(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に回転可能な軸部材及び軸受部材の摺動面間に潤滑油が供給される軸部材のすべり軸受構造において、
前記軸受部材の内周面両端部に環状溝を形成し、該環状溝に対応する箇所に前記軸部材及び軸受部材と別体のシール部材を配置し、
前記シール部材は、半割りの２部品で構成されるとともに、その内径の少なくとも一部が、低温時には前記軸受部材の内径よりも小さく、高温時には前記軸受部材の内径と同一又はより大きくなるような熱膨張率を有する材料で形成されていることを特徴とする軸部材のすべり軸受構造。
【請求項２】
前記半割りのシール部材の両端部には、径方向に延びる突出部が形成され、前記軸受部材にはそれぞれの突出部を収容して固定する切欠き部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸部材のすべり軸受構造。
【請求項３】
前記突出部には、その径方向の先端部から周方向に延びる延長部が形成され、前記切欠き部にはそれぞれの延長部を収容して固定する凹部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の軸部材のすべり軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸部材のすべり軸受構造、特に、自動車用の内燃機関などに用いられる軸部材のすべり軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、かかる軸部材のすべり軸受構造では、軸部材及び軸受部材の摺動面間のクリアランスに潤滑油を供給して潤滑油膜を形成し、この潤滑油膜内に生ずる油膜圧力により荷重を支持することで、摩擦損失の低減、磨耗や焼付き防止作用をもたらすようにしている。
【０００３】
従来からこのような摺動面間のクリアランスに潤滑油を保持するために、軸受の内周面に周方向に多数の細溝ないしは条痕を並列に形成した技術などが提案されている。
【０００４】
そして、特許文献１には、回転軸が接触する軸受部材に凹部を形成し、該凹部に軸受部材よりも熱膨張率の大きい材料からなる収縮部材を埋め込むことにより、軸受部が冷えた状態のときには凹部を油溜まりとし、熱を帯びるようになると収縮部材の膨張により面一の摺動面を形成させ、良好な潤滑特性を得ると共に、面圧を低減させて耐焼付性を向上させた軸受構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２８５４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、自動車用の内燃機関などでは、その暖機完了後は、すべり軸受構造でのそれほど大きな摺動抵抗（摩擦損失）は発生しないが、例えば、極低温（−３０℃程度）から室温（２０〜２５℃程度）での低温始動時には非常に大きな摺動抵抗を生じている。これは、潤滑油の粘度が温度に依存し、かかる低温時には粘度が急激に増大するからである。
【０００７】
そこで、このような低温時の摺動抵抗を下げるために、軸受部の早期の温度上昇を図りたいが、かかる低温時では供給される潤滑油自体の温度も低く温度上昇が遅れること、及びせん断抵抗により発生した熱により潤滑油温度が上昇するにしても、この潤滑油は軸受部から直ぐに流出してしまうことから、軸受部の温度上昇に時間がかかるという問題があった。
【０００８】
一方、暖機完了後の定常運転や高速運転での高温時（８０〜１２０℃程度）では、十分な潤滑油量がないと過度の温度上昇を招き、焼き付きなどの不具合を発生させることから、高温時に十分な冷却能力を発揮できるすべり軸受構造が求められている。
【０００９】
なお、上述の特許文献１に開示された軸受構造は、回転軸が接触する軸受部材に形成された凹部に軸受部材よりも熱膨張率の大きい材料からなる収縮部材を埋め込み、軸受部が冷えた状態のときには凹部が油溜まりとなるようにするもので、軸受部の温度の早期上昇を意図するものではない。
【００１０】
そこで、本発明は、上記従来の実情に鑑みなされたもので、低温時の摺動抵抗の早期低減が可能で、高温時の潤滑油による冷却作用を阻害することのない軸部材のすべり軸受構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明に係る軸部材のすべり軸受構造の一形態は、相対的に回転可能な軸部材及び軸受部材の摺動面間に潤滑油が供給される軸部材のすべり軸受構造において、前記軸受部材の内周面両端部に環状溝を形成し、該環状溝に対応する箇所に前記軸部材及び軸受部材と別体のシール部材を配置し、前記シール部材は、半割りの２部品で構成されるとともに、その内径の少なくとも一部が、低温時には前記軸受部材の内径よりも小さく、高温時には前記軸受部材の内径と同一又はより大きくなるような熱膨張率を有する材料で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
なお、本明細書において、「低温時」とは、軸受部の温度が上述の極低温（−３０℃程度）から室温（２０〜２５℃程度）に至る低温にある状態、及び「高温時」とは、同じく軸受部の温度が上述の暖機完了後の定常運転や高速運転での高温（８０〜１２０℃程度）にある状態を意味する。
【００１３】
この一形態の軸部材のすべり軸受構造によれば、シール部材は、半割りの２部品で構成されていることから、軸部材または軸受部材への組み付けが容易である。そして、シール部材は、低温時には、シール部材の内径の少なくとも一部が軸受部材の内径よりも小さく、高温時には軸受部材の内径と同一又はより大きくなるように変形する。したがって、低温時には、シール部材と軸部材とのクリアランスが軸部材と軸受部材とのクリアランスよりも小さくなり、軸部材及び軸受部材の摺動面間に供給された潤滑油の軸受部の両端から漏れる量が制限されるので、軸受部に保持された潤滑油がせん断されて加熱され、軸受部の温度が早期に上昇する。一方、高温時には、シール部材と軸部材とのクリアランスが軸部材と軸受部材とのクリアランスと同一又はより大きくなり、潤滑油が軸受部の両端から漏れる量が制限されないので、潤滑油による冷却作用が良好に奏される。
【００１４】
ここで、上記一形態において、前記半割りのシール部材の両端部には、径方向に延びる突出部が形成され、前記軸受部材にはそれぞれの突出部を収容して固定する切欠き部が形成されていてもよい。この構成によれば、軸受部材の切欠き部に対しシール部材の両端部の突出部を収容させることによって、両者の位置決めが容易となり組み付け性が向上する。また、低温時におけるシール部材の収縮時において、シール部材の環状溝からの脱落が防止される。
【００１５】
また、前記突出部には、その径方向の先端部から周方向に延びる延長部が形成され、前記切欠き部にはそれぞれの延長部を収容して固定する凹部が形成されていてもよい。この形態によれば、シール部材の両端部が径方向に移動することが確実に抑制されるので、低温時にシール部材が収縮するとき、径方向において左右均等なクリアランスを確保することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低温時の摺動抵抗の早期低減が可能で、高温時の潤滑油による冷却作用を阻害することがない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る軸部材のすべり軸受構造の実施形態を示す横断面図である。
【図２】図１の軸部材のすべり軸受構造の下側半分を示す縦断面図である。
【図３】本発明に係る軸部材のすべり軸受構造の実施形態に用いられるシール部材の一例を示す（Ａ）斜視図、（Ｂ）それの軸受部材への組付け時の部分拡大図、及び（Ｃ）軸受部材の端部の部分斜視図である。
【図４】本発明の実施形態の極低温時を示し、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は下側半分の縦断面図である。
【図５】本発明の実施形態の室温程度の低温時を示し、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は下側半分の縦断面図である。
【図６】本発明の実施形態の高温時を示し、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は下側半分の縦断面図である。
【図７】本発明に係る軸部材のすべり軸受構造の他の実施形態に用いられるシール部材の他の例を示す（Ａ）端部斜視図、（Ｂ）それの軸受部材への組付け時の部分拡大図、及び（Ｃ）軸受部材の端部の部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
まず、本発明をエンジンのクランクシャフトのすべり軸受構造に適用した実施の形態につき、図１及び２を参照して説明する。図１及び２において、１０は回転する軸部材としてのクランクシャフトのメインジャーナル、１２はメインジャーナル１０を回転自在に支持するための軸受部材としてのジャーナルベアリングである。ジャーナルベアリング１２は、不図示のシリンダブロックに形成された上側ハウジング１４a及びこれに締結されるベアリングキャップに形成された下側ハウジング１４bからなる軸受ハウジング１４に収容され、挟まれて固定されている。
【００２０】
なお、本実施の形態では、ジャーナルベアリング１２は、上側ジャーナルベアリング１２a及び下側ジャーナルベアリング１２ｂとで構成されている。そして、上側ジャーナルベアリング１２a及び下側ジャーナルベアリング１２ｂは、より詳しくは、それぞれ、上側裏金１２a１及び下側裏金１２ｂ１に上側ライニング１２a２及び下側ライニング１２ｂ２が、それぞれ、装着されて構成されている（なお、図２には、下側裏金１２ｂ１と下側ライニング１２ｂ２とで構成される下側ジャーナルベアリング１２ｂのみが示されている）。そして、メインジャーナル１０と、上側ジャーナルベアリング１２a及び下側ジャーナルベアリング１２ｂで構成されているジャーナルベアリング１２とは、それらの全周に亘り所定のクリアランスを有するように設定され、このクリアランスに対し油通路１５及び上側ジャーナルベアリング１２aに形成され油孔を介して潤滑油が供給される。
【００２１】
そこで、本実施形態における軸受部材としてのジャーナルベアリング１２では、上側ジャーナルベアリング１２aと下側ジャーナルベアリング１２ｂの内周の摺動面において、その軸方向の両端部にそれぞれ環状溝１６(上側環状溝１６ａと下側環状溝１６ｂとからなる)が連続して形成されている（なお、図２には下側ジャーナルベアリング１２ｂ及び下側環状溝１６ｂのみが示されている）。そして、これらの環状溝１６に対応する箇所に、メインジャーナル１０及びジャーナルベアリング１２と別体の半割りの２部品で構成されているシール部材１８（上側シール部材１８a、下側シール部材１８ｂからなる）が配置されている。
【００２２】
当該半割りの上側シール部材１８a及び下側シール部材１８ｂは、図３（Ａ）に示すように、それぞれ、幅ｗと厚さｔのほぼ矩形断面を有し、上側シール部材１８a及び下側シール部材１８ｂのそれぞれの両端部には、径方向に延びる突出部１８a１、１８ｂ１が形成されている。そして、これらの上側シール部材１８a及び下側シール部材１８ｂは、それぞれの突出部１８a１、１８ｂ１が上下から突き合わされて合体され、環状のシール部材１８とされる。なお、軸受部材としての上側ジャーナルベアリング１２aと下側ジャーナルベアリング１２ｂとには、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、突出部１８a１、１８ｂ１を収容して固定する切欠き部１２a３、１２ｂ３がそれぞれ形成されている。なお、図３（Ｃ）には、下側ジャーナルベアリング１２ｂの一部のみが示されている。
【００２３】
これらの半割りの上側シール部材１８a及び下側シール部材１８ｂは、それぞれ、上側シール部材１８a及び下側シール部材１８ｂの両端部の突出部１８a１、１８ｂ１が、同じく、半割の上側ジャーナルベアリング１２a及び下側ジャーナルベアリング１２ｂの両端部に形成された切欠き部１２a３、１２ｂ３に収容されて、上側環状溝１６ａ、下側環状溝１６ｂに装着されて固定される。この実施形態によれば、上側ジャーナルベアリング１２a及び下側ジャーナルベアリング１２ｂと上側シール部材１８a及び下側シール部材１８ｂとの両者の位置決めが容易であり、組み付け性が向上する。また、低温時におけるシール部材の収縮時において、シール部材の環状溝からの脱落が防止される。
【００２４】
そして、合体されて環状とされるシール部材１８は、その外径部が環状溝１６内に位置されて、以下のように温度に応じて変形する熱膨張率を有する材料（例えば、ポリイミド樹脂）で形成されている。すなわち、例えば−３０℃程度の極低温時には、シール部材１８は、その内径部の少なくとも一部が図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ジャーナルベアリング１２の内径よりも小さく、換言すると、メインジャーナル１０の外径とほぼ同一となる。また、例えば２０〜２５℃程度の室温時には、シール部材１８は、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すようにジャーナルベアリング１２の内径よりも若干小さい。さらに、例えば８０〜１２０℃程度の暖機完了後の定常運転や高速運転といった温度が上昇した高温時には、シール部材１８は、その内径部が図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すようにジャーナルベアリング１２の内径と同一又はこれより大きく、換言すると、シール部材１８の厚さｔの分が環状溝１６内に埋没するようになるのである。なお、ジャーナルベアリング１２が鉄系である場合には、ここで用いられるシール部材１８としては、これより熱膨張係数が大きい樹脂であればよい。
【００２５】
なお、環状溝１６の深さは、高温時に膨張したシール部材１８の内径部がジャーナルベアリング１２の内径と同一又はより大きくなるように決定される。
【００２６】
このように構成された本実施の形態によれば、今、エンジンが冷機状態にある低温時での始動時には、シール部材１８は収縮状態にあり、その内径の少なくとも一部、すなわち、上側シール部材１８a及び下側シール部材１８ｂのそれぞれ中央部が、図４（Ａ）に示すように、ジャーナルベアリング１２の内径よりも小さく収縮し、シール部材１８とメインジャーナル１０とのクリアランスがメインジャーナル１０とジャーナルベアリング１２とのクリアランスよりも小さい状態にある（なお、上側シール部材１８a及び下側シール部材１８ｂのそれぞれ突き合わされた突出部１８a１、１８ｂ１は、上側ジャーナルベアリング１２aと下側ジャーナルベアリング１２ｂに挟まれて固定されているので径方向中心に向って収縮できない）。この状態では、メインジャーナル１０及びジャーナルベアリング１２の摺動面間のクリアランスに油通路１５を介して供給された潤滑油は、その流出が収縮状態にあるシール部材１８によって妨げられて、ジャーナルベアリング１２による軸受部の両端からの潤滑油漏れ量が制限される。したがって、両シール部材１８の間の軸受部に保持された潤滑油は、メインジャーナル１０の回転に伴いせん断されて熱を発生し、この結果、軸受部の温度が早期に上昇することになる。
【００２７】
一方、エンジンの暖機が進んだ室温時には、シール部材１８が、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ジャーナルベアリング１２の内径よりも若干小さい定格状態にある。この定格状態にある環状のシール部材１８の内径とジャーナルベアリング１２の内径との差、換言すると、シール部材１８のジャーナルベアリング１２内へのはみ出し量を如何に設定するかによって、当該すべり軸受の特性が設定可能である。すなわち、はみ出し量を大きく設定すると低温時における軸受部の暖機効果は高くなるが、後述の高温時の冷却作用は低下する。そして、はみ出し量を小さく設定すると、逆の傾向となる。したがって、この特性は、エンジンの使用環境（仕向地）に適応するように設定することができる。
【００２８】
さらに、暖機後の高温時には、シール部材１８が熱膨張状態にあり、その内径がジャーナルベアリング１２との内径と同一又はより大きくなるように変形し、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す（正しくは、図６（Ａ）では見えない）ように、シール部材１８とメインジャーナル１０とのクリアランスが、メインジャーナル１０とジャーナルベアリング１２とのクリアランスと同一又はより大きくなる。この状態では、油通路１５を介して供給された潤滑油は、膨張状態にあるシール部材１８によってはその流出が妨げられず、ジャーナルベアリング１２による軸受部の両端からの潤滑油漏れ量が制限されないので、潤滑油による軸受部の冷却作用が良好に奏されることになる。
【００２９】
次に、本発明に係る軸部材のすべり軸受構造の他の実施形態を、図７を参照して説明する。この他の実施形態が上述の実施形態と異なるのは、シール部材１８と軸受部材としてのジャーナルベアリング１２の固定構造が異なるのみであるから、同一機能部位については上述の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて重複説明を避ける。
【００３０】
すなわち、この他の実施形態では、上側シール部材１８a及び下側シール部材１８ｂの突出部１８a１、１８ｂ１に対して、そのそれぞれの径方向の先端部から周方向に延びる延長部１８a２、１８ｂ２がそれぞれ形成されている（なお、図７（Ａ）及び（Ｂ）には、下側シール部材１８ｂのみが示されている）。この結果、下側シール部材１８ｂの本体部、径方向の突出部１８ｂ1、及び周方向に延びる延長部１８ｂ２によって、断面コ字状の係止部が形成されている。そして、上側ジャーナルベアリング１２a及び下側ジャーナルベアリング１２ｂの両端部に形成された切欠き部１２a３、１２ｂ３には、これらのそれぞれの延長部１８a２、１８ｂ２を収容して固定する凹部１２a４、１２ｂ４が形成されている。
【００３１】
この他の実施形態によれば、上側シール部材１８a及び下側シール部材１８ｂの両端部が径方向（図７（Ｂ）に矢印で示す）に移動することが確実に抑制されるので、低温時にシール部材１８が収縮するとき、径方向において左右均等なクリアランスを確実に確保することができる。
【００３２】
なお、上記説明では、本発明をクランクシャフトのメインジャーナルの軸受部に適用した実施形態につき説明したが、他の部位のすべり軸受構造、例えば、クランクシャフトのピン部、カムシャフトのメインジャーナル軸受部などにも本発明を適用することが可能であることは言うまでもない。また、ジャーナルベアリングを有さない直受けの軸受構造の場合であっても、軸部材を支持する軸受ハウジングに上述の環状溝を形成し、上述のシール部材を配置するようにしても同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０      メインジャーナル(軸部材)
１２      ジャーナルベアリング（軸受部材）
１２a      上側ジャーナルベアリング
１２a３      切欠き部
１２a４      凹部
１２b    下側ジャーナルベアリング
１２ｂ３    切欠き部
１２ｂ４    凹部
１４（１４a、１４b）  軸受ハウジング
１５      油通路
１６      軸受部材の環状溝
１８      シール部材
１８a      上側シール部材
１８a１    突出部
１８a２    延長部
１８b      下側シール部材
１８ｂ１    突出部
１８ｂ２    延長部
【図１】
0005490050.tif 000002
【図２】
0005490050.tif 000003
【図３】
0005490050.tif 000004
【図４】
0005490050.tif 000005
【図５】
0005490050.tif 000006
【図６】
0005490050.tif 000007
【図７】
0005490050.tif 000008