の第１実施形態を軸線方向から見た図である。コンロッド軸受３は、半割軸受３１、３２の周方向端面７６同士を突き合わせ、全体として円筒形状に組み合わせることによって構成される。本実施形態において、円筒形状の内周面７は摺動面７０を有する。

図２および３に示すように、半割軸受３１、３２の壁厚は周方向に亘って一定であることが好ましい。しかし、壁厚は周方向中央部で最大で、両周方向端面７６側へ向かって連続的に減少していてもよい。

図４は、１つの軸線方向溝７１が摺動面７０に配置された半割軸受３１、３２を摺動面７０側から見た図である。しかし、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、例えば複数の軸線方向溝７１が摺動面７０の軸線方向に亘って形成されていてもよい。なお、理解を容易にするため、各図面において軸線方向溝７１はノンスケールで描かれている。

図３および４に示すように、軸線方向溝７１は、摺動面７０から径方向外側に向かって後退した平滑な溝表面７１Ｓを有する。また図４の拡大図に示すように、この溝表面７１Ｓには、半割軸受３１、３２の周方向に延びる複数の周方向細溝７１Ｃと、軸線方向に延びる複数の軸線方向細溝７１Ａとが形成されている。したがって各周方向細溝７１Ｃの伸長方向は、各軸線方向細溝７１Ａの伸長方向と垂直であることが理解されよう。
なお、複数の周方向細溝７１Ｃは半割軸受３１、３２の周方向と平行な方向に延びるが、周方向に対し僅かに傾斜すること（最大１°）は許容される。同様に、複数の軸線方向細溝７１Ａは半割軸受３１、３２の軸線方向と平行な方向に延びるが、軸線方向に対し僅かに傾斜すること（最大１°）は許容される。
周方向細溝７１Ｃは軸線方向溝７１の縁から対向する縁まで延びていることが望ましく、また軸線方向細溝７１Ａは半割軸受３１、３２の一方の軸線方向端面７７から他方の軸線方向端面７７まで延びていることが望ましい。
図５は、溝表面７１Ｓを拡大して示す概略斜視図である。理解されるように、軸線方向溝７１の平滑な溝表面７１Ｓは複数の周方向細溝７１Ｃと複数の軸線方向細溝７１Ａの間に複数の小表面７１Ｓ’を有し、したがって溝表面７１Ｓと複数の周方向細溝７１Ｃとは、図４に示す線Ｂ−Ｂに沿って交互に配置されている。同様に、溝表面７１Ｓと複数の軸線方向細溝７１Ａとは、図４に示す線Ａ−Ａに沿って交互に配置されている。小表面７１Ｓ’は、溝や突起などの形成されていない平滑な面であるが、（周方向細溝や軸線方向細溝に比べて十分小さい）微小な凹凸が存在してもよい。

図６は、図４に示す軸線方向溝７１のＡ-Ａ断面であり、図７は、図４に示す軸線方向溝７１のＢ−Ｂ断面の拡大図である。図６に示す摺動面７０からの軸線方向溝７１の深さ（軸線方向溝７１に隣接する摺動面７０からの軸線方向溝７１Ａの最深部までの深さ）Ｄは、２〜５０μｍであることが好ましく、２〜２５μｍであることがより好ましい。また軸線方向溝７１の周方向長さＬは、半割軸受３１の内径全周のうちの、中心角で約０．５〜１０°の範囲内であることが好ましい（例えば軸線方向溝７１の周方向長さＬは、内燃機関の半割軸受の内径がφ５０ｍｍである場合、約１〜４ｍｍであることが好ましい）。
軸線方向溝７１の深さＤが浅すぎると、軸受外部へ排出される高温油量が少なすぎてしまう。反対に深さＤが深すぎると、軸受外部へ排出される油量が多すぎて摺動面への給油が極端に減ってしまう。軸線方向溝７１の周方向長さＬが短すぎると、軸受外部へ排出される高温油量が少なすぎてしまう。反対に軸線方向溝７１の周方向長さＬが長すぎると、軸受外部へ排出される油量が多すぎて摺動面への給油が極端に減ってしまう。

図８は、図７に示す軸線方向溝７１のＢ−Ｂ断面の拡大図である。図８に示す周方向細溝７１Ｃの深さＤＣ（周方向細溝７１Ｃの長手方向に垂直な断面における、周方向細溝７１Ｃに隣接する溝表面７１Ｓからの周方向細溝７１Ｃの最深部まで深さ）は、０．０５〜３μｍであることが好ましい。周方向細溝７１Ｃの深さＤＣは、軸線方向溝７１の深さＤよりも小さくなされる。
また周方向細溝７１Ｃの幅ＷＣ（溝表面７１Ｓにおける周方向細溝７１Ｃの軸線方向の長さ）は、５〜８５μｍであることが好ましい。さらに、軸線方向溝７１の溝表面７１Ｓにおける周方向細溝７１Ｃの軸線方向のピッチＰＣ（隣接する周方向細溝７１Ｃの最深部の間の軸線方向の距離）は、５〜１００μｍであることが好ましい。
周方向細溝７１Ｃの深さＤＣや幅ＷＣが上記寸法範囲から外れて小さすぎると、内燃機関のクランク軸の低速から中速回転時に周方向細溝７１Ｃから流れる油が極端に減少し、摺動面７０への給油が不足してしまう。反対に深さＤＣや幅ＷＣが大きすぎると、内燃機関のクランク軸の高速回転時に軸線方向溝７１内の高温油が多く摺動面７０へ送られ、外部へ排出され難くなる。

図９は、図６に示す軸線方向溝７１のＡ−Ａ断面の拡大図である。図９に示す軸線方向細溝７１Ａの深さＤＡ（軸線方向細溝７１Ａの長手方向に垂直な断面における、軸線方向細溝７１Ａに隣接する溝表面７１Ｓからの軸線方向細溝７１Ａの最深部までの深さ）は、０．３〜１００μｍであることが好ましい。軸線方向細溝７１Ａの深さＤＡは、軸線方向溝７１の深さＤよりも小さくなされる。
また軸線方向細溝７１Ａの幅ＷＡ（溝表面７１Ｓにおける軸線方向細溝７１Ａの周方向の長さ）は、１０〜１５０μｍであることが好ましい。さらに、軸線方向溝７１の溝表面７１Ｓにおける軸線方向細溝７１Ａの周方向のピッチＰＡ（隣接する軸線方向細溝７１Ａの最深部の間の周方向の距離）は、１０〜２００μｍであることが好ましい。
軸線方向細溝７１Ａの深さＤＡや幅ＷＡが上記寸法範囲から外れて小さすぎると、内燃機関のクランク軸の高速回転時に軸線方向溝７１内の高温油が外部に排出され難くなり、摺動面７０へ送られてしまう。反対に深さＤＡや幅ＷＡが大きすぎると、内燃機関のクランク軸の低速から中速回転時に軸線方向溝７１内の油が外部に排出されすぎ、摺動面７０への給油が不足してしまう。

溝表面（周方向細溝および軸線方向細溝を除いた軸線方向溝の表面）７１Ｓは、半割軸受３１、３２の軸線方向に垂直な断面（図４のＡ−Ａ断面）において、半割軸受３１、３２の径方向外側に向かって膨出する曲線、すなわち径方向外側に凸形状の曲線である（図６参照）。なお、周方向細溝７１Ｃおよび軸線方向細溝７１Ａもまた、半割軸受３１、３２の軸線方向に垂直な断面において、半割軸受３１、３２の径方向外側に膨出するように形成されている。溝表面７１Ｓは、半割軸受３１、３２の軸線方向に平行な断面（図４のＢ−Ｂ断面）において、摺動面７０から半割軸受３１、３２の径方向外側に後退しており、且つ軸線方向に延びる直線である（図７参照）。

周方向細溝７１ＣのピッチＰＣおよび軸線方向細溝７１ＡのピッチＰＡが上記寸法範囲から外れて大きすぎ、且つ周方向細溝７１Ｃの幅ＷＣおよび軸線方向細溝７１Ａの幅ＷＡが小さすぎる場合、平滑な溝表面７１Ｓが極端に大きくなる。この場合、摺動面７０とクランクピン５が最接近した際に溝表面７１Ｓ上の油に圧力が発生するが、周方向細溝７１Ｃの幅ＷＣが小さいためクランク軸の低速から中速回転時に摺動面７０への給油が少なくなり、また軸線方向細溝７１Ａの幅ＷＡが小さいためクランク軸の高速回転時に高温となった油の排出量が少なくなる。このように、溝表面７１Ｓが極端に大きくなると摺動面７０とクランクピン５が直接接触しやすくなる。
反対に周方向細溝７１ＣのピッチＰＣおよび軸線方向細溝７１ＡのピッチＰＡが上記寸法範囲から外れて小さすぎ、且つ周方向細溝７１Ｃの幅ＷＣおよび軸線方向細溝７１Ａの幅ＷＡが大きすぎる場合、溝表面７１Ｓが極端に小さくなる。この場合、圧力が発生する範囲が小さく、クランクピン５の支承が不十分となるため、摺動面７０とクランクピン５が直接接触しやすくなる。
また、溝表面７１Ｓがない（軸線方向細溝７１Ａが周方向に直接連なるように、および／または周方向細溝７１Ｃが軸線方向に直接連なるように配置される）場合、摺動面７０とクランクピン５が最接近した際に軸線方向溝７１内で油が圧縮され難く、圧力が発生し難くいため、摺動面７０とクランクピン５が直接接触しやすくなる。

本実施形態では、軸線方向細溝７１Ａは、軸線方向溝７１の溝表面７１Ｓからの深さＤＡが軸線方向細溝７１Ａの伸長方向（長手方向）に亘って一定であり、且つ幅ＷＡが軸線方向細溝７１Ａの伸長方向に亘って一定であるように形成されている。なお、軸線方向細溝７１Ａの断面形状はＵ形状であることが好ましいが（図９参照）、Ｕ形状に限定されず、他の形状であってもよい。
しかし、軸線方向細溝７１Ａの深さＤＡや幅ＷＡは、軸線方向細溝７１Ａの伸長方向に沿って変化していてもよい。この場合、軸線方向細溝７１Ａの深さＤＡおよび幅ＷＡは上述のとおり最大溝深さおよび最大溝幅であり、これらの最大値が上記寸法範囲内であることが好ましい。

また本実施形態では、周方向細溝７１Ｃは、軸線方向溝７１の溝表面７１Ｓからの深さＤＣが、周方向端部を除き周方向細溝７１Ｃの伸長方向（長手方向）に亘って一定であり、且つ幅ＷＣが周方向細溝７１Ｃの伸長方向に亘って一定であるように形成されている。なお、周方向細溝７１Ｃの断面形状もまたＵ形状であることが好ましいが（図８参照）、Ｕ形状に限定されず、他の形状であってもよい。
しかし、周方向細溝７１Ｃの深さＤＣや幅ＷＣは、周方向細溝７１Ｃの伸長方向に沿って変化していてもよい。この場合、周方向細溝７１Ｃの深さＤＣおよび幅ＷＣは上述のとおり周方向細溝７１Ｃの最大溝深さおよび最大溝幅であり、これらの最大値が上記寸法範囲内であることが好ましい。

本実施形態のコンロッド軸受３は、一対の半割軸受のそれぞれの周方向端面７６を突き合わせ、全体として円筒形状に組み合わせることによって形成される。一対の半割軸受のうちの両方が本発明の半割軸受３１、３２であることが好ましいが、一方のみが本発明の半割軸受３１、３２であってもよい。半割軸受３１、３２は、Ｃｕ軸受合金またはＡｌ軸受合金である摺動層を有していてもよい。あるいは、半割軸受３１、３２は、Ｆｅ合金製の裏金層上にＣｕ軸受合金またはＡｌ軸受合金の摺動層を有していてもよい。また、円筒形状の内周面の摺動面７０および溝表面７１Ｓ（摺動層の表面）に、軸受合金よりも軟質なＢｉ、Ｓｎ、Ｐｂのいずれか１種からなる、あるいはこれら金属を主体とする合金からなる表面部や、合成樹脂を主体とする樹脂組成物からなる表面部を有していてもよい。但し、軸線方向溝７１の溝表面７１Ｓは、このような表面部を有さない方が好ましい。軸線方向溝７１の溝表面７１Ｓや、周方向細溝７１Ｃおよび軸線方向細溝７１Ａの表面が軟質であると、軸線方向溝７１の平滑な溝表面７１Ｓに塑性変形や過度な弾性変形などが発生し、油圧が十分に発生せず、摺動面７０と軸５が接触しやすくなるからである。

上記のとおり本発明の半割軸受には、平滑な溝表面７１Ｓを有する軸線方向溝７１が摺動面７０に形成され、さらに複数の周方向細溝７１Ｃおよび軸線方向細溝７１Ａが溝表面７１Ｓに形成されるが、この半割軸受により焼付損傷が減少する理由を以下に説明する。
内燃機関のクランク軸が高速回転する運転条件において、軸線方向溝７１を有する半割軸受３１の摺動面７０とクランクピン５の表面は、離間した状態から相対的に近接して動作する。図２は、摺動面７０とクランクピン５の表面とが最近接した状態を示す。このとき、軸線方向溝７１内の油は圧縮されて高圧となり、したがって高温となるが、半割軸受３１、３２を内周面側から見た図１０に矢印Ｍで示すように、高温の油は軸線方向溝７１の表面に形成された軸線方向細溝７１Ａに誘導されて、大部分が外部へ軸線方向に排出される。
このため高温の油が摺動面７０に流出せず、摺動面７０の温度上昇を抑制できるので、焼付損傷を低減することができる。このとき、軸線方向細溝７１Ａの深さは周方向細溝７１Ｃの深さよりも大きいことが必要である。もし周方向細溝７１Ｃが軸線方向細溝７１Ａよりも深いと、軸線方向溝７１内で高温となった油が周方向細溝７１Ｃに誘導され、摺動面に流れてしまい、外部に排出され難い。それゆえ、油が軸線方向細溝７１Ａに誘導され、外部に排出されやすくなる為に、
軸線方向細溝７１Ａの深さ＞周方向細溝７１Ｃの深さ
という関係が必要である。

またクランク軸が低速から中速回転する内燃機関の（常用）運転条件においては、摺動面７０とクランクピン５の表面が近接する動作時でもそれらの間の隙間が大きく、軸線方向溝７１内の油が高温にならない。このとき、軸線方向溝７１の溝表面７１Ｓに周方向細溝７１Ｃも形成されているため、軸線方向溝７１の軸線方向端部における油の外部への排出の抵抗となり、油は図１１に矢印Ｎで示すように周方向細溝７１Ｃに誘導されて摺動面７０へ送られる。したがって摺動面７０に潤沢な油が供給され、焼付損傷を起き難くさせることができる。

軸線方向溝７１が溝表面７１Ｓのみからなる場合、または溝表面７１Ｓに軸線方向細溝７１Ａのみが形成され、周方向細溝７１Ｃが形成されていない場合、クランク軸が低速から中速回転する内燃機関の（常用）運転条件において摺動面７０とクランクピン５の表面が近接する動作時にも、油は軸線方向溝７１により外部に排出されてしまう。

また、軸線方向溝７１の溝表面７１Ｓに周方向細溝７１Ｃのみが形成され、軸線方向細溝７１Ａが形成されていない場合、クランク軸が連続して高速回転する内燃機関の運転条件において軸線方向溝７１内で高温となった油は周方向細溝７１Ｃによって摺動面側へ送られ、外部に排出され難くなる。

また、周方向細溝７１Ｃが軸線方向細溝７１Ａよりも深い場合、軸線方向溝７１内で高温となった油は周方向細溝７１Ｃに誘導されて摺動面に流れてしまうため、外部に排出され難い。

軸線方向溝７１が平滑な溝表面７１Ｓを有することで、摺動面７０とクランクピン５の表面が最接近する瞬間に軸線方向溝７１内の油が圧縮され高圧となるが、軸線方向溝７１内で瞬間的に高圧となった油により、軸線方向溝７１に隣接する摺動面７０とクランクピン５の表面が直接接触することが防止される。

（第２実施形態）
以下、本発明の非限定的な他の実施形態について説明する。
図１２および１３は、複数の軸線方向溝７１が内周面の全周に亘って設けられた半割軸受３１を示す。なお、半割軸受３１、３２の内周面７は、摺動面７０と、両周方向端面７６に隣接して形成されたクラッシュリリーフ７２とを有している。他の構成は既に説明した半割軸受３１、３２と同じである。
この実施形態では、形状や寸法が同じである複数の軸線方向溝７１が内周面７のほぼ全面に略等間隔に設けられている。なお、図１３は、半円筒形状の半割軸受３１を内周面側からから見た平面図であり、このため周方向端面７６付近の軸線方向溝７１の形状は歪んで描かれている。また図１３では、周方向細溝７１Ｃおよび軸線方向細溝７１Ａは省略され、示されていない。

クラッシュリリーフ７２は、半割軸受３１、３２の周方向端部領域において壁部の厚さを本来の摺動面７０から径方向に減じることによって形成される面のことであり、例えば一対の半割軸受３１、３２をコンロッド２に組み付けた時に生じ得る半割軸受３１、３２の周方向端面７６の位置ずれや変形を吸収するために形成される。したがってクラッシュリリーフ７２の表面の曲率中心位置は、その他の領域における摺動面７０の曲率中心位置と異なる（ＳＡＥ Ｊ５０６（項目３．２６および項目６．４）、ＤＩＮ１４９７、セクション３．２、ＪＩＳ Ｄ３１０２参照）。一般に、乗用車用の小型の内燃機関用軸受の場合、半割軸受の円周方向端面におけるクラッシュリリーフ７２の深さ（本来の摺動面からクラッシュリリーフ７２までの距離）は０．０１〜０．０５ｍｍ程度である。

４サイクル内燃機関の中でも高回転型のエンジンではクランク軸が触れ回る傾向があり、半割軸受３１、３２の全周で摺動面７０とクランクピン５の表面が接近し、直接接触が生じやすい。本実施形態の半割軸受３１、３２の軸線方向溝７１は、半割軸受３１の全周に設けられているため、クランク軸が連続して高速回転する内燃機関の運転条件においても、軸線方向溝７１内で高温となった油を排出する箇所が多くなる。したがって摺動面７０の温度上昇を抑制することができ、半割軸受３１の摺動面７０とクランクピン５の表面とが直接接触し難くなる。

なお、軸線方向溝７１の形成範囲は、半割軸受３１の内周面７の周方向中央部付近のみに限定されず、周方向の任意の範囲に形成することができる。さらに、軸線方向溝７１はクラッシュリリーフ７２に形成されていてもよい。また、図１２および１３には５つの軸線方向溝７１が描かれているが、これに限定されない。

（第３実施形態）
図１４および１５は、複数の軸線方向溝７１が内周面の周方向の一部に設けられた半割軸受３１を示す。半割軸受３１、３２の内周面７は、摺動面７０と、両周方向端面７６に隣接して形成されたクラッシュリリーフ７２とを有している。他の構成は既に説明した半割軸受３１、３２と同じである。なお、図１４では、周方向細溝７１Ｃおよび軸線方向細溝７１Ａは省略され、示されていない。
この実施形態では、形状や寸法が同じである複数の軸線方向溝７１が、内周面７の周方向の一部に設けられている。なお、図１５は、半円筒形状の半割軸受３１を内周面側からから見た平面図であり、このため周方向端面７６付近の軸線方向溝７１の形状は歪んで描かれている。

本実施形態の半割軸受３１は、内周面７の一部に複数の軸線方向溝７１が設けられているため、クランク軸が連続して高速回転する内燃機関の運転条件においても、軸線方向溝７１内で高温となった油を排出する箇所が多くなる。したがって摺動面７０の温度上昇を抑制することができる。さらに、内周面７の全周に亘って軸線方向溝７１を形成した場合と比較して、摺動面７０によりクランクピン５を支承する能力が高いため、半割軸受３１の摺動面７０とクランクピン５の表面とが直接接触し難くなる。
なお、運転時に半割軸受３１、３２の内周面７の周方向中央部に近いほどクランクピン５の表面との接触が生じやすい仕様の内燃機関の場合、本実施形態とは異なり、複数の軸線方向溝７１を、半割軸受３１の内周面７の周方向中央部近くに配置することもできる。

上述のように内燃機関の仕様によって軸線方向溝７１の位置や数を変更することができる。また軸線方向溝７１はクラッシュリリーフ７２に形成されてもよい。図１４および１５には６つの軸線方向溝７１が描かれているが、これに限定されない。

（第４実施形態）
図１６および１７は、軸線方向溝７１が半割軸受３１の軸線方向端面７７に達しておらず、軸線方向溝７１が軸線方向に閉塞された実施形態を示す。これにより、油が過剰に排出されることが防止される。
なお、図１７では、周方向細溝７１Ｃおよび軸線方向細溝７１Ａは省略され、示されていない。また図１６および１７には１つの軸線方向溝７１が描かれているが、これは一例にすぎず、軸線方向に閉塞された構成は、上述のいずれの実施形態にも適用することができる。本実施例において、軸線方向溝７１は、その軸線方向長さＬ２の中央が半割軸受３１の軸線方向長さＬ１の中央と一致するように形成される。また軸線方向溝７１は、その軸線方向長さＬ２が、半割軸受３１の軸線方向長さＬ１の７０％〜９５％となるように形成されることが望ましい。

本実施形態では、周方向細溝７１Ｃは、軸線方向溝７１の溝表面７１Ｓからの深さＤＣが、周方向端部を除き周方向細溝７１Ｃの伸長方向（長手方向）に亘って一定であり、且つ幅ＷＣが周方向細溝７１Ｃの伸長方向に亘って一定であるように形成されている。なお、周方向細溝７１Ｃの断面形状はＵ形状であることが好ましいが、Ｕ形状に限定されず、他の形状であってもよい。
しかし、周方向細溝７１Ｃの深さＤＣや幅ＷＣは、周方向細溝７１Ｃの伸長方向に沿って変化していてもよい。この場合、周方向細溝７１Ｃの深さＤＣおよび幅ＷＣは上述のとおり周方向細溝７１Ｃの最大溝深さおよび最大溝幅であり、これらの最大値が上記寸法範囲内であることが好ましい。

上記説明は、本発明の半割軸受を内燃機関のクランク軸のクランクピンを支承するコンロッド軸受に適用した例を用いてなされているが、本発明の半割軸受は、クランク軸のジャーナル部を支承する主軸受を構成する一対の半割軸受の一方または両方に適用することもできる。また半割軸受は、例えば油穴や油溝をさらに有していてもよく、また軸線方向溝７１を除く摺動面の全体に半割軸受の周方向に延びる複数の微細溝部を有していてもよい。

１ 軸受装置
２ コンロッド
３ コンロッド軸受
３１、３２ 半割軸受
４ 主軸受
４１、４２ 半割軸受
４１ａ 油溝
５ クランクピン
５ａ、５ｂ 潤滑油路
５ｃ 吐出口
６ ジャーナル部
６ａ 潤滑油路
６ｃ 入口開口
７ 内周面
７０ 摺動面
７２ クラッシュリリーフ
７１ 軸線方向溝
７１Ｃ 周方向細溝
７１Ａ 軸線方向細溝
７１Ｓ 平滑面
７１Ｓ’ 小表面
７６ 周方向端面
Ｄ 軸線方向溝の深さ
ＤＡ 軸線方向細溝の深さ
ＤＣ 周方向細溝の深さ
ＷＡ 軸線方向細溝の幅
ＷＣ 周方向細溝の幅
ＰＡ 軸線方向細溝のピッチ
ＰＣ 周方向細溝のピッチ
Ｌ 軸線方向溝の周方向の長さ
Ｌ１ 半割軸受の軸線方向の長さ
Ｌ２ 軸線方向溝の軸線方向の長さ
Ｑ クランクピンの移動方向

Claims (9)

1. 内燃機関のクランク軸を支承するすべり軸受を構成するようになされた半円筒形状を有する半割軸受であって、
   前記半割軸受は、その内周面に形成された少なくとも１つの軸線方向溝を有し、前記軸線方向溝は、前記内周面から前記半割軸受の径方向外側に後退した平滑な溝表面を有し、前記溝表面は、前記半割軸受の軸線方向に垂直な断面において前記径方向外側に向かって凸形状の曲線を形成し、また前記軸線方向に平行な断面において前記軸線方向に延びる直線を形成している、半割軸受において、
   前記半割軸受は、前記溝表面に、前記溝表面から前記径方向外側に後退するように形成された複数の軸線方向細溝および複数の周方向細溝をさらに有し、前記複数の周方向細溝および前記複数の軸線方向細溝は、互いに交差するように前記半割軸受の周方向および前記軸線方向にそれぞれ延び、また
   前記溝表面からの前記軸線方向細溝の深さが前記溝表面からの前記周方向細溝の深さよりも大きく、また前記溝表面上における前記軸線方向細溝の幅が前記溝表面上における前記周方向細溝の幅よりも大きい、半割軸受。
2. 前記内周面からの前記軸線方向溝の深さが２〜５０μｍである、請求項１に記載の半割軸受。
3. 前記溝表面からの前記周方向細溝の深さが０．０５〜３μｍであり、前記溝表面上における前記周方向細溝の幅が５〜８５μｍであり、また前記周方向細溝のピッチが５〜１００μｍである、請求項２に記載の半割軸受。
4. 前記溝表面からの前記軸線方向細溝の深さが０．３μｍ〜１０μｍであり、前記溝表面上における前記軸線方向細溝の幅が１０〜１５０μｍであり、また前記軸線方向細溝のピッチが１０〜２００μｍである、請求項２に記載された半割軸受。
5. 複数の前記軸線方向溝が前記内周面に形成されている、請求項１から４までのいずれか一項に記載の半割軸受。
6. 前記複数の軸線方向溝が前記周方向に略等間隔に形成されている、請求項５に記載の半割軸受。
7. 前記軸線方向溝が、前記半割軸受の軸線方向のいずれの端面でも開口していない、請求項１から６までのいずれか一項に記載の半割軸受。
8. 請求項１から７までのいずれか一項に記載の半割軸受を有する、内燃機関のクランク軸を支承するための円筒形状のすべり軸受。
9. 前記半割軸受の対からなる、請求項８に記載のすべり軸受。

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