JP2002021846A

JP2002021846A - すべり軸受

Info

Publication number: JP2002021846A
Application number: JP2000204525A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Tomita; 裕一富田; Motohei Yamada; 素平山田; Tomoshi Marumo; 知史丸茂; Atsushi Okado; 篤岡戸; Hidehiko Tamura; 英彦田村
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】摩耗状況の確認が容易で且つ正確に判断する
ことが可能なインジケータ機能付きのすべり軸受を提供
する。【構成】裏金１１の内側に軸受合金層１２を接合し、
さらにその表面にオーバレイ層１３を被覆したすべり軸
受において、軸受合金層１２の表面に凸面１４、１５を
形成し、摩耗した後のオーバレイ層１３と軸受合金層１
２の凸面１４、１５によって形成される上面視模様形態
により摩耗度合いが測定できるようにしたことにより、
すべり軸受をハウジングに嵌着したままの状態で、すべ
り軸受の表面を視認してその模様形態から摩耗状況の確
認を容易に且つ正確に判断することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、裏金の内側に軸受
合金層を接合したすべり軸受、又は裏金の内側に軸受合
金層を接合し、さらにその表面にオーバレイ層を被覆し
たすべり軸受に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼製の裏金の内側にＡｌ−Ｓｎ合
金などの比較的硬度が柔らかい合金からなる軸受合金層
を接合したすべり軸受や、鋼製の裏金の内側にＣｕ−Ｐ
ｂ合金などの比較的硬度が硬い合金からなる軸受合金層
を接合しさらにその表面にＰｂ−Ｓｎ合金などの軟質材
料からなるオーバレイ層を被覆したすべり軸受は、よく
知られている。これらのすべり軸受の中には、ディーゼ
ルエンジンや船舶用エンジンのクランク軸を軸支する主
軸受、あるいはコンロッドを軸支するコンロッド軸受の
ように長期間の使用によって摩耗し、交換を必要とする
場合がある。

【０００３】しかして、従来において、摩耗による寿命
を確認する際、すべり軸受が嵌着されるハウジングをク
ランク軸等から分離し、しかも、分離したハウジングか
らすべり軸受を取り外し、肉厚を測定して摩耗度合いを
確認するか、あるいは分離したハウジングに嵌着された
状態ですべり軸受の表面を目視し、その目視による経験
的な判断で摩耗度合いを確認するかのいずれかであっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
すべり軸受をハウジングから取り外して肉厚を測定する
方法では、その取り外し作業が面倒であることに加え
て、再度すべり軸受をハウジングに取り付けたときに、
組付け誤差が生じ易く、再度なじみ摩耗が発生したり、
最悪の場合は焼付くおそれがあった。また、後者の目視
による経験的な判断方法では、熟練を要することに加え
て、大まかな摩耗判断しかできないという欠点があっ
た。

【０００５】本発明は、上記した事情に鑑みなされたも
ので、その目的とするところは、摩耗状況の確認が容易
で且つ正確に判断することが可能なインジケータ機能付
きのすべり軸受を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１に係る発明においては、裏金の内側に
軸受合金層を接合したすべり軸受において、前記軸受合
金層の表面に凸面を形成し、摩耗した後の前記凸面によ
って形成される上面視模様形態により摩耗度合いが測定
できるようにしたことを特徴とする。このように構成す
ることにより、すべり軸受をハウジングに嵌着したまま
の状態で、すべり軸受の表面を視認してその模様形態か
ら摩耗状況の確認を容易に且つ正確に判断することがで
きる。

【０００７】また、請求項２に係る発明においては、裏
金の内側に軸受合金層を接合し、さらにその表面にオー
バレイ層を被覆したすべり軸受において、前記軸受合金
層の表面に凸面を形成し、摩耗した後の前記オーバレイ
層と前記軸受合金層の凸面によって形成される上面視模
様形態により摩耗度合いが測定できるようにしたことを
特徴とする。このように構成することにより、すべり軸
受をハウジングに嵌着したままの状態で、すべり軸受の
表面を視認してその模様形態から摩耗状況の確認を容易
に且つ正確に判断することができる。

【０００８】また、請求項３に係る発明においては、前
記凸面は、高さの異なる複数段に形成したことを特徴と
する。このように構成することにより、摩耗の進行に応
じて各段差が順次摩耗するので、上面視模様形態が変化
するため、摩耗状況をより正確に判断することができ
る。

【０００９】また、請求項４に係る発明においては、前
記凸面は、軸受の荷重部又は荷重部近傍に単数又は複数
形成したことを特徴とする。このように構成することに
より、すべり軸受の使用状況又は使用態様によって予め
把握できる軸受の荷重部又は荷重部近傍に単数又は複数
の凸面を形成しておけば、当該軸受の最も摩耗する部分
の摩耗状況の確認を容易に行なうことができることに加
えて、凸面を軸受合金層の全面に形成する場合と比較し
て、凸面を形成し易く製造コストを低減することができ
る。

【００１０】また、請求項５に係る発明においては、前
記凸面は、マスキングしたエッチングにより形成したこ
とを特徴とする。このように構成することにより、凸面
をマスキング材で被覆した形状に沿って正確に形成する
ことができる。また、エッチングにより軸受合金層の表
面に凸面を形成するため、軸受合金層の有する軸受特性
などが維持された状態を保持し、さらに凸面の高さを正
確に形成することができる。

【００１１】更に、請求項６に係る発明においては、前
記凸面は、プレス加工により形成したことを特徴とす
る。このように構成することにより、極めて簡単な作業
で凸面を正確に形成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について図面を参照して説明する。図１は、実
施形態に係るすべり軸受がコンロッド軸受として利用さ
れた場合の分解斜視図であり、図２は、実施形態に係る
すべり軸受の構造を示す斜視図である。

【００１３】図１において、コンロッド本体１とピスト
ン２とは、図示しないピストンピンによって連結されて
おり、コンロッド本体１の下部が図示しないクランク軸
に連結されている。コンロッド本体１のクランク軸への
連結は、コンロッド本体１の下部円弧状部４とキャップ
３とでクランク軸を挟み込むようにして連結される。そ
して、コンロッド本体１の下部円弧状部４とキャップ３
の円弧状部５の内側に本実施形態に係るすべり軸受１０
が嵌着される。つまり、コンロッド本体１とキャップ３
は、ハウジングを構成するものである。すべり軸受１０
は、クランク軸が回転しているときに、油膜圧力によっ
てクランク軸を支持するものであるが、特にクランク軸
の回転始動時や回転終了時にクランク軸とすべり軸受１
０とが接触してすべり軸受１０を摩耗させるものであ
る。

【００１４】図示のすべり軸受１０は、図２に示すよう
に、オーバレイ層１３を被覆したものであるが、その製
造方法は、鋼製の裏金１１にＣｕ−Ｐｂ合金からなる軸
受合金層１２を接合した帯状のバイメタルを所定寸法に
切断し、機械加工により、半円筒形に湾曲した後、各種
端面処理を施し、その後、Ｐｂ−Ｓｎ合金めっきにより
オーバレイ層１３が軸受合金層１２を被覆する。裏金１
１は、用途によって０．５ｍｍ〜５０ｍｍ程度の厚さの
鋼が使用され、また、軸受合金層１２は、用途によって
０．３〜２．５ｍｍ程度の厚さで接合され、オーバレイ
層１３は、２０μｍ前後の厚みを有している。

【００１５】ところで、本実施形態におけるすべり軸受
１０においては、オーバレイ層１３を電気めっきする前
の段階で、軸受合金層１２の表面に凸面を形成する工程
が挿入される。即ち、半円筒形に湾曲形成したすべり軸
受１０に対して水系洗浄脱脂、電解脱脂、酸洗いの順で
前処理を行なった後に凸面の形状に沿ってマスキング材
（例えば、奥村製薬工業株式会社製のマスキング材ＨＥ
Ｒ３００（登録商標））を使用してパッド印刷でマスキ
ングを行なう。なお、マスキングは、パッド印刷のほ
か、スクリーン印刷、フォトレジスト等を利用すること
ができる。

【００１６】例えば、図３に示すような高さの異なる第
１凸面１４（上面視では、図４（Ａ）に示すように、ド
ーナッツ形）と第２凸面１５（上面視では、図４（Ａ）
に示すように、円形）を形成する場合には、第１凸面１
４に相当する軸受合金層１２の上面をマスキング材で覆
った上で、エッチングを行なう。エッチングは、硝酸２
０ｍｌ／ｌ、塩酸２０ｍｌ／ｌ、過酸化水素２０ｍｌ／
ｌのエッチング液中に浸漬し、電流密度２Ａ／ｄｍ²、
温度２０℃の条件で約３分間、第１段階の電解エッチン
グを行なう。これにより、パッド印刷によりマスキング
材により覆われていない軸受合金層１２が深さ５μｍ
（図面上ａと表示）にエッチングされ、マスキング材に
覆われていた部位はエッチングされずに残存して第１凸
面１４が形成される。更に、電解エッチングを終了した
後、水洗してマスキング材を除去し、その後、再度前記
前処理を行なった後、前記第１凸面１４及びその内周面
の第２凸面１５をマスキング材で覆った上で、前記と同
じ条件でエッチングを行なう。そうすると、図３に示す
ように、第１凸面１４及び第２凸面１５を除く部位がさ
らに深さ５μｍ（図面上ａと表示）エッチングされて合
金層表面１６を形成する。なお、電解エッチングの条件
を適宜変更することによって、エッチング深さが調整さ
れる。

【００１７】上記のように軸受合金層１２に凸面１４、
１５を形成した後、Ｐｂ−Ｓｎ合金めっきにより厚さ約
２０μｍ（図面上、２ａ＋ｂ）のオーバレイ層１３が被
覆される。つまり、図示の実施形態において、第１凸面
１４の上にも厚さｂ（約１０μｍ）のオーバレイ層１３
が存在することになる。このようにして得られたすべり
軸受１０に仕上げの機械加工が施されて、本実施形態に
おけるすべり軸受１０が完成する。

【００１８】なお、前記凸面１４、１５は、すべり軸受
１０の軸受合金層１２の全領域にわたって形成する必要
はなく、最も摩耗し易い軸受の荷重部又は荷重部近傍に
単数又は複数形成しておけば良い。これによって、軸受
の最も摩耗し易い部分の摩耗状況の確認を容易に行なう
ことができることに加えて、凸面１４、１５を軸受合金
層１２の全面に形成する場合と比較して、凸面１４、１
５を形成し易く製造コストを低減することができる。ま
た、すべり軸受１０の荷重部は、使用される部位によっ
ておおよそ把握できるものであり、例えば、図１に示す
コンロッド軸受の場合には、コンロッド本体１の下部円
弧状部４に嵌着される上すべり軸受１０に最も荷重がか
かる荷重部があり、その荷重部の正確な位置は、エンジ
ン実験などの実験時にほぼ正確に把握できるものであ
る。

【００１９】図３に示す、すべり軸受１０が前記コンロ
ッド本体１やキャップ３などのハウジングに嵌着されて
使用されると、まず、時間が余り経過していない状態に
おいては、図４（Ａ）に示すように、上面視でオーバレ
イ層１３が視認できるだけである。次いで、ある程度の
時間が経過すると、オーバレイ層１３の厚みｂが摩耗し
て、図４（Ｂ）に示すように、上面視で軸受合金層１２
の第１凸面１４が露出し、その第１凸面１４の内部及び
外部がオーバレイ層１３となっている。つまり、軸受合
金層１２がドーナッツ形状に露出する。更に時間が経過
すると、第１凸面１４及びオーバレイ層１３の厚みａが
摩耗して、図４（Ｃ）に示すように、上面視で軸受合金
層１２の第２凸面１５が露出し、第１凸面１４の外周部
がオーバレイ層１３となっている。つまり、軸受合金層
１２が円形状に露出する。そして、更に時間が経過する
と、第１凸面１４と第２凸面１５及びオーバレイ層１３
の厚みａが摩耗して、図４（Ｄ）に示すように、上面視
で全面に軸受合金層１２が露出し、オーバレイ層１３が
なくなる。

【００２０】上記した図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すよう
に、摩耗の進行に応じて各段差が順次摩耗するので、上
面視模様形態が変化するため、すべり軸受１０をハウジ
ングに嵌着したままの状態で摩耗状況をより正確に判断
することができる。なお、図４（Ｃ）に示す状態では、
オーバレイ層１３の摩耗度合いが進んでいるので、交換
時期が近いと判断でき、図４（Ｄ）に示す状態では、オ
ーバレイ層１３が摩耗して軸受合金層１２が露出した状
態となっているので、焼付きを防止するために、すべり
軸受１０の交換が必要であると判断できる。つまり、複
数の凸面１４、１５は、摩耗状況の確認が容易で且つ正
確に判断することが可能なインジケータ機能を奏するも
のである。

【００２１】以上、本発明の１つの実施形態を例にして
詳細に説明したが、本実施形態に限ることなく、下記に
例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施
することができる。

【００２２】（１）上記した実施形態では、軸受合金層
１２の表面をオーバレイ層１３で被覆した３層のすべり
軸受１０について説明してきたが、オーバレイ層１３の
ない２層のすべり軸受の軸受合金層（例えば、Ａｌ合
金）に凸面を形成したものでも良い。この場合でも、凸
面によって上面視模様形態を変化させることができるの
で、すべり軸受をハウジングに嵌着したままの状態で、
すべり軸受の表面を視認してその模様形態から摩耗状況
の確認を容易に且つ正確に判断することができる。

【００２３】（２）上記した実施形態では、凸面１４、
１５をマスキングしたエッチングにより形成したものを
示したが、プレス加工により凸面を形成しても良い。こ
の場合において、例えば、図３に示す第１凸面１４及び
第２凸面１５を形成するには、すべり軸受１０の内周面
の全域に合致した金型に第１凸面１４と第２凸面１５に
対応する凹部を形成し、プレスすることにより軸受合金
層１２の表面を金型で押圧して合金層表面１６が第１凸
面１４と第２凸面１５よりも低くなるように形成すれば
良い。このようなプレス加工で凸面を形成する場合に
は、極めて簡単な作業で凸面を正確に形成することがで
きると言う利点がある。

【００２４】（３）上記した実施形態では、ドーナッツ
形の第１凸面１４とその中心の第２凸面１５とで高さの
異なる段差状の凸面を示したが、段差状の凸面は、任意
の形状又は段数で形成すれば良い。例えば、図５に示す
ように、円形状の第１凸面２０の周囲にそれよりも低い
第２凸面２１を円形状に形成し、更にその第２凸面２１
の周囲に合金層表面２３よりも低い円形状の凹面２２を
形成して段差状としても良い。また、図６に示すよう
に、円形状の第１凸面３０の周囲にそれよりも低い第２
凸面３１を円形状に形成し、更にその第２凸面３１の周
囲にそれよりも低い第３凸面３２を円形状に形成し、合
金層表面３３よりも高い３段の凸面を形成したものでも
良い。また、上記の図３に示す実施形態及び図５、図６
に示す実施形態のものにおいても、各段差の高さは、５
μｍでなくても、段差の合計がオーバレイ層１３の厚み
の範囲内に収まれば良い。更に、凸面を複数段ではな
く、１段の凸面で形成してもよい。例えば、図３の第２
凸面１５に相当する凸面だけを形成した場合であって
も、第２凸面１５が摩耗によって露出していれば、交換
時期を容易に予測することができる。

【００２５】（４）図３乃至図６に示す断面図では、オ
ーバレイ層１３の表面が円滑な内側表面としたものを示
したが、これは表面加工を施すことにより得られるもの
である。一般的に軸受合金層１２の表面が凹凸状になっ
ていれば、めっきによって形成されるオーバレイ層１３
もその凹凸に倣って凹凸状となるものである。そして、
オーバレイ層１３の凹凸を表面加工することなく使用し
ても何ら差し支えない。むしろ、オーバレイ層１３の凸
面によって図示しない軸が支持されることになり、初期
なじみ性に優れ、また、潤滑油が流れ易く初期の非焼付
き性にも優れた作用を奏するものである。

【００２６】（５）上記の実施形態においては、オーバ
レイ層１３としてＰｂ−Ｓｎ合金からなるものを示した
が、他の軟質材料、例えば樹脂やＳｎ系の合金を使用し
たものでも良い。

【００２７】

【発明の効果】以上、説明したところから明らかなよう
に、請求項１に係る発明においては、裏金の内側に軸受
合金層を接合したすべり軸受において、前記軸受合金層
の表面に凸面を形成し、摩耗した後の前記凸面によって
形成される上面視模様形態により摩耗度合いが測定でき
るようにしたことにより、すべり軸受をハウジングに嵌
着したままの状態で、すべり軸受の表面を視認してその
模様形態から摩耗状況の確認を容易に且つ正確に判断す
ることができる。

【００２８】また、請求項２に係る発明においては、裏
金の内側に軸受合金層を接合し、さらにその表面にオー
バレイ層を被覆したすべり軸受において、前記軸受合金
層の表面に凸面を形成し、摩耗した後の前記オーバレイ
層と前記軸受合金層の凸面によって形成される上面視模
様形態により摩耗度合いが測定できるようにしたことに
より、すべり軸受をハウジングに嵌着したままの状態
で、すべり軸受の表面を視認してその模様形態から摩耗
状況の確認を容易に且つ正確に判断することができる。

【００２９】また、請求項３に係る発明においては、前
記凸面は、高さの異なる複数段に形成したことにより、
摩耗の進行に応じて各段差が順次摩耗するので、上面視
模様形態が変化するため、摩耗状況をより正確に判断す
ることができる。

【００３０】また、請求項４に係る発明においては、前
記凸面は、軸受の荷重部又は荷重部近傍に単数又は複数
形成したことにより、すべり軸受の使用状況又は使用態
様によって予め把握できる軸受の荷重部又は荷重部近傍
に単数又は複数の凸面を形成しておけば、当該軸受の最
も摩耗する部分の摩耗状況の確認を容易に行なうことが
できることに加えて、凸面を軸受合金層の全面に形成す
る場合と比較して、凸面を形成し易く製造コストを低減
することができる。

【００３１】また、請求項５に係る発明においては、前
記凸面は、マスキングしたエッチングにより形成したこ
とにより、凸面をマスキング材で被覆した形状に沿って
正確に形成することができる。また、エッチングにより
軸受合金層の表面に凸面を形成するため、軸受合金層の
有する軸受特性などが維持された状態を保持し、さらに
凸面の高さを正確に形成することができる。

【００３２】更に、請求項６に係る発明においては、前
記凸面は、プレス加工により形成したことにより、極め
て簡単な作業で凸面を正確に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るすべり軸受がコンロッド軸受と
して利用された場合の分解斜視図である。

【図２】実施形態に係るすべり軸受の構造を示す斜視図
である。

【図３】凸面部分のすべり軸受の断面図である。

【図４】摩耗状況に応じたすべり軸受の凸面部分の断面
図と上面視平面図である。

【図５】凸面構造の異なる他のすべり軸受の断面図であ
る。

【図６】凸面構造の異なる他のすべり軸受の断面図であ
る。

【符号の説明】

１０すべり軸受１１裏金１２軸受合金層１３オーバレイ層１４第１凸面１５第２凸面１６合金層表面２０第１凸面２１第２凸面２２凹面２３合金層表面３０第１凸面３１第２凸面３２第３凸面３３合金層表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丸茂知史愛知県名古屋市北区猿投町２番地大同メタル工業株式会社内 (72)発明者岡戸篤愛知県名古屋市北区猿投町２番地大同メタル工業株式会社内 (72)発明者田村英彦愛知県名古屋市北区猿投町２番地大同メタル工業株式会社内Ｆターム(参考） 3J011 AA20 BA13 CA06 NA01 PA02 QA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】裏金の内側に軸受合金層を接合したすべ
り軸受において、前記軸受合金層の表面に凸面を形成し、摩耗した後の前
記凸面によって形成される上面視模様形態により摩耗度
合いが測定できるようにしたことを特徴とするすべり軸
受。
【請求項２】裏金の内側に軸受合金層を接合し、さら
にその表面にオーバレイ層を被覆したすべり軸受におい
て、前記軸受合金層の表面に凸面を形成し、摩耗した後の前
記オーバレイ層と前記軸受合金層の凸面によって形成さ
れる上面視模様形態により摩耗度合いが測定できるよう
にしたことを特徴とするすべり軸受。
【請求項３】前記凸面は、高さの異なる複数段に形成
したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のすべ
り軸受。
【請求項４】前記凸面は、軸受の荷重部又は荷重部近
傍に単数又は複数形成したことを特徴とする請求項１乃
至請求項３のいずれかに記載のすべり軸受。
【請求項５】前記凸面は、マスキングしたエッチング
により形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４
のいずれかに記載のすべり軸受。
【請求項６】前記凸面は、プレス加工により形成した
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記
載のすべり軸受。