JPH11223219A - すべり軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 裏金上に軸受合金層を設けてなるすべり軸受
において、使用初期においても軸線方向両側部分の油膜
圧力を低くすることができて金属接触を起こさないよう
にする。 【解決手段】 裏金４の厚さを中央部から軸線方向両側
部分に向かって次第に薄くなるようにし、その裏金４上
の軸受合金層５の厚さが軸線方向両側部分で厚くなるよ
うにする。軸受合金層５は鋼板製の裏金４よりもヤング
率が小さく弾性変形し易いので、特に使用初期におい
て、軸線方向両側部分に片当たりが状態になると、油膜
圧力が高くなるので、軸受合金層５が圧縮方向に弾性変
形する。これにより、両側部分の油膜厚さが厚くなり、
油膜破壊が防止されて金属接触状態にならないようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は裏金上に軸受合金層
を設けてなるすべり軸受に係り、特になじみ性の向上を
図ったものに関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えばガソリンエンジ
ンやディーゼルエンジンにおいて、そのクランクシャフ
トを支持する主軸受としては、鋼製の裏金上にＣｕ系或
いはＡｌ系の軸受合金を設け、更に必要に応じて軸受合
金層の表面にオーバレイ層を設けた半割りのすべり軸受
を２個組み合わせて使用される。なお、上記エンジン用
の軸受では、通常、総厚約１．５ｍｍで、各層の厚さは
裏金が約１．２ｍｍ、軸受合金層が約０．３ｍｍ、必要
に応じて設けられるオーバレイ層は２０μｍ程度であ
る。

【０００３】図５は主軸受の軸線方向断面の各部の油膜
圧力分布を示すものであるが、主軸受がクランクシャフ
トとなじんだ後の定常状態では、軸受合金層（オーバレ
イ層）とクランクシャフトとの間に形成される油膜の圧
力は、図５に実線で示すように、軸線方向において中央
部で高く、軸線方向両側に向って徐々に低くなる。とこ
ろが、十分になじんでいない初期状態では、油膜の圧力
は、図５に破線で示すように、軸線方向両側部分が中央
部分よりも高い状態となる。

【０００４】軸線方向両側部分の油膜圧力が高いのは、
初期状態では、クランクシャフトが軸線方向両側部分に
片当たりすることが原因の一つとして挙げられるが、片
当たりなどが起きると、油膜厚さが薄くなり、従って油
膜圧力が高くなるからである。このように、軸線方向両
側部分では、油膜厚さが薄く、なおかつ油膜圧力が高く
なっており、そのような薄い油膜は、荷重変動や回転速
度変動などによって破られ易く、油膜破壊が生ずると、
クランクシャフトと軸受合金（オーバレイ）が直接接触
するいわゆる金属接触を起こし、軸受合金が摩耗する。
このようにして初期に軸受合金の両側部分が摩耗する
と、以後の荷重負担部分が両側部分を除いた部分とな
り、この結果、受圧面積が小さくなって軸受としての寿
命の低下をもたらすようになる。

【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、初期状態において軸線方向両側部分の
油膜圧力を低くすることができ、油膜破壊ひいては金属
接触の発生を極力防止することができるすべり軸受を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、裏金上に軸受合金層を設けてなるすべり
軸受において、前記裏金の前記軸受合金側の面の軸線方
向両側部分が凹となるように、当該裏金の厚さを軸線方
向両側部分において薄く形成することにより、前記軸受
合金層の厚さを軸線方向両側部分において厚くしたこと
を特徴とするものである。

【０００７】一般に、すべり軸受では、裏金は鋼材によ
り形成されるため、Ｃｕ系やＡｌ系などの合金からなる
軸受合金は裏金よりもヤング率が小さく、弾性変形し易
い。上記のように構成されたすべり軸受では、軸線方向
両側部分の軸受合金層の厚さが厚いので、その軸線方向
両側部分は弾性変形し易い状態になっている。このた
め、すべり軸受の使用初期において、軸線方向両側の油
膜圧力が高くなると、軸受合金層の軸線方向両側部分が
その高い油膜圧力を受けて軸受合金層の厚さを減ずるよ
うに弾性的に変形し、シャフトとなじみ易くなる。そし
て、上記のように軸受合金層が弾性変形すると、軸線方
向両側部分では、軸受合金層の弾性変形程度に応じて油
膜厚さが厚くなって荷重変動などによる油膜破壊が起き
難くなり、その結果、金属接触の発生を効果的に防止で
き、長寿命となる。

【０００８】また本発明では、裏金の軸線方向両側部分
の厚さを段差をもって薄くすることにより、軸受合金層
の軸線方向両側部分の厚さを段差をもって厚くすること
ができる。このように構成すれば、裏金の軸線方向両側
部分を薄くするための加工方法として、フライスなどに
よって切削する方法を採用でき、裏金の両側部分を薄く
する加工を容易に行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をエンジンのクラン
クシャフトを支持する主軸受に適用した一実施例につき
図１〜図３を参照しながら説明する。図３に示すクラン
クシャフト１を支持するすべり軸受としての主軸受２
は、図２に示すような半円筒状の半割軸受３を２個突き
合わせて構成される。上記半割軸受３は、鋼板製の裏金
４上にＣｕ系或いはＡｌ系の軸受合金からなる軸受合金
層５を固着してなる。

【００１０】上記裏金４の厚さと軸受合金層５の厚さと
の合計である半割軸受３の総厚Ｔは各部において一定で
あるが、裏金４および軸受合金層５の厚さは軸線方向に
沿う各部においてそれぞれ異なる。すなわち、図１に示
すように、上記裏金４は、軸線方向について内周面が両
端から中央に向かって円弧状に膨らむ中高状に形成され
ている。従って、裏金４の厚さは、軸線方向について中
央から両端に向かって次第に薄くなっている。そして、
この裏金４の内周面に固着された軸受合金層５は、内周
面が裏金４の外周面と同心の円筒状に形成されているこ
とにより、その厚さは、軸線方向について中央から両端
に向かって次第に厚くなっている。

【００１１】ここで、半割軸受３の総厚Ｔは約１．５ｍ
ｍ、裏金４の最も薄い軸線方向両端の厚さｔ1 は約０．
９ｍｍで最も厚い中央で約１．２ｍｍ、軸受合金層５の
最も厚い軸線方向両端の厚さｔ2 は約０．６ｍｍで最も
薄い中央で約０．３ｍｍに定められている。

【００１２】このような半割軸受３の製造法の一例を概
略述べると、まず鋼板から短冊状の裏金素板を打ち抜
き、この裏金素板を切削或いはロール圧延して一方の面
が中高状となるように加工する。次いで、裏金素板の中
高状にされた一方の面に焼結、鋳造、或いは軸受合金板
の圧接などによって軸受合金層を固着し、この後、軸受
合金層を固着した裏金素板を半円筒状に成形し、軸受合
金層の内周面を仕上げ加工する、というものである。

【００１３】ところで、Ｃｕ系或いはＡｌ系の軸受合金
からなる軸受合金層５は、鋼板製の裏金３よりもヤング
率が小さいため、裏金３に比べて弾性変形を生じ易い。
本実施例の半割軸受３は、軸線方向両側部分の軸受合金
層５の厚さが厚くなっているため、軸受合金層５は軸線
方向両側部分において弾性変形し易くなっている。

【００１４】このような半割軸受３を２個組み合わせて
主軸受１を構成し、エンジンに組み込んでクランクシャ
フト１を支持した場合、クランクシャフト１が回転する
と、そのクランクシャフト１と軸受合金層５との間に油
膜が形成され、この油膜によってクランクシャフト１を
支持する流体潤滑状態となる。

【００１５】上記クランクシャフト１を支持する油膜の
圧力は、エンジンの運転累積時間が少ない使用初期で
は、軸線方向両側部分において中央部よりも大きくなる
傾向がある。本実施例では、軸受合金層５の厚さが軸線
方向両側部分において厚くなっているため、軸線方向両
側の油膜圧力が高くなると、軸受合金５は軸線方向両側
部分においてその高い油膜圧力を受けて軸受合金層の厚
さを薄くする方向（圧縮方向）に弾性変形する。この弾
性変形により、軸受合金層５の軸線方向両側部分におけ
る油膜が厚くなるため、荷重が変動しても油膜破壊は生
じないようになる。このため、クランクシャフト１が軸
受合金層５に直接接触するという金属接触を起こすこと
がなくなり、軸受合金層５の早期摩耗や焼付き事故など
の発生を効果的に防止することができる。

【００１６】そして、上記のように使用初期から軸線方
向両側部分の金属接触を防止できるので、軸受合金層５
の軸線方向両側部分の摩耗を防止でき、この結果、長期
にわたり、軸受合金層５の受圧面積の減少化を防止して
軸線方向の両端間ほぼ全体で荷重を負担することができ
る。このため、軸受合金層５の面圧が減少し、主軸受２
の長寿命化を図ることができる。

【００１７】ところで、軸受合金層の軸線方向両側部分
の偏摩耗を防止するものとして、特開平７−１６７１４
９号公報には、裏金に、軸線方向端面から中央に向かっ
て延びる空洞部分を形成して裏側の軸線方向両側部分の
弾性変形性を高め、これによりクランクシャフトが傾い
たようなときに油膜圧力により軸受の端部が変形を生じ
て片当たりを生じないようにする技術が開示されてい
る。

【００１８】しかしながら、このものは、裏金の板厚部
分に部分的に空洞部分を形成するものであるが、空洞部
の形成部分は片持ち状態となって撓み変形するため、軸
受合金層がその撓み変形によって疲労し易く、クラック
を発生したりする。また、鋼板製の裏金の板厚部分に部
分的に空洞部を形成する加工は難しく、コスト的に不利
である。これに対し、本実施例では、軸受合金層５は厚
さ方向（圧縮方向）の弾性変形により片当たりを防止す
る構成であるから、疲労し難く、また、裏金を中高状に
する加工は切削やロール成形などによって容易に行うこ
とができるので、製造コストを低減することができる。

【００１９】図４は本発明の他の実施例を示すもので、
上記実施例と同一部分には同一符号を付して詳細な説明
を省略し、異なる部分のみを説明する。この実施例の半
割軸受３では、裏金４の内周面の軸線方向両側部分に段
差をもって切欠部６を形成することにより、該裏金４の
軸線方向両側部分の厚さを段差をもって薄く形成してい
る。そして、この裏金４に固着された軸受合金層５は、
切欠部６に対応する軸線方向両側部分の厚さが段差をも
って厚くなっている。

【００２０】このように裏金４の軸線方向両側部分を段
差をもって薄肉に形成するようにすれば、その薄肉部分
を形成するための加工は部分的に行えば良い上、その加
工を例えばフライスによる切削によって容易に行うこと
ができ、一層の加工コストの低減化を図ることができ
る。

【００２１】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは
変更が可能である。軸受合金層５上には、必要に応じて
オーバレイ層を設けるようにしても良く、そのオーバー
レイ層はＰｂ系、Ｓｎ系など種々考えられる。本発明
は、２個の半割軸受を組み合わせて構成するすべり軸受
に限らず、当初から円筒形に形成されているすべり軸受
に適用しても良い。また、本発明は、クランクシャフト
を受ける軸受に限られず、クランクピンやピストンピン
を受ける軸受、更にはエンジン用の軸受に限られず、す
べり軸受に広く適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、すべり軸受の
軸線方向に沿う断面図

【図２】主軸受の分解斜視図

【図３】エンジンのクランクシャフトの主軸受部分の断
面図

【図４】本発明の他の実施例を示す図１相当図

【図５】従来のすべり軸受の問題点を説明するための軸
線方向に沿う油膜圧力分布図

【符号の説明】

図中、１はクランクシャフト、２は主軸受、３は半割軸
受、４は裏金、５は軸受合金層、６は切欠部である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 裏金上に軸受合金層を設けてなるすべり
   軸受において、 前記裏金の前記軸受合金側の面の軸線方向両側部分が凹
   となるように、当該裏金の厚さを軸線方向両側部分にお
   いて薄く形成することにより、前記軸受合金層の厚さを
   軸線方向両側部分において厚くしたことを特徴とするす
   べり軸受。
2. 【請求項２】 裏金の軸線方向両側部分の厚さを段差を
   もって薄く形成することにより、軸受合金層の軸線方向
   両側部分の厚さを段差をもって厚くしたことを特徴とす
   る請求項１記載のすべり軸受。