JPH09144759A - すべり軸受装置 - Google Patents

すべり軸受装置

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JPH09144759A
JPH09144759A JP32630795A JP32630795A JPH09144759A JP H09144759 A JPH09144759 A JP H09144759A JP 32630795 A JP32630795 A JP 32630795A JP 32630795 A JP32630795 A JP 32630795A JP H09144759 A JPH09144759 A JP H09144759A
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bearing metal
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明のすべり軸受の課題はクランク軸の二
次元片当たりにより発生する高い油膜圧力を弾性変形し
て分散平準化するすべり軸受を提供するにある。 【解決手段】 軸受メタル裏金の厚さの1/3より大き
い最大寸法で表面粗さより深い種々形状の多数の凹穴を
軸受メタルとの嵌合面に設けられた軸受サドルと、前記
凹穴と同様の凹穴を軸受メタルとの嵌合面に設けられた
軸受冠と、前記凹穴と同様の凹穴を外周に設けられた軸
受メタル裏金のうちの少なくも何れか一つを有してなる
ことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、舶用大型ディ−ゼ
ル機関のクランク軸を支持する主軸受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の技術を図5、6によって説明す
る。図5は従来の舶用大型ディ−ゼル機関の主軸受部の
横断面図、図6は図5のVI−VI断面図である。クランク
軸1は公知のエンジン要素で長手方向は多くの主軸受で
支持されている。前記主軸受は、鉄系の裏金2−1にホ
ワイトメタルやケルメット等の軸受材料2−2をライニ
ングした半割円筒状の上軸受メタル2aと半割円筒状の
下軸受メタル2bを備え、下軸受メタル2bの外周面を
軸受サドル3の円筒状内面に嵌合すると共に、上軸受メ
タル2aの外面に軸受冠4の円筒状取付面を嵌合し、か
つ、上軸受メタル2aと下軸受メタル2bの半割面2a
−1と2b−1をお互いに突き合せた状態で、軸受冠4
を軸受サドル3の取付面3−1にボルト5で締結する。
【0003】軸受サドル3は、その両サイドがタイボル
ト支柱6と、その下部側は補強板7と一体化され、台板
8を形成する基本要素になっている。そして、台板8の
両下部は、取付部8−1を介して、相手据えつけ部に取
り付けられている。また、台板8の上部には、架構9並
びにシリンダ−ブロック10がタイボルト6−1の締め
付けによって、強固に連結されている。なお、軸受メタ
ル2a、2bの内面には、潤滑油が提供されており、ク
ランク軸1の回転に伴う流体力学作用によって、前記ク
ランク軸1を油膜で支持している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】クランク軸1には、シ
リンダ内の爆発力とピストンの慣性力が加わる。このた
め、クランク軸1を支持する主軸受には、前記の力とク
ランク軸弾性変形による片当たりが同時に作用する。こ
の結果、主軸受の軸受メタル2aまたは2bの内面に
は、局所的に高い油膜圧力が生じる。この高い油膜圧力
は、軸受面の特定位置に発生するが、荷重並びに片当た
りがクランク軸1の一回転の間に変化する変動負荷のた
め、前記特定位置の油膜圧力も一回転中に大きな変動を
繰り返す。この油膜圧力変動に比例した応力変動範囲が
軸受材料2−2の疲労強度をオ−バして、所定の時間経
過後、割れや剥離などの損傷が表れる課題がある。
【0005】ところで、油膜圧力が局部的に高くなる条
件は、大きな二次元片当たりが生じる場合である。ここ
に、二次元片当たりとは、水平軸回りのクランク軸傾き
と、垂直軸回りのクランク軸傾きが同時に作用する状態
であり、とりわけ、上軸受メタル2aと下軸受メタル2
bの合わせ面付近を軸心が移動中(変動荷重に釣り合う
位置に軸心が変位する)に二次元片当たりを受けると、
合わせ面で油膜圧力発生が遮断されること、二次元片当
たりに対する追随性が構造上大きくならないことから、
同合わせ面近傍の軸受端付近に100MPaを越える高
い油膜圧力が発生する。なお、同部分の片当たり追随性
を大きくできない理由は、クランク軸1からの作用力が
集中通過する箇所であり、強度確保上、より剛性を高め
なければならないためである。
【0006】本発明の目的はクランク軸の二次元片当た
りにより発生する高い油膜圧力を弾性変形して分散平準
化するすべり軸受装置を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のすべり軸
受装置は裏金の内面にホワイトメタルやケルメット等の
軸受材をライニングした各半割円筒状の上軸受メタルと
下軸受メタルを備え前記下軸受メタルを軸受サドルに嵌
合すると共に前記上軸受メタルの外に軸受冠を嵌合し前
記上軸受メタルと前記下軸受メタルの半割面を互いに突
き合せた状態で前記軸受冠を前記軸受サドルにボルトで
締結した基本構成のすべり軸受装置において、内面に前
記下軸受メタル外面の最大粗さと前記軸受サドル内面の
最大粗さの和より深い多数の凹穴を具えた軸受サドル3
を有してなることを特徴としている。
【0008】請求項2記載のすべり軸受装置は請求項1
記載と同じ基本構成のすべり軸受装置において、内面に
上軸受メタル裏金外面の最大粗さと軸受冠内面の最大粗
さの和より深い多数の凹穴を具えた軸受冠4を有してな
ることを特徴としている。
【0009】請求項3記載のすべり軸受装置は請求項1
記載と同じ基本構成のすべり軸受装置において、外面に
下軸受メタル裏金外面の最大粗さと軸受サドルの内面の
最大粗さとの和より深い多数の凹穴を具えた下軸受メタ
ル裏金を有してなることを特徴としている。
【0010】請求項4記載のすべり軸受装置は請求項1
記載と同じ基本構成のすべり軸受装置において、外面に
上軸受メタル裏金の外面の最大粗さと軸受冠内面の最大
粗さとの和より深い多数の凹穴を具えた上軸受メタル裏
金を有してなることを特徴としている。
【0011】請求項5記載のすべり軸受装置は請求項
1、2、3、4記載の軸受装置において凹穴の正面形状
の最大寸法が軸受メタル裏金の厚さの1/3以上の円形
状であることを特徴としている。
【0012】請求項6記載のすべり軸受装置は請求項
1、2、3、4記載のすべり軸受装置において、凹穴の
正面形状の最大寸法が軸受メタル裏金の厚さの1/3以
上の四角形状であることを特徴としている。
【0013】請求項7記載のすべり軸受装置は請求項
1、2、3、4、5、6記載のすべり軸受装置におい
て、凹穴の最大寸法が円周方向に一様で軸受幅方向に一
箇所以上に最大値を持ち軸受幅中心並びに軸受幅端部に
向うにつれてその最大寸法が漸減することを特徴として
いる。
【0014】請求項8記載のすべり軸受装置は請求項
1、2、3、4、5、6記載のすべり軸受装置におい
て、凹穴の最大寸法が円周方向に1個所以上の最大値を
持ち且軸受幅方向に1個所以上の最大値を持ち軸受幅中
心並びに軸受幅端部に向うにつれその最大寸法が漸減す
ることを特徴としている。
【0015】本発明は、クランク軸の二次元片当たりに
より、局所的に高い油膜圧力が発生しようとすると、軸
受メタル裏金2−1と軸受サドル3の内面または、軸受
冠4の内面間に設けた多数の凹穴存在により、圧力が高
い部分では、軸受メタルが図3の様に弾性変形するた
め、潤滑面では局所的に油膜厚さが増え、油膜圧力は周
囲に分散し平準化する。この効果は、凹穴の最大寸法に
大きく関係するが、軸受メタル裏金の板厚との相互作用
が強く、図4に示すように、概ね、同板厚の1/3以上
から影響が出始める。
【0016】数値解析や計測などで最大油膜圧力発生箇
所を予め把握した場合、これを狙い打ちして、ピ−ク圧
発生点から円周方向、軸方向に凹穴寸法を漸減させるこ
とで、少ない凹穴数でより一層の圧力分散、一様化作用
が得られる。更に、穴の大きさを円周方向、軸方向に分
布させる(一箇所以上の最大値を持たせる)と、あるク
ランク角タイミングで局所的に高圧になっていた油膜圧
力が低下するのみならず、その前後のクランク角タイミ
ングでの油膜圧力とも差が減少し、同位置の油膜圧力を
時間軸で見ると、圧力変動が少なくより一層メタル割れ
などに有利になる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を第1実施例
により図1を用いて説明する。図1は本発明の第1実施
例に係る大型舶用ディ−ゼルエンジンの主軸受の軸受サ
ドルの斜視図である。この第1実施例においては、特に
高い油膜圧力発生箇所が実験計測により把握できたた
め、凹穴11の施行範囲を狙い打ちし軸受サドル3の内
面に設けた。6はタイボルト支柱、7は補強板、3−1
は取付面である。凹穴11は円形で、直径は軸受メタル
裏金の厚さの略1/2、深さは2mmで軸受メタル裏金
が変形しても穴底に接触しない。
【0018】なお、凹穴11を設けた範囲は、水平軸か
ら円周方向に張角30度、出力側の軸受端部から軸受幅
の1/4長で、千鳥配列とした。ところで、高い油膜圧
力発生位置が予め精度良く把握出来ない場合は、全円周
方向に凹穴を設け、軸方向へは軸受端から軸受幅の1/
3長さで、両端部に設けるのが望ましい。一方、凹穴形
状は、図2に示すとおり、真円以外に楕円や、四角形状
も採用できる。更に、凹穴寸法を円周方向に変化させ、
クランク軸一回転中に複数箇所発生する高い油膜圧力
を、適正に分散せることができる。図2(a)は円凹穴
平行配列、図2(b)は楕円凹穴平行配列、図2(c)
は四角凹穴平行配列、図2(d)は四角凹穴千鳥配列、
図2(e)は寸法変化円凹穴である。
【0019】
【発明の効果】クランク軸の二次元片当たりによって発
生する高い油膜圧力は、軸受メタル裏金と軸受サドルの
内面または、軸受冠の内面間に設けた多数の凹穴部分の
軸受裏金が、圧力の大きさに応じて弾性変形するため、
油膜圧力は周囲に分散し平準化する。この結果、軸受メ
タルの割れや剥離などの損傷が防止でき、軸受信頼性が
向上すると共に、軸受サイズを更に小型化できディ−ゼ
ル機関全体のコンパクト化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る大型舶用ディ−ゼル
エンジンの主軸受装置の軸受サドルの斜視図。
【図2】本発明による凹穴形状と配列図。
【図3】本発明に係る第1実施例の凹穴を設けた軸受メ
タル裏金の弾性変形を示す図。
【図4】本発明に係る凹穴径と軸受メタル裏金の厚さと
の比が最高油膜圧力に及ぼす効果を示す線図。
【図5】従来例の大型舶用ディ−ゼルエンジンの主軸受
部の横断面図。
【図6】図5におけるVI−VI断面図。
【符号の説明】
1…クランク軸、2a…上軸受メタル、2b…下軸受メ
タル、2a−1…半割面、2b−1…半割面、2−1…
軸受メタル裏金、2−2…軸受材料、3…軸受サドル、
4…軸受冠、5…ボルト、6…タイボルト支柱、6−1
…タイボルト、7…補強板、8…台板、8−1…取付
脚、9…架構、10…シリンダブロック、11…凹穴。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 裏金の内面にホワイトメタルやケルメッ
    ト等の軸受材をライニングした各半割円筒状の上軸受メ
    タルと下軸受メタルを備え前記下軸受メタルを軸受サド
    ルに嵌合すると共に前記上軸受メタルの外に軸受冠を嵌
    合し前記上軸受メタルと前記下軸受メタルの半割面を互
    いに突き合せた状態で前記軸受冠を前記軸受サドルにボ
    ルトで締結した基本構成のすべり軸受装置において、内
    面に前記下軸受メタル外面の最大粗さと前記軸受サドル
    内面の最大粗さの和より深い多数の凹穴を具えた軸受サ
    ドル(3)を有してなるすべり軸受装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載と同じ基本構成のすべり軸
    受装置において、内面に上軸受メタル裏金外面の最大粗
    さと軸受冠内面の最大粗さの和より深い多数の凹穴を具
    えた軸受冠(4)を有してなるすべり軸受装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載と同じ基本構成のすべり軸
    受装置において、外面に下軸受メタル裏金外面の最大粗
    さと軸受サドルの内面の最大粗さとの和より深い多数の
    凹穴を具えた下軸受メタル裏金を有してなるすべり軸受
    装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載と同じ基本構成のすべり軸
    受装置において、外面に上軸受メタル裏金の外面の最大
    粗さと軸受冠内面の最大粗さとの和より深い多数の凹穴
    を具えた上軸受メタル裏金を有してなるすべり軸受装
    置。
  5. 【請求項5】 凹穴の正面形状の最大寸法が軸受メタル
    裏金の厚さの1/3以上の円形状であることを特徴とす
    る請求項1、2、3、4記載のすべり軸受装置。
  6. 【請求項6】 凹穴の正面形状の最大寸法が軸受メタル
    裏金の厚さの1/3以上の四角形状であることを特徴と
    する請求項1、2、3、4記載のすべり軸受装置。
  7. 【請求項7】 凹穴の最大寸法が円周方向に一様で軸受
    幅方向に一箇所以上に最大値を持ち軸受幅中心並びに軸
    受幅端部に向うにつれてその最大寸法が漸減することを
    特徴とする請求項1、2、3、4、5、6記載のすべり
    軸受装置。
  8. 【請求項8】 凹穴の最大寸法が円周方向に1個所以上
    の最大値を持ち且軸受幅方向に1個所以上の最大値を持
    ち軸受幅中心並びに軸受幅端部に向うにつれその最大寸
    法が漸減することを特徴とする請求項1、2、3、4、
    5、6記載のすべり軸受装置。
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