(57)【要約】【課題】運転時に疲労が生じ難い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、Ｆｅ合金製の裏金層と、裏金層の第１の表面上に設けられて摺動面を画成する軸受合金層とを有する半円環形状の半割スラスト軸受が提供される。半割スラスト軸受の周方向両端面に隣接して２つのスラストリリーフが形成される。裏金層は、スラストリリーフのスラストリリーフ表面の少なくとも一部を構成するように第１の表面から傾斜して延びる露出傾斜面と、周方向端面を構成する裏金端面とをさらに有する。ＭｏＳ２、ＷＳ２、黒鉛、及びｈ−ＢＮのうちの少なくとも１種以上からなる複数の固体潤滑部材が、周方向端面の、スラストリリーフ表面側から第１の軸線方向長さＴ１までの範囲である散在領域上に散在するように配置される。第１の軸線方向長さＴ１は、周方向端面の軸線方向長さＴＥの２５〜５０％である。【選択図】図５
2020159532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、第１の表面及び前記第１の表面の反対側の第２の表面を画成するＦｅ合金製の裏金層と、前記裏金層の前記第１の表面上に設けられた軸受合金層とを有し、前記軸受合金層は、前記裏金層と反対側に前記半割スラスト軸受の摺動面を画成し、前記半割スラスト軸受の周方向両端面に隣接して２つのスラストリリーフが形成され、各スラストリリーフは、前記摺動面から前記周方向端面に向かって前記半割スラスト軸受の壁厚が薄くなるように形成されたスラストリリーフ表面を有する、半割スラスト軸受において、
前記裏金層は、前記スラストリリーフ表面の少なくとも一部を構成するように前記第１の表面から前記周方向端面に向かって傾斜して延びる露出傾斜面と、前記周方向端面を構成する裏金端面とをさらに有し、
ＭｏＳ２、ＷＳ２、黒鉛、及びｈ−ＢＮのうちの少なくとも１種以上からなる複数の固体潤滑部材が、前記周方向端面の、前記スラストリリーフ表面側から第１の軸線方向長さ（Ｔ１）までの範囲である散在領域上に散在するように配置され、
前記第１の軸線方向長さ（Ｔ１）は、前記周方向端面の軸線方向長さ（ＴＥ）の２５〜５０％である、半割スラスト軸受。
【請求項２】
前記散在領域における前記固体潤滑部材の面積率（ＡＲ１）が１〜１０％である、請求項１に記載の半割スラスト軸受。
【請求項３】
前記半割スラスト軸受の前記周方向端面が前記裏金端面のみからなる、請求項１又は２に記載の半割スラスト軸受。
【請求項４】
前記裏金層は、前記裏金端面及び前記露出傾斜面の間に形成される遷移面をさらに有し、前記遷移面は、前記軸受合金層と同じ軸受合金からなる被覆部材によって覆われ、前記被覆部材は、前記周方向端面の少なくとも一部を構成する被覆端面と、前記スラストリリーフ表面の少なくとも一部を構成する被覆傾斜面とを有し、それにより前記散在領域は、前記被覆端面と前記裏金端面とから構成される、請求項１又は２に記載の半割スラスト軸受。
【請求項５】
前記被覆端面が、前記周方向端面において前記スラストリリーフ表面側から第２の軸線方向長さ（Ｔ２）までの範囲に延び、前記第２の軸線方向長さ（Ｔ２）は、前記散在領域の前記第１の軸線方向長さ（Ｔ１）の４０〜９０％である、請求項４に記載の半割スラスト軸受。
【請求項６】
前記周方向端面からの前記固体潤滑部材の厚さが０．１〜１０ｎｍである、請求項１から５までのいずれか一項に記載の半割スラスト軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受ける半割スラスト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、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承される。
【０００３】
一対の半割軸受のうちの一方又は両方が、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。半割スラスト軸受は、半割軸受の軸線方向端面の一方又は両方に配設される。
【０００４】
半割スラスト軸受は、クランク軸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ている。
【０００５】
半割スラスト軸受の周方向両端近傍の摺動面側には、周方向端面へ向かって軸受部材の厚さが薄くなるようにスラストリリーフが形成されている。一般にスラストリリーフは、半割スラスト軸受の周方向端面から摺動面までの長さや周方向端面での深さが、径方向の位置によらずに一定になるよう形成される。スラストリリーフは、半割スラスト軸受を分割型軸受ハウジング内に組み付ける際の一対の半割スラスト軸受の端面同士の位置ずれを吸収するために形成される（特許文献１の図１０参照）。
【０００６】
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。このとき潤滑油は、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。潤滑油はこのようにして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。なお、内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるスラスト軸受には、一般に、Ｆｅ合金製の裏金層の一方の表面にアルミニウム軸受合金層又は銅軸受合金層を形成した積層構造体が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２０１１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
クランク軸と変速機とが接続されること等によってクランク軸に対して入力される軸線方向力が半割スラスト軸受の摺動面に加わると、ほぼ同時に、半割スラスト軸受の周方向端面付近には衝撃力が加わるため、スラストリリーフと隣接する摺動面の軸受合金層に疲労（割れや剥離）が生じる場合がある。
より詳細には、半割スラスト軸受は、シリンダブロック及び軸受キャップの側面に設けられた受け座（座面）に嵌合され使用されるが、受け座の内径は、半割スラスト軸受の外径よりも若干大きく形成されているので、半割スラスト軸受は周方向に僅かに移動可能である。一方、一対の半割スラスト軸受を円環形状に組み合わせて使用する場合（例えば特許文献１の図１０参照）、クランク軸からの軸線方向力がスラスト軸受の摺動面に入力する瞬間、クランク軸のスラストカラー面は、一対の半割スラスト軸受の両方の摺動面と同時に接触するのではなく、先に一方の半割スラスト軸受の摺動面と接触しがちである。このため、一方の半割スラスト軸受がスラストカラー面の回転とともに僅かに周方向に移動し、一方の半割スラスト軸受のクランク軸の回転方向の前方側の周方向端面が、他方の半割スラスト軸受のクランク軸の回転方向の後方側の周方向端面と衝突し、それら半割スラスト軸受の周方向端面付近に衝撃的な負荷が加わる。クランク軸と変速機とが接続されるたびに繰り返し加わるこの衝撃的な負荷の影響で、スラストリリーフと隣接する摺動面の軸受合金層に疲労（割れや鋼裏金層からの剥離）が起き易い。
【０００９】
したがって本発明の目的は、運転時に疲労が生じ難い内燃機関のクランク軸用半割スラスト軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、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、第１の表面及び第１の表面の反対側の第２の表面を画成するＦｅ合金製の裏金層と、裏金層の第１の表面上に設けられた軸受合金層とを有し、軸受合金層は、裏金層と反対側に半割スラスト軸受の摺動面を画成し、半割スラスト軸受の周方向両端面に隣接して２つのスラストリリーフが形成され、各スラストリリーフは、摺動面から周方向端面に向かって半割スラスト軸受の壁厚が薄くなるように形成されたスラストリリーフ表面を有する、半割スラスト軸受において、
裏金層は、スラストリリーフ表面の少なくとも一部を構成するように第１の表面から周方向端面に向かって傾斜して延びる露出傾斜面と、周方向端面を構成する裏金端面とをさらに有し、
ＭｏＳ２、ＷＳ２、黒鉛、及びｈ−ＢＮのうちの少なくとも１種以上からなる複数の固体潤滑部材が、周方向端面の、スラストリリーフ表面側から第１の軸線方向長さＴ１までの範囲である散在領域上に散在するように配置され、
第１の軸線方向長さＴ１は、周方向端面の軸線方向長さＴＥの２５〜５０％である、半割スラスト軸受が提供される。
【００１１】
散在領域における固体潤滑部材の面積率ＡＲ１は、好ましくは１〜１０％とすることができる。
【００１２】
半割スラスト軸受の周方向端面は、裏金端面のみからなっていてもよい。
【００１３】
あるいは、裏金層は、裏金端面及び露出傾斜面の間に形成される遷移面をさらに有していてもよく、遷移面は、軸受合金層と同じ軸受合金からなる被覆部材によって覆われていてもよい。被覆部材は、周方向端面の少なくとも一部を構成する被覆端面と、スラストリリーフ表面の少なくとも一部を構成する被覆傾斜面とを有していてもよく、それにより散在領域は、被覆端面と裏金端面とから構成される。
【００１４】
この場合、被覆端面が、周方向端面においてスラストリリーフ表面側から第２の軸線方向長さＴ２までの範囲に延びていてもよく、第２の軸線方向長さＴ２は、散在領域の第１の軸線方向長さＴ１の４０〜９０％であってもよい。
【００１５】
周方向端面から垂直方向に測定した固体潤滑部材の厚さは、０．１〜１０ｎｍであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
上述したように、クランク軸用の半割スラスト軸受は、内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるが、本発明によれば、半割スラスト軸受の周方向端面の散在領域には固体潤滑部材が散在するように設けられているため、周方向端面が衝撃負荷を受けた際に微小滑りが生じ、周方向端面に加わる負荷が緩和される。
このため、スラストリリーフに隣接する摺動面の領域の軸受合金層には衝撃負荷が伝播し難く、したがってこの領域の軸受合金層に疲労が生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】軸受装置の分解斜視図である。
【図２】軸受装置の正面図である。
【図３】軸受装置の断面図である。
【図４】実施例１の半割スラスト軸受の正面図である。
【図５】実施例１の半割スラスト軸受の周方向端部近傍を径方向内側から見た側面図である。
【図６】実施例１の半割スラスト軸受の周方向端面の正面図である。
【図７Ａ】実施例１の半割スラスト軸受の周方向端面を、図５のＺＩ矢視方向から見た拡大図である。
【図７Ｂ】実施例１の半割スラスト軸受の周方向端面の散在領域の拡大正面図である。
【図８】実施例２の半割スラスト軸受の周方向端部近傍を径方向内側から見た側面図である。
【図９】実施例２の半割スラスト軸受の周方向端面の正面図である。
【図１０】実施例３の半割スラスト軸受の正面図である。
【図１１】実施例３の半割スラスト軸受の周方向端部近傍を径方向内側から見た側面図である。
【図１２】実施例４の半割スラスト軸受の周方向端部近傍を径方向内側から見た側面図である。
【図１３】半割軸受の正面図である。
【図１４】図１３に示す半割軸受を径方向内側から見た底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１９】
（軸受装置の全体構成）
まず、図１〜３を用いて本発明の実施例１に係る軸受装置１の全体構成を説明する。図１〜３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３参照）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。
【００２０】
図２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内には外周面に貫通する貫通孔７２が形成されている（図１３及び１４も参照）。なお、潤滑油溝は、上下両方の半割軸受に形成することもできる。
【００２１】
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、周方向両端部にクラッシュリリーフ７３、７３が形成されている（図２参照）。クラッシュリリーフ７３は、半割軸受７の周方向端面に隣接する領域の壁厚が、周方向端面に向かって徐々に薄くなるように形成された壁厚減少領域である。クラッシュリリーフ７３は、一対の半割軸受７、７を組み付けたときの突合せ面の位置ずれや変形を吸収することを企画して形成される。
【００２２】
（半割スラスト軸受の構成）
次に、図２〜６を用いて実施例１の半割スラスト軸受８の構成について説明する。本実施例の半割スラスト軸受８は、Ｆｅ合金製の裏金層８４に薄い軸受合金層８５を接着したバイメタルを用いて、半円環形状の平板に形成される。なお、裏金層８４のＦｅ合金として、鋼やステンレス鋼等を用いることができる。また軸受合金層８５として、Ｃｕ軸受合金やＡｌ軸受合金等を用いることができる。軸受合金層８５は、Ｆｅ合金製の裏金層８４に対し硬さが低く（軟らかく）、したがって外力を受けた場合に弾性変形量が多い。
半割スラスト軸受８は、周方向中央領域に軸受合金層８５から構成される摺動面８１（軸受面）と、周方向両端面８３、８３に隣接する領域にスラストリリーフ８２、８２とを有し、スラストリリーフ８２は、平坦なスラストリリーフ表面（平面）８２ｓを有している。摺動面８１には、潤滑油の保油性を高めるために、両側のスラストリリーフ８２、８２の間に２つの油溝８１ａ、８１ａが形成されている。
【００２３】
スラストリリーフ８２は、周方向両端面８３、８３に隣接する摺動面８１側の領域に、半割スラスト軸受８の壁厚Ｔが端面に向かって徐々に薄くなるように形成される壁厚減少領域であり、半割スラスト軸受８の周方向端面８３の径方向全長に亘って延びている。スラストリリーフ８２は、半割スラスト軸受８を分割型の軸受ハウジング４内に組み付けた際の位置ずれ等に起因する、一対の半割スラスト軸受８、８の周方向端面８３、８３同士の位置ずれを緩和するために形成される。
【００２４】
図４に示すように、本実施例のスラストリリーフ８２は、半割スラスト軸受８の径方向内側端部と径方向外側端部の間で一定のスラストリリーフ長さＬ１を有している。
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、半割スラスト軸受８の周方向端面８３からのスラストリリーフ長さＬ１は、３〜２５ｍｍになされる。
【００２５】
ここで、スラストリリーフ長さＬ１とは、半割スラスト軸受８の周方向両端面８３を通る平面（スラスト軸受分割平面ＨＰ）から垂直方向に測った長さとして定義される。特に、径方向内側端部におけるスラストリリーフ長さＬ１は、半割スラスト軸受８の周方向端面８３から、スラストリリーフ表面８２ｓが摺動面８１の内周縁と交わる点までの垂直方向の長さとして定義される。
【００２６】
また半割スラスト軸受８のスラストリリーフ８２は、周方向端面８３において、半割スラスト軸受８の径方向内側端部と径方向外側端部との間で一定の軸線方向深さＲＤ１を有するように形成される。
スラストリリーフ８２の軸線方向の深さＲＤ１は、０．１〜１ｍｍになされることができる。
【００２７】
ここで、軸線方向深さとは、半割スラスト軸受８の摺動面８１を含む平面からスラストリリーフ表面８２ｓまでの軸線方向距離を意味する。換言すれば、軸線方向深さは、摺動面８１をスラストリリーフ８２上まで延長した仮想摺動面からスラストリリーフ表面８２ｓまで垂直に測った距離である。したがって軸線方向深さＲＤ１は、特に、半割スラスト軸受８の周方向端面８３におけるスラストリリーフ表面８２ｓから仮想摺動面までの深さとして定義される。
【００２８】
図５に示すように、裏金層８４は２つの表面、すなわち軸受合金層８５が接着される第１の表面８４ａと、半割スラスト軸受８の背面を構成する第２の表面８４ｂとを画成している。
【００２９】
なお、実際の製造の観点から、スラストリリーフ表面８２ｓの形状は、摺動面８１に垂直な周方向断面で、僅かに湾曲した曲線であってもよく、また裏金層８４の第１の表面８４ａの形状は、スラストリリーフ８２が形成された範囲において、摺動面８１に垂直な周方向断面で僅かに湾曲していてもよい。
【００３０】
裏金層８４は、第１の表面８４ａから傾斜して延びる露出傾斜面８４ｉであって、スラストリリーフ表面８２ｓの一部を構成する露出傾斜面８４ｉを有し、この露出傾斜面８４ｉは、周方向端面８３まで延びている。また本実施例では、図５に示すように、半割スラスト軸受８の周方向端面８３は、裏金層８４が露出する裏金端面８４ｅから構成される。また、軸受合金層８５は、摺動面８１から傾斜して延びる軸受合金傾斜面８５ｉであって、スラストリリーフ表面８２ｓの一部を構成する軸受合金傾斜面８５ｉを有する。この露出傾斜面８４ｉと軸受合金傾斜面８５ｉとが段差なしに整列してスラストリリーフ表面８２ｓを構成している。
【００３１】
図６は、半割スラスト軸受８の周方向端面８３（すなわち裏金端面８４ｅ）をその正面から見た図である。
周方向端面８３は軸線方向長さＴＥを有し、また周方向端面８３の、スラストリリーフ表面８２Ｓ側から第１の軸線方向長さＴ１までの範囲である散在領域８７上には、複数の固体潤滑部材８８が散在するように設けられる。なお、この第１の軸線方向長さＴ１は、周方向端面８３の軸線方向長さＴＥの２５％〜５０％の長さであることが好ましい。
図７Ａは、周方向端面８３の散在領域８７を横から見た、すなわちスラストリリーフ表面８２ｓ側（図５のＺＩ矢視方向）から見た拡大図であり、図７Ｂは、散在領域８７をその正面からみた部分拡大図である。図７Ａ及び７Ｂに示すように、散在領域８７には、複数の固体潤滑部材８８が散在するように設けられ、したがって本実施例において、散在領域８７には、裏金層８４（裏金端面８４ｅ）が露出した部分と固体潤滑部材８８とが混在していることが理解される。固体潤滑部材８８は、ＭｏＳ２、ＷＳ２、黒鉛、及びｈ−ＢＮのうちの少なくとも１種以上からなり、また散在領域８７における固体潤滑部材８８全体の面積率は１〜１０％である。
なお、本実施例において、周方向端面８３のうち散在領域８７以外の領域には固体潤滑部材８８は実質的に設けられていない（すなわち、散在領域８７以外の領域における固体潤滑部材８８全体の面積率は０．０２％以下である）。
【００３２】
実施例１において、固体潤滑部材８８の厚さＴＬ、すなわち周方向端面８３（または裏金端面８４ｅ）からの垂直方向高さＴＬは０．１〜１０ｎｍである。
この固体潤滑部材８８の厚さＴＬが０．１ｎｍ未満であると、衝撃負荷を受けた際に周方向端面８３に加わる衝撃負荷を緩和する作用が不十分であり、しかし厚さＴＬが１０ｎｍを超えると、衝撃負荷を受けた際に固体潤滑部材８８に割れが発生したり、周方向端面８３からせん断され易くなる場合がある。
【００３３】
また実施例１において、周方向端面８３における散在領域８７の軸線方向長さＴ１は、周方向端面８３の軸線方向長さ（厚さ）ＴＥの２５〜５０％であることが好ましい。その理由は、周方向端面８３における散在領域８７の軸線方向長さＴ１が、周方向端面８３の軸線方向長さＴＥの２５％未満であると、周方向端面８３が衝撃負荷を受けた際、衝撃負荷が、スラストリリーフ８２と隣接する摺動面８１下の軸受合金層８５に伝播しやすくなるからであり、また５０％を超えると、周方向端面８３に対する、固体潤滑部材８８が散在していない裏金端面８４ｅの割合が小さくなりすぎ、その付近の裏金層８４が塑性変形する場合があるからである。
【００３４】
なお、図５において、スラストリリーフ表面８２ｓと周方向端面８３（裏金端面８４ｅ）の接続部は直線的に形成されて（すなわち角を形成して）いるが、これら接続部は曲線的に形成されて（すなわちアールを形成して）いてもよい。
【００３５】
（実施例１による作用）
上述したようにクランク軸からの軸線方向力ｆが半割スラスト軸受８の摺動面８１に入力するのとほぼ同時に、一方の半割スラスト軸受８の周方向端面８３と他方の半割スラスト軸受８の周方向端面８３とが衝突し、それにより、それら半割スラスト軸受８の周方向端面８３付近に衝撃的な負荷が加わる。なお、本実施例の構成とは異なり、図１に示すシリンダブロック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のうちシリンダブロック２の側面にだけ軸受孔５の周縁の円環状凹部である受座６が形成され、したがって軸受ハウジング４の一方の側面にただ１つの半割スラスト軸受が配置される場合には、半割スラスト軸受８の周方向端面８３は、軸受キャップ３の端面（分割面）と衝突し、それにより半割スラスト軸受８の周方向端面８３付近に衝撃的な負荷が加わる。
【００３６】
本実施例では、半割スラスト軸受の周方向端面８３の散在領域８７に、固体潤滑部材８８が散在するように設けられているため、この散在領域８７が衝撃負荷を受けた際に微小滑りが生じ、裏金層８４に加わる負荷が緩和される。このため、スラストリリーフ８２に隣接する摺動面８１の領域における軸受合金層８５には衝撃負荷が伝播し難く、したがってこれらの領域の軸受合金層８５に疲労が生じ難い。
【００３７】
また本発明では、固体潤滑部材８８が周方向端面８３の散在領域８７上に散在していることにより、スラスト軸受８の周方向端面８３に衝撃負荷が加わったとき、各固体潤滑部材８８は周方向端面８３（裏金端面８４ｅ）内に押し込まれ、周囲を裏金により囲まれ拘束されるので、周方向端面８３に平行な方向への固体潤滑部材８８の変形が起き難く、固体潤滑部材８８は周方向端面８３からせん断され難い。
これに対して、本発明とは異なり周方向端面８３全面を固体潤滑部材８８で覆った場合、上述した周囲拘束作用がないため、固体潤滑部材８８の変形が大きく、固体潤滑部材８８に割れが発生し、周方向端面８３から容易にせん断される。
あるいは、予め固体潤滑部材８８の粒子が周方向端面８３（裏金端面８４ｅ）と面一になるように埋収されていると、内燃機関を運転する際の熱で半割スラスト軸受８の裏金層２が固体潤滑部材８８よりも多く熱膨張するため、裏金端面８４ｅに対して固体潤滑部材８８の表面が窪んだ状態となり、本発明と同じ作用が得られない。
【００３８】
なお、本実施例とは異なり、散在領域８７における固体潤滑部材８８の面積率が１％未満であると、衝撃負荷を受けた際に微小な滑りが生じて衝撃負荷を緩和する作用が不十分であり、一方、面積率が１０％を越えると固体潤滑部材８８が周方向端面８３からせん断され易くなる場合がある。
【００３９】
（軸受合金層及び裏金層の寸法）
図５は、半割スラスト軸受８の周方向端部８３近傍を径方向内側（図４のＹＩ矢視方向）から見た側面図である。
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、摺動面８１が形成される領域において、半割スラスト軸受８の厚さＴは１．５〜３．５ｍｍであり、裏金層８４の厚さＴＢは１．１〜３．２ｍｍであり、軸受合金層８５の厚さＴＡは０．１ｍｍ〜０．７ｍｍである。摺動面８１が形成される領域において、裏金層８４の厚さＴＢおよび軸受合金層８５の厚さＴＡは、一定とすることが好ましい。
また図５に示すように、スラストリリーフ８２が形成された領域において、裏金層８４の厚さは、周方向中央側から周方向端面８３に向かって小さくなっている。
【００４０】
（軸受合金層の材質）
軸受合金は、従来から既知のＣｕ軸受合金やＡｌ軸受合金を用いることができる。例えば、Ｃｕ軸受合金は、Ｓｎ、Ｐ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｐｂから選ばれる１種以上の成分を含むＣｕ合金であればよい。Ａｌ軸受合金は、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖから選ばれる１種以上の成分を含むＡｌ合金であればよい。なお、Ｃｕ軸受合金およびＡｌ軸受合金は、上記に示す以外の成分を含むようにすることもできる。
【００４１】
（裏金層の材質）
裏金層は、０．０３〜０．３５質量％の炭素を含有するＦｅ合金を用いることができる。さらに、裏金層の組成は、０．０３〜０．３５質量％のＣ、０．４質量％以下のＳｉ、１質量％以下のＭｎ、０．０４質量％以下のＰ、０．０５質量％以下のＳを含み、残部がＦｅ及び不可避不純物であることが好ましい。
なお、裏金層の組成は、上記組成に限定されないで他のＦｅ合金であってもよい。
【００４２】
（固体潤滑部材の面積率の測定）
半割スラスト軸受８の周方向端面８３の散在領域８７における固体潤滑部材８８の面積率は、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザー）を用い、倍率５０００倍で散在領域８７の複数箇所（例えば３箇所以上）について成分の定量分析を行うことで確認できる。定量分析における検出元素として、固体潤滑部材を構成する元素（例えばＭｏＳ２の場合は、Ｍｏ元素、Ｓ元素）及び裏金層に含まれる成分元素（例えば鋼の場合は、Ｆｅ元素、Ｃ元素、Ｓｉ元素等）を選択し、これら元素の特性Ｘ線強度をＺＡＦ補正計算法により質量濃度に変換した後、体積濃度に変換する。各測定箇所での固体潤滑部材を構成する元素の合計の体積濃度が、固体潤滑部材の体積濃度であり、各測定箇所でのこの体積濃度の値を算術平均して固体潤滑部材８８の面積割合が確認できる。なお、裏金層が固体潤滑部材と同じ元素を含む組成である場合には、上記固体潤滑部材の元素の体積濃度の値から、裏金層に含まれる固体潤滑部材と同じ元素の体積濃度分を除いた値が、固体潤滑部材８８の面積割合となる。この定量分析は、倍率は５０００倍に限定されないで、例えば５０００倍を超える倍率で行なってもよい。
なお、後述する半割スラスト軸受８の周方向端面８３の散在領域８７内に、さらに、軸受合金からなる被覆端面８６ｅを設ける場合の固体潤滑部材８８の面積率も同様の方法で測定することができる。
【００４３】
（固体潤滑部材の被覆方法）
固体潤滑部材の被覆方法として、一般的な投射法等を用いて、周方向端面８３（裏金端面８４ｅ）の散在領域８７を固体潤滑部材８８で被覆することが可能である。固体潤滑部材８８の固体潤滑剤粒子を室温もしくは固体潤滑剤が分解しない温度に加熱した状態で圧縮気体の力により周方向端面８３に衝突させ被覆する一般的な投射法を用いて、固体潤滑剤の粒子径、投射速度、投射時間、圧縮気体圧力等の条件の調整により、半割スラスト軸受８の周方向端面８３の散在領域８７に露出する裏金端面８４ｅに、または散在領域８７に露出する裏金端面８４ｅおよび被覆端面８６ｅに、固体潤滑剤を散在するように被覆させることができる。
【００４４】
本実施例では、半割軸受７と半割スラスト軸受８が分離しているタイプの軸受装置１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、半割軸受７と半割スラスト軸受８が一体化したタイプの軸受装置１にも適用できる。また、半割スラスト軸受８は、軸受合金層８５の摺動面８１や、スラストリリーフ表面８２ｓおよび／または裏金層８４の第２の表面８４ｂに、固体潤滑部材が散在するように被覆することもできる。
【００４５】
以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は本発明に含まれる。
【実施例２】
【００４６】
図８は、実施例２の半割スラスト軸受８’の周方向端部近傍を径方向内側から見た側面図である。
図８に示すように、実施例１の半割スラスト軸受とは異なり、実施例２の裏金層８４は、スラストリリーフ表面８２ｓの一部を構成するように第１の表面８４ａから傾斜して延びる露出傾斜面８４ｉ、及び周方向端面８３の一部を構成する裏金端面８４ｅに加えて、露出傾斜面８４ｉと裏金端面８４ｅの間に形成される遷移面８４ｔを有している。
さらに、半割スラスト軸受８’は、裏金層８４の遷移面８４ｔを覆うように設けられた被覆部材８６を有する。この被覆部材８６は、裏金層８４の露出傾斜面８４ｉと同一平面内に延びる被覆傾斜面８６ｉであって、それによりスラストリリーフ表面８２ｓの一部を構成する被覆傾斜面８６ｉと、裏金層８４の裏金端面８４ｅと同一平面内に延びる被覆端面８６ｅであって、それにより半割スラスト軸受８の周方向端面８３の一部を構成する軸受合金端面８６ｅとを有する。被覆部材８６は、軸受合金層８５と同じ軸受合金から形成される。
図９に示すように、実施例２の半割スラスト軸受８’は、周方向端面８３の散在領域８７内に軸受合金端面８６ｅと裏金端面８４ｅの一部とが配置されるように構成される。遷移面８４ｔ及び被覆部材８６は、周方向端面８３の径方向の全長に亘って設けられている。
実施例２の他の構成は実施例１の半割スラスト軸受８の構成と同じである。
【００４７】
実施例２では、軸受合金傾斜面８５ｉと、露出傾斜面８４ｉと、被覆傾斜面８６ｉとが段差なしに整列してスラストリリーフ表面８２ｓを構成し、また裏金端面８４ｅと被覆端面８６ｅとが段差なしに整列して周方向端面８３を構成している。
なお、半割スラスト軸受８’の周方向端面８３は、例えば裏金端面８４ｅの遷移面８４ｔに隣接する側が被覆端面８６ｅとともに平坦（面一）に構成され、しかし裏金端面８４ｅの第２表面８４ｂに隣接する側がその平坦面よりも窪んでいるように形成されていてもよい。
【００４８】
より詳細には、被覆部材８６の形状は、半割スラスト軸受８’の摺動面８１及び周方向端面８３に垂直な断面において、裏金層８４の露出傾斜面８４ｉと裏金端面８４ｅとを延長したときの交点Ｐ１、裏金層８４の露出傾斜面８４ｉと遷移面８４ｔとの交点Ｐ２、及び裏金層８４の遷移面８４ｔと裏金端面８４ｅとの交点Ｐ３によって囲まれる部分として定義される。
交点Ｐ１からＰ３までの距離である被覆材８６の被覆端面８６ｅの軸線方向長さＴ２は、０．１〜０．５ｍｍであることが好ましく、特に散在領域８７の軸線方向長さＴ１の４０〜９０％である（Ｔ２＝Ｔ１×０．４〜０．９）ことが好ましい。
また交点Ｐ１からＰ２までの距離である被覆部材８６の被覆傾斜面８６ｉに沿った長さ（厚さ）Ａ１は０．０５〜０．３ｍｍであることが好ましい。
【００４９】
（実施例２による作用）
本実施例では、実施例１と同じ効果に加えて、周方向端面８３の散在領域８７のスラストリリーフ８２に隣接する側には、裏金層８４よりも弾性変形が起き易い軸受合金層８５と同じ軸受合金製の被覆部材８６が形成され、この被覆部材８６が衝撃負荷を受けて弾性変形するので、軸受合金層８５に隣接する裏金層８４の領域に加わる負荷が緩和される。一方、周方向端面８３の背面側（スラストリリーフ表面８２ｓから離間した側）では、被覆部材８６と比較して弾性変形が起き難い裏金層８４の裏金端面８４ｅが露出しているので、衝撃負荷は、主に裏金層８３の、スラストリリーフ表面８２ｓから離間した領域に加わることになる。さらに、スラストリリーフ表面８２ｓには、被覆部材８６に隣接して裏金層８４の露出傾斜面８４ｉが形成されており、したがって被覆部材８６と、軸受合金傾斜面８５ｉ（すなわち軸受合金層８５）とが離間している。このためスラストリリーフ８２に隣接する摺動面８１の領域における軸受合金層８４は衝撃負荷が伝播し難く、それゆえ疲労が生じ難い。
【実施例３】
【００５０】
例えば図１０及び１１に示すように、位置決め及び回転止めのために、半径方向外側に突出する突出部８ｐを備える半割スラスト軸受８’’に本発明を適用することもできる。さらに、この半割スラスト軸受８’’の円周方向長さは、実施例１に示す半割スラスト軸受８よりも所定の長さＳ１だけ短くてもよい。また、半割スラスト軸受８’’は、周方向端部８３近傍において内周面を半径Ｒの円弧状に切り欠くこともできる。同様に、半割スラスト軸受８’’の摺動面側の径方向外側縁部や径方向内側縁部に、周方向に亘って面取りを形成するもこともできる。
【実施例４】
【００５１】
図１２に示すように、実施例４による半割スラスト軸受８’’’は、摺動面８１と反対側の背面（裏金層８４の第２表面８４ｂ）の周方向両端部にもスラストトリリーフに似た形状の背面リリーフ９０を有することができる。なお、この場合に、裏金層８４の厚さは背面リリーフ９０を形成しなかった場合の第２の表面８４ｂから測定される厚さとして定義される。
あるいは背面リリーフ９０は、摺動面８１と平行な平面を有するように構成することもできる。
なお、図１２に示すように背面リリーフ９０のリリーフ長さＬ２は、上述したスラストリリーフ８２のスラストリリーフ長さＬ１より大きいが、これに限定されるものではなく、スラストリリーフ長さＬ１と同じであってもよく、あるいはスラストリリーフ長さＬ１よりも小さくてもよい。
【００５２】
また実施例１では、軸受装置１に半割スラスト軸受８を４つ使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも１つの本発明による半割スラスト軸受８を使用することで所望の効果を得ることができる。また、本発明による半割スラスト軸受８と従来のスラスト軸受を対として構成した円環形状のスラスト軸受を使用してもよい。さらに、本発明の軸受装置１において、半割スラスト軸受８は、クランク軸を回転自在に支承する半割軸受７の軸線方向の一方又は両方の端面に一体に形成されてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
Ｌ１  径方向内側端部におけるスラストリリーフ長さ
ＲＤ１  周方向端面におけるスラストリリーフ深さ
１  軸受装置
４  軸受ハウジング
７  半割軸受
８  半割スラスト軸受
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
８１  摺動面
８２  スラストリリーフ
８２ｓ  スラストリリーフ表面
８３  周方向端面
８４  裏金層
８４ａ  第１の表面
８４ｂ  第２の表面
８４ｅ  裏金端面
８４ｉ  露出傾斜面
８４ｔ  遷移面
８５  軸受合金層
８６  被覆部材
８６ｅ  被覆端面
８６ｉ  被覆傾斜面
８７  散在領域
８８  固体潤滑部材
９０  背面リリーフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
2020159532.tif 000009
【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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