JP5816954B2 - 軸受メタル - Google Patents

Description

本発明は、軸受メタルに関し、特に軸受メタルと軸との焼き付きを防止するために、軸受メタルの内周面に潤滑油溝が形成されたものに関する。

例えば、特許文献１には、この種の軸受メタルが開示されている。同文献に開示されている軸受メタルは、オイルポンプの駆動軸を同ポンプのフロントハウジング内に回転可能に軸支するものであって、当該軸受メタルの内周面には、その両側部を連通する潤滑油溝が形成されている。この潤滑油溝は２本形成されており、これらの潤滑油溝は軸線方向に対して同じ角度で傾斜している（特許文献１の第７図を参照）。上記オイルポンプでは、軸受メタルの両側部に圧力差を設けることで、潤滑油溝に潤滑油を流すようにしている。上記潤滑油溝に供給された潤滑油は、駆動軸と軸受メタルとのクリアランスに導入されて油膜を形成し、軸受メタルと駆動軸との焼き付きを防止する。

また、その他に、以下に説明する軸受メタルも従来より知られている。図１は、車両の無段変速機（ＣＶＴ）３０、トルクコンバータ４０等を示す断面図である。この車両では、トルクコンバータ４０の後段にトルクコンバータ４０、無段変速機３０等に油圧を供給する内接歯車式オイルポンプ２０Ａが設けられている。このオイルポンプ２０Ａは、ポンプボデー２１およびポンプカバー２２により形成されるギア室に、内歯を有するドリブンギヤ２４と、このドリブンギヤ２４の内径側に配設された、外歯を有するドライブギヤ２３とを備えている。ドライブギヤ２３の軸穴には、軸受メタル１０Ａが圧入されており、この軸受メタル１０Ａは、ステータシャフト５３を軸支している。

上記軸受メタル１０Ａにも内周面に潤滑油溝が形成されている。図８および図９に示すように、軸受メタル１０Ａの内周面には２本の潤滑油溝１６，１７が形成されており、何れも軸線Ｎに対して傾斜している。軸受メタル１０Ａの回転に伴って、傾斜した潤滑油溝１６，１７に潤滑油が流れるようになっており、潤滑油溝１６，１７を流れる潤滑油の一部は、ステータシャフト５３と軸受メタル１０Ａとのクリアランスに導入されて油膜を形成し、ステータシャフト５３と軸受メタル１０Ａとの焼き付きを防止する。

特許第４４２３９８８号公報

ところで、上記軸受メタル１０Ａでは、幅寸法（軸方向長さ）を大きくすると、図８中一点鎖線Ｃで示す幅中心位置近傍の潤滑状態が悪化し、オイル切れを起こし易くなるという問題があった。オイル切れを起こすと、焼き付きを起こしたり、発熱による酸化現象が発生する。一方、特許文献１に開示されている軸受メタルでは、その幅中心位置近傍に、２本の潤滑油溝を連通する連通溝（特許文献１では「連絡溝」と称している。）が形成されているため、幅中心位置近傍での潤滑状態は比較的良好となる。しかし、連通溝が２本の潤滑油溝に亘って形成されている分、軸受面圧（ＰＶ値）が高くなり、オイル切れを起こし易い。

本発明はかかる問題に鑑みて創案されたものであり、軸線方向に対して傾斜した複数の潤滑油溝が内周面に形成された軸受メタルにおいて、軸受面圧をあまり増加させることなく、幅中心位置近傍のオイル切れを抑制できる軸受メタルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の軸受メタルは、以下のように構成されている。すなわち、本発明の軸受メタルは、軸を相対回転可能に軸支し、軸線方向に対して傾斜して形成された複数の潤滑油溝を内周面に有するものを前提とし、前記潤滑油溝の中央近傍に周方向に向かって延設された拡張部を有し、拡張部は、拡張部の底部の幅寸法が潤滑油溝の底部の幅寸法より小さく、また、潤滑油溝の側壁の開口角度が拡張部の側壁の開口角度よりも大きく形成されている。

かかる構成を備える軸受メタルによれば、潤滑油溝の中央近傍に周方向に向かって拡張部が延設されていることから、軸受メタルの幅中心位置近傍に十分な油量が供給されるようになり、当該幅中心位置近傍のオイル切れを抑制することができる。しかも、潤滑油溝同士を連通する油溝を設ける必要がないため、軸受面圧をさほど大きくすることなく、上記のオイル切れ抑制効果が得られる。

本発明の軸受メタルによれば、軸受メタルの内周面の潤滑油溝同士を連通する油溝を設けることなく、軸受メタルの幅中心位置近傍のオイル切れを抑制することができる。

オイルポンプを搭載した車両の無段変速機（ＣＶＴ）、トルクコンバータ等を示す断面図である。 オイルポンプの要部を示す図であって、ポンプボデーに嵌め込まれたドライブギヤ、ドリブンギヤ等を示す図である。 本発明の実施の形態に係る軸受メタルの内周面の展開図である。 （ａ）は図３のＡ矢視図、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係る軸受メタルの内周面の展開図である。 本発明の実施形態の変形例に係る軸受メタルの内周面の展開図である。 本発明の実施形態の変形例に係る軸受メタルの内周面の展開図である。 従来例に係る軸受メタルの内周面の展開図である。 図８のＤ矢視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る軸受メタル１０を構成部品として有するオイルポンプ２０を搭載した車両の無段変速機（ＣＶＴ）３０、トルクコンバータ４０等を示す断面図である。

トルクコンバータ４０は、ポンプインペラ４１、タービン４２、ステータ４３等を有している。ポンプインペラ４１はエンジンのクランクシャフト５１に繋がっており、タービン４２はトランスミッション側へ動力を伝達する出力軸５２に繋がっている。ポンプインペラ４１とタービン４２とは互いに向かい合って配置されており、これらの間にステータ４３が配置されている。

タービン４２の軸側部分は、出力軸６０にスプライン嵌合されている。ステータ４３は、ワンウェイクラッチ４４を介して、中空状のステータシャフト５３に支持されている。ステータシャフト５３は、トランスミッションケース６０に対して回転不能に固定されており、その内部には、ベアリングを介して上記出力軸５２が回転自在に挿通されている。なお、上記ワンウェイクラッチ４４のインナーレース４４ａは、ステータシャフト５３にスプライン嵌合されている。

上記オイルポンプ２０は、無段変速機３０、トルクコンバータ４０等の各部に潤滑油を供給するために設けられている。このオイルポンプ２０は、図１又は図２に示すように、主に、ポンプボデー２１、ポンプカバー２２、ドライブギヤ２３、ドリブンギヤ２４、軸受メタル１０等を備えている。

ポンプボデー２１とポンプカバー２２とは互いに接合されて、ドライブギヤ２３およびドリブンギヤ２４を収容するギヤ室２５を形成している。すなわち、ポンプボデー２１の接合部側には、ドリブンギヤ２４が回転自在に嵌め込まれる凹部２１ａが形成されており、ポンプボデー２１の凹部２１ａの開口をポンプカバー２２で閉塞することで、ギヤ室２５が形成されている。

図２に示すように、ポンプボデー２１の凹部２１ａには、潤滑油をギヤ室２５内に導入するための吸入口２６と、ギヤ室２５から潤滑油を吐出するための吐出口２７が形成されている。吸入口２６は、図示しない吸入油路を介してオイルパンに通じており、吐出口２７は、図示しない吐出油路を介してバルブボディなどに通じている。一方、ポンプカバー２２には、前記吐出口２７および吸入口２６に対応する位置にそれぞれ、図示しない、吐出チャンバ、吸入チャンバが形成されている。

図２に示すように、ギヤ室２５内では、ドライブギヤ２３とドリブンギヤ２４とが噛み合った状態で配置されている。ドライブギヤ２３は、複数（図２に示す例では９葉）の外歯２３ａと軸穴２３ｂとを有し、点Ｏ_２を中心に矢印Ｐの方向へ回転される。軸穴２３ａには、ロックアップクラッチＯＮ／ＯＦＦ用の油圧を供給するための油路２３ｃと、ポンプインペラ４１に回転一体に設けられた爪４１ａ（図１参照）が係合される一対の切欠部２３ｄとが形成されている。これにより、エンジンの動力がクランクシャフト５１、ポンプインペラ４１を介してオイルポンプ２０のドライブギヤ２３に伝達される。また、ドライブギヤ２３の軸穴２３ｂには、軸受メタル１０が圧入されている。軸受メタル１０の内側には、ステータシャフト５３が微小隙間を介して挿通されており、更にステータシャフト５３の中空部には、出力軸５２が挿通されている。

ドリブンギヤ２４は、ドライブギヤ２３の外歯２３ａより多数（図２に示す例では１０葉）の内歯２４ａを有し、その内径側に偏芯状態でドライブギヤ２３が噛合している。また、ドリブンギヤ２４は、その外径側が円筒面を形成しており、ポンプボデー２１の凹部２１ａに回転自在に嵌入されている。エンジンが始動すると、その動力によりドライブギヤ２３が点Ｏ_２を中心に矢印Ｐの方向へ回転され、ドライブギヤ２３と噛合したドリブンギヤ２４は点Ｏ_１を中心にドライブギヤ２３と同方向に回転する。

前記吸入口２６（吸入チャンバ）は、ドライブギヤ２３およびドリブンギヤ２４の歯間内容積の拡大領域（図２において右側の領域）に形成され、前記吐出口２７（吐出チャンバ）は、歯間内容積の縮小領域（図２において左側の領域）に形成されている。これにより、吸入口２６からギヤ室２５内に潤滑油が導入され、ギヤ室２５内の潤滑油が吐出口２７から排出されるようになっている。

軸受メタル１０は、ドライブギヤ２３の軸穴２３ｂに圧入されており、ステータシャフト（軸）５３を相対回転可能に軸支している。なお、本実施形態では、ステータシャフト５３はトランスミッションケース６０に固定されて回転せず、軸受メタル１０は、ドライブギヤ２３とともに回転するようになっている。

図３は軸受メタル１０の内周面の展開図であり、図４（ａ）は図３のＡ−Ａ断面図、図４（ｂ）は図３のＢ−Ｂ断面図である。軸受メタル１０は、軸線Ｎ方向に対して角度θだけ傾斜し、軸受メタル１０の両端面を連通する２つの潤滑油溝１１，１２を内周面に有している。これらの潤滑油溝１１，１２は互いにハの字を形成しており、軸受メタル１０がドライブギヤ２３とともに一方（矢印Ｐの方向）に回転することで、潤滑油溝１１では矢印Ｑ１に示す方向に、また、潤滑油溝１２では矢印Ｑ２に示す方向に潤滑油が流れるようになっている。なお、軸受メタル１０の接合部１３には、クリンチ用凸部１３ａ、クリンチ用凹部１３ｂが形成されている。

上記軸受メタル１０においては、上記潤滑油溝１１，１２の中央近傍（軸受メタル１０の幅中心位置近傍）に周方向に向かって延設された拡張部１４が形成されている。この拡張部１４は、軸受メタル１０の内周面に対して凹んでおり、潤滑油溝１１，１２の底部１１ｂ，１２ｂから連続した底部１４ｂを有している。また、潤滑油溝１１，１２の底部１１ｂ，１２ｂと拡張部１４の底部１４ｂとは同一深さとなっているが、図４に示すように、拡張部１４の底部１４ｂの幅寸法Ｗ２は、潤滑油溝１１，１２の底部１１ｂ，１２ｂの幅寸法Ｗ１より、小さくなっている。例えば、上記幅寸法Ｗ２は、上記幅寸法Ｗ１の半分程度である。また、潤滑油溝１１，１２の側壁１１ａ（１２ａ）の開口角度αよりも拡張部１４の側壁１４ａの開口角度βの方が大きくなっている。例えば、開口角度αを１２０°±５°とし、開口角度βを１４０°±５°とすることができる。

拡張部１４の周方向への延出長さは、軸受メタル１０の幅中心位置近傍のオイル切れを防止でき、かつ、潤滑油溝１１，１２を連通しない程度とされることが望ましい。このような延出長さは、実験等により求めることができる。例えば、拡張部１４は、図５に示すように、図３の例と比較して更に延出した溝であってもよい。また、図６に示すように、潤滑油溝１１，１２の一部が周方向に僅かに膨出したもの、例えば、潤滑油溝１１，１２の中央近傍の側壁１１ａ，１２ａの開口角度が単に潤滑油溝１１，１２のその他の部分の開口角度αよりも大きくなった程度のものであってもよい。

なお、軸受メタル１０の潤滑油溝１１，１２およびクリンチによる接合部１３は、図２に示すように、ドライブギヤ２３の軸穴２３ｂに形成された油路２３ｃ、切欠部２３ｄと周方向位置が重ならないようにすることが望ましい。軸受メタル１０の潤滑油溝１１，１２および接合部１３は、その他の部分と比較して強度が低いため、外周側からの支持が無い油路２３ｃ、切欠部２３ｄと周方向位置が重なると、当該部分において変形を起こすおそれがあるからである。

以上に説明した軸受メタル１０を有するオイルポンプ２０が駆動され、ドライブギヤ２３とともに軸受メタル１０がステータシャフト５３に対して回転すると、軸受メタル１０の両側に満たされた潤滑油が潤滑油溝１１，１２内に導入され、拡張部１４にも潤滑油が導入される。その結果、拡張部１４からステータシャフト５３と軸受メタル１０とのクリアランスの軸受メタル１０の幅中心位置近傍に供給される油量が多くなり、当該幅中心位置近傍のオイル切れが抑制されるようになる。また、従来例で説明したように、潤滑油溝１１，１２同士を連通する油溝などが存在しないことから、そのような油溝が設けられたものと比較して軸受面圧を低く抑えることができる。

また、潤滑油溝１１，１２の側壁１１ａ（１２ａ）の開口角度αよりも拡張部１４の側壁１４ａの開口角度βの方が大きくなっているため、拡張部１４にある潤滑油は、拡張部１４が形成されていない潤滑油溝１１，１２にある潤滑油よりも、周方向のステータシャフト５３と軸受メタル１０とのクリアランスに供給され易くなっている。これにより、更に一層、軸受メタル１０の幅中心位置近傍のオイル切れが抑制される。

既述の実施形態では、拡張部１４は、潤滑油溝１１，１２の中央近傍に周方向両側に向かって延設されているが、ステータシャフト（軸）５３に対する軸受メタル１０の回転方向が一方に定まっている場合は、拡張部１４を周方向片側のみに向かって延設したものとしてもよい。上記「片側」は、ステータシャフト（軸）５３に対する軸受メタル１０の相対的な回転方向（図３において矢印Ｐで示す方向）と反対側となる。例えば図７に示す軸受メタル１０がそのような軸受メタルに相当する。

なお、ステータシャフト（軸）５３に対する軸受メタル１０の回転方向が一方に定まっている場合であっても、拡張部１４を潤滑油溝１１，１２の中央近傍に周方向両側に向かって延設したものを採用することが望ましい。そうすれば、軸受メタル１０をドライブギヤ２３の軸穴２３ｂに組み付ける際に、軸受メタル１０の周方向の向きが一方に制限されることがなくなり、組付け作業の効率化が図られるからである。

以上の説明より明らかなように、本発明の実施形態に係る軸受メタル１０では、幅中心位置近傍でのオイル切れが抑制されることから、軸受メタルの幅寸法（軸方向長さ）を積極的拡大することができる。例えば、軸受メタル１０とともに、オイルポンプ２０のドライブギヤ２３およびドリブンギヤ２４等の幅寸法を拡張し、両ギヤ２０，２３の径寸法を小さくすることで、オイルポンプの吐出能力を維持したまま、オイルポンプの駆動トルクを低下させることが可能となる。その結果、このオイルポンプを搭載した車両の燃費低減が図られる。

本発明は、例えば、トルクコンバータ、自動変速機（無段変速機）等に潤滑油を供給するオイルポンプのロータの軸穴に圧入される軸受メタルに適用可能である。

１０ 軸受メタル
１１，１２ 潤滑油溝
１４ 拡張部
５３ ステータシャフト（軸）

Claims (1)

1. 軸を相対回転可能に軸支し、軸線方向に対して傾斜して形成された複数の潤滑油溝を内周面に有する軸受メタルにおいて、
   前記潤滑油溝の中央近傍に周方向に向かって延設された拡張部を有し、
   該拡張部は、拡張部の底部の幅寸法が前記潤滑油溝の底部の幅寸法より小さく、前記潤滑油溝の側壁の開口角度が拡張部の側壁の開口角度よりも大きく形成される、ことを特徴とする軸受メタル。