特開 2019-218973 内燃機関のクランク軸用主軸受および軸受装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-218973(P2019-218973A)

(43)【公開日】2019年12月26日

(54)【発明の名称】内燃機関のクランク軸用主軸受および軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 9/02 20060101AFI20191129BHJP

   F16C 17/02 20060101ALI20191129BHJP

   F16C 33/10 20060101ALI20191129BHJP

   F02F 7/00 20060101ALI20191129BHJP

   F01M 1/06 20060101ALI20191129BHJP

【ＦＩ】

   F16C9/02

   F16C17/02 Z

   F16C33/10 Z

   F02F7/00 301F

   F01M1/06 A

   F01M1/06 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2018-114978(P2018-114978)

(22)【出願日】2018年6月15日

(71)【出願人】

【識別番号】591001282

【氏名又は名称】大同メタル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】後藤 志歩

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 康志

【テーマコード（参考）】

3G024

3G313

3J011

3J033

【Ｆターム（参考）】

3G024AA53

3G024AA55

3G024BA23

3G024FA07

3G313BC01

3G313BC02

3G313BD27

3G313BD29

3G313BD37

3J011AA07

3J011AA20

3J011BA02

3J011BA13

3J011CA01

3J011DA02

3J011JA02

3J011KA02

3J011LA08

3J011MA06

3J011MA23

3J011NA01

3J011QA02

3J011RA01

3J033AA05

3J033GA02

3J033GA03

3J033GA04

3J033GA05

(57)【要約】

【課題】内燃機関のクランク軸用主軸受において、下側の半割軸受の摺動面の温度を低下させること。
【解決手段】本発明によれば、主軸受が第１および第２の半割軸受を有し、第１および第２の半割軸受の突合せ部分の内周面側に軸線方向溝が形成される。第２の半割軸受はその内周面に周方向に延びる部分溝を有し、部分溝の周方向前端部が、軸線方向溝から第２の半割軸受の周方向中央部へ向かって円周角度１°以上に相当する第１の周方向距離だけ離間し、また部分溝の周方向後端部が、第２の半割軸受の、クランク軸の回転方向前方側の周方向端面から第２の半割軸受の周方向中央部側へ向かって円周角度５°〜４５°の範囲内の内周面上に位置する。第１の周方向距離Ｌ１は、ジャーナル部の入口開口の周方向長さＬ２より小さく、それにより部分溝は、ジャーナル部の潤滑油路を介して軸線方向溝と流体連通することができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関のクランク軸のジャーナル部を回転自在に支持するための主軸受であって、前記ジャーナル部が、円筒胴部と、前記円筒胴部を貫通して延びる潤滑油路と、前記円筒胴部の外周面上に形成された前記潤滑油路の少なくとも１つの入口開口とを有している、主軸受において、
前記主軸受は第１および第２の半割軸受を有し、前記第１および第２の半割軸受は、前記第１の半割軸受のそれぞれの周方向端面を前記第２の半割軸受のそれぞれの周方向端面と突き合わせることによって円筒形状に組み合わされ、
前記第１および第２の半割軸受は、互いに組み合わされたとき、それぞれの突合せ部分の内周面側に、前記主軸受の軸線方向全長に亘って延びる軸線方向溝を共に形成するように構成され、
前記第１の半割軸受は、その内周面に延びる油溝を有し、
前記第２の半割軸受は、その内周面に周方向に延びる部分溝を有し、前記部分溝の、前記クランク軸の回転方向前方側の周方向前端部が、前記軸線方向溝から前記第２の半割軸受の周方向中央部へ向かって円周角度１°以上離間して前記内周面上に位置し、また前記部分溝の、前記クランク軸の回転方向後方側の周方向後端部が、前記第２の半割軸受の、前記クランク軸の回転方向前方側の周方向端面から前記第２の半割軸受の周方向中央部へ向かって円周角度５°〜４５°の範囲内の前記内周面上に位置し、
前記軸線方向溝の、前記クランク軸の回転方向後方側の周方向端部と、前記部分溝の前記周方向前端部とはしたがって第１の周方向距離だけの離間しており、
前記部分溝の軸線方向幅の中央が、前記ジャーナル部の前記入口開口の中心と整合するように配置され、
前記第１の周方向距離が、前記ジャーナル部の前記入口開口の周方向長さより小さく、それにより前記部分溝は、前記軸線方向溝と、前記ジャーナル部の前記潤滑油路を介して流体連通するようになっている
主軸受。

【請求項2】

前記第１の周方向距離Ｌ１と前記ジャーナル部の前記入口開口の周方向長さＬ２とが、関係式：Ｌ２−Ｌ１≧０．５ｍｍを満たす、請求項１に記載の主軸受。

【請求項3】

前記第１の周方向距離Ｌ１と前記ジャーナル部の前記入口開口の周方向長さＬ２とが、関係式：Ｌ１≧Ｌ２×０．３を満たす、請求項１または２に記載の主軸受。

【請求項4】

前記第１の周方向距離Ｌ１と前記ジャーナル部の前記入口開口の周方向長さＬ２とが、関係式：Ｌ１≧Ｌ２×０．６を満たす、請求項３に記載の主軸受。

【請求項5】

前記部分溝の軸線方向幅Ｗ２と、前記第２の半割軸受の軸線方向長さＬ３とが、関係式：Ｗ２≧Ｌ３×０．５を満たす、請求項１から４までのいずれか一項に記載の主軸受。

【請求項6】

前記第２の半割軸受の内周面からの前記部分溝の最大深さが０．０１〜０．１ｍｍである、請求項１から５までのいずれか一項に記載の主軸受。

【請求項7】

前記主軸受の内周面からの前記軸線方向溝の最大深さが０．１〜１ｍｍである、請求項１から６までのいずれか一項に記載の主軸受。

【請求項8】

前記主軸受の内周面からの前記軸線方向溝の最大深さが０．１〜０．５ｍｍである、請求項７に記載の主軸受。

【請求項9】

前記主軸受の内周面上における前記軸線方向溝の周方向幅が０．２〜２ｍｍである、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の主軸受。

【請求項10】

前記第１および第２の半割軸受のそれぞれが、周方向両端面に隣接して内周面側に形成された２つのクラッシュリリーフを有する、請求項１から９までのいずれか一項に記載の主軸受。

【請求項11】

前記ジャーナル部の前記円筒胴部の外周面上における前記入口開口の面積が、前記ジャーナル部内の前記潤滑油路の断面積より大きく、したがって前記入口開口と前記潤滑油路の間には断面積が徐々に変化する流路遷移部分が形成されている、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の主軸受。

【請求項12】

前記ジャーナル部の前記円筒胴部の外周面からの前記流路遷移部分の深さが１〜２ｍｍである、請求項１１に記載の主軸受。

【請求項13】

請求項１から１２までのいずれか一項に記載の主軸受と、前記主軸受によって支持される前記ジャーナル部とを有する軸受装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関のクランク軸用主軸受に関するものであり、より詳細には、クランク軸のジャーナル部を内燃機関のシリンダブロック下部に支持するための主軸受に関するものである。さらに本発明は、そのような主軸受および対応する軸部から構成される軸受装置にも関するものである。

【背景技術】

【0002】

内燃機関のクランク軸は、そのジャーナル部において、一対の半割軸受から成る主軸受を介して内燃機関のシリンダブロック下部に支持される。この主軸受を潤滑するために、オイルポンプによって吐出された潤滑油が、シリンダブロックの壁内に形成されたオイルギャラリーおよび主軸受の壁に形成された貫通口を通して、主軸受の内周面に沿って形成された潤滑油溝内に送り込まれる。クランク軸には、第１潤滑油路がジャーナル部を直径方向に貫通して形成されており、その両端開口で主軸受の潤滑油溝と連通する。さらに、第２潤滑油路が第１潤滑油路から分岐してクランクアーム部を通るように形成され、クランクピンの直径方向に貫通して形成された第３潤滑油路と連通している。したがって、主軸受の潤滑油溝内に送り込まれた潤滑油は、第１潤滑油路、第２潤滑油路および第３潤滑油路を通り、その後、第３潤滑油路の端部開口（クランクピンの外周面上に形成される潤滑油出口）からクランクピンとコンロッド軸受の間の摺動面に供給される。

【0003】

主軸受の潤滑油溝は、一対の半割軸受のうちの少なくとも一方の内周面に、その周方向の全長に亘って形成される（特許文献１の図１）。この場合、シリンダブロック内のオイルギャラリーから主軸受の潤滑油溝に供給された潤滑油は、ジャーナル部の回転にしたがって半割軸受の周方向端部まで主として流れ、その多くが、一対の半割軸受の接合部に形成された軸線方向溝を通して軸受外部に排出される（特許文献２参照）。

【0004】

従来から、主軸受およびコンロッド軸受として、一対の半割軸受から構成されるすべり軸受が採用されている。すべり軸受には、半割軸受同士の接合部に隣接して、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、半割軸受の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、一対の半割軸受を組み付けた状態における、半割軸受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３および４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８−２７７８３１号公報

【特許文献2】特開２００５−６９２８３号公報

【特許文献3】特開平４−２１９５２１号公報

【特許文献4】特開平７−１３９５３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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、軸受の内周面に対する潤滑油の供給量が減少する傾向にある。
一対の半割軸受の接合部に軸線方向溝やクラッシュリリーフが形成された従来の主軸受では、シリンダブロック内のオイルギャラリーから主軸受の潤滑油溝に供給された潤滑油は、半割軸受のクランク軸の回転方向前方側の周方向端部まで流れたのち、主軸受の軸線方向溝およびクラッシュリリーフと、ジャーナル部とによって形成される隙間を通して軸受外部に排出されやすい。この場合、潤滑油溝が形成された一方の半割軸受（第１の半割軸受）と対となる他方の半割軸受（第２の半割軸受）の内周面への油の供給が不十分となり、その結果、第２の半割軸受の、特にクランク軸の回転方向前方側の軸線方向溝およびクラッシュリリーフに隣接する領域の内周面がクランク軸のジャーナル部と直接接触して発熱し、その熱により第２の半割軸受の摺動面が損傷しやすい。

【0007】

したがって本発明の目的は、内燃機関のクランク軸のジャーナル部を回転自在に支持するための、第１および第２の半割軸受を有する主軸受において、第２の半割軸受の摺動面の温度を低下させることにより上述した損傷を防ぐことができる主軸受を提供することである。本発明の他の目的は、そのような主軸受およびジャーナル部から構成される軸受装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の第一の観点によれば、内燃機関のクランク軸のジャーナル部を回転自在に支持するための主軸受であって、ジャーナル部が、円筒胴部と、円筒胴部を貫通して延びる潤滑油路と、円筒胴部の外周面上に形成された潤滑油路の少なくとも１つの入口開口とを有している、主軸受において、
主軸受は第１および第２の半割軸受を有し、第１および第２の半割軸受は、第１の半割軸受のそれぞれの周方向端面を第２の半割軸受のそれぞれの周方向端面と突き合わせることによって円筒形状に組み合わされ、
第１および第２の半割軸受は、互いに組み合わされたとき、それぞれの突合せ部分の内周面側に、主軸受の軸線方向全長に亘って延びる軸線方向溝を共に形成するように構成され、
第１の半割軸受は、その内周面に延びる油溝を有し、
第２の半割軸受は、その内周面に周方向に延びる部分溝を有し、この部分溝の、クランク軸の回転方向前方側の周方向前端部が、軸線方向溝から第２の半割軸受の周方向中央部へ向かって円周角度１°以上離間して内周面上に位置し、また部分溝の、クランク軸の回転方向後方側の周方向後端部が、第２の半割軸受の、クランク軸の回転方向前方側の周方向端面から第２の半割軸受の周方向中央部へ向かって円周角度５°〜４５°の範囲内の内周面上に位置し、
軸線方向溝の、クランク軸の回転方向後方側の周方向端部と、部分溝の周方向前端部とはしたがって第１の周方向距離だけ離間しており、
部分溝の軸線方向幅の中央が、ジャーナル部の入口開口の中心と整合するように配置され、
第１の周方向距離Ｌ１が、ジャーナル部の入口開口の周方向長さＬ２より小さく、それにより部分溝は、軸線方向溝と、ジャーナル部の潤滑油路を介して流体連通するようになっている
主軸受が提供される。

【0009】

本発明の一実施形態では、第１の周方向距離Ｌ１とジャーナル部の入口開口の周方向長さＬ２とが以下の関係式：
Ｌ２−Ｌ１≧０．５ｍｍ
を満たしていてもよい。

【0010】

本発明の他の実施形態では、第１の周方向距離Ｌ１とジャーナル部の入口開口の周方向長さＬ２とが以下の関係式：
Ｌ１≧Ｌ２×０．３
を満たしていてもよい。
より好ましくは、第１の周方向距離Ｌ１とジャーナル部の入口開口の周方向長さＬ２とが以下の関係式：
Ｌ１≧Ｌ２×０．６
を満たしていてもよい。

【0011】

本発明の他の実施形態では、部分溝の軸線方向幅Ｗ２と、第２の半割軸受の軸線方向長さ（軸受幅）Ｌ３とが以下の関係式：
Ｗ２≧Ｌ３×０．５
を満たしていてもよい。

【0012】

本発明の他の実施形態では、第２の半割軸受の内周面からの部分溝の最大深さが０．０１〜０．１ｍｍであってもよい。

【0013】

本発明のさらに他の実施形態では、主軸受の内周面からの軸線方向溝の最大深さが０．１〜１ｍｍであってもよい。
より好ましくは、主軸受の内周面からの軸線方向溝の最大深さが０．１〜０．５ｍｍであってもよい。

【0014】

本発明の他の実施形態では、主軸受の内周面上における軸線方向溝の周方向幅が０．２〜２ｍｍであってもよい。

【0015】

本発明の他の実施形態では、第１および第２の半割軸受のそれぞれが、周方向両端面（前方側の周方向端面および後方側の周方向端面）に隣接して内周面側に形成されたクラッシュリリーフを有していてもよい。

【0016】

本発明の他の実施形態では、ジャーナル部の円筒胴部の外周面上における入口開口の面積が、ジャーナル部内の潤滑油路の断面積より大きく、したがって入口開口と潤滑油路の間には断面積が徐々に変化する流路遷移部分が形成されていてもよい。
好ましくは、ジャーナル部の円筒胴部の外周面からの流路遷移部分の深さが１〜２ｍｍであってもよい。

【0017】

本発明の他の実施形態では、第１の半割軸受の油溝の周方向端部が、内周面上に位置していてもよく、または第１の半割軸受の周方向端面で開口していてもよい。さらに、油溝の軸線方向幅の中央もまた、ジャーナル部の入口開口の中心と整合するように配置されていてもよい。

【0018】

また本発明の第二の観点によれば、上述した第一の観点によるクランク軸用主軸受と、この主軸受によって支持されるジャーナル部とから構成される軸受装置が提供される。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、主軸受の第２の半割軸受は、周囲を摺動面で囲まれた閉じた部分溝を有し、したがってジャーナル部の潤滑油路の入口開口から部分溝内に流れた潤滑油が乱流となり、且つ部分溝内で一時的に滞留する。それゆえ、半割軸受の、回転方向前方側の摺動面が油量不足により相手軸と接触して熱を発生しても、乱流となった油流に熱が効率よく伝達される。さらに、その後クランク軸の回転により部分溝はジャーナル部の潤滑油路を介して軸線方向溝と連通するよう構成されているので、高温となった潤滑油は軸線方向溝を通って軸受外部に排出される。このため、軸受が損傷するほどの高温となることを抑制することができる。

【0020】

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本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】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でそれぞれ截断した模式図である。

【図2】本発明の実施例１によるクランク軸用主軸受、およびクランク軸の正面図である。

【図3】図２に示す主軸受の上側の第１の半割軸受を軸受内周面側から見た平面図である。

【図4】図２に示す主軸受の下側の第２の半割軸受を軸受内周面側から見た平面図である。

【図5】図２示す主軸受の第２の半割軸受の正面図である。

【図6】図２に示す主軸受の第１および第２の半割軸受の接合部、ならびにクランク軸の、軸線方向から見た拡大断面図である。

【図7】図６に示す主軸受の接合部を軸受内周面側から見た図である。

【図8】図６に示す主軸受の接合部の拡大正面図である。

【図9】図６に示す第２の半割軸受の周方向端部付近を軸線方向から見た拡大断面図である。

【図10】ジャーナル部の潤滑油路に流路遷移部分が形成された、図６と同様の図である。

【図11A】図２に示す主軸受の機能を説明するための、主軸受の接合部を軸線方向から見た拡大断面図である。

【図11B】図２に示す主軸受の機能を説明するための、主軸受の接合部を軸線方向から見た拡大断面図である。

【図12】図２に示す主軸受の機能を説明するための、主軸受の接合部を軸線方向から見た拡大断面図である。

【図13】本発明の実施例２によるクランク軸用主軸受、およびクランク軸の正面図である。

【図14】図１３に示す主軸受の上側の第１の半割軸受を軸受内周面側から見た平面図である。

【図15】図１３に示す主軸受の下側の第２の半割軸受を軸受内周面側から見た平面図である。

【図16】図１３に示す主軸受の第１および第２の半割軸受の接合部、ならびにクランク軸の、軸線方向から見た拡大断面図である。

【図17】図１６に示す主軸受の接合部を軸受内周面側から見た図である。

【図18】図１３に示す主軸受の機能を説明するための、主軸受の接合部を軸線方向から見た拡大断面図である。

【図19】図１３に示す主軸受の機能を説明するための、主軸受の接合部を軸線方向から見た拡大断面図である。

【図20】図１３に示す主軸受の機能を説明するための、主軸受の接合部を軸線方向から見た図である。

【図21】図１３に示す主軸受の機能を説明するための、主軸受の接合部を軸受内周面側から見た拡大断面図である。

【図22】クラッシュリリーフを設けた場合の、図２に示す主軸受の接合部の軸線方向から見た拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。

【実施例1】

【0023】

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でそれぞれ截断した模式図であり、ジャーナル部１０、クランクピン１２およびコンロッド１４を示す。これら三部材の紙面奥行き方向での位置関係として、ジャーナル部１０が紙面の奥側に、クランクピン１２が手前側にあり、このクランクピン１２は、他端にピストンを担持するコンロッド１４の大端部ハウジング１６で包囲されている。

【0024】

ジャーナル部１０は、一対の半割軸受１７、１８から構成される主軸受１９を介して、内燃機関のシリンダブロック下部（図示せず）に支持されている。図面で上側に位置する第１の半割軸受１７に、周方向の全長に亘って周方向に延びる油溝１７Ｇが内周面に形成されている。ジャーナル部１０はその直径方向に貫通孔（潤滑油路）１０ａを有し、ジャーナル部１０が矢印Ｘ方向に回転すると、貫通孔１０ａの両端の入口開口が交互に油溝１７Ｇに連通する。図面で下側に位置する第２の半割軸受１８に、部分的に周方向に延びる部分溝１８Ｇが内周面に形成されている。

【0025】

ジャーナル部１０、図示されないクランクアーム、およびクランクピン１２を貫通して、貫通孔１０ａに連通する内部潤滑油路２０がクランク軸内部に形成されている。

【0026】

クランクピン１２は、一対の半割軸受２２Ａ、２２Ｂから構成されるコンロッド軸受２２を介して、コンロッド１４の（コンロッド側大端部ハウジング１６Ａとキャップ側大端部ハウジング１６Ｂから構成される）大端部ハウジング１６に保持されている。

【0027】

図２〜図９に、主軸受１９を構成する一対の半割軸受１７、１８の詳細を示す。図２の紙面上側の第１の半割軸受１７は、ジャーナル部１０の回転方向Ｘの前方側に配置される前方側周方向端面１７Ａ、および後方側に配置される後方側周方向端面１７Ｂを有する。下側の第２の半割軸受１８は、ジャーナル部１０の回転方向Ｘの前方側に配置される前方側周方向端面１８Ｂ、および後方側に配置される後方側周方向端面１８Ａを有する。第１の半割軸受１７の前方側周方向端面１７Ａは第２の半割軸受１８の後方側周方向端面１８Ａと突き合わされ、また第２の半割軸受１８の前方側周方向端面１８Ｂは第１の半割軸受１７の後方側周方向端面１７Ｂと突き合わされ、それによって円筒形状の主軸受１９を構成している。
ところで、内燃機関のクランク軸は、運転時には一方向に回転する。このため当業者であれば、クランク軸の回転方向を考慮し、第１の半割軸受１７の周方向両端面のうち、どちらが「ジャーナル部１０の回転方向Ｘの前方側に配置される前方側周方向端面１７Ａ」であり、どちらが「ジャーナル部１０の回転方向Ｘの後方側に配置される後方側周方向端面１７Ｂ」であるか認定することができよう。同じく、当業者であれば第２の半割軸受１８の「ジャーナル部１０の回転方向Ｘの前方側に配置される前方側周方向端面１８Ｂ」および「ジャーナル部１０の回転方向Ｘの後方側に配置される後方側周方向端面１８Ａ」も認定することができよう。また当業者であれば、本発明の開示にしたがって本発明の主軸受１９を設計、製造し、これを一方向に回転するクランク軸を支承する軸受装置に適切に組み付けることが可能である。

【0028】

第１の半割軸受１７の前方側周方向端面１７Ａおよび後方側周方向端面１７Ｂは、その内周面側に、軸線方向の全長に亘って面取りの態様で形成された傾斜面１７Ｃ、１７Ｄをそれぞれ有し、また第２の半割軸受１８の前方側周方向端面１８Ｂおよび後方側周方向端面１８Ａは、その内周面側に、軸線方向の全長に亘って同様に形成された傾斜面１８Ｄ、１８Ｃをそれぞれ有し、それによって半割軸受１７、１８の接合部（または突合せ部）には軸線方向溝２４Ａ、２４Ｂが形成される。

【0029】

図２および図３から理解されるように、第１の半割軸受１７の内周面１７Ｓに形成された油溝１７Ｇは、第１の半割軸受１７の内周面の周方向の全長に亘って延びており、第１の半割軸受１７の周方向両端面１７Ａ、１７Ｂに開口している。なお、本実施例では、油溝１７Ｇは、周方向の全長に亘って、第１の半割軸受１７の内周面１７Ｓからの溝深さが一定になされている。しかし、これに限定されないで、油溝１７Ｇの溝深さは、周方向で変化していてもよい。また油溝１７Ｇの最大溝深さは、例えば乗用車用の小型の内燃機関の場合、一般的に０．５〜２．５ｍｍ程度であるが、本発明はこれに限定されない。また本実施例では、油溝１７Ｇは、主軸受の軸線方向断面内において矩形断面形状を有するが、他の断面形状であってもよい。

【0030】

図３から理解されるように、油溝１７Ｇは第１の半割軸受１７の軸線方向長さ（軸受幅）の中央に配置される。油溝１７Ｇの底部には第１の半割軸受１７を径方向に貫通する貫通口（図示せず）が形成され、潤滑油は、シリンダブロックの壁内のオイルギャラリーから、この貫通口を通して油溝１７Ｇ内に供給される。潤滑油の一部はその後、ジャーナル部１０の矢印Ｘ方向の回転にしたがって油溝１７Ｇ内を回転方向前方へ流れ、潤滑油の他の一部は油溝１７Ｇ内を回転方向と反対方向に流れる。第１の半割軸受１７はまた、油溝１７Ｇの幅（軸線方向長さ）Ｗ１の中央がジャーナル部１０の潤滑油路１０ａの入口開口２６の中心と整合するように配置されているので（図７は、概ね図６の回転位置にある入口開口２６を破線で示す）、油溝１７Ｇ内に供給された潤滑油は、入口開口２６を通してコンロッド軸受２２へとさらに流れることができる。ジャーナル部１０の潤滑油路１０ａの入口開口２６の寸法は、内燃機関の仕様により異なるが、例えば乗用車用の小型の内燃機関の場合、入口開口２６の直径はφ５〜８ｍｍ程度である。

【0031】

図４および図５から理解されるように、第２の半割軸受１８の内周面１８Ｓには部分的に周方向に延びる部分溝１８Ｇが形成されており、部分溝１８Ｇの周方向両端部１８ＧＦ、１８ＧＲが第２の半割軸受１８の内周面１８Ｓ上に位置している。より詳細には、図５に示すように、部分溝１８Ｇの、クランク軸の回転方向Ｘの前方側の周方向前端部１８ＧＦは、軸線方向溝２４Ｂ（傾斜面１８Ｄ）から第２の半割軸受１８の周方向中央部Ｃへ向かって円周角度θ１で１°以上離間した内周面１８Ｓ上に位置し、またクランク軸の回転方向Ｘの後方側の周方向後端部１８ＧＲは、第２の半割軸受１８の後方側周方向端面１８Ｂから第２の半割軸受１８の周方向中央部Ｃへ向かって円周角度θ２で５°〜４５°の範囲内の内周面１８Ｓ上に位置する。したがって図６および図７からよく理解できるように、軸線方向溝２４Ｂと、部分溝１８Ｇの周方向前端部１８ＧＦとの間には分離内周面１８Ｓ’が形成される。第２の半割軸受１８はまた、部分溝１８Ｇの幅Ｗ２の中央がジャーナル部１０の潤滑油路１０ａの入口開口２６の中心と整合するように配置されている。
なお、本実施例では、第１の半割軸受１７の油溝１７Ｇの軸線方向における幅Ｗ１（油溝１７Ｇの、クランク軸の回転方向Ｘの後方側の周方向端部での幅）と、第２の半割軸受１８の部分溝１８Ｇの軸線方向における幅Ｗ２（部分溝１８Ｇの周方向前端部１８ＧＦでの幅）は、同じになされている。
また、図９に示すように、部分溝１８Ｇの、第２の半割軸受１８の内周面１８Ｓからの最大深さＤ２は、０．０１〜０．１ｍｍであることが好ましい。本実施例では、部分溝１８Ｇの深さは、部分溝１８Ｇの周方向長さの中央部付近で最大であり、周方向両端部へ向かって小さくなっている。なお、油溝１７Ｇと同様、部分溝１８Ｇも矩形断面形状を有している。

【0032】

図６は、図２に示す主軸受１９の紙面左側の接合部を、クランク軸の軸線方向から見た拡大断面図を示す。
図６によれば、軸線方向溝２４Ｂと、第２の半割軸受１８の部分溝１８Ｇの周方向前端部１８ＧＦとは、第１の周方向距離Ｌ１だけ離間していることが理解されよう。この第１の周方向距離Ｌ１は、ジャーナル部１０の潤滑油路１０ａの入口開口２６の周方向長さＬ２より小さくなされており、したがって部分溝１８Ｇは、軸線方向溝２４Ｂと潤滑油路１０ａを介して流体連通可能である。

【0033】

入口開口２６は、図６では潤滑油路１０ａと同じ断面積を有するものとして記載している。しかし入口開口２６は、加工の結果として、例えば図１０に示すように潤滑油路１０ａより大きい断面積を有していてもよく、またジャーナル部１０の外周面上において円形または楕円形の開口形状を有していてもよい。入口開口２６の断面積が潤滑油路１０ａの断面積より大きい場合、入口開口２６と潤滑油路１０ａの間には断面積が油路方向に徐々に変化する流路遷移部分２９が、ジャーナル部１０の外周面から深さ１〜２ｍｍまで形成される（図１０）。しかし、いずれの場合も、入口開口２６はジャーナル部１０の外周面上に周方向長さ（直線距離）Ｌ２を有するものと定義されることが理解されよう。

【0034】

（作用）
上述したように、シリンダブロック内のオイルギャラリーから第１の半割軸受１７の油溝１７Ｇに供給された潤滑油は、クランク軸の回転に伴ってクランク軸の回転方向前方側の周方向端部まで流れ、その後第２の半割軸受１８の内周面１８Ｓに供給される。しかしその際、潤滑油の一部が軸線方向溝２４Ａ（およびクラッシュリリーフとクランク軸の間の隙間）から外部へ流出し、第２の半割軸受１８への供給油量が減少する。さらに、潤滑油は、第２の半割軸受１８の摺動面の軸線方向端部からも外部に流出（サイドリーク）することから、第２の半割軸受１８の、クランク軸の回転方向前方側の摺動面では潤滑油が不足し、軸受の内周面とクランク軸の表面とが直接接触しやすい。したがって従来の主軸受では、その直接接触による熱のため、軸受の内周面に損傷が生じやすくなっている。
しかし本発明の主軸受１９は、第２の半割軸受１９の内周面１８Ｓの回転方向前方側に、軸線方向溝２４Ｂと直接連通していない閉じた部分溝１８Ｇを有しているので、ジャーナル部１０の潤滑油路１０ａと部分溝１８Ｇとが連通を開始する瞬間（図１１Ａ〜図１１Ｂ）、クランク軸の回転による遠心力から発生する潤滑油路１０ａ内の逆流の圧力と、部分溝１８Ｇ内の圧力との圧力差によって、潤滑油の高圧な噴出流が閉じた部分溝１８Ｇ内に分散して流れ込み潤滑油の乱流を発生させ、さらにこの潤滑油が部分溝１８Ｇ内に一時的に滞留する。軸受の内周面で発生した熱はこの潤滑油の乱流に効率よく伝達され、次いでジャーナル部１０の潤滑油路１０ａを介して部分溝１８Ｇと軸線方向溝２４Ｂとが連通することにより、高温となった潤滑油が軸受の外部へ排出される。これにより、第２の半割軸受が損傷するほどの高温となることを抑制することできる。
なお、部分溝１８Ｇで潤滑油の乱流を発生させることで、先ず、部分溝１８Ｇの表面の熱が潤滑油に伝達されるため、部分溝１８Ｇの表面と部分溝１８Ｇの周囲の半割軸受１８の内周面１８Ｓに温度勾配が発生する。そうすると、半割軸受１８の内部では、発生した温度勾配を小さくするように内周面１８Ｓの熱が部分溝１８Ｇ表面へと伝達されるため、結果として半割軸受１８の部分溝１８Ｇの周囲の内周面１８Ｓが冷却されることが当業者には理解されよう。

【0035】

より詳細には、図１１Ｂに示すように、潤滑油路１０ａが部分溝１８Ｇと連通するとき、（１）ジャーナル部１０の回転による遠心力Ｆ１、および（２）部分溝１８Ｇ内と潤滑油路１０ａ内の間の潤滑油の圧力勾配による流れ力ｆ２が入口開口２６付近の潤滑油に同時に作用し、部分溝１８Ｇ内への潤滑油の流れ（噴出流）が瞬間的に形成される。このとき、閉じた部分溝１８Ｇ内に噴出流が流入することで、潤滑油が撹拌されて乱流が発生する。そして上述したようにこの乱流によって軸受の内周面から潤滑油への熱の移動が促進される。
なお、実施形態とは異なり、部分溝１８Ｇの周方向前端部１８ＧＦと軸線方向溝２４Ｂを直接連通させた（分離内周面１８Ｓ’を設けない）場合には、潤滑油路１０ａが部分溝１８Ｇと連通したときに、部分溝１８Ｇ内に流入した潤滑油は直ちに部分溝１８Ｇの周方向前端部１８ＧＦから軸線方向溝２４Ｂに流れて軸受の外部へ排出されるため、部分溝１８で潤滑油の乱流が発生し難くなる。
次いで図１２に示すように部分溝１８Ｇが潤滑油路１０ａを介して軸線方向溝２４Ｂと連通し、開放されると、（１）ジャーナル部１０の回転による遠心力Ｆ１、（２）軸線方向溝２４Ｂ内と潤滑油路１０ａ内の間の潤滑油の圧力勾配による流れ力Ｆ２、および（３）潤滑油路１０ａ内と部分溝１８Ｇ内の間の潤滑油の圧力勾配による流れ力Ｆ３が、入口開口２６付近の潤滑油に同時に作用し、高温となった潤滑油を部分溝１８Ｇから潤滑油路１０ａを介して軸線方向溝２４Ｂ内へ移動させる流れ力が瞬間的に形成される。高温となった潤滑油が軸線方向溝２４Ｂへ流出し、そして軸受の外部へ排出されることで、軸受の内周面の熱が除去される。
なお、上述したように入口開口２６の断面積が潤滑油路１０ａの断面積より大きく、したがって流路遷移部分２９が少なくとも入口開口２６の周方向両側に形成されている場合（図１０〜図１２）、軸線方向溝２４Ｂと部分溝１８Ｇが流体連通したときに部分溝１８Ｇ内の潤滑油が流路遷移部分２９の傾斜面によって誘導されるので、高温となった潤滑油は軸線方向溝２４Ｂへ流れやすくなる。またそれにより部分溝１８Ｇの内の油圧が低下すると、次に入口開口２６が部分溝１８Ｇと連通を開始するとき（図１１Ａ〜図１１Ｂ）にその圧力勾配により潤滑油路１０ａ内の潤滑油が部分溝１８Ｇへ流れやすくなり、部分溝１８Ｇ内に流入する潤滑油の流れ力ｆ２（吐出圧）を強めることができる。

【0036】

本発明によれば、軸線方向溝２４Ｂと部分溝１８Ｇの間の第１の周方向距離Ｌ１、より詳細には、軸線方向溝２４Ｂの、クランク軸の回転方向Ｘの後方側の周方向端部と、部分溝１８Ｇの、クランク軸の回転方向Ｘの前方側の周方向前端部１８ＧＦとの間の第１の周方向距離Ｌ１が、入口開口２６の周方向長さＬ２よりも小さいことが要求される。その理由は、Ｌ１≧Ｌ２の場合、入口開口２６が軸線方向溝２４Ｂと連通を開始したときに入口開口２６は部分溝１８Ｇと既に連通しておらず、それゆえ図１２に示すような部分溝１８Ｇからの流れ力Ｆ３が生じず、潤滑油路１０ａに進入した潤滑油を軸線方向溝２４Ｂに押し流すことができなくなるからである。

【0037】

潤滑油路１０ａに進入した潤滑油を軸線方向溝２４Ｂに押し出す流れ力を生じさせるために、軸線方向溝２４Ｂと部分溝１８Ｇの間の第１の周方向距離Ｌ１と、入口開口２６の周方向長さＬ２とが、Ｌ２−Ｌ１≧０．５ｍｍの関係を満たすことが好ましい。また、軸線方向溝２４Ｂが部分溝１８Ｇと流体連通している際に過剰に潤滑油が流出することを防止するため、第１の周方向距離Ｌ１と入口開口２６の周方向長さＬ２とが、Ｌ１≧Ｌ２×０．３の関係を満たしていることが好ましく、Ｌ１≧Ｌ２×０．６の関係を満たしていることがより好ましい。これは、第１の周方向距離Ｌ１が短すぎると、軸線方向溝２４Ｂと部分溝１８Ｇとが流体連通する時間が長くなり、軸線方向溝２４Ｂの軸線方向端部から流出する潤滑油量が増加して部分溝１８Ｇ内の潤滑油の圧力が低下し、それによりコンロッド軸受２２へ送られる油量が減少するためである。

【0038】

第２の半割軸受１８において、部分溝１８Ｇの、クランク軸の回転方向Ｘの前方側の周方向前端部１８ＧＦは、軸線方向溝２４Ｂから第２の半割軸受１８の周方向中央部Ｃへ向かって円周角度θ１で１°以上離間した内周面上に位置するので、部分溝１８Ｇに供給された潤滑油は、外部へ流出しにくく、部分溝内１８Ｇに一時的に滞留し、したがって乱流を発生させる。また、部分溝１８Ｇの、クランク軸の回転方向Ｘの後方側の周方向後端部１８ＧＲは、第２の半割軸受１８の前方側周方向端面１８Ｂから第２の半割軸受１８の周方向中央部Ｃへ向かって円周角度θ２で５°〜４５°の範囲内の内周面上に位置する。もし部分溝１８Ｇの周方向後端部１８ＧＲの位置が第２の半割軸受１８の前方側周方向端面１８Ｂから第２の半割軸受１８の周方向中央部Ｃへ向かって円周角度θ２で５°未満であると、潤滑油路１０ａの入口開口２６が部分溝１８Ｇと連通を開始してから、部分溝１８Ｇと軸線方向溝２４Ｂとを連通させるまでの時間が短くなりすぎるため、部分溝１８Ｇ内に供給される潤滑油が少なくなり、十分な乱流が発生しない。この場合、クランク軸のジャーナル部１０と接触しやすいクランク軸の回転方向の前方側の内周面１８Ｓの冷却が不十分となる。また、この円周角度θ２が４５°より大きいと、潤滑油路１０ａの入口開口２６が部分溝１８Ｇと連通を開始した直後に乱流となった潤滑油が、部分溝１８Ｇの周方向前端部１８ＧＦに向かっている間に層流となり、やはりクランク軸のジャーナル部１０と接触しやすいクランク軸の回転方向の前方側の摺動面１８Ｓの冷却が不十分となる。さらに、ジャーナル部１０の負荷を支持するために、第２の半割軸受１８の内周面１８Ｓの面積が減少することは好ましくない。また部分溝１８Ｇの周方向長さは、円周角度で１０°から３０°までの長さであることが好ましい。

【0039】

主軸受１９の内周面上における軸線方向溝２４Ｂの周方向長さ（直線距離）Ｌ４は０．２〜２ｍｍとすることができ、また主軸受１９の内周面からの軸線方向溝２４Ｂの最大深さＤ１は０．１〜１ｍｍ、好ましくは０．１〜０．５ｍｍとすることができる（図８参照）。

【0040】

本実施例によるクランク軸用主軸受１９は、第１および第２の半割軸受１７、１８の軸受壁厚が周方向に亘って一定に形成されているが、これら半割軸受１７、１８の軸受壁厚は、半割軸受１７、１８の周方向中央部Ｃで最大で、周方向両端部側へ向かって小さくなるように形成することもできる。またこれら半割軸受１７、１８の内周面１７Ｓ、１８Ｓは、複数の円弧面により構成されていてもよい。

【0041】

本発明によるクランク軸用主軸受１９は、第１および第２の半割軸受１７、１８の接合部に隣接する軸受内周面にクラッシュリリーフ４２、４４を有していてもよい。クラッシュリリーフは、図２２に示すように、各半割軸受１７、１８の周方向端部領域において壁部の厚さを回転中心と同心である本来の内周面４０（主要円弧）から半径方向に減じることによって形成される逃し空間４２、４４のことであり、これは、例えば一対の半割軸受１７、１８をクランク軸１０のジャーナル部１９に組み付けた時に生じ得る半割軸受の周方向端面の位置ずれや変形を吸収するために形成される。したがって、例えばクラッシュリリーフ４２が形成された領域での軸受内周面１７Ｓの曲率中心位置は、その他の領域における軸受内周面（主要円弧）の曲率中心位置と異なる（ＳＡＥ Ｊ５０６（項目３．２６および項目６．４）、ＤＩＮ１４９７、セクション３．２、ＪＩＳ Ｄ３１０２参照）。なお、クラッシュリリーフが形成された場合であっても、第２の半割軸受１８の内周面１８Ｓ上に分離内周部１８Ｓ’が形成されることが理解されよう。またこの場合、部分溝１８Ｇの少なくとも周方向後端部１８ＧＲは、第２の半割軸受１８の内周面１８Ｓ上に位置する（図２２参照）。一般に、乗用車用の小型の内燃機関用軸受の場合、半割軸受の周方向端面におけるクラッシュリリーフの深さ（本来の内周面から実際の内周面までの距離）は０．０１〜０．０５ｍｍ程度である。

【実施例2】

【0042】

図１３は、本発明の実施例２によるクランク軸用主軸受１９を示す。実施例２によるクランク軸用主軸受１９の、実施例１と共通する構成については説明を省略する。
この主軸受１９は、一対の半割軸受１７、１８から構成される。図１４〜図１５に、主軸受１９を構成する一対の半割軸受１７、１８の詳細を示す。
図１４から理解されるように、第１の半割軸受１７の内周面１７Ｓに形成された油溝１７Ｇは、第１の半割軸受１７の周方向に延び、且つ油溝１７Ｇの周方向両端部１７ＧＦ、１７ＧＲは、第１の半割軸受１７の内周面１７Ｓ上に位置する。なお、油溝１７Ｇは、油溝１７Ｇの、クランク軸の回転方向Ｘの前方側の周方向端部１７ＧＦが第１の半割軸受１７の内周面１７Ｓに位置し、且つ油溝１７Ｇの、クランク軸の回転方向Ｘの後方側の周方向端部１７ＧＲが第１の半割軸受１７の後方側周方向端面１７Ｂに開口するように構成されてもよく、あるいは油溝１７Ｇの、クランク軸の回転方向Ｘの前方側の周方向端部１７ＧＦが第１の半割軸受１７の前方側周方向端面１７Ａに開口し、且つ油溝１７Ｇの、クランク軸の回転方向Ｘの後方側の周方向端部１７ＧＲが第１の半割軸受１７の内周面１７Ｓに開口するように構成されてもよい。

【0043】

図１５から理解されるように、第２の半割軸受１８の内周面１８Ｓに形成された部分溝１８Ｇは、部分溝１８Ｇの周方向両端部１８ＧＦ、１８ＧＲが第２の半割軸受１８の内周面１８Ｓ上に位置するように形成されている。なお、本実施例では、第２の半割軸受１８の部分溝１８Ｇの軸線方向幅Ｗ２は、第１の半割軸受１７の油溝１７Ｇの軸線方向幅Ｗ１よりも大きくなされている。
ここで、第２の半割軸受１８の部分溝１８Ｇの軸線方向幅Ｗ２と、第２の半割軸受１８の軸線方向長さ（軸受幅）Ｌ３とが以下の関係式：
Ｗ２≧Ｌ３×０．５
を満たしていることが好ましい。例えば部分溝１８Ｇの軸線方向幅Ｗ２は、部分溝１８Ｇの軸線方向の両側に内周面１８Ｓがそれぞれ１ｍｍ残るように、第２の半割軸受１８の軸線方向長さＬ３よりも２ｍｍ小さく形成されることができる。

【0044】

軸線方向溝２４Ｂと、第２の半割軸受１８の部分溝１８Ｇの周方向前端部１８ＧＦとは、第１の周方向距離Ｌ１だけ離間しており、またそれらの間には分離内周面１８Ｓ’が形成されている（図１６および図１７参照）。第１の周方向距離Ｌ１は、ジャーナル部１０の潤滑油路１０ａの入口開口２６の周方向長さＬ２より小さく、したがって部分溝１８Ｇは、潤滑油路１０ａを介して軸線方向溝２４Ｂと流体連通可能である。また、第１半割軸受１７の油溝１７Ｇのクランク軸の回転方向Ｘの後方側の周方向端部１７ＧＲと軸線方向溝２４Ｂとは離間していることが理解されよう。

【0045】

（作用）
実施例１と同様、主軸受１９では、第２の半割軸受１８の、クランク軸の回転方向前方側の摺動面で潤滑油が不足し、軸受の内周面とクランク軸の表面とが直接接触しやすい。 しかし本発明の半割主軸受１９において、クランク軸の回転に起因する遠心力により潤滑油路１０ａ内の潤滑油は閉じた部分溝１８Ｇに流入し、その流入圧力によって乱流が発生する。噴出された潤滑油は閉じた部分溝１８Ｇ内に一時的に滞留するので、軸受の内周面で発生した熱は潤滑油の乱流に効率よく伝達される。そしてジャーナル部１０が回転して部分溝１８Ｇが軸線方向溝２４Ｂと流体連通したとき、部分溝１８Ｇ内の潤滑油は流路遷移部分２９の傾斜面によって誘導され、高温となった潤滑油は軸線方向溝２４Ｂへ流れ、軸受の外部へ排出される。実施例２では、部分溝１８Ｇの軸線方向幅Ｗ２が比較的大きいので、実施例１より乱流の発生領域が広い。このため、乱流となった潤滑油の流れが、より効率よく軸受の内周面から、さらにジャーナル部１０の表面から熱を伝達し、それらを冷却する。なお、部分溝１８Ｇから潤滑油が流出して滞留した潤滑油が減少するので、次に潤滑油路１０ａから高圧で潤滑油が部分溝１８Ｇに流入することができ、それにより十分に乱流が発生する。

【0046】

より詳細には、潤滑油が潤滑油路１０ａを介して先ず部分溝１８Ｇのみと流体連通したとき、図１８に示すように、部分溝１８Ｇ内と潤滑油路１０ａ内の潤滑油の圧力勾配による十分な潤滑油の流れが瞬間的に形成される。

【0047】

その後、ジャーナル部１０が回転し（図１９）、ついに部分溝１８Ｇが潤滑油路１０ａを介して軸線方向溝２４Ｂと連通すると（図２０）、（１）ジャーナル部１０の回転による遠心力Ｆ１、（２）軸線方向溝２４Ｂと潤滑油路１０ａ内の潤滑油の圧力勾配による流れ力Ｆ２、および（３）潤滑油路１０ａ内と部分溝１８Ｇ内の潤滑油の圧力勾配による流れ力Ｆ３が、入口開口２６付近にある潤滑油路１０ａ内部の潤滑油に同時に作用し、潤滑油路１０ａ内に進入した高温の潤滑油を軸線方向溝２４Ｂ内へ移動させる潤滑油の流れが瞬間的に形成される。さらに、高温の潤滑油は軸線方向溝２４Ｂに到達した後、図２１に示すように軸線方向に流れ主軸受１９の外部へ排出される。

【0048】

なお、実施例１および２において、下側の第２の半割軸受１８は、クランク軸の回転方向Ｘの前方側の所定の内周面１８Ｓ上に部分溝１８Ｇを有しているが、回転方向Ｘの後方側の内周面１８Ｓ上に周方向中央部Ｃに関して対称な部分溝をさらに有していてもよい。このような対称形状を採用することにより、シリンダブロック下部の軸受キャップへの第２の半割軸受１８の誤った組み付けが防止される。

【符号の説明】

【0049】

１０ ジャーナル部
１０ａ 貫通孔（潤滑油路）
１２ クランクピン
１４ コンロッド
１６ 大端部ハウジング
１６Ａ コンロッド側大端部ハウジング
１６Ｂ キャップ側大端部ハウジング
１７ 第１の半割軸受
１７Ｇ 油溝
１７ＧＦ （油溝の）回転方向前方側の周方向端部
１７ＧＲ （油溝の）回転方向後方側の周方向端部
１７Ａ （第１の半割軸受の）回転方向前方側の周方向端面
１７Ｂ （第１の半割軸受の）回転方向後方側の周方向端面
１７Ｃ、１７Ｄ 傾斜面
１７Ｓ 内周面
１７Ｓ’ 分離内周部
１８ 第２の半割軸受
１８Ａ （第２の半割軸受の）回転方向後方側の周方向端面
１８Ｂ （第２の半割軸受の）回転方向前方側の周方向端面
１８Ｄ、１８Ｃ 傾斜面
１８Ｇ 部分溝
１８ＧＦ （部分溝の）周方向前端部
１８ＦＲ （部分溝の）周方向後端部
１８Ｓ 内周面
１８Ｓ’ 分離内周部
１９ 主軸受
２０ 内部潤滑油路
２２ コンロッド軸受
２４Ａ、２４Ｂ 軸線方向溝
２６ 入口開口
２９ 流路遷移部分
４２、４４ クラッシュリリーフまたは逃し空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】