JP7443742B2 - オイル潤滑軸受構造 - Google Patents

Description

この発明は、例えばエンジンのクランクシャフトのような回転軸体を、潤滑油、及びすべり軸受で支持するオイル潤滑軸受構造に関する。

回転軸体を回転自在に支持する軸受として、回転軸体の外周面に対面する摺動面を有するすべり軸受と、すべり軸受との隙間に介在させた潤滑膜で構成された流体軸受が知られている。
例えば、特許文献１には、回転軸体であるクランクシャフトをフローティング状態で支持する流体軸受として、クランクシャフトの径方向に沿った径方向荷重を受け止めるすべり軸受と、すべり軸受との間に介在させた潤滑油（潤滑膜）とで構成された軸受構造が開示されている。

ところで、特許文献１では、潤滑油（潤滑膜）の膜厚が薄い場合、クランクシャフトに加わる径方向荷重が大きいほど、油膜切れが発生し易くなる。そして、油膜切れが生じると、クランクシャフトとすべり軸受とが直接的に接して摺動することで、クランクシャフトやすべり軸受が摩耗するおそれがあった。

そこで、潤滑油（潤滑膜）の膜厚を厚くすることが考えられるが、膜厚が厚くなるほど、潤滑油のせん断応力が大きくなるため、クランクシャフトとすべり軸受との間の摺動抵抗が増加するという問題があった。

特開２０１８－１５５３８１号公報

本発明は、上述の問題に鑑み、油膜切れの発生を阻止可能な膜厚の潤滑膜が介在する場合であっても、回転軸体とすべり軸受との間の摺動抵抗を抑制できるオイル潤滑軸受構造を提供することを目的とする。

この発明は、略円柱状の回転軸体と、該回転軸体の径方向で前記回転軸体を支持するすべり軸受とを備えたオイル潤滑軸受構造であって、前記回転軸体と前記すべり軸受との隙間に潤滑油を供給するオイル供給部と、前記回転軸体と前記すべり軸受との隙間の前記潤滑油を排出するオイル排出部とを備え、前記回転軸体の摺動面は、摺動面全体が撥油性を有する撥油面で形成され、前記オイル供給部は、前記撥油面である前記回転軸体の摺動面に開口形成され、前記オイル排出部は、前記すべり軸受の摺動面に開口形成されたことを特徴とする。

上記オイル供給部は、回転軸体とすべり軸受との隙間に対して、径方向から潤滑油を供給する供給部、あるいは回転軸体の軸方向から潤滑油を供給する供給部などのことをいう。
この発明により、油膜切れの発生を阻止可能な膜厚の潤滑膜が介在する場合であっても、回転軸体とすべり軸受との間の摺動抵抗を抑制することができる。

具体的には、撥油面は、油分に含有する空気の接触を許容しつつ、油分のみを離間させることができる。このため、回転軸体とすべり軸受との相対回転に伴って、回転軸体とすべり軸受との隙間に、空気を含有した潤滑油が供給されると、オイル潤滑軸受構造は、潤滑油に含有する空気を回転軸体の摺動面側に残すようにして、潤滑油を回転軸体の摺動面から離間させることができる。

つまり、オイル潤滑軸受構造は、回転軸体とすべり軸受との相対回転に伴って、潤滑油に含有する空気を分離することができる。このため、オイル潤滑軸受構造は、撥油面である回転軸体の摺動面に接する薄膜の空気層と、すべり軸受の摺動面に接する油層とで構成された潤滑膜を、空気供給部を別途設けることなく、回転軸体とすべり軸受との隙間に形成することができる。

これにより、オイル潤滑軸受構造は、潤滑油のみで潤滑膜を形成した場合に比べて、油層の膜厚を抑えた潤滑膜を形成できるため、油層のせん断応力を抑えることができる。

さらに、例えば、径方向荷重が比較的小さい場合、オイル潤滑軸受構造は、油層と空気層とによって、回転軸体をフローティング状態で支持することになる。この場合、オイル潤滑軸受構造は、潤滑油に比べて粘性抵抗の低い空気層により、回転軸体とすべり軸受との間の摺動抵抗を抑制することができる。

さらにまた、径方向荷重が比較的大きく空気層の維持が困難な場合であっても、オイル潤滑軸受構造は、油層と回転軸体の摺動面との間の摩擦抵抗を撥油面によって低減できるため、回転軸体とすべり軸受との間の摺動抵抗を抑制することができる。

したがって、オイル潤滑軸受構造は、油膜切れの発生を阻止可能な膜厚の潤滑膜が介在する場合であっても、回転軸体とすべり軸受との間の摺動抵抗を抑制することができる。

さらにこの発明は、前記回転軸体と前記すべり軸受との間に介在する前記潤滑油を排出するオイル排出部を備え、前記オイル供給部は、前記撥油面である前記回転軸体の摺動面に開口形成され、前記オイル排出部は、すべり軸受の摺動面に開口形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、オイル潤滑軸受構造は、オイル供給部からオイル排出部へ潤滑油を確実に流動させることができる。
具体的には、すべり軸受の摺動面に接する油層は、回転軸体の摺動面へ向けて押圧された場合であっても、撥油面、及び空気層によって流動が阻害され、回転軸体の摺動面に接することができない。

このため、例えば、オイル供給部がすべり軸受の摺動面に開口形成され、オイル排出部が撥油面である回転軸体の摺動面に開口形成された場合、オイル供給部から供給された潤滑油は、空気層を超えてオイル排出部へ流入することができない。

これに対して、オイル供給部が撥油面である回転軸体の摺動面に開口形成されことにより、オイル潤滑軸受構造は、空気層に供給された潤滑油を、回転軸体及びすべり軸受の相対回転と、撥油面との協働によって、含有する空気を分離しながら油層へ流動させることができる。

さらに、すべり軸受の摺動面に開口形成されたオイル排出部が油層に接するため、オイル潤滑軸受構造は、油層の潤滑油をスムーズにオイル排出部に排出することができる。
よって、オイル潤滑軸受構造は、オイル供給部からオイル排出部へ潤滑油を確実に流動させることができ、回転軸体とすべり軸受との間に安定した潤滑膜を形成することができる。

また、この発明の態様として、前記撥油面は、フッ素樹脂被膜で構成されてもよい。
この構成によれば、オイル潤滑軸受構造は、より高い撥油性を発揮する撥油面を形成することができる。このため、オイル潤滑軸受構造は、空気層と油層からなる潤滑膜をより確実に形成することができる。
よって、オイル潤滑軸受構造は、回転軸体とすべり軸受との間の摺動抵抗を確実に抑制することができる。

また、この発明の態様として、前記フッ素樹脂被膜は、架橋フッ素樹脂で形成されてもよい。
この構成によれば、オイル潤滑軸受構造は、撥油面の耐摩耗性をより向上することができる。このため、オイル潤滑軸受構造は、撥油面を長期にわたって確保することができる。
よって、オイル潤滑軸受構造は、回転軸体とすべり軸受との間の摺動抵抗を長期にわたって抑制することができる。

また、この発明の態様として、前記回転軸体は、エンジンのクランクシャフトであってもよい。
この構成によれば、オイル潤滑軸受構造は、径方向荷重の変動幅が大きいクランクシャフトであっても、空気層を有する潤滑膜と撥油面との協働によって摺動抵抗を安定して抑えることができる。

この発明により、油膜切れの発生を阻止可能な膜厚の潤滑膜が介在する場合であっても、回転軸体とすべり軸受との間の摺動抵抗を抑制できるオイル潤滑軸受構造を提供することができる。

多気筒エンジンの断面を示す断面図。 図１中のＡ－Ａ矢視断面図。 図１中のＢ－Ｂ矢視断面図。 メタル軸受、及びブロック油路の外観を示す外観斜視図。 Ａ－Ａ矢視断面におけるメインジャーナルの軸受構造の説明図。 図１中のＣ－Ｃ矢視断面におけるメインジャーナルの軸受構造の説明図。 Ｂ－Ｂ矢視断面におけるピンジャーナルの軸受構造の説明図。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
本実施形態のオイル潤滑軸受構造は、潤滑膜、及びすべり軸受で、回転軸体をフローティング状態で支持する、所謂、流体軸受構造である。このようなオイル潤滑軸受構造が適用された多気筒エンジンについて、図１から図７を用いて詳しく説明する。

なお、図１は多気筒エンジン１の断面図を示し、図２は図１中のＡ－Ａ矢視断面図を示し、図３は図１中のＢ－Ｂ矢視断面図を示し、図４はメタル軸受３０、及びブロック油路２４の外観斜視図を示している。
さらに、図５はＡ－Ａ矢視断面におけるメインジャーナル１１の軸受構造の説明図であり、図５（ａ）は径方向に沿った断面における断面図を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）中の二点鎖線で囲われたＤ部を拡大した要部拡大断面図を示している。

さらにまた、図６は図１中のＣ－Ｃ矢視断面におけるメインジャーナル１１の軸受構造の説明図であり、図６（ａ）は径方向に沿った断面における断面図を示し、図６（ｂ）は図６（ａ）中の二点鎖線で囲われたＥ部を拡大した要部拡大断面図を示している。

加えて、図７はＢ－Ｂ矢視断面におけるピンジャーナル１２の軸受構造の説明図であり、図７（ａ）は径方向に沿った断面における断面図を示し、図７（ｂ）は図７（ａ）中の二点鎖線で囲われたＦ部を拡大した要部拡大断面図を示している。
また、図中の矢印Ｘはクランクシャフト１０の回転中心に沿った方向（以下、「軸方向Ｘ」とする）を示している。

また、図１中において、クランクシャフト１０の軸方向Ｘに沿った縦断面で、多気筒エンジン１を図示するとともに、図示を明確にするため、エンジンブロック２０及びピストン２の詳細な図示を省略している。
また、図示を明確にするため、図５（ａ）及び図６（ａ）中において、メタル軸受３０のオイル溝部３１ａを省略している。なお、図２中において、上下方向に対して交差する方向に延びる分岐油路２４ｂ及び供給孔３０ａを、図示を明確にするため、図５及び図６中では上下方向に延びる形状で図示している。

まず、本実施形態における多気筒エンジン１は、図１に示すように、４気筒エンジンである。この多気筒エンジン１は、図１に示すように、クランクシャフト１０と、エンジンブロック２０と、クランクシャフト１０を回転自在に支持する５つのメタル軸受３０と、クランクシャフト１０に回転自在に連結された４つのコンロッド４０とを備えている。

クランクシャフト１０は、例えば、軸方向Ｘの一端がクランクプーリー（図示省略）に連結され、他端が変速機（図示省略）に連結される回転軸体である。なお、クランクシャフト１０は、図１に示すように、軸方向Ｘの一端側（図１中の左側）から見て時計回りの回転方向Ｒ１に回転するものとする。

このクランクシャフト１０は、図１に示すように、エンジンブロック２０に回転自在に支持されたメインジャーナル１１と、コンロッド４０を回転自在に支持する４つのピンジャーナル１２と、これらを連結する４組のクランクアーム１３とで一体形成されている。

メインジャーナル１１は、図１及び図２に示すように、軸方向Ｘに延びる略円柱状で、軸方向Ｘに所定間隔を隔てて同軸上に配置された５つの回転軸体で構成されている。このメインジャーナル１１の外周面は、後述するメタル軸受３０に、潤滑膜Ｖ（図５参照）を介して径方向で対面するとともに、親油性を有する摺動面に形成されている。

具体的には、メインジャーナル１１は、図１に示すように、軸方向Ｘの一端側（図１中の左側）から順に第１メインジャーナル１１１、第２メインジャーナル１１２、第３メインジャーナル１１３、第４メインジャーナル１１４、及び第５メインジャーナル１１５の５つの回転軸体で構成されている。
このうち、第２メインジャーナル１１２、第３メインジャーナル１１３、及び第４メインジャーナル１１４は、各気筒（図示省略）間に位置している。

さらに、第２メインジャーナル１１２の内部、及び第４メインジャーナル１１４の内部には、図１及び図２に示すように、径方向中心をとおって径方向に延びるとともに、メタル軸受３０との隙間に連通する貫通孔が開口形成されている。この貫通孔は、メタル軸受３０との隙間に介在する潤滑油を排出する排出路１１ａとして形成されている。

また、４つのピンジャーナル１２は、図１及び図３に示すように、メインジャーナル１１を構成する５つの回転軸体の間を、軸方向Ｘに延びる略円柱状の回転軸体であって、メインジャーナル１１に対して径方向外側にオフセットした状態で配設されている。

このピンジャーナル１２の外周面は、後述するコンロッド４０に、潤滑膜Ｗ（図７参照）を介して径方向で対面する摺動面に形成されている。
なお、メインジャーナル１１が回転方向Ｒ１に回動した際、４つのピンジャーナル１２は、軸方向Ｘの一端側（図１中の左側）から見て、メインジャーナル１１を回転中心とした時計回りの回転方向Ｒ１に回動する。

このような４つのピンジャーナル１２の内部には、図１及び図３に示すように、径方向中心をとおって径方向に延びるとともに、コンロッド４０との隙間に連通する貫通孔が開口形成されている。この貫通孔は、コンロッド４０との隙間に潤滑油を供給する供給路１２ａとして形成されている。

さらに、ピンジャーナル１２の外周面には、供給路１２ａを除く周面全体に、撥油性を有する撥油被膜１２ｂ（図７（ｂ）参照）が形成されている。この撥油被膜１２ｂは、撥油性を有するフッ素樹脂被膜、より好ましくは、撥油性、及び高い耐摩耗性を有する架橋フッ素樹脂被膜で構成されている。
ここで、「撥油性を有する」とは、撥油被膜１２ｂが形成される基材面（ピンジャーナル１２の外周面）よりも撥油性が高いこという。

なお、４つのピンジャーナル１２のうち、第１メインジャーナル１１１と第２メインジャーナル１１２との間に位置するピンジャーナル１２を、第１ピンジャーナル１２１とし、第２メインジャーナル１１２と第３メインジャーナル１１３との間に位置するピンジャーナル１２を第２ピンジャーナル１２２とする。

さらに、第３メインジャーナル１１３と第４メインジャーナル１１４との間に位置するピンジャーナル１２を、第３ピンジャーナル１２３とし、第４メインジャーナル１１４と第５メインジャーナル１１５との間に位置するピンジャーナル１２を第４ピンジャーナル１２４とする。

また、４組のクランクアーム１３は、図１に示すように、１つのピンジャーナル１２をメインジャーナル１１に連結する一対のクランクアーム１３を、軸方向Ｘに所定間隔を隔てて４つ配置して構成している。
具体的には、４組のクランクアーム１３は、図１に示すように、一対の第１クランクアーム１３１、一対の第２クランクアーム１３２、一対の第３クランクアーム１３３、及び一対の第４クランクアーム１３４で構成されている。

一対の第１クランクアーム１３１は、図１に示すように、第１メインジャーナル１１１、及び第２メインジャーナル１１２から、それぞれ径方向外側へ向けて延設された略平板状に形成されている。この一対の第１クランクアーム１３１は、第１ピンジャーナル１２１における軸方向Ｘの両端を相対回転不可の状態で支持している。

一対の第２クランクアーム１３２は、図１に示すように、第２メインジャーナル１１２、及び第３メインジャーナル１１３から、それぞれ径方向外側へ向けて延設された略平板状に形成されている。この一対の第２クランクアーム１３２は、第２ピンジャーナル１２２における軸方向Ｘの両端を相対回転不可の状態で支持している。

一対の第３クランクアーム１３３は、図１に示すように、第３メインジャーナル１１３、及び第４メインジャーナル１１４から、それぞれ径方向外側へ向けて延設された略平板状に形成されている。この一対の第３クランクアーム１３３は、第３ピンジャーナル１２３における軸方向Ｘの両端を相対回転不可の状態で支持している。

一対の第４クランクアーム１３４は、図１に示すように、第４メインジャーナル１１４、及び第５メインジャーナル１１５から、それぞれ径方向外側へ向けて延設された略平板状に形成されている。この一対の第４クランクアーム１３４は、第４ピンジャーナル１２４における軸方向Ｘの両端を相対回転不可の状態で支持している。

このような４組のクランクアーム１３の内部には、図１に示すように、メインジャーナル１１の排出路１１ａと、ピンジャーナル１２の供給路１２ａとを連結する４つの連結油路１３ａが形成されている。
より詳しくは、４つの連結油路１３ａは、図１に示すように、第２メインジャーナル１１２に隣接する第１クランクアーム１３１、及び第２クランクアーム１３２と、第４メインジャーナル１１４に隣接する第３クランクアーム１３３、及び第４クランクアーム１３４とに形成されている。

また、エンジンブロック２０は、図１に示すように、クランクシャフト１０を収容支持する部分と、コンロッド４０に連結されたピストン２が収容される４つの気筒（図示省略）などを有する部分である。
このエンジンブロック２０は、図１に示すように、クランクシャフト１０のメインジャーナル１１を支持する支持部２１を備えている。

支持部２１は、図２に示すように、気筒などが設けられたブロック本体に一体形成されたサドル部２２と、サドル部２２とは別体で構成され、サドル部２２に締結固定されたキャップ部２３とで構成されている。
そして、サドル部２２とキャップ部２３とは、図２に示すように、締結された状態において、後述するメタル軸受３０の外径に略同じ内径で、軸方向Ｘに延びる略円形状の軸受孔２１ａを構成している。

さらに、エンジンブロック２０には、図２及び図４に示すように、軸受孔２１ａへ潤滑油を供給するブロック油路２４が形成されるとともに、ブロック油路２４に潤滑油を圧送するオイルポンプ２５が設けられている。

より詳しくは、ブロック油路２４は、図４に示すように、オイルポンプ２５に連結された一端から軸方向Ｘに延びるメイン油路２４ａと、メイン油路２４ａから分岐しサドル部２２をとおって軸受孔２１ａへ延びる４つの分岐油路２４ｂとで構成されている。

なお、分岐油路２４ｂは、図２に示すように、先端が後述するメタル軸受３０の供給孔３０ａに連通している。
また、メタル軸受３０は、図１及び図２に示すように、クランクシャフト１０のメインジャーナル１１を径方向に支持するすべり軸受である。このメタル軸受３０は、図１、図２、及び図４に示すように、メインジャーナル１１の外周面（摺動面）に径方向で対向するとともに、摺動面をなす内周面を有する略円環状に形成されている。

なお、メタル軸受３０は、図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように、径方向に沿った断面において、エンジンブロック２０の軸受孔２１ａに略同じ外径と、メインジャーナル１１の外径よりも僅かに大きい内径を有する略円環状に形成されている。
具体的には、メタル軸受３０は、図２及び図４に示すように、軸方向Ｘから見て略半円状の第１メタル軸受３１、及び第２メタル軸受３２を径方向に組み付けて構成されている。

このメタル軸受３０は、図２示すように、エンジンブロック２０の軸受孔２１ａに装着された状態において、第１メタル軸受３１の外周面がサドル部２２に接触し、第２メタル軸受３２の外周面がキャップ部２３に接触するように配置されている。

さらに、第１メタル軸受３１の内周面には、図２及び図４に示すように、軸方向Ｘの略中央を径方向外側へ向けて凹設したオイル溝部３１ａが形成されている。このオイル溝部３１ａには、図２に示すように、エンジンブロック２０の分岐油路２４ｂに連通する供給孔３０ａが開口形成されている。つまり、メタル軸受３０の供給孔３０ａは、ブロック油路２４とで、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との隙間に潤滑油を供給する供給路を構成している。

加えて、メタル軸受３０の内周面には、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、オイル溝部３１ａを含む周面全体に、撥油性を有する撥油被膜３０ｂが形成されている。この撥油被膜３０ｂは、撥油性を有するフッ素樹脂被膜、より好ましくは、撥油性、及び高い耐摩耗性を有する架橋フッ素樹脂被膜で構成されている。
ここで、「撥油性を有する」とは、撥油被膜３０ｂが形成される基材面（メタル軸受３０の内周面）よりも撥油性が高いこという。

上述したような構成により、多気筒エンジン１には、メタル軸受３０の内周面に潤滑油を供給する第１のオイル供給部と、ピンジャーナル１２の外周面に潤滑油を供給する第２のオイル供給部とが連結されたオイル供給部５が構成されている。

具体的には、オイル供給部５は、図２に示すように、オイルポンプ２５、ブロック油路２４、及びメタル軸受３０の供給孔３０ａによって、メタル軸受３０の内周面、すなわち、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との隙間に潤滑油を供給する第１のオイル供給部を構成している。

さらに、オイル供給部５は、図２及び図３に示すように、第１のオイル供給部、メインジャーナル１１の排出路１１ａ、連結油路１３ａ、及びピンジャーナル１２の供給路１２ａによって、ピンジャーナル１２の外周面、すなわち、ピンジャーナル１２とコンロッド４０との隙間に潤滑油を供給する第２のオイル供給部を構成している。

また、コンロッド４０は、図１及び図３に示すように、クランクシャフト１０のピンジャーナル１２とピストン２とを連結する連結部材である。このコンロッド４０は、図３に示すように、一端がピストンピン３を介してピストン２に連結されたロッド本体４１と、ロッド本体４１に締結固定されたキャップ部４２とで構成されている。

そして、ロッド本体４１とキャップ部４２とは、図１及び図３に示すように、締結された状態において、ピンジャーナル１２を径方向で支持するとともに、すべり軸受として機能するように構成されている。

なお、メインジャーナル１１が回転方向Ｒ１に回動した際、ピンジャーナル１２に対してコンロッド４０は、図３に示すように、軸方向Ｘの一端側（図１中の左側）から見て、ピンジャーナル１２を回転中心とした時計回りの回転方向Ｒ２に回動する。

具体的には、ロッド本体４１とキャップ部４２とは、図３及び図７（ａ）に示すように、互いに締結された状態において、ピンジャーナル１２の外径よりも僅かに大径で、軸方向Ｘに延びる略円形状の軸受孔４０ａを構成している。
この軸受孔４０ａの周面は、ピンジャーナル１２の外周面に、潤滑膜Ｗ（図７参照）を介して径方向で対面するとともに、親油性を有する摺動面に形成されている。

さらに、軸受孔４０ａの周面には、図１及び図７（ａ）に示すように、ピンジャーナル１２との隙間の潤滑油を排出する排出路４１ａが開口形成されている。
排出路４１ａは、ロッド本体４１の内部を他端側へ向けて延びるとともに、ピストンピン３が挿通されるピン孔４１ｂに連通している。換言すると、排出路４１ａは、ピン孔４１ｂに潤滑油を供給する供給路として形成されている。

次に、上述した構成において、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との隙間、及びピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの隙間に介在する潤滑膜について、図５から図７を用いて説明する。なお、潤滑膜は、クランクシャフト１０の回動に伴って形成されるものとする。

メインジャーナル１１とメタル軸受３０との隙間に形成される潤滑膜Ｖは、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、径方向で隣接する二つの層で構成されている。より詳しくは、潤滑膜Ｖは、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、メインジャーナル１１の外周面に接した油層Ｖｏと、メタル軸受３０の内周面（撥油被膜３０ｂ）に接する空気層Ｖａとで構成されている。

油層Ｖｏは、メタル軸受３０の供給孔３０ａを介して供給された潤滑油Ｓで構成されている。一方、空気層Ｖａは、潤滑油Ｓから分離した空気で構成されている。
このような潤滑膜Ｖは、メタル軸受３０の撥油被膜３０ｂと、潤滑油Ｓに作用するせん断応力によって形成される。

より詳しくは、メタル軸受３０の供給孔３０ａから流出した潤滑油Ｓは、供給孔３０ａからメタル軸受３０の内周面に付着するように流動する。しかしながら、供給孔３０ａに連続する撥油被膜３０ｂと、潤滑油Ｓに作用するせん断応力とによって、潤滑油Ｓは、メタル軸受３０の内周面に付着し続けることができない。このため、潤滑油Ｓは、クランクシャフト１０の回動に伴って、撥油被膜３０ｂに弾かれるようにメインジャーナル１１側へ移動する。

この際、潤滑油Ｓが僅かに空気を含有しているため、潤滑油Ｓは、含有する空気をメタル軸受３０側に残すように、メインジャーナル１１側へ移動することになる。このため、潤滑油Ｓとメタル軸受３０の撥油被膜３０ｂとの隙間には、潤滑油Ｓから分離した空気の層（空気層Ｖａ）が形成される。
このようにして、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との隙間には、メインジャーナル１１に接する油層Ｖｏと、メタル軸受３０に接する空気層Ｖａとで構成された潤滑膜Ｖが形成される。

また、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの隙間に形成される潤滑膜Ｗは、図７（ｂ）に示すように、径方向で隣接する二つの層で構成されている。より詳しくは、潤滑膜Ｗは、図７（ｂ）に示すように、ピンジャーナル１２の外周面（撥油被膜１２ｂ）に接する空気層Ｗａと、コンロッド４０の軸受孔４０ａの周面に接する油層Ｗｏとで構成されている。

油層Ｗｏは、ピンジャーナル１２の供給路１２ａを介して供給された潤滑油Ｓで構成されている。一方、空気層Ｗａは、潤滑油Ｓから分離した空気で構成されている。
このような潤滑膜Ｗは、ピンジャーナル１２の撥油被膜１２ｂと、潤滑油Ｓに作用するせん断応力によって形成される。

より詳しくは、ピンジャーナル１２の供給路１２ａから流出した潤滑油Ｓは、供給路１２ａからピンジャーナル１２の外周面に付着するように流動する。しかしながら、供給路１２ａに連続する撥油被膜１２ｂと、潤滑油Ｓに作用するせん断応力とによって、潤滑油Ｓは、ピンジャーナル１２の外周面に付着し続けることができない。このため、潤滑油Ｓは、クランクシャフト１０の回動に伴って、撥油被膜１２ｂに弾かれるようにコンロッド４０側へ移動する。

この際、潤滑油Ｓが僅かに空気を含有しているため、潤滑油Ｓは、含有する空気をピンジャーナル１２側に残すように、コンロッド４０側へ移動することになる。このため、潤滑油Ｓとピンジャーナル１２の撥油被膜１２ｂとの隙間には、潤滑油Ｓから分離した空気の層（空気層Ｗａ）が形成される。
このようにして、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの隙間には、ピンジャーナル１２に接する空気層Ｗａと、コンロッド４０の軸受孔４０ａに接する油層Ｗｏとで構成された潤滑膜Ｗが形成される。

引き続き、上述した潤滑膜Ｖ，Ｗが形成された状態における潤滑油Ｓの流れについて、図５から図７を用いて詳述する。
まず、潤滑膜Ｖが形成されたメインジャーナル１１とメタル軸受３０との隙間では、図５（ｂ）及び図６（ｂ）の矢印Ｌ１で示したように、潤滑油Ｓが供給孔３０ａをとおって、空気層Ｖａに流入する。

この際、空気層Ｖａに流入した潤滑油Ｓは、撥油被膜３０ｂに付着することができない。このため、空気層Ｖａに流入した潤滑油Ｓは、図５（ｂ）及び図６（ｂ）の矢印Ｌ２で示したように、含有する空気を分離しながら油層Ｖｏに合流して、メインジャーナル１１の外周面に沿って流動する。

そして、油層Ｖｏを流動する潤滑油Ｓは、図５（ｂ）の矢印Ｌ３で示したように、排出路１１ａを介して、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との隙間から排出される。
なお、排出路が形成されていない第１メインジャーナル１１１、第３メインジャーナル１１３及び第５メインジャーナル１１５において、潤滑油Ｓは、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との隙間を軸方向Ｘへ流動して外部に排出される。

また、潤滑膜Ｗが形成されたピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの隙間では、図７（ｂ）の矢印Ｌ４で示したように、潤滑油Ｓが供給路１２ａをとおって、空気層Ｗａに流入する。この際、空気層Ｗａに流入した潤滑油Ｓは、撥油被膜１２ｂに付着することができない。

このため、空気層Ｗａに流入した潤滑油Ｓは、図７（ｂ）の矢印Ｌ５で示したように、含有する空気を分離しながら油層Ｗｏに合流して、軸受孔４０ａの周面に沿って流動する。
そして、油層Ｗｏを流動する潤滑油Ｓは、図７（ｂ）の矢印Ｌ６で示したように、排出路４１ａを介して、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの隙間から排出され、コンロッド４０のピン孔４１ｂとピストンピン３との隙間に供給される。

このように、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との隙間、及びピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの隙間には、クランクシャフト１０の回動が停止するまで、潤滑油Ｓが径方向へ向けて連続して流動することで、空気層Ｖａを有する潤滑膜Ｖ、及び空気層Ｗａを有する潤滑膜Ｗが連続して形成される。

以上のように、オイル潤滑軸受構造は、略円柱状のメインジャーナル１１と、メインジャーナル１１の径方向でメインジャーナル１１を支持するメタル軸受３０とを備えている。このオイル潤滑軸受構造は、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との隙間に潤滑油を供給するオイル供給部５を備えたものである。そして、メタル軸受３０の摺動面は、その全面が撥油性を有する撥油被膜３０ｂで形成されたものである。

これにより、オイル潤滑軸受構造は、油膜切れの発生を阻止可能な膜厚の潤滑膜Ｖが介在する場合であっても、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との間の摺動抵抗を抑制することができる。

具体的には、撥油被膜３０ｂは、油分に含有する空気の接触を許容しつつ、油分のみを離間させることができる。このため、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との相対回転に伴って、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との隙間に、空気を含有した潤滑油が供給されると、オイル潤滑軸受構造は、潤滑油に含有する空気をメタル軸受３０の内周面側に残すようにして、潤滑油をメタル軸受３０の内周面から離間させることができる。

つまり、オイル潤滑軸受構造は、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との相対回転に伴って、潤滑油に含有する空気を分離することができる。このため、オイル潤滑軸受構造は、撥油被膜３０ｂであるメタル軸受３０の内周面に接する薄膜の空気層Ｖａと、メインジャーナル１１の外周面に接する油層Ｖｏとで構成された潤滑膜Ｖを、空気供給部を別途設けることなく、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との隙間に形成することができる。

これにより、オイル潤滑軸受構造は、潤滑油のみで潤滑膜を形成した場合に比べて、油層Ｖｏの膜厚を抑えた潤滑膜Ｖを形成できるため、油層Ｖｏのせん断応力を抑えることができる。

さらに、例えば、径方向荷重が比較的小さい場合、オイル潤滑軸受構造は、油層Ｖｏと空気層Ｖａとによって、メインジャーナル１１をフローティング状態で支持することになる。この場合、オイル潤滑軸受構造は、潤滑油に比べて粘性抵抗の低い空気層Ｖａにより、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との間の摺動抵抗を抑制することができる。

さらにまた、径方向荷重が比較的大きく空気層Ｖａの維持が困難な場合であっても、オイル潤滑軸受構造は、油層Ｖｏとメタル軸受３０の内周面との間の摩擦抵抗を撥油被膜３０ｂによって低減できるため、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との間の摺動抵抗を抑制することができる。

したがって、オイル潤滑軸受構造は、油膜切れの発生を阻止可能な膜厚の潤滑膜Ｖが介在する場合であっても、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との間の摺動抵抗を抑制することができる。

また、オイル潤滑軸受構造は、略円柱状のピンジャーナル１２と、ピンジャーナル１２の径方向でピンジャーナル１２を支持するコンロッド４０の軸受孔４０ａとを備えている。このオイル潤滑軸受構造は、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの隙間に潤滑油を供給するオイル供給部５を備えたものである。そして、ピンジャーナル１２の摺動面は、その全面が撥油性を有する撥油被膜１２ｂで形成されたものである。

これにより、オイル潤滑軸受構造は、油膜切れの発生を阻止可能な膜厚の潤滑膜Ｗが介在する場合であっても、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの間の摺動抵抗を抑制することができる。

具体的には、撥油被膜１２ｂは、油分に含有する空気の接触を許容しつつ、油分のみを離間させることができる。このため、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの相対回転に伴って、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの隙間に、空気を含有した潤滑油が供給されると、オイル潤滑軸受構造は、潤滑油に含有する空気をピンジャーナル１２の外周面側に残すようにして、潤滑油をピンジャーナル１２の外周面から離間させることができる。

つまり、オイル潤滑軸受構造は、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの相対回転に伴って、潤滑油に含有する空気を分離することができる。このため、オイル潤滑軸受構造は、撥油被膜１２ｂであるピンジャーナル１２の外周面に接する薄膜の空気層Ｗａと、軸受孔４０ａの周面に接する油層Ｗｏとで構成された潤滑膜Ｗを、空気供給部を別途設けることなく、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの隙間に形成することができる。

これにより、オイル潤滑軸受構造は、潤滑油のみで潤滑膜を形成した場合に比べて、油層Ｗｏの膜厚を抑えた潤滑膜Ｗを形成できるため、油層Ｗｏのせん断応力を抑えることができる。

さらに、例えば、径方向荷重が比較的小さい場合、オイル潤滑軸受構造は、油層Ｗｏと空気層Ｗａとによって、ピンジャーナル１２をフローティング状態で支持することになる。この場合、オイル潤滑軸受構造は、潤滑油に比べて粘性抵抗の低い空気層Ｗａにより、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの間の摺動抵抗を抑制することができる。

さらにまた、径方向荷重が比較的大きく空気層Ｗａの維持が困難な場合であっても、オイル潤滑軸受構造は、油層Ｗｏとピンジャーナル１２の外周面との間の摩擦抵抗を撥油被膜１２ｂによって低減できるため、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの間の摺動抵抗を抑制することができる。

したがって、オイル潤滑軸受構造は、油膜切れの発生を阻止可能な膜厚の潤滑膜Ｗが介在する場合であっても、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの間の摺動抵抗を抑制することができる。

また、オイル潤滑軸受構造は、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との間に介在する潤滑油を排出する排出路１１ａを備えている。そして、オイル供給部５は、撥油被膜３０ｂであるメタル軸受３０の内周面に開口形成されたものである。一方、排出路１１ａは、メインジャーナル１１の外周面に開口形成されたものである。

この構成によれば、オイル潤滑軸受構造は、オイル供給部５（第１のオイル供給部）から排出路１１ａへ潤滑油を確実に流動させることができる。
具体的には、メインジャーナル１１の外周面に接する油層Ｖｏは、メタル軸受３０の内周面へ向けて押圧された場合であっても、撥油被膜３０ｂ、及び空気層Ｖａによって流動が阻害され、メタル軸受３０の内周面に接することができない。

このため、例えば、オイル供給部がメインジャーナル１１の外周面に開口形成され、排出路が撥油被膜３０ｂであるメタル軸受３０の内周面に開口形成された場合、オイル供給部から供給された潤滑油は、空気層Ｖａを超えて排出路へ流入することができない。

これに対して、オイル供給部５（第１のオイル供給部）が撥油被膜３０ｂであるメタル軸受３０の内周面に開口形成されことにより、オイル潤滑軸受構造は、空気層Ｖａに供給された潤滑油を、メインジャーナル１１及びメタル軸受３０の相対回転と、撥油被膜３０ｂとの協働によって、含有する空気を分離しながら油層Ｖｏへ流動させることができる。

さらに、メインジャーナル１１の外周面に開口形成された排出路１１ａが油層Ｖｏに接するため、オイル潤滑軸受構造は、油層Ｖｏの潤滑油をスムーズに排出路１１ａに排出することができる。
よって、オイル潤滑軸受構造は、オイル供給部５（第１のオイル供給部）から排出路１１ａへ潤滑油を確実に流動させることができ、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との間に安定した潤滑膜Ｖを形成することができる。

また、オイル潤滑軸受構造は、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの間に介在する潤滑油を排出する排出路４１ａを備えている。そして、オイル供給部５は、撥油被膜１２ｂであるピンジャーナル１２の外周面に開口形成されたものである。一方、排出路４１ａは、軸受孔４０ａの周面に開口形成されたものである。

この構成によれば、オイル潤滑軸受構造は、オイル供給部５（第２のオイル供給部）から排出路４１ａへ潤滑油を確実に流動させることができる。
具体的には、軸受孔４０ａの周面に接する油層Ｗｏは、ピンジャーナル１２の外周面へ向けて押圧された場合であっても、撥油被膜１２ｂ、及び空気層Ｗａによって流動が阻害され、ピンジャーナル１２の外周面に接することができない。

このため、例えば、オイル供給部が軸受孔４０ａの周面に開口形成され、排出路が撥油被膜１２ｂであるピンジャーナル１２の外周面に開口形成された場合、オイル供給部から供給された潤滑油は、空気層Ｗａを超えて排出路へ流入することができない。

これに対して、オイル供給部５（第２のオイル供給部）が撥油被膜１２ｂであるピンジャーナル１２の外周面に開口形成されことにより、オイル潤滑軸受構造は、空気層Ｗａに供給された潤滑油を、ピンジャーナル１２及びコンロッド４０の軸受孔４０ａの相対回転と、撥油被膜１２ｂとの協働によって、含有する空気を分離しながら油層Ｗｏへ流動させることができる。

さらに、軸受孔４０ａの周面に開口形成された排出路４１ａが油層Ｗｏに接するため、オイル潤滑軸受構造は、油層Ｗｏの潤滑油をスムーズに排出路４１ａに排出することができる。
よって、オイル潤滑軸受構造は、オイル供給部５（第２のオイル供給部）から排出路４１ａへ潤滑油を確実に流動させることができ、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの間に安定した潤滑膜Ｗを形成することができる。

また、撥油被膜３０ｂ，１２ｂがフッ素樹脂被膜で構成されたことにより、オイル潤滑軸受構造は、より高い撥油性を発揮する撥油被膜３０ｂ，１２ｂを形成することができる。このため、オイル潤滑軸受構造は、空気層Ｖａと油層Ｖｏからなる潤滑膜Ｖ、及び空気層Ｗａと油層Ｗｏからなる潤滑膜Ｗをより確実に形成することができる。

よって、オイル潤滑軸受構造は、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との間の摺動抵抗、及びピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの間の摺動抵抗を確実に抑制することができる。

また、フッ素樹脂被膜が架橋フッ素樹脂で形成されたことにより、オイル潤滑軸受構造は、撥油被膜３０ｂ，１２ｂの耐摩耗性をより向上することができる。このため、オイル潤滑軸受構造は、撥油被膜３０ｂ，１２ｂを長期にわたって確保することができる。
よって、オイル潤滑軸受構造は、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との間の摺動抵抗、及びピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの間の摺動抵抗を長期にわたって抑制することができる。

また、回転軸体が多気筒エンジン１のクランクシャフト１０であることにより、オイル潤滑軸受構造は、径方向荷重の変動幅が大きいクランクシャフト１０であっても、空気層Ｖａを有する潤滑膜Ｖと撥油被膜３０ｂとの協働、及び空気層Ｗａを有する潤滑膜Ｗと撥油被膜１２ｂとの協働によって摺動抵抗を安定して抑えることができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の回転軸体は、実施形態のピンジャーナル１２に対応し、
以下同様に、
すべり軸受は、コンロッド４０の軸受孔４０ａに対応し、
回転軸体の摺動面は、ピンジャーナル１２の外周面に対応し、
撥油面は、撥油被膜１２ｂに対応し、
オイル排出部は、排出路４１ａに対応し、
すべり軸受の摺動面は、軸受孔４０ａの周面に対応し、
エンジンは、多気筒エンジン１に対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

例えば、上述した実施形態において、多気筒エンジン１のクランクシャフト１０を用いてオイル潤滑軸受構造を説明したが、これに限定せず、適宜の回転軸体を潤滑膜、及びすべり軸受で支持するオイル潤滑軸受構造に適用してもよい。例えば、多気筒エンジンのカムシャフト、ピストンピン、オイルポンプ軸、あるいは過給機のタービン軸などを回転軸体とするオイル潤滑軸受構造に適用してもよい。

また、多気筒エンジンにおけるオイル潤滑軸受構造に限らず、回転軸体が、潤滑膜、及びすべり軸受で支持された適宜の装置に適用してもよい。例えば、車両、航空機、あるいは船舶などの内燃機関や変速機に適用されてもよい。

さらに、工作機械、組立機械、あるいは試験設備などにおいて、回転軸体を支持する軸受構造に適用されてもよい。なお、回転軸体とすべり軸受とは相対回転可能であればよく、例えば、すべり軸受が非回転で回転軸体が相対回転する構成、あるいは回転軸体が非回転ですべり軸受が回動する構成であってもよい。

また、一端にオイルポンプ２５が接続されたオイル供給部５によって、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との隙間、及びピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの隙間に潤滑油を供給する構成としたが、潤滑油が供給可能であれば、これに限定しない。
例えば、メインジャーナル１１とメタル軸受３０との隙間、または／およびピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの隙間に対して、軸方向Ｘから潤滑油を供給するオイル供給部であってもよい。

また、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの隙間に介在する潤滑油を、コンロッド４０に設けた排出路４１ａを介して排出したが、これに限定せず、潤滑油が軸方向Ｘに排出される構成であってもよい。より詳しくは、コンロッドに排出路を設けず、潤滑油が、ピンジャーナル１２とコンロッド４０の軸受孔４０ａとの隙間を介して、軸方向Ｘへ向けて排出される構成であってもよい。

また、メインジャーナル１１をメタル軸受３０で支持する構成としたが、これに限定せず、すべり軸受であれば、適宜の素材で形成された軸受であってもよい。
また、コンロッド４０の軸受孔４０ａをすべり軸受として機能するように構成したが、これに限定せず、メインジャーナル１１と同様に、ピンジャーナル１２と軸受孔４０ａとの間に、メタル軸受を介在させてもよい。この場合、メタル軸受には、コンロッド４０の排出路１１ａに連通する排出孔を開口形成する。

また、フッ素樹脂、または架橋フッ素樹脂の被膜で構成された撥油被膜３０ｂ，１２ｂとしたが、これに限定せず、高い撥油性を有する撥油面を形成できるのであれば、適宜の構成であってもよい。例えば、フッ素樹脂とは異なる素材の被膜で構成された撥油被膜、あるいは周面に施した凹凸加工によって撥油性を高めた撥油面であってもよい。

１…多気筒エンジン
５…オイル供給部
１０…クランクシャフト
１１…メインジャーナル
１１ａ…排出路
１２…ピンジャーナル
１２ｂ…撥油被膜
３０…メタル軸受
３０ｂ…撥油被膜
４０ａ…軸受孔
４１ａ…排出路
Ｓ…潤滑油

Claims (4)

1. 略円柱状の回転軸体と、
   該回転軸体の径方向で前記回転軸体を支持するすべり軸受とを備えたオイル潤滑軸受構造であって、
   前記回転軸体と前記すべり軸受との隙間に潤滑油を供給するオイル供給部と、
   前記回転軸体と前記すべり軸受との隙間の前記潤滑油を排出するオイル排出部とを備え、
   前記回転軸体の摺動面は、
   摺動面全体が撥油性を有する撥油面で形成され、
   前記オイル供給部は、
   前記撥油面である前記回転軸体の摺動面に開口形成され、
   前記オイル排出部は、
   前記すべり軸受の摺動面に開口形成された
   オイル潤滑軸受構造。
2. 前記撥油面は、フッ素樹脂被膜で構成された
   請求項１に記載のオイル潤滑軸受構造。
3. 前記フッ素樹脂被膜は、架橋フッ素樹脂で形成された
   請求項２に記載のオイル潤滑軸受構造。
4. 前記回転軸体は、エンジンのクランクシャフトである
   請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のオイル潤滑軸受構造。

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