内燃機関のクランク軸用すべり軸受

【課題】異物排出性に優れた内燃機関のクランク軸用のすべり軸受を提供すること。
【解決手段】内燃機関のクランク軸用のすべり軸受１０であって、互いに組み合わされてすべり軸受１０を形成する一対の半円筒形状軸受１４、１６と、内周面の各円周方向端部領域に、半円筒形状軸受１４，１６の軸線方向の全幅に亘って軸受壁厚を減ずることによって形成されたクラッシュリリーフ１２、８２とを有するすべり軸受１０において、クラッシュリリーフ１２．８２のうちの少なくとも１つが、軸受壁厚減少量であるクラッシュリリーフ逃し深さであって、半円筒形状軸受１４．１６の円周方向において各端部で最大で、円周方向中央部に向かって漸減しており、且つ半円筒形状軸受１４，１６の軸線方向において中央部で最小で、両端部に向かって漸増しているクラッシュリリーフ逃し深さを有する凸状クラッシュリリーフ１２，８２のすべり軸受１０である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の半円筒形状軸受を組み合わせて円筒形状に構成される、内燃機関のクランク軸用のすべり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のクランク軸は一般に、そのジャーナル部において、内燃機関のシリンダブロック下部に設けた一対の半円筒形状軸受から成る主軸受によって支持される。この主軸受を潤滑するために、潤滑油がオイルポンプによって、シリンダブロック壁内に形成されたオイルギャラリーおよび主軸受の壁部に形成された貫通口を通して、主軸受の内周面に円周方向に形成された潤滑油溝内に供給される。クランク軸はまた、ジャーナル部を半径方向に貫通する第１潤滑油路であって、その両端開口が主軸受の潤滑油溝と連通する第１潤滑油路と、この第１潤滑油路から分岐してクランクアーム部を通して延びる第２潤滑油路と、第２潤滑油路に接続された第３潤滑油路であって、その両端がクランクピンの外周面上で開口するようにクランクピンを半径方向に貫通する第３潤滑油路とを有し、それによって主軸受の潤滑油溝内に供給された潤滑油は、これら第１潤滑油路、第２潤滑油路および第３潤滑油路を通して、クランク軸のクランクピン部用のコンロッド軸受の内周面に供給される（特許文献１）。
【０００３】
内燃機関の初期運転時には、上述した主軸受およびコンロッド軸受といったクランク軸用すべり軸受に供給される潤滑油中に、潤滑油路内に残留した異物、すなわち油路を切削加工した時の金属加工屑や鋳造時の鋳砂等が混入しがちである。これら異物は、クランク軸の回転に伴い軸受上の潤滑油の流れに付随するが、従来の内燃機関用すべり軸受では、軸受の円周方向端部に形成したクラッシュリリーフや面取等によって形成される、軸部との隙間を通して潤滑油と共に軸受外部に排出される。
【０００４】
上述したクラッシュリリーフは、図１０に示すように、半円筒形状軸受８４の円周方向端部領域において壁部の厚さを回転中心と同心である本来の内周面９２（主要円弧）から半径方向に逃し深さＲＤだけ減じることによって形成される逃し空間８２のことであり、これは、例えば一対の半円筒形状軸受をクランク軸のジャーナル部またはコンロッドに組み付けた時に生じ得る半円筒形状軸受の突き合せ端面の位置ずれや変形を吸収するために形成される。したがってクラッシュリリーフが形成された半円筒形状軸受の円周方向端部領域での軸受内周面の曲率中心位置は、その他の領域における軸受内周面（主要円弧）の曲率中心位置と異なる（ＳＡＥＪ５０６（項目３．２６および項目６．４）、ＤＩＮ１４９７、セクション３．２、ＪＩＳＤ３１０２参照）。クラッシュリリーフはまた、半円筒形状軸受の円周方向両端を下端面として水平面Ｈ上に置いた時の水平面Ｈからクラッシュリリーフ形成領域の上縁９４までの高さとして表される逃し長さＲＬを有し、逃し深さＲＤは、この逃し長さＲＬに亘って、軸受の円周方向端部から中央部に向かって漸減している。
【０００５】
従来の構成において、クラッシュリリーフの逃し長さＲＬおよび逃し深さＲＤは、半円筒形状軸受の軸線方向（幅方向）の全体に沿って一定であった（特許文献２の段落００４３、００４５、００４７等、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−２７７８３１号公報
【特許文献２】特開２００８−０９５８５８号公報
【特許文献３】特開２００５−０６９２８３号公報
【特許文献４】実開平０４−０６３８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１１に例示するクランクピン部１８用の従来のすべり軸受８０の場合、潤滑油はクランクピン部１８内の潤滑油路２０を通して、クランクピン部１８の外周面に開口する油穴２１よりすべり軸受８０の摺動面とクランクピン部１８の外周面との間の隙間（軸受隙間）に供給される。しかし、潤滑油に混入した軸受隙間より大きなサイズの異物は軸受隙間に進入しにくく、一方、すべり軸受８０のクラッシュリリーフ８２のところで排出されやすい。
【０００８】
したがって、図１２、および図１２のＸ矢視図である図１３に示すように、大きいサイズの異物３０は、矢印Ｒの方向に相対回転するクランクピン部１８の油穴２１が上側の半円筒形状軸受８４のクラッシュリリーフ８２ａと連通したときに軸受隙間に進入する。回転するクランクピン部１８の油穴２１から排出された異物３０にはクランクピン部１８の回転方向に進もうとする慣性力が作用しているので、異物３０はその後クランクピン部１８の回転方向の前方側に流れ、下側の半円筒形状軸受８６のクラッシュリリーフ８２ｂ内に進入する。
【０００９】
図１３に示すように、油穴２１を出た異物３０はしばしば直進し、図１５に示すように下側の半円筒形状軸受８６側のクラッシュリリーフ８２ｂ内で油穴２１の通過範囲に移動する。図１４に示すように下側の半円筒形状軸受８６のクラッシュリリーフ８２ｂにおける軸受隙間はクランクピン部１８の回転方向の前方に向かって次第に小さくなっているので、直進した異物３０は、隙間が小さくなった領域でクランクピン部１８の表面によってクラッシュリリーフ８２ｂの底面に押し込まれ、滞留しやすい。そして滞留した異物３０が油穴２１の回転方向後方の側面によって引きずられると、下側の半円筒形状軸受８６の内周面を傷つけることがある。
【００１０】
本発明の目的は、主軸受およびコンロッド軸受といったクランク軸用すべり軸受において、軸受摺動面と軸表面との間に供給される潤滑油に混入した異物を排出しやすく、それによって軸受摺動面や軸表面の損傷を防止する、改良されたクラッシュリリーフを有するクランク軸用すべり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するために、本発明の１つの観点によれば、内燃機関のクランク軸用のすべり軸受であって、互いに組み合わされてすべり軸受を形成する一対の半円筒形状軸受と、各半円筒形状軸受の内周面の各円周方向端部領域に、半円筒形状軸受の軸線方向の全幅に亘って軸受壁厚を減ずることによって形成されたクラッシュリリーフとを有するすべり軸受において、クラッシュリリーフのうちの少なくとも１つが、軸受壁厚減少量であるクラッシュリリーフ逃し深さＲＤであって、半円筒形状軸受の円周方向において各端部で最大で、円周方向中央部に向かって漸減しており、且つ半円筒形状軸受の軸線方向において中央部で最小で、両端部に向かって漸増しているクラッシュリリーフ逃し深さＲＤを有する凸状クラッシュリリーフであるすべり軸受が提供される。
【００１２】
本発明によるすべり軸受において、好適には、凸状クラッシュリリーフは、半円筒形状軸受をその円周方向両端面が下端面となるように水平面上に置いた場合の水平面から軸受内周面上のクラッシュリリーフの上縁までの高さとして表されるクラッシュリリーフ逃し長さＲＬが、軸線方向両端部で最大ＲＬ１であり、また軸線方向中央部でのクラッシュリリーフ逃し長さＲＬ２が、最大逃し長さＲＬ１の７５％以下であり、より好適には６０％以下であるように形成される。また好適には、凸状クラッシュリリーフの軸線方向中央部でのクラッシュリリーフ逃し長さＲＬ２は０．５ｍｍ以上であり、軸線方向端部でのクラッシュリリーフ逃し長さＲＬ１は２０ｍｍ以下である。
【００１３】
さらに、本発明によるすべり軸受において、好適には、凸状クラッシュリリーフは、半円筒形状軸受の円周方向端部におけるクラッシュリリーフ逃し深さＲＤが、軸線方向両端部で最大ＲＤ１であり、また軸線方向中央部でのクラッシュリリーフの逃し深さＲＤ２が、最大逃し深さＲＤ１の７５％以下、より好適には６０％以下であるように形成される。また好適には、凸状クラッシュリリーフの軸線方向中央部でのクラッシュリリーフ逃し深さＲＤ２は０．００５ｍｍ以上であり、軸線方向端部でのクラッシュリリーフ逃し深さＲＤ２は１ｍｍ以下である。
また本発明によれば、クラッシュリリーフは、その上縁が軸受内周面上で弧を描くように形成されることができ、あるいはその上端が軸受内周面上で直線状であるように形成されることができる。
【００１４】
本発明の他の観点によれば、上述したすべり軸受と、このすべり軸受によって支持される軸部とから構成される軸受装置であって、上述した凸状クラッシュリリーフが、半円筒形状軸受の、軸部の回転方向後方側の円周方向端部に形成された軸受装置が提供される。
【００１５】
本発明の他の目的、特徴および利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例に係るクラッシュリリーフを有するすべり軸受の側面図。
【図２】図１に示すすべり軸受の一方の半円筒形状軸受を内周面側から見たＢ矢視図。
【図３】図１に示すすべり軸受の一方の半円筒形状軸受の改良されたクラッシュリリーフを有する円周方向端部の拡大側面図。
【図４】図３に示すすべり軸受の円周方向端部を回転中心側から見た図。
【図５】図２に示す半円筒形状軸受の円周方向端部の拡大図。
【図６】動作中の図１に示すすべり軸受の接合部を回転中心側から見たＡ矢視図。
【図７】別の動作中の図１に示すすべり軸受の接合部を回転中心側から見たＡ矢視図。
【図８】本発明の他の実施例に係るクラッシュリリーフを示す、図４に相当する図。
【図９】本発明の他の実施例に係るクラッシュリリーフを示す、図５に相当する図。
【図１０】従来のクラッシュリリーフが形成された半円筒形状軸受の円周方向端部の拡大側面図。
【図１１】図１０に示すクラッシュリリーフを有する従来のすべり軸受の側面図。
【図１２】異物が進入する様子を示す、図１１に示したすべり軸受のクラッシュリリーフ部分の拡大図。
【図１３】図１２のクラッシュリリーフ部分を内周面側から見たＸ矢視図。
【図１４】進入した異物が滞留する様子を示す、図１１に示したすべり軸受のクラッシュリリーフ部分の拡大図。
【図１５】図１４のクラッシュリリーフ部分を内周面側から見たＹ矢視図。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の一実施例に係るすべり軸受１０を示す。この場合、すべり軸受１０は一対の半円筒形状軸受１４、１６から成るコンロッド軸受であり、内燃機関のコンロッド（図示せず）とクランク軸のクランクピン部１８との間に配置される。図１の矢印Ｒは、クランクピン部１８の回転方向を示す。各半円筒形状軸受１４、１６は、クランクピン部１８の回転方向後方側に位置する円周方向端部に改良されたクラッシュリリーフ（凸状クラッシュリリーフ）１２を、クランクピン部１８の回転方向前方側に位置する円周方向端部に従来のクラッシュリリーフ８２を有している。クランクピン部１８の内部には潤滑油路２０が形成され、クランクピン部１８の表面に開口する油穴２１から軸受摺動面に潤滑油が供給される。尚、図１ではクランクピン部１８とすべり軸受１０の内周面との間の隙間が実際の縮尺よりも大きく示されているが、図１は模式図に過ぎず、実際には適切な隙間が当業者には選択可能である。
【００１８】
図２〜５から理解されるように、例えば上側の半円筒形状軸受１４において、クラッシュリリーフ１２は、円周方向端部領域において壁部の厚さを軸受の本来の内周面（主要円弧）２２から半径方向に逃し深さＲＤだけ減じることによって軸受の幅Ｗに亘って形成されている。半円筒形状軸受１４の円周方向端部におけるクラッシュリリーフ１２の逃し深さＲＤは、軸線方向中央部で最小（ＲＤ２）で、そこから軸線方向端部に向かって漸増し、軸線方向端部で最大（ＲＤ１）になっている（図５）。尚、この逃し深さＲＤは円周方向中央部に向かって漸減しており、クラッシュリリーフ１２の上縁２４で０になる（図３および図４）。
【００１９】
また図３および図４に示すように、半円筒形軸受１４の円周方向両端を下端面として水平面Ｈ上に置いた時の水平面Ｈからクラッシュリリーフ１２の上縁２４までの高さであるクラッシュリリーフの逃し長さＲＬは、軸線方向中央部で最小（ＲＬ２）で、そこから軸線方向端部に向かって漸増し、軸線方向端部で最大（ＲＬ１）になっている。クラッシュリリーフ１２の逃し深さＲＤが図５に示すように端部で弧を描くように形成されるこの実施例の場合、クラッシュリリーフ１２の上縁２４もまた軸受内周面上に弧を描いている。
【００２０】
図６および図７は、図１に示すすべり軸受１０のクラッシュリリーフ１２、８２の部分を内周面側から見たＡ矢視図である。図６には、ある時点におけるクランクピン部１８の油穴２１の位置が点線で示され、また図７には、その後クラッシュリリーフ１２、８２上を通過した位置にある油穴２１の位置が点線で示されている。潤滑油に混入した、クランクピン部１８の表面と軸受の本来の内周面２２との間の軸受隙間よりも大きいサイズの異物３０は、図６に示すように油穴２１から従来のクラッシュリリーフ８２の領域に進入し、慣性力によって矢印の方向に移動するが、図７に示すように下側の半円筒形状軸受１６の改良されたクラッシュリリーフ１２内では、矢印のように軸線方向両端部に向かって分岐した潤滑油の流れのために、油穴２１の通過する範囲に滞留しにくい。したがって油穴２１の回転方向後方の側面によって引きずられ、下側の半円筒形状軸受１６の摺動面を傷つけることが防止される。
【００２１】
尚、好適には、クランクピン部１８の表面に開口する油穴２１は、すべり軸受１０の軸線方向中央部に整合するように配置される。これにより、軸線方向中央部から左右に分岐した潤滑油の流れが形成されやすく、異物３０がこの流れに付随して軸線方向端部へと流れやすくなる。したがってクラッシュリリーフ１２の油穴２１が通過する領域には、異物３０の滞留しがちな部分が形成されにくくなり、異物３０が油穴２１の側面に引きずられてすべり軸受１０の摺動面を傷つけることがより効果的に防止される。
【００２２】
本実施例において、好適には、軸線方向中央部でのクラッシュリリーフ逃し長さＲＬ２は最大逃し長さＲＬ１の７５％以下であり、より好適には６０％以下である。また好適には、軸線方向中央部でのクラッシュリリーフの逃し深さＲＤ２は最大逃し深さＲＤ１の７５％以下であり、より好適には６０％以下である。
【００２３】
本実施例において、好適には、クラッシュリリーフ１２の軸線方向中央部での逃し長さＲＬ２は０．５ｍｍ以上であり、軸線方向中央部での逃し深さＲＤ２は０．００５ｍｍ以上である。これらの寸法は、一対の半円筒形状軸受の円周方向端面同士の位置ずれにより軸受内周面上に段差が形成されても油膜破断が生じ難くするという従来のすべり軸受に要求される機能を果たすために必要とされる。
【００２４】
また好適には、クラッシュリリーフ１２の軸線方向端部での逃し長さＲＬ１は２０ｍｍ以下であり、軸線方向端部での逃し深さＲＤ１は１ｍｍ以下である。これは、これらの寸法を越えると軸線方向端部での軸受隙間が大きくなりすぎて油の漏れ量が多くなってしまうからである。
【００２５】
上記実施例１では、各半円筒形状軸受１４、１６の、クランクピン部１８の回転方向後方側の円周方向端部のみに改良されたクラッシュリリーフ１２を形成しているが、本発明はこれに限定されず、一対の半円筒形状軸受１４、１６のクラッシュリリーフが全て改良されたクラッシュリリーフであってもよいことが理解されよう。この場合、各半円筒形状軸受１４、１６がクランクピン部１８の回転方向に対して誤って組み付けられることが防止される。また、各半円筒形状軸受１４、１６の何れか一方が、クランクピン部１８の回転方向後方側の円周方向端部のみに改良されたクラッシュリリーフ１２を形成されていてもよい。
【実施例２】
【００２６】
本発明の第２の実施例は、図８および図９に示すように、各半円筒形状軸受１４’が、クランクピン部の回転方向後方側の円周方向端部に改良されたクラッシュリリーフ１２’を有し、このクラッシュリリーフ１２’が、壁部の厚さを軸受の本来の内周面（主要円弧）２２から半径方向に逃し深さＲＤだけ減じることによって軸受の幅Ｗに亘って形成されている点で上述した実施例と同様である。しかし、第２の実施例において、半円筒形状軸受１４’の円周方向端部におけるクラッシュリリーフ１２’の逃し深さＲＤは軸線方向中央部で最小（ＲＤ２）で、そこから軸線方向端部に向かって「直線的」に漸増し、軸線方向端部で最大（ＲＤ１）になっている（図９）。
【００２７】
また図８に示すように、クラッシュリリーフ１２’の上縁２４’までの高さであるクラッシュリリーフの逃し長さＲＬは、軸線方向中央部で最小（ＲＬ２）で、そこから軸線方向端部に向かって「直線的」に漸増し、軸線方向端部で最大（ＲＬ１）になっている。クラッシュリリーフ１２’の逃し深さＲＤが図９に示すように端部で直線状になされているこの実施例の場合、クラッシュリリーフ１２’の上縁２４’は軸受内周面上にＶ字形に描かれる。
【００２８】
尚、第２の実施例においても、軸線方向中央部でのクラッシュリリーフ逃し長さＲＬ２は最大逃し長さＲＬ１の７５％以下であり、より好適には６０％以下であること、また軸線方向中央部でのクラッシュリリーフ逃し深さＲＤ２は最大逃し深さＲＤ１の７５％以下であり、より好適には６０％以下であることが理解されよう。
【００２９】
さらに、本実施例においても、好適には、クラッシュリリーフ１２’の軸線方向中央部での逃し長さＲＬ２は０．５ｍｍ以上であり、軸線方向中央部での逃し深さＲＤ２は０．００５ｍｍ以上であること、またクラッシュリリーフ１２’の軸線方向端部での逃し長さＲＬ１は２０ｍｍ以下であり、軸線方向端部での逃し深さＲＤ１は１ｍｍ以下であることが理解されよう。
【００３０】
以上の実施例において、クランク軸のクランクピン部用のすべり軸受を例として説明したが、本発明はクランク軸のジャーナル部用のすべり軸受に適用してもよいことに留意されたい。またすべり軸受の幅寸法は内燃機関の容量により決まるものであり、それゆえ本発明で制限する必要はない。さらに、すべり軸受には、クラッシュリリーフとは別に、製造および組み立てを容易にする目的で、通常の面取りを各縁部に形成してもよいことは明らかである。
【００３１】
上記記載はいくつかの実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。
【符号の説明】
【００３２】
１０すべり軸受
１２、１２’ 改良されたクラッシュリリーフ（凸状クラッシュリリーフ）
１４、１４’ 上側の半円筒形状軸受
１６下側の半円筒形状軸受
１８クランク軸のクランクピン部
２０潤滑油路
２１油穴
２２本来の内周面（主要円弧）
２４、２４’ 上縁
３０異物
８０すべり軸受
８２、８２ａ、８２ｂ逃し空間、クラッシュリリーフ
８４上側の半円筒形状軸受
８６下側の半円筒形状軸受
９２本来の内周面（主要円弧）
９４上縁
ＲＬ逃し長さ
ＲＤ逃し深さ
Ｗ軸受の幅
Ｈ水平面

【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸用のすべり軸受であって、
互いに組み合わされて前記すべり軸受を形成する一対の半円筒形状軸受と、
前記各半円筒形状軸受の内周面の各円周方向端部領域に、前記半円筒形状軸受の軸線方向の全幅に亘って軸受壁厚を減ずることによって形成されたクラッシュリリーフと
を有するすべり軸受において、
前記クラッシュリリーフのうちの少なくとも１つが、軸受壁厚減少量であるクラッシュリリーフ逃し深さＲＤであって、前記半円筒形状軸受の円周方向において各端部で最大で、円周方向中央部に向かって漸減しており、且つ前記半円筒形状軸受の軸線方向において中央部で最小で、両端部に向かって漸増しているクラッシュリリーフ逃し深さＲＤを有する凸状クラッシュリリーフであることを特徴とするすべり軸受。
【請求項２】
前記凸状クラッシュリリーフは、該凸状クラッシュリリーフが形成された前記半円筒形状軸受を、その円周方向両端面が下端面となるように水平面上に置いた場合の該水平面から前記軸受内周面上のクラッシュリリーフの上縁までの高さとして表されるクラッシュリリーフ逃し長さＲＬが、軸線方向両端部で最大ＲＬ１であり、軸線方向中央部でのクラッシュリリーフ逃し長さＲＬ２が、前記最大逃し長さＲＬ１の７５％以下であるように形成される請求項１に記載のすべり軸受。
【請求項３】
前記凸状クラッシュリリーフの前記軸線方向中央部でのクラッシュリリーフ逃し長さＲＬ２が、前記最大逃し長さＲＬ１の６０％以下である請求項２に記載のすべり軸受。
【請求項４】
前記凸状クラッシュリリーフの前記軸線方向中央部でのクラッシュリリーフ逃し長さＲＬ２が、０．５ｍｍ以上である請求項２または請求項３に記載のすべり軸受。
【請求項５】
前記凸状クラッシュリリーフの前記軸線方向端部でのクラッシュリリーフ逃し長さＲＬ１が、２０ｍｍ以下である請求項２または請求項３に記載のすべり軸受。
【請求項６】
前記凸状クラッシュリリーフは、該凸状クラッシュリリーフが形成された前記半円筒形状軸受の円周方向端部における前記クラッシュリリーフ逃し深さＲＤが、軸線方向両端部で最大ＲＤ１であり、軸線方向中央部でのクラッシュリリーフの逃し深さＲＤ２が、前記最大逃し深さＲＤ１の７５％以下であるように形成される請求項１に記載のすべり軸受。
【請求項７】
前記凸状クラッシュリリーフの前記軸線方向中央部でのクラッシュリリーフ逃し深さＲＤ２が、前記最大逃し深さＲＤ１の６０％以下である請求項６に記載のすべり軸受。
【請求項８】
前記凸状クラッシュリリーフの前記軸線方向中央部でのクラッシュリリーフ逃し深さＲＤ２が、０．００５ｍｍ以上である請求項６または請求項７に記載のすべり軸受。
【請求項９】
前記凸状クラッシュリリーフの前記軸線方向端部でのクラッシュリリーフ逃し深さＲＤ２が、１ｍｍ以下である請求項６または請求項７に記載のすべり軸受。
【請求項１０】
前記軸受内周面上に形成される前記凸状クラッシュリリーフの上縁が弧を描いている請求項１に記載のすべり軸受。
【請求項１１】
前記軸受内周面上に形成される前記凸状クラッシュリリーフの上縁が直線状である請求項１に記載のすべり軸受。
【請求項１２】
請求項１に記載のすべり軸受と、該すべり軸受によって支持される軸部とから構成される軸受装置において、
前記凸状クラッシュリリーフが、前記半円筒形状軸受の、前記軸部の回転方向後方側に位置する円周方向端部に形成されている軸受装置。

【図１】