JP2013210094A - すべり軸受及び軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クローズイン現象が起きても、潤滑油の漏れ量を低減しつつ、軸受の内周面の損傷を防止することが可能なすべり軸受を提供する。
【解決手段】内燃機関のクランク軸を支承するすべり軸受である。すべり軸受は、一対の半円筒形部材によって構成される。半円筒形部材３１の内周面にはクラッシュリリーフ７０と、クラッシュリリーフ７０以外の領域である主円筒面７１とが形成される。クラッシュリリーフ７０は、外向凸曲面７０ａと内向凸曲面７０ｂとを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関のクランク軸を支承するすべり軸受及び軸受装置に関するものである。

従来から、主軸受およびコンロッド軸受として、一対の半円筒形部材から構成されるすべり軸受が採用されている。このすべり軸受には、半円筒形部材どうしの当接面に隣接する内周面に、いわゆるクラッシュリリーフが形成されている。

クラッシュリリーフとは、半円筒形部材の円周方向端面に隣接する領域の壁厚が、円周方向端面に向かって薄くなるように形成された壁厚減少領域である。クラッシュリリーフは、一対の半円筒形部材を組み付けた状態における、半円筒形部材の突合せ面の位置ずれや変形を吸収することを企画して形成される（例えば、特許文献１参照）。

ところで、近年の内燃機関では、低燃費化を目的として軽量化が図られていることによって、コンロッドやエンジンブロックなどのハウジング部材の剛性が低くなる傾向にある。このため、内燃機関の運転時にクランク軸からの動荷重負荷により軸受保持穴が弾性変形するために、すべり軸受も軸受保持穴の変形に追従し、すべり軸受の水平方向クリアランス（すべり軸受内周面と相手軸表面との間の間隙）が増減をくり返す現象（クローズイン現象）が起こるようになっている。低剛性化されたコンロッドやエンジンブロックの場合、クランク軸からの動荷重負荷が作用する時に、すべり軸受の-水平方向クリアランス（一対の半円筒形軸受の突き合わせ面の近傍領域）の減少量が大きく、半円筒形軸受のクランク軸の回転方向の前方側の円周方向端部の軸受内周面とクランク軸の表面が直接に接触し、軸受が損傷する現象が起こるようになった。

この対策として、従来は、特許文献２に開示されるように、すべり軸受の内周面を、垂直方向に対して水平方向の内径を大きくした円弧形状にすることにより、クランクピン表面と、軸受の周方向端部領域における軸受内周面との間の軸受間隙を大きくして、クローズイン現象によるクランクピン表面とすべり軸受の内周面との接触を防いでいた。

実開平２−１０２０１４号公報 特開平１０−３２５４１０号公報

しかしながら、近年の内燃機関では、オイルポンプが小型化されているため、軸受内周面に対する潤滑油供給量が減少する傾向にある。特許文献２に記載されるように軸受間隙を大きくした軸受の場合、間隙からの潤滑油の漏れ量が増し、軸受内周面に対する潤滑油の供給不足が起こる。したがって、現状では、特許文献２に記載されるようなすべり軸受は採用し難い。

そこで、本発明は、内燃機関の運転時にクローズイン現象が起きても、潤滑油の漏れ量を低減しつつ、軸受の内周面の損傷を防止することが可能なすべり軸受を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のすべり軸受は、内燃機関のクランク軸を支承するすべり軸受であって、前記すべり軸受を構成する一対の半円筒形部材を備え、前記半円筒形部材は、前記半円筒形部材の内周面における円周方向の端面に隣接する領域に、前記端面に向かって壁厚が薄くなるように形成されたクラッシュリリーフと、前記半円筒形部材の内周面におけるクラッシュリリーフ以外の領域である主円筒面とを有し、少なくとも一方の前記半円筒形部材の少なくともクランク軸の回転方向の前方側又は両側のクラッシュリリーフは、前記端面に近い側に半径方向外向きに凸の外向凸曲面と、前記端面から遠い側に半径方向内向きに凸の内向凸曲面と、を有することを特徴とする。

ここにおいて、クランク軸は、ジャーナル部とクランクピン部とクランクアーム部とを備える部材を意図する。また、すべり軸受は、コンロッド軸受と主軸受とを包含する軸受を意図する。さらに、半円筒形部材は、円筒形を半分に分割した形状の部材であることを意図するが、厳密な意味で半分であることを意図するものではない。したがって、半円筒状部材、又は、略半円筒部材と表現することもできる。

本発明のすべり軸受においては、半円筒形部材のクラッシュリリーフが、端面に近い側に外向凸曲面、端面から遠い側に内向凸曲面、を有している。この外向凸曲面によれば、クラッシュリリーフ内に一定量の潤滑油を保持できるため、クローズイン現象によって相手軸の表面とすべり軸受の水平方向の内周面とが近づく動作時には、流体力学的な絞り作用によってクラッシュリリーフ内の潤滑油は圧力が上昇してクラッシュリリーフ内を外向凸曲面側から内向凸曲面側へ向かう潤滑油の流れが形成される。また、本発明のすべり軸受のクランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフの半円筒軸受の端面から遠い側の内向凸曲面によれば、クローズイン現象によってクラッシュリリーフ面と相手軸とが最接近する瞬間に、クラッシュリリーフから軸受の内周面に向かって、内向凸曲面部と相手軸表面との間を潤滑油がクランク軸の回転方向と逆方向に流れる。内向凸局面部とクランク軸表面との間の隙間を流れる潤滑油には、流体力学的なくさび作用によって瞬間的に大きなくさび油膜圧が発生する。この潤滑油の瞬間的に大きくなるくさび油膜圧力によって、軸受の水平方向の内周面と相手軸との直接の接触が防がれるので軸受の内周面の損傷を防止できる。

本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面に関する以下の実施例の記載から明らかになるだろう。

内燃機関のクランク軸を、ジャーナル部およびクランクピン部で裁断した模式図である。 実施例のコンロッド軸受の正面図である。 図２のコンロッド軸受のクラッシュリリーフの構成を拡大して示す拡大断面図である。 図２のコンロッド軸受のクラッシュリリーフの長さ及び深さを説明した説明図である。 図２のコンロッド軸受のクラッシュリリーフの内向凸曲面の形状を説明した説明図である。 負荷が作用したすべり軸受の変形を示した説明図である。（ａ）は下向き荷重が作用した状態であり、（ｂ）は上向き荷重が作用した状態である。 隙間と潤滑油の流れの関係について説明した説明図である。（ａ）は隙間が広い状態であり、（ｂ）は隙間が狭くなっていく状態であり、（ｃ）は隙間が最も狭い状態である。 すべり油膜圧力Ｐについて図７（ｃ）のＡ部を拡大して説明した作用図である。 比較例１のクラッシュリリーフの形状を説明した説明図である。 比較例２のクラッシュリリーフの形状を説明した説明図である。 確認試験の条件を示した表である。 確認試験の条件及び結果を示した表である。

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。なお、理解を容易にするために、図面においてクラッシュリリーフは誇張して描かれており、実際の寸法については以下で説明される。

（軸受装置の全体構成）
図１は、内燃機関のクランク軸を、ジャーナル部およびクランクピン部の位置でそれぞれ截断した模式図である。本実施例の軸受装置１は、シリンダブロック８の下部に支承されるジャーナル部６と、ジャーナル部６と一体に形成されてジャーナル部６を中心として回転するクランクピン部５と、クランクピン部５に内燃機関から往復運動を伝達するコンロッド２とを備えている。そして、本実施例の軸受装置１は、クランク軸を支承するすべり軸受として、ジャーナル部６を回転自在に支承する主軸受４と、クランクピン部５を回転自在に支承するコンロッド軸受３とをさらに備えている。

なお、クランク軸は複数のジャーナル部６と複数のクランクピン部５とを有するが、ここでは説明の便宜上、１つのジャーナル部６及び１つのクランクピン部５を図示して説明する。図１において、紙面奥行き方向の位置関係を説明すると、ジャーナル部６が紙面の奥側にあり、クランクピン部５が手前側にある。

ジャーナル部６は、一対の半円筒形部材４１、４２を介して、内燃機関のシリンダブロック下部８１に軸支されている。一対の半円筒形部材４１、４２は、それらの端面を互いに突き合わせて、全体として円筒形の主軸受４に組み立てられる。

図面で上側に位置する半円筒形部材４１には、その内周面全長に亘って潤滑油溝４１ａが形成されている。また、ジャーナル部６は、直径方向に貫通する貫通孔６ａを有し、ジャーナル部６が矢印Ｘ方向に回転すると、貫通孔６ａの両端開口が交互に潤滑油溝４１ａに連通する。

クランクピン部５は、一対の半円筒形部材３１、３２を介して、コンロッド２の大端部ハウジング２１（ロッド側大端部ハウジング２２及びキャップ側大端部ハウジング２３）に軸支されている。半円筒形部材３１、３２は、それらの端面を互いに突き合わせて、全体として円筒形のコンロッド軸受３に組み立てられる。

上述したように、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４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。

さらに、ジャーナル部６の直径方向に第１潤滑油路６ａが貫通形成され、この第１潤滑油路６ａの両端開口が潤滑油溝４１ａと連通し、さらに、ジャーナル部６の第１潤滑油路６ａから分岐してクランクアーム部（不図示）を通る第２潤滑油路５ａが形成され、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、潤滑油は、第１潤滑油路６ａ、第２潤滑油路５ａおよび第３潤滑油路５ｂを経て、第３潤滑油路５ｂの端部出口（すなわち、クランクピン部５の外周面に開口する出口）から、クランクピン部５とコンロッド軸受３の間の摺動面に供給される。

以下、本発明のすべり軸受として、コンロッド軸受３を例に挙げて説明するが、主軸受４であっても略同様の構成及び作用効果を有する。

（すべり軸受の構成）
次に、図２を参照しながら、本実施例のすべり軸受としてのコンロッド軸受３の全体形状を説明する。

コンロッド軸受３は、図２に示すように、一対の半円筒形部材３１、３２の端面を突き合わせて、全体として円筒形に組み合わせることによって形成される。それぞれの半円筒形部材３１（３２）の内周面は、円周方向中央側の主円筒面７１と、円周方向両端側のクラッシュリリーフ７０、７０とによって構成されている。

クラッシュリリーフ７０は、半円筒形部材３１の内周面における円周方向の端面７２（図３参照）に隣接する領域に、端面７２に向かって壁厚が徐々に薄くなるように形成された壁厚減少領域である。クラッシュリリーフ７０は、一対の半円筒形部材３１、３２をコンロッド２に組み付けた状態の、突合せ端面の位置ずれや変形を吸収することを企画して設けられる。

なお、以下に説明する本発明の改良型のクラッシュリリーフ７０は、一対の半円筒形部材３１、３２のクラッシュリリーフ７０，・・・うち、いずれか一方の半円筒形部材３１（３２）のみに形成してもよいし、両方の半円筒形部材３１、３２に形成してもよい。さらに、一つの半円筒形部材３１（３２）について、本発明のクラッシュリリーフ７０をいずれか一方の端部のみに形成してもよいし、両端部に形成してもよい。少なくともクランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフが、本発明のクラッシュリリーフであることが好ましい。

主円筒面７１は、内周面の大部分を占める半円筒面であり、主たる摺動面をなす。主円筒面７１は、半円筒形部材３１の内周面におけるクラッシュリリーフ７０以外の領域である。

（クラッシュリリーフの構成）
次に、図３〜５を参照しながら、本実施例のクラッシュリリーフ７０の形状を詳細に説明する。なお、本実施例のクラッシュリリーフ７０の形状は、一般的な乗用車の内燃機関のクランク軸用のすべり軸受（すべり軸受の内径（クランク軸の直径）が３０ｍｍ〜１００ｍｍ程度）への適用例である。しかしながら、これに限定されるものではない。これらの図において、主円筒面７１をクラッシュリリーフ７０の領域上に延長した線を、仮想主円筒面７１ａと定義する。

本実施例のクラッシュリリーフ７０は、図３〜５に示すように、円周方向の端面７２に近い側に半径方向外向きに凸の外向凸曲面７０ａと、端面７２から遠い側に半径方向内向きに凸の内向凸曲面７０ｂとを有し、全体としてなだらかなＳ字状曲面を形成している。言い換えると、クラッシュリリーフ７０の曲面の途中には、曲率の符号が逆転する変曲点が存在している。

外向凸曲面７０ａは、クラッシュリリーフ７０の大部分を占める曲面であり、主円筒面７１（仮想主円筒面７１ａ）の半径方向内側に中心が位置する半径Ｒ３の円筒面形状に形成される。外向凸曲面７０ａの円周方向の長さＬ１は、クラッシュリリーフ７０全体の円周方向の長さＬが３〜７ｍｍの場合、２ｍｍ以上であることが好ましい（図４参照）。なお、外向凸曲面７０ａの断面は、外向きに凸であれば円筒面形状に限定されず、任意の曲面を適用可能である。例えば、外向凸曲面７０ａは、途中で曲率半径が変化する曲面であってもよい。

内向凸曲面７０ｂは、クラッシュリリーフ７０の切上がり箇所近傍の曲面であり、主円筒面７１（仮想主円筒面７１ａ）の半径方向外側に中心が位置する半径Ｒ２の円筒面形状に形成される。内向凸曲面７０ｂは、主円筒面７１に漸近するように形成されており、外向凸曲面７０ａ及び主円筒面７１の２つの円筒面を滑らかに接続する。なお、内向凸曲面７０ｂの断面は、円筒面形状でなくてもよく、任意の曲面を適用可能である。例えば、内向凸曲面７０ｂは、途中で曲率半径が変化する曲面であってもよい。

内向凸曲面７０ｂの円周方向の長さＬ２は、クラッシュリリーフ７０全体の円周方向の長さＬが３〜７ｍｍの場合、１ｍｍ以上であることが好ましい。さらに、内向凸曲面７０ｂの径方向の深さｄ２（仮想主円筒面７１ａから変曲点までの距離）は、クラッシュリリーフ７０全体の径方向の深さｄが１０〜５０μｍの場合、５〜１５μｍであることが好ましい（図４参照）。

さらに、本実施例の内向凸曲面７０ｂは、図５に示すように、以下のような形状であることが好ましい。すなわち、コンロッド軸受３を平面展開（断面内では直線展開）した状態において、内向凸曲面７０ｂと、主円筒面７１をクラッシュリリーフ７０上まで延長した仮想主円筒面７１ａと、の間の領域の断面を想定する。この断面を内向凸曲面７０ｂの周方向長さＬ２の中点を通る直線で２つの領域に区分し、端面７２から遠いほうを第一領域とし、端面７２に近いほうを第二領域とする。そして、第一領域の断面積をＡ１とし、第二領域の断面積をＡ２とする。このような前提の下で、内向凸曲面７０ｂは下式を満足するように形成される。

Ａ１／Ａ２＜０．３
上式は、第二領域から第一領域へと、間隙（断面積）が急激に減少することを表している。仮に、内向凸曲面７０ｂが、曲面ではなく平面であるとすれば、Ａ１／Ａ２＝１／３（０．３３）となるのであり、平面の場合と比べて間隙変化が急激であることを示していることがわかる。

（形状特定方法）
上で述べたクラッシュリリーフ７０の形状は、一般的な形状測定器、例えば、真円度測定器によって計測可能である。まず、コンロッド、エンジンブロック、又はこれらに類似したハウジング内に軸受を組み付けて、軸受の内面を円周方向に連続的に測定する。図４は、得られた測定結果から、軸受の内周面（主円筒面）が平面となるように展開させたときの半円筒形部材の周方向端部付近の形状を軸受の軸線方向に沿う方向から視た断面図である。

（作用）
次に、図６〜８を参照しながら、本実施例のすべり軸受としてのコンロッド軸受３の作用について説明する。

はじめに、「クローズイン現象」について説明する。既に述べたように、ハウジング部材の剛性が低いと、クランク軸からの動荷重により軸受保持穴（ハウジング）が弾性変形する。これによって、すべり軸受も軸受保持穴の変形に追従し、すべり軸受の水平方向クリアランス（すべり軸受内周面と相手軸表面との間の間隙）が増減をくり返す現象（「クローズイン現象」）が生じる。

具体的には、図６（ａ）に示すように、クランク軸から軸受ハウジングの軸受保持穴に下向き荷重が加えられた場合、軸受３は左右方向に広がる。この状態では、左右方向の幅は大きくなる。

一方、図６（ｂ）に示すように、クランク軸から軸受ハウジングの軸受保持穴に上向き荷重が加えられた場合、軸受３は上下方向に広がる。この状態では、左右方向の幅は小さくなる。

次に、図７、８を参照しながら、本実施例のクラッシュリリーフ７０の作用について説明する。

ここで、従来のクラッシュリリーフが形成されたすべり軸受の作用について説明する。半円筒形部材のクランク軸の回転方向の後方側のクラッシュリリーフと、半円筒形部材のクランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフとに分けて、それぞれの作用について説明する。

半円筒形部材のクランク軸の回転方向の後方側のクラッシュリリーフでは、クラッシュリリーフ面とクランク軸の表面（外周面）との間に、クランク軸の回転方向に向かって狭くなるくさび形状の隙間が形成される。このため、くさび形状の隙間内をクランク軸の回転方向に流れる潤滑油は、流体力学的なくさび作用によって圧力が上昇する。このように潤滑油の油膜圧力を受けるため、半円筒形部材のクランク軸の回転方向の後方側のクラッシュリリーフと隣接する付近の主円筒面は、クランク軸の表面と直接に接触し難くなっていた。

一方、半円筒形部材のクランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフでは、クラッシュリリーフ面とクランク軸の表面（外周面）のと間の隙間が、軸の回転方向に広くなるくさび形状（以下、逆くさび形状という）の隙間が形成される。このため、前述の流体力学的な絞り作用によってクラッシュリリーフ内をクラッシュリリーフと隣接する主円筒面側へ向かった潤滑油の油流は、回転するクランク軸の表面に付随して主円筒面とクランク軸の表面（外周面）との間の隙間側からクラッシュリリーフ内の隙間に流れ込む潤滑油の油流によって、主円筒面側への流入が妨げられる。この逆くさび形状の隙間内をクランク軸の回転方向と同方向に流れる潤滑油は、流体力学的なくさび作用が発生しないため圧力が上昇しない。このため、半円筒形部材のクランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフと隣接する付近の主円筒面は、クランク軸の表面（外周面）と直接に接触して損傷が起きやすくなっていた。以下では、本発明のすべり軸受の作用について、半円筒形部材のクランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフを対象として説明する。

（１）まず、図７（ａ）を用いて、クラッシュリリーフ７０と軸表面５１が相対的に離れている状態について説明する。本実施例のクラッシュリリーフ７０は、周方向端面に近い側に外向凸曲面７０ａを有している。したがって、クラッシュリリーフ７０と軸表面５１の間に形成される隙間の体積が大きいため、この状態では隙間に多量の潤滑油が保持される。

（２）次に、図７（ｂ）を用いて、クラッシュリリーフ７０と軸表面５１が相対的に近づいていく状態について説明する。この状態では、流体力学的なしぼり作用によって隙間内の潤滑油の圧力が上昇し、一対の半円筒形部材３１、３２のそれぞれのクラッシュリリーフ７０の内部において主円筒面７１側へ向かう油流（矢印）が形成される。

（３）最後に、図７（ｃ）を用いて、クラッシュリリーフ７０と軸表面５１が相対的に最接近した状態について説明する。この状態では、半円筒形部材３２のクランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフ７０の内向凸曲面７０ｂと軸表面５１との間に、主円筒面７１側に向かってクランク軸の回転方向に対し逆方向に急激に二面間距離が小さくなる逆くさび形状の隙間が形成される。そして、図８に示すように、瞬間的にクラッシュリリーフ７０の内向凸曲面７０ｂと軸表面５１との間の逆くさび形状の隙間には、クランク軸の回転方向に対し逆方向の主円筒面７１への潤滑油の流れが形成され、内向凸曲面７０ｂの位置において瞬間的に大きなくさび油膜圧力Ｐが発生する。このくさび油膜圧力Ｐによって、軸表面５１と半円筒形部材３２のクランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフ７０に隣接する主円筒面７１との接触が防止される。

（効果）
次に、本実施例のすべり軸受としてのコンロッド軸受３及び軸受装置１の効果を列挙して説明する。
（１）本実施例のすべり軸受としてのコンロッド軸受３は、内燃機関のクランクピン部５を支承するコンロッド軸受３であって、コンロッド軸受３を構成する一対の半円筒形部材３１、３２と、半円筒形部材３１、３２の内周面における円周方向の端面７２に隣接する領域に、端面７２に向かって壁厚が薄くなるように形成されたクラッシュリリーフ７０と、半円筒形部材３１、３２の内周面におけるクラッシュリリーフ７０以外の領域である主円筒面７１とを備えている。そして、少なくとも一方の半円筒形部材３１（３２）のクラッシュリリーフ７０は、端面７２に近い側に半径方向外向きに凸の外向凸曲面７０ａと、端面７２から遠い側に半径方向内向きに凸の内向凸曲面７０ｂと、を有している。

このように、外向凸曲面７０ａと内向凸曲面７０ｂの両方を有する本実施例のクラッシュリリーフ７０によれば、潤滑油のくさび油膜圧力Ｐによって、半円筒形部材３１、３２のクランク軸の回転方向の前方側の周方向端部側の内周面と相手軸との直接の接触が防がれ、軸受の内周面の損傷を防止できる。換言すると、まず、外向凸曲面７０ａによって、クラッシュリリーフ７０と軸表面５１で囲まれる空間内に一定量の潤滑油を保持できるため、クローズイン現象によって相手軸の軸表面５１とすべり軸受の水平方向の内周面（クラッシュリリーフ７０の位置）とが近づくときには、流体力学的な絞り作用によってクラッシュリリーフ７０内の潤滑油の圧力が上昇してクラッシュリリーフ７０内を外向凸曲面７０ａ側から内向凸曲面７０ｂ側へ向かう潤滑油の流れが形成される。そして、内向凸曲面７０ｂによって、クローズイン現象によってクラッシュリリーフ７０面と相手軸表面５１とが最接近する瞬間に、半円筒形部材３１、３２のクランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフ７０内では、クランク軸の回転方向とは逆向きの潤滑油の流れが内向凸曲面７０ｂと相手軸表面５１との間に形成され、潤滑油が内向凸曲面７０ｂと相手軸表面５１との間の急激に狭くなった隙間を通過する際に、流体力学的なくさび作用によって瞬間的に大きなくさび油膜圧力Ｐを生ずる。このため、相手軸表面５１と半円筒形部材３１、３２のクランク軸の回転方向の前方側の周方向端部付近の主円筒面７１との直接の接触が防がれる。

例えば、図９の比較例１に示すように、外向凸曲面のみによってクラッシュリリーフ９０を構成すると、図７（ａ）の状態では、多量の潤滑油を保持できるものの、主円筒面９１側も外向凸曲面で形成されているため、図７（ｃ）の状態において、油流方向に緩やかに隙間が狭くなるため、絞り作用によって、クランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフ面と相手軸表面との間の隙間を内周面（主円筒面）側へ向かう潤滑油の流れが、クラッシュリリーフ面と相手軸表面とが接近し始めるときには、半円筒形部材の主円筒面９１と相手軸表面との間の隙間を軸表面に付随しクラッシュリリーフ面と相手軸表面との間の隙間に流れ込む潤滑油の油流によって妨げられ、主円筒面側へ流れ込まない。このため、潤滑油にはくさび油膜圧力が発生しない。したがって、軸表面と主円筒面の接触防止を妨げることができない。他方、図１０の比較例２に示すように、内向凸曲面のみによってクラッシュリリーフ９０を構成すると、図７（ａ）に示す状態において、少量の潤滑油しか保持できないため、図７（ｃ）の状態においても、主円筒面９１に向かう油流の形成が不十分となる。したがって、軸表面と主円筒面の接触を妨げることができない。

（２）内向凸曲面７０ｂは、主円筒面７１に漸近するように形成されることで、クラッシュリリーフ７０の周方向端部では、クラッシュリリーフ面と相手軸表面との間に急激に狭くなる隙間が形成されるため、半円筒形部材３１、３２のクランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフ７０内で、絞り作用による主円筒面７１に向かう油流が、この急激に狭くなる隙間で強く圧縮され、主円筒面７１側に流れ込むようになり、また、この隙間を流れる潤滑油にはくさび油膜圧力が発生する。

（３）外向凸曲面７０ａは、半円筒形部材３１（３２）の半径方向内側に中心が位置する円筒面形状に形成することができる。

（４）本実施例のコンロッド軸受３は、すべり軸受としてのコンロッド軸受３を平面展開した状態において、内向凸曲面７０ｂと、主円筒面７１をクラッシュリリーフ７０の領域上に延長した仮想主円筒面７１ａと、の間の領域の断面を、内向凸曲線７０ｂの周方向の中線で区分して、端面から遠い第一領域の断面積をＡ１とし、端面に近い第二領域の断面積をＡ２とした場合に、関係式「Ａ１／Ａ２＜０．３」を満たすように形成されている。このように、クラッシュリリーフ７０と主円筒面７１との接続箇所において、断面積の変化率を大きくすれば、潤滑油は、より主円筒面７１側へ流れ込みやすくなり、くさび油膜圧力をいっそう大きくすることができる。

（５）クラッシュリリーフ７０全体の周方向長さが３ｍｍ〜７ｍｍであり、内向凸曲面７０ｂの周方向長さＬ２が、１ｍｍ以上であることが好ましい。

（６）クラッシュリリーフ７０全体の周方向長さが３ｍｍ〜７ｍｍであり、内向凸曲面７０ｂの径方向深さｄ２が、５μｍ〜１５μｍであることが好ましい。

（７）実施例に示したように、本発明のすべり軸受は、クランク軸のクランクピン部５を支承するコンロッド軸受３に適用することができる。

（８）同様に、本発明のすべり軸受は、クランク軸のジャーナル部６を支承する主軸受４に適用することもできる。

（９）そして、本発明の軸受装置１は、上述したようなすべり軸受と、すべり軸受を保持するハウジングと、すべり軸受に支承されるクランク軸とを備えている。具体的には、実施例に示したように、軸受装置１は、すべり軸受としてのコンロッド軸受３と、ハウジングとしてのコンロッド２の大端部ハウジング２１と、クランク軸としてのクランクピン部５と、を備えている。この軸受装置１によれば、クローズイン現象の繰り返しを受けても、軸受の内周面の損傷を防止できる。軸受装置１は、上述したようなクラッシュリリーフを有するすべり軸受としての主軸受４と、ハウジングとしてのシリンダブロック下部８１及びキャップ部材８２と、クランク軸としてのジャーナル部６と、によって構成することもできる。

また、ハウジングは、一対のハウジング部材によって構成され、外向凸曲面７０ａ及び内向凸曲面７０ｂを有するクラッシュリリーフ７０が、一対のハウジング部材のうち剛性の低い一方に対応して、一方の半円筒形部材のみに形成することができる。例えば、ハウジングとしてコンロッド２を考えた場合には、剛性の低いキャップ側大端部ハウジング部材２３に対応して、下側の半円筒形部材３２のクラッシュリリーフ７０のみに、外向凸曲面７０ａ及び内向凸曲面７０ｂを形成することができる。

（確認試験）
次に、図１１及び図１２を参照しながら、本発明のすべり軸受の効果を確認した確認試験について説明する。

（試験条件）
図１１に、試験条件を示す。実施例１、２及び比較例１の運転条件は連続運転であり、エンジン回転数は６４００ｒｐｍ、負荷はフルロード、試験時間は１５０時間とした。

図１２の左側欄に、試験を行なった実施例１、２及び比較例１の半円筒形部材のクラッシュリリーフ仕様を示す。図１２において、クラッシュリリーフ仕様を示す各部の参照符号は、図３、図４、図５の参照符号に対応している。実施例１、２及び比較例１のすべり軸受は、鋼裏金とＡｌ系軸受合金とからなる複層材料をプレス成形し、鋼裏金が外周面となるように外径４８ｍｍ、内径４５ｍｍ、幅２１ｍｍの半円筒形部材を製造した後に、クラッシュリリーフが図１２に示す仕様となるように、半円筒形部材を切削加工して形成されたものである。

実施例１及び実施例２の半円筒部形材のクラッシュリリーフは、図３〜５に示すように、円周方向の端面７２に近い側に半径方向外向きに凸の外向凸曲面７０ａと、端面７２から遠い側に半径方向内向きに凸の内向凸曲面７０ｂとを有し、全体としてなだらかなＳ字状曲面を形成している。言い換えると、クラッシュリリーフ７０の曲面の途中には、曲率の符号が逆転する変曲点が存在している。

実施例１と実施例２とでは、主円筒面側へ向かう断面積の変化率を変えている。すなわち、内向凸曲面と、主円筒面をクラッシュリリーフの領域上に延長した仮想主円筒面と、の間の領域の断面を、内向凸曲線の周方向長さの中点を通る線分で区分して、端面から遠い第一領域の断面積をＡ１とし、端面に近い第二領域の断面積をＡ２とした場合に、第二領域の断面積Ａ２に対する第一領域の断面積をＡ１の比（図５参照）を異なるようにした。具体的には、実施例１は、実施例２よりも内向凸曲面と仮想主円筒面との間の隙間は、主円筒面側へ向かう断面積の変化率を大きくしている。

比較例１の半円筒形部材のクラッシュリリーフは、外向凸曲面のみからなる従来のクラッシュリリーフ（図９参照）である。

確認試験は、上述の実施例１、２、及び比較例１の半円筒形部材２個を一対として内燃機関のコンロッド及びコンロッドキャップ内に配置してボルトによって締結し、内燃機関に組付けた状態で実施した。

内燃機関としては直列４気筒、排気量２０００ｃｃのエンジンを用いて図１１に示す試験条件下で試験し、試験終了後の実施例１、２および比較例１の半円筒形部材のクランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフと隣接する付近（図６（ｂ）におけるＺで示す部位）の主円筒面の損傷の有無を目視で確認した。その結果を図１２の「結果」の欄に示す。

（試験結果）
図１２の右側欄に、試験結果を示す。比較例１の結果を見ると、半円筒形部材のクランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフと隣接する付近（図６（ｂ）におけるＺで示す部位）の主円筒面は、相手軸表面と直接、接触して、主円筒面（Ａｌ系軸受合金）に疲労損傷が発生した。

一方、実施例１および実施例２の結果を見ると、半円筒形部材のクランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフと隣接する付近（図６（ｂ）におけるＺで示す部位）の主円筒面には、損傷は起こらなかった。

より詳細にいうと、実施例１では、半円筒形部材のクランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフと隣接する付近（図６（ｂ）におけるＺで示す部位）の主円筒面には、相手軸の表面と接触した痕はみられなかった。

また、実施例２では、主円筒面には、相手軸との接触による軽微な金属光沢部は見られるものの損傷には至っていない。これは、内向凸曲面の断面積の変化率が実施例１の方が大きいため、いっそう内向凸曲面部を流れる潤滑油の油膜圧力が高くなったことによる。

なお、半円筒形部材のクランク軸の回転方向の前方側のクラッシュリリーフと隣接する付近（図６（ｂ）におけるＺで示す部位とは反対側の部位）の主円筒面は、実施例１、実施例２、比較例１は、ともに損傷は見られなかった。これは、クランク軸の回転方向の後方側のクラッシュリリーフは、クランク軸の回転方向の前方側に向かって狭くなるくさび形状であるため、外向凸曲面のみからなる従来のクラッシュリリーフ（図９参照）であっても、主円筒面と隣接する側のクラッシュリリーフの周方向端部を流れる潤滑油は、くさび作用によって十分に潤滑油の油膜圧が高まるからである。

このため、実施例１とは異なり、半円筒形部材のクランク軸の回転方向の後方側のクラッシュリリーフは、従来と同様に外向凸曲面からなるクラッシュリリーフを形成してもよい。

ただし、半円筒形部材の回転方向の前方側及び後方側の両側に本発明の改良型クラッシュリリーフを形成すれば、半円筒形部材をコンロッド等の軸受保持部に組み付ける際に、本発明の改良型クラッシュリリーフが、クランク軸の回転方向の後方側のみに配置されるといった誤りを防ぐことができるという効果がある。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

Ａ１ 第一領域の断面積
Ａ２ 第二領域の断面積
Ｌ１ 外向凸曲面の周方向長さ
Ｌ２ 内向凸曲面の周方向長さ
ｄ２ 内向凸曲面の径方向深さ
１ 軸受装置
２ コンロッド
２１ 大端部ハウジング
２２ ロッド側大端部ハウジング
２３ キャップ側大端部ハウジング
３ コンロッド軸受
３１、３２ 半円筒形部材
４ 主軸受
４１、４２ 半円筒形部材
５ クランクピン部
５１ 軸表面
６ ジャーナル部
７０ クラッシュリリーフ
７０ａ 外向凸曲面
７０ｂ 内向凸曲面
７１ 主円筒面
７２ 端面
８１ シリンダブロック下部
８２ キャップ部材

Claims (9)

1. 内燃機関のクランク軸を支承するすべり軸受であって、
   前記すべり軸受を構成する一対の半円筒形部材を備え、
   前記半円筒形部材は、前記半円筒形部材の内周面における円周方向の端面に隣接する領域に、前記端面に向かって壁厚が薄くなるように形成されたクラッシュリリーフと、前記半円筒形部材の内周面におけるクラッシュリリーフ以外の領域である主円筒面とを有し、
   少なくとも一方の前記半円筒形部材の少なくともクランク軸の回転方向の前方側又は両側のクラッシュリリーフは、
   前記端面に近い側に半径方向外向きに凸の外向凸曲面と、前記端面から遠い側に半径方向内向きに凸の内向凸曲面と、を有することを特徴とするすべり軸受。
2. 前記内向凸曲面は、前記主円筒面に漸近するように形成されることを特徴とする請求項１に記載のすべり軸受。
3. 前記外向凸曲面は、前記半円筒形部材の半径方向内側に中心が位置する円筒面形状に形成されることを特徴とする請求項２に記載のすべり軸受。
4. 前記すべり軸受を平面展開した状態において、前記内向凸曲面と、前記主円筒面を前記クラッシュリリーフの領域上に延長した仮想主円筒面と、の間の領域の断面を、前記内向凸曲線の周方向長さの中点を通る線分で区分して、前記端面から遠い第一領域の断面積をＡ１とし、前記端面に近い第二領域の断面積をＡ２とした場合に、以下の関係式：
   Ａ１／Ａ２＜０．３
   を満たすことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のすべり軸受。
5. 前記クラッシュリリーフ全体の周方向長さが３ｍｍ〜７ｍｍであり、前記内向凸曲面の周方向長さが、１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のすべり軸受。
6. 前記クラッシュリリーフ全体の周方向長さが３ｍｍ〜７ｍｍであり、前記内向凸曲面の径方向深さが、５μｍ〜１５μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のすべり軸受。
7. 前記すべり軸受は、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である請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のすべり軸受。
8. 前記すべり軸受は、クランク軸のジャーナル部を支承する主軸受である請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のすべり軸受。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のすべり軸受と、前記すべり軸受を保持するハウジングと、前記すべり軸受に支承されるクランク軸とを備える軸受装置。