(57)【要約】【課題】回転軸と軸受との間を流れる潤滑油の温度変化に基づいて、潤滑油の流動調節を行う軸受を提供する。【解決手段】シリンダブロック２に形成された給油路３から供給された潤滑油を回転軸１側に供給する給油孔１３、および、当該給油孔１３と連通し回転軸１に臨む給油溝１４、が形成され、回転軸１を支持する軸受本体１０と、給油溝１４内に設けられ、給油溝１４内を流れる潤滑油の温度に対応して、給油孔１３から給油溝１４に供給される潤滑油の流量を調節する感熱式流量調節弁２０と、を備えた軸受を構成する。【選択図】図２
2018076929.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た給油路から供給された潤滑油を回転軸側に供給する給油孔、および、当該給油孔と連通し前記回転軸に臨む給油溝、が形成され、前記回転軸を支持する軸受本体と、
前記給油溝内に設けられ、前記給油溝内を流れる潤滑油の温度に対応して、前記給油孔から前記給油溝に供給される潤滑油の流量を調節する感熱式流量調節弁と、
を備えた軸受。
【請求項２】
前記軸受本体を、径方向に分割された分割軸受から構成した請求項１に記載の軸受。
【請求項３】
前記感熱式流量調節弁が、高温になるほど前記流量を増大させるように変形する温度特性を有する請求項２に記載の軸受。
【請求項４】
前記感熱式流量調節弁の前記回転軸の径方向の最大変位量が、前記給油溝の深さと、前記最大変位量となる周方向位置における前記軸受本体と前記回転軸との間の隙間の大きさとの和よりも小さい請求項３に記載の軸受。
【請求項５】
前記感熱式流量調節弁に、当該感熱式流量調節弁の前記回転軸の径方向の最大変位量が、前記給油溝の深さと、前記最大変位量となる周方向位置における前記軸受本体と前記回転軸との間の隙間の大きさとの和よりも小さくなるよう規制するストッパ部材が併設された請求項３に記載の軸受。
【請求項６】
前記給油孔が複数形成され、各給油孔にそれぞれ前記感熱式流量調節弁が設けられており、前記給油路から近い側の感熱式流量調節弁を、前記給油路から遠い側の感熱式流量調節弁よりも高温で作動するようにした請求項３から５のいずれか１項に記載の軸受。
【請求項７】
前記感熱式流量調節弁が、バイメタルまたは形状記憶合金からなる請求項１から６のいずれか１項に記載の軸受。
【請求項８】
前記感熱式流量調節弁の開閉側端部が、前記回転軸の回転方向側に向いている請求項１から７のいずれか１項に記載の軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、クランクシャフトなどの回転軸を保持する軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのクランクシャフトなどの回転軸は、例えば、図３に示す軸受によって支持される。この軸受１００は、断面半円状の金属板からなる２個の分割軸受１０１、１０２（以下において、アッパーメタル１０１、ロアメタル１０２と称する。）の端部同士を突き合わせることによって構成される。この軸受１００は、エンジンのシリンダブロック２内に組み込まれている。シリンダブロック２には、オイルポンプ（図示せず）から送り出された潤滑油を送出する給油路３と、給油路３と連通し、潤滑油を軸受１００の外周に沿って行き渡らせる油溝４が形成されている。
【０００３】
アッパーメタル１０１には、給油路３および油溝４を通って供給された潤滑油を回転軸１に供給する給油孔１０３、および、給油孔１０３と連通し回転軸１に臨む給油溝１０４が形成されている。潤滑油は、給油孔１０３および給油溝１０４を通って、アッパーメタル１０１と回転軸１との間に供給される。アッパーメタル１０１とロアメタル１０２は、突き合わせ方向に圧力が作用した状態で互いに締結される。このとき、この圧力によって、アッパーメタル１０１およびロアメタル１０２がともに扁平状に変形し（図３参照）、これらの合わせ部近傍において、アッパーメタル１０１およびロアメタル１０２と回転軸１との間に隙間ｇが生じる。この隙間ｇを通って、アッパーメタル１０１側に供給された潤滑油が、回転軸１の回転（図３中の白抜き矢印参照）に伴ってロアメタル１０２側に流れ（図３中の矢印参照）、回転軸１の周囲全体が潤滑油によって潤滑される。
【０００４】
潤滑油は、その温度によって流動性が大きく変化する。このため、図３に示すように流量の調節機構を有しない軸受１００においては、エンジン始動直後のように潤滑油の温度が低く、流動性が低いときに、軸受１００への潤滑油の供給量が低下する一方で、エンジン始動後に時間が経過して潤滑油の温度が十分上昇して、流動性が高いときに、潤滑油の供給が過剰となって撹拌抵抗が増大する問題が生じ得る。
【０００５】
そこで、例えば、特許文献１に記載の転がり軸受においては、軸受を支持するハウジングに潤滑油を供給する給油通路を形成するとともに、外輪の外周面に、この給油通路と連通するバイパス溝を形成し、このバイパス溝に形状記憶合金、バイメタルなどからなる温度変形部材を設けた構成を採用している。この構成によると、潤滑油の温度が低くその流動性が低いときは、給油孔の開度が大きくなり、外輪側への潤滑油の流入が促される。その一方で、潤滑油の温度が高くなってその流動性が高くなると、温度変形部材が変形して給油孔の開度が小さくなる。この温度変形部材の変形により、外輪側への潤滑油の流入を抑制し、撹拌抵抗の増大を防止している（特許文献１の図５、段落００３２〜００３４など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１０９３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の構成においては、温度変形部材は、潤滑油の流路における軸受の上流側に配置されているため、この軸受に流入する前（軸受外周面側）の潤滑油の温度変化に対応して変形する。ところが、潤滑油の潤滑性は、回転軸と軸受との間で生じた摩擦熱による軸受内周面側の温度変化の影響を強く受けるため、特許文献１に記載の構成では、この摩擦熱による温度変化に基づく潤滑油の流量調節が難しいという問題がある。また、潤滑油の温度が低く、流動性が低いときに潤滑油の流入を促進しており、これにより却って軸受と回転軸の摩擦抵抗が上昇する課題もある。
【０００８】
そこで、この発明は、回転軸と軸受との間を流れる潤滑油の温度変化に基づいて、潤滑油の流動調節を行うことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、この発明においては、シリンダブロックに形成された給油路から供給された潤滑油を回転軸側に供給する給油孔、および、当該給油孔と連通し前記回転軸に臨む給油溝、が形成され、前記回転軸を支持する軸受本体と、前記給油溝内に設けられ、前記給油溝内を流れる潤滑油の温度に対応して、前記給油孔から前記給油溝に供給される潤滑油の流量を調節する感熱式流量調節弁と、を備えた軸受を構成した。
【００１０】
前記構成においては、前記軸受本体を、径方向に分割された分割軸受から構成するのが好ましい。
【００１１】
この構成においては、前記感熱式流量調節弁が、高温になるほど前記流量を増大させるように変形する温度特性を有する構成とするのが好ましい。
【００１２】
上記の温度特性を有する感熱式流量調節弁を採用した構成においては、前記感熱式流量調節弁の前記回転軸の径方向の最大変位量が、前記給油溝の深さと、前記最大変位量となる周方向位置における前記軸受本体と前記回転軸との間の隙間の大きさとの和よりも小さい構成とすることができる。あるいは、前記感熱式流量調節弁に、当該感熱式流量調節弁の前記回転軸の径方向の最大変位量が、前記給油溝の深さと、前記最大変位量となる周方向位置における前記軸受本体と前記回転軸との間の隙間の大きさとの和よりも小さくなるよう規制するストッパ部材を併設した構成とすることもできる。
【００１３】
また、上記の温度特性を有する感熱式流量調節弁を採用した構成においては、前記給油孔が複数形成され、各給油孔にそれぞれ前記感熱式流量調節弁が設けられており、前記給油路から近い側の感熱式流量調節弁を、前記給油路から遠い側の感熱式流量調節弁よりも高温で作動するようにした構成とすることができる。
【００１４】
前記各構成においては、前記感熱式流量調節弁が、バイメタルまたは形状記憶合金からなる構成とするのが好ましい。
【００１５】
前記各構成においては、前記感熱式流量調節弁の開閉側端部が、前記回転軸の回転方向側に向いている構成とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係る軸受は、軸受本体に形成された給油溝内に感熱式流量調節弁を設け、この感熱式流量調節弁によって、軸受本体に形成された給油孔から給油溝に供給される潤滑油の流量を調節するようにした。このように、給油溝内に感熱式流量調節弁を設けることにより、回転軸と軸受との間で生じた摩擦熱に起因する温度変化に速やかに対応して、潤滑油の流量を調節することができ、回転軸と軸受との間の焼き付きや、フリクションロスを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明に係る軸受の一実施形態を示す断面図
【図２】図１の要部を示す断面図であって、（ａ）は最小流量時（低温時）、（ｂ）は最大流量時（高温時）
【図３】従来技術に係る軸受を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）中のｂ−ｂ線に沿う断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明に係る軸受の一実施形態を図１および図２（ａ）、（ｂ）に示す。この軸受は、エンジンのクランクシャフトなどの回転軸１を支持するために用いられる、潤滑油によって潤滑されるすべり軸受である。この軸受は、エンジンのシリンダブロック２内に組み込まれている。シリンダブロック２には、オイルポンプ（図示せず）から送り出された潤滑油を送出する給油路３と、給油路３と連通し、潤滑油を軸受の外周に沿って行き渡らせる油溝４が形成されている。この軸受は、軸受本体１０と、感熱式流量調節弁２０（以下において、調節弁２０と略称する。）を主要な構成要素としている。
【００１９】
軸受本体１０は、金属板を成形した円筒状の部材であって、径方向に２分割された分割軸受１１、１２（以下において、アッパーメタル１１、ロアメタル１２と称する。）から構成される。アッパーメタル１１には、シリンダブロック２に形成された給油路３から供給された潤滑油を回転軸１に供給する給油孔１３が２箇所に形成されている。また、アッパーメタル１１の内面側には、給油孔１３と連通し回転軸に臨む給油溝１４が、アッパーメタル１１の内面の周方向に沿って形成されている。この給油溝１４は、アッパーメタル１１の周方向端部（ロアメタル１２との合わせ部）に到達する前に終端している。ロアメタル１２は、アッパーメタル１１と同形状の部材であるが、給油孔１３および給油溝１４は形成されていない点でアッパーメタル１１と異なっている。回転軸１は、軸受本体１０（アッパーメタル１１およびロアメタル１２）の内面で軸周りに回転自在に支持される。
【００２０】
アッパーメタル１１とロアメタル１２は、突き合わせ方向に押し付けられた状態で互いに締結される。このとき、この押し付け力によって、アッパーメタル１１およびロアメタル１２がともに扁平状に変形し、これらの合わせ部近傍において、アッパーメタル１１およびロアメタル１２と回転軸１との間に隙間ｇが生じる（図１など参照）。この隙間ｇを通って、アッパーメタル１１側に供給された潤滑油が、回転軸１の回転（図１中の白抜き矢印参照）に伴ってロアメタル１２側に流れ（図１中の矢印参照）、回転軸１の周囲全体が潤滑油によって潤滑される。回転軸１を潤滑した潤滑油は、軸受本体１０の軸方向端部（図１などの紙面垂直方向）から流出し、潤滑油を一時的に溜めておくオイルパン（図示せず）に還流する。
【００２１】
このように、軸受本体１０をアッパーメタル１１とロアメタル１２で構成すると、アッセンブリを容易に行うことができるため好ましいが、分割されていない円筒状の軸受本体１０を採用することもできる。また、分割数が３以上の分割軸受を採用することもできる。
【００２２】
調節弁２０は、アッパーメタル１１の内面側に形成された給油溝１４内の給油孔１３の近傍（２箇所）に設けられる。この調節弁２０は、温度変化に伴って変形するバイメタルで構成されている。この調節弁２０は、給油溝１４を流れる潤滑油の温度に対応して、給油孔１３を開閉することによって、給油孔１３から給油溝１４に供給される潤滑油の流量を調節する機能を有している。この実施形態においては、２箇所に設けられた調節弁２０は、同じ温度特性（潤滑油の温度変化が同じであれば、変形量が同じ）を有している。調節弁２０は、給油溝１４の内面の曲率に沿うように、周方向にやや湾曲した板状をしている。この調節弁２０の一端部（固定側端部）は、給油溝１４内に固定され、この一端部と反対側の他端部（開閉側端部）は、温度変化に対応して、回転軸１の径方向に自在に変位し得るようになっている。
【００２３】
このように、調節弁２０を給油溝１４内に設けることによって、回転軸１と軸受本体１０との間の摩擦熱に起因する潤滑油の温度変化に速やかに対応して、潤滑油の流量を適切に調節することができる。この実施形態においては、低温時において給油孔１３を通る潤滑油の流量を最小流量とする一方で（図２（ａ）中の矢印ｆ１参照）、高温時において給油孔１３を通る潤滑油の流量を最大流量とする（図２（ｂ）中の矢印ｆ２参照）ことができる温度特性を備えた調節弁２０を採用している。
【００２４】
上記の温度特性を備えた調節弁２０を採用することにより、低温時（冷間始動時）に軸受への潤滑油の供給が抑制される。潤滑油の供給を抑制することにより、回転軸１と軸受本体１０との間の摩擦によって発生した摩擦熱が潤滑油によって奪われにくくなり、この摩擦熱による潤滑油の加熱が促進される。潤滑油が加熱されるとその流動性が高まり、回転軸１と軸受本体１０との間の焼き付きや、フリクションロスを確実に防止することができる。
【００２５】
なお、調節弁２０の素材として、バイメタルの代わりに、形状記憶合金などのように温度変化によって形状変化が生じる他の素材を採用することもできる。
【００２６】
この実施形態においては、最小流量時（閉弁時）において、調節弁２０による給油孔１３の開口のカバー面積が、約半分となるように構成されているが（図２（ａ）参照）、これは例示に過ぎず、調節弁２０によるカバー面積は、調節弁２０の温度特性や潤滑油の必要流量などを考慮した上で適宜変更することができる。
【００２７】
調節弁２０には、ストッパ部材２１が併設されている。このストッパ部材２１は、調節弁２０に固定される基部２１ａと、この基部２１ａから径方向外向きに起立するとともに周方向に屈曲して形成された係止部２１ｂとを有している。このストッパ部材２１の係止部２１ｂは、潤滑油の温度変化によって調節弁２０の開閉側端部が最大変位量だけ変位したときに、給油孔１３の縁部に係止されるようになっている（図２（ｂ）参照）。この係止によって、調節弁２０がそれ以上変位するのを規制し、開閉側端部が回転軸１に接触するのを防止している。
【００２８】
この最大変位量は、給油溝１４の深さｄと、この最大変位量となる径方向位置における軸受本体１０（アッパーメタル１１）と回転軸１との間の隙間の大きさｇ１の和よりも小さくなるように決められる。
【００２９】
なお、ストッパ部材２１を設ける代わりに、開閉側端部の最大変位量が、給油溝１４の深さｄと、この最大変位量となる径方向位置における軸受本体１０（アッパーメタル１１）と回転軸１との間の隙間の大きさｇ１の和よりも小さくなる温度特性を有する調節弁２０を採用してもよい。
【００３０】
調節弁２０は、アッパーメタル１１とロアメタル１２の合わせ部から周方向に４５度の角度範囲内に、好ましくは、１５度の角度範囲内に設けるのがよい。この角度範囲内においては、アッパーメタル１１と回転軸１との間の隙間ｇが比較的大きく、調節弁２０の開閉側端部が回転軸１に接触する虞が低いためである。
【００３１】
この調節弁２０は、給油溝１４内に固定される固定側端部に対し、開閉側端部が、回転軸１の回転方向側に向いている。このように調節弁２０を配置することにより、万が一、開閉側端部と回転軸１が接触した場合でも、回転軸１の外周面に開閉側端部が突き当たって、調節弁２０が破損したり回転軸１が傷付いたりするトラブルを防止することができる。
【００３２】
上記の実施形態においては、２箇所に設けられた調節弁２０は、同じ温度特性を有しているものを採用したが、例えば、給油路３から近い側の調節弁２０を、給油路３から遠い側の調節弁２０よりも高温で作動する温度特性を有するものとするなど、異なる温度特性を有する調節弁２０を採用することもできる。このようにすると、軸受本体１０がまだ低温の状態で、給油路３に近い給油孔１３から潤滑油が過剰に供給されるのを防止しつつ、給油路３から遠い給油孔１３に優先的に潤滑油を供給して、回転軸１と軸受本体１０との間の摩擦を効果的に抑制することができる。
【００３３】
上記において説明した軸受は、あくまでも例示に過ぎず、回転軸１と軸受との間を流れる潤滑油の温度変化に基づいて、潤滑油の流動調節を行う、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、例えば、軸受本体１０（アッパーメタル１１）に形成される給油孔１３の位置や個数、給油溝１４の周方向の形成範囲、感熱式流量調節弁２０の形状や温度特性などを適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  回転軸
２  シリンダブロック
３  給油路
４  油溝
１０  軸受本体
１１  アッパーメタル（分割軸受）
１２  ロアメタル（分割軸受）
１３  給油孔
１４  給油溝
２０  感熱式流量調節弁
２１  ストッパ部材
ｄ  給油溝の深さ
ｇ１  隙間の大きさ
【図１】
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【図２】
2018076929.tif 000004
【図３】
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