JP6971700B2 - 滑り軸受 - Google Patents

Description

本発明は、滑り軸受に関する。

従来から、例えば、自動車のエンジンでは、クランクシャフトのクランクジャーナルや、コネクティングロッドを取り付けるためのクランクピンなどの回転軸を回転自在に支持する滑り軸受が用いられている。滑り軸受は、円筒状であり、内周面（摺動面）で回転軸を摺動させて支持する。この滑り軸受の内周側には潤滑油が供給され、内周面と回転軸との間に油膜を生じさせることで、内周面と回転軸との間の接触や凝着を防ぎ、摩擦係数を低減させている。

例えば、特許文献１には、エンジンのクランクシャフトのジャーナル部を支持する軸受メタルが開示されている。この軸受メタルの内周面には、熱を逃すために、ジャーナル部との間に空隙を形成する凹状の油溝が形成されている。軸受メタルにはシリンダブロック内の油路に連通される油穴が形成され、この油穴を介して軸受メタルの内周側に潤滑油が供給される。

特開平５−２１５１２５号公報

ところで、滑り軸受の内周面と回転軸との間の摩擦係数が大きくなると、回転中の回転軸に対するフリクションが大きくなるので、摩擦係数は小さいことが望ましい。摩擦係数を低減させるためには、例えば、滑り軸受の内周面上の油量を増やすか、あるいは、滑り軸受の幅を広げる必要がある。滑り軸受を自動車のエンジンに適用した場合、滑り軸受の幅を広げると、エンジンが大型化し、重量も増大するので、滑り軸受の内周面上の油量を増やすことで摩擦係数を低減させることが望まれている。

しかしながら、特許文献１の開示の技術では、軸受メタルの内周面に油溝が形成されているが、この油溝が幅方向の中心部に周方向に沿って延在している。そのため、軸受メタルに供給される潤滑油が油溝に入ると、軸受メタルの内周面上（特に、中央部）の油量が少なくなるおそれがある。また、軸受メタルの内周面と回転軸との間に入った潤滑油は軸受メタルの幅方向における外端部から排出され易いので、軸受メタルの内周面上の油量が少なくなるおそれがある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、滑り軸受の幅を広げることなく、内周面上の油量を増大させることができ、摩擦係数を低減させることが可能な滑り軸受を提供することを目的とする。

本発明に係る滑り軸受は、内周面で回転軸を摺動させて回転軸を回転自在に支持する軸受部を備え、軸受部の内周面には、溝が形成され、溝は、回転軸の回転方向に直交する幅方向の外端側から中央側に延在し、当該中央側ほど回転方向における回転軸の進行側に位置するように幅方向に対して傾けて配置されていることを特徴とする。

本発明に係る滑り軸受では、軸受部の内周面に溝が形成されており、この溝が外周側から中央側にかけて幅方向に対して傾けて配置され、特に、中央側ほど回転方向の進行側に位置するように傾けられている。そのため、軸受部の内周側に潤滑油が供給されると、潤滑油が溝に入り、溝に潤滑油を溜めることができ、軸受部の外端から排出される潤滑油を低減することができる。さらに、回転軸の回転に伴って溝内の潤滑油が中央側に移動し、溝から出た潤滑油を軸受部の内周面上の中央部に集めることができる。その結果、軸受部の内周面上の油量が増大し、内周面と回転軸との間の摩擦係数が低減する。このように、本発明に係る滑り軸受によれば、滑り軸受の幅を広げることなく、内周面上の油量を増大させることができ、摩擦係数を低減させることができる。

本発明に係る滑り軸受では、溝は、軸受部の内周面における幅方向の一方の外端側と他方の外端側の両側に形成され、一方の外端側の溝と他方の外端側の溝とは、幅方向の中央部において間隔をあけて配置されることが好ましい。このように構成することで、軸受部の両側に形成された各溝により、両側から軸受部の内周面上の中央部に潤滑油を集めることができ、軸受部の内周面上（特に、中央部）の油量を増大させることができる。

本発明に係る滑り軸受では、溝は、軸受部の内周面における幅方向の外端から所定間隔をあけた箇所から中央側に延在することが好ましい。このように構成することで、溝が幅方向の外端まで延在していないので、溝に入った潤滑油が軸受部の外端から排出されるのを防止することができる。

本発明に係る滑り軸受では、溝の深さは、幅方向の中央側ほど浅いことが好ましい。このように構成することで、溝内の潤滑油が中央側に移動すると、この潤滑油が溝から軸受部の内周面上の中央部に出易く、内周面上の中央部に潤滑油を集めることができる。また、溝の外端側で潤滑油を多く溜めることができ、軸受部の外端から排出される潤滑油を低減することができる。

本発明に係る滑り軸受では、溝は、軸受部の内周面において周方向に沿って間隔をあけて複数形成されることが好ましい。このように構成することで、複数の溝により、軸受部の内周面上の油量を増大させることができる。

本発明に係る滑り軸受では、溝は、軸受部の内周面の全周にわたって形成されることが好ましい。このように構成することで、軸受部の内周面において全周にわたって油量を増大させることができる。

本発明によれば、滑り軸受の幅を広げることなく、内周面上の油量を増大させることができ、摩擦係数を低減させることが可能となる。

実施形態に係る滑り軸受とこの滑り軸受で支持されるクランクシャフトの斜視図である。 実施形態に係る滑り軸受の半割型の軸受部であり、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図である。 潤滑状態を表すストライベック曲線を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態では、本発明に係る滑り軸受を、自動車のエンジン（例えば、水平対向型の４気筒ガソリンエンジン）のクランクシャフトのクランクジャーナルを支持する滑り軸受に適用する。

図１及び図２を参照して、実施形態に係る滑り軸受１について説明する。図１は、実施形態に係る滑り軸受１とクランクシャフト２の斜視図である。図２は、実施形態に係る滑り軸受１の半割型の軸受部１０であり、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図である。

滑り軸受１は、内周面でクランクシャフト２のクランクジャーナル２ａ（特許請求の範囲に記載の回転軸に相当）を摺動させて、クランクジャーナル２ａ（ひいては、クランクシャフト２）を回転自在に支持する。滑り軸受１の個数は、クランクジャーナル２ａの個数と同数であり、例えば、５個である。

クランクシャフト２は、例えば、５個のクランクジャーナル２ａと、４個のクランクピン２ｂと、８個のバランスウェイト２ｃと、８個のクランクアーム２ｄとを備えている。クランクジャーナル２ａは、クランクシャフト２の回転中心となる。クランクピン２ｂは、クランクシャフト２（クランクジャーナル２ａ）の回転中心軸Ａから偏心されており、クランクジャーナル２ａと交互に配置される。バランスウェイト２ｃは、クランクアーム２ｄと一体で形成され、クランクピン２ｂの逆位相側に配置される。クランクアーム２ｄは、隣り合うクランクジャーナル２ａとクランクピン２ｂとの間に配置され、クランクジャーナル２ａとクランクピン２ｂとを連結する。

クランクシャフト２は、シリンダブロックのクランクケース（図示省略）に収容される。このクランクケースには、滑り軸受１が固定される軸受固定部（断面が円弧状）が形成されている。滑り軸受１に潤滑油を供給するために、例えば、軸受固定部に油穴が形成されており、この油穴がシリンダブロック内に設けられた油路（図示省略）に連通されており、この油路にはオイルポンプ（図示省略）から吐出される潤滑油（エンジンオイル）が供給される。

滑り軸受１は、一対の半割型の軸受部（軸受メタル）１０，１０を備えている。軸受部１０の形状は、半円筒状である。一対の軸受部１０，１０は、上述したクランクケースの軸受固定部に固定され、環状に組み合わせられる。この組み合わせられた軸受部１０，１０の内周側には、クランクジャーナル２ａが配置される。図２には、このクランクジャーナル２ａ（クランクシャフト２）の回転方向Ｄ１と、この回転方向Ｄ１（軸受部１０の周方向）に直交する軸受部１０の幅方向Ｄ２を示している。

軸受部１０には、内周面１０ａと外周面１０ｂとの間を貫通する貫通穴１０ｃが形成されている。貫通穴１０ｃは、例えば、軸受部１０の幅方向Ｄ２の中心に配置される。貫通穴１０ｃは、上述した軸受固定部の油穴に連通されている。したがって、軸受固定部に固定された軸受部１０，１０の内周側には、エンジンの稼動中に、貫通穴１０ｃを介して潤滑油が供給される。

軸受部１０の内周面１０ａには、複数の溝１１が形成されている。溝１１は、幅方向Ｄ２における一方の外端１０ｄ側と他方の外端１０ｅ側との両側に設けられる。溝１１は、半割型の軸受部１０，１０にそれぞれ設けられ、組み合わせられた環状の軸受部１０，１０の全周に設けられる。溝１１の本数や幅は、例えば、適合で決められる。複数の溝１１は、軸受部１０，１０の周方向に沿って一定間隔毎に平行に配置される。この一定間隔は、軸受部１０の内周面１０ａの周方向の長さ及び溝１１の本数や幅に応じて決められる。

溝１１は、幅方向Ｄ２における外端１０ｄ側又は外端１０ｅ側から中央側に延在するように形成される。特に、溝１１は、幅方向Ｄ２の中央側ほど回転方向Ｄ１のクランクジャーナル２ａの進行側に位置するように、幅方向Ｄ２に対して所定角度傾斜させて配置される。この所定角度は、例えば、適合で決められる。所定角度は、例えば、エンジンの常用回転数において潤滑油を軸受部１０の内周面１０ａ上の中央部１０ｆに集め易い角度に設定される。

一方の外端１０ｄ側の溝１１は、外端１０ｄから所定間隔離した箇所から配置されている。他方の外端１０ｅ側の溝１１は、外端１０ｅから所定間隔離した箇所から配置されている。したがって、溝１１は、外端１０ｄ，１０ｅまでは延在していない。

一方の外端１０ｄ側の溝１１と他方の外端１０ｅ側の溝１１とは、幅方向Ｄ２の中央部１０ｆにおいて間隔をあけて配置されている。この間隔は、例えば、適合で決められる。溝１１の長さは、この間隔や溝１１を傾ける所定角度などに応じて決められる。

溝１１の断面形状は、例えば、略矩形状である。溝１１の深さは、幅方向Ｄ２における外端１０ｄ側又は外端１０ｅ側から中央側になるほど浅い。つまり、溝１１は、最も外端１０ｄ側の端部又は最も外端１０ｅ側の端部が最も深く、最も中央側の端部が最も浅い。したがって、溝１１の底面は、内周面１０ａに対して傾斜している。溝１１は、最も中央側の端部から潤滑油が出易くなるように、例えば、最も中央側の幹部の深さが０になるように形成されている。

このような構成を有する滑り軸受１の作用について説明する。エンジンが稼動されると、クランクシャフト２（クランクジャーナル２ａ）が回転する。各滑り軸受１では、環状に組み合わせられている軸受部１０，１０の内周面（摺動面）１０ａ，１０ａでクランクジャーナル２ａを摺動させて、クランクジャーナル２ａを回転自在に支持する。

軸受部１０，１０の内周側には、貫通穴１０ｃを介して潤滑油が供給される。この供給される潤滑油の一部は、内周面１０ａ，１０ａに形成された各溝１１に入り、各溝１１に溜まる。特に、溝１１は外側１０ｄ側又は外側１０ｅ側ほど深くなっているので、溝１１の外側１０ｄ側又は外側１０ｅ側ほど多くの量の潤滑油が溜まっている。また、溝１１は、軸受部１０の外端１０ｄ又は外端１０ｅまで延在していない。これにより、潤滑油が軸受部１０の外端１０ｄ，１０ｅから排出され難い。

溝１１は幅方向Ｄ２の中央側ほどクランクジャーナル２ａの回転の進行方向側になるように幅方向Ｄ２に対して傾けて配置されているので、クランクジャーナル２ａの回転に伴って、溝１１内に溜まった潤滑油が中央側に移動する。また、溝１１は幅方向Ｄ２の中央側ほど浅くなっているので、溝１１内の潤滑油が溝１１の最も中央側の端部から出易い。これにより、溝１１の中央側に移動した潤滑油は、溝１１の最も中央側の端部から内周面１０ａ上の中央部１０ｆに排出される。

また、幅方向Ｄ２における一方の外端１０ｄ側と他方の外端１０ｅ側の両側に溝１１が設けられているので、両側の各溝１１から内周面１０ａ上の中央部１０ｆにそれぞれ潤滑油が排出される。また、環状に組み合わせられた軸受部１０，１０の内周面１０ａ，１０ａの全周に一定間隔毎に溝１１が設けられているので、この周方向に沿って配置される各溝１１から内周面１０ａ上の中央部１０ｆにそれぞれ潤滑油が排出される。

したがって、滑り軸受１では、このような溝１１が形成されていない従来の滑り軸受に比べて、軸受部１０，１０の内周面１０ａ上の中央部１０ｆに多くの量の潤滑油が集められ、この内周面１０ａ，１０ａ（特に、中央部１０ｆ）とクランクジャーナル２ａとの間に滞留する油量が増大する。油量が多くなることで、軸受部１０，１０の内周面１０ａ，１０ａとクランクジャーナル２ａとの間の油膜が厚くなり、摩擦係数が低減する。

この滑り軸受１を用いることにより、滑り軸受１とクランクジャーナル２ａとの潤滑状態が、図３に示すストライベック曲線における混合潤滑と流体潤滑との境界付近の摩擦係数が低い状態となる。なお、溝１１が形成されていない従来の滑り軸受の場合、滑り軸受の外端部から潤滑油が排出され易く、油量が少なくなるので、図３に示すストライベック曲線における境界潤滑の状態になり易い。

実施形態に係る滑り軸受１によれば、中央側ほどクランクジャーナル２ａの回転の進行方向側になるように幅方向Ｄ２に対して傾けた溝１１を軸受部１０の内周面１０ａに設けることにより、軸受部１０の幅を広げることなく、内周面１０ａ上の油量を増大させることができ、摩擦係数を低減させることができる。これにより、回転中のクランクジャーナル２ａに対するフリクションを低減でき、燃費を向上させることができる。また、オイルポンプの容量を増やすことなく（軸受部１０，１０の内周側への潤滑油の供給量を増やすことなく）、内周面１０ａ，１０ａ上に滞留する油量を増大させることがきる。

実施形態に係る滑り軸受１によれば、溝１１を内周面１０ａ，１０ａの幅方向Ｄ２の両側に設けることにより、両側から軸受部１０の内周面１０ａ上の中央部１０ｆに潤滑油を集めることができ、軸受部１０の内周面１０ａ上（特に、中央部１０ｆ）の油量を増大させることができる。また、実施形態に係る滑り軸受１によれば、溝１１を内周面１０ａ，１０ａの全周に設けることにより、軸受部１０の内周面１０ａにおいて全周にわたって油量を増大させることができる。

実施形態に係る滑り軸受１によれば、溝１１の深さを幅方向Ｄ２の中央側ほど浅くすることにより、溝１１内の潤滑油が軸受部１０の内周面１０ａ上の中央部１０ｆに出易くなり、内周面１０ａ上の中央部１０ｆに潤滑油を集めることができる。また、実施形態に係る滑り軸受１によれば、溝１１の深さを幅方向Ｄ２の外端１０ｄ側又は外端１０ｅ側ほど深くすることにより、溝１１の外端１０ｄ側又は外端１０ｅ側で潤滑油を多く溜めることができ、軸受部１０の外端１０ｄ，１０ｅから排出される潤滑油を低減することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、自動車のクランクシャフト２のクランクジャーナル２ａを支持する滑り軸受１に適用したが、他の回転軸を支持する場合にも適用でき、例えば、自動車のクランクシャフトにコネクティングロッドを取り付けるためのクランクピンを支持する滑り軸受に適用することができる。

上記実施形態では溝１１を幅方向Ｄ２の一方の外端１０ｄ側と他方の外端１０ｅ側の両側に設ける構成としたが、溝１１を幅方向Ｄ２の片側にのみ形成する構成としてもよい。また、上記実施形態では溝１１を軸受部１０，１０の周方向の全周に設ける構成としたが、周方向の一部に設ける構成としてもよい。また、上記実施形態では溝１１の深さを幅方向Ｄ２の中央側ほど浅くする構成としたが、溝１１の深さを変えない構成としてもよい。

１ 滑り軸受
２ クランクシャフト
２ａ クランクジャーナル
１０ 軸受部
１０ａ 内周面
１０ｄ，１０ｅ 外端
１０ｆ 中央部
１１ 溝

Claims (4)

1. 内周面で回転軸を摺動させて前記回転軸を回転自在に支持する軸受部を備え、
   前記軸受部の内周面には、溝が形成され、
   前記溝は、前記回転軸の回転方向に直交する幅方向の外端側から中央側に延在し、当該中央側ほど前記回転方向における前記回転軸の進行側に位置するように前記幅方向に対して傾けて配置されており、
   かつ、前記溝は、前記軸受部の内周面における前記幅方向の外端から所定間隔あけた箇所から中央側に延在し、
   前記溝の深さは、前記幅方向の中央側ほど浅いことを特徴とする滑り軸受。
2. 前記溝は、前記軸受部の内周面における前記幅方向の一方の外端側と他方の外端側の両側に形成され、
   前記一方の外端側の溝と前記他方の外端側の溝とは、前記幅方向の中央部において間隔をあけて配置されることを特徴とする請求項１に記載の滑り軸受。
3. 前記溝は、前記軸受部の内周面において周方向に沿って間隔をあけて複数形成されることを特徴とする請求項２に記載の滑り軸受。
4. 前記溝は、前記軸受部の内周面の全周にわたって形成されることを特徴とする請求項３に記載の滑り軸受。

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