(57)【要約】【課題】スラスト方向のメタル摺動面における局所的な接触応力を低減し、耐久性を向上する。【解決手段】半割滑り軸受１２の各スラストメタル部１２ｂ，１２ｃのうち、クランクアーム５ｃ側のスラストメタル部１２ｃは通常の平面のフランジ状に形成され、大径部５ａ側のスラストメタル部１２ｂには、メタル摺動面にクラウニング面１２ｆが形成されている。クラウニング面１２ｆは大径部５ａに向かって凸となる曲面状に形成され、このクラウニング面１２ｆにより、大径部５ａにたわみ或いは傾斜が生じた場合においても、大径部５ａとスラストメタル部１２ｂとの間の接触応力を減少させることが可能となり、スラストメタル部１２ｂ周縁部と大径部５ａとの片当たりを吸収して焼付・疲労損傷を防止することができる。【選択図】図５
2013019517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を回動自在に支持するラジアル軸受部と、前記ラジアル軸受部の端部に設けられて前記回転軸の軸方向の移動を規制するスラスト軸受部とを有し、
前記スラスト軸受部のメタル摺動面に、少なくとも外周側を曲面形状に形成したクラウニング面を設けることを特徴とする滑り軸受。
【請求項２】
前記ラジアル軸受部と前記スラスト軸受部とを断面半円形の半割形の軸受とすることを特徴とする滑り軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタル摺動面でスラスト軸受部を形成した滑り軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、メタル摺動面で軸受を形成する滑り軸受は、様々な産業分野で用いられている。例えば、自動車等の車両においては、エンジンのクランク軸やカム軸等の回転軸に設けられているジャーナルの多くを、滑り軸受によってシリンダブロックやシリンダヘッド等のエンジン本体に支持している。
【０００３】
このような滑り軸受では、例えば、クランク軸を支持する滑り軸受けの場合、エンジン運転中のシリンダ内の爆発圧力による軸荷重が曲げ荷重として作用するため、メタル摺動面に局部的な当たりが発生し易く、軸受の損傷や焼付き等を誘発する虞がある。
【０００４】
このため、特許文献１には、平軸受の軸受内面の両端部に、軸受端面において内面から一定深さ削り込み、同削り込み部から内面に滑らかに接続される曲面状のクラウニング面を有する逃げ部を形成することで、クランク軸等の回転軸が爆発圧力等の軸荷重によって撓み変形して軸受内において傾斜しても、クラウニング面を有する逃げ部により、軸受内面を回転軸の変形に沿った軸受面として軸受端部における局部的な片当たりの発生を阻止し、軸荷重による軸受荷重を軸受面に均等に分布させて軸受圧力を低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１７７７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、クランク軸等の回転軸を支持する滑り軸受としては、特許文献１に開示されているような平軸受のみならず、ラジアルメタルとスラストメタルとを一体的に備え、ラジアル荷重を受けつつスラスト方向の移動を規制する滑り軸受がある。このような滑り軸受では、回転軸の撓みによるメタル摺動面の局所的な片当たりがスラスト方向で顕著となり、局所的な接触応力の増大による焼付・疲労損傷を生じ易くなる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、スラスト方向のメタル摺動面における局所的な接触応力を低減し、耐久性を向上することのできる滑り軸受を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による滑り軸受は、回転軸を回動自在に支持するラジアル軸受部と、前記ラジアル軸受部の端部に設けられて前記回転軸の軸方向の移動を規制するスラスト軸受部とを有し、前記スラスト軸受部のメタル摺動面に、少なくとも外周側を曲面形状に形成したクラウニング面を設けるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スラスト軸受部のメタル摺動面に設けたクラウニング面により局所的な接触応力を低減することができ、耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の滑り軸受が適用される車両のパワートレーンを示す概略構成図
【図２】図１のＡ部拡大断面図
【図３】図２のＢ−Ｂ’線断面図
【図４】半割滑り軸受の斜視図
【図５】スラスト軸受部の要部拡大図
【図６】スラストメタルの磨耗状態を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
図１において、符号１は車両のパワートレーンであり、駆動源であるエンジン２と、このエンジン２の出力側に連結されているトルクコンバータ３と、このトルクコンバータ３の出力側に連結されている自動変速機４とを有している。トルクコンバータ３は、コンバータケース３ａに固定されるポンプインペラ３ｂと、このポンプインペラ３ｂに対向するタービンランナ３ｃと、ステータ３ｄとを備えている。
【００１２】
また、コンバータケース３ａがエンジン２の出力軸２ａに連設され、一方、タービンランナ３ｃが自動変速機４の変速機入力軸４ａに連設されている。エンジン２の出力軸２ａからの出力を受けてポンプインペラ３ｂが回転すると、貯留されている作動油（ＡＴＦ）が循環し、この作動油を介してタービンランナ３ｃに動力が増幅されて伝達され、この動力が自動変速機４の変速機入力軸４ａに伝達される。
【００１３】
自動変速機４は、図１においては無段変速機を示している。自動変速機４は、変速機入力軸４ａにプライマリプーリ４ｂが軸装され、変速機出力軸４ｃにセカンダリプーリ４ｄが軸装され、両プーリ４ｂ，４ｄにベルトやチェーン等の巻掛式伝達手段４ｅが巻回されており、両プーリ４ｂ，４ｄの溝幅（プーリ幅）を、油圧制御等により相対的に変化させることで所望の変速比が設定される。
【００１４】
エンジン２の出力軸２ａは、回転軸としてのクランク軸５の後端に一体形成され、エンジン２の後端から後方へ突出されている。図２に示すように、クランク軸５は、出力軸２ａの内軸側にフランジ部としての大径部５ａが形成され、この大径部５ａから先端側が、エンジン２のシリンダブロックに設けられているクランク室６に配設されている。
【００１５】
また、このクランク軸５は、大径部５ａ内軸側にクランクジャーナル５ｂとクランクピン（図示せず）とがフランジ部としてのクランクアーム５ｃを介して交互に形成されて、エンジン２の前部方向へ延在されている。尚、エンジン２の前部側に配設されているクランク軸５、及びその周辺構造は従来と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００１６】
クランク軸５の大径部５ａは、エンジン２の後端外壁に固設されているオイルシールリテーナ７にオイルシール８を介して油密を保持した状態で回動自在に挿通されている。また、この大径部５ａに隣接するクランクジャーナル５ｂが、クランク室６に形成されている、各気筒間を仕切る隔壁６ａの下端に形成された軸受ハウジング６ｂと、この軸受ハウジング６ｂにボルト締めされる軸受キャップ９とで形成される円環状の軸受孔１０に、滑り軸受１１を介して摺動自在に支持されている。
【００１７】
軸受孔１０は、図３に示すように、軸受ハウジング６ｂと軸受キャップ９とに形成されている断面半円状の軸受面１０ａ，１０ｂが突合わされて形成される。一方、滑り軸受１１は、各軸受面１０ａ，１０ｂに装着される同一形状の２つの半割滑り軸受１２が突合わされて円環状に形成される。尚、図３では、スラストメタル部１２ｂの一部が破断された状態で示されている。
【００１８】
半割滑り軸受１２は、鋼板等の裏金に銅合金やアルミニウム合金等の合金をライニングして形成されたものであり、図４に示すように、軸受面１０ａ，１０ｂに装着されるスラスト軸受部としてのラジアルメタル部１２ａと、その軸方向両側にフランジ状に形成されたスラスト軸受部としてのスラストメタル部１２ｂ，１２ｃとを有している。ラジアルメタル部１２ａの、クランクジャーナル５ｂが摺接する内周面の幅方向中央には、油溝１２ｄが円周方向に沿って形成され、その途中に油孔１２ｅが穿設されている。尚、隔壁６ａには、油孔１２ｅに連通し、この油孔１２ｅを経て油溝１２ｄに潤滑油を供給する潤滑油路６ｃが形成されている。
【００１９】
尚、ラジアルメタル部１２ａとスラストメタル部１２ｂ，１２ｃとは、曲げ加工や溶接等により予め一体的に形成されるものであっても良く、或いは、それぞれ個別に制作されて装着時に取付けられ、一体化されるものであっても良い。
【００２０】
半割滑り軸受１２の各スラストメタル部１２ｂ，１２ｃは、軸受ハウジング６ｂと軸受キャップ９の軸受面１０ａ，１０ｂの両側に形成されている段部１０ｃ，１０ｄに装着される。半割滑り軸受１２のラジアルメタル部１２ａを軸受面１０ａ，１０ｂに装着し、その両側のスラストメタル部１２ｂ，１２ｃを段部１０ｃ，１０ｄに装着した状態では、図５（及び図２）に示すように、一方のスラストメタル部１２ｂが大径部５ａの前端面に対設され、他方のスラストメタル部１２ｂがクランクアーム５ｃに対設される。
【００２１】
本実施の形態においては、クランクアーム５ｃ側のスラストメタル部１２ｃは、通常の平面のフランジ状に形成され、大径部５ａ側のスラストメタル部１２ｂには、大径部５ａ側のメタル摺動面にクラウニング面１２ｆが形成されている。本実施の形態においては、図５に示すように、クラウニング面１２ｆは大径部５ａに向かって凸となる曲面状に形成されており、このクラウニング面１２ｆにより、大径部５ａにモーメントが加わり、大径部５ａにたわみ或いは傾斜が生じた場合においても、大径部５ａとスラストメタル部１２ｂとの間の接触応力を減少させることが可能となり、スラストメタル部１２ｂ周縁部と大径部５ａとの片当たりを吸収して焼付・疲労損傷を防止することができる。
【００２２】
尚、クラウニング面１２ｆは、少なくともスラストメタル部１２ｃの外周側に設けられていれば良く、スラストメタル部１２ｃの外周側に、軸方向断面がテーパ形状或いは曲線形状のクラウニング面を形成しても良い。
【００２３】
以下、本実施の形態におけるパワートレーン１の作動に伴う滑り軸受１２の作用について説明する。
【００２４】
エンジン２が稼働するとクランク軸５が回転し、その出力が出力軸２ａからトルクコンバータ３のコンバータケース３ａを介してポンプインペラ３ｂに伝達されて、このポンプインペラ３ｂが回転する。このポンプインペラ３ｂの回転により作動油に流れが生じ、この作動油の流れの慣性力によってタービンランナ３ｃが回転する。その際、ステータ３ｄが作動油を整流してポンプインペラ３ｂに還元させることでトルク増幅作用が発生する。そして、所定にトルク増幅された出力が自動変速機４の変速機入力軸４ａに入力され、この自動変速機４で所定に変速された駆動力が、変速機出力軸４ｃから駆動輪に伝達されて、車両が走行する。
【００２５】
一方、クランク軸５のクランクジャーナル５ｂと、これを回動自在に支持する滑り軸受１１との間には、隔壁６ａに穿設されている潤滑油路６ｃから潤滑油が供給される。潤滑油路６ｃから供給された潤滑油は、滑り軸受１１を構成する各半割滑り軸受１２の油孔１２ｅを通り、ラジアルメタル部１２ａの内周に形成されている油溝１２ｄに吐出され、この油溝１２ｄから、ラジアルメタル部１２ａとクランクジャーナル５ｂとの間に流入して、両者間を潤滑する。そして、ラジアルメタル部１２ａとクランクジャーナル５ｂとの間を潤滑した潤滑油は、ラジアルメタル部１２ａの両側に形成されている一方のスラストメタル部１２ｂと大径部５ａの前端面との間、及び他方のスラストメタル部１２ｃとクランクアーム５ｃとの間を潤滑してクランク室６に飛散される。
【００２６】
ここで、エンジン２は回転し、自動変速機４のギアは噛み合っているが、車両は停止している状態（所謂ストール状態）においては、ポンプインペラ３ｂはクランク軸５と同じスピードで回転することになる。一方、車両は停止しているため、変速機入力軸４ａは回転せず、タービンランナ３ｃも回転しない状態となり、作動油はポンプインペラ３ｂから回転方向に沿って遠心力によって流れ出す。
【００２７】
このとき、タービンランナ３ｃの回転は停止しているため、作動油は、タービンランナ３ｃに形成されている多数のタービンブレードとの間で摩擦熱が発生し、この摩擦熱により、作動油自体が熱膨張するばかりでなく、トルクコンバータ３の構成部品も熱膨張する。その結果、コンバータケース３ａを介して、出力軸２ａにクランク軸５を先端方向へ押圧するスラスト荷重が作用する。また、エンジン２の前面側からは、図示しないカム軸駆動機構を介して、クランク軸５を後端方向（変速機方向）へ押圧するスラスト荷重が作用する。
【００２８】
尚、変速機が手動変速機の場合であっても、同様に、クランク軸５を先端方向へ押圧するスラスト荷重が発生する。すなわち、手動変速機の摩擦クラッチを締結させると、この摩擦クラッチからの押圧力により、クランク軸５を先端方向へ押圧する力が発生し、同様のスラスト荷重が発生する。
【００２９】
このように、クランク軸５に対して、前後方向からのスラスト荷重やピストンの上下運動によるモーメントが作用すると、クランク軸５にたわみが生じ、大径部５ａ側面と半割滑り軸受１２の後端側のスラストメタル部１２ｂとの間の隙間が不均一となる。このとき、従来の従来の半割滑り軸受では、スラストメタル部が平面のフランジ状に形成されているため、スラストメタル部１２ｂと大径部５ａとの間に片当たりが発生し、局所的な接触応力が増大して焼付・疲労損傷を生じ易くなる。
【００３０】
これに対し、本実施の形態における半割滑り軸受１２では、後端側のスラストメタル部１２ｃにクラウニング面１２ｆを設けているので、クランク軸にたわみ変形を生じた場合であっても、局所的な接触応力を低減することができる。図６は、所定の試験条件でエンジン２を連続運転したときのスラストメタル部１２ｂの表面磨耗量の計測データを示している。図６（ａ）に示す径方向Ｌ１のメタル表面及び周方向Ｌ２のメタル表面において、図６（ｂ），（ｃ）に示す磨耗量δは、何れも図中に破線で示す従来の平面状のスラストメタルにおける磨耗量よりも大幅に低減していることがわかる。
【００３１】
このように、スラストメタル部１２ｂにクラウニング面を設けることにより、メタルの摩耗や焼付き等の損傷を防止して耐久性を向上し、摩擦係数が低く、摺動損失が小さいスラスト軸受を実現することができる。しかも、スラストメタルの耐高面圧化を図ることができることから、スラストメタル部１２ｂの小径化と相対的に安価なメタル材料の使用が可能となり、製品コストの低減に寄与することができる。
【符号の説明】
【００３２】
５  クランク軸
５ａ  大径部
５ｂ  クランクジャーナル
１０  軸受孔
１０ａ，１０ｂ  軸受面
１１  滑り軸受
１２  半割滑り軸受
１２ａ  ラジアルメタル部
１２ｂ，１２ｃ  スラストメタル部
１２ｆ  クラウニング面
【図１】
2013019517.tif 000003
【図２】
2013019517.tif 000004
【図３】
2013019517.tif 000005
【図４】
2013019517.tif 000006
【図５】
2013019517.tif 000007
【図６】
2013019517.tif 000008