特開 2024-85547 クランクシャフトのオイル潤滑軸受構造

(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】P2024085547

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】クランクシャフトのオイル潤滑軸受構造

(51)【国際特許分類】

   F16C 9/02 20060101AFI20240620BHJP

   F16C 33/20 20060101ALI20240620BHJP

   F16C 33/24 20060101ALI20240620BHJP

   F01M 1/06 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

F16C9/02

F16C33/20 Z

F16C33/24 Z

F01M1/06 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022200115

(22)【出願日】2022-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100176304

【弁理士】

【氏名又は名称】福成 勉

(72)【発明者】

【氏名】中尾 裕典

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 るな

【テーマコード（参考）】

3G313

3J011

3J033

【Ｆターム（参考）】

3G313AA07

3G313BC01

3G313BD37

3G313FA05

3J011AA06

3J011BA13

3J011DA01

3J011KA02

3J011LA04

3J011MA02

3J011QA03

3J011QA05

3J011SB03

3J011SB04

3J011SC05

3J011SE02

3J033AA05

3J033AB01

3J033AB03

3J033AB04

3J033AB10

3J033CD02

3J033GA05

3J033GA07

(57)【要約】

【課題】クランクシャフトに径方向の高負荷が作用しても安定して摺動抵抗を抑えることが可能なオイル潤滑軸受構造を提供する。
【解決手段】オイル潤滑軸受構造は、クランクシャフト７と、潤滑油を介在してクランクシャフト７を回転自在に支持するすべり軸受９とを備える。すべり軸受９の摺動面Ｂのうちのクランクジャーナル７１（回転軸）に対して下側Ｚ２の部分のうちの最下部Ｂ１を含む部分は親油性を有する親油面１０３で構成され、親油面１０３以外の部分は撥油性を有する撥油面１０４で構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピストンが往復動するエンジンの軸受構造として、当該ピストンからコネクティングロッドを介して前記ピストンのストローク方向に平行な所定方向の爆発荷重を受けることにより回転するクランクシャフトと、潤滑油を介在して該クランクシャフトの回転軸を摺動自在かつ回転自在に支持するすべり軸受とを備えたオイル潤滑軸受構造であって、
前記すべり軸受の摺動面のうちの前記回転軸に対して前記所定方向における前側の部分のうちの最前部を含む部分は、親油性を有する親油面で構成され、
前記すべり軸受の摺動面の前記親油面以外の部分は、撥油性を有する撥油面で構成されている、
ことを特徴とするクランクシャフトのオイル潤滑軸受構造。

【請求項2】

前記すべり軸受は、前記回転軸の摺動面のうちの前記所定方向において前側の半分を囲む第１軸受部材と、前記回転軸の摺動面のうちの前記所定方向において後側の半分を囲む第２軸受部材とを備え、
前記すべり軸受の前記摺動面は、前記第１軸受部材における前記回転軸に対向する面と、前記第２軸受部材における前記回転軸に対向する面とによって形成され、
前記親油面は、前記第１軸受部材における前記回転軸に対向する面の全面に形成され、
前記撥油面は、前記第２軸受部材における前記回転軸に対向する面の全面に形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載のクランクシャフトのオイル潤滑軸受構造。

【請求項3】

前記エンジンは、所定の気筒配列方向に並んで配置され、前記ピストンがそれぞれ収容された複数の気筒と、前記気筒配列方向において隣接する２つの気筒の間および当該複数の気筒全体の両外側に配置された複数の前記すべり軸受とを備え、
前記複数のすべり軸受のうち、前記複数の気筒内の前記ピストンによって生じる爆発荷重の合成荷重から受ける圧力が他のすべり軸受が受ける圧力よりも相対的に高い高圧すべり軸受では、前記親油面が当該高圧すべり軸受の摺動面のうちの前記回転軸に対して前記所定方向における前側の部分全体に形成され、
前記高圧すべり軸受が受ける圧力よりも低い圧力を受ける低圧すべり軸受では、前記親油面が当該低圧すべり軸受の摺動面のうちの前記回転軸に対して前記所定方向における前側の部分のうちの前記最前部を含む一部に形成されるとともに前側の残りの部分と後側の部分の全体に前記撥油面が形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトのオイル潤滑軸受構造。

【請求項4】

前記撥油面は、フッ素を含む樹脂被膜で形成されている、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のクランクシャフトのオイル潤滑軸受構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ピストンが往復動するエンジンにおけるクランクシャフトのオイル潤滑軸受構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、回転軸体を回転自在に支持する軸受として、回転軸体の外周面に対向する摺動面を有するすべり軸受であって、回転軸体の外周面とすべり軸受の摺動面との隙間に潤滑油の層を介在させることにより、回転軸体をすべり軸受の摺動面に接触させずにフローティング状態で回転自在に支持する流体軸受が知られている。このような流体軸受では、摺動抵抗を抑える方法ために種々の技術が提案されている。

【0003】

例えば、摺動抵抗を低減する軸受構造の従来技術として、特許文献１には、ピストンが往復動するエンジンにおける回転軸体であるクランクシャフトを潤滑油を介してフローティング状態で支持するオイル潤滑軸受構造が開示されている。この構造は、クランクシャフトの回転軸と、当該回転軸を回転自在に支持するすべり軸受とを有しており、回転軸の摺動面とすべり軸受との摺動面のうちのいずれか一方の面の全体（全周）が油をはじく性質、すなわち撥油性を有する撥油面で形成されている。これにより、対向する２つの摺動面の間には、潤滑油層と、当該潤滑油層と撥油面との間において潤滑油に含まれる空気から分離して形成された空気層との２層が形成される。この潤滑油層および空気層の２層が２つの摺動面間の全体にわたって形成されることにより、空気層が摺動面間で発生するせん断力を抑制し、２つの摺動面の間の摺動抵抗を低減している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－９５９３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記の構造では、クランクシャフトに対して径方向に高荷重が入力された際に油膜切れを起こしてクランクシャフトの回転軸とすべり軸受とが直接接触（すなわち、固体接触）して摺動抵抗が増加するおそれがある。

【0006】

すなわち、クランクシャフトの回転軸およびすべり軸受における２つの摺動面の間の潤滑油層の膜厚が薄い場合、ピストンからコンロッドを介してクランクシャフトに伝達する爆発荷重が大きいほど、回転軸の径方向にかかる爆発荷重を受け止める２つの摺動面の潤滑油層の部分では油膜切れが発生し易くなる。上記の爆発荷重は、エンジンが高負荷かつ低回転の運転時にとくに大きくなり、このときは油膜切れがとくに発生しやすくなる。

【0007】

２つの摺動面の間で油膜切れが生じた場合には、クランクシャフトとすべり軸受とが直接的に接して摺動するため、摺動抵抗が増加してクランクシャフトまたはすべり軸受が摩耗するおそれがある。

【0008】

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、クランクシャフトに径方向の高負荷が作用しても安定して摺動抵抗を抑えることが可能なクランクシャフトのオイル潤滑軸受構造の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するために本発明のクランクシャフトのオイル潤滑軸受構造は、ピストンが往復動するエンジンの軸受構造として、当該ピストンからコネクティングロッドを介して前記ピストンのストローク方向に平行な所定方向の爆発荷重を受けることにより回転するクランクシャフトと、潤滑油を介在して該クランクシャフトの回転軸を摺動自在かつ回転自在に支持するすべり軸受とを備えたオイル潤滑軸受構造であって、前記すべり軸受の摺動面のうちの前記回転軸に対して前記所定方向における前側の部分のうちの最前部を含む部分は、親油性を有する親油面で構成され、前記すべり軸受の摺動面の前記親油面以外の部分は、撥油性を有する撥油面で構成されていることを特徴とする。

【0010】

かかる構成では、エンジンのピストンからクランクシャフトへコネクティングロッドを介してピストンのストローク方向と平行な所定方向に爆発荷重が伝達される。この爆発荷重は、クランクシャフトの回転軸に対して径方向に作用するが、この荷重を最も受ける部分、すなわち、すべり軸受の摺動面のうちの回転軸に対して所定方向における前側の部分のうちの最前部を含む部分が親油性を有する親油面で構成されている。そのため、親油面が潤滑油になじんで油膜厚さを確保して潤滑不良を防ぐことが可能である。それとともに、親油面以外の部分は撥油性を有する撥油面で構成されているので、撥油面が潤滑油をはじいて潤滑油層と空気層の２層構造を形成することにより、空気層が摺動面間で発生するせん断力を抑制し、摺動抵抗を低減することが可能である。その結果、クランクシャフトに径方向の高負荷の爆発荷重が作用しても安定して摺動抵抗を抑えることが可能になる。

【0011】

上記のクランクシャフトのオイル潤滑軸受構造において、前記すべり軸受は、前記回転軸の摺動面のうちの前記所定方向において前側の半分を囲む第１軸受部材と、前記回転軸の摺動面のうちの前記所定方向において後側の半分を囲む第２軸受部材とを備え、前記すべり軸受の前記摺動面は、前記第１軸受部材における前記回転軸に対向する面と、前記第２軸受部材における前記回転軸に対向する面とによって形成され、前記親油面は、前記第１軸受部材における前記回転軸に対向する面の全面に形成され、前記撥油面は、前記第２軸受部材における前記回転軸に対向する面の全面に形成されているのが好ましい。

【0012】

かかる構成によれば、すべり軸受は、クランクシャフトの回転軸の摺動面のうちの所定方向において前側の半分を囲む第１軸受部材と、回転軸の摺動面のうちの所定方向において後側の半分を囲む第２軸受部材とを備える。クランクシャフトが回転した状態では、ピストンの爆発荷重を受けない回転軸に対して所定方向後側では、すべり軸受の第２軸受部材の対向面の全面に形成された撥油面の表面で潤滑油がはじかれ、潤滑油層と空気層の２層が形成されて回転軸の回転方向における潤滑油のせん断力をより低減させることが可能である。一方、ピストンの爆発荷重を受ける回転軸に対して所定方向前側では、第２軸受部材の撥油面ではじかれた潤滑油が第１軸受部材の対向面の全面に形成された親油面と回転軸の摺動面との間に押し込まれることにより、回転軸とすべり軸受との間の潤滑を確保することが可能である。その結果、摺動抵抗を効果的に抑えることが可能である。

【0013】

また、すべり軸受の親油面および撥油面が第１軸受部材における回転軸に対向する面と第２軸受部材における回転軸に対向する面によって形成されるので、本発明の軸受構造を備えたエンジンの組立ておよび設計を容易に行うことが可能になる。

【0014】

上記のクランクシャフトのオイル潤滑軸受構造において、前記エンジンは、所定の気筒配列方向に並んで配置され、前記ピストンがそれぞれ収容された複数の気筒と、前記気筒配列方向において隣接する２つの気筒の間および当該複数の気筒全体の両外側に配置された複数の前記すべり軸受とを備え、前記複数のすべり軸受のうち、前記複数の気筒内の前記ピストンによって生じる爆発荷重の合成荷重から受ける圧力が他のすべり軸受が受ける圧力よりも相対的に高い高圧すべり軸受では、前記親油面が当該高圧すべり軸受の摺動面のうちの前記回転軸に対して前記所定方向における前側の部分全体に形成され、前記高圧すべり軸受が受ける圧力よりも低い圧力を受ける低圧すべり軸受では、前記親油面が当該低圧すべり軸受の摺動面のうちの前記回転軸に対して前記所定方向における前側の部分のうちの前記最前部を含む一部に形成されるとともに前側の残りの部分と後側の部分の全体に前記撥油面が形成されているのが好ましい。

【0015】

複数の気筒を備えたエンジンでは、クランクシャフトを支持する複数のすべり軸受は、すべり軸受の設置場所によって、複数の気筒内のピストンによって生じる爆発荷重の合成荷重から受ける圧力が異なる。そこで、高い圧力を受ける高圧すべり軸受では、親油面が摺動面のうちの回転軸に対して所定方向前側の部分全体に形成されることにより油膜厚さを確保して油膜切れを確実に防ぐ。それとともに、低い圧力を受ける低圧すべり軸受では、油膜切れが生じにくいので、親油面が摺動面のうち所定方向前側の部分のうちの最前部を含む一部に形成されることにより最前部の油膜切れを防ぎながら前側の残りの部分と後側の部分の全体に撥油面が形成されることにより摺動抵抗を抑制することが可能である。その結果、複数の気筒を備えたエンジンにおいても複数のすべり軸受における摺動抵抗を効果的に抑制することが可能である。

【0016】

上記のクランクシャフトのオイル潤滑軸受構造において、前記撥油面は、フッ素を含む樹脂被膜で形成されているのが好ましい。

【0017】

かかる構成によれば、フッ素を含む樹脂被膜により高い撥油性を発揮する撥油面を形成することが可能である。

【発明の効果】

【0018】

以上のように、本発明のクランクシャフトのオイル潤滑軸受構造によれば、クランクシャフトに径方向の高負荷が作用しても安定して摺動抵抗を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態に係るクランクシャフトのオイル潤滑軸受構造が適用された４気筒エンジンの主要部分を示す断面図である。

【図2】図１のＩI－ＩI線断面図である。

【図3】図２のすべり軸受の摺動面を構成するアッパメタル（第２軸受部材）の撥油面と回転軸の摺動面との間において、空気層と潤滑油層の２層構造が形成されている状態を示す断面説明図である。

【図4】図２のすべり軸受の摺動面を構成するロアメタル（第１軸受部材）の親油面と回転軸の摺動面との間において十分な膜厚の潤滑油層が形成されている状態を示す断面説明図である。

【図5】図２のすべり軸受の摺動面の下半分に形成された親油面と上半分に形成された撥油面の範囲を模式的に示す説明図である。

【図6】図１の複数のすべり軸受のうち低い圧力を受ける低圧すべり軸受の摺動面の最下部を含む一部に形成された親油面とそれ以外の部分に形成された撥油面の範囲を模式的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態に係るクランクシャフトのオイル潤滑軸受構造について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0021】

図１は、本発明の実施形態に係るクランクシャフト７のオイル潤滑軸受構造が適用された４気筒エンジンの主要部分を示す断面図である。図２は、図１のＩI－ＩI線断面図である。図１に示されるエンジン１は、直列４気筒エンジンであり、左右方向Ｘ（気筒配列方向）に並んで配置され、上下方向Ｚに延びる４つの気筒２を有するシリンダブロック３と、４つの気筒２の上端を閉じるシリンダヘッド４と、４つの気筒２のそれぞれに上下方向Ｚに往復動自在に収容された４個のピストン５と、左右方向Ｘ（気筒配列方向）に延びるクランクシャフト７と、クランクシャフト７と４個のピストン５のそれぞれと連結する４本のコネクティングロッド８（以下、コンロッド８という）と、シリンダブロック３の下部に設けられ、クランクシャフト７のクランクジャーナル７１（回転軸）を潤滑油を介在させて回転自在に支持する５つのすべり軸受９と、クランクジャーナル７１の摺動面Ａとすべり軸受９の摺動面Ｂ（図２参照）との間に潤滑油を供給するオイルポンプ１２（オイル供給部）とを備える。オイルポンプ１２は、５つのすべり軸受９のそれぞれアッパメタル１０２の内周面（摺動面Ｂ）とクランクジャーナル７１の外周面（摺動面Ａ）との間に潤滑油を供給することにより、クランクジャーナル７１の外周面（摺動面Ａ）の全周にわたって潤滑油を取り囲むように供給する。

【0022】

シリンダブロック３は、具体的には、４つの気筒２が形成されたブロック本体３ａと、左右方向Ｘ（気筒配列方向）において４つの気筒２の全体の両外側および隣接する気筒２の間においてブロック本体３ａの下端から下方に延びる５つの上側縦壁部３ｂと、５つの上側縦壁部３ｂの下端にそれぞれボルト１１（図２参照）によって連結される５つの下側縦壁部３ｃとを有する。５つの上側縦壁部３ｂは、ブロック本体３ａと一体形成される。なお、本実施例では、４つの気筒２をそれぞれ区別して呼ぶ場合には、左右方向Ｘ（気筒配列方向）の左側Ｘ１から右側Ｘ２にかけて、第１気筒２１、第２気筒２２、第３気筒２３、第４気筒２４と呼ぶ。

【0023】

クランクシャフト７は、ピストン５からコンロッド８を介して下方向Ｚ２の爆発荷重を受けることにより回転するように構成されている。すなわち、本実施形態では、上下方向Ｚが本発明の「ストローク方向」に対応し、下方向Ｚ２が本発明の「所定方向」に対応する。

【0024】

クランクシャフト７は、具体的には、シリンダブロック３の回転軸である５つのクランクジャーナル７１と、クランクジャーナル７１に対して偏心する４つのクランクピン７２と、これらをつなぐクランクアーム７３とを有する。各クランクピン７２とピストン５は、コンロッド８を介してクランク結合している。具体的には、コンロッド８は、その長手方向の一方端を構成する上端部においてピストン５と揺動自在に連結されるとともに下端部においてクランクピン７２のクランクピン７２と揺動自在に連結され、これにより、クランクピン７２とピストン５とのクランク結合がなされている。上記の構成により、クランクシャフト７は、４つのピストン５の往復動に伴って、左右方向Ｘ（気筒配列方向）に沿う回転軸Ｏ１（左右方向Ｘ（気筒配列方向）から見る場合回転中心Ｏ１と称す）回りに回転することが可能である。

【0025】

５つのすべり軸受９（１９、２９、３９、４９、５９）は、潤滑油を介在して回転軸である５つのクランクジャーナル７１を摺動自在かつ回転自在に支持するように構成されている。

【0026】

本実施形態の５つのすべり軸受９の摺動面Ｂ（内周面）は、それぞれ、図２、図５～６に示されるように、２つの性質の異なる面、すなわち、親油面１０３および撥油面１０４で構成されている点で共通する。

【0027】

具体的には、本実施形態のすべり軸受９の摺動面Ｂのうちのクランクジャーナル７１（回転軸）に対して下側Ｚ２の部分のうちの最下部Ｂ１（所定方向の最前部）を含む部分は、親油性を有する親油面１０３で構成されている。

【0028】

さらに、すべり軸受９の摺動面Ｂの親油面１０３以外の部分は、撥油性を有する撥油面１０４で構成されている。

【0029】

ここで、親油性とは、すべり軸受９の摺動面Ｂの表面が潤滑油になじむ性質（潤滑油が付着しやすい性質（言い換えれば、潤滑油に対するぬれ性））をいい、具体的には、摺動面Ｂの表面自由エネルギー（表面張力）が潤滑油の表面自由エネルギーより十分 に大きい状態の関係性を言う。一方、撥油性とは、摺動面Ｂの表面が潤滑油をはじく性質、さらに言えば、潤滑油層と摺動面Ｂとの間に空気層を生じさせる性質をいい、具体的には、摺動面Ｂの表面自由エネルギーが潤滑油の表面自由エネルギーより十分に小さい状態の関係性を言う。

【0030】

本実施形態のすべり軸受９は、図２に示されるように、シリンダブロック３の上側縦壁部３ｂの上に凸の半円形の凹部３ｂ１と下に凸の半円形の凹部３ｃ１との間に形成されている。

【0031】

すべり軸受９は、２つの半円筒状の軸受メタル、すなわち、クランクジャーナル７１の摺動面Ａのうちの下半分（所定方向の前側半分）を囲むロアメタル１０１（第１軸受部材）と、クランクジャーナル７１の摺動面Ａのうちの上半分（所定方向の後側半分）を囲むアッパメタル１０２（第２軸受部材）とを備える。ロアメタル１０１は、下側縦壁部３ｃの下半円形の凹部３ｃ１の内周面に嵌合している。アッパメタル１０２は、上側縦壁部３ｂの上半円形の凹部３ｂ１の内周面に嵌合している。

【0032】

ここで、５つのすべり軸受９（１９、２９、３９、４９、５９）のうち、左右方向Ｘ（気筒配列方向）において４つの気筒２の全体の両外側のすべり軸受１９、５９および中間のすべり軸受（すなわち、第２気筒２２および第３気筒２３の間のすべり軸受）３９では、４個のピストン５の合成荷重によって高い圧力を受ける。

【0033】

そこで、これらの高い圧力を受ける高圧すべり軸受１９、３９、５９では、図２～５に示されるように、親油面１０３は、ロアメタル１０１におけるクランクジャーナル７１に対向する面の全面に形成されている。すなわち、親油面１０３が当該高圧すべり軸受９の摺動面Ｂのうちのクランクジャーナル７１に対して下側Ｚ２の部分全体に形成されている。また、撥油面１０４は、アッパメタル１０２におけるクランクジャーナル７１に対向する面の全面に形成されている。

【0034】

言い換えれば、上記の高圧すべり軸受１９、３９、５９では、クランクシャフト７の回転中心Ｏ１よりも上側の範囲（図５における最上端を０度とした場合の０～９０度、２７０～０度の範囲）では、ロアメタル１０１の内周面全体が親油性有する親油面１０３で形成され、回転中心Ｏ１よりも下側の範囲（図５の９０～２７０度の範囲）では、アッパメタル１０２の内周面全体が撥油性を有する撥油面１０４で形成されている。

【0035】

これにより、図３に示されるように、クランクジャーナル７１の上側Ｚ１を見れば、クランクジャーナル７１の摺動面Ａとアッパメタル１０２の内周面全体に形成された撥油面１０４（高圧すべり軸受１９の摺動面Ｂの上半分）との間では、摺動面Ａ、Ｂの間に供給された潤滑油が撥油面１０４にはじかれることにより、潤滑油層Ｓ２と撥油面１０４との間に空気層Ｓ１が形成される。言い換えれば、撥油面１０４は、潤滑油層Ｓ２と空気層Ｓ１からなる２層構造を形成する。

【0036】

一方、図４に示されるように、クランクジャーナル７１の下側Ｚ２を見れば、クランクジャーナル７１の摺動面Ａとロアメタル１０１の内周面全体に形成された親油面１０３（高圧すべり軸受１９の摺動面Ｂの下半分）との間では、親油面１０３が潤滑油になじむことにより十分な膜厚の潤滑油層Ｓ３が形成される。

【0037】

上記の高圧すべり軸受１９、３９、５９では、撥油面１０４は、例えば、アッパメタル１０２の金属製の本体部の内周面を覆う撥油性を有する被膜としてフッ素を含む樹脂被膜で形成されている。撥油性を有する材料としては、クランクシャフトの潤滑に用いられる潤滑油をはじくことが可能な撥油性にすぐれたフッ素樹脂（例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＣＴＦＥ、ＥＣＴＦＥなど）などが好ましい。

【0038】

なお、すべり軸受９は、摺動面Ｂの上側部分において撥油性を有する撥油面１０４を有していればよいので、アッパメタル１０２全体が撥油性を有する樹脂材料（例えばフッ素樹脂材料）などで形成してもよい。

【0039】

また、親油面１０３は、親油性、すなわち潤滑油になじむ性質を有する面であればよいので、ロアメタル１０１の内周面のみまたは全体が親油性を有する材料として、たとえばアルミ合金、銅合金、すず合金などの金属材料などで形成されるのが好ましい。または、バインダを混ぜることにより親油性を向上したＰＴＦＥ系複合材やグラファイト系複合材などで親油面１０３を形成してもよい。

【0040】

一方、上記の高圧すべり軸受１９、３９、５９に対して、以下の低圧すべり軸受２９、４９は、親油面１０３および撥油面１０４の範囲の点で異なっている。

【0041】

すなわち、５つのすべり軸受９（１９、２９、３９、４９、５９）のうち、上記の高圧すべり軸受１９、３９、５９が上記の４個のピストン５の爆発荷重の合成荷重から受ける圧力よりも低い圧力を受ける２個の低圧すべり軸受２９、４９（すなわち、第１気筒２１および第２気筒２２の間、および第３気筒２３および第４気筒２４の間のすべり軸受）では、低い圧力しか受けないので、油膜切れのおそれが低いので、図６に示されるように親油面１０３は狭い範囲に形成されている。具体的には、親油面１０３が低圧すべり軸受２９、４９の摺動面Ｂのうちのクランクジャーナル７１に対して下側Ｚ２の部分のうちの最下部Ｂ１を含む一部に形成されるとともに下側Ｚ２の残りの部分と上側Ｚ１の部分の全体に撥油面１０４が形成されている。

【0042】

例えば、図６に示されるように、親油面１０３は低圧すべり軸受２９、４９の摺動面Ｂの最下部Ｂ１を含む範囲、例えば図６における最上端を０度とした場合の１５０～２１０度の範囲に形成され、それ以外の範囲（図６の０～１５０度、および２１０度～０度の範囲）では、上記のロアメタル１０１のうち親油面１０３以外の範囲およびアッパメタル１０２の内周面全体が撥油性を有する撥油面１０４で形成されているような構成にすればよい。例えば、アルミ合金などの金属材料からなるロアメタル１０１の内周面のうち図６の１５０～２１０度の範囲では金属材料が露出したままの状態にすることにより親油面１０３を形成し、それ以外の範囲（図６の０～１５０度、および２１０度～０度の範囲）にフッ素樹脂被膜による撥油面１０４を形成すればよい。

【0043】

（本実施形態の特徴）
（１）
本実施形態のオイル潤滑軸受構造は、図１～２に示されるように、ピストン５が往復動するエンジン１の軸受構造として、下方向Ｚ２（所定方向）の爆発荷重を受けることにより回転するクランクシャフト７と、潤滑油を介在して該クランクシャフト７のクランクジャーナル７１を摺動自在かつ回転自在に支持するすべり軸受９とを備える。

【0044】

図２～６に示されるように、すべり軸受９の摺動面Ｂ（内周面）のうちのクランクジャーナル７１（回転軸）に対して下側Ｚ２の部分のうちの最下部Ｂ１（所定方向の最前部）を含む部分は、親油性を有する親油面１０３で構成されている。また、すべり軸受９の摺動面Ｂのうちの親油面１０３以外の部分は、撥油性を有する撥油面１０４で構成されている。

【0045】

かかる構成では、エンジン１のピストン５からクランクシャフト７へコンロッド８を介して下方向Ｚ２に伝達された爆発荷重は、クランクシャフト７のクランクジャーナル７１に対して径方向の下方Ｚ２に作用する（図１～６の下向きの荷重Ｆ参照）が、この荷重を最も受ける部分、すなわちすべり軸受９の摺動面Ｂのうちのクランクジャーナル７１（回転軸）に対して下側Ｚ２の部分のうちの最下部Ｂ１を含む部分が親油性を有する親油面１０３で構成されている。そのため、親油面１０３が潤滑油になじんで油膜厚さを確保して潤滑不良を防ぐことが可能である。それとともに、親油面１０３以外の部分は撥油性を有する撥油面１０４で構成されているので、撥油面１０４が潤滑油をはじいて潤滑油層Ｓ２と空気層Ｓ１の２層構造を形成することにより、空気層Ｓ１がクランクジャーナル７１およびすべり軸受９の摺動面Ａ、Ｂ間で発生するせん断力を抑制し、摺動抵抗を低減することが可能である。その結果、クランクシャフト７に径方向（下方向Ｚ２）の高負荷の爆発荷重が作用しても安定して（ロバストに）摺動抵抗を抑えることが可能になる。

【0046】

（２）
本実施形態のオイル潤滑軸受構造では、図２～５に示されるように、すべり軸受９（具体的には、高圧すべり軸受１９、３９、５９）は、クランクジャーナル７１の摺動面Ａのうちの下半分（所定方向の前側半分）を囲むロアメタル１０１と、クランクジャーナル７１の摺動面Ａのうちの上半分（所定方向の後側半分）を囲むアッパメタル１０２とを備える。

【0047】

すべり軸受９の摺動面Ｂは、ロアメタル１０１におけるクランクジャーナル７１に対向する面と、アッパメタル１０２におけるクランクジャーナル７１に対向する面とによって形成されている。

【0048】

親油面１０３は、ロアメタル１０１におけるクランクジャーナル７１に対向する面の全面に形成されている。一方、撥油面１０４は、アッパメタル１０２におけるクランクジャーナル７１に対向する面の全面に形成されている。

【0049】

かかる構成によれば、クランクシャフト７が回転した状態では、ピストン５の爆発荷重を受けないクランクジャーナル７１に対して上側Ｚ１では、すべり軸受９（具体的には、高圧すべり軸受１９、３９、５９）のアッパメタル１０２の対向面の全面に形成された撥油面１０４の表面で潤滑油がはじかれ、潤滑油層Ｓ２と空気層Ｓ１の２層が形成されてクランクジャーナル７１の回転方向における潤滑油のせん断力をより低減させることが可能である。一方、ピストン５の爆発荷重を受けるクランクジャーナル７１に対して下側Ｚ２では、アッパメタル１０２の撥油面１０４によってはじかれた潤滑油がロアメタル１０１の対向面の全面に形成された親油面１０３とクランクジャーナル７１の摺動面Ａとの間に押し込まれて十分な膜厚の潤滑油層Ｓ３を形成する（すなわち、くさび効果を発揮する）ことにより、クランクジャーナル７１とすべり軸受９との間の潤滑を確保することが可能である。その結果、摺動抵抗を効果的に抑えることが可能である。

【0050】

また、すべり軸受９の親油面１０３および撥油面１０４がロアメタル１０１におけるクランクジャーナル７１に対向する面とアッパメタル１０２におけるクランクジャーナル７１に対向する面によって形成されるので、本発明の軸受構造を備えたエンジン１の組立ておよび設計を容易に行うことが可能になる。

【0051】

（３）
本実施形態のオイル潤滑軸受構造では、複数のすべり軸受９のうち、複数の気筒２内のピストン５によって生じる爆発荷重の合成荷重から受ける圧力が他のすべり軸受９が受ける圧力よりも相対的に高い高圧すべり軸受１９、３９、５９では、図５に示されるように、親油面１０３が当該高圧すべり軸受９の摺動面Ｂのうちのクランクジャーナル７１に対して下側Ｚ２の部分全体に形成されている。一方、高圧すべり軸受１９、３９、５９が受ける圧力よりも低い圧力を受ける低圧すべり軸受２９、４９では、図６に示されるように、親油面１０３が当該低圧すべり軸受９の摺動面Ｂのうちのクランクジャーナル７１に対して下側Ｚ２の部分のうちの最下部Ｂ１を含む一部に形成されるとともに下側Ｚ２の残りの部分に撥油面１０４が形成されている。

【0052】

上記のように複数の気筒２を備えたエンジン１では、クランクシャフト７を支持する複数のすべり軸受９（１９、２９、３９、４９、５９）は、すべり軸受９の設置場所によって、複数の気筒２内のピストン５によって生じる爆発荷重の合成荷重から受ける圧力が異なる。そこで、高い圧力を受ける高圧すべり軸受１９、３９、５９では、親油面１０３が摺動面Ｂのうちのクランクジャーナル７１に対して下側Ｚ２の部分全体に形成されることにより油膜厚さを確保して油膜切れを確実に防ぐ。それとともに、低い圧力を受ける低圧すべり軸受２９、４９では、油膜切れが生じにくいので、親油面１０３が摺動面Ｂのうち下側Ｚ２の部分のうちの最下部Ｂ１を含む一部に形成されることにより最下部Ｂ１の油膜切れを防ぎながら下側Ｚ２の残りの部分と上側Ｚ１の部分の全体に撥油面１０４が形成されることにより摺動抵抗を抑制することが可能である。その結果、複数の気筒２を備えたエンジン１においても複数のすべり軸受９における摺動抵抗を効果的に抑制することが可能である。

【0053】

（４）
本実施形態のオイル潤滑軸受構造では、 撥油面１０４は、フッ素を含む樹脂被膜で形成されている。かかる構成によれば、フッ素を含む樹脂被膜により高い撥油性を発揮する撥油面１０４を形成することが可能である。

【0054】

（変形例）
なお、上記実施形態では、上下方向Ｚに往復動するピストン５から下方向Ｚ２の爆発荷重を受けることによりクランクシャフトが回転するエンジン１が示されているが、本発明ではピストン５の往復動の方向（ストローク方向）は上下方向Ｚに限定されるものではなく、斜めに傾斜して上下する方向や、水平方向であってもよい。その場合も、ピストン５のストローク方向に平行な所定方向にクランクシャフト７が爆発荷重を受けるので、本発明を適用することにより本発明の目的であるクランクシャフト７に径方向の高負荷が作用しても安定して摺動抵抗を抑えることを達成することが可能である。

【符号の説明】

【0055】

１ エンジン
２ 気筒
３ シリンダブロック
５ ピストン
７ クランクシャフト
８ コネクティングロッド
９ すべり軸受
１９、３９、５９ 高圧すべり軸受
２９、４９ 低圧すべり軸受
７１ クランクジャーナル（回転軸）
１０１ アッパメタル
１０２ ロアメタル
１０３ 親油面
１０４ 撥油面
Ａ クランクジャーナルの摺動面
Ｂ すべり軸受の摺動面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】