WO2018079839A1 - 半割軸受 - Google Patents

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WO2018079839A1
WO2018079839A1 PCT/JP2017/039357 JP2017039357W WO2018079839A1 WO 2018079839 A1 WO2018079839 A1 WO 2018079839A1 JP 2017039357 W JP2017039357 W JP 2017039357W WO 2018079839 A1 WO2018079839 A1 WO 2018079839A1
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WO
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groove
peripheral surface
half bearing
inner peripheral
shaft
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PCT/JP2017/039357
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕紀 高田
悠一朗 梶木
Original Assignee
大豊工業株式会社
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Publication date
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/22—Internal combustion engines

Definitions

  • the present invention relates to a technique for suppressing the leakage amount of lubricating oil from a half bearing.
  • a slide bearing in which a pair of semi-cylindrical bearings (referred to as half bearings) are abutted is used to rotatably support a crankshaft (main shaft), a connecting rod shaft, and the like.
  • lubricating oil is supplied between the shaft, the oil film is formed with the rotation of the shaft, the shaft is separated from the bearing, and the shaft is supported by the oil film and rotates.
  • Patent Document 1 discloses a lower half bearing in which a groove along the circumferential direction of the inner circumferential surface is formed on the downstream side in the rotational direction of the shaft at an axial end. Has been.
  • Patent Document 1 discloses a half bearing having a groove on the inner peripheral surface side from the center position in the circumferential direction to the downstream side in the rotational direction of the shaft. There was room for improvement in the position of the edges.
  • the present invention aims to suppress the amount of lubricating oil leakage in a half bearing having a groove on the inner peripheral surface side.
  • the present invention is a half bearing having a semi-cylindrical shape and having an inner peripheral surface on which a shaft slides, and includes a groove along the circumferential direction of the inner peripheral surface on the inner peripheral surface side.
  • a line connecting the inner peripheral surface side end of the mating surface on the upstream side in the rotational direction and the center point of the outer peripheral surface; and an end in the circumferential direction of the groove and an upstream end in the rotational direction of the shaft Provided is a half bearing in which an angle formed with a line connecting the center point of the outer peripheral surface is within a range of 135 ° to 173 °.
  • a configuration including two grooves may be employed.
  • a crush relief formed on the inner peripheral surface side is provided, and the groove is formed at a position away from the crush relief and on an edge side from a central position in the axial direction of the inner peripheral surface. Further, a configuration may be adopted in which a recess shallower than the groove is formed adjacent to the axial edge of the groove.
  • the recess may be open to the end face in the axial direction of the half bearing.
  • an overlay layer may be formed on the inner peripheral surface.
  • the groove may be further on the edge side than the intermediate position from the center position in the axial direction of the inner peripheral surface to the edge.
  • the groove may have a configuration in which an axial width of the inner peripheral surface is not more than twice a width from the groove to an edge close to the groove in the axial direction.
  • the amount of lubricating oil leakage can be suppressed in a half bearing having a groove on the inner peripheral surface side.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line BB in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 2.
  • FIG. 1 is a plan view of a half bearing 10 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG.
  • the center (center axis) of the outer peripheral surface of the half bearing 10 is the origin
  • the line connecting the end of the inner peripheral surface side of the mating surface of the half bearing 10 and the origin is the starting line
  • the slide bearing supports A description will be given using polar coordinates with the direction of the center axis (the axial direction of the inner peripheral surface) of the axis to be used as the z axis.
  • the direction in which the z component increases from the front side to the back side in FIG. 2 is defined as the + z direction
  • the direction in which the z component decreases is defined as the ⁇ z direction.
  • the half bearing 10 is formed in a semi-cylindrical shape, forms a cylindrical slide bearing in contact with a pair of upper half bearings 20 described later, and supports the shaft rotatably. That is, the half bearing 10 is a half bearing which is the lower side of the slide bearing.
  • the half bearing 10 is an example of a half bearing according to the present invention. Note that the shaft supported by the half bearing 10 is supported along the z-axis direction and rotates clockwise in FIG. In the present embodiment, the diameter of the shaft to be supported is, for example, ⁇ 30 to 150 mm, and the slide bearing has an inner diameter that matches the diameter of the shaft to be supported.
  • the half bearing 10 has an outer peripheral surface 11 that is a semi-cylindrical outer surface and an inner peripheral surface 12 that supports the shaft.
  • the half bearing 10 has a three-layer structure of a back metal, a lining layer, and an overlay layer from the outer peripheral surface 11 side toward the inner peripheral surface 12 side.
  • the backing metal is a layer for reinforcing the mechanical strength of the lining layer.
  • the back metal is made of steel, for example.
  • the lining layer is a layer for imparting characteristics as a bearing, for example, friction characteristics, seizure resistance, wear resistance, conformability, foreign matter embedding property (foreign matter robustness), and corrosion resistance.
  • the lining layer is made of a bearing alloy.
  • a bearing alloy In order to prevent the lining layer from adhering to the shaft, the same material system as the shaft is avoided and a material system different from the shaft is used.
  • an aluminum alloy is used as the bearing alloy.
  • an alloy based on a metal other than aluminum, such as a copper alloy may be used.
  • the overlay layer forms an inner peripheral surface that supports the shaft, and is a layer for improving characteristics such as a friction coefficient, conformability, corrosion resistance, and foreign material burying property (foreign material robustness) of the lining layer.
  • the overlay layer includes, for example, at least a binder resin.
  • a binder resin for example, a thermosetting resin is used.
  • the binder resin includes at least one of a polyamide-imide (PAI) resin, a polyimide (PI) resin, a polyamide resin, a phenol resin, a polyacetal resin, a polyether catalyst ketone resin, and a polyphenylene sulfide resin.
  • PAI polyamide-imide
  • PI polyimide
  • the overlay layer may further include a solid lubricant.
  • Solid lubricant is added to improve the friction properties.
  • the solid lubricant includes, for example, at least one of MoS 2 , WS 2 , polytetrafluoroethylene (PTFE), graphite, h-BN, and Sb 2 O 3 .
  • MoS 2 gives good lubricity.
  • PTFE has an effect of reducing the friction coefficient because of its low intermolecular cohesion.
  • graphite improves wettability and improves initial conformability.
  • the initial conformability is a property that improves the slidability when the sliding surface wears and becomes smooth when slidably contacting with the counterpart material after the start of sliding.
  • the half bearing 10 is configured to include an overlay layer, but may have a two-layer structure including a back metal and a lining layer without the overlay layer.
  • the half bearing 10 has a crash relief 13, a crash relief 14, a mating surface 15, a mating surface 16, a groove 111, a groove 112, a recess 113 and a recess 114.
  • the mating surface 15 is a surface that is abutted against the upper half bearing, and is an upstream mating surface in the rotational direction of the shaft.
  • the mating surface 16 is a surface that is abutted against the upper half bearing. This is the mating surface on the downstream side in the rotational direction of the shaft.
  • the “crash relief” is a wide relief provided on the inner surface side of the half bearing 10 over the entire width in the z-axis direction of the half bearing 10 in contact with the mating surface.
  • the crash relief is for preventing contact with the shaft when the bearing is assembled to the housing and the inner peripheral surface 12 near the mating surface is tilted to the shaft side. Further, the crush relief has an effect of cooling the bearing by discharging the lubricating oil that has performed a lubricating action in the vicinity of the mating surfaces, and an effect of discharging foreign matter that has entered the inner peripheral surface 12 side.
  • the crush relief 13 is in contact with the mating surface 15 and is a crush relief on the upstream side in the rotation direction of the shaft.
  • the crush relief 14 is in contact with the mating surface 16 and is a crush relief on the downstream side in the rotation direction of the shaft.
  • the groove 111 and the groove 112 are grooves provided on the inner peripheral surface 12 side. In the present embodiment, there are only two grooves, the groove 111 and the groove 112, provided on the inner peripheral surface side.
  • the groove 111 and the groove 112 are grooves along the circumferential direction of the inner peripheral surface 12, and have a function of returning the lubricating oil flowing in the rotation direction of the shaft in accordance with the rotation of the shaft in a direction opposite to the rotation direction of the shaft.
  • the groove 111 is formed on the ⁇ z direction side from the central portion in the z-axis direction of the half bearing 10
  • the groove 112 is formed on the + z direction side from the central portion in the z-axis direction of the half bearing 10. .
  • the groove 111 is further on the ⁇ z direction side than the intermediate position from the central position in the z-axis direction to the edge on the ⁇ z-direction side, and the groove 112 is in the center in the z-axis direction. It is further on the + z direction side than the intermediate position from the position to the edge on the + z direction side.
  • the recess 113 and the recess 114 are portions that are recessed from the inner peripheral surface 12.
  • the radial thickness is reduced by cutting, and a recess 113 that is recessed from the inner peripheral surface 12 is formed.
  • the thickness in the radial direction is thinned by cutting, and a recess 114 that is recessed from the inner peripheral surface 12 is formed.
  • the groove 111 and the recess 113 are formed, for example, by cutting the inner peripheral surface 12 side with a cutter having a step, and the groove 112 and the recess 114 are similarly processed by cutting the inner peripheral surface 12 side with a cutter having a step. It is formed by doing.
  • the depth of the flat portion at the bottom of the groove 111 is uniform in the circumferential direction, and the depth of the flat portion at the bottom of the groove 112 is also uniform in the circumferential direction.
  • the depth of the flat part of the recessed part 113 is uniform in the circumferential direction, and the depth of the flat part of the bottom of the recessed part 114 is also uniform in the circumferential direction.
  • the groove 112 In the half bearing 10, after the inner peripheral surface side is cut to form the groove 111, the groove 112, the concave portion 113, and the concave portion 114, for example, an overlay layer is formed on the inner peripheral surface 12 side by pad printing. Thereby, there is no overlay layer in the groove 111, the groove 112, the recess 113, and the recess 114, and the lining layer is exposed.
  • the depths of the grooves and the recesses are uniform in the circumferential direction, but may be configured so as not to be uniform.
  • the position of the end of the crash relief 14 side is away from the crash relief 14 so as not to be related to the crash relief 14. Specifically, the distance from the crush relief 14 to the end of the groove 111 on the crush relief 14 side is shorter than the circumferential length of the groove 111.
  • the position of the upstream end of the shaft in the rotational direction is the end on the inner peripheral surface side of the mating surface 15 and the origin A1 of the outer peripheral surface 11. Is a position where the inner surface 12 intersects the line L2 drawn from the origin A1 with the declination angle ⁇ 1 (the position of the point P2).
  • the deflection angle ⁇ 1 is 135 °.
  • the end on the downstream side in the rotational direction of the shaft (crush The position of the end on the relief 14 side is away from the crash relief 14 so as not to be related to the crash relief 14. Specifically, the distance from the crash relief 14 to the end of the groove 112 on the crash relief 14 side is shorter than the circumferential length of the groove 112.
  • the position of the upstream end of the shaft in the rotational direction (end on the crash relief 13 side) is the end on the inner peripheral surface side of the mating surface 15 and the origin A 1 of the outer peripheral surface 11. Is a position where the inner surface 12 intersects with the virtual line L3 drawn from the origin A1 by the declination angle ⁇ 2.
  • the deflection angle ⁇ 2 is 135 °.
  • the position at which the thickness of the oil film is minimized may fall within a range in which the deflection angle ⁇ 1 and the deflection angle ⁇ 2 exceed 135 ° depending on the lubricating oil.
  • the declination angle ⁇ 1 and the declination angle ⁇ 2 are set to 135 ° so that the position where the thickness of the oil film is minimum does not reach the groove 111 and the groove 112.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. In FIG. 4, in order to prevent the drawing from becoming complicated, the back metal, the lining layer, and the overlay layer are not shown separately.
  • the thickness of the half bearing 10 is not uniform, and is thicker toward the center in the left-right direction in FIG. 1 and becomes thinner from the center toward the end (mating surface). This is because the center of the inner diameter finishing circle (circle drawn by the inner peripheral surface 12) is eccentric (shifted) outward from the center of the outer diameter circle (circle drawn by the outer peripheral surface 11). This eccentricity forms a so-called oil relief.
  • the oil relief is a gap between an inner diameter finishing circle and an inner diameter reference circle having a shorter radius than the outer diameter circle, the origin of which is the same as the outer diameter circle.
  • the depth (amount) of the oil relief is measured on the basis of a predetermined height (for example, 6 to 13 mm) from the mating surface, and is, for example, 0.005 to 0.025 mm.
  • Oil relief expands the oil clearance near the mating surface and helps create wedge film pressure. Furthermore, the oil relief helps to form an oil film, increases the amount of oil, and cools the bearing.
  • the height h1 from the bottom of the groove 111 to the bottom of the recess 113 on the edge side in the ⁇ z direction from the groove 111 is the inner peripheral surface 12 from the bottom of the groove 111 to the center side of the groove 111. It is lower than the height h2.
  • the height h3 from the bottom of the groove 112 to the bottom of the recess 114 on the edge side in the + z direction from the groove 112 is the inner peripheral surface 12 from the bottom of the groove 112 to the center side of the groove 112. It is lower than the height h2.
  • height h1 height h3.
  • the recess 113 and the recess 114 are open on the axial side surface of the half bearing. As a result, it is possible to enhance the effect of sucking back the lubricating oil leaking from the inner peripheral surface of the half bearing to the half bearing.
  • the width w1 is preferably not more than twice the width w3, and the width w2 is preferably not more than twice the width w4.
  • the width w1 and the width w2 are 1 mm.
  • the height h1 and the height h3 are 1 mm, and the height h2 is 1.5 mm.
  • the width w1, the width w2, and the heights h1 to h3 are not limited to the dimensions described above, and may be other dimensions.
  • the width w1 and the width w2 may be less than 1 mm, or may be a width exceeding 1 mm.
  • the height h1 and the height h3 may be less than 1 mm, or may be a value exceeding 1 mm.
  • the height h2 may be less than 1.5 mm, or may be a value exceeding 1.5 mm.
  • FIG. 5 shows a leakage of lubricating oil when a slide bearing in which the groove 111 and the groove 112 are not applied to the crash relief 14 is used as a bearing for supporting the engine crankshaft, and the fuel supplied to the engine is ignited and the engine is rotated. It is the graph which showed the analysis result of quantity (side leak). As shown in FIG. 5, when the deflection angle ⁇ is 135 ° as in the embodiment, the amount of leakage of the lubricating oil is small compared to the case of the deflection angle ⁇ of 90 °, and the leakage amount of the lubricating oil is less. It is suppressed.
  • the minimum oil film thickness is reduced.
  • the minimum oil film thickness is increased, and a decrease in load capacity can be suppressed.
  • FIG. 6 is a view of the upper half bearing 20 paired with the half bearing 10 as seen from the half subcontractor 10 side. As with the half bearing 10, the half bearing 20 is not uniform in thickness, and is thicker toward the center and thinner from the center toward the end (mating surface), and an oil relief is formed.
  • the half bearing 20 has a crash relief 23, a crash relief 24, a mating surface 25, a mating surface 26, a hole 27, and a groove 211.
  • the hole 27 is a hole penetrating from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface of the half bearing 20.
  • the lubricating oil supplied to the outer peripheral surface of the half bearing 20 is supplied to the inner peripheral surface 22 side through the hole 27.
  • the mating surface 15 is a surface that abuts the mating surface 15, and the mating surface 26 is a surface that abuts the mating surface 16.
  • the crash relief 13 is a crash relief that is in contact with the mating surface 25, and the crash relief 24 is a crash relief that is in contact with the mating surface 16.
  • the groove 211 is formed over the entire circumferential length of the half bearing 20 from the mating surface 25 to the mating surface 26.
  • the width of the groove 211 (the length in the axial direction of the groove when the half bearing 20 is viewed from the direction perpendicular to the mating surface, hereinafter referred to as “groove width”) is not uniform and is relatively thin in the crush relief ( Narrow) and relatively thicker (wider) in areas other than the crush relief.
  • a relatively thick portion of the groove 211 is referred to as a thick groove 2111, and a relatively thin portion is referred to as a narrow groove 2112.
  • the thick groove 2111 and the narrow groove 2112 are both thicker (wider) than the groove 111 and thicker (wider) than the groove 112.
  • the groove width from the thick groove 2111 to the narrow groove 2112 does not change continuously (that is, gradually), but is abruptly narrowing.
  • the groove width of the groove 2111 is uniform except for the vicinity of the boundary with the narrow groove 2112, and the groove width of the narrow groove 2112 is uniform.
  • the groove width is uniform means that the variation in the groove width is within a certain range, for example, 1/10 or less, preferably 1/100 or less of the groove width.
  • the depth of the groove 211 is not uniform, is relatively shallow in the crush relief, and the portions other than the crush relief are relatively deep. That is, the thick groove 2111 is relatively deep and the narrow groove 2112 is relatively shallow. The depth of the groove from the thick groove 2111 to the thin groove 2112 does not change continuously (that is, gradually), but it becomes shallow rapidly. Note that the depth of the thick groove 2111 is uniform, and the depth of the narrow groove 2112 is uniform. Note that the uniform depth means that the variation in depth is within a certain range, for example, 1/10 or less, preferably 1/100 or less of the depth of the groove. However, strictly speaking, the half bearing 20 may be manufactured to have a uniform thickness from the bottom of the groove to the outer peripheral surface. In this case, the depth of the groove is equivalent to oil relief and crush relief. It fluctuates.
  • the groove width of the thick groove 2111 is 2 to 5 mm, and the depth of the thick groove 2111 is smaller than the groove width, for example, 0.5 to 1.5 mm.
  • the groove width of the narrow groove 2112 is narrower than that of the thick groove, and the depth of the narrow groove 2112 is shallower than that of the thick groove.
  • the groove 211 in the portion other than the crush relief is relatively thick and deep, so that a sufficient volume of the groove 211 is secured, that is, a sufficient amount of lubricating oil is supplied to the sliding surface. Can be secured.
  • the position of the end on the crash relief 14 side (the position of the end on the downstream side in the rotational direction of the shaft) is not limited to the illustrated position, and may be a position not related to the crash relief 14. For example, another position may be used.
  • the position of the end on the crash relief 14 side may be a position on the right side of the central portion in the left-right direction in FIG.
  • the position of the end on the downstream side in the rotation direction of the shaft is preferably such that the half bearing 10 does not cover the mating surface 16 when the half bearing 10 is not provided with a crash relief.
  • the deflection angle ⁇ 1 and the deflection angle ⁇ 2 are 135 °, but the deflection angle ⁇ 1 and the deflection angle ⁇ 2 are not limited to 135 ° and may be other angles.
  • the leakage amount of the lubricating oil is lower in the range of the deflection angle ⁇ of 135 ° to 173 ° than in the case of the deflection angle ⁇ of 90 °. Therefore, it is preferable that the deflection angle ⁇ 1 and the deflection angle ⁇ 2 are in the range of 135 ° to 173 ° while avoiding the position where the thickness of the oil film is minimized.
  • the half bearing 10 is configured to include the groove 111 and the groove 112, but may be configured not to include either the groove 111 or the groove 112.
  • the half bearing 10 includes the recess 113 and the recess 114, but the half bearing 10 may be configured without the recess 113 and the recess 114.
  • the groove 111, the groove 112, the recess 113, and the recess 114 may be provided with the above-described overlay layer.
  • the above-mentioned overlay layer is provided in the recessed part 113 and the recessed part 114, the bottom part of the groove
  • the groove 111 is further on the ⁇ z direction side in the z axis direction than the intermediate position from the center position in the z axis direction to the edge on the ⁇ z direction side, and the groove 112 is in the z axis direction.
  • the positions of the groove 111 and the groove 112 in the z-axis direction are limited to the positions in the embodiment, although they are further on the + z-direction side than the intermediate position from the center position in the z-axis direction to the edge on the + z-direction side. Instead, it may be another position.
  • the groove 111 is on the + z direction side from the intermediate position from the central position in the z-axis direction to the edge on the ⁇ z direction side
  • the groove 112 is in the z-axis direction in the z-axis direction.
  • a configuration in which the position is on the ⁇ z direction side from the intermediate position from the central position to the edge on the + z direction side may be employed.
  • the depth from the inner peripheral surface 12 to the bottom of the groove 111 is the same as the depth from the inner peripheral surface 12 to the bottom of the groove 112, but even if they are different depths, respectively. Good.
  • the bottoms of the grooves 111 and 112 are flat as shown in FIG. 4, but the bottoms of the grooves 111 and 112 are not limited to a flat configuration.
  • the bottoms of the groove 111 and the groove 112 may be semicircular, and the bottoms of the groove 111 and the groove 112 may have a center side and an edge side in the z-axis direction. .

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Abstract

半割軸受１０は、内周面１２側において内周面の周方向に沿った溝１１１と溝１１２を備える。溝１１１の周方向の端のうち、軸の回転方向上流側の位置は、合せ面１６の内周面側の端と外周面の原点Ｐ１とを結ぶ仮想線Ｌ１と、溝１１１の周方向の端であって軸の回転方向上流側の端の位置Ｐ２と外周面の原点Ｐ１とを結ぶ仮想線Ｌ２とのなす偏角θ１としたとき、偏角θ１が１３５°となる位置となっている。また、溝１１２の周方向の端のうち、軸の回転方向上流側の端の位置は、合せ面１６の内周面側の端と内周面の原点Ｐ１とを結ぶ仮想線Ｌ１と、溝１１２の周方向の端であって軸の回転方向上流側の端の位置Ｐ３と外周面の原点Ｐ１とを結ぶ仮想線Ｌ３とのなす偏角θ２としたとき、偏角θ２が１３５°となる位置となっている。

Description

半割軸受
　本発明は、半割軸受からの潤滑油の漏れ量を抑制する技術に関する。
　内燃機関では、クランク軸（主軸）やコネクティングロッド軸などを回転可能に支持するために、一対の半円筒形の軸受（半割軸受という）を突き合せたすべり軸受が用いられている。この軸受においては、潤滑油が軸と軸受の間に供給され、軸の回転に伴って油膜が形成されて軸が軸受から離れ、軸が油膜で支持されて回転する。
　軸受からは潤滑油が漏れるが、潤滑油の漏れを抑制するために様々な発明がされている。例えば、特許文献１には、下側の半割軸受であって、軸方向の端部において、内周面の周方向に沿った溝を軸の回転方向下流側に形成した半割軸受が開示されている。
特開２０１５－９４４２８号公報
　特許文献１には、内周面側において、周方向の中央の位置から軸の回転方向下流側に溝を有する半割軸受が開示されているが、潤滑油の漏れを抑えるために、溝の端の位置について改善の余地があった。
　本発明は、内周面側に溝を備える半割軸受において、潤滑油の漏れ量を抑えることを目的とする。
　本発明は、半円筒形状であって軸が摺動する内周面を有する半割軸受であって、前記内周面側において前記内周面の周方向に沿った溝を備え、前記軸の回転方向上流側にある合せ面の前記内周面側の端と前記外周面の中心点とを結ぶ線と、前記溝の前記周方向の端であって前記軸の回転方向上流側の端と前記外周面の中心点とを結ぶ線とのなす角度が１３５°～１７３°の範囲内である半割軸受を提供する。
　本発明においては、２つの前記溝を備える構成であってもよい。
　また、本発明においては、前記内周面側に形成されたクラッシリリーフを備え、前記溝は、前記クラッシリリーフから離れた位置であって、前記内周面の軸方向の中央位置より縁側に形成され、前記溝の前記軸方向の縁側に隣接して前記溝よりも浅い凹部が形成されている構成であってもよい。
　また、本発明においては、前記凹部は当該半割軸受の前記軸方向の端面に開口している構成であってもよい。
　また、本発明においては、前記内周面にオーバレイ層が形成されている構成であってもよい。
　また、本発明においては、前記内周面の軸方向の中央位置から縁までの中間位置よりさらに縁側に前記溝がある構成であってもよい。
　また、本発明においては、前記溝は、前記内周面の軸方向の幅が、当該溝から前記軸方向で当該溝に近い縁までの幅の２倍以下である構成であってもよい。
　本発明によれば、内周面側に溝を備える半割軸受において、潤滑油の漏れ量を抑えることができる。
本発明の一実施形態に係る半割軸受１０の平面図。 図１のＡ－Ａ線断面図。 図１のＢ－Ｂ線断面図。 図２のＣ－Ｃ線断面図。 潤滑油の漏れ量の解析結果の一例を示した図。 半割軸受２０を半割軸受１０側から見た図。
１０…半割軸受
　１１…外周面
　１２…内周面
　１３…クラッシリリーフ
　１４…クラッシリリーフ
　１５…合せ面
　１６…合せ面
　　１１１…溝
　　１１２…溝
　　１１３…凹部
　　１１４…凹部
２０…半割軸受
　２２…内周面
　２３…クラッシリリーフ
　２４…クラッシリリーフ
　２５…合せ面
　２６…合せ面
　２７…孔
　　２１１…溝
　　　２１１１…太溝
　　　２１１２…細溝
［実施例］
　以下、本発明の一実施形態に係る半割軸受１０について図を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る半割軸受１０の平面図であり、図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。また、図３は、図１のＢ－Ｂ線断面図である。図面においては、半割軸受１０の外周面の中心（中心軸）を原点とし、半割軸受１０の合せ面の内周面側の端と原点とを結ぶ線を始線とし、すべり軸受が支持する軸の中心軸（内周面の軸方向）の方向をｚ軸とする極座標を用いて説明する。なお、座標系において、図２の紙面手前側から奥側に向かい、ｚ成分が増加する方向を＋ｚ方向とし、反対にｚ成分が減少する方向を－ｚ方向と定義する。
　半割軸受１０は、半円筒形状に成形されており、対となる後述する上側の半割軸受２０と突き合せて円筒状のすべり軸受を形成し、軸を回転可能に支持する。つまり、半割軸受１０は、すべり軸受の下側となる半割軸受である。半割軸受１０は、本発明に係る半割軸受の一例である。なお、半割軸受１０に支持される軸は、ｚ軸方向に沿って支持され、図２においては時計方向に回転する。本実施形態においては、支持される軸の径は、例えばφ３０～１５０ｍｍであり、すべり軸受は、支持する軸の径に合わせた内径を有する。
　半割軸受１０は、半円筒形状の外面となる外周面１１と、軸を支持する内周面１２を有する。半割軸受１０は、外周面１１側から内周面１２側に向かって裏金、ライニング層およびオーバレイ層の３層構造となっている。裏金は、ライニング層の機械的強度を補強するための層である。裏金は、例えば、鋼で形成される。
　ライニング層は、軸受としての特性、例えば、摩擦特性、耐焼付性、耐摩耗性、なじみ性、異物埋収性（異物ロバスト性）、および耐腐食性等の特性を与えるための層である。ライニング層は、軸受合金で形成されている。ライニング層は、軸との凝着を防ぐため、軸と同じ材料系は避け、軸とは別の材料系が用いられる。例えば、鋼で形成された軸の軸受として半割軸受１０が用いられる場合、アルミニウム合金が軸受合金として用いられる。なおアルミニウム合金以外にも、銅合金など、アルミニウム以外の金属をベースにした合金が用いられてもよい。
　オーバレイ層は、軸を支持する内周面を形成し、ライニング層の摩擦係数、なじみ性、耐腐食性、および異物埋収性（異物ロバスト性）等の特性を改善するための層である。オーバレイ層は、例えば、少なくともバインダー樹脂を含む。バインダー樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂が用いられる。具体的には、バインダー樹脂は、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルケーテルケトン樹脂、およびポリフェニレンサルファイド樹脂のうち少なくとも一種を含む。オーバレイ層は、さらに固体潤滑材を含んでもよい。固体潤滑材は、摩擦特性を改善するために添加される。固体潤滑剤は、例えば、ＭｏＳ2、ＷＳ2、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、グラファイト、ｈ－ＢＮ、およびＳｂ2Ｏ3のうち少なくとも一種を含む。例えばＭｏＳ2は、良好な潤滑性を与える。また、ＰＴＦＥは分子間凝集力が小さいので、摩擦係数を低減する効果がある。さらに、グラファイトは濡れ性を向上させ、初期なじみ性を向上させる。初期なじみ性とは、摺動開始後に相手材と摺接する際、摺動面が摩耗して平滑になり、摺動性を向上させる性質である。初期なじみ性の発現により摺動性が向上すると、摺動層全体としての摩耗量が低減される。なお、本実施形態においては、半割軸受１０は、オーバレイ層を備える構成であるが、オーバレイ層を備えず裏金とライニング層の２層構造であってもよい。
　半割軸受１０は、クラッシリリーフ１３、クラッシリリーフ１４、合せ面１５、合せ面１６、溝１１１、溝１１２、凹部１１３および凹部１１４を有する。合せ面１５は、上側の半割軸受に突き合される面であって、軸の回転方向上流側の合せ面であり、合せ面１６は、上側の半割軸受に突き合される面であって、軸の回転方向下流側の合せ面である。クラッシリリーフとは、半割軸受１０の内面側において、合せ面に接して半割軸受１０のｚ軸方向の幅全体に設けた、幅の広い逃がしである。クラッシリリーフは、軸受をハウジングに組み付け、合せ面近傍の内周面１２の軸側への倒れ込みが発生したときに、軸との接触を防ぐためのものである。また、クラッシリリーフは、潤滑作用を果たした潤滑油を合せ面近傍において排出して軸受を冷却する効果や、内周面１２側に侵入した異物を排出する効果を奏する。クラッシリリーフ１３は、合せ面１５に接し、軸の回転方向上流側のクラッシリリーフであり、クラッシリリーフ１４は、合せ面１６に接し、軸の回転方向下流側のクラッシリリーフである。
　溝１１１と溝１１２は、内周面１２側に設けられた溝である。本実施形態においては、内周面側に設けられる溝は、溝１１１と溝１１２の２つのみとなっている。溝１１１と溝１１２は、内周面１２の周方向に沿った溝であり、軸の回転に伴って軸の回転方向への流れる潤滑油を、軸の回転方向とは逆方向へ戻す機能を有する。溝１１１は、半割軸受１０のｚ軸方向の中央部より－ｚ方向側に形成されており、溝１１２は、半割軸受１０のｚ軸方向の中央部より＋ｚ方向側に形成されている。具体的には、溝１１１は、ｚ軸方向においては、ｚ軸方向の中央位置から－ｚ方向側の縁までの中間位置よりさらに－ｚ方向側にあり、溝１１２は、ｚ軸方向の中央位置から＋ｚ方向側の縁までの中間位置よりさらに＋ｚ方向側にある。
　凹部１１３と凹部１１４は、内周面１２から窪んだ部分である。溝１１１より－ｚ方向の縁側は、切削加工によって径方向の厚みが薄くなっており、内周面１２から窪んだ凹部１１３が形成されている。また、溝１１２より＋ｚ方向の縁側は、切削加工によって径方向の厚みが薄くなっており、内周面１２から窪んだ凹部１１４が形成されている。
　溝１１１と凹部１１３は、例えば、段差のあるカッターで内周面１２側を切削加工することにより形成され、溝１１２と凹部１１４も、同様に段差のあるカッターで内周面１２側を切削加工することにより形成される。溝１１１の底の平坦部分の深さは、周方向に均一となっており、溝１１２の底の平坦部分の深さも、周方向に均一となっている。また、凹部１１３の平坦部分の深さは、周方向に均一となっており、凹部１１４の底の平坦部分の深さも、周方向に均一となっている。なお、半割軸受１０は、内周面側を切削加工して溝１１１、溝１１２、凹部１１３および凹部１１４を形成した後、例えば、内周面１２側にパッド印刷によりオーバレイ層を形成する。これにより、溝１１１、溝１１２、凹部１１３および凹部１１４の部分にはオーバレイ層がなく、ライニング層が露出している。本実施形態においては、溝と凹部の深さは、周方向に均一となっているが、均一ではない構成であってもよい。
　次に、内周面１２の周方向で見たときの溝１１１の位置について見ると、図２に示したように、溝１１１の周方向の端のうち、軸の回転方向下流側の端（クラッシリリーフ１４側の端）の位置は、クラッシリリーフ１４に係らないようにクラッシリリーフ１４から離れている。具体的には、クラッシリリーフ１４から溝１１１のクラッシリリーフ１４側の端までの距離は、溝１１１の周方向の長さより短くなっている。また、溝１１１の周方向の端のうち、軸の回転方向上流側の端（クラッシリリーフ１３側の端）の位置は、合せ面１５の内周面側の端と外周面１１の原点Ａ１とを結ぶ仮想線Ｌ１を極座標の始線としたとき、原点Ａ１から偏角θ１で引いた線Ｌ２と内周面１２が交わる位置（点Ｐ２の位置）となっている。なお、本実施形態においては、偏角θ１は１３５°となっている。
　また、内周面１２の周方向で見たときの溝１１２の位置について見ると、図３に示したように、溝１１２の周方向の端のうち、軸の回転方向下流側の端（クラッシリリーフ１４側の端）の位置は、クラッシリリーフ１４に係らないようにクラッシリリーフ１４から離れている。具体的には、クラッシリリーフ１４から溝１１２のクラッシリリーフ１４側の端までの距離は、溝１１２の周方向の長さより短くなっている。また、溝１１２の周方向の端のうち、軸の回転方向上流側の端（クラッシリリーフ１３側の端）の位置は、合せ面１５の内周面側の端と外周面１１の原点Ａ１とを結ぶ仮想線Ｌ１を極座標の始線としたとき、原点Ａ１から偏角θ２で引いた仮想線Ｌ３と内周面１２が交わる位置（点Ｐ３の位置）となっている。なお、本実施形態においては、偏角θ２が１３５°となっている。
　半割軸受１０においては、油膜の厚さが最少となる位置が、潤滑油によっては偏角θ１および偏角θ２が１３５°を超える範囲内に入る場合がある。このため、油膜の厚さが最少となる位置が溝１１１と溝１１２にかからないように、本実施形態においては、偏角θ１と偏角θ２を１３５°としている。
　図４は、図２のＣ－Ｃ線断面図である。なお、図４においては、図面が煩雑になるのを防ぐため、裏金、ライニング層およびオーバレイ層を区別した図示を省略している。本実施形態においては、半割軸受１０の肉厚は均一ではなく、図１の左右方向の中心部ほど厚く、中心部から端部（合せ面）に向かうにつれ薄くなっている。これは、内径仕上円（内周面１２の描く円）の中心が、外径円（外周面１１が描く円）の中心から外側に偏心している（ずれている）ためである。この偏心により、いわゆるオイルリリーフが形成される。オイルリリーフとは、原点を外径円と同じとし、内径仕上円と、外径円より半径が短い円である内径基準円との隙間をいう。オイルリリーフの深さ（量）は、合せ面から所定の高さ（例えば６～１３ｍｍ）を基準として測定され、例えば、０．００５～０．０２５ｍｍである。オイルリリーフは、合せ面付近のオイルクリアランスを拡大し、くさび膜圧力の形成を助ける。また、さらに、オイルリリーフは、油膜の形成を助け、油量を増加させ軸受を冷却させる。
　図４に示したように、溝１１１の底から溝１１１より－ｚ方向の縁側にある凹部１１３の底までの高さｈ１は、溝１１１の底から溝１１１より中央側にある内周面１２までの高さｈ２より低くなっている。また、図に示したように、溝１１２の底から溝１１２より＋ｚ方向の縁側にある凹部１１４の底までの高さｈ３は、溝１１２の底から溝１１２より中央側にある内周面１２までの高さｈ２より低くなっている。なお、本実施形態においては、高さｈ１＝高さｈ３となっている。
　本実施形態においては、凹部１１３および凹部１１４は半割軸受の軸方向側面に開口している。これによって半割軸受の内周面から漏れるあるいは漏れようとする潤滑油を再び半割軸受に吸い戻す効果を高めることができる。
　また、本実施形態においては、溝１１１のｚ軸方向の幅ｗ１は、凹部１１３のｚ軸方向の幅ｗ３と同じとなっており、溝１１２のｚ軸方向の幅は、凹部１１４のｚ軸方向の幅ｗ３と同じとなっていて、幅ｗ１＝幅ｗ２となっている。なお、幅ｗ１は、幅ｗ３の２倍以下であるのが好ましく、幅ｗ２は、幅ｗ４の２倍以下であるのが好ましい。
　本実施形態においては、幅ｗ１と幅ｗ２は、１ｍｍとなっている。また、本実施形態においては、高さｈ１と高さｈ３は１ｍｍとなっており、高さｈ２は、１．５ｍｍとなっている。なお、幅ｗ１、幅ｗ２および高さｈ１～高さｈ３は、上述した寸法に限定されるものではなく、他の寸法であってもよい。例えば、幅ｗ１および幅ｗ２は、１ｍｍ未満であってもよく、また、１ｍｍを超える幅であってもよい。また、高さｈ１と高さｈ３は、１ｍｍ未満であってもよく、また、１ｍｍを超える値であってもよい。また、高さｈ２は、１．５ｍｍ未満であってもよく、また、１．５ｍｍを超える値であってもよい。
　図５は、溝１１１および溝１１２がクラッシリリーフ１４にかかっていないすべり軸受をエンジンのクランクシャフトを支える軸受として用い、エンジンに供給した燃料を点火してエンジンを回転させたときの潤滑油の漏れ量（サイドリーク）の解析結果を示したグラフである。図５に示されているように、実施形態のように偏角θが１３５°の場合、偏角θが９０°の場合と比較すると、潤滑油の漏れ量が少なく、潤滑油の漏れ量が抑えられ
ている。
　また、溝１１１および溝１１２がクラッシリリーフ１４にかかっている場合、最小油膜厚さが薄くなる。。一方、本実施形態によれば、溝１１１および溝１１２がクラッシリリーフ１４にかかっていないため、最小油膜厚さが厚くなり、負荷容量の低下を抑えることができる。
　図６は、半割軸受１０と対となる上側の半割軸受２０を半割下請け１０側から見た図である。半割軸受２０も、半割軸受１０と同様に肉厚は均一ではなく、中心部ほど厚く、中心部から端部（合せ面）に向かうにつれ薄くなっており、オイルリリーフが形成されている。
　半割軸受２０は、クラッシリリーフ２３、クラッシリリーフ２４、合せ面２５、合せ面２６、孔２７および溝２１１を有する。孔２７は、半割軸受２０の外周面から内周面まで貫通した孔である。半割軸受２０の外周面に供給される潤滑油は、孔２７を介して内周面２２側へ供給される。合せ面１５は、合せ面１５に突き合される面であり、合せ面２６は、合せ面１６に突き合される面である。クラッシリリーフ１３は、合せ面２５に接したクラッシリリーフであり、クラッシリリーフ２４は、合せ面１６に接したクラッシリリーフである。
　溝２１１は、合せ面２５から合せ面２６まで半割軸受２０の周方向の全長に渡って形成されている。溝２１１の幅（合せ面に垂直な方向から半割軸受２０を見たときの溝の軸方向の長さ。以下「溝幅」という）は均一ではなく、クラッシリリーフ内では相対的に細く（狭く）、クラッシリリーフ以外の部分では相対的に太く（広く）なっている。以下、溝２１１のうち相対的に太い部分を太溝２１１１といい、相対的に細い部分を細溝２１１２という。太溝２１１１および細溝２１１２は、いずれも溝１１１より太く（広く）、且つ溝１１２より太い（広い）構成となっている。太溝２１１１から細溝２１１２に至る溝幅は連続的に（すなわち徐々に）変化するのではなく、急激に狭くなっている。なお、溝２１１１の溝幅は、細溝２１１２との境界部近傍を除けば均一であり、細溝２１１２の溝幅は均一である。なお、溝幅が均一であるとは、溝幅のばらつきが一定範囲内、例えば溝幅の１／１０以下、好ましくは１／１００以下であることをいう。
　また、溝２１１の深さも均一ではなく、クラッシリリーフ内では相対的に浅く、クラッシリリーフ以外の部分は相対的に深い。すなわち、太溝２１１１は相対的に深く、細溝２１１２は相対的に浅い。太溝２１１１から細溝２１１２に至る溝の深さは連続的に（すなわち徐々に）変化するのではなく、急激に浅くなっている。なお、太溝２１１１の深さは均一であり、細溝２１１２の深さは均一である。なお、深さが均一であるとは、深さのばらつきが一定範囲内、例えば溝の深さの１／１０以下、好ましくは１／１００以下であることをいう。ただし、厳密には、半割軸受２０の溝の底から外周面までの厚さが均一となるように製造される場合があり、この場合、オイルリリーフおよびクラッシリリーフに相当する分、溝の深さは変動する。
　例えば、太溝２１１１の溝幅は、２～５ｍｍであり、太溝２１１１の深さは、溝幅より小さく、例えば、０．５～１．５ｍｍである。細溝２１１２の溝幅は太溝の溝幅よりも狭く、かつ細溝２１１２の深さは太溝の深さよりも浅い。
　このように、クラッシリリーフ以外の部分における溝２１１が相対的に太く、深くなっていることにより、溝２１１の体積を十分に確保すること、すなわち摺動面に供給される潤滑油の量を十分に確保することができる。その上で、クラッシリリーフ内の部分における溝が相対的に細く、浅くなっていることにより、溝の幅および深さが均一な場合と比較して合せ面２５および合せ面２６からの漏れ油量を低減することができる。
［変形例］
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態および以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。
　溝１１１および溝１１２については、クラッシリリーフ１４側の端の位置（軸の回転方向下流側の端の位置）は、図示した位置に限定されるものではなく、クラッシリリーフ１４に係らない位置であれば、他の位置であってもよい。例えば、溝１１１および溝１１２について、クラッシリリーフ１４側の端の位置は、図１において左右方向の中央部より右側の位置であってもよい。また、溝１１１および溝１１２については、軸の回転方向下流側の端の位置は、半割軸受１０がクラッシリリーフを備えていない構成にあっては、合せ面１６にかからない構成であるのが好ましい。
　上述した実施形態においては、偏角θ１と偏角θ２は１３５°となっているが、偏角θ１と偏角θ２は１３５°に限定されるものではなく他の角度であってもよい。図５に示されているように、潤滑油の漏れ量について、偏角θが１３５°～１７３°の範囲においては、偏角θが９０°の場合と比較すると低くなっている。このため、油膜の厚さが最少となる位置を避けつつ、偏角θ１と偏角θ２は、１３５°～１７３°の範囲内であるのが好ましい。
　上述した実施形態においては、半割軸受１０は、溝１１１と溝１１２を備える構成であるが、溝１１１と溝１１２のいずれか一方を備えていない構成であってもよい。
　上述した実施形態においては、半割軸受１０は、凹部１１３と凹部１１４を備えているが、半割軸受１０は、凹部１１３および凹部１１４を備えていない構成であってもよい。
　本発明においては、溝１１１、溝１１２、凹部１１３および凹部１１４の部分にも、上述したオーバレイ層を備える構成であってもよい。また、凹部１１３および凹部１１４の部分には上述のオーバレイ層を備えるが、溝１１１および溝１１２の底の部分にはオーバレイ層を備えない構成であってもよい。
　上述した実施形態においては、溝１１１は、ｚ軸方向においては、ｚ軸方向の中央位置から－ｚ方向側の縁までの中間位置よりさらに－ｚ方向側にあり、溝１１２は、ｚ軸方向においては、ｚ軸方向の中央位置から＋ｚ方向側の縁までの中間位置よりさらに＋ｚ方向側にあるが、溝１１１と溝１１２のｚ軸方向の位置は、実施形態の位置に限定されるものではなく他の位置であってもよい。例えば、溝１１１は、ｚ軸方向においては、ｚ軸方向の中央位置から－ｚ方向側の縁までの中間位置より＋ｚ方向側にあり、溝１１２は、ｚ軸方向においては、ｚ軸方向の中央位置から＋ｚ方向側の縁までの中間位置より－ｚ方向側にある構成であってもよい。
　上述した実施形態においては、内周面１２から溝１１１の底までの深さと、内周面１２から溝１１２の底までの深さは同じとなっているが、それぞれ異なる深さであってもよい。
　上述した実施形態においては、図４に示したように溝１１１および溝１１２の底は平坦となっているが、溝１１１および溝１１２の底は平坦な構成に限定されるものではない。例えば、溝１１１および溝１１２の底は、半円形状であってもよく、また、溝１１１および溝１１２の底は、ｚ軸方向の中央側と縁側にＲをつけたものであってもよい。

Claims (7)

  1. 　半円筒形状であって軸が摺動する内周面を有する半割軸受であって、
    　前記内周面側において前記内周面の周方向に沿った溝を備え、
    　前記軸の回転方向下流側にある合せ面の前記内周面側の端と前記外周面の中心軸とを結
    ぶ線と、前記溝の前記周方向の端であって前記軸の回転方向上流側の端と前記外周面の中
    心軸とを結ぶ線とのなす角度が１３５°～１７３°の範囲内である
    　半割軸受。
  2. 　２つの前記溝を備える
    　請求項１に記載の半割軸受。
  3. 　前記内周面側に形成されたクラッシリリーフを備え、
    　前記溝は、前記クラッシリリーフから離れた位置であって、前記内周面の軸方向の中央
    位置より縁側に形成され、
    　前記溝の前記軸方向の縁側に隣接して前記溝よりも浅い凹部が形成されている
    　請求項１または請求項２に記載の半割軸受。
  4. 　前記凹部は当該半割軸受の前記軸方向の端面に開口している
    　請求項３に記載の半割軸受。
  5. 　前記内周面にオーバレイ層が形成されている
    　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半割軸受。
  6. 　前記内周面の軸方向の中央位置から縁までの中間位置よりさらに縁側に前記溝がある
    　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半割軸受。
  7. 　前記溝は、前記内周面の軸方向の幅が、当該溝から前記軸方向で当該溝に近い縁までの
    幅の２倍以下である
    　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半割軸受。
PCT/JP2017/039357 2016-10-31 2017-10-31 半割軸受 WO2018079839A1 (ja)

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