(57)【要約】【課題】加工に係る手間およびコストを抑えつつクランク機構における摩擦抵抗を低減する。【解決手段】複数のクランクジャーナル７１を回転可能に支持する主軸受部３５と設け、クランク軸７の複数のクランクピン７２を回転可能に支持するコンロッド側軸受部８５とを設け、これら軸受部３５、８５の内周面と対峙するクランクジャーナル７１、クランクピン７２の外周面７１ａ、７２ａとの間に潤滑性流体Ｆを介在させる。主軸受部３５とコンロッド側軸受部８５との内周面３５ａ、８５ａに、それぞれ対峙する外周面側に張り出す張出形状部Ｍを設けるとともに、コンロッド側軸受部８５の内周面８５ａには複数の溝４１を有するミクロテクスチャ構造部４０を設ける。一方、クランク軸の軸方向の両端に位置する主軸受部３５の張出形状部Ｍは、ミクロテクスチャ構造部４０を有しない張出形状部Ｍとする。【選択図】図３
2018189103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックに形成されて特定方向に並ぶ複数の気筒と、当該複数の気筒内をそれぞれ往復動する複数のピストンと、当該複数のピストンにそれぞれ連結される複数のコンロッドと、前記特定方向に沿って延びる軸線回りに回転するように前記複数のコンロッドに共通して連結されるクランク軸とを備えた往復動ピストンエンジンであって、
前記クランク軸は、当該クランク軸の軸線に沿って並ぶ複数のクランクジャーナルと、前記クランク軸の軸線から離間する位置で前記特定方向に並ぶ複数のクランクピンとを含み、
前記シリンダブロックは、前記各クランクジャーナルの外周面と対峙して当該外周面に対して相対的に摺動する第１内周面を有するとともに当該各クランクジャーナルをそれぞれ回転可能に支持する複数の主軸受部を含み、
前記各コンロッドは、前記各クランクピンの外周面と対峙して当該外周面に対して相対的に摺動する第２内周面を有するとともに当該各クランクピンをそれぞれ回転可能に支持する複数のコンロッド側軸受部を含み、
前記第１内周面および第２内周面と、対峙する前記各外周面との間には潤滑性流体が介在されており、
前記第１内周面および第２内周面は、対峙する前記外周面側にそれぞれ張り出してこれら内周面と一体に前記外周面に対して摺動する張出形状部を有し、
前記各張出形状部は、それぞれ、最も張り出した部分となる頂部と、この頂部よりも当該各張出形状部の摺動方向の下流側に位置し且つ対峙する前記各外周面から最も離間する底部とを含み、
前記各張出形状部において、前記頂部と当該頂部と対峙する前記外周面との離間距離を最小隙間ｈ１とし、前記底部と当該底部と対峙する前記外周面との離間距離を最大隙間ｈ２とするとき、これら最小隙間ｈ１と最大隙間ｈ２とは、
ｈ２／ｈ１＝１．５〜５．０、
の範囲に設定されており、
前記第２内周面にそれぞれ設けられた前記張出形状部は、当該張出形状部の摺動方向と直交する方向に延びる複数の溝を備えたミクロテクスチャ構造部を含み、
前記ミクロテクスチャ構造部の溝は、当該ミクロテクスチャ構造部が設けられた前記張出形状部の摺動方向について下流側が深く上流側が浅くなる傾き面を有し、
前記特定方向の両端部に位置する前記第１内周面にそれぞれ設けられた前記張出形状部は、前記ミクロテクスチャ構造部を具備しない張出形状部である、ことを特徴とする往復動ピストンエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載の往復動ピストンエンジンにおいて、
前記ミクロテクスチャ構造部の前記溝の、対峙する前記外周面に最も近い部分をミクロ側頂部、最も遠い部分をミクロ側底部とし、前記ミクロ側頂部と前記外周面との間の隙間を最小隙間ｈ３とし、前記ミクロ側底部と前記外周面との間の隙間を最大隙間ｈ４とするとき、
ｈ４／ｈ３＝１．５〜５．０、
の範囲に設定されている、ことを特徴とする往復動ピストンエンジン。
【請求項３】
請求項１または２に記載の往復動ピストンエンジンにおいて、
前記ミクロテクスチャ構造部の溝は、当該溝の開口縁であって当該溝が形成された前記張出形状部の摺動方向の下流側縁部及び上流側縁部と、これら縁部の間に位置する最深のミクロ側底部と、前記下流側縁部と前記底部との間の第１面と、前記上流側縁部と前記ミクロ側底部との間の第２面と、を含み、
前記ミクロテクスチャ構造部が設けられた前記張出形状部と対峙する外周面は当該張出形状部の摺動方向と平行な面であり、
前記第１面及び前記第２面は、当該第１面および第２面を含む溝が形成された前記張出形状部と対峙する前記外周面に対して傾きを持つ平面であり、
前記第１面の前記傾きは、前記第２面の前記傾きよりも大きく、
前記第２面が前記傾き面である、ことを特徴とする往復動ピストンエンジン。
【請求項４】
請求項３に記載の往復動ピストンエンジンにおいて、
前記ミクロテクスチャ構造部の前記第１面は、当該ミクロテクスチャ構造部が設けられた前記張出形状部と対峙する前記外周面に対する傾き角が７０°〜９０°の範囲に設定されている、ことを特徴とする往復動ピストンエンジン。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の往復動ピストンエンジンにおいて、
前記ミクロテクスチャ構造部の複数の溝が、当該ミクロテクスチャ構造部が設けられた前記張出形状部の摺動方向に並ぶピッチは、１μｍ〜１ｍｍの範囲に設定されている、ことを特徴とする往復動ピストンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックに形成されて特定方向に並ぶ複数の気筒と、当該複数の気筒内を往復動する複数のピストンと、当該複数のピストンにそれぞれ連結される複数のコンロッドと、前記特定方向に沿って延びて前記複数のコンロッドに共通して連結されるクランク軸とを備えた往復動ピストンエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
往復動ピストンエンジンは、気筒内を往復動するピストンと、当該ピストンの往復動を回転運動に変換するクランク機構とを備える。このクランク機構は、クランクピン及びクランクジャーナルからなるクランク軸と、該クランク軸とピストンとを連結するコンロッドとを備え、複数種の軸受け構造部を含む。具体的には、前記軸受け構造部として、コンロッドとクランクピンとの結合部、クランク軸（クランクジャーナル）とシリンダブロックに形成された軸受け部が挙げられる。これら軸受け構造部では、軸受け部材の内周面と軸部材の外周面とが、互いに対峙する摺動面となる。
【０００３】
前記摺動面の摩擦抵抗を可及的に低減することで、エンジンの燃費性能及び出力性能を一層向上させることができる。摩擦抵抗の低減手段として、特許文献１には、互いに対峙する摺動面に、ＣＶＤダイヤモンド又はＤＬＣのコーティング処理及び鏡面研磨処理などの摩擦低減処理を施し、軸部材又は軸受け部材の相対速度が所定値以上となったときに、その一方を他方に対して浮揚させる方法が開示されている。この場合、前記浮揚によって摺動面同士が非接触となるので、摩擦抵抗が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１２１６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の方法では、摺動面をＣＶＤダイヤモンド又はＤＬＣのコーティング処理し、さらに、これを研磨処理せねばならず、加工に係る手間およびコストが非常に大きくなる。
【０００６】
本発明の目的は、往復動ピストンエンジンにおいて、加工に係る手間およびコストを抑えつつクランク機構における摩擦抵抗を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、シリンダブロックに形成されて特定方向に並ぶ複数の気筒と、当該複数の気筒内をそれぞれ往復動する複数のピストンと、当該複数のピストンにそれぞれ連結される複数のコンロッドと、前記特定方向に沿って延びる軸線回りに回転するように前記複数のコンロッドに共通して連結されるクランク軸とを備えた往復動ピストンエンジンであって、前記クランク軸は、当該クランク軸の軸線に沿って並ぶ複数のクランクジャーナルと、前記クランク軸の軸線から離間する位置で前記特定方向に並ぶ複数のクランクピンとを含み、前記シリンダブロックは、前記各クランクジャーナルの外周面と対峙して当該外周面に対して相対的に摺動する第１内周面を有するとともに当該各クランクジャーナルをそれぞれ回転可能に支持する複数の主軸受部を含み、前記各コンロッドは、前記各クランクピンの外周面と対峙して当該外周面に対して相対的に摺動する第２内周面を有するとともに当該各クランクピンをそれぞれ回転可能に支持する複数のコンロッド側軸受部を含み、前記第１内周面および第２内周面と、対峙する前記各外周面との間には潤滑性流体が介在されており、前記第１内周面および第２内周面は、対峙する前記外周面側にそれぞれ張り出してこれら内周面と一体に前記外周面に対して摺動する張出形状部を有し、前記各張出形状部は、それぞれ、最も張り出した部分となる頂部と、この頂部よりも当該各張出形状部の摺動方向の下流側に位置し且つ対峙する前記各外周面から最も離間する底部とを含み、前記各張出形状部において、前記頂部と当該頂部と対峙する前記外周面との離間距離を最小隙間ｈ１とし、前記底部と当該底部と対峙する前記外周面との離間距離を最大隙間ｈ２とするとき、これら最小隙間ｈ１と最大隙間ｈ２とは、ｈ２／ｈ１＝１．５〜５．０、の範囲に設定されており、前記第２内周面にそれぞれ設けられた前記張出形状部は、当該張出形状部の摺動方向と直交する方向に延びる複数の溝を備えたミクロテクスチャ構造部を含み、前記ミクロテクスチャ構造部の溝は、当該ミクロテクスチャ構造部が設けられた前記張出形状部の摺動方向について下流側が深く上流側が浅くなる傾き面を有し、前記特定方向の両端部に位置する前記第１内周面にそれぞれ設けられた前記張出形状部は、前記ミクロテクスチャ構造部を具備しない張出形状部である、ことを特徴とする往復動ピストンエンジンを提供する（請求項１）。
【０００８】
このエンジンによれば、主軸受部およびコンロッド側軸受部の各内周面（第１内周面および第２内周面）に前記張出形状部を設け、且つ、その寸法を前記のように設定することで、これら軸受部に対してクランクジャーナルおよびクランクピンが相対的に回転した際に、張出形状部の頂部付近とクランクジャーナルおよびクランクピンの各外周面との間に潤滑性流体を閉じ込めて、クランクジャーナルおよびクランクピンを各軸受部の内周面に対して浮揚させることができる。
【０００９】
しかも、コンロッド側軸受部の張出形状部にはミクロテクスチャ構造部が設けられており、前記潤滑性流体を、ミクロテクスチャ構造部の前記傾き面によって比較的広い空間から比較的狭い空間に繰り返し閉じ込めながらコンロッド側軸受部とクランクピンとの間を流通させることができる。そのため、潤滑性流体の閉じ込め効果を高めてクランクピンをコンロッド側軸受部からより確実に浮揚させることができる。
【００１０】
ただし、シリンダブロックに形成された主軸受部のうち特定方向の両端部に位置するものは、エンジン稼働時にクランク軸が振動することに伴いその内周面とクランク軸の外周面との隙間が大きくなりやすい。そのため、この両端部に位置する主軸受部の張出形状部にもミクロテクスチャ構造部ひいては前記溝を設けてしまうと、この溝の底部分とクランクジャーナルの外周面との間の隙間が過剰に大きくなり、この隙間を通って潤滑性流体が逃げることで、潤滑性流体を張出形状部とクランクジャーナルの外周面との間に適切に閉じ込めることが難しくなる。
【００１１】
これに対して、本実施形態では、前記のようにコンロッド側軸受部の張出形状部にはミクロテクスチャ構造部を設ける一方、主軸受部のうち特定方向の両端部に位置するものにはミクロテクスチャ構造部を具備しない張出形状部を設けるようにしている。そのため、コンロッド側軸受部においては張出形状部とミクロテクスチャ構造部によって浮揚力を確実に高めつつ、主軸受部のうち特定方向の両端部に位置するものにおいては張出形状部による浮揚力を高く維持することができ、これら軸受部を含むクランク機構における摩擦抵抗を適切に低減することができる。
【００１２】
さらに、このように、複数の溝を有し比較的加工が難しいミクロテクスチャ構造部を特定方向の両端部に位置する主軸受部において省略していることで、前記のように摩擦抵抗を小さくしながら、加工に係る手間およびコストを低減できる。
【００１３】
前記構成において、前記ミクロテクスチャ構造部の前記溝の、対峙する前記外周面に最も近い部分をミクロ側頂部、最も遠い部分をミクロ側底部とし、前記ミクロ側頂部と前記外周面との間の隙間を最小隙間ｈ３とし、前記ミクロ側底部と前記外周面との間の隙間を最大隙間ｈ４とするとき、ｈ４／ｈ３＝１．５〜５．０、の範囲に設定されているのが好ましい（請求項２）。
【００１４】
この構成によれば、ミクロテクスチャ構造部において、最小隙間ｈ３と、最小隙間ｈ３と最大隙間ｈ４との隙間比ｈ４／ｈ３とが前記の数値範囲に設定されることで、ミクロテクスチャ構造部が設けられた軸受部に付与される浮揚力を一層高めることができ、前記摩擦抵抗を格段に低減できる。
【００１５】
前記構成において、前記ミクロテクスチャ構造部の溝は、当該溝の開口縁であって当該溝が形成された前記張出形状部の摺動方向の下流側縁部及び上流側縁部と、これら縁部の間に位置する最深のミクロ側底部と、前記下流側縁部と前記底部との間の第１面と、前記上流側縁部と前記ミクロ側底部との間の第２面と、を含み、前記ミクロテクスチャ構造部が設けられた前記張出形状部と対峙する外周面は当該張出形状部の摺動方向と平行な面であり、前記第１面及び前記第２面は、当該第１面および第２面を含む溝が形成された前記張出形状部と対峙する前記外周面に対して傾きを持つ平面であり、前記第１面の前記傾きは、前記第２面の前記傾きよりも大きく、前記第２面が前記傾き面であるのが好ましい（請求項３）。
【００１６】
この構成によれば、比較的大きい傾きを持つ前記第１面の領域において潤滑性流体の流れが拡がり、比較的小さい傾きを持つ前記第２面（前記傾き面）によって潤滑性流体の流れが徐々に閉じ込められてゆくという動作が繰り返され、これにより良好な浮揚力が生成される。
【００１７】
前記構成において、前記ミクロテクスチャ構造部の前記第１面は、当該ミクロテクスチャ構造部が設けられた前記張出形状部と対峙する前記外周面に対する傾き角が７０°〜９０°の範囲に設定されているのが好ましい（請求項４）。
【００１８】
この構成によれば、ミクロテクスチャ構造部が設けられる軸受部の摺動方向について前記溝の幅の大半を、前記傾き面として機能する前記第２面にて構成することができる。従って、前記潤滑性流体の閉じ込め効果を高めることができる。
【００１９】
前記構成において、前記ミクロテクスチャ構造部の複数の溝が、当該ミクロテクスチャ構造部が設けられた前記張出形状部の摺動方向に並ぶピッチは、１μｍ〜１ｍｍの範囲に設定されているのが好ましい（請求項５）。
【００２０】
この構成によれば、前記複数の溝のピッチが適正化され、一層大きい浮揚力を発生させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、加工に係る手間およびコストを抑えつつクランク機構における摩擦抵抗を可及的に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】往復動ピストンエンジンの概略断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】ピストンが上死点にあるときの、クランク軸およびコンロッドを概略的に示す断面図である。
【図４】クランク角度が上死点から進行したときの、クランク軸およびコンロッドを概略的に示す断面図である。
【図５】コンロッド側軸受メタル付近を拡大して示した断面図である。
【図６】張出形状部のプロファイルを説明するための模式図である。
【図７】第１摺動面と第２摺動面との間の最小隙間と最大隙間との比である隙間比と、負荷容量係数との関係を示すグラフである。
【図８】コンロッド側軸受メタルの概略斜視図である。
【図９】ミクロテクスチャ構造部を拡大して示した断面図である。
【図１０】ミクロテクスチャ構造部における潤滑性流体の流れを模式的に示した断面図である。
【図１１】クランク軸周辺を拡大して示した図である。
【図１２】クランクジャーナルと主軸受メタルとの関係を説明するための図である。
【図１３】変形例１に係るミクロテクスチャ構造部を示した断面図である。
【図１４】変形例２に係るミクロテクスチャ構造部を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（１）エンジンの全体構造
以下、図面に基づいて本発明の実施形態に係る往復動ピストンエンジンについて説明する。図１は、往復動ピストンエンジン１００の概略断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００２４】
往復動ピストンエンジン１００は、気筒２内を往復動する複数のピストン５を備える。また、往復動ピストンエンジン１００は、複数のピストン５にそれぞれ連結される複数のコンロッド８と、複数のコンロッド８に共通して連結されるクランク軸７とを含むクランク機構を備える。往復動ピストンエンジン１００は、複数の気筒２が特定方向に並ぶ直列多気筒エンジンであり、クランク軸７は特定方向つまり気筒の配列方向（以下、気筒配列方向という場合がある）に延びている。クランク軸７は、ピストン５の往復動に伴って、気筒配列方向に延びる軸Ｘ１（以下、適宜、クランク中心軸Ｘ１という）回りに回転する。図１の例では、往復動ピストンエンジン１００は、４つの気筒２を有する４気筒エンジンである。また、往復動ピストンエンジン１００は、例えば４サイクルエンジンである。以下では、適宜、図１の上下方向であってピストン５の往復動方向を単に上下方向として説明する。
【００２５】
往復動ピストンエンジン１００は、円筒面状の内周面をそれぞれ有する複数の気筒２が形成されたシリンダブロック３、シリンダブロック３に取り付けられるシリンダヘッド４を備える。
【００２６】
気筒２内には、ピストン５の冠面５Ａと気筒２の内周壁２Ａと、シリンダヘッド４の下面とによって燃焼室６が区画されている。燃焼室６内で燃料と空気の混合気が燃焼すると、ピストン５は押し下げられる。シリンダヘッド４には、燃焼室６と連通する吸気ポート９及び排気ポート１０が形成されている。なお、図２では、これらポート９、１０の開口部分を開閉する吸気バルブおよび排気バルブや、点火プラグ等の図示は省略している。
【００２７】
ピストン５には、コンロッド８の上端部８１が連結されている。具体的には、コンロッド８の上端部８１とピストン５とは、クランク中心軸Ｘ１と平行な方向に延びる円筒状のピストンピン５９によって連結されている。コンロッド８はピストン５に対してピストンピン５９の中心軸回りに搖動可能に連結されている。
【００２８】
（２）クランク軸周りの構造
クランク軸７の気筒配列方向の両端部には、略円板状のフライホイール９１および略円板状のクランクプーリー９２が取り付けられている。
【００２９】
クランク軸７は、気筒配列方向にそれぞれ並ぶ、複数のクランクジャーナル７１と、複数のクランクピン７２と、クランクジャーナル７１とクランクピン７２とをつなぐクランクアーム７３とを備える。クランクアーム７３のクランクピン７２との接続側端部とは反対側の端部には、バランスウェイト７４が備えられている。
【００３０】
クランクジャーナル７１は、クランク軸７の回転軸となる部分である。クランクピン７２は、コンロッド８の下端部８２（以下、コンロッド大端部８２という）に連結される部分であり、各コンロッド大端部８２に対応する位置に設けられている。本実施形態では、往復動ピストンエンジン１００が直列４気筒エンジンであるのに伴い、４つのクランクピン７２が気筒配列方向にほぼ等間隔に配設されている。
【００３１】
図３は、ピストン５が上死点にあるときの、クランク軸７およびコンロッド８を概略的に示す断面図、図４は、クランク角が上死点から進行したときのこれらを示す断面図である。図３、図４および図２を用いて、クランク軸７周りの詳細構造について説明する。
【００３２】
クランクジャーナル７１は、クランク中心軸Ｘ１を中心とする円柱状を有する。クランクジャーナル７１は、シリンダブロック３に形成された軸受孔３１に嵌め込まれた環状の主軸受メタル（主軸受部）３５により、クランク中心軸Ｘ１周りに回転可能に支持されている。主軸受メタル３５は、帯状の金属円が環状に成型された滑り軸受けである。
【００３３】
主軸受メタル３５が嵌め込まれる軸受孔３１は、シリンダブロック３（詳細にはロアブロック）に設けられたクランク中心軸Ｘ１と直交する方向に延びる壁部材に形成されている。この壁部材は、シリンダブロック３の気筒配列方向の両端部付近と、隣接する気筒２の中間位置に対応する部分に設けられている。そして、クランクジャーナル７１は、クランク軸７の気筒配列方向の両端部付近と、隣接するクランクピン７２どうしの間の部分に設けられている。本実施形態では、往復動ピストンエンジン１００が直列４気筒エンジンであるのに伴い、５つのクランクジャーナル７１と、５つの主軸受メタル３５が設けられている。
【００３４】
クランクピン７２は、クランクジャーナル７１よりもクランク軸７の径方向外側に位置しており、クランクジャーナル７１よりも径方向外側の位置でクランク中心軸Ｘ１回りに回転する。クランクピン７２は、クランク中心軸Ｘ１と平行に延びる線を中心とする円柱状を有する。
【００３５】
クランクピン７２は、コンロッド大端部８２に形成された軸受孔８２ａに嵌め込まれた環状のコンロッド側軸受メタル８５（コンロッド側軸受部）により、コンロッド大端部８２に対して相対的に回転可能に支持されている。本実施形態では、コンロッド側軸受メタル８５も、主軸受メタル３５と同様に、帯状の金属部材により形成されている。
【００３６】
図４に示すように、ピストン５およびコンロッド８の往復動時、コンロッド大端部８２がクランクピン７２に対して搖動し、クランクピン７２は矢印Ｃ１で示すようにクランク中心軸Ｘ１回りに回転する（図４では時計回りに回転する）。これに伴い、クランクピン７２は、矢印Ｃ２´で示すように、コンロッド大端部８２およびコンロッド側軸受メタル８５に対して相対的にクランクピン７２の中心軸回りに回転する（図４の例ではクランクピン７２はコンロッド側軸受メタル８５に対して反時計回りに回転する）。
【００３７】
このように、ピストン５の往復動時、クランクピン７２とコンロッド側軸受メタル８５とは互いに相対的に回転し、クランクピン７２の外周面７２ａは、コンロッド側軸受メタル８５の内周面８５ａに対して摺動する。つまり、コンロッド側軸受メタル８５は、クランクピン７２の外周面７２ａに対して相対的に所定の方向Ｃ２（前記Ｃ２´と反対の方向）に摺動する。そして、コンロッド側軸受メタル８５は、クランクピン７２の外周面７２ａに対して所定の方向Ｃ２に沿って摺動する摺動面８５ａとして機能する内周面（第２内周面）８５ａを有している。コンロッド側軸受メタル８５の内周面８５ａとクランクピン７２の外周面７２ａとは、隙間Ｇ１をおいて対峙している。
【００３８】
また、ピストン５の往復動時、クランクジャーナル７１は主軸受メタル３５に対して矢印Ｃ３´で示すように回転し（図４の例では、クランク軸７およびクランクジャーナル７１は、ピストン５の往復動に伴って時計回りに回転する）、クランクジャーナル７１の外周面７１ａは、主軸受メタル３５の内周面３５ａに対して相対的に所定の方向Ｃ３（前記Ｃ３´と反対の方向）に摺動する。そして、主軸受メタル３５は、クランクジャーナル７１の外周面７１ａに対して所定の方向Ｃ３に沿って摺動する摺動面３５ａとして機能する内周面（第１内周面）３５ａを有している。クランクジャーナル７１の外周面７１ａと主軸受メタル３５の内周面３５ａとは、隙間Ｇ２をおいて対峙している。
【００３９】
前記隙間Ｇ１、Ｇ２には、潤滑性流体Ｆが介在している。潤滑性流体Ｆは、液体又は気体のいずれであっても良く、例えば空気（粘度＝１．８×１０−５［Ｐａ・ｓ］）、水（８．９×１０−４［Ｐａ・ｓ］）、或いは０Ｗ−２０クラスの低粘度オイル（６．８×１０−３［Ｐａ・ｓ］）である。
【００４０】
本実施形態では、隙間Ｇ１、Ｇ２には、低粘度オイルが供給されるようになっている。簡単に説明すると、シリンダブロック３およびクランク軸７には、シリンダブロック３の外部と前記隙間Ｇ１、Ｇ２とをつなぐオイル流路６０が形成されており、オイルパン（不図示）からオイルポンプ（不図示）によって汲み上げられた低粘度オイルがこれらオイル流路６０を通って隙間Ｇ１、Ｇ２に供給される。
【００４１】
本実施形態では、コンロッド側軸受メタル８５と主軸受メタル３５とに、クランク軸７の回転時におけるこれらとクランクピン７２およびクランクジャーナル７１との間の摺動抵抗つまり摩擦抵抗を低減するための構造が採用されている。この構造について次に説明する。
【００４２】
（２−１）張出形状部
主軸受メタル３５の摺動面（内周面）３５ａとコンロッド側軸受メタル８５の摺動面（内周面）８５ａとは、クランク中心軸Ｘ１と直交する断面において、それぞれ、対峙するクランクジャーナル７１の外周面７１ａ（以下、適宜、被摺動面７１ａという）およびクランクピン７２の外周面７２ａ（以下、適宜、被摺動面７２ａという）側に張り出す張出形状部Ｍを有する。本実施形態では、各摺動面３５ａ、８５ａの全体が、被摺動面７１ａ、７２ａ側に張り出す張出形状部Ｍとして機能している。なお、図４では張出形状部Ｍが誇張して描かれているが、実際には目視では判別困難なミクロンオーダーの張り出しを有する形状である。張出形状部Ｍは、各摺動面３５ａ、８５ａと一体に被摺動面７１ａ、７２ａに対して所定の方向Ｃ２、Ｃ３に摺動する。
【００４３】
張出形状部Ｍは、被摺動面７１ａ、７２ａに向けて最も張り出した部分であるマクロ側頂部（頂部）Ｐ１と、被摺動面７１ａ、７２ａに対して最も離間した部分であるマクロ側底部Ｑ１を有する。マクロ側底部（底部）Ｑ１は、マクロ側頂部Ｐ１よりも、摺動面３５ａ、８５ａの摺動方向Ｃ２、Ｃ３の下流側に設けられる。本実施形態では、摺動方向Ｃ２、Ｃ３において、マクロ側頂部Ｐ１が最も上流側に位置し、周方向に一周回してマクロ側底部Ｑ１が最も下流側に位置している。また、本実施形態では、張出形状部Ｍは、クランク中心軸Ｘ１と直交する断面において、マクロ側頂部Ｐ１からマクロ側底部Ｑ１に向けて徐々に拡径する螺旋形状を有し、マクロ側頂部Ｐ１において最も突出し、続いて径方向外側へ急激に退行して、マクロ側底部Ｑ１に繋がっている。
【００４４】
張出形状部Ｍにおいて、摺動面３５ａ、８５ａが被摺動面７１ａ、７２ａに対して摺動すると、摺動面３５ａ、８５ａを被摺動面７１ａ、７２ａから浮揚させるよう力が作用しこれらの摺動抵抗が低減される。
【００４５】
図５は、コンロッド側軸受メタル８５付近を拡大して示した断面図である。ここでは、図５を用い、コンロッド側軸受メタル８５における作用を説明する。コンロッド側軸受メタルの摺動面８５ａが被摺動面７２ａつまりクランクピン７２の外周面７２ａに対してこれら面の周方向に沿う方向Ｃ２に摺動すると、隙間Ｇ１に存在する潤滑性流体Ｆに、摺動方向Ｃ２とは逆方向の流入方向Ｈ１０のフローが生じる。つまり、流路面積の大きいマクロ側底部Ｑ１から流路面積の小さいマクロ側頂部Ｐ１に向けて潤滑性流体Ｆが流れ込む。これにより、潤滑性流体Ｆはマクロ側頂部Ｐ１付近において摺動面８５ａと被摺動面７２ａとの間に閉じ込められる。行き場を失った潤滑性流体Ｆは、摺動面８５ａと被摺動面７２ａを拡大させる方向に抗力を生じさせ、この抗力が、摺動面３５ａ、８５ａを被摺動面７１ａ、７２ａから浮揚させるように作用する。
【００４６】
同様に、主軸受メタル３５においても、その摺動面３５ａが被摺動面７１ａに対して摺動すると、潤滑性流体Ｆはマクロ側頂部Ｐ１付近において摺動面８５ａと被摺動面７２ａとの間に閉じ込められ、主軸受メタル３５の内周面３５ａとクランクジャーナル７１の外周面７１ａとの間に浮揚力が生じる。
【００４７】
ここで、前記抗力は、潤滑性流体Ｆの流路面積が最も小さくなるマクロ側頂部Ｐ１付近において最も高くなる。そこで、本実施形態では、前記浮揚力が効果的に得られるように、摺動面３５ａ、８５ａと被摺動面７１ａ、７２ａとが最も接触しやすい部分に、マクロ側頂部Ｐ１が配置されるようになっている。具体的には、燃焼室６内で混合気が燃焼することで生じた爆発荷重（筒内燃焼圧力）がピストン５に加えられると、クランクピン７２およびクランクジャーナル７１の所定の領域に非常に高い荷重が伝達されて両者が接触しやすくなる。そこで、この荷重伝達領域Ｒ１、Ｒ２にマクロ側頂部Ｐ１を配置している。
【００４８】
例えば、往復動ピストンエンジン１００が、圧縮自己着火式型エンジンの場合では、クランク角＝０°〜２０°の範囲で筒内燃焼圧力が最も高くなる。そこで、本実施形態では、図３に示すように、主軸受メタル３５とコンロッド側軸受メタル８５とにおいて、ピストン５が上死点に位置する状態で、コンロッド８の上端部８１の軸心つまりピストンピン５９の中心軸と、コンロッド大端部８２の軸心つまりクランクピン７２の回転中心線と、を結ぶ線分８Ａが摺動面３５ａ、８５ａと交差する点の近傍に、マクロ側頂部Ｐ１が配置されている。本実施形態では、コンロッド側軸受メタル８５は、この交差点のうち上側の部分にマクロ側頂部Ｐ１が配置され、主軸受メタル３５は、この交差点のうち下側の部分にマクロ側頂部Ｐ１が配置されている。
【００４９】
＜マクロプロファイル＞
張出形状部Ｍによる摺動浮揚の作用を効果的に発現させるためには、そのプロファイルを適正化する必要がある。このプロファイルにおいて重要となるのが、マクロ側頂部Ｐ１と被摺動面７１ａ、７２ａとの間の距離である最小隙間ｈ１と、マクロ側底部Ｑ１と被摺動面７１ａ、７２ａとの間の距離である最大隙間ｈ２との比である隙間比ｈ２／ｈ１である。また、最小隙間ｈ１を、最適な範囲に設定することも肝要となる。この点を、図６の模式図を参照して説明する。
【００５０】
図６を用いた以下の説明では、所定の被摺動部材Ａの被摺動面ＳＡに沿って、傾き面からなる摺動面ＳＢを有する摺動部材Ｂが摺動方向Ｈ１へ摺動するときについて説明する。摺動面ＳＢは、被摺動面ＳＡに最も近い部分となる頂部Ｐと、頂部Ｐの摺動方向Ｈ１の下流側に配置され被摺動面ＳＡに対して最も遠い底部Ｑとを有し、摺動方向Ｈ１の上流側から下流側に向かって被摺動面ＳＡから徐々に離間する形状を有している。
【００５１】
摺動部材Ｂが摺動方向Ｈ１へ速度Ｕで摺動しているとき、摺動面ＳＢと被摺動面ＳＡとの間に生じる摺動浮揚力Ｗは、次の式（１）により求めることができる。
【００５２】
【数１】
2018189103.tif 000003
【００５３】
式（１）において、ηは摺動面ＳＢと被摺動面ＳＡとの間に介在する潤滑性流体Ｆの粘度、Ｂは摺動面ＳＢの摺動方向の長さ（図６における頂部Ｐから底部Ｑまでの長さ）、Ｃは摺動面ＳＢの摺動方向Ｈ１と直交する方向の長さ（図６の紙面と直交する方向の長さ）、Ｕは摺動面ＳＢの摺動速度である。ｈ１は、最小隙間であって、頂部Ｐと被摺動面ＳＡとの間の距離、つまり、摺動面ＳＢと被摺動面ＳＡとの間の隙間Ｇの最小値である。ｍは、前述の隙間比であって、マクロ側底部Ｑと被摺動面ＳＡとの間の距離、つまり、隙間Ｇの最大値を最大隙間ｈ２としたときの、最小隙間ｈ１と最大隙間ｈ２との比率であり、ｍ＝ｈ２／ｈ１で表される。
【００５４】
式（１）において、第２項目を負荷容量係数Ｋｗとすると（Ｋｗ＝６／（ｍ−１）２｛ｌｎｍ−２（ｍ−１）／（ｍ＋１）｝）、摺動浮揚力Ｗはこの負荷容量係数Ｋｗに比例することになる。
【００５５】
図７は、負荷容量係数Ｋｗと隙間比ｍとの関係を示したグラフである。このグラフに示されるように、摺動浮揚力Ｗは、隙間比ｍが２．２のときに最大となり、隙間比ｍがこの値から離間するほど小さくなる。この知見より、隙間比ｍを２．２近傍に設定すれば高い摺動浮揚力Ｗを得ることができる。具体的には、隙間比ｍを１．５〜５．０の範囲とすることで、摺動浮揚力Ｗを、図７のラインＣ以上とすることができる。この場合、摺動浮揚力Ｗとして、その最大値（隙間比ｍが２．２のときの値）の６０％以上となる高い値を得ることができる。
【００５６】
式（１）に基づくと、最小隙間ｈ１が小さいほど摺動浮揚力Ｗは大きくなる。しかし、小さすぎる最小隙間ｈ１は、被摺動面ＳＡと摺動面ＳＢとの間に生じる摩擦係数を大きくする。つまり、最小隙間ｈ１について、前記摩擦係数を小さく抑えることのできる最適な範囲が存在する。前記摩擦係数の大小は、摺動面ＳＢの摺動浮揚時における摩擦の大小に相当し、摩擦係数が小さいほど良好な摺動浮揚が実現できる。この観点から、望ましい最小隙間ｈ１は、０．５μｍ〜２．０μｍの範囲である。ｈ１が２．０μｍを超過すると、上掲の式（１）より、摺動浮揚力Ｗが小さくなる傾向が顕著となる。一方、ｈ１が０．５μｍを下回ると、前記摩擦係数が大きくなり、良好な摺動浮揚を阻害する傾向が顕著となる。
【００５７】
以上より、主軸受メタル３５およびコンロッド側軸受メタル８５に設けられた張出形状部Ｍのプロファイルとしては、
隙間比ｍ＝ｈ２／ｈ１＝１．５〜５．０
の範囲に設定することが望ましい。さらに、
最小隙間ｈ１＝０．５μｍ〜２．０μｍ
の範囲に設定することが望ましい。
【００５８】
最大隙間ｈ２、及び最大隙間ｈ２と最小隙間ｈ１との差分ｈ２−ｈ１である山高さＤＡは、ｈ１及びｍが設定されることにより、自ずと決定される。好ましい山高さＤＡは、（ｈ１＿ｍｉｎ×ｍ＿ｍｉｎ−ｈ１＿ｍｉｎ）〜（ｈ１＿ｍａｘ×ｍ＿ｍａｘ−ｈ１＿ｍａｘ）より、０．２５μｍ〜８．０μｍの範囲である。
【００５９】
なお、望ましい最小隙間ｈ１は、摺動部材Ｂつまり張出形状部Ｍおよびピストン５が現に摺動動作を実行している際に望まれる隙間である。そのため、クランクジャーナル７１およびクランクピン７２の回転および軸受メタル３５、８５に対する摺動動作に伴って熱膨張した状態で前記の最小隙間ｈ１が確保されるよう、常温設計値を定めることが望ましい。
【００６０】
また、被摺動面つまりクランクジャーナル７１の外周面７１ａおよびクランクピン７２の外周面７２ａを、平滑度が高い面として、最小隙間ｈ１を、これら外周面７１ａ、７２ａの表面粗さよりも大きい値に設定することが望ましい。これは、摺動浮揚時において、摺動面３５ａ、８５ａと被摺動面７１ａ、７２ａとが接触しないようにするためである。例えば、クランクジャーナル７１の外周面７１ａおよびクランクピン７２の外周面７２ａの表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が０．６μｍである場合、最小隙間ｈ１を０．５μｍに設定すると、前記接触が生じ得る。この接触を回避できるよう、最小隙間ｈ１は、クランクジャーナル７１の外周面７１ａおよびクランクピン７２の外周面７２ａの表面粗さの２倍程度以上に設定することが望ましい。
【００６１】
（２−２）コンロッド側軸受メタルのミクロテクスチャ構造部
コンロッド側軸受メタル８５には、張出形状部Ｍに加えて前記浮揚力を高めるためのミクロテクスチャ構造部４０が備えられている。つまり、コンロッド側軸受メタル８５の摺動面（内周面）８５ａには、張出形状部Ｍのマクロプロファイルによって創出される浮揚をアシストするために、ミクロテクスチャ構造部４０が重畳的に配置されている。図８は、コンロッド側軸受メタル８５を概略的に示した斜視図である。
【００６２】
本実施形態では、ミクロテクスチャ構造部４０の加工領域を少なく抑えつつ浮揚力が効果的に得られるように、マクロ側頂部Ｐ１が配置される領域Ｒ１付近の領域であってクランクピン７２に高い荷重が伝達される領域Ｒ１１、および、これと対向する領域であってピストン５から高い慣性力が加えられて領域Ｒ１、Ｒ１１と同様にコンロッド側軸受メタル８５の摺動面（内周面）８５ａとクランクピン７２の被摺動面（外周面）７２ａとが接触しやすい領域Ｒ１２にミクロテクスチャ構造部４０が設けられている。一方、本実施形態では、気筒配列方向（コンロッド側軸受メタル８５の摺動方向と直交する方向）については、ミクロテクスチャ構造部４０は摺動面８５ａの全体にわたって設けられている。
【００６３】
図９は、図３の一部を拡大した図であってミクロテクスチャ構造部４０を拡大して示した、気筒配列方向と直交する断面図である。
【００６４】
ミクロテクスチャ構造部４０は、コンロッド側軸受メタル８５の摺動面８５ａに形成された気筒配列方向（つまりコンロッド側軸受メタル８５のクランクピン７２に対する摺動方向と直交する方向）に延びる複数の溝４１からなる。各溝４１は、ミクロンオーダーの溝幅を有する微小な溝であり、コンロッド側軸受メタル８５のクランクピン７２に対する摺動方向に所定のピッチで配列されている。なお、溝４１の延びる方向は、前記摺動方向に対して完全に直交する方向でなくとも良く、後述する浮揚の効果が得られる限りにおいて前記直交方向から傾いていても良い。例えば、前記直交方向に対して１０°〜２０°程度傾いた方向に延びる溝４１であっても良い。
【００６５】
＜溝の構造及び作用＞
この実施形態では、ミクロテクスチャ構造部４０が備える複数の溝４１は、気筒配列方向と直交する断面において、鋸歯形状を形成している。
【００６６】
具体的には、クランクピン７２の外周面７２ａは前記のように円筒面であり、溝４１の各々は、クランクピン７２の外周面７２ａに最も近い部分であるミクロ側頂部４２と、最も遠い部分であるミクロ側底部４３と、ミクロ側頂部４２とミクロ側底部４３との間の傾き面４４とを備える。傾き面４４は、コンロッド側軸受メタル８５のクランクピン７２に対する摺動方向Ｃ２の下流側が深く、上流側が浅くなる傾き面である。
【００６７】
一つの溝４１の開口縁は、コンロッド側軸受メタル８５の摺動方向Ｃ２の上流側の開口縁である上流側縁部４１Ｕと下流側の開口縁である下流側縁部４１Ｄとを含む。これら縁部４１Ｕ、４１Ｄは、上下方向に隣接する一対のミクロ側頂部４２でもある。換言すると、一つの溝４１のミクロ側頂部４２が、この一つの溝４１の上側に隣接する溝４１の下流側縁部４１Ｄを兼ねている。つまり、隣接する溝４１間にプラトー部のような平面部は存在せず、複数の溝４１が上下方向に連設されている。従って、溝ピッチＬ１は、上流側縁部４１Ｕと下流側縁部４１Ｄとの間の上下方向の長さ（溝幅）と同じである。
【００６８】
溝４１は、下流側縁部４１Ｄとミクロ側底部４３との間の第１面４５と、上流側縁部４１Ｕとミクロ側底部４３との間の第２面４６とを有している。第１面４５はクランクピン７２の径方向および気筒配列方向に延びる平面である。第２面４６は、クランクピン７２の外周面７２ａに対して傾きを持ち気筒配列方向に延びる平面である。ただし、第２面４６は、第１面４５のような直交面ではなく、比較的緩い傾きを持つ平面である。本実施形態では、第２面４６が前述の傾き面４４である。また、第２面４６（傾き面４４）の摺動方向の幅が溝幅（溝ピッチＬ１）と一致している。
【００６９】
複数の溝４１は、微小な切削刃を用いた各種の切削加工によって形成することができる。例えば、ピストン５を旋盤で回転させながら切削刃を摺動面（コンロッド側軸受メタル８５の内周面）８５ａ当接させることで、必要な溝４１を形成することができる。また、摺動面８５ａの一部の領域にのみ溝４１を設ける場合には、微小な切削刃を楕円又は円の軌跡を描きながら前記内周面８５ａに当接させる楕円振動切削加工によって、必要な溝４１を形成することができる。
【００７０】
図１０は、図９に対応する図であって、クランクピン７２とコンロッド側軸受メタル８５との摺動時の潤滑性流体Ｆの流れＦＡを模式的に示した断面図である。コンロッド側軸受メタル８５がその摺動方向Ｃ２の下流側に速度Ｈ１で移動すると、コンロッド側軸受メタル８５の内周面８５ａとクランクピン７２の外周面７２ａとの間の隙間Ｇ１には、それぞれ潤滑性流体Ｆが前記摺動方向Ｃ２の上流側に向けて相対的に流れ込み、隙間Ｇ１には摺動方向Ｃ２の下流側から上流側へ流れる流れＦＡが形成される。この流れＦＡは層流である。
【００７１】
ここで、溝４１の各々は、前記のように摺動方向Ｃ２の下流側が深く上流側が浅くなる傾き面４４を有する。従って、コンロッド側軸受メタル８５の摺動時において、前記層流ＦＡは、比較的広い空間から比較的狭い空間に閉じ込められる動作を繰り返しながら流れる。つまり、上側に向かうに連れてクランクピン７２の外周面７２ａとの隙間Ｇを狭くする傾き面４４によって、流れＦＡは徐々に狭い空間すなわち流路面積が小さい領域へ閉じ込められ、密度が高められる。このような閉じ込めの作用により、コンロッド側軸受メタル８５の内周面８５ａにはクランクピン７２の外周面７２ａから離間する方向の力つまりクランクピン７２に対して浮揚する大きな浮揚力が付与されることになる。そして、これにより、コンロッド側軸受メタル８５の内周面８５ａとクランクピン７２の外周面７２ａとの間の摺動抵抗が低減される。
【００７２】
＜ミクロテクスチャ構造部のプロファイル＞
ミクロテクスチャ構造部４０のプロファイルについても、図６、図７及び式（１）に示した技術思想を適用することができる。すなわち、ミクロ側頂部４２とクランクピン７２の外周面７２ａとの間の距離を最小隙間ｈ３とし、ミクロ側底部４３とクランクピン７２の外周面７２ａとの間の距離を最大隙間ｈ４とするとき、その隙間比ｍ＝ｈ４／ｈ３を、１．５〜５．０の範囲に設定することが望ましい。なお、最小隙間ｈ３は、自ずと張出形状部Ｍについての最小隙間ｈ１と同じく０．５μｍ〜２．０μｍとなる。また、最大隙間ｈ４及び溝深さＤ（ｈ４−ｈ３）は、最小隙間ｈ３及び隙間比ｍが設定されることにより、自ずと決定される。
【００７３】
また、このミクロプロファイルに関しても、最小隙間ｈ３は、クランクピン７２の外周面７２ａの表面粗さよりも大きい値、例えば、クランクピン７２の外周面７２ａの表面粗さの２倍程度以上に設定することが望ましい。
【００７４】
また、複数の溝４１の溝ピッチＬ１は、１μｍ〜１ｍｍの範囲、好ましくは５μｍ〜１００μｍの範囲に設定されていることが望ましい。短すぎる溝ピッチＬ１及び長すぎる溝ピッチＬ１を持つ溝４１からなるミクロテクスチャ構造部４０は、いずれも前述の閉じ込めの作用を良好に発揮することができない。上記の範囲に溝ピッチＬ１を設定することで、大きい浮揚力を発生させることが可能となる。
【００７５】
（２−３）主軸受メタルとミクロテクスチャ構造部との関係
ここで、前記のようにミクロテクスチャ構造部４０を設ければ浮揚力が高められる。しかしながら、ミクロテクスチャ構造部４０は、複数の溝４１を有する構造である。そのため、ミクロテクスチャ構造部４０を主軸受メタル３５の張出形状部Ｍに設けると、かえって浮揚力が低下するおそれがある。この点について説明する。
【００７６】
図１１は、図１のうちクランク軸７周辺を拡大して示した図である。なお、図１１では、図が明瞭になるように断面を示す斜線の一部は省略している。
【００７７】
ピストン５の往復動時、クランク軸７には、ピストン５、コンロッド８、クランクピン７２、バランスウェイト７４等の往復動あるいは回転（搖動）運動に伴う慣性力が付与され、これにより、クランク軸７は、そのクランク中心軸Ｘ１が上下方向あるいは／およびこれと直交する方向に振れるように振動する。
【００７８】
ここで、前記のように、クランク軸７の気筒配列方向の両端には、それぞれ重量の比較的大きいフライホイール９１およびクランクプーリー９２が接続されている。そのため、クランク中心軸Ｘ１の振幅は、クランク軸７のうち特定方向の両端に近づくほど大きくなる。そして、クランク中心軸Ｘ１は、その振動途中において、図１１の鎖線で示すように気筒配列方向にまっすぐに延びるラインＬ９１に対して、図１１の破線で示すラインＬ９２のように上下方向等の振動方向に大きく傾くようになる。具体的には、クランク中心軸Ｘ１上に設けられたクランクジャーナル７１が、前記ラインＬ９１に対して大きく傾くことになる。なお、図１１では、クランク中心軸Ｘ１が上下方向に振れる場合について説明したが、クランク中心軸Ｘ１が図１１の紙面と直交する方向等に振れる場合も、同様に、クランク中心軸Ｘ１は、クランク中心軸Ｘ１方向の両端部の振幅が最も大きくなるように振動する。
【００７９】
図１２は、クランクジャーナル７１が前記ラインＬ９１に対して傾いている状態を示した断面図である。この図１２に示すように、ラインＬ９１に対してクランクジャーナル７１が比較的大きく傾くと、クランクジャーナル７１の外周面（被摺動面）７１ａと、主軸受メタル３５の内周面（摺動面）３５ａとの離間距離が、ラインＬ９１に沿う方向の端部付近で過剰に大きくなってしまう。
【００８０】
そのため、主軸受メタル３５の内周面３５ａに、ミクロテクスチャ構造部４０の溝４１が形成されていると、溝４１の底部とクランクジャーナル７１の外周面７１ａとの間の隙間Ｇ２の寸法が過剰に大きくなってしまう。そして、図１２の矢印に示すように、潤滑性流体Ｆがこの比較的大きい隙間部分を通って主軸受メタル３５の内周面３５ａとクランクジャーナル７１の外周面７１ａとの間から外部に逃げてしまい、張出形状部Ｍによる浮揚力の効果が低減してしまう。
【００８１】
そこで、本実施形態では、コンロッド側軸受メタル８５の張出形状部Ｍにはミクロテクスチャ構造部４０を設ける一方、主軸受メタル３５の張出形状部Ｍにはミクロテクスチャ構造部４０を設けない。つまり、主軸受メタル３５の張出形状部Ｍはミクロテクスチャ構造部４０を具備しない張出形状部とする。
【００８２】
ここで、前記のように、クランク軸７の振幅は、クランク軸７の気筒配列方向の両端部において最も大きくなる。換言すると、図１１に示すように、この振幅はクランク軸７の気筒配列方向の中央部分では小さくなる。従って、気筒配列方向の両端部の主軸受メタル３５でのみミクロテクスチャ構造部４０を省略し、これらを除く主軸受メタル３５には張出形状部Ｍに加えてミクロテクスチャ構造部４０を設けてもよい。特に、クランク軸７の気筒配列方向の中央に位置するクランクジャーナル７１の振幅および傾きは小さいので、主軸受メタル３５のうち気筒配列方向の中央に位置する主軸受メタル３５にミクロテクスチャ構造部４０を設ければ、これによって浮揚力を高めることが可能になる。
【００８３】
（３）作用等
以上のように、本実施形態では、主軸受メタル３５の内周面３５ａおよびコンロッド側軸受メタル８５の内周面８５ａに張出形状部Ｍを設け、且つ、その最小隙間ｈ１および隙間比ｍを前記のように設定することで、クランク軸７の回転時において、張出形状部Ｍのマクロ側頂部Ｐ１付近の部分と、対峙するクランクジャーナル７１の外周面７１ａおよびクランクピン７２の外周面７２ａとの間に、潤滑性流体Ｆを閉じ込めることができる。そして、これによって、クランクジャーナル７１およびクランクピン７２を張出形状部Ｍおよび各軸受メタル３５、８５に対して浮揚させることができる。そのため、クランクジャーナル７１およびクランクピン７２と各軸受メタル３５、８５との間の摺動抵抗を低減できる。
【００８４】
しかも、本実施形態では、クランクピン７２の外周面７２ａと対峙するコンロッド側軸受メタル８５の内周面８５ａに設けられた張出形状部Ｍにミクロテクスチャ構造部４０が設けられて、コンロッド側軸受メタル８５の内周面８５ａに、気筒配列方向つまりコンロッド側軸受メタル８５の内周面８５ａのクランクピン７２に対する摺動方向と直交する方向に延び且つこの摺動方向下流側が深く上流側が浅くなる傾き面４４を有する複数の溝４１が形成されている。
【００８５】
そのため、傾き面４４によって潤滑性流体Ｆの流れＦＡを徐々に狭い空間へ閉じ込めてその密度を高め、これによりコンロッド側軸受メタル８５の内周面８５ａとクランクピン７２の外周面７２ａとの間に大きな浮揚力を発生させることができ、これらの間の摺動抵抗を一層低減することができる。
【００８６】
さらに、本実施形態では、このようにコンロッド側軸受メタル８５の内周面８５ａにはミクロテクスチャ構造部４０を設ける一方、主軸受メタル３５の内周面３５ａにはミクロテクスチャ構造部４０を設けていない。そのため、前記のように、ミクロテクスチャ構造部４０ひいては溝４１が主軸受メタル３５の内周面３５ａに設けられることで主軸受メタル３５とクランクジャーナル７１との間の隙間が大きくなりこの隙間に潤滑性流体Ｆを閉じ込めることができなくなるのを回避することができ、主軸受メタル３５に設けた張出形状部Ｍによる摺動低減効果を高く確保することができる。また、主軸受メタル３５にミクロテクスチャ構造部４０ひいてはミクロサイズの溝を形成する必要がなく、加工の手間を格段に低減できる。
【００８７】
また、本実施形態では、コンロッド側軸受メタル８５に設けたミクロテクスチャ構造部４０において、ミクロ側頂部４２とクランクピン７２の外周面（被摺動面）７２ａとの隙間を最小隙間ｈ３とし、ミクロ側底部４３とクランクピン７２の外周面７２ａとの間の隙間を最大隙間ｈ２として、これらが、ｈ４／ｈ３＝１．５〜５．０、の範囲に設定されている。また、ミクロ側頂部４２とクランクピン７２の外周面７２ａとの隙間である最小隙間ｈ３が、ｈ３＝０．５μｍ〜２．０μｍの範囲に設定されている。そのため、クランクピン７２の外周面７２ａをコンロッド側軸受メタル８５の内周面８５ａから一層良好に浮揚させることができ、前記摺動抵抗を格段に低減させることができる。
【００８８】
また、本実施形態では、ミクロテクスチャ構造部４０の溝４１の下側縁部４１Ｄとミクロ側底部４３との間の第１面４５と、溝４１の上流側縁部４１Ｕとミクロ側底部４３との間の第２面４４とが、クランクピン７２の外周面７２ａに対して傾きを持つ平面であり、且つ、第１面４５が、クランクピン７２の外周面７２ａに対して第２面４４よりも大きい傾きを持つ面であり、第２面４４が傾き面４４として機能している。
【００８９】
そのため、比較的大きい傾きを持つ第１面４５の領域において潤滑性流体Ｆの流れを拡がらせた後、比較的小さい傾きを持つ第２面４４によって潤滑性流体Ｆの流れを徐々に閉じ込めてゆくことができ、ミクロテクスチャ構造部４０およびが設けられたコンロッド側軸受メタル８５とクランクピン７２の外周面７２ａとの間に確実に高い浮揚力を付与することができる。
【００９０】
特に、第１面４５がクランクピン７２の外周面７２ａに対して直交する方向に延びるように、つまり、第１面４５の前記外周面７２ａに対する傾き角が９０°に設定されており、溝４１の上下方向の幅の大半を、傾き面４４として機能する第２面４４にて構成することができる。従って、潤滑性流体Ｆの閉じ込め効果を高めることができる。
【００９１】
また、複数の溝４１が上下方向に並ぶピッチが、１μｍ〜１ｍｍの範囲に設定されているので、一層大きい浮揚力を発生させることができる。
【００９２】
（４）変形例
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９３】
例えば、潤滑性流体Ｆは空気に限らず、水やオイルであってもよい。
【００９４】
また、溝４１（ミクロテクスチャ構造部４０）の形成領域は、前記に限らず、コンロッド側軸受メタル８５の内周面８５ａの全域等であってもよい。
【００９５】
ただし、コンロッド側軸受メタル８５の内周面８５ａのうちこの内周面８５ａとクランクピン７２とが接触しやすい前記領域Ｒ１１、Ｒ１２にのみ設ければ、ミクロサイズの溝を有し比較的加工が難しいミクロテクスチャ構造部４０の加工領域を小さく抑えて作業性およびコストを良好にしつつ、前記のように、爆発荷重が加えられた際に生じる摺動抵抗を効果的に低減することができる。
【００９６】
また、前記のように、気筒配列方向の両端部の主軸受メタル３５でのみミクロテクスチャ構造部４０を省略し、これらを除く主軸受メタル３５には張出形状部Ｍに加えてミクロテクスチャ構造部４０を設けてもよく、この場合には主軸受メタル３５とクランクジャーナル７１との間の浮揚力を高めることができる。
【００９７】
また、前記実施形態では、溝４１の摺動方向（上下方向）の断面形状が鋸歯型のものを例示したが、傾き面４４が摺動方向の下流側（下側）が深く上流側（上側）が浅くなる傾向を具備している限りにおいて溝４１の形状を変形して良い。例えば、ミクロ側底部４３が鋭角的なものとせず、Ｒ面としてもよい。また、傾き面４４が緩やかな凸面又は凹面であっても良い。
【００９８】
＜変形例１＞
図１３は、変形例１に係るミクロテクスチャ構造部４０ａを備えた摺動部（コンロッド側軸受メタルあるいは気筒配列方向の両端部を除く主軸受メタル）１５０の内周面１５０Ｓの断面図である。前記の実施形態では、溝４１の第１面４５が被摺動面２００Ｓに対して直交する方向に延びる平面である例を示した。変形例１では、第１面４５が前記直交する方向から傾いた面である例を示す。
【００９９】
ミクロテクスチャ構造部４０ａの溝４１は、その下流側縁部４１Ｄであるミクロ側頂部４２とミクロ側底部４３との間の第１面４５と、上流側縁部４１Ｕであるミクロ側頂部４２とミクロ側底部４３との間の第２面４６とを含む。第１面４５及び第２面４６のいずれも被摺動面２００Ｓに対して傾きを持つ平面である。第１面４５は、被摺動面２００Ｓに対して傾き角θ１を持ち、第２面４６は、被摺動面２００Ｓに対して傾き角θ２を持つ。ここで、第１面４５は、第２面４６よりも大きい傾きを持つ面（θ１＞θ２）である。第１面４５の、被摺動面２００Ｓに対する傾き角θ１の望ましい範囲は、７０°〜９０°である。なお、第２面４６の傾き角θ２は、θ１に対して十分小さいことが望ましく、例えば１０°〜５５°程度の範囲から選択することができる。
【０１００】
第１面４５は、被摺動面２００Ｓに対して直交する平面であることが望ましいが、前記の制限の範囲で前記直交する方向に対して傾いた平面であってもよい。このような第１面４５を持つ溝４１であれば、潤滑性流体Ｆの層流（流れＦＡ）が摺動部１５０の外周面１５０Ｓと被摺動面２００Ｓとの間の隙間Ｇを流入方向Ｈ２に沿って流れる際、比較的大きい傾き角θ１を持つ第１面４５の領域において急に前記層流の幅が拡がり、比較的小さい傾き角θ２を持つ第２面４６（傾き面４４）によって徐々に前記層流が閉じ込められてゆくという動作が繰り返される。このような層流の動作によって、良好な浮揚力が生成される。
【０１０１】
＜変形例２＞
図１４は、変形例２に係るミクロテクスチャ構造部４０ｂを備えた摺動部１５０の外周面１５０Ｓの断面図である。前記の実施形態では、複数の溝４１が摺動方向（上下方向）Ｈ１に密に連設されている例を示した。変形例２では、隣接する溝４１間にプラトー（ｐｌａｔｅａｕ）が設けられている例を示す。
【０１０２】
ミクロテクスチャ構造部４０ｂは、複数の溝４１と、隣接する溝４１の間に配置されたプラトー部４９とを含む。プラトー部４９は、被摺動面２００Ｓと略平行な平面である。プラトー部４９は、一の溝４１の上流側縁部４１Ｕとなるミクロ側頂部４２と、前記一の溝４１の上側に隣接する溝４１の下流側縁部４１Ｄとの間に延びる平面である。この場合、溝ピッチＬ１は、摺動方向Ｈ１における溝４１の上流側縁部４１Ｕ〜下流側縁部４１Ｄの長さである溝幅Ｌ２と、プラトー部４９の長さとが加算されたものとなる。このように、溝間にプラトー部４９が存在している態様であっても、プラトー部４９が溝幅Ｌ２に対して長すぎるものでない限り、浮揚力を発生させることができる。
【０１０３】
プラトー部４９は平滑度が高い面であることが望ましい。プラトー部４９は、最小隙間ｈ１を規定するミクロ側頂部４２と同じ高さ位置にある面であり、その平滑度が低いと被摺動面２００Ｓとの接触が問題になるからである。この場合、ミクロ側頂部４２と被摺動面２００Ｓとの間の最小隙間ｈ１は、被摺動面２００Ｓの表面粗さと、プラトー部４９の表面粗さとを合算した合算表面粗さよりも大きい値に設定されることが望ましい。例えば、クランクピン７２の外周面７２ａ及びプラトー部４９の算術平均粗さＲａがいずれも０．５μｍである場合、最小隙間ｈ１はこれらの合算表面粗さ１μｍを越える値、好ましくは２倍以上の値に設定することが望ましい。
【符号の説明】
【０１０４】
２  気筒
５  ピストン
７  クランク軸
８  コンロッド
７１  クランクジャーナル
７１ａ  クランクジャーナルの内周面（第１内周面）
７２  クランクピン
７２ａ  クランクピンの内周面（第２内周面）
４０  ミクロテクスチャ構造部
４１  溝
４２  ミクロ側頂部
４３  ミクロ側底部
Ｆ  潤滑性流体
Ｍ  張出形状部
Ｐ１  マクロ側頂部（張出形状部の頂部）
Ｑ１  マクロ側底部（張出形状部の底部）
【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７】
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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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