JP7480373B1 - 半割スラスト軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】運転時の焼付の発生を抑制することのできる内燃機関のクランク軸用の半割スラスト軸受を提供すること。【解決手段】本発明によれば、半割スラスト軸受の摺動面が、径方向に延びる少なくとも２つの油溝と、各油溝の周方向両側に位置する複数のパッド面と、各油溝に関してクランク軸の回転方向前方側に位置するように形成された第１傾斜面と、各油溝に関してクランク軸の回転方向後方側に位置するように形成された第２傾斜面とを有する。第１傾斜面および第２傾斜面はそれぞれ、径方向に沿って周方向長さが変化しており、周方向長さが最小である径方向位置にリッジ部を有する。第１傾斜面および第２傾斜面のそれぞれの軸線方向厚さは、径方向において、リッジ部で最大で、リッジ部から径方向内側端部および径方向外側端部のそれぞれに向かって小さくなるように形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受ける摺動面を有する半円環形状の半割スラスト軸受に関するものである。

内燃機関のクランク軸は、そのジャーナル部において、一対の半割軸受を円筒形状に組み合わせて構成される主軸受を介して、内燃機関のシリンダブロック下部に回転自在に支持される。一対の半割軸受のうちの一方または両方が、クランク軸の軸線方向力を受ける半割スラスト軸受と組み合わせて用いられる。判割スラスト軸受は、半割軸受の軸線方向に向いた両端面のうちの一方または両方に配設される。

半割スラスト軸受は、クランク軸の軸方向に生じる軸線方向力を受ける。すなわち、クラッチによってクランク軸と変速機とが接続される際等に、クランク軸に対して入力される軸線方向力を支承することを目的として配置される。

上述の通り、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。潤滑油が、シリンダブロック壁内のオイルギャラリーから主軸受の壁内の貫通口を通じて、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。このようにして、潤滑油は、主軸受の潤滑油溝内に供給され、その後半割スラスト軸受に供給される。

ところで、近年、内燃機関の軽量化のためにクランク軸の軸径が小径化され、従来のクランク軸よりも剛性が小さくなってきている。このため、内燃機関の運転時にクランク軸に撓みが発生し易く、クランク軸の振動が大きくなる傾向にある。したがって、半割スラスト軸受の摺動面とクランク軸のスラストカラー面とが直接に接触し、焼付などの損傷が起き易くなっている。この対策として、半割スラスト軸受の摺動面に複数のパッド部を設け、且つパッド部とパッド部の間に油溝と傾斜面とを設けることにより、内燃機関の運転時に傾斜面とスラストカラー面との間の隙間に高圧の油膜を形成して、半割スラスト軸受の摺動面とクランク軸のスラストカラー面とが直接に接触し難くする技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
また、半割スラスト軸受の摺動面に周方向に延びる細溝を径方向に連なるように形成することにより、摺動面全体に油を供給して摺動面の焼付を防ぐ技術も提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２０１７－１７２６０７号公報 特開２００１－３２３９２８号公報

しかし、特許文献１や特許文献２の技術を採用しても、上述のようにクランク軸の振動が大きくなると、半割スラスト軸受の摺動面とクランク軸のスラストカラー面とが直接に接触し、半割スラスト軸受の焼付の発生を防止することが困難であった。

したがって本発明の目的は、内燃機関の運転時の焼付の発生を抑制することのできる内燃機関のクランク軸用の半割スラスト軸受を提供することである。

本発明によれば、内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるための半円環形状の半割スラスト軸受であって、半割スラスト軸受は、軸線方向力を受ける摺動面と、その反対側の背面とを有し、且つ軸線方向、周方向および径方向を規定し、また摺動面は、
それぞれが摺動面の径方向内側端部から径方向外側端部まで一定の幅で径方向に延びる少なくとも２つの油溝と、
各油溝の周方向両側に位置する複数のパッド面であって、背面からパッド面までの軸線方向厚さが一定である、複数のパッド面と、
少なくとも２つの第１傾斜面であって、各第１傾斜面が、油溝に関してクランク軸の回転方向前方側に位置するように油溝とパッド面の間に形成され、背面から第１傾斜面までの軸線方向厚さが、周方向においてパッド面側から油溝側へ向かって漸次薄くなっている、少なくとも２つの第１傾斜面と
少なくとも２つの第２傾斜面であって、各第２傾斜面が、油溝に関してクランク軸の回転方向後方側に位置するように油溝とパッド面の間に形成され、背面から第２傾斜面までの軸線方向厚さが、周方向においてパッド面側から油溝側へ向かって漸次薄くなっている、少なくとも２つの第２傾斜面と
を有する、半割スラスト軸受において、
第１傾斜面および第２傾斜面はそれぞれ、径方向に沿って変化している周方向長さを有し、且つ、周方向長さが最小である径方向位置に、周方向に延びるリッジ部を有し、第１傾斜面および第２傾斜面のそれぞれの周方向長さは、リッジ部から径方向内側端部に向かって径方向に沿って大きくなり、且つリッジ部から径方向外側端部に向かって径方向に沿って大きくなるように形成され、
第１傾斜面および第２傾斜面のそれぞれの軸線方向厚さは、径方向において、リッジ部で最大で、リッジ部から径方向内側端部に向かって小さくなり、且つリッジ部から径方向外側端部に向かって小さくなるように形成され、また
各油溝の周方向両側に位置する第１傾斜面および第２傾斜面のリッジ部は、半割スラスト軸受の径方向中心線よりも外側の同じ径方向位置に形成される、半割スラスト軸受が提供される。

本発明によれば、第１傾斜面および第２傾斜面のそれぞれにおいて、リッジ部の周方向長さ（Ｌ３）が、径方向内側端部における周方向長さ（Ｌ１）の５０％～９０％であってもよい。

また本発明によれば、第１傾斜面および第２傾斜面のそれぞれにおいて、油溝と隣接する位置でのパッド面からリッジ部まで軸線方向深さ（Ｄ３）が、油溝と隣接する位置でのパッド面から径方向内側端部までの軸線方向深さ（Ｄ１）の５０％～９０％であってもよい。

さらに、本発明によれば、油溝の周方向両側の第１傾斜面および第２傾斜面は、油溝の幅方向中心線に関して対称に形成されていてもよい。

軸受装置の分解斜視図である。 本発明の一実施形態による半割スラスト軸受の正面図である。 図２の半割スラスト軸受の径方向中心線Ａ－Ａに沿った断面図である。 図２の半割スラスト軸受の油溝付近を示す拡大図である。 図２の半割スラスト軸受の線Ｂ－Ｂに沿った断面図である。 図２の半割スラスト軸受の線Ｃ－Ｃに沿った断面図である。 半割軸受およびスラスト軸受を含む軸受装置の正面図である。 図７の軸受装置の断面図である。 本発明の半割スラスト軸受の作用を説明するための図である。 本発明の半割スラスト軸受の作用を説明するための図である。 従来技術の半割スラスト軸受の作用を説明するための図である。 従来技術の半割スラスト軸受の作用を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態およびその利点を、添付の概略図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。

（軸受装置の全体構成）
まず、図１、図７および図８を用いて本発明の半割スラスト軸受８を備える軸受装置１の全体構成を説明する。図１、図７および図８に示すように、シリンダブロック２の下部に軸受キャップ３を取り付けて構成された軸受ハウジング４には、両側面間を貫通する円形孔である軸受孔（保持孔）５が形成されており、側面における軸受孔５の周縁には円環状凹部である受座６、６が形成されている。軸受孔５には、クランク軸のジャーナル部１１を回転自在に支承する半割軸受７、７が円筒状に組み合わされて嵌合される。受座６、６には、クランク軸のスラストカラー１２を介して軸線方向力ｆ（図８参照）を受ける半割スラスト軸受８、８が円環状に組み合わされて嵌合される。

図７に示すように、主軸受を構成する半割軸受７のうち、シリンダブロック２側（上側）の半割軸受７の内周面には潤滑油溝７１が形成され、また潤滑油溝７１から外周面に貫通する貫通孔７２が形成されている。なお、潤滑油溝７１は、上下両方の半割軸受に形成することもできる。また、半割軸受７には、半割軸受７同士の当接面に隣接して、周方向両端にクラッシュリリーフ７３が形成されている。

軸受装置１では、オイルポンプ（図示せず）から加圧されて吐出された油が、シリンダブロック２の内部油路から半割軸受７の壁を貫通する貫通孔７２を通り、半割軸受７の内周面の潤滑油溝７１に供給される。潤滑油溝７１内に供給された油は、一部は半割軸受７の内周面に供給され、一部はジャーナル部１１の表面の図示しないクランク軸の内部油路の開口に侵入してクランクピン側へ送られ、一部は主軸受を構成する一対の半割軸受７、７のクラッシュリリーフ７３の表面とクランク軸のジャーナル部１１の表面との間の隙間を通じて、半割軸受７、７の幅方向両端から外部へ流出する。半割軸受７の幅方向両端から外部へ流出した油は、主にクランク軸のスラストカラー１２の表面、ハウジングの受座６、半割スラスト軸受８の内径面、およびクランク軸のジャーナル部１１の表面によって囲まれる隙間に流入し、その後、半割スラスト軸受８の摺動面８１の油溝８１ａに流入する。油溝８１ａに流入した油は、回転するスラストカラー１２の表面に付随して、半割スラスト軸受８の摺動面８１の第１傾斜面８５Ｆ、パッド面８４へと順に流れる。

一般にスラスト軸受は、その摺動面８１とクランク軸のスラストカラー１２の表面との間の油に圧力が発生することで、クランク軸からの軸線方向力ｆを支承する。

内燃機関の運転時、クランク軸の撓みによる振動が大きくなると、クランク軸のスラストカラー１２の表面は、半割スラスト軸受の摺動面８１に対して傾斜角度を変化させながら、またはうねりながら、近接する動作と離間する動作を繰り返す。
ここで、図１０Ａおよび図１０Ｂを用いて、摺動面１８１に複数の傾斜面とパッド面とを有する従来技術の半割スラスト軸受１８の構成およびその作用を説明する。図１０Ａは、半割スラスト軸受１８の摺動面側を見た正面図であり、図１０Ｂは、図１０ＡのＹ２矢視図であり、Ｘ矢印はスラストカラー１２の回転方向、白矢印は、油の流れを示す。
従来技術の半割スラスト軸受１８の摺動面１８１は、複数のパッド面１８４と複数の傾斜面１８５Ｆ、１８５Ｒと複数の油溝８１ａとを有する。各パッド面１８４は、パッド面１８４と半割スラスト軸受１８の背面との間の軸線方向厚さが一定であるように形成され、また各油溝８１ａは、半割スラスト軸受１８の中心から放射状に延びるように、パッド面１８４とパッド面１８４との間に形成される。複数の傾斜面１８５Ｆ、１８５Ｒは、パッド面１８４の、クランク軸の回転方向Ｘの後方側の周方向端部から油溝８１ａへ向かって軸線方向厚さが薄くなるように形成された第１傾斜面１８５Ｆと、パッド面１８４の、クランク軸の回転方向Ｘの前方側の周方向端部から油溝８１ａへ向かって軸線方向厚さが薄くなるように形成された第２傾斜面１８５Ｒとを含む。第１傾斜面１８５Ｆおよび第２傾斜面１８５Ｒの軸線方向の厚さは、半割スラスト軸受の径方向に沿って一定となるように形成されている。第１傾斜面１８５Ｆおよび第２傾斜面１８５Ｒのそれぞれの周方向長さは、半割スラスト軸受１８の径方向内側端部１８１ｉから外側端部１８１ｏへ向かって連続して大きくなっている。パッド面１８４、第１傾斜面１８５Ｆおよび第２傾斜面１８５Ｒはそれぞれ、平坦になされている。この構成により、第１傾斜面１８５Ｆとスラストカラー１２の表面との間には、スラストカラー１２の回転方向Ｘの前方側に向かって次第に隙間が狭くなるくさび状隙間が形成される（図１０Ｂ参照）。
従来技術の半割スラスト軸受１８では、内燃機関の運転時にクランク軸の撓みによる振動が大きくなって、クランク軸のスラストカラー１２の表面が摺動面１８１に近接した時、油溝８１ａ、第１傾斜面１８５Ｆおよび第２傾斜面１８５Ｒと、スラストカラー１２の表面との間の油は、回転するスラストカラー１２の表面に付随して第１傾斜面１８５Ｆとスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間の回転方向Ｘの前方側の周方向端部側へ向かって流れる。この油は、くさび状隙間を流れる際、流体力学的な作用を受けて圧力が高くなり、くさび状隙間の周方向端部付近（図１０Ａの破線楕円Ａ２および図１０Ｂの破線円Ａ２の付近）で最大圧となる油膜が形成される。

しかし、従来技術の半割スラスト軸受１８では、第１傾斜面１８５Ｆおよび第２傾斜面１８５Ｒとスラストカラー面１２との間のくさび状隙間の周方向端部付近（図１０Ａの破線楕円Ａ２および図１０Ｂの破線円Ａ２の付近）で最大となる油膜の圧力が不十分であり、また、くさび状隙間からパッド面１８４へ送られる油量も不十分であったため、半割スラスト軸受１８の摺動面１８１（パッド面１８４）とクランク軸のスラストカラー１２の表面が直接接触し易く、半割スラスト軸受１８に焼付が発生し易い。

この理由について、以下に詳細に説明する。
油は、第１傾斜面１８５Ｆとのスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間を流れる際、流体力学的な作用を受けるのと同時に、回転するスラストカラー１２の表面に付随して第１傾斜面１８５Ｆとスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間を周方向に流れるため、遠心力の作用を受ける。
上述のように、従来技術の半割スラスト軸受１８では、くさび状隙間の深さ（パッド面１８４を第１傾斜面１８５Ｒの上方まで延長した仮想パッド面から第１傾斜面１８５Ｒまでの軸線方向深さ）は、周方向のいずれの位置でも、径方向に沿って一定であり、また、くさび状隙間の周方向長さは、摺動面１８１の径方向内側端部１８１ｉから径方向外側端部１８１ｏに向かって連続して大きくなっている。すなわち、くさび状隙間の周方向に沿った断面積（仮想パッド面と第１傾斜面との間の断面積）は、径方向内側端部１８１ｉから径方向外側端部１８１ｏに向かって連続して大きくなっており、遠心力の作用を受けて径方向内側端部１８１ｉ側から径方向外側端部１８１ｏ側へ向かう油の流れに対する油路抵抗は小さい。このため、第１傾斜面１８５Ｆ上のくさび状隙間の周方向に流れる油は、くさび状隙間の周方向端部へ達する前に径方向外側端部１８１ｏへ向かって流れ易く、したがってくさび状隙間の径方向外側端部１８１ｏから外部へ流出し易い。くさび状隙間の周方向端部へ流れる油の量が少ないと、油の圧力が高くなり難く、また、くさび状隙間の周方向端部からパッド面１８４とスラストカラー面１２との間の隙間へ流れる油量も少なくなる。

本発明は、このような従来技術の問題に対処したものであり、以下、本発明に係る半割スラスト軸受の構成の一例を説明する。

（半割スラスト軸受の構成）
図２～７に本発明の１つの実施形態による半割スラスト軸受８の構成を示す。この半割スラスト軸受８は、鋼製の裏金層に薄い軸受合金層を接着させたバイメタルによって、半円環形状の平板に形成されている。半割スラスト軸受８は、軸受合金層の表面でありスラストカラー１２を支承する側に位置する摺動面８１と、軸受合金層を接着させた側と反対側の裏金層の表面である背面８２とを有する。より詳細には、摺動面８１は、複数のパッド面８４と、複数の傾斜面８５Ｆ、８５Ｒと、複数の油溝８１ａとを有する。なお、油溝８１ａの表面は、必ずしも全面が軸受合金層によって覆われていなくてもよい。

図２は、本発明の１つの実施形態による半割スラスト軸受８の正面図であり、図３は、図２の半割スラスト軸受８の径方向における中心線Ａ－Ａに沿った断面を示し、図４は、図２の半割スラスト軸受の油溝８１ａ付近を示す拡大図であり、図５は、図２の半割スラスト軸受の線Ｂ－Ｂに沿った断面を示し、図６は、図２の半割スラスト軸受の線Ｃ－Ｃに沿った断面を示す。なお、図２において、Ｘ矢印はクランク軸（スラストカラー１２の表面）の回転方向を示す。
各パッド面８４において、パッド面８４と背面８２との間の軸線方向厚さＴは一定、すなわちパッド面８４は背面８２と平行である。また各パッド面８４は、概ね部分円環形状に形成されている。本実施形態では、半割スラスト軸受８の摺動面８１に３つのパッド面８４が周方向に離間して配置されるが、パッド面８４の数は３つより多くてもよく、一般的には３～５のパッド面が形成される。

複数の油溝８１ａはそれぞれ、摺動面８１の径方向内側端部８１ｉから径方向外側端部８１ｏまで放射状に（すなわち径方向に）延びるように、パッド面８４とパッド面８４の間に配置される。なお、本実施形態では、パッド面８４に挟まれた２つの油溝８１ａに加えて、２つの半割スラスト軸受１８を組み合わせたときに各突合せ部に油溝８１ａが形成されるように、半割スラスト軸受８の周方向両端面８３、８３に隣接して部分的な油溝８１ａが形成されている。

油溝８１ａの具体的な寸法として、乗用車用等の小型内燃機関のクランク軸（ジャーナル部の直径が３０～１００ｍｍ程度）に使用する場合の油溝８１ａの溝幅Ｗ１は２～７ｍｍであり、油溝８１ａの深さＤＧは０．２～１ｍｍであってもよく、本実施形態では、その周方向断面は略円弧形状である（図３参照）。ここで、油溝８１ａの深さＤＧは、パッド面８４から油溝８１ａの最深部までの、半割スラスト軸受８の軸線方向の長さとして定義される。なお、上述の寸法は一例に過ぎず、それぞれの寸法はこれらの範囲に限定されない。

パッド面８４と油溝８１ａとの間に傾斜面部が配置される。周方向において、この傾斜面部は、クランク軸の回転方向Ｘの後方側に位置するパッド面８４の周方向端部から油溝８１ａへ向かって軸線方向厚さが薄くなり、且つ油溝８１ａと隣接する位置で最小の厚さＴｓとなるように形成された第１傾斜面８５Ｆと、クランク軸の回転方向Ｘの前方側に位置するパッド面８４の周方向端部から油溝８１ａへ向かって軸線方向厚さが薄くなり、且つ油溝８１ａと隣接する位置で最小の厚さＴｓとなるように形成された第２傾斜面８５Ｒとを有する。後述するように、本実施形態において、第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒはいずれも曲面として形成される。
なお、図２においてＸ矢印はクランク軸（スラストカラー１２）の回転方向を示すが、図８に示す紙面の左側の受座６に配置される半割スラスト軸受８、８に対するスラストカラー１２の回転方向Ｘと、紙面の右側の受座６に配置される半割スラスト軸受８、８に対するスラストカラー１２の回転方向Ｘとは逆になることが理解されよう。図２および図７に示すスラストカラー１２の回転方向とは逆方向（左回転）である側に配置される半割スラスト軸受８では、図２および図７における第１傾斜面８５Ｆが第２傾斜面８５Ｒを構成し、図２および図７における第２傾斜面８５Ｒが第１傾斜面８５Ｆを構成する。

第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒはそれぞれ、軸方向から見て（すなわち図４の紙面垂直方向から見て）、油溝８１ａに隣接する位置とパッド面８４に隣接する位置との間に周方向長さＬを有している。図４に示すように第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒのそれぞれの周方向長さＬは半割スラスト軸受８の径方向に沿って変化しており、径方向にわたって一定ではない。また第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒはそれぞれ、最小周方向長さＬ３である径方向位置に、図４で破線で示すように周方向に延びるリッジ部ＲＰを有し、複数の第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒのそれぞれのリッジ部ＲＰは、半割スラスト軸受８の同じ径方向位置に形成される。第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒのそれぞれの周方向長さＬは、リッジ部ＲＰから径方向内側端部８１ｉに向かって連続して大きくなっており、またリッジ部ＲＰから径方向外側端部８１ｏに向かって連続して大きくなっている。リッジ部ＲＰは、半割スラスト軸受８の径方向中心線Ｍよりも径方向の外側に位置している。
本実施例では、径方向内側端部８１ｉにおける第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの周方向長さＬ１は、径方向外側端部８１ｏにおける周方向長さＬ２よりも大きいが、これに限定されることなく、径方向内側端部８１ｉにおける第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの周方向長さＬ１が、径方向外側端部８１ｏにおける周方向長さＬ２よりも小さくてもよく、または、径方向内側端部８１ｉにおける第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの周方向長さＬ１が、径方向外側端部８１ｏにおける周方向長さＬ２と同じであってもよい。また、第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの周方向長さＬは、リッジ部ＲＰから径方向内側端部８１ｉに向かって僅かな増減を繰り返しながら漸次大きくなっていてもよく、同様にリッジ部ＲＰから径方向外側端部８１ｏに向かって僅かな増減を繰り返しながら漸次大きくなっていてもよい。

以下、図５を参照して、半割スラスト軸受８の背面からの軸線方向長さとして定義される第１傾斜面８５Ｆの軸線方向厚さ、およびパッド面８４からの軸線方向長さとして定義される第１傾斜面８５Ｆの深さについて説明する。
図５は、第１傾斜面８５Ｆを通る半割スラスト軸受８の径方向断面（図２のＢ－Ｂ断面）を示す。第１傾斜面８５Ｆの軸線方向厚さは、リッジ部ＲＰにおいて最大（Ｔ３）で、リッジ部ＲＰから径方向内側端部８１ｉに向かって連続して小さく（Ｔ１）なり、且つリッジ部ＲＰから径方向外側端部８１ｏに向かって連続して小さくなっている。換言すれば、第１傾斜面８５Ｆの軸線方向深さは、リッジ部ＲＰにおいて最小（Ｄ３）で、リッジ部ＲＰから径方向内側端部８１ｉに向かって連続して大きく（Ｄ１）なり、且つリッジ部ＲＰから径方向外側端部８１ｏに向かって連続して大きく（Ｄ２）なっている。
第２傾斜面８５Ｒに関して同様に、第２傾斜面８５Ｒの軸線方向厚さは、リッジ部ＲＰにおいて最大（Ｔ３）で、リッジ部ＲＰから径方向内側端部８１ｉに向かって連続して小さく（Ｔ１）なり、且つリッジ部ＲＰから径方向外側端部８１ｏに向かって連続して小さくなっている。換言すれば、第２傾斜面８５Ｒの軸線方向深さは、リッジ部ＲＰにおいて最小（Ｄ３）で、リッジ部ＲＰから径方向内側端部８１ｉに向かって連続して大きく（Ｄ１）なり、且つリッジ部ＲＰから径方向外側端部８１ｏに向かって連続して大きく（Ｄ２）なっている（図６参照）。
本実施例では、第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの径方向内側端部８１ｉにおける軸線方向深さＤ１は、径方向外側端部８１ｏにおける軸線方向深さＤ２と同じであるが、これに限定されることなく、第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの径方向内側端部８１ｉにおける軸線方向深さＤ１が、径方向外側端部８１ｏにおける軸線方向深さＤ２よりも大きくてもよく、または、第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの径方向内側端部８１ｉにおける軸線方向深さＤ１が、径方向外側端部８１ｏにおける軸線方向深さＤ２よりも小さくてもよい。また第１傾斜面８５Ｆの深さおよび第２傾斜面の軸線方向深さは、リッジ部ＲＰから径方向内側端部８１ｉに向かって僅かな増減を繰り返しながら漸次大きくなっていてもよく、同様に、リッジ部ＲＰから径方向外側端部８１ｏに向かって僅かな増減を繰り返しながら漸次大きくなっていてもよい。

油溝８１ａおよび径方向内側端部８１ｉと隣接する位置における第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの軸線方向深さＤ１、ならびに、油溝８１ａおよび径方向外側端部８１ｏと隣接する位置における第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの軸線方向深さＤ２は、５～３０μｍとすることができる。また、油溝８１ａと隣接する位置における第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒのリッジ部ＲＰの軸線方向深さＤ３は、油溝８１ａおよび径方向内側端部８１ｉと隣接する位置における第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの軸線方向深さＤ１の５０％～９０％の深さとすることができる。
さらに、油溝８１ａおよび径方向外側端部８１ｏと隣接する位置における第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの軸線方向深さＤ２は、油溝８１ａおよび径方向内側端部８１ｉと隣接する位置における第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの軸線方向深さＤ１の８０％～１２０％の深さとすることができる。
第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒのそれぞれの、径方向内側端部８１ｉにおける周方向長さＬ１は、半割スラスト軸受８の円周角度５°～２５°に相当する周方向長さすることができ、第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒのそれぞれの、リッジ部ＲＰの周方向長さＬ３は、径方向内側端部８１ｉにおける周方向長さＬ１の５０％～９０％の長さとすることができる。第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒのそれぞれの、径方向外側端部８１ｏにおける周方向長さＬ２は、径方向内側端部８１ｉにおける周方向長さＬ１の８０％～１２０％の長さとすることができる。
なお、上述の寸法は一例に過ぎず、それぞれの寸法はこれらの範囲に限定されない。
また、本実施例では、第１傾斜面８５Ｆと第２傾斜面８５Ｒとは、油溝８１aの幅方向中心線ＧＣに関して対称に形成されているが、これとは異なり油溝８１aの幅方向中心線ＧＣに関して非対称的であってもよい。

以下、図９Ａおよび図９Ｂを用いて、本発明の半割スラスト軸受８において焼付が起き難い理由を説明する。図９Ａは、半割スラスト軸受８の油溝８１ａ付近を示す拡大図であり、図９Ｂは、図９ＡのＹ１矢視図であり、Ｘ矢印はスラストカラー１２の回転方向を示し、白矢印は油の流れを示す。
上述の通り、内燃機関の運転時にクランク軸の撓みによる振動が大きくなって、クランク軸のスラストカラー１２の表面が摺動面８１に近接すると、油溝８１ａ、第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒと、スラストカラー１２の表面との間の油は、回転するスラストカラー１２の表面に付随して第１傾斜面８５Ｆとスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間の回転方向の前方側の周方向端部側へ向かって流れる。この際、油は、遠心力が作用して、径方向外側端部８ｏ側へ向かって流れようとする。
（リッジ部の径方向内側領域による作用）
本発明によれば、第１傾斜面８５Ｆは、半割スラスト軸受８の径方向中心線Ｍよりも径方向外側に位置し且つ周方向長さが最小であるリッジ部ＲＰを有し、第１傾斜面８５Ｆの軸線方向深さＤは、半割スラスト軸受８の径方向においてリッジ部ＲＰで最小であり、且つリッジ部ＲＰから径方向内側端部８１ｉに向かって連続して大きくなっている。したがって、第１傾斜面８５Ｆのリッジ部ＲＰと径方向内側端部８１ｉの間の領域では、スラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間の周方向断面（断面積）が、径方向に沿って、径方向内側端部８１ｉからリッジ部ＲＰに向かって連続的に小さくなるように変化しており、このため、遠心力の作用を受けて径方向内側端部８１ｉ側から径方向外側端部８１ｏ側へ向かう油の流れに対する油路抵抗は大きくなっている。
このようなくさび状隙間の断面積の（径方向での）変化によって、第１傾斜面８５Ｆのリッジ部ＲＰと径方向内側端部８１ｉの間の領域とスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間を流れる油は、遠心力の作用を受けても径方向外側端部８１ｏ側への流れが抑制され、くさび状隙間の回転方向の前方側の周方向端部側に向かって流れる量が多くなる。このため、多量の油がリッジ部ＲＰの周方向端部付近のくさび状隙間（図９Ａの破線円Ａ１）で流体力学的な作用を受けることになり、くさび状隙間の周方向端部付近で形成される油膜の圧力が従来よりも高くなる。さらにこの多量の油が、パッド面８４とスラストカラー１２の表面との間の隙間に流れるので、パッド面８４とスラストカラー１２の表面との接触が起き難くなる。
（リッジ部の径方向外側領域による作用）
第１傾斜面８５Ｆのリッジ部ＲＰと径方向外側端部８１ｏの間の領域は、上述したリッジ部ＲＰの周方向端部付近のくさび状隙間（破線円Ａ１）での油膜の圧力の上昇に寄与する。具体的には、油膜の圧力は、図９Ａに示すように第１傾斜面８５Ｆのリッジ部ＲＰとリッジ部ＲＰに隣接する径方向内側端部８１ｉ側の領域とを含む範囲で最も高くなるが、この油膜の圧力は、第１傾斜面８５Ｆのリッジ部ＲＰと径方向外側端部８１ｏの間の領域でも支えられる（流体力学的な作用を受ける）ことによって、十分な上昇が達成される。
例えば本実施例とは異なり、第１傾斜面８５Ｆのリッジ部ＲＰが摺動面８１の径方向外側端部８１ｏに形成された場合には、リッジ部ＲＰの周方向端部付近のくさび状隙間にはより多量の油が流れるが、リッジ部ＲＰよりも径方向外側には、油へ流体力学的な作用を与える（油膜を支える）ために必要な表面がないため、リッジ部ＲＰの位置での油膜の圧力はゼロになり、リッジ部ＲＰに隣接する位置でも油膜の圧力が十分に上昇せず、パッド面８４とクランク軸のスラストカラー１２の表面とが直接接触し易くなる。

以上、本発明の半割スラスト軸受について具体例に説明した。上記説明では、一対の半割スラスト軸受を円環形状に組み合わせて内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるように構成した実施例が用いられているが、本発明の半割スラスト軸受は、単独で内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるように使用されてもよい。

また、上述の通り、本発明の半割スラスト軸受は、裏金層と軸受合金とからなるバイメタルから形成されてもよく、あるいは、裏金層のない軸受合金のみで構成されてもよい。この場合、スラストカラー１２の表面と接触する表面が摺動面となり、その反対側の表面が背面となることが理解されよう。

また本発明の半割スラスト軸受は、周方向長さが円周角度１８０°である半円環形状に限定されるものではなく、周方向長さが円周角度で１８０°よりも若干小さい略半円環形状であってもよい。また、本発明の半割スラスト軸受では、周方向両端面８３に隣接する油溝が、傾斜面状のスラストリリーフに変更されてもよく、あるいは、周方向両端面８３に隣接する油溝の構成は有していなくてもよい。さらに、半割スラスト軸受の誤組付け防止や回転止めのため、半割スラスト軸受の外周面から径方向外側に突出する突起構成を有していてもよい。

１ 軸受装置
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
６ 受座
７ 半割軸受
１１ ジャーナル部
１２ スラストカラー
７１ 潤滑油溝
７２ 貫通孔
７３ クラッシュリリーフ
８ 半割スラスト軸受
８１ 摺動面
８１ｉ 径方向内側端部
８１ｏ 径方向外側端部
８１ａ 油溝
８２ 背面
８３ 周方向端面
８４ パッド面
８５Ｆ 第１傾斜面
８５Ｒ 第２傾斜面
Ｄ１ 第１傾斜面および第２傾斜面の径方向内側端部における軸線方向深さ
Ｄ２ 第１傾斜面および第２傾斜面の径方向外側端部における軸線方向深さ
Ｄ３ 第１傾斜面および第２傾斜面のリッジ部における軸線方向深さ
ＤＧ 油溝の深さ
ＧＣ 油溝の幅方向中心線
Ｌ１ 第１傾斜面および第２傾斜面の径方向内側端部における周方向長さ
Ｌ２ 第１傾斜面および第２傾斜面の径方向外側端部における周方向長さ
Ｌ３ 第１傾斜面および第２傾斜面のリッジ部における周方向長さ
Ｍ 半割スラスト軸受の径方向中心線
ＲＰ リッジ部
Ｔ パッド面における軸線方向厚さ
Ｔ１ 第１傾斜面および第２傾斜面の径方向内側端部における軸線方向厚さ
Ｔ２ 第１傾斜面および第２傾斜面の径方向外側端部における軸線方向厚さ
Ｔ３ 第１傾斜面および第２傾斜面のリッジ部における軸線方向厚さ
Ｗ１ 油溝の溝幅
Ｘ クランク軸の回転方向

Claims (4)

1. 内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるための半円環形状の半割スラスト軸受であって、前記半割スラスト軸受は、前記軸線方向力を受ける摺動面と、その反対側の背面とを有し、且つ軸線方向、周方向および径方向を規定し、また前記摺動面は、
   それぞれが前記摺動面の径方向内側端部から径方向外側端部まで一定の幅で径方向に延びる少なくとも２つの油溝と、
   各油溝の周方向両側に位置する複数のパッド面であって、前記背面から前記パッド面までの軸線方向厚さが一定である、複数のパッド面と、
   少なくとも２つの第１傾斜面であって、各第１傾斜面が、前記油溝に関して前記クランク軸の回転方向前方側に位置するように前記油溝と前記パッド面の間に形成され、前記背面から前記第１傾斜面までの軸線方向厚さが、周方向においてパッド面側から油溝側へ向かって漸次薄くなっている、少なくとも２つの第１傾斜面と
   少なくとも２つの第２傾斜面であって、各第２傾斜面が、前記油溝に関して前記クランク軸の回転方向後方側に位置するように前記油溝と前記パッド面の間に形成され、前記背面から前記第２傾斜面までの軸線方向厚さが、周方向においてパッド面側から油溝側へ向かって漸次薄くなっている、少なくとも２つの第２傾斜面と
   を有する、半割スラスト軸受において、
   前記第１傾斜面および前記第２傾斜面はそれぞれ、径方向に沿って変化している周方向長さを有し、且つ、前記周方向長さが最小である径方向位置に、周方向に延びるリッジ部を有し、前記第１傾斜面および前記第２傾斜面のそれぞれの前記周方向長さは、前記リッジ部から前記径方向内側端部に向かって径方向に沿って大きくなり、且つ前記リッジ部から前記径方向外側端部に向かって径方向に沿って大きくなるように形成され、
   前記第１傾斜面および前記第２傾斜面のそれぞれの前記軸線方向厚さは、径方向において、前記リッジ部で最大で、前記リッジ部から前記径方向内側端部に向かって小さくなり、且つ前記リッジ部から前記径方向外側端部に向かって小さくなるように形成され、また
   各油溝の周方向両側に位置する前記第１傾斜面および前記第２傾斜面の前記リッジ部は、前記半割スラスト軸受の径方向中心線よりも外側の同じ径方向位置に形成されることを特徴とする、半割スラスト軸受。
2. 前記第１傾斜面および前記第２傾斜面のそれぞれにおいて、前記リッジ部の周方向長さ（Ｌ３）が、前記径方向内側端部における周方向長さ（Ｌ１）の５０％～９０％である、請求項１に記載の半割スラスト軸受。
3. 前記第１傾斜面および前記第２傾斜面のそれぞれにおいて、前記油溝と隣接する位置での前記パッド面から前記リッジ部までの軸線方向深さ（Ｄ３）が、前記油溝と隣接する位置での前記パッド面から前記径方向内側端部までの軸線方向深さ（Ｄ１）の５０％～９０％である、請求項１に記載の半割スラスト軸受。
4. 前記油溝の周方向両側の前記第１傾斜面および前記第２傾斜面は、前記油溝の幅方向中心線に関して対称に形成されている、請求項１から３までのいずれか一項に記載の半割スラスト軸受。