JP2019105356A

JP2019105356A - Slide bearing

Info

Publication number: JP2019105356A
Application number: JP2017240055A
Authority: JP
Inventors: 豪福井; Takeshi Fukui; 寿季黒木; Toshiki Kuroki
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2019-06-27

Abstract

To provide a slide bearing capable of making a shaft member hardly seize.SOLUTION: In a slide bearing having an annular inner peripheral face and slidably supporting a shaft member by the inner peripheral face, at least a part of the inner peripheral face of the slide bearing is made of a substance having a negative linear expansion coefficient. Thus the seizure of the slide bearing hardly occurs, as the slide bearing is contracted at a high temperature and the slide bearing is expanded at a log temperature, and the slide bearing is kept into face-contact with the shaft member.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、すべり軸受に関する。 The present invention relates to a slide bearing.

従来、例えばエンジンのクランクシャフト（軸部材）を支持する軸受には、潤滑油等による油膜を介して、回転する軸部材を支持するすべり軸受が用いられている。 Conventionally, for example, as a bearing that supports a crankshaft (shaft member) of an engine, a slide bearing that supports a rotating shaft member via an oil film of lubricating oil or the like is used.

このようなすべり軸受においては、例えば、軸部材が高速で回転している際に、油膜が切れて軸部材が軸受に接触（片当たり）することにより、軸受に傷が生じる、いわゆる焼き付きが発生する可能性がある。一旦焼き付きが発生すると、軸受を交換する必要があるため、すべり軸受を設計する際には、焼き付きを発生しにくくするための対策を行う必要がある。 In such a slide bearing, for example, when the shaft member is rotating at a high speed, the oil film is broken and the shaft member contacts (abuts with) the bearing, so that the so-called seizing occurs that the bearing is damaged. there's a possibility that. Once seizing has occurred, it is necessary to replace the bearing, so when designing the slide bearing, it is necessary to take measures to make seizing less likely to occur.

例えば、特許文献１では、回転中に発生する軸部材の傾きに応じて、軸受の表面を予め切削加工している。これによって、軸部材に傾きがない場合は軸受の平坦部で軸部材を支持して、軸部材に傾きが発生した場合は軸受の切削加工した部分で軸部材を支持している。 For example, in Patent Document 1, the surface of the bearing is cut in advance according to the inclination of the shaft member generated during rotation. By this, when the shaft member is not inclined, the shaft member is supported by the flat portion of the bearing, and when the shaft member is inclined, the shaft member is supported by the machined portion of the bearing.

特開２００３−１５６０４７号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-156047

しかしながら、この従来技術にあっては、クランクシャフトに傾きがない場合には、軸受の平坦部でクランクシャフトの荷重を受けるため、片当たりはないが、クランクシャフトの荷重を受ける受圧面積が減るため、軸受の負荷容量が下がり、耐焼き付き性が低下するという課題があった。 However, in this prior art, when the crankshaft is not inclined, the flat portion of the bearing receives the load of the crankshaft, so there is no contact but the pressure receiving area for receiving the load of the crankshaft is reduced. There is a problem that the load capacity of the bearing decreases and the seizure resistance decreases.

本発明は、軸部材を焼き付きにくくすることが可能なすべり軸受を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the slide bearing which can make a shaft member hard to seize.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、円環状のすべり軸受のうち、軸部材を摺動可能に支持する内周面の少なくとも一部が、負の線膨張係数を有する物質で形成されることを特徴とする。 In order to solve the problems described above and achieve the object, the present invention provides an annular slide bearing in which at least a portion of the inner circumferential surface for slidably supporting the shaft member has a negative linear expansion coefficient. It is characterized in that it is formed of a substance which it has.

図１は、第１の実施形態のすべり軸受の一例を示す図であり、（ａ）はすべり軸受の斜視図である。（ｂ）はすべり軸受のｘｚ断面図である。FIG. 1 is a view showing an example of the slide bearing of the first embodiment, and (a) is a perspective view of the slide bearing. (B) is xz sectional drawing of a slide bearing. 図２は、すべり軸受の内周面全体をぺロブスカイト特性を有する物質で形成した例を示す図であり、（ａ）はクランクシャフトが傾きなくすべり軸受に面当たりしている状態を示す図である。（ｂ）はクランクシャフトが傾いた状態にある場合のすべり軸受の状態を示す図である。FIG. 2 is a view showing an example in which the entire inner peripheral surface of the slide bearing is formed of a material having the perovskite characteristic, and (a) is a view showing a state where the crankshaft is in contact with the slide bearing without tilting. is there. (B) is a figure which shows the state of a slide bearing in case the crankshaft is in the inclined state. 図３は、比較例として、従来のすべり軸受において、クランクシャフトが傾いた場合のすべり軸受の状態の一例を示す図である。FIG. 3 is a view showing, as a comparative example, an example of a state of a slide bearing in the case where a crankshaft is inclined in a conventional slide bearing. 図４は、第２の実施形態のすべり軸受の一例を示す図であり、軸受メタルの内周面のうち、両端部のみをぺロブスカイト特性を有する物質で形成したすべり軸受のｘｚ断面図である。FIG. 4 is a view showing an example of the slide bearing according to the second embodiment, and is an xz sectional view of the slide bearing in which only both end portions of the inner peripheral surface of the bearing metal are formed of a material having the perovskite characteristic .

（第１の実施形態）
本実施形態は、本発明のすべり軸受を、自動車用エンジンのクランクシャフトのすべり軸受に適用した例である。
（すべり軸受の構造の説明）
まず、図１を用いて、すべり軸受の構造について説明する。図１（ａ）は、すべり軸受１０ａの斜視図である。なお、以後の説明のため、図１（ａ）に示すように、すべり軸受１０ａの中心軸３０をｚ軸とし、中心軸３０に直交する方向を、それぞれｘ軸、ｙ軸とするｘｙｚ座標系を設定する。図１（ｂ）は、すべり軸受１０ａのｘｚ断面図である。なお、クランクシャフト２は、適用されるエンジンの気筒数、エンジンの形式等に応じた数のクランクジャーナルを備えており、これらのクランクジャーナルが、それぞれすべり軸受１０ａによって支持されている。すなわち、クランクシャフト２は、複数のすべり軸受１０ａによって支持されている。図１には、１か所のすべり軸受１０ａのみを示すが、図示しない他のすべり軸受１０ａも、全て同じ構造を備えている。 First Embodiment
This embodiment is an example in which the slide bearing of the present invention is applied to a slide bearing of a crankshaft of an automobile engine.
(Description of slide bearing structure)
First, the structure of the slide bearing will be described with reference to FIG. FIG. 1 (a) is a perspective view of the slide bearing 10a. In the following description, as shown in FIG. 1A, an xyz coordinate system in which the central axis 30 of the slide bearing 10a is the z axis, and the directions orthogonal to the central axis 30 are the x axis and the y axis, respectively. Set FIG. 1B is an xz sectional view of the slide bearing 10a. The crankshaft 2 is provided with a number of crank journals according to the number of cylinders of the engine to which it is applied, the type of engine, etc., and these crank journals are supported by the slide bearings 10a. That is, the crankshaft 2 is supported by a plurality of slide bearings 10a. Although only one slide bearing 10a is shown in FIG. 1, all other slide bearings 10a (not shown) have the same structure.

すべり軸受１０ａを形成する軸受メタル５は、中空状の円筒を直径方向に２等分した半割形状の金属部材（半割軸受メタル５ａ，５ｂ）であり、断面が半円弧状となっている。軸受メタル５は、図１（ｂ）に示すように、裏金１１とライニング層１２とオーバレイ層１３とを含む。すべり軸受１０ａは、半割軸受メタル５ａと半割軸受メタル５ｂとを円筒状に組み合わせることにより形成される。すべり軸受１０ａは、内部に形成される中空部分にて円柱状のクランクシャフト２を支持する。なお、クランクシャフト２は、軸部材の一例である。クランクシャフト２の外径Ｄ１は、すべり軸受１０ａの内径Ｄ２よりもわずかに小さく形成されている。クランクシャフト２の外周面３と、すべり軸受１０ａの内周面１５ａとの間に形成される隙間には、図１に不図示の潤滑油供給機構によって潤滑油（エンジンオイル）が供給されて、油膜１４が形成される。そして、すべり軸受１０ａの内周面１５ａ上を、油膜１４を介して、クランクシャフト２の外周面３が摺動する。 The bearing metal 5 forming the slide bearing 10a is a metal member (half bearing metal 5a, 5b) of a half shape obtained by equally dividing a hollow cylinder into two in the diameter direction, and its cross section has a semicircular arc shape. . The bearing metal 5 includes a back metal 11, a lining layer 12, and an overlay layer 13, as shown in FIG. 1 (b). The slide bearing 10a is formed by combining the half bearing metal 5a and the half bearing metal 5b in a cylindrical shape. The slide bearing 10 a supports the cylindrical crankshaft 2 at a hollow portion formed inside. The crankshaft 2 is an example of a shaft member. The outer diameter D1 of the crankshaft 2 is formed to be slightly smaller than the inner diameter D2 of the slide bearing 10a. Lubricating oil (engine oil) is supplied by a lubricating oil supply mechanism (not shown) in FIG. 1 to a gap formed between the outer peripheral surface 3 of the crankshaft 2 and the inner peripheral surface 15a of the slide bearing 10a. An oil film 14 is formed. Then, the outer peripheral surface 3 of the crankshaft 2 slides on the inner peripheral surface 15 a of the slide bearing 10 a via the oil film 14.

軸受メタル５は、曲率中心から遠い順に、裏金１１とライニング層１２とオーバレイ層１３とを順に積層した円環状の構造を有する。すなわち、裏金１１が軸受メタル５の最外層を構成し、オーバレイ層１３が軸受メタル５の最内層を構成する。裏金１１とライニング層１２とオーバレイ層１３とは、それぞれ円周方向に対して一定の厚みを有している。例えば、裏金１１の厚みは約１．３ｍｍであり、ライニング層１２の厚みは約０．２ｍｍであり、オーバレイ層１３の厚みは約１０μｍである。オーバレイ層１３の曲率中心側の表面の半径（軸受メタル５の内径）は約４０ｍｍである。オーバレイ層１３の内側（軸受メタル５の曲率中心側）の表面（円環状の内周面１５ａ）は、クランクシャフト２の摺動面を形成する。 The bearing metal 5 has an annular structure in which the back metal 11, the lining layer 12, and the overlay layer 13 are sequentially stacked in order from the center of curvature. That is, the back metal 11 constitutes the outermost layer of the bearing metal 5, and the overlay layer 13 constitutes the innermost layer of the bearing metal 5. The back metal 11, the lining layer 12, and the overlay layer 13 each have a constant thickness in the circumferential direction. For example, the thickness of the back metal 11 is about 1.3 mm, the thickness of the lining layer 12 is about 0.2 mm, and the thickness of the overlay layer 13 is about 10 μm. The radius of the surface at the center of curvature of the overlay layer 13 (inner diameter of the bearing metal 5) is about 40 mm. The inner surface (annular inner peripheral surface 15 a) of the inner side (the center of curvature of the bearing metal 5) of the overlay layer 13 forms a sliding surface of the crankshaft 2.

裏金１１は、すべり軸受１０ａの強度を向上させる部材である。ライニング層１２は、軸受としての特性および性能、例えば、摩擦特性、耐焼付性、耐摩耗性、なじみ性、異物埋収性（異物ロバスト性）、および耐腐食性等の特性を改善するための層である。ライニング層１２は、軸受合金で形成される。軸であるクランクシャフト２との凝着を防ぐため、軸受合金と軸とは、いわゆる「ともがね」となることを避けるために、異なる材料が用いられる。例えば、クランクシャフト２が鋼で形成されていた場合、軸受合金としては、アルミニウム合金等、鋼とは異なる合金が用いられる。オーバレイ層１３は、ライニング層１２の摩擦係数、なじみ性、耐腐食性、および異物埋収性（異物ロバスト性）等の特性を改善するためのコーティング層として、樹脂系コーティングまたは金属めっきで形成される。 The back metal 11 is a member that improves the strength of the slide bearing 10 a. The lining layer 12 is for improving the characteristics and performance as a bearing, for example, the characteristics such as friction characteristics, seizure resistance, wear resistance, conformability, foreign matter burying ability (foreign object robustness), and corrosion resistance. It is a layer. The lining layer 12 is formed of a bearing alloy. In order to prevent adhesion with the crankshaft 2 which is the shaft, different materials are used for the bearing alloy and the shaft in order to avoid so-called “twining”. For example, when the crankshaft 2 is formed of steel, an alloy different from steel, such as an aluminum alloy, is used as a bearing alloy. The overlay layer 13 is formed of a resin-based coating or metal plating as a coating layer for improving the characteristics such as the coefficient of friction, conformability, corrosion resistance, and foreign matter burying ability (foreign substance robustness) of the lining layer 12. Ru.

本実施形態において、すべり軸受１０ａを形成する軸受メタル５のうち、クランクシャフト２（軸部材）を摺動可能に支持する内周面１５ａの少なくとも一部は、温度が上昇すると体積が減少して、温度が下降すると体積が増加する、負の線膨張係数を有する物質で形成されている。特に、図１（ｂ）の軸受メタル５にあっては、内周面１５ａ全体が、負の線膨張係数を有する物質で形成されている。 In the present embodiment, of the bearing metal 5 forming the slide bearing 10a, at least a part of the inner circumferential surface 15a slidably supporting the crankshaft 2 (shaft member) decreases in volume when the temperature rises. It is formed of a material having a negative coefficient of linear expansion, which increases in volume as the temperature decreases. In particular, in the bearing metal 5 of FIG. 1 (b), the entire inner peripheral surface 15a is formed of a material having a negative coefficient of linear expansion.

ここで、内周面１５ａ全体を負の線膨張係数を有する物質で形成するとは、裏金１１、ライニング層１２、オーバレイ層１３の全体を負の線膨張係数を有する物質で形成してもよいし、裏金１１のみを負の線膨張係数を有する物質で形成してもよい。いずれの層を負の線膨張係数を有する物質で形成するかは、例えば、目標とするすべり軸受の変形量等に応じて、適宜決定すればよい。 Here, that the entire inner peripheral surface 15a is formed of a material having a negative linear expansion coefficient may be formed of the back metal 11, the lining layer 12, and the overlay layer 13 entirely of a material having a negative linear expansion coefficient. Alternatively, only the back metal 11 may be formed of a material having a negative coefficient of linear expansion. Which layer is to be formed of a material having a negative coefficient of linear expansion may be appropriately determined according to, for example, the amount of deformation of a target slide bearing.

すなわち、目標とするすべり軸受の変形量が、ライニング層１２およびオーバレイ層１３の厚みを超える場合には、少なくとも裏金１１を負の線膨張係数を有する物質で形成するのが望ましい。なお、この場合、ライニング層１２およびオーバレイ層１３は、負の線膨張係数を有する物質で形成してもよいし、形成しなくてもよい。一方、目標とするすべり軸受の変形量が、ライニング層１２およびオーバレイ層１３の厚みよりも小さくてもよい場合には、ライニング層１２またはオーバレイ層１３を負の線膨張係数を有する物質で形成するのが望ましい。なお、オーバレイ層１３が設けられない場合には、ライニング層１２を負の線膨張係数を有する物質で形成する。 That is, when the amount of deformation of the target slide bearing exceeds the thickness of the lining layer 12 and the overlay layer 13, it is desirable to form at least the back metal 11 of a material having a negative coefficient of linear expansion. In this case, the lining layer 12 and the overlay layer 13 may or may not be formed of a material having a negative coefficient of linear expansion. On the other hand, when the amount of deformation of the target slide bearing may be smaller than the thicknesses of the lining layer 12 and the overlay layer 13, the lining layer 12 or the overlay layer 13 is formed of a material having a negative coefficient of linear expansion. Is desirable. When the overlay layer 13 is not provided, the lining layer 12 is formed of a material having a negative coefficient of linear expansion.

負の線膨張係数を有する物質としては、ぺロブスカイト（Perovskite）がよく知られている。ぺロブスカイトは、物質の結晶構造名である。具体的な物質（化合物）としては、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、ビスマス・ランタン・ニッケル酸化物（Ｂｉ_０．９５Ｌａ_０．０５ＮｉＯ_３）、ビスマス・ニッケル・鉄酸化物（ＢｉＮｉ_１−ｘＦｅ_ｘＯ_３）等がよく知られており、そのいずれの材料を用いてもよい。なお、負の線膨張係数がより大きい物質を用いると、すべり軸受の肉厚の変形量を、より大きく設定することができる。また、負の線膨張係数が大きい物質を用いると、当該物質の配合量を調整することによって、すべり軸受の肉厚の変形量を広範囲に亘って調整することが可能である。例えば、ビスマス・ニッケル・鉄酸化物は、負の線膨張係数が、−１８７×１０^−６／℃と非常に大きいため、本実施形態における軸受メタル５の材料として好適である。 Perovskite is well known as a substance having a negative coefficient of linear expansion. Perovskite is the crystal structure name of a substance. Specific substances (compounds) include calcium titanate (CaTiO ₃ ), barium titanate (BaTiO ₃ ), bismuth lanthanum nickel oxide (Bi _0.95 La _0.05 NiO ₃ ), bismuth nickel, iron oxide _{_{_{(biNi 1-x Fe x O}}} 3) or the like are well known, may be used any of its material. In addition, if the material having a larger negative linear expansion coefficient is used, the amount of deformation of the thickness of the slide bearing can be set larger. In addition, when a material having a large negative linear expansion coefficient is used, it is possible to adjust the deformation amount of the thickness of the slide bearing over a wide range by adjusting the compounding amount of the material. For example, bismuth-nickel-iron oxide is suitable as the material of the bearing metal 5 in the present embodiment because the negative linear expansion coefficient is very large at -187 x 10 ^-6 / ° C.

（すべり軸受の作用の説明）
次に、図２、図３を用いて、本実施形態のすべり軸受１０ａの作用について説明する。図２は、すべり軸受１０ａの内周面１５ａ全体をぺロブスカイト特性を有する物質で形成した例である。特に、図２（ａ）は、クランクシャフト２が傾きなくすべり軸受１０ａに面当たりしている状態を示す図である。図２（ｂ）は、クランクシャフト２が傾いた状態にある場合のすべり軸受１０ａの状態を示す図である。また、図３は、比較例として、クランクシャフト２が傾いた状態にある場合の、従来のすべり軸受２０の状態の一例を示す図である。なお、簡単のため、図２（ａ），図２（ｂ），図３において、ライニング層１２とオーバレイ層１３は省略している。 (Description of action of slide bearing)
Next, the operation of the slide bearing 10 a of the present embodiment will be described using FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows an example in which the entire inner peripheral surface 15a of the slide bearing 10a is formed of a material having a perovskite characteristic. In particular, FIG. 2A is a view showing a state in which the crankshaft 2 is in contact with the slide bearing 10 a without being inclined. FIG. 2 (b) is a view showing the state of the slide bearing 10a when the crankshaft 2 is in an inclined state. Moreover, FIG. 3 is a figure which shows an example of the state of the conventional slide bearing 20 when the crankshaft 2 is in the inclined state as a comparative example. In addition, the lining layer 12 and the overlay layer 13 are abbreviate | omitted in FIG. 2 (a), FIG.2 (b), and FIG. 3 for simplification.

図２（ａ）に示すように、クランクシャフト２が傾いていない場合、すなわち、片当たりが発生していない場合は、すべり軸受１０ａは、クランクシャフト２と面当たりする。したがって、すべり軸受１０ａの幅方向（ｚ軸方向）両端の温度差は小さく、すべり軸受１０ａの両端で裏金１１の肉厚差は生じない。この場合、すべり軸受１０ａは、内周面１５ａ全体でクランクシャフト２の荷重を受ける。このため、すべり軸受１０ａの負荷容量が下がらず、耐焼き付き性は低下しない。 As shown in FIG. 2A, in the case where the crankshaft 2 is not inclined, that is, in the case where one side contact does not occur, the slide bearing 10 a makes a surface contact with the crankshaft 2. Therefore, the temperature difference between both ends in the width direction (z-axis direction) of the slide bearing 10a is small, and the thickness difference of the back metal 11 does not occur at both ends of the slide bearing 10a. In this case, the slide bearing 10a receives the load of the crankshaft 2 over the entire inner circumferential surface 15a. For this reason, the load capacity of the slide bearing 10a does not decrease, and the seizure resistance does not decrease.

クランクシャフト２は、エンジンの運転中に撓みを生じ、図２（ｂ）に示すように、クランクシャフト２の中心軸３２が、すべり軸受１０ａの中心軸３０に対して傾きを生じる可能性がある。このように、クランクシャフト２に傾きθが生じると、クランクシャフト２がすべり軸受１０ａの幅方向（ｚ軸方向）両端部に片当たりする。この場合、本実施形態のすべり軸受１０ａによると、片当たりが発生するすべり軸受１０ａの幅方向両端部の温度が上昇する。すると、裏金１１を形成した物質のぺロブスカイト特性によって、裏金１１のうち片当たりが発生した部位が、温度の上昇に応じた量だけ収縮する。そのため、クランクシャフト２の傾きθに応じた量だけ裏金１１の肉厚が薄くなって、すべり軸受１０ａは、傾いたクランクシャフト２と面当たりすることになる。これによりすべり軸受１０ａの負荷容量が上がるため、耐焼き付き性が向上する。 The crankshaft 2 may flex during operation of the engine, and as shown in FIG. 2 (b), the central axis 32 of the crankshaft 2 may tilt relative to the central axis 30 of the slide bearing 10a. . As described above, when the inclination θ is generated in the crankshaft 2, the crankshaft 2 partially contacts the both ends in the width direction (z-axis direction) of the slide bearing 10 a. In this case, according to the slide bearing 10a of the present embodiment, the temperature of both end portions in the width direction of the slide bearing 10a where the partial contact occurs is increased. Then, due to the perovskite characteristics of the material forming the back metal 11, the portion of the back metal 11 where the one-piece contact occurs shrinks by an amount corresponding to the temperature rise. Therefore, the thickness of the back metal 11 is reduced by an amount corresponding to the inclination θ of the crankshaft 2, and the slide bearing 10a comes into surface contact with the inclined crankshaft 2. As a result, the load capacity of the slide bearing 10a is increased, so that the anti-seizure property is improved.

なお、すべり軸受１０ａの内周面１５ａは、温度の上昇、すなわち、クランクシャフト２が傾くことによる接触圧力の上昇に応じた量だけ収縮する。すなわち、すべり軸受１０ａの内周面１５ａは、クランクシャフト２の個体差やエンジンの仕様によらずに、クランクシャフト２の傾きθに応じた量だけ収縮して、クランクシャフト２と面当たりする。 The inner circumferential surface 15a of the slide bearing 10a is contracted by an amount corresponding to an increase in temperature, that is, an increase in contact pressure caused by the inclination of the crankshaft 2. That is, the inner circumferential surface 15 a of the slide bearing 10 a contracts by an amount according to the inclination θ of the crankshaft 2 and comes into surface contact with the crankshaft 2 regardless of individual differences of the crankshaft 2 or specifications of the engine.

これに対して、従来のすべり軸受２０によると、図３に示すように、クランクシャフト２に傾きθが発生すると、クランクシャフト２は、すべり軸受２０の幅方向（ｚ軸方向）両端部に片当たりする。すると、片当たりした際の摩擦熱によってすべり軸受２０の幅方向両端部の温度が上昇（摺動発熱）するため、すべり軸受２０の焼き付きが発生する可能性が高まる。 On the other hand, according to the conventional slide bearing 20, as shown in FIG. 3, when the inclination θ is generated in the crankshaft 2, as shown in FIG. 3, the crankshaft 2 is separated at both ends in the width direction (z-axis direction) of the slide bearing 20. Hit. Then, the temperature of both end portions in the width direction of the slide bearing 20 rises (sliding heat generation) due to the frictional heat at the time of one contact, and the possibility of the occurrence of seizing of the slide bearing 20 increases.

ここで、図２（ａ）において、すべり軸受１０ａの幅Ｗが１５ｍｍ、すべり軸受１０ａとクランクシャフト２とのクリアランスＣが０．０２５ｍｍであるとする。このとき、クランクシャフト２の傾きθが、θ＝ｔａｎ^-1（Ｃ／Ｗ）＝０．０９５°になると、クランクシャフト２とすべり軸受１０ａとは片当たりする。 Here, in FIG. 2A, the width W of the slide bearing 10a is 15 mm, and the clearance C between the slide bearing 10a and the crankshaft 2 is 0.025 mm. At this time, when the inclination θ of the crankshaft 2 becomes θ = tan ⁻¹ (C / W) = 0.095 °, the crankshaft 2 and the slide bearing 10 a partially collide.

クランクシャフト２が片当たりした際に、すべり軸受１０ａの両端、すなわち、片当たりした箇所と片当たりしていない箇所とで６５℃の温度差が発生したとする。このとき、裏金１１の肉厚Ｄが２ｍｍであり、裏金１１の材料の線膨張係数が−１８７×１０^−６／℃であるとする。すると、すべり軸受１０ａの両端で発生する、軸受メタル５の肉厚差は、（１８７×１０^−６）×Ｄ×６５＝０．０２４ｍｍとなる。したがって、すべり軸受１０ａの内周面１５ａの傾きは、ｔａｎ^-1（０．０２４／Ｗ）＝０．０９３°となり、上記したクランクシャフト２の傾きθ＝０．０９５°と同等となる。すなわち、クランクシャフト２の傾きθと、すべり軸受１０ａの内周面１５ａの傾きと、が同等となって、クランクシャフト２はすべり軸受１０ａの内周面１５ａに面当たりする。 It is assumed that when the crankshaft 2 comes into contact with one another, a temperature difference of 65 ° C. is generated at both ends of the slide bearing 10a, that is, between the part that has come into contact and the part that does not. At this time, it is assumed that the thickness D of the back metal 11 is 2 mm, and the linear expansion coefficient of the material of the back metal 11 is −187 × 10 ⁻⁶ / ° C. Then, the thickness difference of the bearing metal 5 generated at both ends of the slide bearing 10 a is (187 × 10 ⁻⁶ ) × D × 65 = 0.024 mm. Accordingly, the inclination of the inner circumferential surface 15a of the slide bearing 10a is tan ^-1 (0.024 / W) = 0.093 °, which is equivalent to the inclination θ = 0.095 ° of the crankshaft 2 described above. That is, the inclination θ of the crankshaft 2 and the inclination of the inner peripheral surface 15a of the slide bearing 10a become equal, and the crankshaft 2 comes into surface contact with the inner peripheral surface 15a of the slide bearing 10a.

なお、負の線膨張係数を有する物質としてぺロブスカイトを使用する場合には、すべり軸受を使用する環境の温度範囲を考慮してすべり軸受１０ａの設計を行う必要がある。すなわち、低温になると、ぺロブスカイト特性を有する物質で形成された、例えば裏金１１は膨張する。このときにエンジンが始動すると、すべり軸受１０ａとクランクシャフト２とが接触してしまう可能性がある。そのため、低温で膨張した裏金１１が、クランクシャフト２に接触することがないように、温度変化に伴う、例えば裏金１１の変形範囲を事前に予測して、各部の寸法を設計する必要がある。 When perovskite is used as the substance having a negative coefficient of linear expansion, it is necessary to design the slide bearing 10a in consideration of the temperature range of the environment in which the slide bearing is used. That is, when the temperature is low, for example, the back metal 11 formed of a material having perovskite characteristics expands. At this time, when the engine starts, there is a possibility that the slide bearing 10a and the crankshaft 2 may come in contact with each other. Therefore, it is necessary to design dimensions of each part by predicting in advance, for example, the deformation range of the back metal 11 accompanying the temperature change so that the back metal 11 expanded at low temperature does not contact the crankshaft 2.

以上説明したように、第１の実施形態のすべり軸受１０ａは、クランクシャフト２（軸部材）を摺動可能に支持する軸受メタル５の内周面１５ａ全体を負の線膨張係数を有する物質で形成した。したがって、特別な加工方法を必要とすることなく、半割軸受メタル５ａ，５ｂを容易に製造することができる。また、クランクシャフト２の個体差やエンジンの仕様等によらずに、また、すべり軸受１０ａの温度によらずに、クランクシャフト２と軸受メタル５の内周面１５ａとを面当たりした状態とすることができる。 As described above, the slide bearing 10a of the first embodiment is a material having a negative coefficient of linear expansion over the entire inner peripheral surface 15a of the bearing metal 5 that slidably supports the crankshaft 2 (shaft member). It formed. Therefore, the half bearing metals 5a and 5b can be easily manufactured without requiring a special processing method. Further, regardless of the individual differences of the crankshaft 2 or the specifications of the engine, etc., the crankshaft 2 and the inner peripheral surface 15a of the bearing metal 5 are brought into surface contact regardless of the temperature of the slide bearing 10a. be able to.

なお、第１の実施形態のすべり軸受１０ａは、エンジンのクランクシャフト２に適用するのが好適である。これは、昨今広く実用化している、アイドリングストップ機能を備えたエンジンにおいては、エンジンの回転／停止が頻発するため、クランクシャフト２の焼き付きが発生する可能性が増えるおそれがあり、焼き付きの発生を抑制する必要性が高まっているためである。 In addition, it is suitable to apply the slide bearing 10a of 1st Embodiment to the crankshaft 2 of an engine. This is because engine rotation / stop frequently occurs in an engine equipped with an idling stop function, which has been put into practical use widely in recent years, and there is a possibility that seizing of the crankshaft 2 may increase. This is because the need for restraint is increasing.

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、軸受メタル５の内周面１５ａ全体をぺロブスカイト特性を有する物質で形成した。これに対して、第２の実施形態では、軸受メタル５の内周面１５ａの少なくとも一部のみをぺロブスカイト特性を有する物質で形成した例について説明する。ここでは、軸受メタル５の内周面１５ａの少なくとも一部とは、例えば、軸受メタル５の内周面１５ａの少なくとも一方の端部であるとするが、これに限られるものではない。 Second Embodiment
In the first embodiment, the entire inner circumferential surface 15a of the bearing metal 5 is formed of a material having the perovskite characteristic. On the other hand, in the second embodiment, an example in which at least a part of the inner circumferential surface 15a of the bearing metal 5 is formed of a material having the perovskite characteristic will be described. Here, at least a part of the inner peripheral surface 15a of the bearing metal 5 is, for example, at least one end of the inner peripheral surface 15a of the bearing metal 5, but the present invention is not limited thereto.

図４は、第２の実施形態のすべり軸受１０ｂの一例を示すｘｚ断面図である。すべり軸受１０ｂは、軸受メタル５の内周面１５ａの両端部のみを、ぺロブスカイト特性を有する物質で形成したものである。 FIG. 4 is an xz sectional view showing an example of the slide bearing 10b of the second embodiment. The slide bearing 10 b is formed by forming only the both end portions of the inner peripheral surface 15 a of the bearing metal 5 with a material having the perovskite characteristic.

すなわち、すべり軸受１０ｂは、すべり軸受１０ｂの幅方向（ｚ軸方向）両端部に、ぺロブスカイト特性を有する物質で形成された円環状の軸受メタル１６ａ，１６ｂを備える。この軸受メタル１６ａ，１６ｂの内周面１５ｂは、クランクシャフト２に傾きが発生した際に、実施形態で説明したのと同様に作用する。すなわち、すべり軸受１０ｂの幅方向両端部がぺロブスカイト特性を有する物質で形成されているため、軸受メタル１６ａ，１６ｂの内周面１５ｂのうち、クランクシャフト２が点当たりした部分が収縮することによって、クランクシャフト２はすべり軸受１０ｂの内周面１５ａに面当たりすることになる。なお、すべり軸受１０ｂは、軸受メタル５の内周面１５ａのうち、少なくとも一方の端部のみをぺロブスカイト特性を有する物質で形成しても、同様の効果が得られる。 That is, the slide bearing 10b is provided with annular bearing metals 16a and 16b formed of a material having a perovskite characteristic at both ends in the width direction (z-axis direction) of the slide bearing 10b. The inner circumferential surface 15b of the bearing metals 16a and 16b acts in the same manner as described in the embodiment when the crankshaft 2 is inclined. That is, since both end portions in the width direction of the slide bearing 10b are formed of a material having perovskite characteristics, a portion of the inner peripheral surface 15b of the bearing metals 16a and 16b, which is point-contacted by the crankshaft 2, contracts The crankshaft 2 is in contact with the inner circumferential surface 15a of the slide bearing 10b. The same effect can be obtained even if only at least one end portion of the inner peripheral surface 15a of the bearing metal 5 is formed of a material having the perovskite characteristic.

以上説明したように、第２の実施形態のすべり軸受１０ｂは、クランクシャフト２（軸部材）を摺動可能に支持する軸受メタル５の内周面１５ａのうち、少なくとも一方の端部の内周面１５ｂを負の線膨張係数を有する物質で形成した。したがって、負の線膨張係数を有する物質の使用量を低減することができるため、すべり軸受１０ｂのコストを低減することができる。 As described above, the slide bearing 10b of the second embodiment has the inner periphery of at least one end portion of the inner peripheral surface 15a of the bearing metal 5 that slidably supports the crankshaft 2 (shaft member). The surface 15b was formed of a material having a negative coefficient of linear expansion. Therefore, the amount of use of the substance having a negative coefficient of linear expansion can be reduced, so that the cost of the slide bearing 10b can be reduced.

そして、実施形態のすべり軸受１０ａ，１０ｂは、円環状の内周面１５ａ，１５ｂを有して、当該内周面１５ａ，１５ｂでクランクシャフト２（軸部材）を摺動可能に支持するすべり軸受であって、すべり軸受１０ａ，１０ｂの少なくとも一部は、負の線膨張係数を有する物質で形成される。したがって、クランクシャフト２がすべり軸受１０ａ，１０ｂに片当たりした際に、片当たりされた部位は、温度の上昇に応じた量だけ収縮する。そのため、クランクシャフト２がすべり軸受１０ａ，１０ｂに面当たりすることになるため、すべり軸受１０ａ，１０ｂを焼き付きにくくすることができる。また、すべり軸受の内周面を予め切削加工する必要がないため、クランクシャフト２が面当たりする部位を広く保ったままで、すべり軸受を焼き付きにくくすることができる。 And slide bearing 10a, 10b of embodiment has annular inner skin 15a, 15b, and the slide bearing which supports crankshaft 2 (shaft member) slidably by the inner skin 15a, 15b concerned. And at least a portion of the slide bearings 10a and 10b are formed of a material having a negative coefficient of linear expansion. Therefore, when the crankshaft 2 comes into partial contact with the slide bearings 10a and 10b, the part that has come into partial contact shrinks by an amount corresponding to the rise in temperature. Therefore, since the crankshaft 2 comes into surface contact with the slide bearings 10a and 10b, the slide bearings 10a and 10b can be made hard to seize. In addition, since it is not necessary to cut the inner peripheral surface of the slide bearing in advance, the slide bearing can be made hard to seize while keeping the portion where the crankshaft 2 is in surface contact wide.

また、実施形態のすべり軸受１０ａ，１０ｂは、当該すべり軸受１０ａ，１０ｂの内周面１５ａ，１５ｂの少なくとも一部を、ぺロブスカイト構造を有する物質で形成した。ぺロブスカイト構造を有する物質は、負の線膨張係数が大きいため、すべり軸受１０ａ，１０ｂの肉厚の変形量を大きく設定することができる。したがって、広い温度範囲に亘って、すべり軸受１０ａ，１０ｂとクランクシャフト２とを確実に面当たり状態とすることができるため、すべり軸受１０ａ，１０ｂを焼き付きにくくすることができる。 In the slide bearings 10a and 10b of the embodiment, at least a part of the inner peripheral surfaces 15a and 15b of the slide bearings 10a and 10b are formed of a material having a perovskite structure. Since the material having the perovskite structure has a large negative coefficient of linear expansion, the deformation amount of the thickness of the slide bearings 10a and 10b can be set large. Therefore, since the slide bearings 10a and 10b and the crankshaft 2 can be reliably brought into surface contact over a wide temperature range, the slide bearings 10a and 10b can be hard to be seized.

また、実施形態のすべり軸受１０ａ，１０ｂは、当該すべり軸受１０ａ，１０ｂの内周面１５ａ，１５ｂの少なくとも一部を、ビスマス・ニッケル・鉄酸化物で形成した。ビスマス・ニッケル・鉄酸化物は、負の線膨張係数が特に大きいため、すべり軸受１０ａ，１０ｂの肉厚の変形量をより一層大きく設定することができる。したがって、より広い温度範囲に亘って、すべり軸受１０ａ，１０ｂとクランクシャフト２とを確実に面当たり状態とすることができるため、すべり軸受１０ａ，１０ｂを焼き付きにくくすることができる。 Further, in the slide bearings 10a and 10b of the embodiment, at least a part of the inner peripheral surfaces 15a and 15b of the slide bearings 10a and 10b are formed of bismuth nickel iron oxide. Since the bismuth-nickel-iron oxide has a particularly large negative linear expansion coefficient, the thickness deformation of the slide bearings 10a and 10b can be set even larger. Therefore, since the slide bearings 10a and 10b and the crankshaft 2 can be reliably brought into surface contact over a wider temperature range, the slide bearings 10a and 10b can be made less likely to be seized.

本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、いずれも例示であり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While the embodiments of the present invention have been described, these embodiments are all exemplary and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and the gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

例えば、上記の各実施形態では、本発明のすべり軸受１０ａ，１０ｂをクランクシャフト２の軸受に適用した例を説明したが、本発明の適用範囲はこの限りではない。すなわち、すべり軸受１０ａ，１０ｂは、軸部材を摺動可能に支持するすべり軸受であれば適用可能であり、例えば、バキュームポンプの軸受等に適用してもよい。 For example, although the example which applied slide bearing 10a, 10b of this invention to the bearing of the crankshaft 2 was demonstrated in said each embodiment, the application scope of this invention is not this limitation. That is, the slide bearings 10a and 10b are applicable as long as they support the shaft member in a slidable manner, and may be applied to, for example, a bearing of a vacuum pump.

また、上記の各実施形態では、負の線膨張係数を有する物質として、ぺロブスカイト特性を有する物質を用いる例を説明したが、負の線膨張係数を有する物質は、ぺロブスカイト特性を有する物質に限定されるものではない。すなわち、例えばガラス繊維等の材料を用いてもよい。 In each of the above embodiments, an example using a substance having perovskite characteristics as the substance having a negative coefficient of linear expansion has been described, but a substance having a negative coefficient of linear expansion is a substance having perovskite characteristics. It is not limited. That is, for example, a material such as glass fiber may be used.

２クランクシャフト（軸部材）
３外周面
５，１６ａ，１６ｂ軸受メタル
５ａ，５ｂ半割軸受メタル
１０ａ，１０ｂ，２０すべり軸受
１１裏金
１２ライニング層
１３オーバレイ層
１４油膜
１５ａ，１５ｂ内周面
２２ａ，２２ｂ環状溝部
２４ａ，２４ｂ環状部材
３０，３２中心軸
Ｄ１外径
Ｄ２内径
θ 傾き 2 Crankshaft (shaft member)
Reference Signs List 3 outer circumferential surface 5, 16a, 16b bearing metal 5a, 5b half bearing metal 10a, 10b, 20 slide bearing 11 back metal 12 lining layer 13 overlay layer 14 oil film 15a, 15b inner circumferential surface 22a, 22b annular groove portion 24a, 24b annular member 30, 32 central axis D1 outer diameter D2 inner diameter θ inclination

Claims

At least a portion of the inner circumferential surface of the annular slide bearing slidably supporting the shaft member is formed of a material having a negative coefficient of linear expansion.
A sliding bearing characterized by

The entire inner circumferential surface is formed of a material having a negative coefficient of linear expansion,
The plain bearing according to claim 1, characterized in that:

At least one end of the inner circumferential surface is formed of a material having a negative coefficient of linear expansion,
The plain bearing according to claim 1, characterized in that:

The substance is a substance having a perovskite structure,
The slide bearing according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:

The substance is bismuth-nickel-iron oxide,
The plain bearing according to claim 4, characterized in that: