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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-28
(45)【発行日】2024-01-12
(54)【発明の名称】半割スラスト軸受
(51)【国際特許分類】
F16C 17/04 20060101AFI20240104BHJP
F16C 33/06 20060101ALI20240104BHJP
【ＦＩ】
F16C17/04 Z
F16C33/06
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2022021839
(22)【出願日】2022-02-16
(65)【公開番号】P2023119149
(43)【公開日】2023-08-28
【審査請求日】2022-11-15
(73)【特許権者】
【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】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐野 誠治
【審査官】中野 裕之
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－２０７１６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１７２６０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１８０５８９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｃ １７／０４
Ｆ１６Ｃ ３３／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるための半円環形状の半割スラスト軸受であって、前記半割スラスト軸受は、前記軸線方向力を受ける摺動面と、その反対側の背面とを有し、且つ軸線方向、周方向および径方向を規定しており、また前記摺動面は、それぞれが前記摺動面の径方向内側端部から径方向外側端部まで径方向に延びる少なくとも２つの油溝と、
各油溝の周方向両側に位置する複数のパッド面であって、前記背面から前記パッド面までの軸線方向厚さが一定である、複数のパッド面と、
少なくとも２つの第１傾斜面であって、各第１傾斜面が、前記油溝に関して前記クランク軸の回転方向前方側に位置するように前記油溝と前記パッド面の間に形成され、前記背面から前記第１傾斜面までの軸線方向厚さが、パッド面側から油溝側へ向かって周方向に漸次薄くなっている、少なくとも２つの第１傾斜面と
を有する、半割スラスト軸受において、
前記第１傾斜面には、周方向に延びる複数の周方向溝が径方向に連なって形成されており、また
前記パッド面には、周方向および径方向と交差するように並んで延びる複数の排油溝が形成され、前記複数の排油溝の間には、前記背面と平行な複数の平坦部が形成され、各排油溝は、前記パッド面の径方向外側端部および径方向内側端部のうちの少なくとも一方で開口していることを特徴とする、半割スラスト軸受。
【請求項2】
前記第１傾斜面に形成された前記周方向溝の溝深さ（Ｄ２）が１～１０μｍであり、また前記第１傾斜面に形成された前記周方向溝の溝幅（Ｗ２）が０．０５～０．３ｍｍである、請求項１に記載の半割スラスト軸受。
【請求項3】
前記摺動面は、少なくとも２つの第２傾斜面であって、各第２傾斜面が、前記油溝に関して前記クランク軸の回転方向後方側に位置するように前記油溝と前記パッド面の間に形成され、前記背面から前記第２傾斜面までの軸線方向厚さが、パッド面側から油溝側へ向かって周方向に漸次薄くなっている、少なくとも２つの第２傾斜面をさらに有し、前記第２傾斜面には、周方向に延びる複数の周方向溝が径方向に連なって形成されている、請求項１または２に記載の半割スラスト軸受。
【請求項4】
前記第２傾斜面に形成された前記周方向溝の溝深さ（Ｄ２）が１～１０μｍであり、また前記第２傾斜面に形成された前記周方向溝の溝幅（Ｗ２）が０．０５～０．３ｍｍである、請求項３に記載の半割スラスト軸受。
【請求項5】
前記排油溝の溝深さ（Ｄ３）が２～２０μｍであり、また前記排油溝の溝幅（Ｗ３）が０．１～０．５ｍｍである、請求項１から４までのいずれか一項に記載の半割スラスト軸受。
【請求項6】
前記複数の排油溝が、０．２～１ｍｍのピッチ（Ｐ１）で並んでいる、請求項５に記載の半割スラスト軸受。
【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の軸線方向力を受ける摺動面を有する半円環形状の半割スラスト軸受に関するものである。
【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、一対の半割軸受を円筒形状に組み合わせて構成される主軸受を介して、内燃機関のシリンダブロック下部に回転自在に支持される。一対の半割軸受のうちの一方または両方が、クランク軸の軸線方向力を受ける半割スラスト軸受と組み合わせて用いられる。判割スラスト軸受は、半割軸受の軸線方向に向いた両端面のうちの一方または両方に配設される。
【0003】
半割スラスト軸受は、クランク軸の軸方向に生じる軸線方向力を受ける。すなわち、クラッチによってクランク軸と変速機とが接続される際等に、クランク軸に対して入力される軸線方向力を支承することを目的として配置される。
【0004】
上述の通り、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な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承される。潤滑油は、シリンダブロック壁内のオイルギャラリーから主軸受の壁内の貫通口を通じて、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。このようにして、潤滑油は、主軸受の潤滑油溝内に供給され、その後半割スラスト軸受に供給される。
【0005】
ところで、近年、内燃機関の軽量化のためにクランク軸の軸径が小径化され、従来のクランク軸よりも剛性が小さくなってきている。このため、内燃機関の運転時にクランク軸に撓みが発生し易く、クランク軸の振動が大きくなる傾向にある。したがって、半割スラスト軸受の摺動面とクランク軸のスラストカラー面とが直接に接触し、焼付などの損傷が起き易くなっている。この対策として、半割スラスト軸受の摺動面に複数のパッド部を設け、且つパッド部とパッド部の間に油溝と傾斜面とを設けることにより、内燃機関の運転時に傾斜面とスラストカラー面との間の隙間に高圧の油膜を形成して、半割スラスト軸受の摺動面とクランク軸のスラストカラー面とが直接に接触し難くする技術も提案されている（例えば特許文献１参照）。
また、半割スラスト軸受の摺動面に周方向に延びる細溝を径方向に連なるように形成することにより、摺動面全体に油を供給して摺動面の焼付を防ぐ技術も提案されている（例えば特許文献２参照）。
また、半割スラスト軸受の摺動面に周方向に延びる細溝を径方向に連なるように形成することにより、摺動面全体に油を供給して摺動面の焼付を防ぐ技術も提案されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１７－１７２６０７号公報
【文献】特開２００１－３２３９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、特許文献１や特許文献２の技術を採用しても、上述のクランク軸の振動時間（振動継続時間）が長いと、半割スラスト軸受の摺動面とクランク軸のスラストカラー面との間の隙間を流れる油が高温になり、この熱が伝熱して摺動面（パッド部）が高温になるので、半割スラスト軸受の焼付の発生を防止することが困難であった。
【0008】
したがって本発明の目的は、内燃機関の運転時の焼付の発生を抑制することのできる内燃機関のクランク軸用の半割スラスト軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明によれば、内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるための半円環形状の半割スラスト軸受であって、半割スラスト軸受は、軸線方向力を受ける摺動面と、その反対側の背面とを有し、且つ軸線方向、周方向および径方向を規定しており、また摺動面は、
それぞれが摺動面の径方向内側端部から径方向外側端部まで径方向に延びる少なくとも２つの油溝と、
各油溝の周方向両側に位置する複数のパッド面であって、背面からパッド面までの軸線方向厚さが一定である、複数のパッド面と、
少なくとも２つの第１傾斜面であって、各第１傾斜面が、油溝に関してクランク軸の回転方向前方側に位置するように油溝とパッド面の間に形成され、背面から第１傾斜面までの軸線方向厚さが、パッド面側から油溝側へ向かって周方向に漸次薄くなっている、少なくとも２つの第１傾斜面と
を有する、半割スラスト軸受において、
第１傾斜面には、周方向に延びる複数の周方向溝が径方向に連なって形成されており、また
パッド面には、周方向および径方向と交差するように並んで延びる複数の排油溝が形成され、複数の排油溝の間には、背面と平行な複数の平坦部が形成され、各排油溝は、パッド面の径方向外側端部および径方向内側端部のうちの少なくとも一方で開口している、半割スラスト軸受が提供される。
それぞれが摺動面の径方向内側端部から径方向外側端部まで径方向に延びる少なくとも２つの油溝と、
各油溝の周方向両側に位置する複数のパッド面であって、背面からパッド面までの軸線方向厚さが一定である、複数のパッド面と、
少なくとも２つの第１傾斜面であって、各第１傾斜面が、油溝に関してクランク軸の回転方向前方側に位置するように油溝とパッド面の間に形成され、背面から第１傾斜面までの軸線方向厚さが、パッド面側から油溝側へ向かって周方向に漸次薄くなっている、少なくとも２つの第１傾斜面と
を有する、半割スラスト軸受において、
第１傾斜面には、周方向に延びる複数の周方向溝が径方向に連なって形成されており、また
パッド面には、周方向および径方向と交差するように並んで延びる複数の排油溝が形成され、複数の排油溝の間には、背面と平行な複数の平坦部が形成され、各排油溝は、パッド面の径方向外側端部および径方向内側端部のうちの少なくとも一方で開口している、半割スラスト軸受が提供される。
【0010】
本発明によれば、第１傾斜面に形成された周方向溝の溝深さ（Ｄ２）が１～１０μｍであり、また第１傾斜面に形成された周方向溝の溝幅（Ｗ２）が０．０５～０．３ｍｍであってもよい。
【0011】
また本発明によれば、摺動面は、少なくとも２つの第２傾斜面であって、各第２傾斜面が、油溝に関して前記クランク軸の回転方向後方側に位置するように油溝とパッド面の間に形成され、背面から第２傾斜面までの軸線方向厚さが、パッド面側から油溝側へ向かって周方向に漸次薄くなっている、少なくとも２つの第２傾斜面をさらに有していてもよく、第２傾斜面には、周方向に延びる複数の周方向溝が径方向に連なって形成されていてもよい。
【0012】
本発明によれば、第２傾斜面に形成された周方向溝の溝深さ（Ｄ２）が１～１０μｍであり、また第２傾斜面に形成された周方向溝の溝幅（Ｗ２）が０．０５～０．３ｍｍであってもよい。
【0013】
本発明によれば、排油溝の溝深さ（Ｄ３）が２～２０μｍであり、また排油溝の溝幅（Ｗ３）が０．１～０．５ｍｍであってもよい。また複数の排油溝は、０．２～１ｍｍのピッチ（Ｐ１）で並んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】軸受装置の分解斜視図である。
【図2】本発明の一実施形態による半割スラスト軸受の正面図である。
【図7】半割軸受およびスラスト軸受を含む軸受装置の正面図である。
【図8】軸受装置の断面図である。
【図9A】本発明の作用を説明するための図である。
【図9B】本発明の作用を説明するための図である。
【図10A】従来技術の作用を説明するための図である。
【図10B】従来技術の作用を説明するための図である。
【図11】本発明の他の実施形態による半割スラスト軸受の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態およびその利点を、添付の概略図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。
【0016】
（軸受装置の全体構成）
まず、図１、図７および図８を用いて本発明の半割スラスト軸受８を備える軸受装置１の全体構成を説明する。図１、図７および図８に示すように、シリンダブロック２の下部に軸受キャップ３を取り付けて構成された軸受ハウジング４には、両側面間を貫通する円形孔である軸受孔（保持孔）５が形成されており、側面における軸受孔５の周縁には円環状凹部である受座６、６が形成されている。軸受孔５には、クランク軸のジャーナル部１１を回転自在に支承する半割軸受７、７が円筒状に組み合わされて嵌合される。受座６、６には、クランク軸のスラストカラー１２を介して軸線方向力ｆ（図８参照）を受ける半割スラスト軸受８、８が円環状に組み合わされて嵌合される。
まず、図１、図７および図８を用いて本発明の半割スラスト軸受８を備える軸受装置１の全体構成を説明する。図１、図７および図８に示すように、シリンダブロック２の下部に軸受キャップ３を取り付けて構成された軸受ハウジング４には、両側面間を貫通する円形孔である軸受孔（保持孔）５が形成されており、側面における軸受孔５の周縁には円環状凹部である受座６、６が形成されている。軸受孔５には、クランク軸のジャーナル部１１を回転自在に支承する半割軸受７、７が円筒状に組み合わされて嵌合される。受座６、６には、クランク軸のスラストカラー１２を介して軸線方向力ｆ（図８参照）を受ける半割スラスト軸受８、８が円環状に組み合わされて嵌合される。
【0017】
図７に示すように、主軸受を構成する半割軸受７のうち、シリンダブロック２側（上側）の半割軸受７の内周面には潤滑油溝７１が形成され、また潤滑油溝７１から外周面に貫通する貫通孔７２が形成されている。なお、潤滑油溝７１は、上下両方の半割軸受に形成することもできる。また、半割軸受７には、半割軸受７同士の当接面に隣接して、周方向両端にクラッシュリリーフ７３が形成されている。
【0018】
軸受装置１では、オイルポンプ（図示せず）から加圧されて吐出された油が、シリンダブロック２の内部油路から半割軸受７の壁を貫通する貫通孔７２を通り、半割軸受７の内周面の潤滑油溝７１に供給される。潤滑油溝７１内に供給された油は、一部は半割軸受７の内周面に供給され、一部はジャーナル部１１の表面の図示しないクランク軸の内部油路の開口に侵入してクランクピン側へ送られ、一部は主軸受を構成する一対の半割軸受７、７のクラッシュリリーフ７３の表面とクランク軸のジャーナル部１１の表面との間の隙間を通じて、半割軸受７、７の幅方向両端から外部へ流出する。半割軸受７の幅方向両端から外部へ流出した油は、主にクランク軸のスラストカラー１２の表面、ハウジングの受座６、半割スラスト軸受８の内径面、およびクランク軸のジャーナル部１１の表面によって囲まれる隙間に流入し、その後、半割スラスト軸受８の摺動面８１の油溝８１ａに流入する。油溝８１ａに流入した油は、回転するスラストカラー１２の表面に付随して、半割スラスト軸受８の摺動面８１の第１傾斜面８５Ｆ、パッド面８４へ順に流れる。
【0019】
一般にスラスト軸受は、その摺動面８１とクランク軸のスラストカラー１２の表面との間の油に圧力が発生することで、クランク軸からの軸線方向力ｆを支承する。
【0020】
内燃機関の運転時、クランク軸の撓みによる振動が大きくなると、クランク軸のスラストカラー１２の表面は、半割スラスト軸受の摺動面８１に対して傾斜角度を変化させながら、またはうねりながら、近接する動作と離間する動作を繰り返す。
ここで、図１０Ａおよび図１０Ｂを用いて、摺動面に複数の傾斜面とパッド面とを有する従来技術の半割スラスト軸受１８の構成およびその作用を説明する。図１０Ａは、半割スラスト軸受１８の摺動面側を見た正面図であり、図１０Ｂは、図１０ＡのＹ２矢視図であり、Ｘ矢印はスラストカラー１２の回転方向、白矢印は、油の流れを示す。
従来技術の半割スラスト軸受１８の摺動面は、複数のパッド面１８４と複数の傾斜面１８５と複数の油溝８１ａとを有する。各パッド面１８４は、パッド面１８４と半割スラスト軸受１８の背面との間の軸線方向厚さが一定であるように形成され、また各油溝８１ａは、半割スラスト軸受１８の中心から放射状に延びるように、パッド面１８４とパッド面１８４との間に形成される。複数の傾斜面１８５は、パッド面１８４の、クランク軸の回転方向Ｘの後方側の周方向端部から油溝８１ａへ向かって軸線方向厚さが薄くなるように形成された第１傾斜面１８５Ｆと、パッド面１８４の、クランク軸の回転方向Ｘの前方側の周方向端部から油溝８１ａへ向かって軸線方向厚さが薄くなるように形成された第２傾斜面１８５Ｒとを含む。パッド面１８４、第１傾斜面１８５Ｆおよび第２傾斜面１８５Ｒはそれぞれ、平坦になされている。第１傾斜面１８５Ｆとスラストカラー１２の表面との間には、スラストカラー１２の回転方向Ｘの前方側に向かって次第に隙間が狭くなるくさび状隙間が形成される（図１０Ｂ参照）。
従来技術の半割スラスト軸受１８では、内燃機関の運転時にクランク軸の撓みによる振動が大きくなって、クランク軸のスラストカラー１２の表面が摺動面に近接した時、油溝８１ａ、第１傾斜面１８５Ｆおよび第２傾斜面１８５Ｒと、スラストカラー１２の表面との間の油は、回転するスラストカラー１２の表面に付随して第１傾斜面１８５Ｆとスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間の回転方向Ｘの前方側の周方向端部側へ向かって流れる。この油は、くさび状隙間を流れる際、流体力学的な作用を受けて圧力が高くなり、くさび隙間の周方向端部付近（図１０Ａの破線楕円Ａ２および図１０Ｂの破線円Ａ２の付近）で最大圧となる高圧な油膜が形成されるため、摺動面とクランク軸のスラストカラー１２の表面との接触が起き難い。
ここで、図１０Ａおよび図１０Ｂを用いて、摺動面に複数の傾斜面とパッド面とを有する従来技術の半割スラスト軸受１８の構成およびその作用を説明する。図１０Ａは、半割スラスト軸受１８の摺動面側を見た正面図であり、図１０Ｂは、図１０ＡのＹ２矢視図であり、Ｘ矢印はスラストカラー１２の回転方向、白矢印は、油の流れを示す。
従来技術の半割スラスト軸受１８の摺動面は、複数のパッド面１８４と複数の傾斜面１８５と複数の油溝８１ａとを有する。各パッド面１８４は、パッド面１８４と半割スラスト軸受１８の背面との間の軸線方向厚さが一定であるように形成され、また各油溝８１ａは、半割スラスト軸受１８の中心から放射状に延びるように、パッド面１８４とパッド面１８４との間に形成される。複数の傾斜面１８５は、パッド面１８４の、クランク軸の回転方向Ｘの後方側の周方向端部から油溝８１ａへ向かって軸線方向厚さが薄くなるように形成された第１傾斜面１８５Ｆと、パッド面１８４の、クランク軸の回転方向Ｘの前方側の周方向端部から油溝８１ａへ向かって軸線方向厚さが薄くなるように形成された第２傾斜面１８５Ｒとを含む。パッド面１８４、第１傾斜面１８５Ｆおよび第２傾斜面１８５Ｒはそれぞれ、平坦になされている。第１傾斜面１８５Ｆとスラストカラー１２の表面との間には、スラストカラー１２の回転方向Ｘの前方側に向かって次第に隙間が狭くなるくさび状隙間が形成される（図１０Ｂ参照）。
従来技術の半割スラスト軸受１８では、内燃機関の運転時にクランク軸の撓みによる振動が大きくなって、クランク軸のスラストカラー１２の表面が摺動面に近接した時、油溝８１ａ、第１傾斜面１８５Ｆおよび第２傾斜面１８５Ｒと、スラストカラー１２の表面との間の油は、回転するスラストカラー１２の表面に付随して第１傾斜面１８５Ｆとスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間の回転方向Ｘの前方側の周方向端部側へ向かって流れる。この油は、くさび状隙間を流れる際、流体力学的な作用を受けて圧力が高くなり、くさび隙間の周方向端部付近（図１０Ａの破線楕円Ａ２および図１０Ｂの破線円Ａ２の付近）で最大圧となる高圧な油膜が形成されるため、摺動面とクランク軸のスラストカラー１２の表面との接触が起き難い。
【0021】
しかし、内燃機関の運転時にクランク軸の振動が大きい時間が長くなると、従来技術の半割スラスト軸受１８では、半割スラスト軸受１８の摺動面とクランク軸のスラストカラー１２の表面との間の隙間を流れる油がより高温になる。この熱が伝わって摺動面（パッド面１８４）が高温になり、また油の粘性が低下してくさび隙間に形成される油膜の圧力が不十分になるため、半割スラスト軸受１８の摺動面（パッド面１８４）とクランク軸のスラストカラー１２の表面が直接接触し易く、半割スラスト軸受１８に焼付が発生し易くなる。
【0022】
この理由について、以下に詳細に説明する。
油が第１傾斜面１８５Ｆとのスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間を流れる際、流体力学的な作用を受け圧力が高くなるのと同時に温度が上昇する。温度が上昇した油は、回転するスラストカラー１２の表面に付随してパッド面１８４とスラストカラー１２の表面との間の隙間を周方向に流れた後、スラストカラー１２の回転方向の後方側に位置する第２傾斜面１８５Ｒ、油溝８１ａ、そして第１傾斜面１８５Ｆとスラストカラー１２の表面との間の隙間に流れる。ここで第１傾斜面１８５Ｆとのスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間を流れる際に再度、流体力学的な作用を受け温度が上昇する。油は、繰り返し流体力学的作用を受けて温度上昇を繰り返すことにより、より高温となる。油の熱はパッド面の軸受材料に伝わってパッド面も高温となり、また、油の粘性が低くなることで、第１傾斜面１８５Ｆとスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間に形成される油膜の圧力が低くなるため、パッド面１８４とクランク軸のスラストカラー１２の表面との接触が起き易くなる。このため、半割スラスト軸受１８のパッド面１８４に損傷（焼付）が起き易くなる。
油が第１傾斜面１８５Ｆとのスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間を流れる際、流体力学的な作用を受け圧力が高くなるのと同時に温度が上昇する。温度が上昇した油は、回転するスラストカラー１２の表面に付随してパッド面１８４とスラストカラー１２の表面との間の隙間を周方向に流れた後、スラストカラー１２の回転方向の後方側に位置する第２傾斜面１８５Ｒ、油溝８１ａ、そして第１傾斜面１８５Ｆとスラストカラー１２の表面との間の隙間に流れる。ここで第１傾斜面１８５Ｆとのスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間を流れる際に再度、流体力学的な作用を受け温度が上昇する。油は、繰り返し流体力学的作用を受けて温度上昇を繰り返すことにより、より高温となる。油の熱はパッド面の軸受材料に伝わってパッド面も高温となり、また、油の粘性が低くなることで、第１傾斜面１８５Ｆとスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間に形成される油膜の圧力が低くなるため、パッド面１８４とクランク軸のスラストカラー１２の表面との接触が起き易くなる。このため、半割スラスト軸受１８のパッド面１８４に損傷（焼付）が起き易くなる。
【0023】
本発明は、このような従来技術の問題に対処したものであり、以下、本発明に係る半割スラス軸受の構成の一例を説明する。
【0024】
（半割スラスト軸受の構成）
図２～図８に本発明の第１の実施形態による半割スラスト軸受８の構成を示す。この半割スラスト軸受８は、鋼製の裏金層に薄い軸受合金層を接着させたバイメタルによって、半円環形状の平板に形成されている。半割スラスト軸受８は、軸受合金層の表面でありスラストカラー１２を支承する摺動面８１と、裏金層の、軸受合金層を接着させた側と反対側の表面である背面８２とを有する。摺動面８１は、複数のパッド面８４と複数の傾斜面部８５と複数の油溝８１ａを有する。なお、油溝８１ａの表面は、軸受合金層によって覆われていなくてもよい。
図２～図８に本発明の第１の実施形態による半割スラスト軸受８の構成を示す。この半割スラスト軸受８は、鋼製の裏金層に薄い軸受合金層を接着させたバイメタルによって、半円環形状の平板に形成されている。半割スラスト軸受８は、軸受合金層の表面でありスラストカラー１２を支承する摺動面８１と、裏金層の、軸受合金層を接着させた側と反対側の表面である背面８２とを有する。摺動面８１は、複数のパッド面８４と複数の傾斜面部８５と複数の油溝８１ａを有する。なお、油溝８１ａの表面は、軸受合金層によって覆われていなくてもよい。
【0025】
図２は、本発明の第１の実施形態による半割スラスト軸受８の正面図であり、図３は、図２の線Ｃ－Ｃに沿った断面を示す。
複数のパッド面８４では、パッド面８４と背面８２との間の軸線方向厚さＴが一定になされている（すなわちパッド面８４は背面８２と平行になされている）。パッド面８４は、部分円環形状になされている。本実施形態では、半割スラスト軸受８の摺動面８１に３つのパッド面８４が周方向に離間して配置されるが、パッド面８４の数は３つより多くてもよく、一般的には３～５のパッド面が形成される。
複数のパッド面８４では、パッド面８４と背面８２との間の軸線方向厚さＴが一定になされている（すなわちパッド面８４は背面８２と平行になされている）。パッド面８４は、部分円環形状になされている。本実施形態では、半割スラスト軸受８の摺動面８１に３つのパッド面８４が周方向に離間して配置されるが、パッド面８４の数は３つより多くてもよく、一般的には３～５のパッド面が形成される。
【0026】
複数の油溝８１ａはそれぞれ、半割スラスト軸受８の径方向内側端部から径方向外側端部まで放射状に（すなわち径方向に）延びるように、パッド面８４とパッド面８４の間に配置される。なお、本実施形態では、パッド面８４に挟まれた２つの油溝８１ａに加えて、２つの半割スラスト軸受１８を組み合わせたときに各突合せ部に油溝８１ａが形成されるように、半割スラスト軸受８の周方向両端面８３、８３に隣接して部分的な油溝８１ａが形成されている。
【0027】
油溝８１ａの具体的な寸法として、乗用車用等の小型内燃機関のクランク軸（ジャーナル部の直径が３０～１００ｍｍ程度）に使用する場合の油溝８１ａの溝幅Ｗ１は２～７ｍｍであり、油溝８１ａの深さＤ１は０．２～１ｍｍであってもよく、本実施形態では、その周方向断面は略円弧形状である（図３参照）。ここで、油溝８１ａの深さＤ１は、パッド面８４から油溝８１ａの最深部までの、半割スラスト軸受８の軸線方向の長さとして定義される。なお、上述の寸法は一例に過ぎず、それぞれの寸法はこれらの範囲に限定されない。
【0028】
パッド面８４と油溝８１ａとの間に傾斜面部８５が配置される。この傾斜面部８５は、パッド面８４の、クランク軸の回転方向Ｘの後方側の周方向端部から油溝８１ａへ向かって軸線方向厚さが薄くなり、且つ油溝８１ａと隣接する位置で最小の厚さＴ１となるように形成された第１傾斜面８５Ｆと、パッド面８４の、クランク軸の回転方向Ｘの前方側の周方向端部から油溝８１ａへ向かって軸線方向厚さが薄くなり、且つ油溝８１ａと隣接する位置で最小の厚さＴ１となるように形成された第２傾斜面８５Ｒとを有する。本実施形態において、第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒはいずれも平面として形成されている。図２において、Ｘ矢印は、クランク軸（スラストカラー１２の表面）の回転方向を示す。
なお、図８に示す紙面の左側の受座６に配置される半割スラスト軸受８、８に対するスラストカラー面の回転方向Ｘと、紙面の右側の受座６に配置される半割スラスト軸受８、８に対するスラストカラー面の回転方向Ｘとは逆になる。図２および図７に示されるスラストカラー１２の回転方向とは逆方向（左回転）である側に配置される半割スラスト軸受８では、図２および図７における第１傾斜面８５Ｆが第２傾斜面８５Ｒの構成となり、図２および図７における第２傾斜面８５Ｒが第１傾斜面８５Ｆの構成となる。
なお、図８に示す紙面の左側の受座６に配置される半割スラスト軸受８、８に対するスラストカラー面の回転方向Ｘと、紙面の右側の受座６に配置される半割スラスト軸受８、８に対するスラストカラー面の回転方向Ｘとは逆になる。図２および図７に示されるスラストカラー１２の回転方向とは逆方向（左回転）である側に配置される半割スラスト軸受８では、図２および図７における第１傾斜面８５Ｆが第２傾斜面８５Ｒの構成となり、図２および図７における第２傾斜面８５Ｒが第１傾斜面８５Ｆの構成となる。
【0029】
第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの表面には、半割スラスト軸受８の周方向に延びる複数の周方向溝８５Ｇが形成される。これらの周方向溝８５Ｇは、第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒ上で径方向に連なって形成され、したがって周方向溝８５Ｇの間に平坦部分は形成されない（図４参照）。第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの表面８５Ｓとは、複数の周方向溝８５Ｇの頂部８５Ｐを含む仮想平面として定義される（図４参照）。
【0030】
複数の周方向溝８５Ｇは、同じ溝幅Ｗ２および同じ溝深さＤ２を有し、また各周方向溝８５は、その長手方向にわたって溝幅Ｗ２および溝深さＤ２が一定に形成されている。
パッド面８４の表面から、油溝８１ａと隣接する位置における第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの表面８５Ｓまでの半割スラスト軸受８の軸線方向の長さとして定義される第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの深さＤ０は５～３０μｍとすることができる。第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒのそれぞれの、半割スラスト軸受８の周方向長さは、円周角度５°～２５°に相当する長さすることができる。
また、隣接する周方向溝８５Ｇの頂部８５Ｐの間の、半割スラスト軸受８の径方向の長さとして定義される周方向溝８５Ｇの溝幅Ｗ２は、０．０５～０．３ｍｍとすることができる。周方向溝８５Ｇの頂部８５Ｐから周方向溝８５Ｇの最深部までの、半割スラスト軸受８の軸線方向の長さとして定義される周方向溝８５Ｇの溝深さＤ２は、１～１０μｍとすることができる。なお、上述の寸法は一例に過ぎず、それぞれの寸法はこれらの範囲に限定されない。
パッド面８４の表面から、油溝８１ａと隣接する位置における第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの表面８５Ｓまでの半割スラスト軸受８の軸線方向の長さとして定義される第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒの深さＤ０は５～３０μｍとすることができる。第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒのそれぞれの、半割スラスト軸受８の周方向長さは、円周角度５°～２５°に相当する長さすることができる。
また、隣接する周方向溝８５Ｇの頂部８５Ｐの間の、半割スラスト軸受８の径方向の長さとして定義される周方向溝８５Ｇの溝幅Ｗ２は、０．０５～０．３ｍｍとすることができる。周方向溝８５Ｇの頂部８５Ｐから周方向溝８５Ｇの最深部までの、半割スラスト軸受８の軸線方向の長さとして定義される周方向溝８５Ｇの溝深さＤ２は、１～１０μｍとすることができる。なお、上述の寸法は一例に過ぎず、それぞれの寸法はこれらの範囲に限定されない。
【0031】
各パッド面８４には、半割スラスト軸受８の周方向および径方向と交差するように（すなわち周方向および径方向とは異なる方向に）並んで延びる複数の排油溝８４Ｇが形成され、またこれらの複数の排油溝８４Ｇの間には、背面８２と平行な複数の平坦部８４Ｓが形成されている。すなわち、各排油溝８４Ｇは、複数の平坦部８４Ｓ（またはパッド面８４）から背面８２側へ向かって窪んだ溝であり、パッド面８４の径方向外側端部８４ｏまたは径方向内側端部８４ｉのうちの少なくとも一方で開口するように延びている（図２参照）。
図５は、図２の破線円Ａ１内のパッド面８４の拡大図であり、図６は、図５の線Ｃ－Ｃに沿った断面図である。このＣ－Ｃ断面は、排油溝８４Ｇの長手方向に直交し、且つ半割スラスト軸受８の軸線方向に平行な面内にある。パッド面８４上において、平坦部８４Ｓと排油溝８４Ｇとは、排油溝８４Ｇの長手方向に直交する方向に交互に配置され、排油溝８４Ｇ同士が交差しない（接触しない）ようになされている。
なお、本実施形態では、パッド面８４上において排油溝８５Ｇは直線的に延びているが、僅かに彎曲しながら延びるように形成されてもよい。
図５は、図２の破線円Ａ１内のパッド面８４の拡大図であり、図６は、図５の線Ｃ－Ｃに沿った断面図である。このＣ－Ｃ断面は、排油溝８４Ｇの長手方向に直交し、且つ半割スラスト軸受８の軸線方向に平行な面内にある。パッド面８４上において、平坦部８４Ｓと排油溝８４Ｇとは、排油溝８４Ｇの長手方向に直交する方向に交互に配置され、排油溝８４Ｇ同士が交差しない（接触しない）ようになされている。
なお、本実施形態では、パッド面８４上において排油溝８５Ｇは直線的に延びているが、僅かに彎曲しながら延びるように形成されてもよい。
【0032】
複数の排油溝８４Ｇは、同じ溝幅Ｗ３および同じ溝深さＤ３を有し、また各排油溝８５Ｇは、その長手方向にわたって溝幅Ｗ３および溝深さＤ３が一定に形成されている。
パッド面８４における、排油溝８４Ｇの長手方向と直交する方向の溝幅Ｗ３は、０．１～０．５ｍｍとすることができる。また、パッド面８４（または平坦部８４Ｓ）から排油溝８４Ｇの最深部までの半割スラスト軸受８の軸線方向の長さとして定義される排油溝８４Ｇの溝深さＤ３は、２～２０μｍとすることができる。
隣接する排油溝８４Ｇの最深部の間の、排油溝８４Ｇの長手方向と直交する方向の長さとして定義される排油溝８４ＧのピッチＰ１は、０．２～１ｍｍとすることができる。なお、上述の寸法は一例に過ぎず、それぞれの寸法はこれらの範囲に限定されない。
パッド面８４における、排油溝８４Ｇの長手方向と直交する方向の溝幅Ｗ３は、０．１～０．５ｍｍとすることができる。また、パッド面８４（または平坦部８４Ｓ）から排油溝８４Ｇの最深部までの半割スラスト軸受８の軸線方向の長さとして定義される排油溝８４Ｇの溝深さＤ３は、２～２０μｍとすることができる。
隣接する排油溝８４Ｇの最深部の間の、排油溝８４Ｇの長手方向と直交する方向の長さとして定義される排油溝８４ＧのピッチＰ１は、０．２～１ｍｍとすることができる。なお、上述の寸法は一例に過ぎず、それぞれの寸法はこれらの範囲に限定されない。
【0033】
以下、図９Ａおよび図９Ｂを用いて、本発明の半割スラスト軸受８において焼付が起き難い理由を説明する。図９Ａは、半割スラスト軸受８の摺動面側を見た正面図であり、図９Ｂは、図９ＡのＹ２矢視図であり、Ｘ矢印はスラストカラー１２の回転方向を示し、白矢印は油の流れを示す。
上述の通り、内燃機関の運転時にクランク軸の撓みによる振動が大きくなり、クランク軸のスラストカラー１２の表面が摺動面に近接すると、油溝８１ａ、第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒと、スラストカラー１２の表面との間の油は、回転するスラストカラー１２の表面に付随して第１傾斜面８５Ｆとスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間の回転方向の前方側の周方向端部側へ向かって流れる。第１傾斜面８５Ｆには、半割スラスト軸受８の周方向と平行に延びる複数の周方向溝８５Ｇが形成されているため、油は周方向溝８５Ｇにガイドされ、くさび状隙間の回転方向の前方側の周方向端部側に向かって流れる量が多くなる。このため多量の油がくさび状隙間の周方向端部付近（破線円Ａ２）で流体力学的な作用を受け、くさび状隙間の周方向端部付近で形成される油膜の圧力が従来よりも高くなるので、パッド面８４とクランク軸のスラストカラー１２の表面との接触が起き難い。
上述の通り、内燃機関の運転時にクランク軸の撓みによる振動が大きくなり、クランク軸のスラストカラー１２の表面が摺動面に近接すると、油溝８１ａ、第１傾斜面８５Ｆおよび第２傾斜面８５Ｒと、スラストカラー１２の表面との間の油は、回転するスラストカラー１２の表面に付随して第１傾斜面８５Ｆとスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間の回転方向の前方側の周方向端部側へ向かって流れる。第１傾斜面８５Ｆには、半割スラスト軸受８の周方向と平行に延びる複数の周方向溝８５Ｇが形成されているため、油は周方向溝８５Ｇにガイドされ、くさび状隙間の回転方向の前方側の周方向端部側に向かって流れる量が多くなる。このため多量の油がくさび状隙間の周方向端部付近（破線円Ａ２）で流体力学的な作用を受け、くさび状隙間の周方向端部付近で形成される油膜の圧力が従来よりも高くなるので、パッド面８４とクランク軸のスラストカラー１２の表面との接触が起き難い。
【0034】
油は、第１傾斜面８５Ｆとのスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間を流れる際、流体力学的な作用を受けて圧力が高くなるのと同時に温度が上昇する。本実施形態において、パッド面８４には、半割スラスト軸受８の周方向および径方向と交差するように延びる複数の排油溝８４Ｇであって、それによりパッド面８４の径方向外側端部８ｏまたは径方向内側端部８ｉのうちの少なくとも一方で開口する複数の排油溝８４Ｇが形成されている。このため、第１傾斜面８５Ｆとスラストカラー１２の表面との間のくさび状隙間からパッド面８４とスラストカラー１２の表面との間に流入する高温の油の大部分が、排油溝８５Ｇにガイドされてパッド面８４の径方向外側端部８ｏまたは径方向内側端部８ｉから外部に排出され（図９Ａの実線白矢印）、一方、パッド面８４よりもスラストカラー１２の回転方向前方側に位置する第２傾斜面８５Ｒ、油溝８１ａおよび第１傾斜面８５Ｆと、スラストカラー１２の表面との間の隙間まで流れる油（図９Ａの破線白矢印）は少なくなる。それゆえ本発明では、油の熱が伝わってパッド面８４が高温になることが抑制され、また油の粘性が低下してくさび状隙間に形成される油膜の圧力が不十分となることにより、半割スラスト軸受８の摺動面８１（またはパッド面８４）とクランク軸のスラストカラー１２の表面とが直接接触し易くなることが防がれるので、半割スラスト軸受８に焼付が発生し難くなる。
なお、上述の通り、第２傾斜面８５Ｒ、油溝８１ａおよび第１傾斜面８５Ｆと、スラストカラー１２の表面との間の隙間には、主軸受を構成する一対の半割軸受７、７の幅方向両端から外部へ流出し、クランク軸のスラストカラー１２の表面、軸受ハウジング４の受座６、半割スラスト軸受８の内径面、およびクランク軸のジャーナル部１１の表面によって囲まれる隙間に流入した（温度が低い）油が順次供給される。
なお、上述の通り、第２傾斜面８５Ｒ、油溝８１ａおよび第１傾斜面８５Ｆと、スラストカラー１２の表面との間の隙間には、主軸受を構成する一対の半割軸受７、７の幅方向両端から外部へ流出し、クランク軸のスラストカラー１２の表面、軸受ハウジング４の受座６、半割スラスト軸受８の内径面、およびクランク軸のジャーナル部１１の表面によって囲まれる隙間に流入した（温度が低い）油が順次供給される。
【0035】
以下、本発明の他の観点による非限定的な第２の実施形態を説明する。
図１１は、本発明の第２の実施形態による半割スラスト軸受８’の正面図であり、図１２は、図１１における線Ｄ－Ｄに沿った断面図である。
図１１および図１２に示す実施形態では、半割スラスト軸受８の複数の傾斜面部８５は、パッド面８４の、クランク軸の回転方向後方側の周方向端部から油溝８１ａへ向かって軸線方向厚さが薄くなるように形成された第１傾斜面８５Ｆのみを有し、したがって第１の実施形態で設けられていた、パッド面８４の、クランク軸の回転方向前方側の周方向端部から油溝８１ａへ向かって軸線方向厚さが薄くなっている第２傾斜面８５Ｒは形成されていない。その他の構成は、第１の実施形態の半割スラスト軸受の構成と同じである。
図１１は、本発明の第２の実施形態による半割スラスト軸受８’の正面図であり、図１２は、図１１における線Ｄ－Ｄに沿った断面図である。
図１１および図１２に示す実施形態では、半割スラスト軸受８の複数の傾斜面部８５は、パッド面８４の、クランク軸の回転方向後方側の周方向端部から油溝８１ａへ向かって軸線方向厚さが薄くなるように形成された第１傾斜面８５Ｆのみを有し、したがって第１の実施形態で設けられていた、パッド面８４の、クランク軸の回転方向前方側の周方向端部から油溝８１ａへ向かって軸線方向厚さが薄くなっている第２傾斜面８５Ｒは形成されていない。その他の構成は、第１の実施形態の半割スラスト軸受の構成と同じである。
【0036】
以上、本発明の半割スラスト軸受について具体例に説明してきた。上記説明では、一対の半割スラスト軸受を組み合わせて円環形状として内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるように構成された例が用いられているが、本発明の半割スラスト軸受は、単独で内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるように使用されてもよい。
【0037】
また、上述の通り、本発明の半割スラスト軸受は、裏金層と軸受合金とからなるバイメタルから形成されていてもよいが、裏金層のない軸受合金のみで構成されてもよい。この場合、スラストカラー１２の表面と接触する表面が摺動面、その反対側の表面が背面となることが理解されよう。
【0038】
また本発明の半割スラスト軸受は、周方向長さが円周角度１８０°である半円環形状に限定されず、周方向長さが円周角度で１８０°よりも若干小さい略半円環形状であってもよい。また、本発明の半割スラスト軸受では、周方向両端面８３に隣接する油溝が、傾斜面状のスラストリリーフの構成に変更されてもよく、あるいは、周方向両端面８３に隣接する油溝の構成は有していなくしてもよい。さらに、半割スラスト軸受の誤組付け防止や回転止めのための、半割スラスト軸受の外周面から径方向外側に突出する突起の構成を有していてもよい。また、パッド面８４には、パッド面８４の径方向内側端部８４ｉおよび径方向外側端部８４ｏの何れにも開口しない溝が少数形成されていてもよい。
【符号の説明】
【0039】
１ 軸受装置
２ シリンダブロック
３ 軸受キャップ
４ 軸受ハウジング
５ 軸受孔
６ 受座
７ 半割軸受
１１ ジャーナル部
１２ スラストカラー
７１ 潤滑油溝
７２ 貫通孔
７３ クラッシュリリーフ
８ 半割スラスト軸受
８１ 摺動面
８１ａ 油溝
８２ 背面
８３ 周方向端面
８４ パッド面
８４ｉ 径方向内側端部
８４ｏ 径方向外側端部
８４Ｇ 排油溝
８４Ｓ 平坦部
８５ 傾斜面部
８５Ｆ 第１傾斜面
８５Ｒ 第２傾斜面
８５Ｇ 周方向溝
８５Ｓ 第１傾斜面および第２傾斜面の表面
８５Ｐ 周方向溝の頂部
Ｄ０ 第１傾斜面および第２傾斜面の深さ
Ｄ１ 油溝の溝深さ
Ｄ２ 周方向溝の溝深さ
Ｄ３ 排油溝の溝深さ
Ｐ１ 排油溝のピッチ
Ｔ パッド面における軸線方向厚さ
Ｔ１ 第１傾斜面および第２傾斜面における最小の軸線方向厚さ
Ｗ１ 油溝の溝幅
Ｗ２ 周方向溝の溝幅
Ｗ３ 排油溝の溝幅
Ｘ クランク軸の回転方向
２ シリンダブロック
３ 軸受キャップ
４ 軸受ハウジング
５ 軸受孔
６ 受座
７ 半割軸受
１１ ジャーナル部
１２ スラストカラー
７１ 潤滑油溝
７２ 貫通孔
７３ クラッシュリリーフ
８ 半割スラスト軸受
８１ 摺動面
８１ａ 油溝
８２ 背面
８３ 周方向端面
８４ パッド面
８４ｉ 径方向内側端部
８４ｏ 径方向外側端部
８４Ｇ 排油溝
８４Ｓ 平坦部
８５ 傾斜面部
８５Ｆ 第１傾斜面
８５Ｒ 第２傾斜面
８５Ｇ 周方向溝
８５Ｓ 第１傾斜面および第２傾斜面の表面
８５Ｐ 周方向溝の頂部
Ｄ０ 第１傾斜面および第２傾斜面の深さ
Ｄ１ 油溝の溝深さ
Ｄ２ 周方向溝の溝深さ
Ｄ３ 排油溝の溝深さ
Ｐ１ 排油溝のピッチ
Ｔ パッド面における軸線方向厚さ
Ｔ１ 第１傾斜面および第２傾斜面における最小の軸線方向厚さ
Ｗ１ 油溝の溝幅
Ｗ２ 周方向溝の溝幅
Ｗ３ 排油溝の溝幅
Ｘ クランク軸の回転方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
