(57)【要約】【課題】  半割軸受の裏金層表面と軸受保持穴の半円筒面との間に生成物が堆積されにくく、半割軸受の損傷を防止することが可能な軸受装置を提供する。【解決手段】  半割軸受３１、３２の裏金層表面８２は、軸受保持穴の半円筒面に非装着状態にて、裏金層表面８２における半割軸受３１、３２の軸線方向両端部を結ぶ仮想線Ｍから径方向の外側に向かって凸状曲面が、半割軸受３１、３２の周方向全長に亘って形成されている。このため、半割軸受３１、３２が有する凸状曲面は、隙間内のエンジンオイル及び生成物に対して隙間外に排出される圧力を選択的に与えることから、隙間内にエンジンオイル及び生成物が堆積されにくく、好適に半割軸受３１、３２の損傷を防止することができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸と、該クランク軸を回転自在に支持するすべり軸受と、該すべり軸受を保持する軸受保持穴を有する軸受ハウジングと、から成る軸受装置において、
前記すべり軸受は、各々が裏金層及び摺動層を有する一対の半割軸受から構成され、
前記軸受ハウジングは、各々が半円筒面を有する第１の分割体と第２の分割体とから構成され、
前記軸受保持穴は、一対の半円筒面が組み合わされることで円筒形状に形成されると共に、該半円筒面が前記軸受保持穴の軸線方向と平行になされ、
前記一対の半割軸受は、前記一対の半円筒面に装着され前記軸受保持穴に保持され、
前記軸受保持穴に非装着状態の半割軸受は、最小で、該半割軸受の周方向両端面から周方向中央部側に向かうそれぞれ円周角度４５°の位置Ｐ１を基準として−５°〜＋５°の円周角度の範囲、最大で、該半割軸受の周方向全長に亘る範囲において、前記裏金層表面が、該裏金層表面における前記半割軸受の軸線方向両端部を結ぶ仮想線Ｍから径方向の外側に向かう凸状曲面を有し、
前記軸受保持穴に前記一対の半割軸受が装着された状態では、前記裏金層表面が、前記軸受保持穴の軸線方向と平行となることを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記凸状曲面の頂部は、前記半割軸受の軸線方向の中央部に位置することを特徴とする請求項１記載の軸受装置。
【請求項３】
前記凸状曲面の高さＨは、０．００１〜０．１ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の軸受装置。
【請求項４】
前記半割軸受は、軸受壁厚が該半割軸受の軸線方向に亘って一定であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれに記載の軸受装置。
【請求項５】
前記半割軸受は、該半割軸受の軸線方向の中央部を含み形成され、軸受壁厚が一定である平滑領域と、該平滑領域の軸線方向両側に形成され、軸受壁厚が該半割軸受の軸線方向端部側に向かって小さくなる傾斜領域と、を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項６】
前記すべり軸受は、前記クランク軸のクランクピン部を支承するコンロッド軸受であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項７】
前記すべり軸受は、前記クランク軸のジャーナル部を支承する主軸受であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の軸受装置。
【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を支承するための軸受装置に関する。
【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、主軸受ハウジングの軸受保持穴に装着された主軸受に支承される。主軸受に対しては、オイルポンプによって吐出された潤滑油が、シリンダブロック壁内に形成されたオイルギャラリーから主軸受の壁に形成された貫通口を通じて、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。また、ジャーナル部の直径方向には第１潤滑油路が貫通形成され、この第１潤滑油路の両端開口が主軸受の潤滑油溝と連通するようになっている。さらに、ジャーナル部の第１潤滑油路から、クランクアーム部を通る第２潤滑油路が分岐して形成され、この第２潤滑油路が、クランクピンの直径方向に貫通形成された第３潤滑油路に連通している。このようにして、シリンダブロック壁内のオイルギャラリーから貫通口を通じて主軸受の内周面に形成された潤滑油溝内に送り込まれた潤滑油は、第１潤滑油路、第２潤滑油路及び第３潤滑油路を経て、第３潤滑油路の末端に開口した吐出口から、クランクピン部とコンロッド軸受ハウジングの軸受保持穴に装着されたコンロッド軸受の摺動面間に供給される（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
従来から、主軸受及びコンロッド軸受には、一対の半割軸受から構成されるすべり軸受が採用されており、半割軸受は、裏金層と摺動層から構成される。また、主軸受ハウジング及びコンロッド軸受ハウジングは、第１の分割体と第２の分割体からなり、第１の分割体と第２の分割体は、それぞれが半円筒面を有し、主軸受ハウジング及びコンロッド軸受ハウジングの軸受保持穴は、一対の半円筒面が組み合わされることで円筒形状に形成される。そして、一対の半割軸受は、一対の半円筒面に装着され軸受保持穴に保持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２７７８３１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３１９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の内燃機関の構造的な課題として、半割軸受の裏金層表面と軸受保持穴の半円筒面との間にエンジンオイル及び不完全燃焼生成物（カーボンスラッジ等。以下、不完全燃焼生成物を生成物と記載する。）が堆積されやすく、エンジンオイル及び生成物の堆積に起因した半割軸受の損傷が発生しやすいことが挙げられる。
【０００６】
具体的には、半割軸受は、多くの場合、プレス加工により平板から半円筒形状に成形されるが、プレス加工時の残留応力の影響により、半割軸受の軸線方向の裏金層表面は、摺動層側（径方向内側）に向かって凹状曲面に形成されている。また、内燃機関の運転に伴い発生する動荷重により軸受保持穴が変形した際には、半割軸受の裏金層表面と軸受保持穴の半円筒面との間には隙間が生成され、その隙間には周囲のエンジンオイル及び生成物が吸入されるが、従来の半割軸受は、裏金層表面に凹状曲面を有することから、隙間が半割軸受の軸線方向中央側に選択的に形成されてしまい、エンジンオイル及び生成物が隙間から排出されにくく、隙間内には次第に排出されないエンジンオイル及び生成物が堆積される。そして、堆積されたエンジンオイル及び生成物は、半割軸受の裏金層表面を押し上げ、堆積されたエンジンオイル及び生成物の径方向内側に位置する半割軸受の摺動層表面が部分的に隆起される。このため、隆起された摺動層表面は、クランク軸との直接接触の機会を増大させ、接触抵抗による発熱が増大し、最悪の場合には焼付き損傷に至る。
【０００７】
また、特許文献２においては、摺動層と、第１の裏金層と、摺動層と第１の裏金層の間に設けられる第２の裏金層と、から成る一対の半割軸受が提供されている。ここで、第２の裏金層の熱膨張率は、第１の裏金層の熱膨張率よりも高いことを特徴としている。本構成によれば、第１の裏金層と第２の裏金層の熱膨張率の差から、半割軸受の温度を変化させることで半割軸受の軸線方向の形状を変化させることが可能となる。即ち、半割軸受が低温であるときには、半割軸受の裏金層表面が裏金層側に向かう凸状曲面を有し、半割軸受が高温であるときには、半割軸受の裏金層表面が摺動層側に向かう凹状曲面を有することとなる。しかしながら、本構成によれば、一対の半割軸受が高温状態で軸受保持穴に保持された状態で、動荷重により軸受保持穴に変形が生じた際には、一対の半割軸受の裏金層表面が摺動層側に向かう凹状曲面を有することから、軸受保持穴の変形に伴い発生する隙間が一対の半割軸受の軸線方向中央側に選択的に形成されてしまい、依然としてエンジンオイル及び生成物を隙間から排出しにくい構造であることに変わりはなく、上記した構造的な課題は根本的に解決されていない。
【０００８】
本発明は、上記した事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、半割軸受の裏金層表面と軸受保持穴の半円筒面との隙間にエンジンオイル及び生成物が堆積されにくく、半割軸受の損傷を防止することが可能な軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、請求項１に係る発明においては、内燃機関のクランク軸と、該クランク軸を回転自在に支持するすべり軸受と、該すべり軸受を保持する軸受保持穴を有する軸受ハウジングと、から成る軸受装置において、前記すべり軸受は、各々が裏金層及び摺動層を有する一対の半割軸受から構成され、前記軸受ハウジングは、各々が半円筒面を有する第１の分割体と第２の分割体とから構成され、前記軸受保持穴は、一対の半円筒面が組み合わされることで円筒形状に形成されると共に、該半円筒面が前記軸受保持穴の軸線方向と平行になされ、前記一対の半割軸受は、前記一対の半円筒面に装着され前記軸受保持穴に保持され、前記軸受保持穴に非装着状態の半割軸受は、最小で、該半割軸受の周方向両端面から周方向中央部側に向かうそれぞれ円周角度４５°の位置Ｐ１を基準として−５°〜＋５°の円周角度の範囲、最大で、該半割軸受の周方向全長に亘る範囲において、前記裏金層表面が、該裏金層表面における前記半割軸受の軸線方向両端部を結ぶ仮想線Ｍから径方向の外側に向かう凸状曲面を有し、前記軸受保持穴に前記一対の半割軸受が装着された状態では、前記裏金層表面が、前記軸受保持穴の軸線方向と平行となることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明においては、請求項１記載の軸受装置において、前記凸状曲面の頂部は、前記半割軸受の軸線方向の中央部に位置することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明においては、請求項１または請求項２記載の軸受装置において、前記凸状曲面の高さＨは、０．００１〜０．１ｍｍであることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明においては、請求項１乃至請求項３のいずれに記載の軸受装置において、前記半割軸受は、軸受壁厚が該半割軸受の軸線方向に亘って一定であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明においては、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の軸受装置において、前記半割軸受は、該半割軸受の軸線方向の中央部を含み形成され、軸受壁厚が一定である平滑領域と、該平滑領域の軸線方向両側に形成され、軸受壁厚が該半割軸受の軸線方向端部側に向かって小さくなる傾斜領域と、を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明においては、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の軸受装置において、前記すべり軸受は、前記クランク軸のクランクピン部を支承するコンロッド軸受であることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る発明においては、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の軸受装置において、前記すべり軸受は、前記クランク軸のジャーナル部を支承する主軸受であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明においては、内燃機関の運転に伴い発生する動荷重により、軸受保持穴が変形した際には、半割軸受の裏金層表面と軸受保持穴の半円筒面との間に隙間が生成され、同部には周囲のエンジンオイル及び生成物が吸入されるが、本発明の半割軸受が有する凸状曲面は、隙間内のエンジンオイル及び生成物に対して隙間外に排出される圧力を選択的に与えることから、隙間内にエンジンオイル及び生成物が堆積されにくく、好適に半割軸受の損傷を防止することができる。
【００１７】
また、請求項２に係る発明においては、一般的に半割軸受の軸線方向中央部が最も高い負荷を受けるが、凸状曲面の頂部が半割軸受の軸線方向の中央部に位置することから、半割軸受の裏金層表面と軸受保持穴の半円筒面の密着が軸線方向中央部で最も維持されやすく、同部はエンジンオイル及び生成物が吸入される可能性が最も低い。このため、同部にエンジンオイル及び生成物が堆積されにくく、好適に半割軸受の損傷を防止することができる。
【００１８】
また、請求項３に係る発明においては、凸状曲面の高さＨが最小で０．００１ｍｍ以上であることで、隙間内のエンジンオイル及び生成物に対し、半割軸受及び軸受保持穴の半円筒面の軸線方向端部側に向かう圧力を働かせることができる。また、凸状曲面の高さＨが大きくなると、エンジンオイル及び生成物に働く圧力は大きくなるが、背反として、半割軸受の軸線方向端部が、クランクピン部側に近づくことになり、クランクピン部側との接触の機会が増大することから、凸状曲面の高さＨは、最大で０．１ｍｍ以下に抑えることが望ましい。
【００１９】
また、請求項４に係る発明においては、半割軸受の軸受壁厚が該半割軸受の軸線方向に亘って一定であることで、該半割軸受の摺動層表面に入力されるクランク軸の荷重を摺動層表面の広い範囲に分散させる（面圧を低く抑える）ことができるため、半割軸受への負荷が減少され、好適に半割軸受の損傷を防止することができる。
【００２０】
また、請求項５に係る発明においては、半割軸受は、該半割軸受の軸線方向の中央部を含み形成され、軸受壁厚が一定である平滑領域と、該平滑領域の軸線方向両側に形成され、軸受壁厚が半割軸受の軸線方向端部側に向かって小さくなる傾斜領域を有するため、半割軸受の軸線方向端部における半割軸受とクランク軸の距離を離すことができ、接触回避により、好適に半割軸受の損傷を防止することができる。
【００２１】
また、請求項６に係る発明のように、すべり軸受は、クランク軸のクランクピン部を支承するコンロッド軸受として用いることができる。
【００２２】
また、請求項７に係る発明のように、すべり軸受は、クランク軸のジャーナル部を支承する主軸受として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】二つの軸受装置を含む構造体を示す図である。
【図２】半割軸受の構造を示す断面図である。
【図３】上図は、半割軸受の摺動層表面から見た図であり、下図は、側面から見た図である。
【図４】（Ａ）の上図は、第１実施形態の半割軸受の摺動層表面から見た図であり、（Ａ）の下図は、第１実施形態の半割軸受の軸線方向の断面を示す図である。（Ｂ）の上図は、第２実施形態の半割軸受の摺動層表面から見た図面であり、（Ｂ）の下図は、第２実施形態の半割軸受の軸線方向の断面を示す図である。
【図５】（Ａ）は、半割軸受が軸受保持穴に装着された状態を示す図であり、（Ｂ）は、軸受保持穴の変形時の隙間を示す図である。
【図６】（Ａ）は、隙間にエンジンオイル及び生成物が吸引される状態を示す模式図であり、（Ｂ）は、隙間内をエンジンオイル及び生成物が移動する状態を示す模式図であり、（Ｃ）は、エンジンオイル及び生成物が排出された状態を示す模式図である。
【図７】裏金層表面の加工方法の例を示す図である。
【図８】上図は、第３実施形態の半割軸受の摺動層表面から見た図であり、下図は、第３実施形態の半割軸受の軸線方向の断面を示す図である。
【図９】上図は、従来技術の半割軸受の摺動層表面から見た図であり、下図は、従来技術の半割軸受の軸線方向の断面を示す図である。
【図１０】従来技術の軸受保持穴の変形時の隙間を示す図である。。
【図１１】従来技術の半割軸受を用いた場合において、（Ａ）は、隙間にエンジンオイル及び生成物が吸引される状態を示す模式図であり、（Ｂ）は、隙間内をエンジンオイル及び生成物が移動する状態を示す模式図であり、（Ｃ）は、エンジンオイル及び生成物が堆積された状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
（軸受装置の全体構成）
図１には、二つの軸受装置を含む構造体１が示されている。即ち、構造体１は、ジャーナル部６とクランクピン部５と図示されないクランクアーム部とを備えるクランク軸を有し、ジャーナル部６と軸受ハウジング（主軸受ハウジング）７と軸受保持穴７５に装着される主軸受４とから成る一つ目の軸受装置と、クランクピン部５と軸受ハウジング（コンロッド軸受ハウジング）２１と軸受保持穴２６に装着されるコンロッド軸受３とから成る二つ目の軸受装置と、を含む。
【００２６】
クランク軸におけるジャーナル部６とクランクピン部５とは、それぞれ主軸受４とコンロッド軸受３に回転自在に支持される。
【００２７】
主軸受４に対しては、オイルポンプによって吐出された潤滑油が、シリンダブロック７１の壁内に形成されたオイルギャラリーから主軸受４の壁に形成された貫通口を通じて、主軸受の内周面に沿って形成された潤滑油溝４１ａ内に送り込まれる。また、ジャーナル部６の直径方向には第１潤滑油路６ａが貫通形成され、この第１潤滑油路６ａの両端開口が主軸受４の潤滑油溝４１ａと連通するようになっている。さらに、ジャーナル部６の第１潤滑油路６ａから、クランクアーム部を通る第２潤滑油路５ａが分岐して形成され、この第２潤滑油路５ａが、クランクピン部５の直径方向に貫通形成された第３潤滑油路５ｂに連通している。このようにして、シリンダブロック７１の壁内のオイルギャラリーから貫通口を通じて主軸受４の内周面に形成された潤滑油溝４１ａ内に送り込まれた潤滑油は、第１潤滑油路６ａ、第２潤滑油路５ａ及び第３潤滑油路５ｂを経て、第３潤滑油路５ｂの末端に開口した吐出口から、クランクピン部５とコンロッド軸受ハウジング２１の軸受保持穴２６に保持されたコンロッド軸受３の摺動面間に供給される
【００２８】
軸受ハウジング（主軸受ハウジング）７は、半円筒面７３を有する第１の分割体（主軸受ブロック側ハウジング）７１と、半円筒面７４を有する第２の分割体（主軸受キャップ側ハウジング）７２と、から成り、軸受ハウジング（コンロッド軸受ハウジング）２１は、半円筒面２４を有する第１の分割体（コンロッド大端部側ハウジング）２２と、半円筒面２５を有する第２の分割体（コンロッドキャップ側ハウジング）２３と、から成る。また、軸受保持穴７５は、一対の半円筒面７３、７４が組み合されることで円筒形状に形成されると共に、半円筒面７３、７４がそれぞれ軸受保持穴７５の軸線方向に平行になされる。同様に、軸受保持穴２６は、一対の半円筒面２４、２５が組み合されることで円筒形状に形成されると共に、半円筒面２４、２５がそれぞれ軸受保持穴２６の軸線方向に平行になされる。
【００２９】
主軸受４は、半割軸受４１、４２が一対となり形成され、それら一対の半割軸受４１、４２が一対の半円筒面７３、７４に装着され、軸受保持穴７５に保持される。同様に、コンロッド軸受３は、半割軸受３１、３２が一対となり形成され、それら一対の半割軸受３１、３２が一対の半円筒面２４、２５に装着され、軸受保持穴２６に保持される。
【００３０】
図２に示すように、半割軸受４１、４２及び３１、３２は、裏金層８１と摺動層９１とから成り、裏金層表面８２と摺動層表面９２をそれぞれ備える。裏金層８１は０．０５〜０．３５％の炭素を含む合金鋼等からなり、摺動層９１は、ホワイト合金（錫合金）、アルミニウム合金、銅合金等の軸受合金からなる。なお、摺動層表面９２には、電気めっき、真空蒸着、吹き付け等の手段を以って、更に鉛系、錫系、アルミニウム合金、合成樹脂等の表面層（オーバレイ層）が皮膜されることもある。
【００３１】
（軸受装置の詳細な構成）
以下、本発明の詳細な構成及び作用効果について、クランクピン部５と軸受ハウジング（コンロッド軸受ハウジング）２１と軸受保持穴２６に装着されるコンロッド軸受３とから成る二つ目の軸受装置を例として説明するが、ジャーナル部６と軸受ハウジング（主軸受ハウジング）７と軸受保持穴７５に装着される主軸受４とから成る一つ目の軸受装置に置き換えても同様の効果を奏する。
【００３２】
図１に示されるコンロッド軸受３は、図３に示す半円筒形状を有する半割軸受３１、３２が一対となり形成される。ここで、図３の上図は、半割軸受３１、３２の摺動層表面９２側から見た図を示し、図３の下図は、半割軸受３１、３２の側面側から見た図を示している。半割軸受３１、３２は、それぞれ裏金層８１及び摺動層９１を有し、裏金層８１は、半割軸受３１、３２の径方向外側に裏金層表面８２を形成すると共に、摺動層９１は、半割軸受３１、３２の径方向内側に摺動層表面９２を形成する。
【００３３】
図４（Ａ）は、本発明における半割軸受３１、３２の詳細な構造を示している。図４（Ａ）の上図は、半割軸受３１、３２の摺動層表面９２側から見た図を示し、図４（Ａ）の下図は、図３に示す半割軸受３１、３２の周方向端面１００から４５°の位置の断面図を示している。図４（Ａ）に示すように、半割軸受３１、３２は、軸受壁厚Ｔ１が半割軸受３１、３２の軸線方向に亘って一定となるように形成される。また、図４（Ａ）に示すように、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２は、軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５に非装着状態にて、裏金層表面８２における半割軸受３１、３２の軸線方向両端部を結ぶ仮想線Ｍから径方向の外側（即ち、半割軸受３１、３２の裏金層８１側（径方向外側））に向かって凸状曲面が、半割軸受３１、３２の周方向全長に亘って形成されている。また、凸状曲面の頂部は、半割軸受３１、３２の軸線方向の中央部に位置する。なお、図４（Ａ）の下図に示される断面は、前述の通り、図３に示す半割軸受３１、３２の周方向端面１００から４５°の位置の断面として示されるが、断面の形状は、半割軸受３１、３２の周方向全長に亘って同じである。
【００３４】
図５（Ａ）に示すように、半割軸受３１、３２が軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５に装着された状態では、組付応力により、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２は、半円筒面２４、２５に密着されるように弾性変形され、軸受保持穴２６（半円筒面２４、２５）の軸線方向と平行となっている。
【００３５】
なお、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２と軸受保持穴２６（半円筒面２４、２５）が軸線方向で平行関係にあることを確認する手段の一つとしては、一般的にアタリ検査と呼ばれる手法を用いることができる。即ち、半割軸受３１、３２を装着前の半円筒面２４、２５に塗料（一般的にブルーペーストと呼ばれる青色の塗料）を塗布した上で、半割軸受３１、３２を半円筒面２４、２５に装着し、規定の締結トルクで組付する。この工程によって、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２には、半円筒面２４、２５との密着部分に塗料が転写される。その後、半割軸受３１、３２を取り出し、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２に転写された塗料を更に転写用紙や転写フィルムに転写させる。ここで、半割軸受３１、３２の軸線方向の中央から端部に亘る範囲まで、転写用紙や転写フィルムに塗料が同様に転写されていれば、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２と軸受保持穴２６（半円筒面２４、２５）は、半割軸受３１、３２が装着された状態で密着関係にあり、即ち平行な関係にあることを確認することができる。
【００３６】
半割軸受３１、３２が装着される軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５には、内燃機関運転時の動荷重による変形が発生する。運転に伴う動荷重が小さい間には、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２と軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５は、組付応力による密着力により密着された関係が保たれた状態にある。しかし、動荷重が大きくなると、軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５の変形量が増大し、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２と軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５との密着力が低下する。
【００３７】
軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５の変形量が大きくなると、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２は、部分的に軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５の変形に追従できなくなり、軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５との密着の関係が部分的に失われる。即ち、組付応力により、軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５と軸線方向で平行関係になるように弾性変形されていた半割軸受３１、３２の裏金層表面８２が、密着力低下により非装着時の形状（即ち、図４（Ａ）に示される半割軸受３１、３２の状態）に復元され、図５（Ｂ）に示すように、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２と軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５の端部側との間に隙間１１０が生成される。この際、発生した隙間１１０は、周囲の雰囲気よりも低圧であるため、図６（Ａ）に示すように、隙間１１０周辺のエンジンオイル１１１及び生成物１１２は、隙間１１０に吸引される。
【００３８】
隙間１１０が生成された後、軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５に働く動荷重が減少することにより、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２と軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５の密着が復元されるが、本実施形態の半割軸受３１、３２は、半割軸受３１、３２の裏金層８１側（径方向外側）に向かって凸状曲面に形成されているため、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２と軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５の密着は、半割軸受３１、３２及び軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５の軸線方向中央側から復元されることになる。
【００３９】
上記により、隙間１１０内のエンジンオイル１１１及び生成物１１２には、図６（Ｂ）に示すように、半割軸受３１、３２及び軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５の軸線方向端部側に向かう圧力Ｆ１が働くこととなり、隙間１１０からエンジンオイル１１１及び生成物１１２が良好に排出され、図６（Ｃ）に示される密着が完全に復元した状態において、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２と軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５の間にエンジンオイル１１１及び生成物１１２が堆積されにくく、好適に半割軸受３１、３２の損傷を防止することができる。
【００４０】
なお、半割軸受３１、３２では、一般的に軸線方向中央部が最も高い負荷を受ける。本実施形態では、凸状曲面の頂部が半割軸受３１、３２の軸線方向の中央部に位置されていることにより、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２と軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５の密着は、軸線方向中央部で最も維持されやすく、同部はエンジンオイル１１１及び生成物１１２が吸入される可能性が最も低い。即ち、同部にエンジンオイル１１１及び生成物１１２が堆積されにくく、好適に半割軸受３１、３２の損傷を防止することができる。
【００４１】
また、隙間１１０内のエンジンオイル１１１及び生成物１１２に対し、半割軸受３１、３２及び軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５の軸線方向端部側に向かう圧力Ｆ１を働かせるために、凸状曲面の高さＨは、最小でも０．００１ｍｍ以上与えられることが望ましい。また、凸状曲面の高さＨが大きくなると、エンジンオイル１１１及び生成物１１２に働く圧力Ｆ１は大きくなるが、背反として、半割軸受３１、３２の軸線方向端部が、クランクピン部５側に近づくことになり、クランクピン部５側との接触の機会が増大することから、凸状曲面の高さＨは、最大で０．１ｍｍ以下に抑えることが望ましい。なお、凸状曲面の高さＨとは、図４（Ａ）の下図に示すように、裏金層表面８２における半割軸受３１、３２の軸線方向両端部を結ぶ仮想線Ｍから、凸状曲面の頂部までの高さとして表される。ここで、半割軸受３１、３２の外周面には、軸線方向両端の角縁部に面取を施すことも出来るが、このような面取を施す場合には、面取の表面は、本発明の「裏金層表面」には含まれない。
【００４２】
更に、本発明の半割軸受３１、３２は、軸受壁厚が該半割軸受の軸線方向に亘って一定であるため、該半割軸受３１、３２の摺動層表面９２に入力されるクランクピン部５の荷重を摺動層表面９２の広い範囲に分散させる（面圧を低く抑える）ことができるため、半割軸受３１、３２への負荷が減少され、好適に半割軸受３１、３２の損傷を防止することができる。
【００４３】
（従来技術の詳細な構成）
次に、本発明の実施例と対比させて、従来技術の詳細な構成について説明する。なお、軸受装置の全体構成は、本発明の実施例と同様であることから、説明を省略する。
【００４４】
従来技術のコンロッド軸受は、図３に示す本発明の半割軸受３１、３２と同様に、半円筒形状を持つ半割軸受１３１、１３２が一対となり形成される。また、従来技術の半割軸受１３１、１３２は、本発明の半割軸受３１、３２と同様に、それぞれ裏金層及び摺動層を有し、裏金層は半割軸受１３１、１３２の径方向外側に裏金層表面１８２を形成すると共に、摺動層は、半割軸受１３１、１３２の径方向内側に摺動層表面１９２を形成する。
【００４５】
図９に示すように、半割軸受１３１、１３２には、軸受壁厚Ｔ１が半割軸受１３１、１３２の軸線方向に亘って一定となるように形成される。ここで、図９の上図は、半割軸受１３１、１３２の摺動層表面１９２側から見た図を示し、図９の下図は、半割軸受１３１、１３２の周方向端面から４５°の位置の断面図を示している。また、図９に示すように、半割軸受１３１、１３２の裏金層表面１８２には、軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５に非装着状態にて、半割軸受１３１、１３２の軸線方向に、半割軸受１３１、１３２の摺動層側（径方向内側）に向かって凹状曲面が形成されている。また、凹状曲面の頂部は、半割軸受１３１、１３２の軸線方向の中央部に位置する。なお、図９の下図に示される断面は、前述の通り、半割軸受１３１、１３２の周方向端面から４５°の位置の断面として示されるが、断面の形状は、半割軸受１３１、１３２の周方向全長に亘って同じである。
【００４６】
図５に示す本発明の半割軸受３１、３２と同様に、半割軸受１３１、１３２が軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５に装着された状態では、組付応力により、半割軸受１３１、１３２の裏金層表面１８２は、半円筒面１２４、１２５に密着されるように弾性変形され、軸受保持穴（半円筒面１２４、１２５）の軸線方向と平行となっている。
【００４７】
半割軸受１３１、１３２が装着される軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５には、内燃機関運転時の動荷重による変形が発生する。運転に伴う動荷重が小さい間には、半割軸受１３１、１３２の裏金層表面１８２と軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５は、組付応力による密着力により密着された関係が保たれた状態にある。しかし、動荷重が大きくなると、軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５の変形量が増大し、半割軸受１３１、１３２の裏金層表面１８２と軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５のとの密着力が低下する。
【００４８】
軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５の変形量が大きくなると、半割軸受１３１、１３２の裏金層表面１８２は、部分的に軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５の変形に追従できなくなり、軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５との密着の関係が部分的に失われる。即ち、組付応力により、軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５と軸線方向で平行関係になるように弾性変形されていた半割軸受１３１、１３２の裏金層表面１８２が、密着力低下により非装着時の形状（即ち、図９に示される半割軸受１３１、１３２の状態）に復元され、図１０に示すように、半割軸受１３１、１３２の裏金層表面１８２と軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５の中央側との間に隙間２１０が生成される。この際、発生した隙間２１０は、周囲の雰囲気よりも低圧であるため、図１１（Ａ）に示すように、隙間２１０周辺のエンジンオイル２１１及び生成物２１２は、隙間２１０に吸引される。
【００４９】
隙間２１０が生成された後、軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５に働く動荷重が減少することにより、半割軸受１３１、１３２の裏金層表面１８２と軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５の密着が復元されるが、従来技術の半割軸受１３１、１３２は、半割軸受１３１、１３２の摺動層９１側（径方向内側）に向かって凹状曲面に形成されているため、半割軸受１３１、１３２の裏金層表面１８２と軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５の密着は、半割軸受１３１、１３２及び軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５の軸線方向端部側から復元されることになる。
【００５０】
上記により、隙間２１０内のエンジンオイル２１１及び生成物２１２には、図１１（Ｂ）に示すように、半割軸受１３１、１３２及び軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５の軸線方向中央側に向かう圧力Ｆ２が働くこととなり、隙間２１０からエンジンオイル２１１及び生成物２１２が排出されにくく、図１１（Ｃ）に示される密着が復元した状態において、半割軸受１３１、１３２の裏金層表面１８２と軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５の間にエンジンオイル２１１及び生成物２１２が堆積される。そして、堆積されたエンジンオイル２１１及び生成物２１２は、半割軸受１３１、１３２の裏金層表面１８２を押し上げるため、堆積されたエンジンオイル２１１及び生成物２１２の径方向内側に位置する半割軸受１３１、１３２の摺動層表面１９２が部分的に隆起される。このため、隆起された摺動層表面１９２は、クランクピン部との直接接触の機会を増大させ、接触抵抗による発熱が増大し、最悪の場合には焼付き損傷に至る。
【００５１】
なお、半割軸受１３１、１３２では、一般的に軸線方向中央が最も高い負荷を受ける。従来技術では、凹状曲面の頂部が半割軸受１３１、１３２の軸線方向の中央部に位置されていることより、半割軸受１３１、１３２の裏金層表面１８２と軸受保持穴の半円筒面１２４、１２５の密着は、軸線方向中央で最も失われやすく、同部はエンジンオイル２１１及び生成物２１２が吸入される可能性が最も高い。即ち、同部にエンジンオイル２１１及び生成物２１２が堆積されやすく、半割軸受の損傷１３１、１３２が発生しやすい。
【００５２】
従来技術の半割軸受１３１、１３２と対比して、本発明の半割軸受３１、３２は、軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５に非装着状態にて、半割軸受３１、３２の裏金層８１側（径方向外側）に向かって凸状曲面に形成されているため、好適に半割軸受３１、３２の損傷を防止する作用を有することを理解することができる。
【００５３】
（半割軸受の加工方法）
次に、本発明の半割軸受３１、３２の加工方法の一つの例を、図７を参照して説明する。本発明の半割軸受３１、３２については、以下の工程１〜６の手順で作成する。
【００５４】
まず、工程１では、摺動層９１と裏金層８１を有する合板（バイメタル）をプレス加工により短冊状の平板に成型する（図示せず）。そして、工程２では、図７（Ａ）に示すように、短冊状の平板の裏金層表面８２に、軸線方向に凹状曲面を有する凹状ローラ１３０を押し当て、裏金層表面８２に凸状曲面を形成すると共に、平板を半円筒形状（成形品）に加工する。その後、工程３では、図７（Ｂ）に示すように、成形品の凸状曲面に形成された裏金層表面８２側を冶具１４０の表面に設置する。この段階では、裏金層表面８２と冶具１４０の表面は完全に密着していない。
【００５５】
次いで、工程４では、図７（Ｃ）に示すように、所定の締結トルクにより、成形品の裏金層表面８２と冶具１４０の表面を密着させる。この際、締結トルクにより成形品が変形し、裏金層表面８２の凸状曲面は、摺動層表面９２の凸状曲面に転換される。そして、工程５では、図７（Ｄ）に示すように、所定の締結トルクをかけた状態で、摺動層表面９２を、冶具１４０の表面の軸線方向に平行となるように除去加工する。その後、工程６では、図７（Ｅ）に示すように、締結トルクを除去することにより、成形品の壁厚が軸線方向に亘って一定であり、且つ、軸線方向に、裏金層８１側（径方向外側）に向かって凸状曲面を有する半割軸受３１、３２に成形される。
【００５６】
（別実施例）
次に、本発明における別実施形態として第２実施形態及び第３実施形態を示す。なお、上記した実施形態と構成及び作用が同様である部分については、説明を省略する。また、別実施形態においても、クランクピン部５と軸受ハウジング（コンロッド軸受ハウジング）２１と軸受保持穴２６に装着されるコンロッド軸受３とから成る二つ目の軸受装置に提供されるコンロッド軸受３を例として説明するが、ジャーナル部６と軸受ハウジング（主軸受ハウジング）７と軸受保持穴７５に装着される主軸受４とから成る一つ目の軸受装置に提供される主軸受４に置き換えても同様の効果を奏する。
【００５７】
まず、第２実施形態について、図４（Ｂ）を参照して説明する。図４（Ｂ）の上図は、半割軸受３１、３２の摺動層表面９２側から見た図を示し、図４（Ｂ）の下図は、図３に示す半割軸受３１、３２の周方向端面１００から４５°の位置の断面図を示している。図４（Ｂ）に示すように、コンロッド軸受３を構成する半割軸受３１、３２の少なくとも一方は、半割軸受３１、３２の軸線方向の中央部を含み形成される軸受壁厚Ｔ１が一定である平滑領域と、該平滑領域の軸線方向両側に形成される軸受壁厚Ｔ２が半割軸受３１、３２の軸線方向端部側に向かって小さくなる傾斜領域９３と、を有する。
【００５８】
また、図４（Ｂ）に示すように、半割軸受３１、３２の少なくとも一方は、軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５に非装着状態にて、裏金層表面８２が、半割軸受３１、３２の軸線方向に、半割軸受３１、３２の裏金層８１側（径方向外側）に向かって凸状曲面に形成されている。この凸状曲面は、半割軸受３１、３２の周方向全長に亘る範囲で施される。また、凸状曲面の頂部は、半割軸受３１、３２の軸線方向の中央部に位置する。
【００５９】
軸受装置は、例えばクランク軸の剛性不足等の理由から、半割軸受３１、３２の軸線方向端部とクランクピン部５が接触しやすい。別実施形態では、半割軸受３１、３２の軸線方向両側に傾斜領域９３を有するため、半割軸受３１、３２とクランクピン部５の距離を離すことができ、接触回避により、好適に半割軸受３１、３２の損傷を防止することができる。
【００６０】
また、第３実施形態について、図８を参照して説明する。図８の上図は、半割軸受３１、３２の摺動層表面９２側から見た図を示し、図８の下図は、半割軸受３１、３２の側面側から見た図を示している。図８に示すように、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２は、軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５に非装着状態にて、半割軸受３１、３２の周方向端面１００の両端面から周方向中央部側に向かうそれぞれ円周角度４５°の位置Ｐ１を基準として−５°〜＋５°の範囲Θ１において、凸状曲面を形成するようにしてもよい。ここで、Θ１以外の範囲における裏金層表面８２は、凸状曲面である必要はなく、従来技術における凹状曲面でもよく、平滑面でもよい。一般的に軸受ハウジング（コンロッド軸受ハウジング）２１は、半円筒面２４、２５の周方向両端部から４５°位置（即ち、半割軸受３１、３２の周方向端面１００から４５°位置Ｐ１の位置）において、剛性が低く、特に同部では軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５の変形量が大きくなりやすいが、半割軸受３１、３２の周方向端面１００の両端面から周方向中央部側に向かうそれぞれ円周角度４５°の位置Ｐ１を基準として−５°〜＋５°の範囲Θ１に凸状曲面が形成されることで、軸受保持穴２６の半円筒部２４、２５の変形量が多い場合にも、半割軸受３１、３２の裏金層表面８２と軸受保持穴２６の半円筒面２４、２５との間の隙間にエンジンオイル１１１及び生成物１１２が堆積しにくい軸受装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  構造体
２  コンロッド
３  コンロッド軸受
４  主軸受
５  クランクピン部
６  ジャーナル部
７  軸受ハウジング（主軸受ハウジング）
２１  軸受ハウジング（コンロッド軸受ハウジング）
２２  第１の分割体（コンロッド大端部側ハウジング）
２３  第２の分割体（コンロッドキャップ側ハウジング）
２４、２５  半円筒面
２６  軸受保持穴
３１、３２  半割軸受
４１、４２  半割軸受
７１  第１の分割体（主軸受ブロック側ハウジング）
７２  第２の分割体（主軸受キャップ側ハウジング）
７３、７４  半円筒面
７５  軸受保持穴
８１  裏金層
８２  裏金層表面
９１  摺動層
９２  摺動層表面
【図１】
2019157984.tif 000003
【図２】
2019157984.tif 000004
【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】
2019157984.tif 000009
【図８】
2019157984.tif 000010
【図９】
2019157984.tif 000011
【図１０】
2019157984.tif 000012
【図１１】
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