JP2022174623A - Half-split bearing, internal combustion engine, and vehicle - Google Patents

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Shinichi Kato
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Abstract

To provide a bearing having improved friction while suppressing the seizure due to one-side contact.SOLUTION: A half-split bearing (1) includes a semi-cylindrical bearing body (11) including an inner peripheral face (12) which slides with a mating shaft (9), and slopes (121, 122) formed on at least one end of the inner peripheral face (12) in the axial direction of the mating shaft (9) all over the circumference. In the half-split bearing (1), the depths of the slopes (121, 122) are different in the peripheral direction.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、半割軸受、内燃機関、及び自動車に関する。 The present invention relates to half bearings, internal combustion engines, and automobiles.

半割軸受において軸方向の端に傾斜を形成する技術が知られている。例えば特許文献1は、負荷能力の減少を抑えつつ弾性変形による軸の片当たりを防止するため、周方向において幅が異なるクラウニングが形成されたコンロッド軸受を開示している。 It is known to form a taper at the axial ends of a half bearing. For example, Patent Literature 1 discloses a connecting rod bearing in which crownings having different widths in the circumferential direction are formed in order to prevent uneven contact of the shaft due to elastic deformation while suppressing a decrease in load capacity.

特許第3955737号公報Japanese Patent No. 3955737

軸受にかかる負荷は周方向において一様ではないが、特許文献1に記載の軸受ではクラウニングの深さは周方向において一定である。特許文献1に記載の軸受にはフリクションに改善の余地があった。 Although the load applied to the bearing is not uniform in the circumferential direction, the crowning depth of the bearing described in Patent Document 1 is constant in the circumferential direction. The bearing described in Patent Document 1 has room for improvement in friction.

これに対し本発明は、片当たりによる焼付きを抑制しつつ、フリクションを改善した軸受を提供する。 In contrast, the present invention provides a bearing that suppresses seizure due to uneven contact and improves friction.

本発明は、軸と摺動する内周面を含む半円筒形状を有する軸受本体と、前記内周面のうち前記軸の軸方向の少なくとも一方の端において全周に渡って形成された傾斜とを有し、前記傾斜の深さが周方向において異なる半割軸受を提供する。 The present invention comprises a bearing body having a semi-cylindrical shape including an inner peripheral surface that slides on a shaft, and an inclination formed along the entire circumference of at least one end of the inner peripheral surface in the axial direction of the shaft. and the depth of the inclination varies in the circumferential direction.

前記傾斜の深さは、合せ面近傍において前記軸方向の中央よりも深くてもよい。 The depth of the inclination may be deeper in the vicinity of the mating surfaces than in the center in the axial direction.

前記傾斜は、前記合せ面近傍において前記軸方向の中央より幅が広くてもよい。 The slope may be wider in the vicinity of the mating surface than at the center in the axial direction.

前記内周面が、前記軸方向の両端において前記傾斜を有してもよい。 The inner peripheral surface may have the inclination at both ends in the axial direction.

前記内周面において前記軸方向の両端に前記傾斜が形成され、当該内周面と合せ面との境界において、当該2つの傾斜が繋がってもよい。 The inclination may be formed at both ends of the inner peripheral surface in the axial direction, and the two inclinations may be connected at a boundary between the inner peripheral surface and the mating surface.

この半割軸受は、前記内周面及び前記傾斜に形成された、前記周方向に全周に渡って延びる複数の溝を有してもよい。 The half bearing may have a plurality of grooves formed on the inner peripheral surface and the inclination and extending over the entire circumference in the circumferential direction.

また、本発明は、上記いずれかに記載の半割軸受を用いた内燃機関。 The present invention also provides an internal combustion engine using the half bearing according to any one of the above.

さらに、本発明は、上記の内燃機関を有する自動車を提供する。 Furthermore, the present invention provides a motor vehicle having an internal combustion engine as described above.

本発明によれば、片当たりによる焼付きを抑制しつつ、フリクションを改善することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, friction can be improved, suppressing seizure by uneven contact.

一実施形態に係る軸受10の構造を例示する図。The figure which illustrates the structure of the bearing 10 which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る半割軸受1の構造を例示する図。The figure which illustrates the structure of the half bearing 1 which concerns on one Embodiment. 傾斜121及び傾斜122の形状を例示する図。FIG. 4 is a diagram illustrating shapes of slopes 121 and 122; 治具90の構造を例示する図。4A and 4B are diagrams illustrating the structure of a jig 90; FIG. 半割軸受1の製造方法を示す図。4A and 4B are diagrams showing a method of manufacturing the half bearing 1; 半割軸受1の製造方法を示す図。4A and 4B are diagrams showing a method of manufacturing the half bearing 1; 半割軸受1の製造方法を示す図。4A and 4B are diagrams showing a method of manufacturing the half bearing 1; 半割軸受1の製造方法を示す図。4A and 4B are diagrams showing a method of manufacturing the half bearing 1; 半割軸受1の製造方法を示す図。4A and 4B are diagrams showing a method of manufacturing the half bearing 1; 実施例及び比較例の表面プロファイルの測定結果を示す。4 shows measurement results of surface profiles of Examples and Comparative Examples. 応力分布のシミュレーション結果を例示する図。The figure which illustrates the simulation result of stress distribution. 接触圧力のシミュレーション結果を例示する図。The figure which illustrates the simulation result of contact pressure. 傾斜121及び傾斜122の別の形状の例を示す図。FIG. 12 is a diagram showing another example of the shape of the slope 121 and the slope 122; 傾斜121及び傾斜122の別の形状の例を示す図。FIG. 12 is a diagram showing another example of the shape of the slope 121 and the slope 122; 傾斜121及び傾斜122の別の形状の例を示す図。FIG. 12 is a diagram showing another example of the shape of the slope 121 and the slope 122; 変形例に係る内周面12の表面形状を例示する図。The figure which illustrates the surface shape of the internal peripheral surface 12 which concerns on a modification.

1.構成
本実施形態に係る軸受は、摺動面にクラウニングを形成して軸の片当たりを抑制しようとするものである。軸受の摺動面にクラウニングを形成する技術は従来より知られているが、従来技術において、クラウニングの深さは周方向において一定である。さらに、従来、エンジンの仕様により高い負荷が想定される軸受は、クラウニングを一様に(負荷が低い環境で使用されるものより)深くする設計を採用してきた。あるいは、特許文献1の軸受のように、負荷の高いことが想定される領域にクラウニングを形成し、負荷が低いことが想定される領域にクラウニングを形成しない、という設計思想があった。
1. Configuration In the bearing according to the present embodiment, crowning is formed on the sliding surface to suppress uneven contact of the shaft. Techniques for forming a crowning on the sliding surface of a bearing are conventionally known, but in the conventional technique, the depth of the crowning is constant in the circumferential direction. Moreover, traditionally, bearings that are expected to be subjected to higher loads due to engine specifications have employed designs with uniformly deeper crownings (than those used in low-load environments). Alternatively, there is a design concept of forming a crowning in a region where a high load is expected and not forming a crowning in a region where a low load is expected, as in the bearing of Patent Document 1.

ここで、一般に、潤滑油環境下でのフリクションFは次式で表される。
F=μ・U/h
μは潤滑油の粘度、Uは相手軸の回転速度、hは軸受の摺動面と相手軸との距離を示す。このように、フリクションの向上という観点で見ると、負荷が低いことが想定される領域においては実はクラウニングはより深い方が好ましいと考えられる。本発明はこの問題に対処する。
Here, the friction F in a lubricating oil environment is generally expressed by the following equation.
F=μ・U/h
μ is the viscosity of the lubricating oil, U is the rotation speed of the mating shaft, and h is the distance between the sliding surface of the bearing and the mating shaft. In this way, from the viewpoint of improving friction, it is actually preferable to have a deeper crowning in a region where the load is assumed to be low. The present invention addresses this problem.

なお、「クラウニング」はその語源からして軸方向の両側に形成されるものを指すと理解されることがあるが、後述するように本発明の表面形状は必ずしも軸方向の両端に形成する必要はなく、片側だけに形成されてもよい。したがって、以下においてはクラウニングに相当する表面形状を「傾斜」と表す。 From the origin of the word, "crowning" may be understood to refer to those formed on both sides in the axial direction. It may be formed only on one side instead of on one side. Therefore, hereinafter, the surface shape corresponding to the crowning is expressed as "tilt".

図1は、一実施形態に係る軸受10の構造を例示する図である。軸受10は、例えば、自動車の内燃機関において主軸受として用いられる軸受である。軸受10は、相手軸9と摺動し、かつ相手軸を支持する。軸受10は、ハウジング8に固定される。図1は、相手軸9の軸方向に平行かつ相手軸9の径方向の中心を通る断面を示す。軸受10は、2つの半割軸受、具体的には半割軸受1及び半割軸受2から構成される。一例において、ハウジング8は自動車のエンジン(すなわち内燃機関)のシリンダブロックであり、相手軸9はクランクシャフト(詳細にはクランクシャフトのメインジャーナル又はクランクピン)である。 FIG. 1 is a diagram illustrating the structure of a bearing 10 according to one embodiment. The bearing 10 is, for example, a bearing used as a main bearing in an internal combustion engine of an automobile. The bearing 10 slides on the mating shaft 9 and supports the mating shaft. A bearing 10 is fixed to the housing 8 . FIG. 1 shows a cross section parallel to the axial direction of the mating shaft 9 and passing through the radial center of the mating shaft 9 . The bearing 10 consists of two half bearings, specifically half bearing 1 and half bearing 2 . In one example, the housing 8 is the cylinder block of an automobile engine (i.e. internal combustion engine) and the mating shaft 9 is the crankshaft (specifically the main journal or crankpin of the crankshaft).

図2は、一実施形態に係る半割軸受1の構造を例示する図である。図2(A)は上面図を、図2(B)は側面図を、それぞれ示す。半割軸受1は、半円筒形状の軸受本体11を有する。半円筒形状とは、円筒を軸方向に平行な面で半分に分割した形状をいう。軸受本体11は、使用される環境において要求される特性を満たす材料、例えば、金属、樹脂、又はこれらの複合材料で形成される。金属材料としては、例えば、鉄系合金(例えば鋼又は鋳鉄など)、アルミニウム系合金、又は銅系合金が用いられる。樹脂材料としては、例えば、ポリアミドイミド(PAI)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、又はこれらの複合材料が用いられる。これらの樹脂をバインダー樹脂として用い、バインダー樹脂中に添加剤を分散させてもよい。添加剤としては、固体潤滑剤(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、MoS2、又は黒鉛など)、硬質物(SiC、Al2O3、Si3N4など)、及び軟質物(Sn、Al、又はBiなど)のうち少なくとも1種を含む。一例において、軸受本体11は金属で形成され、樹脂コーティング層を有さない。さらに、複合材料としては、金属材料(例えば、鋼の基材層に積層したアルミニウム系合金又は銅系合金の軸受層)の上に樹脂材料(例えば上記の樹脂コーティング層)の被覆層が用いられてもよい。別の複合材料としては、金属材料(例えば、銅の基材層に積層したアルミニウム系合金又は銅系合金の軸受層)の上に積層した軟質な金属材料(例えばSn、Sn合金、Bi、Bi合金などの金属めっき層)の被覆層が用いられてもよい。 FIG. 2 is a diagram illustrating the structure of the half bearing 1 according to one embodiment. FIG. 2A shows a top view, and FIG. 2B shows a side view. The half bearing 1 has a semi-cylindrical bearing body 11 . A semi-cylindrical shape refers to a shape obtained by dividing a cylinder in half along a plane parallel to the axial direction. The bearing body 11 is made of a material that satisfies the properties required in the environment in which it is used, such as metal, resin, or a composite material thereof. As the metal material, for example, an iron-based alloy (such as steel or cast iron), an aluminum-based alloy, or a copper-based alloy is used. As the resin material, for example, polyamideimide (PAI), polyimide (PI), polyamide (PA), polyetheretherketone (PEEK), or a composite material thereof is used. These resins may be used as binder resins, and additives may be dispersed in the binder resins. Additives include solid lubricants (polytetrafluoroethylene (PTFE), MoS2, graphite, etc.), hard substances (SiC, Al2O3, Si3N4, etc.), and soft substances (Sn, Al, Bi, etc.). Includes 1 species. In one example, the bearing body 11 is made of metal and does not have a resin coating layer. Furthermore, as a composite material, a coating layer of a resin material (for example, the resin coating layer described above) is used on a metal material (for example, a bearing layer of an aluminum-based alloy or a copper-based alloy laminated on a steel base layer). may As another composite material, a soft metal material (e.g. Sn, Sn alloy, Bi, Bi A coating layer of a metal plating layer such as an alloy) may be used.

軸受本体11は、内周面12、外周面13、合せ面14、及び合せ面15を有する。内周面12は、相手軸9と摺動する。内周面12は、相手軸9の軸方向の一端及び他端(すなわち両端)において傾斜121及び傾斜122を有する。傾斜121及び傾斜122については後述する。外周面13は、ハウジング8と接する。外周面13は、半割軸受1がハウジング8に対して滑るのを抑制する表面構造(例えば、突起又は爪)を有してもよい。合せ面14及び合せ面15は、半割軸受2の合せ面と接する。半割軸受1と半割軸受2とを組み合わせ、円筒形状の軸受10が構成される。この例において、半割軸受2は、傾斜121及び傾斜122に相当する傾斜を有さない点以外は、半割軸受1と同様の構造を有する。 The bearing body 11 has an inner peripheral surface 12 , an outer peripheral surface 13 , a mating surface 14 and a mating surface 15 . The inner peripheral surface 12 slides on the mating shaft 9 . The inner peripheral surface 12 has slopes 121 and 122 at one end and the other end (that is, both ends) in the axial direction of the mating shaft 9 . The slopes 121 and 122 will be described later. The outer peripheral surface 13 contacts the housing 8 . The outer peripheral surface 13 may have a surface structure (eg, protrusions or pawls) that restrains the half bearing 1 from slipping relative to the housing 8 . The mating surfaces 14 and 15 are in contact with the mating surfaces of the half bearing 2 . A cylindrical bearing 10 is constructed by combining the half bearing 1 and the half bearing 2 . In this example, half bearing 2 has a structure similar to half bearing 1, except that it does not have slopes corresponding to slopes 121 and 122. FIG.

以降の説明のため、外周面13が描く円弧の中心Cを原点とする極座標を定義する。外周面13の周方向の中心と中心Cとを結ぶ線を角度θ=0とし、図中時計回りを正方向、反時計回りを負方向として定義する。角度θを軸受角という。 For the following explanation, polar coordinates are defined with the center C of the arc drawn by the outer peripheral surface 13 as the origin. A line connecting the center of the outer peripheral surface 13 in the circumferential direction and the center C is defined as an angle θ=0, and the clockwise direction in the drawing is defined as the positive direction, and the counterclockwise direction is defined as the negative direction. The angle θ is called the bearing angle.

図3は、傾斜121及び傾斜122の形状を例示する図である。図3(A)、(B)、及び(C)は、それぞれ、図2(A)の上面図におけるA-A断面、B-B断面、及びC-C断面を示す。なおこれらの図においては、説明を容易にするため、傾斜121及び傾斜122の大きさを誇張して描いている。傾斜121及び傾斜122は縦横比も誇張されており、実物よりも深く図示されている。傾斜121及び傾斜122は、前述のとおりクラウニングに相当する表面形状であり、緩やかに傾斜した表面形状をいう。具体的には、傾斜の深さ(軸受の径方向の長さ、図のd1及びd2)は、傾斜の幅(軸方向の長さ、図のw1及びw2)よりも数桁程度小さい。一例において、傾斜の幅は数mmかつ深さは数μmであり、深さは幅の1/1000程度のオーダーである。関連技術において、摺動面に面取りを形成した軸受が知られている。「面取り」とは幅と深さが同程度の表面形状をいう。一例において、面取りは幅も深さも数mmであり同程度のオーダーである。また、A-A断面又はB-B断面において、傾斜121及び傾斜122が基準面(例えば外周面13)となす角は0.6°未満であることが好ましく、0.15°未満であることがさらに好ましく、0.06°未満であることがさらに好ましい。これに対し、面取りの角度は約30乃至60°である。これらの意味において、本実施形態でいう「傾斜」は面取りとは異なる表面形状を指す。 FIG. 3 is a diagram illustrating the shapes of the slopes 121 and 122. FIG. FIGS. 3A, 3B, and 3C respectively show the AA cross section, the BB cross section, and the CC cross section in the top view of FIG. 2A. Note that in these drawings, the magnitudes of the slopes 121 and 122 are exaggerated for ease of explanation. The slopes 121 and 122 are also exaggerated in aspect ratio and shown deeper than they actually are. The slopes 121 and 122 are surface shapes corresponding to crowning as described above, and refer to gently sloped surface shapes. Specifically, the depth of the tilt (the radial length of the bearing, d1 and d2 in the figure) is several orders of magnitude smaller than the width of the tilt (the axial length, w1 and w2 in the figure). In one example, the width of the slope is a few mm and the depth is a few μm, the depth being on the order of 1/1000 of the width. In the related art, bearings with chamfered sliding surfaces are known. "Chamfering" refers to a surface shape having approximately the same width and depth. In one example, the chamfer is on the order of several millimeters in width and depth. In addition, in the AA cross section or the BB cross section, the angle formed by the inclination 121 and the inclination 122 with the reference plane (eg, the outer peripheral surface 13) is preferably less than 0.6°, and less than 0.15°. is more preferably less than 0.06°. In contrast, the chamfer angle is about 30-60°. In these meanings, the term "tilt" in this embodiment refers to a surface shape different from chamfering.

図3(A)のA-A断面は、軸受本体11の周方向中央における、軸方向に平行な断面である。周方向中央において、傾斜121及び傾斜122の幅はw1かつ深さはd1である。図3(B)のB-B断面は、軸受本体11の周方向端(すなわち合せ面との境界)における、軸方向に平行な断面である。周方向端において、傾斜121及び傾斜122の幅はw2かつ深さはd2である。ここで、傾斜121及び傾斜122の周方向端と周方向中央とを比較すると、周方向端の方が幅が広くかつ深さが深い。すなわちw2>w1かつd2>d1である。 AA cross section in FIG. 3A is a cross section parallel to the axial direction at the center of the bearing body 11 in the circumferential direction. At the center in the circumferential direction, ramps 121 and 122 have width w1 and depth d1. The BB cross section in FIG. 3B is a cross section parallel to the axial direction at the circumferential end of the bearing body 11 (that is, the boundary with the mating surface). At the circumferential ends, ramps 121 and 122 have width w2 and depth d2. Comparing the circumferential ends of the slopes 121 and 122 with the circumferential center, the circumferential ends are wider and deeper. That is, w2>w1 and d2>d1.

図3(C)のC-C断面は実際には半円筒形状を有しているが、ここでは傾斜121及び傾斜122の深さプロファイルを明確にするため、外周面13を直線に展開した仮想展開図を示す。傾斜121及び傾斜122は、全周に渡って形成される。すなわち、傾斜121及び傾斜122の周方向一端は合せ面14に達して(すなわち繋がって)おり、他端は合せ面15に達して(すなわち繋がって)いる。傾斜121及び傾斜122の深さは周方向において異なっている。θ1<θ<θ2の範囲において、傾斜121及び傾斜122の深さはほぼ一定である。θ1及びθ2の値は、軸受10が使用される環境(例えばエンジンの形式)に応じて設計される。一例において、V型エンジンを想定すると、θ1<-60°かつθ2>60°であることが好ましい。 The CC cross section in FIG. 3C actually has a semi-cylindrical shape, but here, in order to clarify the depth profile of the slopes 121 and 122, the outer peripheral surface 13 is linearly developed. Shows an exploded view. The slopes 121 and 122 are formed over the entire circumference. That is, one end of each of the slopes 121 and 122 in the circumferential direction reaches (that is, connects to) the mating surface 14 , and the other end reaches (that is, connects to) the mating surface 15 . The depths of the slopes 121 and 122 are different in the circumferential direction. In the range of θ1<θ<θ2, the depths of the slopes 121 and 122 are substantially constant. The values of θ1 and θ2 are designed according to the environment in which the bearing 10 is used (for example, engine type). In one example, assuming a V-type engine, it is preferable that θ1<−60° and θ2>60°.

θ<θ1の範囲において、傾斜121及び傾斜122の深さは、合せ面14に向かうにつれ徐々に深くなる。同様に、θ>θ2の範囲において、傾斜121及び傾斜122の深さは、合せ面14に向かうにつれ徐々に深くなる。深さd2と深さd1との関係は、
d2=kd1
と表せる。係数kは、1.2より大きいことが好ましく、1.5より大きいことがより好ましく、2.0より大きいことがさらに好ましい。
In the range of θ<θ1, the depths of the slopes 121 and 122 gradually increase toward the mating surface 14 . Similarly, the depths of the slopes 121 and 122 gradually increase toward the mating surface 14 in the range of θ>θ2. The relationship between depth d2 and depth d1 is
d2=kd1
can be expressed as The coefficient k is preferably greater than 1.2, more preferably greater than 1.5, and even more preferably greater than 2.0.

なおここでは説明を省略したが、半割軸受1はクラッシリリーフを有してもよい。クラッシリリーフは内周面12において、周方向に沿って合せ面近傍に形成される逃げである。クラッシリリーフの深さは、傾斜121及び傾斜122の深さよりも深い。θ1及びθ2は、クラッシリリーフの内側であっても外側であってもよい。 Although the description is omitted here, the half bearing 1 may have a crush relief. The crush relief is a relief formed in the vicinity of the mating surface along the circumferential direction on the inner peripheral surface 12 . The depth of the crush relief is greater than the depth of the slopes 121 and 122 . θ1 and θ2 may be inside or outside the crush relief.

図3では傾斜121及び傾斜122の深さプロファイルを示したが、幅についても同様である。すなわち、θ1<θ<θ2の範囲において、傾斜121及び傾斜122の幅はほぼ一定である(θ1及びθ2は深さプロファイルと共通)。θ<θ1の範囲において、傾斜121及び傾斜122の深さは、合せ面14に向かうにつれ徐々に広くなる。θ>θ2の範囲において、傾斜121及び傾斜122の深さは、合せ面14に向かうにつれ徐々に広くなる。 Although FIG. 3 shows the depth profiles of slopes 121 and 122, the same applies to widths. That is, the widths of the slopes 121 and 122 are substantially constant in the range of θ1<θ<θ2 (θ1 and θ2 are common to the depth profile). In the range of θ<θ1, the depths of the slopes 121 and 122 gradually widen toward the mating surface 14 . In the range of θ>θ2, the depths of the slopes 121 and 122 gradually widen toward the mating surface 14 .

2.製造方法
半割軸受1の製造方法、特に、傾斜121及び傾斜122を形成する方法について説明する。まず、作業者は治具90を準備する。治具90は、以下の工程の間、半割軸受を支持する装置である。
2. Manufacturing Method A method of manufacturing the half bearing 1, particularly a method of forming the slopes 121 and 122 will be described. First, an operator prepares the jig 90 . A jig 90 is a device that supports the half bearing during the following steps.

図4は、治具90の構造を例示する図である。図4(A)は上面図を、図4(B)は正面図を、図4(C)はD-D断面を、それぞれ示す。治具90の構成要素の相互の位置関係を説明する際には、半割軸受1を説明する際に用いた座標系を用いる。治具90は、半円筒形状の内周面91を有する。治具90は、内周面91において半割軸受を支持する。内周面91は、突起92及び突起93を有する。突起92及び突起93は、内周面91において軸方向の両端に形成される。突起92及び突起93は、内周面91において全周に渡って形成される。突起92及び突起93の形状は狙いとする傾斜の形状に応じて設計される。一例において、突起92及び突起93は、高さ数μmかつ幅数μm程度の突起である。突起92及び突起93は、切削、溶接、又はめっきなどにより形成される。 FIG. 4 is a diagram illustrating the structure of the jig 90. As shown in FIG. 4A shows a top view, FIG. 4B shows a front view, and FIG. 4C shows a DD cross section. When describing the mutual positional relationship of the constituent elements of the jig 90, the coordinate system used when describing the half bearing 1 will be used. The jig 90 has a semi-cylindrical inner peripheral surface 91 . Jig 90 supports the half bearing on inner peripheral surface 91 . The inner peripheral surface 91 has projections 92 and projections 93 . The protrusions 92 and 93 are formed on both axial ends of the inner peripheral surface 91 . The protrusions 92 and 93 are formed along the entire circumference of the inner peripheral surface 91 . The shapes of the protrusions 92 and 93 are designed according to the desired slope shape. In one example, the protrusions 92 and 93 are protrusions having a height of several μm and a width of several μm. The protrusions 92 and 93 are formed by cutting, welding, plating, or the like.

以下、図5乃至図9を参照して傾斜121及び傾斜122を形成する方法を説明する。作業者は、(まだ傾斜121及び傾斜122が形成されていない)半割軸受を治具90に取り付ける(図5)。半割軸受は、外周面13が突起92及び突起93に接するように取り付けられる。半割軸受を治具90に取り付けた状態で、作業者は、半割軸受に圧力を加える(図6)。一例において、作業者は、合せ面14及び合せ面15に対して圧力を加える。 A method of forming the slopes 121 and 122 will now be described with reference to FIGS. The operator attaches the half bearing (with slopes 121 and 122 not yet formed) to jig 90 (FIG. 5). The half bearing is attached so that the outer peripheral surface 13 is in contact with the protrusions 92 and 93 . With the half bearing attached to the jig 90, the operator applies pressure to the half bearing (FIG. 6). In one example, the operator applies pressure to mating surfaces 14 and 15 .

圧力を加えない状態において、半割軸受の外周面13は、治具90の内周面91と平行である(図7。なお図7乃至図9はD-D断面に相当する)。半割軸受に圧力が加えられると、半割軸受は、突起92及び突起93の高さに応じて、軸方向中央付近が外周側に張り出すように弾性変形する(すなわちたわむ)(図8)。作業者は、圧力をかけたまま、半割軸受の内周面12を切削する。切削は、軸受の中心Cを中心として回転する刃を用いて行われる。この刃による切削面は、軸方向に平行である(図8の破線)。この工程により、半割軸受の軸方向端が中央よりも多く切削される(図9)。合せ面14及び合せ面15から圧力をかけているので、合せ面14及び合せ面15近傍の方がより弾性変形の量が大きく、周方向中央の方がより弾性変形の量が小さい。したがって、回転刃により切削することにより、合せ面14及び合せ面15近傍においてより広く深い傾斜が形成される。 When no pressure is applied, the outer peripheral surface 13 of the half bearing is parallel to the inner peripheral surface 91 of the jig 90 (FIG. 7, and FIGS. 7 to 9 correspond to the DD section). When pressure is applied to the half bearing, the half bearing elastically deforms (that is, bends) according to the heights of the protrusions 92 and 93 so that the vicinity of the center in the axial direction protrudes toward the outer periphery (Fig. 8). . The operator cuts the inner peripheral surface 12 of the half bearing while applying pressure. Cutting is performed with a blade that rotates about the center C of the bearing. The cutting surface by this blade is parallel to the axial direction (dashed line in FIG. 8). This process cuts the axial ends of the half bearing more than the center (Fig. 9). Since pressure is applied from the mating surfaces 14 and 15, the amount of elastic deformation is greater near the mating surfaces 14 and 15, and is smaller at the center in the circumferential direction. Therefore, by cutting with the rotary blade, a wider and deeper slope is formed in the vicinity of the mating surfaces 14 and 15 .

3.実施例
本願の発明者らは半割軸受1(実施例)、クラウニングを有さない半割軸受(比較例1)、及び周方向に一様なクラウニングが形成された半割軸受(比較例2)を試作し、その表面プロファイルを測定した。
3. EXAMPLES The inventors of the present application conducted a half bearing 1 (Example), a half bearing without crowning (Comparative Example 1), and a half bearing in which a uniform crowning was formed in the circumferential direction (Comparative Example 2). ) was fabricated and its surface profile was measured.

図10は、実施例並びに比較例1及び2の表面プロファイルの測定結果を示す。実施例においては、中央において幅約3~4mmかつ深さ約2~3μm、合せ面近傍において幅約4.5~9mmかつ深さ約3~4μmの傾斜が形成されている。比較例1においては、傾斜は観察されない(なお実験の都合上、実施例1は表面の切削条件が他と異なるため表面の凹凸が大きくなっている)。比較例2においては、周方向の位置によらず幅約3.5mm、深さ約5μmの傾斜が形成されている。このように、表面プロファイルを測定すれば半割軸受1のように周方向の位置に応じて幅及び深さが異なる傾斜が形成された半割軸受は、比較例1及び2のような、傾斜が形成されていない又は一様な傾斜が形成された半割軸受と異なっていることが分かる。 FIG. 10 shows the measurement results of the surface profiles of Example and Comparative Examples 1 and 2. FIG. In the embodiment, a slope of about 3 to 4 mm wide and about 2 to 3 μm deep is formed in the center and about 4.5 to 9 mm wide and about 3 to 4 μm deep in the vicinity of the mating surface. No inclination is observed in Comparative Example 1 (for the convenience of the experiment, the surface of Example 1 has large irregularities because the surface cutting conditions are different from those of the others). In Comparative Example 2, a slope with a width of about 3.5 mm and a depth of about 5 μm is formed regardless of the position in the circumferential direction. In this way, when the surface profile is measured, half bearings in which inclinations having different widths and depths depending on the position in the circumferential direction, such as half bearing 1, are formed. It can be seen that this is different from half bearings in which no or a uniform inclination is formed.

図11は、V6エンジンにおける主軸受のロア半割軸受における、応力分布のシミュレーション結果を例示する図である。なお図11のシミュレーションは、本実施形態に係る半割軸受1ではなく、関連技術に係る半割軸受(軸方向端にクラウニングの無い半割軸受)を用いて、以下の条件で行われた。
解析条件:EHL(弾性流体潤滑)解析
モデル:V6過給エンジン
回転数:6,000rpm
シミュレーション結果が示すように、V6エンジンのロア半割軸受においては、(軸受の位置によっても差異はあるが)周方向中央近傍において大きな負荷がかかり、合せ面近傍における負荷は相対的に小さいことが分かる。したがって、実施例に係る半割軸受1を用いれば、負荷の大きい領域は狭い傾斜(すなわち広い摺動面)で負荷を受けつつ、負荷の小さい領域は傾斜をより深くすることでフリクションを改善することができる。
FIG. 11 is a diagram illustrating simulation results of stress distribution in a lower half bearing of a main bearing in a V6 engine. The simulation of FIG. 11 was performed under the following conditions using not the half bearing 1 according to the present embodiment but the half bearing according to the related art (half bearing without crowning at the ends in the axial direction).
Analysis conditions: EHL (elastohydrodynamic lubrication) analysis Model: V6 supercharged engine Rotational speed: 6,000 rpm
As the simulation results show, in the V6 engine lower half bearing, a large load is applied near the center in the circumferential direction (although there are differences depending on the position of the bearing), and the load near the mating surface is relatively small. I understand. Therefore, if the half bearing 1 according to the embodiment is used, the load is applied with a narrow slope (that is, a wide sliding surface) in the area where the load is large, and the area where the load is small has a deeper inclination, thereby improving the friction. be able to.

図12は、V6エンジンにおける#3ジャーナルにおける接触圧力のシミュレーション結果を例示する図である。なお、本実施形態に係る半割軸受1においては各断面(例えば図3のA-A断面、B-B断面、及びC-C断面)にかかる負荷が異なることになるため同じ条件で比較をすることが難しい。そこでここでは、全周に同じ幅のクラウニングが形成されたと仮定した場合における、接触圧力のクラウニング幅依存性を示す。図12から、クラウニング幅が大きくなると接触圧力が減少する(すなわちフリクションが改善する)ことが分かる。図12のシミュレーション結果によれば、比較例1(クラウニング幅:ゼロmmに相当)においてはクラウニングを設けた場合と比較して接触圧力が2倍程度高くなってしまう。比較例2においては周方向に一様なクラウニングが形成されているので、例えば合わせ面近傍等、負荷の小さい領域におけるフリクションは改善の余地がある。 FIG. 12 is a diagram illustrating simulation results of contact pressure on the #3 journal in a V6 engine. In addition, in the half bearing 1 according to the present embodiment, the load applied to each cross section (for example, the AA cross section, the BB cross section, and the CC cross section in FIG. 3) is different, so the comparison should be made under the same conditions. difficult to do. Therefore, here, the dependency of the contact pressure on the crowning width is shown when it is assumed that the crowning of the same width is formed on the entire circumference. From FIG. 12, it can be seen that contact pressure decreases (that is, friction improves) as the crowning width increases. According to the simulation results of FIG. 12, in Comparative Example 1 (crowning width: equivalent to zero mm), the contact pressure is about twice as high as in the case where the crowning is provided. In Comparative Example 2, since the crowning is formed uniformly in the circumferential direction, there is room for improvement in the friction in areas where the load is small, such as the vicinity of the mating surfaces.

4.変形例
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例に記載された事項のうち2つ以上の事項が組み合わせて適用されてもよい。
4. Modifications The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. Some modifications will be described below. Two or more of the items described in the following modified examples may be applied in combination.

図13は、傾斜121及び傾斜122の別の形状の例を示す図である。図13乃至図15は、半割軸受1の上面図を示す。この例において、合せ面14と内周面12との境界において、傾斜121及び傾斜122は繋がっている(すなわち、内周面12に平坦な部分が無い)。既に説明したように合せ面近傍においては負荷が小さいので、軸方向の全体に渡って内周面12に傾斜を形成しても問題ない。これにより、合せ面近傍における傾斜121及び傾斜122をより深くすることができ、フリクションをより改善することができる。 13A and 13B are diagrams showing examples of other shapes of the slopes 121 and 122. FIG. 13 to 15 show top views of the half bearing 1. FIG. In this example, the slopes 121 and 122 are connected at the boundary between the mating surface 14 and the inner peripheral surface 12 (that is, the inner peripheral surface 12 has no flat portion). As already explained, since the load is small in the vicinity of the mating surfaces, there is no problem even if the inner peripheral surface 12 is inclined over the entire axial direction. As a result, the slopes 121 and 122 in the vicinity of the mating surfaces can be made deeper, and friction can be further improved.

図14は、傾斜121及び傾斜122のさらに別の形状の例を示す図である。この例において、傾斜121及び傾斜122の深さは、周方向中央から合せ面に向かって徐々に深くなる(図示しているのは傾斜121及び傾斜122の幅のプロファイルであるが、深さのプロファイルも同様である)。例えば、負荷がより周方向中央に集中することが想定される環境(例えば、L型エンジン)では、このような構造を採用することにより、フリクションをより改善することができる。 FIG. 14 is a diagram showing still another shape example of the slopes 121 and 122. In FIG. In this example, the depths of the slopes 121 and 122 gradually increase from the center in the circumferential direction toward the mating surfaces (the illustrated profile is the width profile of the slopes 121 and 122, but the depth profile). For example, in an environment (for example, an L-type engine) in which the load is expected to be more concentrated at the center in the circumferential direction, adopting such a structure can further improve friction.

図15は、傾斜121及び傾斜122のさらに別の形状の例を示す図である。この例において、内周面12には傾斜121のみが形成され、傾斜122は形成されない。すなわち、軸方向の片側のみに傾斜が形成される。例えば、軸方向の片側に対してのみ相手軸の片当たりが発生することが想定される環境においては、このような構造が有効である。 FIG. 15 is a diagram showing still another shape example of the slopes 121 and 122. FIG. In this example, only the slope 121 is formed on the inner peripheral surface 12 and the slope 122 is not formed. That is, the inclination is formed only on one side in the axial direction. For example, such a structure is effective in an environment where it is assumed that the mating shaft will have uneven contact on only one side in the axial direction.

図16は、変形例に係る内周面12の表面形状を例示する図である。この例において、内周面12には、複数の溝123が形成される。溝123は、周方向に沿って内周面12の全周に渡って延びる溝である。これら複数の溝123は、隣り合う溝と間隔pで形成される。個々の溝123は、幅wgかつ高さhである。なお図では高さhを誇張して示しているが、高さhは、間隔pの1/100、1/1000、又はそれよりさらに小さいオーダーである。幅wgは、個々の溝123における頂部と頂部との距離である。ここで、傾斜121及び傾斜122の最大深さをdmaxとすると、h≧dmaxである。この例において、未使用の状態ではwg=pである。この例の半割軸受1が使用されると、使用に伴って溝123の頂部が摩耗し、幅wg及び高さhが減少する。使用時において、まず傾斜121及び傾斜122における溝123から摩耗が始まる。環境により摩耗量は異なるが、ある程度摩耗すると傾斜121及び傾斜122以外の部分(ランド部という)がプラトー面となって負荷容量が増大し、摩耗は停止する。負荷が低い、又は中程度の環境では、溝123の頂部を結ぶ線が(図16の断面において)平坦となるように摩耗する(すなわち傾斜121及び傾斜122の方がランド部より高さhが高い)。負荷が高い環境では、傾斜121及び/又は傾斜122における溝123の頂部がさらに摩耗し、傾斜121及び傾斜122の溝123はランド部の溝123と同程度又はそれ以上に摩耗する。この例の半割軸受1は、溝123の摩耗を利用しているので、どのような負荷のエンジンでもフリクション向上の効果を得ることができる。 FIG. 16 is a diagram illustrating the surface shape of the inner peripheral surface 12 according to the modification. In this example, the inner peripheral surface 12 is formed with a plurality of grooves 123 . The groove 123 is a groove extending along the entire circumference of the inner peripheral surface 12 along the circumferential direction. These plurality of grooves 123 are formed with an interval p between adjacent grooves. Each groove 123 is of width wg and height h. Although the figures exaggerate the height h, the height h is on the order of 1/100, 1/1000 or even less of the spacing p. Width wg is the distance between the tops of individual grooves 123 . Assuming that the maximum depth of the slopes 121 and 122 is dmax, h≧dmax. In this example wg=p in the unused state. When the half bearing 1 of this example is used, the apex of the groove 123 wears with use and the width wg and height h decrease. In use, wear begins first with the grooves 123 on the slopes 121 and 122 . Although the amount of wear varies depending on the environment, when it wears to a certain extent, the portions other than the slopes 121 and 122 (referred to as land portions) serve as plateau surfaces, the load capacity increases, and the wear stops. In a low or moderate load environment, the line connecting the tops of the grooves 123 wears flat (in the cross-section of FIG. 16) (i.e. the slopes 121 and 122 have a higher height h than the lands). high). In a high load environment, the tops of grooves 123 on ramps 121 and/or ramps 122 wear more, and grooves 123 on ramps 121 and 122 wear as much or more than grooves 123 on lands. Since the half bearing 1 of this example utilizes the wear of the grooves 123, it is possible to obtain the effect of improving the friction even with an engine of any load.

実施形態で説明した傾斜121及び傾斜122の形状はあくまで例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、傾斜121及び傾斜122は、周方向中央において最も深く、合せ面に近づくにつれ浅くなってもよい。また、傾斜121及び傾斜122は、周方向中央に対して回転方向の上流と下流で対称でなくてもよい。回転方向の上流のみ、又は下流のみ、傾斜121及び傾斜122が深くなってもよい。さらに、傾斜121及び傾斜122の幅は深さに合わせて増減するものに限定されない。傾斜121及び傾斜122は、一定の幅を有し、かつ深さが周方向において変化してもよい。傾斜121及び傾斜122は、例えば治具90の突起92及び突起93の形状及び/又は位置を調整することによりその形状及び位置を調整することができる。なお実施形態において説明した傾斜121及び傾斜122の形成方法はあくまで例示であり、例えばプレス加工により傾斜121及び傾斜122が形成されてもよい。 The shapes of the slopes 121 and 122 described in the embodiment are merely examples, and the present invention is not limited to these. For example, the slopes 121 and 122 may be deepest at the circumferential center and shallower as they approach the mating surfaces. Also, the slopes 121 and 122 may not be symmetrical upstream and downstream in the rotational direction with respect to the center in the circumferential direction. The slopes 121 and 122 may deepen only upstream or only downstream in the direction of rotation. Furthermore, the widths of the slopes 121 and 122 are not limited to increasing or decreasing according to the depth. Ramp 121 and ramp 122 may have a constant width and vary in depth in the circumferential direction. The slopes 121 and 122 can be adjusted in shape and position by adjusting the shape and/or position of the protrusions 92 and 93 of the jig 90, for example. The method of forming the slopes 121 and 122 described in the embodiment is merely an example, and the slopes 121 and 122 may be formed by press working, for example.

1…半割軸受、2…半割軸受、8…ハウジング、9…相手軸、10…軸受、11…軸受本体、12…内周面、13…外周面、14…合せ面、15…合せ面、90…治具、91…内周面、92…突起、93…突起、121…傾斜、122…傾斜、123…溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Half bearing, 2... Half bearing, 8... Housing, 9... Mating shaft, 10... Bearing, 11... Bearing main body, 12... Inner peripheral surface, 13... Outer peripheral surface, 14... Mating surface, 15... Mating surface , 90... jig, 91... inner peripheral surface, 92... protrusion, 93... protrusion, 121... inclination, 122... inclination, 123... groove

Claims (8)

軸と摺動する内周面を含む半円筒形状を有する軸受本体と、
前記内周面のうち前記軸の軸方向の少なくとも一方の端において全周に渡って形成された傾斜と
を有し、
前記傾斜の深さが周方向において異なる
半割軸受。
a bearing body having a semi-cylindrical shape including an inner peripheral surface that slides on the shaft;
a slope formed along the entire circumference of at least one end of the inner peripheral surface in the axial direction of the shaft;
A half bearing in which the depth of the inclination differs in the circumferential direction.
前記傾斜の深さは、合せ面近傍において前記軸方向の中央よりも深い
請求項1に記載の半割軸受。
2. The half bearing according to claim 1, wherein the depth of said inclination is deeper in the vicinity of the mating surfaces than in the center in the axial direction.
前記傾斜は、合せ面近傍において前記軸方向の中央より幅が広い
請求項1又は2に記載の半割軸受。
3. The half bearing according to claim 1, wherein the inclination is wider in the vicinity of the mating surfaces than in the center in the axial direction.
前記内周面が、前記軸方向の両端において前記傾斜を有する
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半割軸受。
The half bearing according to any one of claims 1 to 3, wherein the inner peripheral surface has the inclination at both ends in the axial direction.
前記内周面において前記軸方向の両端に前記傾斜が形成され、当該内周面と合せ面との境界において、当該2つの傾斜が繋がる
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半割軸受。
The halves according to any one of claims 1 to 4, wherein the slopes are formed at both ends of the inner peripheral surface in the axial direction, and the two slopes are connected at the boundary between the inner peripheral surface and the mating surface. bearing.
前記内周面及び前記傾斜に形成された、前記周方向に全周に渡って延びる複数の溝を有する
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の半割軸受。
6. The half bearing according to any one of claims 1 to 5, further comprising a plurality of grooves formed in said inner peripheral surface and said inclination and extending all around in said circumferential direction.
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の半割軸受を用いた内燃機関。 An internal combustion engine using the half bearing according to any one of claims 1 to 6. 請求項7に記載の内燃機関を有する自動車。 A motor vehicle having an internal combustion engine according to claim 7.
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