JP3388501B2 - すべり軸受 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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- F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
- F16C17/022—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with a pair of essentially semicircular bearing sleeves
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はオーバレイ層を設け
たすべり軸受に係り、特に、その放熱性の向上を図った
ものに関する。
たすべり軸受に係り、特に、その放熱性の向上を図った
ものに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】例えばエンジンのクラ
ンクシャフトやクランクピンを受けるために使用される
すべり軸受では、Ａｌ系或いはＣｕ系などの軸受合金に
より形成された軸受面にＳｎ基、Ｐｂ基、Ａｌ基などの
軟質合金材料または樹脂系材料からなるオーバレイ層を
全周に渡り均一厚さに被着している。このオーバレイ層
は、相手軸とのなじみ性、異物埋収性、非焼付性などの
面で軸受合金の特性を補うために設けられる。一方、す
べり軸受には潤滑油が供給される。この潤滑油は、軸受
面と相手軸との間の固体接触を防止する他、運転によっ
て発生する熱を奪う、つまり軸受部分を冷却するという
機能をも有している。
ンクシャフトやクランクピンを受けるために使用される
すべり軸受では、Ａｌ系或いはＣｕ系などの軸受合金に
より形成された軸受面にＳｎ基、Ｐｂ基、Ａｌ基などの
軟質合金材料または樹脂系材料からなるオーバレイ層を
全周に渡り均一厚さに被着している。このオーバレイ層
は、相手軸とのなじみ性、異物埋収性、非焼付性などの
面で軸受合金の特性を補うために設けられる。一方、す
べり軸受には潤滑油が供給される。この潤滑油は、軸受
面と相手軸との間の固体接触を防止する他、運転によっ
て発生する熱を奪う、つまり軸受部分を冷却するという
機能をも有している。
【０００３】このように軸受部分は潤滑油によって冷却
されるが、すべり軸受にも、熱の一部を外部に逃がす機
能を負担することが求められている。ところが、すべり
軸受においては、従来、上述のオーバレイ層が全周に均
一厚さで被着されているため、特にオーバレイ層が樹脂
系である場合には、その熱伝導率が低いため、熱がすべ
り軸受を通じて外部に逃げ難く、すべり軸受を介する放
熱が十分に行われないという問題があった。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、オーバ
レイ層を設けながら、放熱性にも優れたすべり軸受を提
供することにある。
されるが、すべり軸受にも、熱の一部を外部に逃がす機
能を負担することが求められている。ところが、すべり
軸受においては、従来、上述のオーバレイ層が全周に均
一厚さで被着されているため、特にオーバレイ層が樹脂
系である場合には、その熱伝導率が低いため、熱がすべ
り軸受を通じて外部に逃げ難く、すべり軸受を介する放
熱が十分に行われないという問題があった。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、オーバ
レイ層を設けながら、放熱性にも優れたすべり軸受を提
供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】従来のすべり軸受では、
オーバレイ層を全周に渡って３〜２０μｍ程度の均一厚
さで被着しており、その厚さや材質などの改善について
も、オーバレイ層の初期特性を保持することに傾注され
ていた。このように従来のすべり軸受では、冷却という
問題については、潤滑油に頼り、軸受構造自体からの放
熱についてその向上のための工夫が余りなされていなか
ったのである。
オーバレイ層を全周に渡って３〜２０μｍ程度の均一厚
さで被着しており、その厚さや材質などの改善について
も、オーバレイ層の初期特性を保持することに傾注され
ていた。このように従来のすべり軸受では、冷却という
問題については、潤滑油に頼り、軸受構造自体からの放
熱についてその向上のための工夫が余りなされていなか
ったのである。
【０００５】本発明のすべり軸受は、このような技術的
背景を持つすべり軸受において、オーバレイ層に改良を
施すことにより、オーバレイ層本来の機能を損なうこと
なく、すべり軸受の放熱特性の向上を図ろうとしたもの
であり、そのために請求項１のすべり軸受は、円筒状に
構成される軸受合金面に対して加わる荷重が周方向で大
小異なるすべり軸受において、前記軸受合金面のうち高
荷重が加わる側にオーバレイ層を設け、この高荷重側オ
ーバレイ層は、形成領域内に高荷重側の軸受合金面のう
ち最も大きな荷重が加わる主荷重部を含むように、中央
から周方向両側に向ってそれぞれ８０度〜９０度の範囲
に形成され、且つ、中央から周方向両側に向ってそれぞ
れ３０度〜７０度の範囲では、高荷重側オーバレイ層の
中央部分から周方向両側に向って厚さが漸減し、それよ
りも周方向外側では厚さは均一或いは周方向両側に向っ
て厚さが漸増するように形成されていると共に、軸方向
に沿う厚さは、中央から周方向両側に向ってそれぞれ３
０度〜７０度の範囲では軸方向両端部分で最も厚く、そ
れよりも周方向外側の部分では軸方向両端に向って漸減
するように定められていることを特徴とするものであ
る。
背景を持つすべり軸受において、オーバレイ層に改良を
施すことにより、オーバレイ層本来の機能を損なうこと
なく、すべり軸受の放熱特性の向上を図ろうとしたもの
であり、そのために請求項１のすべり軸受は、円筒状に
構成される軸受合金面に対して加わる荷重が周方向で大
小異なるすべり軸受において、前記軸受合金面のうち高
荷重が加わる側にオーバレイ層を設け、この高荷重側オ
ーバレイ層は、形成領域内に高荷重側の軸受合金面のう
ち最も大きな荷重が加わる主荷重部を含むように、中央
から周方向両側に向ってそれぞれ８０度〜９０度の範囲
に形成され、且つ、中央から周方向両側に向ってそれぞ
れ３０度〜７０度の範囲では、高荷重側オーバレイ層の
中央部分から周方向両側に向って厚さが漸減し、それよ
りも周方向外側では厚さは均一或いは周方向両側に向っ
て厚さが漸増するように形成されていると共に、軸方向
に沿う厚さは、中央から周方向両側に向ってそれぞれ３
０度〜７０度の範囲では軸方向両端部分で最も厚く、そ
れよりも周方向外側の部分では軸方向両端に向って漸減
するように定められていることを特徴とするものであ
る。
【０００６】この構成によれば、オーバレイ層の厚さが
周方向両側に向って漸減するので、オーバレイ層の厚さ
が薄い部分において、そのオーバレイ層を介して軸受合
金に伝わる熱量が多くなり、オーバレイ層が存在しても
すべり軸受を通じて外部に逃げ出る熱量は増大する。
周方向両側に向って漸減するので、オーバレイ層の厚さ
が薄い部分において、そのオーバレイ層を介して軸受合
金に伝わる熱量が多くなり、オーバレイ層が存在しても
すべり軸受を通じて外部に逃げ出る熱量は増大する。
【０００７】一方、オーバレイ層に要求される相手軸と
のなじみ性、非焼付性などは、軸受面の全周において同
等レベルの高特性が求められるものではない。つまり、
大きな荷重が加わる部分では、軸受合金が本来有する特
性そのものでは不足する場合があるので、オーバレイ層
を被着して特性を改善する必要があるとされるが、荷重
の小さな部分では、軸受合金そのものの特性で十分なの
である。このような事情下にあって、上記構成のもので
は、オーバレイ層は高荷重が加わる部分に設けられてい
るから、オーバレイ層が本来的に果たすべき機能である
相手軸とのなじみ性、非焼付性などは、従来のものと何
等遜色ない。
のなじみ性、非焼付性などは、軸受面の全周において同
等レベルの高特性が求められるものではない。つまり、
大きな荷重が加わる部分では、軸受合金が本来有する特
性そのものでは不足する場合があるので、オーバレイ層
を被着して特性を改善する必要があるとされるが、荷重
の小さな部分では、軸受合金そのものの特性で十分なの
である。このような事情下にあって、上記構成のもので
は、オーバレイ層は高荷重が加わる部分に設けられてい
るから、オーバレイ層が本来的に果たすべき機能である
相手軸とのなじみ性、非焼付性などは、従来のものと何
等遜色ない。
【０００８】しかも、上記構成によれば、中央から周方
向両側に３０度〜７０度の範囲を越えたオーバレイ層
は、厚さが均一或いは周方向両側に向って厚さが漸増す
るので、例えば、半割り軸受を２個突き合わせて構成さ
れるすべり軸受においては、その半割り軸受の突き合わ
せ端でずれが生じた場合、その突き合わせ端で相手軸と
の局部当たりによる軸受合金の早期疲労を防止できる。
向両側に３０度〜７０度の範囲を越えたオーバレイ層
は、厚さが均一或いは周方向両側に向って厚さが漸増す
るので、例えば、半割り軸受を２個突き合わせて構成さ
れるすべり軸受においては、その半割り軸受の突き合わ
せ端でずれが生じた場合、その突き合わせ端で相手軸と
の局部当たりによる軸受合金の早期疲労を防止できる。
【０００９】更に、高荷重側オーバレイ層の軸方向に沿
う厚さは、中央から周方向両側に向ってそれぞれ３０度
〜７０度の範囲では軸方向両端部分で最も厚く、それよ
りも周方向外側の部分では軸方向両端に向って漸減する
ように定められているので、次のような作用効果を得る
ことができる。 例えば、自動車用エンジンにおいて、半
割り軸受を２個突き合わせて構成されるすべり軸受にお
いて、半割り軸受どうしが強く突き合わされることによ
り、その半割り軸受の周方向両端部分において、軸方向
中央部分が内側に膨らむように変形することがある。こ
のような膨らみが生じた場合、中央から周方向両側に３
０度〜７０度の範囲を越えた部分で、オーバレイ層の軸
方向に沿う厚さを軸方向両端に向って漸減するように定
めることにより、内側に窪んだ部分では、軸とのなじみ
性が維持でき、軸方向両端に向かって放熱性が良好とな
る。
う厚さは、中央から周方向両側に向ってそれぞれ３０度
〜７０度の範囲では軸方向両端部分で最も厚く、それよ
りも周方向外側の部分では軸方向両端に向って漸減する
ように定められているので、次のような作用効果を得る
ことができる。 例えば、自動車用エンジンにおいて、半
割り軸受を２個突き合わせて構成されるすべり軸受にお
いて、半割り軸受どうしが強く突き合わされることによ
り、その半割り軸受の周方向両端部分において、軸方向
中央部分が内側に膨らむように変形することがある。こ
のような膨らみが生じた場合、中央から周方向両側に３
０度〜７０度の範囲を越えた部分で、オーバレイ層の軸
方向に沿う厚さを軸方向両端に向って漸減するように定
めることにより、内側に窪んだ部分では、軸とのなじみ
性が維持でき、軸方向両端に向かって放熱性が良好とな
る。
【００１０】請求項２のすべり軸受は、高荷重側オーバ
レイ層は、中央部分において軸方向に沿う厚さが、軸方
向両端部分において最も厚く設定されていることを特徴
とするものである。すべり軸受の使用初期において、相
手軸が軸受面の軸方向両側部分に片当たりすることが多
い。このため、オーバレイ層の厚さを軸方向両端部分で
厚くすることにより、両端部分でのなじみ性を高めるこ
とができる。
レイ層は、中央部分において軸方向に沿う厚さが、軸方
向両端部分において最も厚く設定されていることを特徴
とするものである。すべり軸受の使用初期において、相
手軸が軸受面の軸方向両側部分に片当たりすることが多
い。このため、オーバレイ層の厚さを軸方向両端部分で
厚くすることにより、両端部分でのなじみ性を高めるこ
とができる。
【００１１】請求項３のすべり軸受は、高荷重側オーバ
レイ層は、固体潤滑剤と樹脂バインダとを含む樹脂系材
料からなることを特徴とするものである。これによれ
ば、オーバレイ層中に固体潤滑剤が存在していることに
より相手軸との潤滑性が高まり焼付き難くなる。
レイ層は、固体潤滑剤と樹脂バインダとを含む樹脂系材
料からなることを特徴とするものである。これによれ
ば、オーバレイ層中に固体潤滑剤が存在していることに
より相手軸との潤滑性が高まり焼付き難くなる。
【００１２】請求項４のすべり軸受は、高荷重側オーバ
レイ層は、中央から周方向両側に向ってそれぞれ３０度
〜７０度の範囲では固体潤滑剤と樹脂バインダとを含む
樹脂系材料により形成され、それよりも周方向外側の部
分では樹脂のみ、または、固体潤滑剤の含有率が中央か
ら周方向両側に向ってそれぞれ３０度〜７０度の範囲に
形成される前記樹脂系材料の固体潤滑剤の含有率よりも
低い樹脂系材料により形成されることを特徴とするもの
である。この構成によれば、オーバレイ層には、固体潤
滑剤を含まない部分、または固体潤滑剤の少ない部分が
存在するので、軸受合金との接着力が向上する。
レイ層は、中央から周方向両側に向ってそれぞれ３０度
〜７０度の範囲では固体潤滑剤と樹脂バインダとを含む
樹脂系材料により形成され、それよりも周方向外側の部
分では樹脂のみ、または、固体潤滑剤の含有率が中央か
ら周方向両側に向ってそれぞれ３０度〜７０度の範囲に
形成される前記樹脂系材料の固体潤滑剤の含有率よりも
低い樹脂系材料により形成されることを特徴とするもの
である。この構成によれば、オーバレイ層には、固体潤
滑剤を含まない部分、または固体潤滑剤の少ない部分が
存在するので、軸受合金との接着力が向上する。
【００１３】請求項５のすべり軸受は、高荷重側オーバ
レイ層は、固体潤滑剤と樹脂バインダとを含む樹脂系材
料により形成され、その樹脂系材料中の固体潤滑剤の含
有率は、中央部分で最も高く、中央部分から周方向に離
れるに従って固体潤滑剤の含有率が低くなることを特徴
とするものである。この構成によれば、潤滑性が要求さ
れる程度に応じて固体潤滑剤の量を変化させるので、固
体潤滑剤の量を必要最小限に抑えることより接着力が向
上する。
レイ層は、固体潤滑剤と樹脂バインダとを含む樹脂系材
料により形成され、その樹脂系材料中の固体潤滑剤の含
有率は、中央部分で最も高く、中央部分から周方向に離
れるに従って固体潤滑剤の含有率が低くなることを特徴
とするものである。この構成によれば、潤滑性が要求さ
れる程度に応じて固体潤滑剤の量を変化させるので、固
体潤滑剤の量を必要最小限に抑えることより接着力が向
上する。
【００１４】請求項６のすべり軸受は、高荷重側オーバ
レイ層は、固体潤滑剤と樹脂バインダとからなる樹脂系
材料により形成され、初期なじみにより、オーバレイ層
表面に微小なピットが生成されることを特徴とする。こ
の構成によれば、ピットに潤滑油や軸受合金を構成する
各種の金属粒子が捕捉され、これにより非焼付性が改善
される。
レイ層は、固体潤滑剤と樹脂バインダとからなる樹脂系
材料により形成され、初期なじみにより、オーバレイ層
表面に微小なピットが生成されることを特徴とする。こ
の構成によれば、ピットに潤滑油や軸受合金を構成する
各種の金属粒子が捕捉され、これにより非焼付性が改善
される。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車用エンジン
のコネクティングロッドの大端部に設けられるすべり軸
受に適用して実施例により具体的に説明する。図１ない
し図５は第１実施例を示す。まず、図２に示すように、
コネクティングロッド１は、ロッド本体２の一端部にキ
ャップ３をボルト４により固定して構成されている。こ
のコネクティングロッド１において、ロッド本体２の一
端部とキャップ３とによって構成される大端部５には、
該大端部５を軸受ハウジングとするすべり軸受６が取り
付けられている。なお、コネクティングロッド１の小端
部７には、巻きブシュ形のすべり軸受８が嵌着されてお
り、このすべり軸受８によってピストンに取り付けられ
たピストンピン（図示せず）を受けるようになってい
る。
のコネクティングロッドの大端部に設けられるすべり軸
受に適用して実施例により具体的に説明する。図１ない
し図５は第１実施例を示す。まず、図２に示すように、
コネクティングロッド１は、ロッド本体２の一端部にキ
ャップ３をボルト４により固定して構成されている。こ
のコネクティングロッド１において、ロッド本体２の一
端部とキャップ３とによって構成される大端部５には、
該大端部５を軸受ハウジングとするすべり軸受６が取り
付けられている。なお、コネクティングロッド１の小端
部７には、巻きブシュ形のすべり軸受８が嵌着されてお
り、このすべり軸受８によってピストンに取り付けられ
たピストンピン（図示せず）を受けるようになってい
る。
【００１６】上記大端部のすべり軸受６は、クランクシ
ャフトのクランクピン（図示せず）を受けるためのもの
で、半割り軸受９および１０を２個突き合わせて構成さ
れている。これら半割り軸受９，１０は、図１に示すよ
うに、例えば鋼製の裏金１１にＡｌ系或いはＣｕ系の軸
受合金１２を貼り合わせて構成したバイメタルを半円筒
状にして形成されている。
ャフトのクランクピン（図示せず）を受けるためのもの
で、半割り軸受９および１０を２個突き合わせて構成さ
れている。これら半割り軸受９，１０は、図１に示すよ
うに、例えば鋼製の裏金１１にＡｌ系或いはＣｕ系の軸
受合金１２を貼り合わせて構成したバイメタルを半円筒
状にして形成されている。
【００１７】これら半割り軸受９，１０の軸受面におい
て、周方向両端部に円弧状の凹部（以下、クラッシュリ
リーフ）１３が形成されている。このクラッシュリリー
フ１３は、半割り軸受９，１０をコネクティングロッド
１に取り付けたとき、図３に示すように、両者の突合わ
せ端が径方向にずれを生じたような場合に、クランクピ
ン７が突合わせ端に局部的に強く当たって軸受合金が早
期に疲労し、剥離を生じたりすることのないようにする
機能を有する。
て、周方向両端部に円弧状の凹部（以下、クラッシュリ
リーフ）１３が形成されている。このクラッシュリリー
フ１３は、半割り軸受９，１０をコネクティングロッド
１に取り付けたとき、図３に示すように、両者の突合わ
せ端が径方向にずれを生じたような場合に、クランクピ
ン７が突合わせ端に局部的に強く当たって軸受合金が早
期に疲労し、剥離を生じたりすることのないようにする
機能を有する。
【００１８】ところで、大端部５側のすべり軸受６は、
ピストンピンを介してコネクティングロッド１に伝えら
れた燃焼室の爆発力をクランクピンに伝達する機能を有
する。このため、すべり軸受６の軸受面に加わる荷重の
方向と大きさは周方向において異なり、燃焼室の爆発力
をクランクピンに伝達する側であるロッド本体２側の半
割り軸受９にはキャップ３側の半割り軸受１０に比べて
大きな荷重が加わる。
ピストンピンを介してコネクティングロッド１に伝えら
れた燃焼室の爆発力をクランクピンに伝達する機能を有
する。このため、すべり軸受６の軸受面に加わる荷重の
方向と大きさは周方向において異なり、燃焼室の爆発力
をクランクピンに伝達する側であるロッド本体２側の半
割り軸受９にはキャップ３側の半割り軸受１０に比べて
大きな荷重が加わる。
【００１９】そして、両半割り軸受９，１０の軸受合金
１２の表面によって構成される円筒状の軸受面のうち、
高荷重側の半割り軸受９の半円筒状の軸受面にはオーバ
レイ層１４が設けられている。なお、オーバレイ層１４
は、Ｓｎ基、Ｐｂ基、Ａｌ基などの軟質合金材料または
樹脂系材料からなる。これに対し、低荷重側の半割り軸
受１０の軸受合金１２によって構成される半円筒状の軸
受面には、オーバレイ層は設けられておらず、軸受合金
１２のままとされている。
１２の表面によって構成される円筒状の軸受面のうち、
高荷重側の半割り軸受９の半円筒状の軸受面にはオーバ
レイ層１４が設けられている。なお、オーバレイ層１４
は、Ｓｎ基、Ｐｂ基、Ａｌ基などの軟質合金材料または
樹脂系材料からなる。これに対し、低荷重側の半割り軸
受１０の軸受合金１２によって構成される半円筒状の軸
受面には、オーバレイ層は設けられておらず、軸受合金
１２のままとされている。
【００２０】上記半割り軸受９のオーバレイ層１４は、
図１に一点鎖線Ｃで示す周方向の中央から周方向両側に
向ってそれぞれ８０〜９０度の範囲に被着されている。
この高荷重側オーバレイ層１４の厚さは、最も大きな荷
重が加わる主荷重部Ｌである周方向中央部分で最も厚
く、当該主荷重部Ｌから周方向両側に向ってそれぞれ３
０度〜７０度の範囲では漸減薄くなるように形成され、
それよりも周方向外側の部分では、漸減部分の終端と同
じ厚さのままで均一厚さとなるように形成されている。
ここで、裏金１１は厚さ約１．２ｍｍ、軸受合金１２は
厚さ約０．３ｍｍ、オーバレイ層１４は最も厚い中央部
分で約１０μｍとなっている。
図１に一点鎖線Ｃで示す周方向の中央から周方向両側に
向ってそれぞれ８０〜９０度の範囲に被着されている。
この高荷重側オーバレイ層１４の厚さは、最も大きな荷
重が加わる主荷重部Ｌである周方向中央部分で最も厚
く、当該主荷重部Ｌから周方向両側に向ってそれぞれ３
０度〜７０度の範囲では漸減薄くなるように形成され、
それよりも周方向外側の部分では、漸減部分の終端と同
じ厚さのままで均一厚さとなるように形成されている。
ここで、裏金１１は厚さ約１．２ｍｍ、軸受合金１２は
厚さ約０．３ｍｍ、オーバレイ層１４は最も厚い中央部
分で約１０μｍとなっている。
【００２１】また、この実施例では、中央から周方向両
側に向って３０度〜７０度の範囲においては、軸受合金
１２の軸方向両端部分に、図４に示すように、緩やかに
傾斜 するクラウニング１６が設けられている。なお、ク
ラウニング１６は、長さＬ３〜１０ｍｍ、始端から終端
の落差Ｈ５〜２０μｍ程度のものである。
側に向って３０度〜７０度の範囲においては、軸受合金
１２の軸方向両端部分に、図４に示すように、緩やかに
傾斜 するクラウニング１６が設けられている。なお、ク
ラウニング１６は、長さＬ３〜１０ｍｍ、始端から終端
の落差Ｈ５〜２０μｍ程度のものである。
【００２２】これに対し、当該クラウニング１６を設け
た部分のオーバレイ層１４は、軸方向に沿って面一とな
るように被着されており、これによりオーバレイ層１４
は、中央から周方向両側へ３０度〜７０度の範囲では軸
方向の両端部分の厚さが最も厚くなるように構成されて
いる。なお、クラウニング１６は、円弧面によって構成
するようにしても良い。更に、半割り軸受９の周方向両
端部分においては、オーバレイ層１４は、図５に示すよ
うに、軸線方向に沿う厚さが軸方向両端に向って漸減す
るように形成されている。
た部分のオーバレイ層１４は、軸方向に沿って面一とな
るように被着されており、これによりオーバレイ層１４
は、中央から周方向両側へ３０度〜７０度の範囲では軸
方向の両端部分の厚さが最も厚くなるように構成されて
いる。なお、クラウニング１６は、円弧面によって構成
するようにしても良い。更に、半割り軸受９の周方向両
端部分においては、オーバレイ層１４は、図５に示すよ
うに、軸線方向に沿う厚さが軸方向両端に向って漸減す
るように形成されている。
【００２３】このように本実施例によれば、すべり軸受
６において、クランクピンとのなじみ性、非焼付性など
について軸受合金１２が本来備えている特性を補う必要
がある高荷重側の半割り軸受９にはオーバレイ層１４が
被着され、しかも、そのオーバレイ層１４は最も大きな
荷重が加わる主荷重部Ｌ（周方向の中央部分）で最も厚
くなっているので、従来の軸受面の全周に均一厚さのオ
ーバレイ層を被着したすべり軸受に比べて、なじみ性、
非焼付性などの特性において何等遜色のないものとする
ことができる。
６において、クランクピンとのなじみ性、非焼付性など
について軸受合金１２が本来備えている特性を補う必要
がある高荷重側の半割り軸受９にはオーバレイ層１４が
被着され、しかも、そのオーバレイ層１４は最も大きな
荷重が加わる主荷重部Ｌ（周方向の中央部分）で最も厚
くなっているので、従来の軸受面の全周に均一厚さのオ
ーバレイ層を被着したすべり軸受に比べて、なじみ性、
非焼付性などの特性において何等遜色のないものとする
ことができる。
【００２４】しかも、その半割り軸受９の軸受面のオー
バレイ層１４は、中央から周方向両側に向って厚さが漸
減し、そして周方向両側部分では均一の極く薄い層とな
っているので、オーバレイ層１４が仮に熱伝導率の低い
樹脂系材料で形成されていたとしても、その厚さが薄け
れば、それだけオーバレイ層１４を通して軸受合金１２
側に伝えられる熱が多くなることから、エンジンの運転
により発生した熱がオーバレイ層１４の薄肉部分から軸
受合金１２、ひいては軸受合金１２から裏金９を介して
コネクティングロッド１へと伝達され易くなり、半割り
軸受９自身、ひいてはすべり軸受６全体としての放熱性
が向上する。
バレイ層１４は、中央から周方向両側に向って厚さが漸
減し、そして周方向両側部分では均一の極く薄い層とな
っているので、オーバレイ層１４が仮に熱伝導率の低い
樹脂系材料で形成されていたとしても、その厚さが薄け
れば、それだけオーバレイ層１４を通して軸受合金１２
側に伝えられる熱が多くなることから、エンジンの運転
により発生した熱がオーバレイ層１４の薄肉部分から軸
受合金１２、ひいては軸受合金１２から裏金９を介して
コネクティングロッド１へと伝達され易くなり、半割り
軸受９自身、ひいてはすべり軸受６全体としての放熱性
が向上する。
【００２５】特に、本実施例では、軽荷重側であるキャ
ップ３側の半割り軸受１０は、オーバレイ層が設けられ
ておらず、軸受合金１２の表面そのものが軸受面となっ
ているので、軸受合金１２から裏金１１を介してコネク
ティングロッド１へと伝達される熱量がより多くなり、
すべり軸受６全体としての放熱性が一層向上する。
ップ３側の半割り軸受１０は、オーバレイ層が設けられ
ておらず、軸受合金１２の表面そのものが軸受面となっ
ているので、軸受合金１２から裏金１１を介してコネク
ティングロッド１へと伝達される熱量がより多くなり、
すべり軸受６全体としての放熱性が一層向上する。
【００２６】更に、本実施例によれば、少なくとも軸受
面とクラッシュリリーフ１３との境界の部分のオーバレ
イ層１４は、比較的薄肉であるので、そのクラッシュリ
リーフ１３と軸受面との境界部にクランクピンが局部当
たりしたような場合、オーバレイ層１４によってなじみ
性を向上させることができる。
面とクラッシュリリーフ１３との境界の部分のオーバレ
イ層１４は、比較的薄肉であるので、そのクラッシュリ
リーフ１３と軸受面との境界部にクランクピンが局部当
たりしたような場合、オーバレイ層１４によってなじみ
性を向上させることができる。
【００２７】ところで、運転初期においてすべり軸受６
がクランクピンとなじんでいない状態では、クランクピ
ンがすべり軸受６の軸方向両端部分に片当たりする傾向
にあり、この片当たり状態が生ずると、すべり軸受６と
クランクピンとの間に形成される油膜の圧力が軸線方向
両側において中央部分よりも高い状態となり、当該部分
の油膜厚さが薄くなる。
がクランクピンとなじんでいない状態では、クランクピ
ンがすべり軸受６の軸方向両端部分に片当たりする傾向
にあり、この片当たり状態が生ずると、すべり軸受６と
クランクピンとの間に形成される油膜の圧力が軸線方向
両側において中央部分よりも高い状態となり、当該部分
の油膜厚さが薄くなる。
【００２８】このような状態において、特に高荷重が加
わる部分では、軸方向両端部分で油膜が破壊され、クラ
ンクピンがオーバレイ層に直接接触するようになって、
オーバレイ層が早期摩耗し、ついには軸受合金がクラン
クピンと直接接触して摩耗する。
わる部分では、軸方向両端部分で油膜が破壊され、クラ
ンクピンがオーバレイ層に直接接触するようになって、
オーバレイ層が早期摩耗し、ついには軸受合金がクラン
クピンと直接接触して摩耗する。
【００２９】これに対し、本実施例では、高荷重が加わ
る部分、すなわち中央から周方向両側に３０度〜７０度
の範囲では、オーバレイ層１４の厚さが軸方向両側部分
で最も厚くなっているので、当該厚肉部分のオーバレイ
層１４は撓みやすくなる。このため、クランクピンが軸
方向両側部分に局部当たりして厚肉のオーバレイ層１４
がクランクピンと早期になじむ。
る部分、すなわち中央から周方向両側に３０度〜７０度
の範囲では、オーバレイ層１４の厚さが軸方向両側部分
で最も厚くなっているので、当該厚肉部分のオーバレイ
層１４は撓みやすくなる。このため、クランクピンが軸
方向両側部分に局部当たりして厚肉のオーバレイ層１４
がクランクピンと早期になじむ。
【００３０】また、キャップ３をロッド本体２にボルト
４で締め付けると、半割り軸受９，１０どうしが強く当
たり、その周方向両端部分において、ボルト４の締付力
が直 接的に作用する軸方向両側部分が内側に膨らみ出る
ようになる。本実施例では半割り軸受９の周方向両端部
分においては、オーバレイ層１４は、軸線方向に沿う厚
さが軸方向両端に向って漸減しているので、内側に膨ら
んだ部分ではクランクピンとのなじみ性が維持でき、軸
方向両端に向かっては放熱性が良好となる。
４で締め付けると、半割り軸受９，１０どうしが強く当
たり、その周方向両端部分において、ボルト４の締付力
が直 接的に作用する軸方向両側部分が内側に膨らみ出る
ようになる。本実施例では半割り軸受９の周方向両端部
分においては、オーバレイ層１４は、軸線方向に沿う厚
さが軸方向両端に向って漸減しているので、内側に膨ら
んだ部分ではクランクピンとのなじみ性が維持でき、軸
方向両端に向かっては放熱性が良好となる。
【００３１】図６は本発明の第２実施例を示すもので、
この実施例が上記第１実施例と異なるところは、オーバ
レイ層１５のうち、クラッシュリリーフ１３の内側に存
在する部分を周方向両端に向って漸次厚くなるように、
すなわちクラッシュリリーフ１３が漸次深くなる分だけ
オーバレイ層１５の厚さを漸次厚くして円筒面を形成す
るようにしたところにある。このように構成した場合に
は、クラッシュリリーフ１３における厚いオーバレイ層
により埋収性がより高められる。
この実施例が上記第１実施例と異なるところは、オーバ
レイ層１５のうち、クラッシュリリーフ１３の内側に存
在する部分を周方向両端に向って漸次厚くなるように、
すなわちクラッシュリリーフ１３が漸次深くなる分だけ
オーバレイ層１５の厚さを漸次厚くして円筒面を形成す
るようにしたところにある。このように構成した場合に
は、クラッシュリリーフ１３における厚いオーバレイ層
により埋収性がより高められる。
【００３２】図７および図８は本発明の第３実施例を示
す。この実施例は、前記第１実施例と同様に、半割り軸
受９の軸受面に、中央から周方向両側に向ってそれぞれ
８０度〜９０度の範囲で高荷重側オーバレイ層１４を被
着し、そして、主荷重部から周方向両側に向ってそれぞ
れ３０度〜７０度の範囲では主荷重部から厚さが漸減す
るように被着すると共に、それよりも周方向外側の部分
では、漸減部分の終端と同じ厚さのままで均一厚さとな
るように被着したものを前提とする。
す。この実施例は、前記第１実施例と同様に、半割り軸
受９の軸受面に、中央から周方向両側に向ってそれぞれ
８０度〜９０度の範囲で高荷重側オーバレイ層１４を被
着し、そして、主荷重部から周方向両側に向ってそれぞ
れ３０度〜７０度の範囲では主荷重部から厚さが漸減す
るように被着すると共に、それよりも周方向外側の部分
では、漸減部分の終端と同じ厚さのままで均一厚さとな
るように被着したものを前提とする。
【００３３】そして、この実施例では、特にオーバレイ
層１４を樹脂系材料により形成している。この樹脂系材
料としては、例えば、二硫化モリブデンやグラファイト
などの固体潤滑剤の微粒子、膜質改善剤、ファイバーな
どの強化材を樹脂バインダに混合したものから構成され
ている。
層１４を樹脂系材料により形成している。この樹脂系材
料としては、例えば、二硫化モリブデンやグラファイト
などの固体潤滑剤の微粒子、膜質改善剤、ファイバーな
どの強化材を樹脂バインダに混合したものから構成され
ている。
【００３４】本実施例においては、固体潤滑剤の含有率
は半割り軸受９の周方向位置に応じて変えられている。
すなわち、図７に示すように、固体潤滑剤の含有率は、
中央部の主荷重部で最も高く、中央から周方向両側に向
って漸次に減少し、軸方向両端部分での固体潤滑剤の含
有率は「０」、すなわち樹脂のみからなるようにしてい
る。
は半割り軸受９の周方向位置に応じて変えられている。
すなわち、図７に示すように、固体潤滑剤の含有率は、
中央部の主荷重部で最も高く、中央から周方向両側に向
って漸次に減少し、軸方向両端部分での固体潤滑剤の含
有率は「０」、すなわち樹脂のみからなるようにしてい
る。
【００３５】このようにオーバレイ層１４を固体潤滑剤
を含んだ樹脂系材料により構成すれば、固体潤滑剤の存
在により、クランクピンとの潤滑性が高まり、焼付き難
くなる。そして、本実施例のように、中央から周方向両
側に向って固体潤滑剤の含有率を低くして行けば、高い
荷重が作用する部分程、固体潤滑剤が多くなるので、固
体潤滑剤量を最小限に抑制しつつ、潤滑性を高めること
ができるという効果を奏するものである。
を含んだ樹脂系材料により構成すれば、固体潤滑剤の存
在により、クランクピンとの潤滑性が高まり、焼付き難
くなる。そして、本実施例のように、中央から周方向両
側に向って固体潤滑剤の含有率を低くして行けば、高い
荷重が作用する部分程、固体潤滑剤が多くなるので、固
体潤滑剤量を最小限に抑制しつつ、潤滑性を高めること
ができるという効果を奏するものである。
【００３６】また、なじみ運転を行う前の状態では、オ
ーバレイ層１４の表面は図８（ａ）に示すような状態に
あるが、なじみ運転を行うと、クランクピンになじんで
表面が面一になると共に、樹脂系のオーバレイ層１４か
ら固体潤滑剤やファイバなどの強化材が樹脂バインダ中
から抜け出て、その表面に微小なピット１７、例えば最
大長さが０．１ｍｍ程度の不定形なピット１７が生ず
る。そして、このピット１７に潤滑油が入り込んだり、
燃焼生成物であるＣ、或いは軸受合金１２の組成物であ
るＺｎ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｍｎ，
Ａｌ，Ｐなどの摩耗微粒子が捕捉され、それらが潤滑剤
として作用するようになり、エンジン始動時における潤
滑性の向上を図ることができる。
ーバレイ層１４の表面は図８（ａ）に示すような状態に
あるが、なじみ運転を行うと、クランクピンになじんで
表面が面一になると共に、樹脂系のオーバレイ層１４か
ら固体潤滑剤やファイバなどの強化材が樹脂バインダ中
から抜け出て、その表面に微小なピット１７、例えば最
大長さが０．１ｍｍ程度の不定形なピット１７が生ず
る。そして、このピット１７に潤滑油が入り込んだり、
燃焼生成物であるＣ、或いは軸受合金１２の組成物であ
るＺｎ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ｓｂ，Ｉｎ，Ｍｎ，
Ａｌ，Ｐなどの摩耗微粒子が捕捉され、それらが潤滑剤
として作用するようになり、エンジン始動時における潤
滑性の向上を図ることができる。
【００３７】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。半割り軸受９の軸受面のうちでも最
も大きな荷重が加わる主荷重部Ｌは、半割り軸受９の周
方向の中央部に限らず、周方向両端のうち、いずれか一
方に偏った位置に存在していても良い。
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。半割り軸受９の軸受面のうちでも最
も大きな荷重が加わる主荷重部Ｌは、半割り軸受９の周
方向の中央部に限らず、周方向両端のうち、いずれか一
方に偏った位置に存在していても良い。
【００３８】図９（ａ）に示すように、低荷重側の半割
り軸受１０に、高荷重側の半割り軸受７のオーバレイ層
１４の最も薄い部分と同じ厚さのオーバレイ層１８を均
一に設けるようにしても良い。
り軸受１０に、高荷重側の半割り軸受７のオーバレイ層
１４の最も薄い部分と同じ厚さのオーバレイ層１８を均
一に設けるようにしても良い。
【００３９】図９（ｂ）に示すように、高荷重側の半割
り軸受９に図１と同様のオーバレイ層１４を設け、これ
と同一構成の軸受を低荷重側の半割り軸受１０として使
用するように構成しても良い。
り軸受９に図１と同様のオーバレイ層１４を設け、これ
と同一構成の軸受を低荷重側の半割り軸受１０として使
用するように構成しても良い。
【００４０】高荷重側の半割り軸受９において、オーバ
レイ層を樹脂系材料で形成する場合、特に潤滑性を期待
する領域（特に大きな荷重が加わる領域）は中央から周
方向両側にそれぞれ３０度〜７０度の範囲であるから、
その範囲では固体潤滑剤の含有率を一定とし、それより
も外側の領域のでは、固体潤滑剤の含有率を、３０度〜
７０度の範囲の固体潤滑剤の含有率よりも低い、或い
は、固体潤滑剤を含まず、樹脂のみとしても良い。
レイ層を樹脂系材料で形成する場合、特に潤滑性を期待
する領域（特に大きな荷重が加わる領域）は中央から周
方向両側にそれぞれ３０度〜７０度の範囲であるから、
その範囲では固体潤滑剤の含有率を一定とし、それより
も外側の領域のでは、固体潤滑剤の含有率を、３０度〜
７０度の範囲の固体潤滑剤の含有率よりも低い、或い
は、固体潤滑剤を含まず、樹脂のみとしても良い。
【００４１】すべり軸受としては、半割り軸受を２個突
き合わせて構成するものに限らず、最初から円筒状に形
成されているブシュであっても良い。本発明は自動車用
エンジンに使用されるすべり軸受に限られず、すべり軸
受一般に広く適用できる。
き合わせて構成するものに限らず、最初から円筒状に形
成されているブシュであっても良い。本発明は自動車用
エンジンに使用されるすべり軸受に限られず、すべり軸
受一般に広く適用できる。
【図１】本発明の第１実施例を示すすべり軸受の断面図
【図２】コネクティングロッドの正面図
【図３】クラッシュリリーフの機能を説明するための断
面図
面図
【図４】図１のア−ア線に沿う断面図
【図５】図１のイ−イ線に沿う断面図
【図６】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図７】本発明の第３実施例を示す樹脂系オーバレイ層
の固体潤滑剤含有率図
の固体潤滑剤含有率図
【図８】なじみ運転前後のオーバレイ層の断面図
【図９】本発明の第１〜第３実施例とは異なる他の実施
例を示す概略図
例を示す概略図
図中、６はすべり軸受、９，１０は半割り軸受、１１は
裏金、１２は軸受合金、１３はクラッシュリリーフ、１
４、１５は高荷重側オーバレイ層、１６はクラウニン
グ、１７はピット、１８はオーバレイ層である。
裏金、１２は軸受合金、１３はクラッシュリリーフ、１
４、１５は高荷重側オーバレイ層、１６はクラウニン
グ、１７はピット、１８はオーバレイ層である。
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フロントページの続き
(72)発明者 山本 康一
名古屋市北区猿投町２番地 大同メタル
工業株式会社内
(72)発明者 柴山 隆之
名古屋市北区猿投町２番地 大同メタル
工業株式会社内
(56)参考文献 特開 平10−37962（ＪＰ，Ａ)
実開 平５−96539（ＪＰ，Ｕ)
実開 平２−18923（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭62−28922（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭61−36723（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭61−103627（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭58−144123（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭63−162125（ＪＰ，Ｕ)
国際公開97／28380（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16C 3/00 - 9/06
F16C 17/00 - 17/26
F16C 33/00 - 33/28
Claims (6)
- 【請求項１】 円筒状に構成される軸受合金面に対して
加わる荷重が周方向で大小異なるすべり軸受において、 前記軸受合金面のうち高荷重が加わる側にオーバレイ層
を設け、 この高荷重側オーバレイ層は、 形成領域内に高荷重側の軸受合金面のうち最も大きな荷
重が加わる主荷重部を含むように、中央から周方向両側
に向ってそれぞれ８０度〜９０度の範囲に形成され、 且つ、中央から周方向両側に向ってそれぞれ３０度〜７
０度の範囲では、高荷重側オーバレイ層の中央部分から
周方向両側に向って厚さが漸減し、それよりも周方向外
側では厚さは均一或いは周方向両側に向って厚さが漸増
するように形成されていると共に、軸方向に沿う厚さは、中央から周方向両側に向ってそれ
ぞれ３０度〜７０度の範囲では軸方向両端部分で最も厚
く、それよりも周方向外側の部分では軸方向両端に向っ
て漸減するように定められている ことを特徴とするすべ
り軸受。 - 【請求項２】 高荷重側オーバレイ層は、中央部分にお
いて軸方向に沿う厚さが、軸方向両端部分において最も
厚く設定されていることを特徴とする請求項１記載のす
べり軸受。 - 【請求項３】 高荷重側オーバレイ層は、固体潤滑剤と
樹脂バインダとを含む樹脂系材料からなることを特徴と
する請求項１または２記載のすべり軸受。 - 【請求項４】 高荷重側オーバレイ層は、中央から周方
向両側に向ってそれぞれ３０度〜７０度の範囲では固体
潤滑剤と樹脂バインダとを含む樹脂系材料により形成さ
れ、それよりも周方向外側の部分では樹脂のみ、また
は、固体潤滑剤の含有率が中央から周方向両側に向って
それぞれ３０度〜７０度の範囲に形成される前記樹脂系
材料の固体潤滑剤の含有率よりも低い樹脂系材料により
形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
かに記載のすべり軸受。 - 【請求項５】 高荷重側オーバレイ層は、固体潤滑剤と
樹脂バインダとから なる樹脂系材料により形成され、そ
の樹脂系材料中の固体潤滑剤の含有率は、中央部分で最
も高く、中央部分から周方向に離れるに従って固体潤滑
剤の含有率が低くなることを特徴とする請求項１ないし
４のいずれかに記載のすべり軸受。 - 【請求項６】 高荷重側オーバレイ層は、固体潤滑剤と
樹脂バインダとを含む樹脂系材料により形成され、初期
なじみにより、オーバレイ層表面に微小なピットが生成
されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに
記載のすべり軸受。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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