JP6079438B2 - 巻ブッシュ軸受 - Google Patents

Description

この発明は、巻ブッシュ軸受に関する。

従来、内燃機関における回転軸の軸受の一種として、板状部材を巻回して、その両端を合わせ凸部と凹部とを噛み合わせることで円筒状の軸受とする巻ブッシュ軸受が知られている。例えば、特許文献１には、合わせ目周辺の内周面にリリーフ溝を設けている巻ブッシュ軸受が開示されている。この巻ブッシュ軸受によれば、リリーフ溝を設けることによって、凸部と凹部との噛み合わせ部分の浮きによる回転軸との当接が防止できる。

特開平８−１２８４４６号公報 特開昭５９−１４０９１９号公報 特開昭６０−２０１１１５号公報 特開平４−０１５３１０号公報 特開２０１０−１１２５５７号公報 特開２０１０−０９６２５８号公報

しかしながら、上記の巻ブッシュ軸受では、リリーフ溝が軸方向の端部からもう一方の端部まで貫通しているため、リリーフ溝から大量の潤滑油が漏れることがある。このため、内燃機関全体の油圧を確保するために、オイルポンプの吐出容量を大きくする必要がある。この結果、内燃機関におけるフリクションが増大してしまう。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、巻ブッシュ軸受からの潤滑油の漏れを低減し、内燃機関におけるフリクションの増大を防止することができる巻ブッシュ軸受を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、巻ブッシュ軸受であって、
板状部材の両端を巻き合わせ凸部と凹部とを噛みあわせて固定する巻ブッシュ軸受において、
前記凸部と前記凹部との噛み合わせ部の内周面側に設けられる窪みと、
前記板状部材の巻き合わせ目に前記窪みと隣り合うように設けられるバンクと、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記窪みと窪みとの間のバンクを通る油溝と、
前記油溝に設けられ外部に連通する給油口と、
をさらに備えることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記バンクには、軸の回転方向に向けて前記バンクの高さが徐々に高くなっていくテーパが設けられていることを特徴とする。

また、第４の発明は、第１または第２の発明において、軸方向の両端におけるバンクの高さが前記巻ブッシュ軸受の内周面より低いことを特徴とする。

また、第５の発明は、第１または第２の発明において、前記バンク内の巻き合わせ目に面取りが行われていることを特徴とする。

第１の発明によれば、外部への潤滑油の漏れを抑制することができる。この結果、オイルポンプの吐出容量を小さくすることができるため、エンジンのフリクションの増大を抑制することができる。

第２の発明によれば、軸が回転することで油溝の両側に油膜圧力が発生し、油溝の潤滑油が両側に漏れることを抑制することができる。

第３の発明によれば、軸の回転によりテーパ面の潤滑油が寄せられて、バンクの浅部に油膜圧力が発生する。このため、フリクションの増大及び回転軸の焼き付きを防止することができる。

第４または第５の発明によれば、窪みに堆積する異物の排出性が向上する。

実施の形態１の巻ブッシュ軸受の斜視図である。 比較例の斜視図である。 実施の形態１の巻ブッシュ軸受の巻き合わせ目における縦断面図である。 比較例の巻き合わせ目における縦断面図である。 実施の形態１の巻ブッシュ軸受の端部バンクと中央バンクでの横断面図である。 実施の形態２における巻ブッシュ軸受の斜視図である。 比較例の斜視図である。 実施の形態２の巻ブッシュ軸受の巻き合わせ目における縦断面図である。 比較例の巻き合わせ目における縦断面図である。 実施の形態３の巻ブッシュ軸受の斜視図である。 実施の形態３の巻ブッシュ軸受の横断面図である。 実施の形態４の巻ブッシュ軸受において、端部バンク及び部分リリーフ溝を拡大して示した図である。 実施の形態５の巻ブッシュ軸受の端部バンクと中央バンクでの横断面図である。

実施の形態１．
実施の形態１における巻ブッシュ軸受について説明するために、本発明における巻ブッシュ軸受とは構造の異なる別の巻ブッシュ軸受（以下、比較例という。）と比較をしながら説明を行う。以下に、図１及び図２を用いて、それぞれの巻ブッシュ軸受の構造の違いについて説明する。

図２は、比較例の斜視図である。図２に示す比較例は、板状部材１０１の両端を巻き合わせることで円筒状に構成されている。板状部材１０１の一端には、凸部が形成されている。板状部材１０１の他端には、凸部に対応する凹部が形成されている。凸部と凹部とが噛み合うことでクリンチ１０３が形成されて、巻き合わせ目１０２で板状部材１０１の両端が固定される。

比較例には、巻き合わせ目１０２の内周面側にリリーフ溝１０４が設けられている。リリーフ溝１０４と軸受の内周面との境目には、リリーフエッジ１０６が形成されている。リリーフ溝１０４は、軸方向の端部から端部まで貫通している。リリーフ溝１０４は、回転軸とクリンチ１０３とが当接することを防止するために設けられている。

次に、実施の形態１における巻ブッシュ軸受について、図１を用いて説明を行う。ここでは、主に比較例との構造の違いについて説明を行う。

図１は、実施の形態１の巻ブッシュ軸受の斜視図である。実施の形態１の巻ブッシュ軸受には、板状部材１の巻き合わせ目２の内周面側に、２つの窪みである部分リリーフ溝４が設けられている。部分リリーフ溝４は、クリンチ３の内周面側に形成されている。

２つの部分リリーフ溝４の間には、中央バンク５ｂが形成されている。また、巻き合わせ目２における軸方向の両端部には、端部バンク５ａが形成されている。中央バンク５ｂの幅は、端部バンク５ａよりも広くなるように形成されている。中央バンク５ｂ及び端部バンク５ａの高さは、軸受の内周面と同じ高さである。なお、端部バンク５ａの幅は、狭すぎると、回転軸との接触によるフリクション悪化及び焼き付きが発生してしまう。このため、端部バンク５ａの幅は、数ｍｍ、例えば２〜３ｍｍ程度が好ましい。

図１に示すように、実施の形態１の巻ブッシュ軸受における部分リリーフ溝４は、中央バンク５ｂ及び端部バンク５ａが形成されることで、溝が軸方向に貫通しない構造になっている。これは、図２に示す比較例におけるリリーフ溝１０４とは異なる構造である。

次に、上記２つの巻ブッシュ軸受において、それぞれの構造の違いによって生じる巻き合わせ目付近における潤滑油の流れの違いについて、図３及び図４を用いて説明を行う。図３及び図４に付されている符号のうち、図１及び図２と同様の符号は同じ箇所を示すものとする。

図４は、比較例の巻き合わせ目１０２における縦断面図である。１１は回転軸で、中心線の下側半分を破線で示している。図４の矢印１０は、潤滑油の流れを表している。

比較例に設けられているリリーフ溝１０４は、軸方向に貫通している。このため、図４の矢印１０が示す方向に向けて、内周面に供給される潤滑油が大量に漏れる恐れがある。この結果、潤滑油の油圧を確保するために吐出容量の大きいオイルポンプを備えなければいけなくなり、エンジンにおけるフリクションが増大するという課題がある。

上記の課題を解決するために発明されたのが本願発明の巻ブッシュ軸受である。以下に、本願発明における実施の形態１の巻ブッシュ軸受により潤滑油の漏れが抑制される様子について、図３を用いて説明を行う。

図３は、実施の形態１の巻ブッシュ軸受の巻き合わせ目２における縦断面図である。回転軸１１を図４と同様に示している。図３の矢印７、８、９は、矢印の向きが潤滑油の流れる向きを示し、矢印の大きさが潤滑油の流量の多さを示している。また、端部バンク５ａ上部の複数の矢印６ａは、軸が回転することで発生する、端部バンク油膜圧力を表している。加えて、中央バンク５ｂ上部の複数の矢印で示す６ｂは、軸が回転することで発生する、中央バンク油膜圧力を表している。以下、６ａは端部バンク油膜圧力を、６ｂは中央バンク油膜圧力をそれぞれ示すこととする。

図５は、実施の形態１の巻ブッシュ軸受の端部バンク５ａと中央バンク５ｂでの横断面図である。図５には、巻き合わせ目２上部において発生する油膜圧力６ａ、６ｂが示されている。

実施の形態１の巻ブッシュ軸受では、端部バンク５ａ及び中央バンク５ｂのそれぞれの上部において油膜圧力６ａ、６ｂが発生する。ここで、端部バンク油膜圧力６ａの大きさは、中央バンク油膜圧力６ｂよりも大きい。これは、端部バンク５ａの幅が中央バンク５ｂの幅よりも狭いことによる。

上記それぞれのバンクにおける油膜圧力の大きさの違いにより、それぞれのバンクにおける潤滑油の流量にも差異が発生する。例えば、中央バンク５ｂから外側に向かう潤滑油の流量（図３の矢印９）は、端部バンク５ａから内側に向かう潤滑油の流量（図３の矢印８）よりも少ない。これにより、部分リリーフ溝４から外部への潤滑油の漏れを抑制することができる。このため、実施の形態１の巻ブッシュ軸受における潤滑油の漏れの量は、比較例における潤滑油の漏れの量と比較して、非常に少なくなる。この結果、オイルポンプの吐出容量を小さくすることができるため、エンジンのフリクションの増大を抑制することができる。

さらに実施の形態１の巻ブッシュ軸受では、油膜圧力によって、それぞれのバンクで適当な油膜厚さを確保することができる。これについて、以下に比較例と比較しながら説明する。

比較例ではリリーフ溝１０４で油膜圧力が発生しないため、リリーフ溝１０４で軸が沈むことがある。これにより、油膜厚さが減少してリリーフエッジ１０６でさらに油膜を剥ぎ取るため、内周面全体の油膜厚さが減少してフリクションが大きくなることがある。

これに対して、実施の形態１の巻ブッシュ軸受では、それぞれのバンクで油膜圧力が発生することで油膜厚さが厚くなる。そして部分リリーフ溝４上部で軸が浮き、内周面全体で油膜厚さを厚く確保できる。この結果、巻ブッシュ軸受におけるフリクションが減少する。

また、端部及び中央バンクの油膜圧力６ａ、６ｂにより、巻き合わせ目２上部の内周面へのせり出しが抑制される。この結果、巻き合わせ目２上部と回転軸との接触による焼き付きを防止することができる。

実施の形態２．
次に、図６乃至図９を参照して、本発明の実施の形態２を説明する。図６乃至図９では、実施の形態１と共通の構成に同一符号を付して説明を省略する。以下の説明において、実施の形態１の説明と同様に、まず比較例との構造の違いについて説明する。

図７は、比較例の斜視図である。図７に示す比較例には、軸受の内周面の中央を周回する油溝１１２が設けられている。油溝１１２は、リリーフ溝１０４と連通している。油溝１１２には、リリーフ溝１０４と概ね対向する位置に給油口１１３が設けられている。給油口１１３は、比較例の外部に連通している。

図６は、実施の形態２における巻ブッシュ軸受の斜視図である。図６に示す巻ブッシュ軸受には、図７の比較例と同様に、油溝１２と給油口１３とが設けられている。実施の形態２の巻ブッシュ軸受では、油溝１２が中央バンク５ｂを通過するように設けられている。これにより、中央バンク５ｂが油溝１２によって２分される。この２分されたバンクのそれぞれの幅は、端部バンク５ａの幅と同様に数ｍｍ、例えば２〜３ｍｍ程度が好ましい。

図７で説明した比較例の油溝１１２は、リリーフ溝１０４と連通している。対して、図６で説明した実施の形態２の巻ブッシュ軸受の油溝１２は、バンクによって仕切られている。同様に、２つの部分リリーフ溝４も、バンクによって仕切られるという構造をとっている。比較例と実施の形態２の巻ブッシュ軸受との構造の違いによる潤滑油の流れの違いについて、以下に図８及び図９を用いて説明する。

図９は、比較例の巻き合わせ目１０２における縦断面図である。１１は回転軸で、中心線の下側半分を破線で示している。図９の矢印１０は、潤滑油の流れを表している。

比較例では油溝１１２とリリーフ溝１０４とが連通しているため、矢印１０が示すように、油溝１１２から外部へ向かって潤滑油が漏れてしまう。このため、実施の形態１の比較例と同様に、オイルポンプの吐出容量が大きくなり、エンジンにおけるフリクションが増大してしまう。

図８は、実施の形態２の巻ブッシュ軸受の巻き合わせ目２における縦断面図である。回転軸１１を図９と同様に示している。図８の油溝１２の両側における複数の矢印６ｃは、軸が回転することで、分断された中央バンク５ｂの上部で発生する、中央バンク油膜圧力６ｃを表している。この油膜圧力６ｃにより、油溝１２の潤滑油が両側に漏れることを抑制することができる。

また、実施の形態１の巻ブッシュ軸受と同様に、端部バンク５ａにおいても油膜圧力６ａが発生する。このため、図８に矢印９ａで示す潤滑油の流れによる部分リリーフ溝４から外部への潤滑油の漏れについても抑制することができる。

実施の形態３．
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明の実施の形態３を説明する。図１０及び図１１では、実施の形態１と共通の構成に同一符号を付して説明を省略する。

図１０は、実施の形態３の巻ブッシュ軸受の斜視図である。図１０に示す端部バンク５ａ及び中央バンク５ｂに、テーパが設けられている。

図１１は、実施の形態３の巻ブッシュ軸受の横断面図である。図１１には、軸が時計回りに回転する様子が示されている。また、図１１に示す端部バンク５ａ及び中央バンク５ｂには、軸の回転方向に向けてバンクの高さが徐々に高くなっていくテーパが設けられている。このテーパの深さは、数１０〜１００μｍ程度が好ましい。

図１１には、上記バンクの浅部において、軸の回転によりテーパ面の潤滑油が寄せられて油膜圧力６ｄが発生する様子が示されている。この油膜圧力６ｄにより、例えば回転軸が軸方向で傾いて回転する場合、軸と端部バンク５ａとの接触が回避できる。この結果、フリクションの増大及び焼き付きを防止することができる。

さらに、上記の油膜圧力６ｄによって、回転軸との油膜厚さが厚くなり、油膜せん断応力勾配が小さくなることで、フリクションが低下する。また、この油膜圧力６ｄによって、部分リリーフ溝４から外部への潤滑油の漏れを防止することができる。

実施の形態４．
次に、図１２を参照して、本発明の実施の形態４を説明する。図１２では、実施の形態１と共通の構成に同一符号を付して説明を省略する。

図１２は、実施の形態４の巻ブッシュ軸受において、図３に相当する端部バンク５ａ及び部分リリーフ溝４を拡大して示した図である。図１２には、端部バンクの頂面１５の高さが軸受の内周面１４の高さより低く形成されている様子が示されている。これにより、部分リリーフ溝４に堆積する異物の排出性が向上する。しかしながら、この高さを低くすればするほど端部バンク５ａで発生する油膜圧力が減少する。このため、端部バンク５ａの高さは、残留異物の悪影響と油膜圧力とのトレードオフで設計される。

実施の形態５．
次に、図１３を参照して、本発明の実施の形態５を説明する。図１３では、実施の形態１と共通の構成に同一符号を付して説明を省略する。

図１３は、実施の形態５の巻ブッシュ軸受の端部バンク５ａと中央バンク５ｂでの横断面図である。図１３には、破線の丸１６で囲むように端部バンク５ａの合わせ目に面取りが行われている様子が示されている。これにより、部分リリーフ溝４に堆積する異物の排出性が向上する。しかしながら、この面取りサイズを大きくすればするほど端部バンク５ａで発生する油膜圧力が減少する。このため、面取りサイズの大きさは、残留異物の悪影響と油膜圧力とのトレードオフで設計される。同様の面取りは中央バンク５ｂの合わせ目に施されても良い。

１ 板状部材
２ 巻き合わせ目
３ クリンチ
４ 部分リリーフ溝
５ａ 端部バンク
５ｂ 中央バンク
１２ 油溝
１３ 給油口

Claims (5)

1. 板状部材の両端を巻き合わせ凸部と凹部とを噛みあわせて固定する巻ブッシュ軸受において、
   噛み合っている前記凸部と前記凹部の全体を含むクリンチの内周面側に設けられる窪みと、
   前記窪みが軸方向に貫通しないように、前記板状部材の巻き合わせ目に前記窪みと隣り合うように設けられるバンクと、
   を備えることを特徴とする巻ブッシュ軸受。
2. 前記窪みと窪みとの間のバンクを通る油溝と、
   前記油溝に設けられ外部に連通する給油口と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の巻ブッシュ軸受。
3. 前記バンクには、軸の回転方向に向けて前記バンクの高さが徐々に高くなっていくテーパが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の巻ブッシュ軸受。
4. 軸方向の両端におけるバンクの高さが前記巻ブッシュ軸受の内周面より低いことを特徴とする請求項１または２に記載の巻ブッシュ軸受。
5. 前記バンク内の巻き合わせ目に面取りが行われていることを特徴とする請求項１または２に記載の巻ブッシュ軸受。

Images