JP2002276679A - すべり軸受装置 - Google Patents
すべり軸受装置Info
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- F16C9/04—Connecting-rod bearings; Attachments thereof
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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-
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- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
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- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
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- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 すべり軸受において、優れた耐フレッチング
性を長期に渡って維持する。 【解決手段】 裏金１１の背面にセラミックスからなる
皮膜１４を形成する。セラミックスは摩擦係数が低く、
しかも硬く摩耗し難いので、優れた耐フレッチング性を
長期に渡り維持できる。また、セラミックスは熱伝導率
が低いが、摩耗し難いので、薄くでき、裏金１１から軸
受ハウジングへの伝導による熱放出を阻害するおそれが
ない。
性を長期に渡って維持する。 【解決手段】 裏金１１の背面にセラミックスからなる
皮膜１４を形成する。セラミックスは摩擦係数が低く、
しかも硬く摩耗し難いので、優れた耐フレッチング性を
長期に渡り維持できる。また、セラミックスは熱伝導率
が低いが、摩耗し難いので、薄くでき、裏金１１から軸
受ハウジングへの伝導による熱放出を阻害するおそれが
ない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は耐フレッチング性に
優れたすべり軸受装置に関する。
優れたすべり軸受装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】近年、軽量化などの目
的から、すべり軸受を取り付けるハウジングは、薄肉化
されたり、アルミニウム合金が使用されたりして、剛性
が低くなってきている。このため、軸受ハウジングに
は、動的荷重に伴う微小な繰り返し歪みが生じ易くなっ
てきている。例えば、自動車用エンジンのコネクチング
ロッドの大端部や主軸受部といった軸受ハウジングで
は、上記のような軽量化が図られているため、軸受ハウ
ジングの内面と、この軸受ハウジングの内面に取り付け
られたすべり軸受の背面との間では、軸受ハウジングの
繰り返し歪みに伴って相対的な微小衝突や微小すべりを
生じ、これによってフレッチング摩耗による損傷を生じ
易い状態になっている。
的から、すべり軸受を取り付けるハウジングは、薄肉化
されたり、アルミニウム合金が使用されたりして、剛性
が低くなってきている。このため、軸受ハウジングに
は、動的荷重に伴う微小な繰り返し歪みが生じ易くなっ
てきている。例えば、自動車用エンジンのコネクチング
ロッドの大端部や主軸受部といった軸受ハウジングで
は、上記のような軽量化が図られているため、軸受ハウ
ジングの内面と、この軸受ハウジングの内面に取り付け
られたすべり軸受の背面との間では、軸受ハウジングの
繰り返し歪みに伴って相対的な微小衝突や微小すべりを
生じ、これによってフレッチング摩耗による損傷を生じ
易い状態になっている。
【０００３】従来、このフレッチングの対策として、す
べり軸受の背面に潤滑性に優れた樹脂系物質、例えばポ
リテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）をコーティング
したり、或いは銅やニッケルなどの金属メッキを施した
りすることが知られている。
べり軸受の背面に潤滑性に優れた樹脂系物質、例えばポ
リテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）をコーティング
したり、或いは銅やニッケルなどの金属メッキを施した
りすることが知られている。
【０００４】しかしながら、ＰＴＦＥをコーティングし
たものでは、すべり軸受を組み込んだ初期にはフレッチ
ング防止の効果はあるものの、ＰＴＦＥは摩耗し易いた
め、長期に渡る耐フレッチング性に対して信頼性に欠け
るという問題があった。また、銅やニッケルなどの金属
メッキを施したものでは、金属メッキ層とハウジングと
の間で凝着現象が現れ易く、この結果、耐フレッチング
性が得られないという問題がある。
たものでは、すべり軸受を組み込んだ初期にはフレッチ
ング防止の効果はあるものの、ＰＴＦＥは摩耗し易いた
め、長期に渡る耐フレッチング性に対して信頼性に欠け
るという問題があった。また、銅やニッケルなどの金属
メッキを施したものでは、金属メッキ層とハウジングと
の間で凝着現象が現れ易く、この結果、耐フレッチング
性が得られないという問題がある。
【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、フレッチング防止のために設けられた
皮膜が摩耗や凝着を生じ難く、優れた耐フレッチング性
を長期にわたって維持できるすべり軸受装置を提供する
ことにある。
で、その目的は、フレッチング防止のために設けられた
皮膜が摩耗や凝着を生じ難く、優れた耐フレッチング性
を長期にわたって維持できるすべり軸受装置を提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、すべり軸受の
裏金層の背面および/ またはハウジングの内面に、セラ
ミックスからなる皮膜を形成したことを特徴とする（請
求項１）。セラミックスは、摩擦係数が低く、凝着し難
いので、耐フレッチング性に優れ、しかも、硬く、摩耗
し難いので、優れた耐フレッチング性を長期にわたって
維持できる。セラミックスは、窒化物、炭化物、酸化
物、ホウ化物、硫化物、フッ化物とすることができる
（請求項２）。
裏金層の背面および/ またはハウジングの内面に、セラ
ミックスからなる皮膜を形成したことを特徴とする（請
求項１）。セラミックスは、摩擦係数が低く、凝着し難
いので、耐フレッチング性に優れ、しかも、硬く、摩耗
し難いので、優れた耐フレッチング性を長期にわたって
維持できる。セラミックスは、窒化物、炭化物、酸化
物、ホウ化物、硫化物、フッ化物とすることができる
（請求項２）。
【０００７】ところで、セラミックスは熱伝導性に劣
る。このため、すべり軸受とハウジングとの間に介在す
るセラミックスの皮膜が厚いと、すべり軸受からハウジ
ングへの放熱が妨げられ、すべり軸受の温度が上昇す
る。しかしながら、セラミックスの皮膜は、厚さが０．
０５〜５μｍあれば、その効果を発揮する（請求項
３）。
る。このため、すべり軸受とハウジングとの間に介在す
るセラミックスの皮膜が厚いと、すべり軸受からハウジ
ングへの放熱が妨げられ、すべり軸受の温度が上昇す
る。しかしながら、セラミックスの皮膜は、厚さが０．
０５〜５μｍあれば、その効果を発揮する（請求項
３）。
【０００８】同じく熱伝導性に劣る従来のＰＴＦＥ皮膜
では厚さ３０μｍ、銅やニッケルなどの金属めっき層で
は５μｍ前後であったことと比較すると、セラミックス
ではその厚さは薄く、従ってすべり軸受の放熱性を高め
て摺動層の軸受特性を向上させるという効果をも得るこ
とができる。
では厚さ３０μｍ、銅やニッケルなどの金属めっき層で
は５μｍ前後であったことと比較すると、セラミックス
ではその厚さは薄く、従ってすべり軸受の放熱性を高め
て摺動層の軸受特性を向上させるという効果をも得るこ
とができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明をエンジンのクラン
クピンの軸受装置に適用した一実施例につき図面を参照
しながら説明する。図２には、自動車用エンジンのコネ
クティングロッドが示されている。コネクティングロッ
ドの両端部は、周知のように、ピストンピンに連結され
る側を小端部と称し、クランクピンに連結される側を大
端部と称している。図２に示すコネクティングロッド１
は、ロッド本体２の幅広の一端部３にキャップ４をボル
ト５により固定して構成されている。
クピンの軸受装置に適用した一実施例につき図面を参照
しながら説明する。図２には、自動車用エンジンのコネ
クティングロッドが示されている。コネクティングロッ
ドの両端部は、周知のように、ピストンピンに連結され
る側を小端部と称し、クランクピンに連結される側を大
端部と称している。図２に示すコネクティングロッド１
は、ロッド本体２の幅広の一端部３にキャップ４をボル
ト５により固定して構成されている。
【００１０】ロッド本体２の一端部３とキャップ４とに
よって構成される大端部６およびロッド本体２の他端部
たる小端部７は軸受ハウジングとして構成され、大端部
５にクランクピン用軸受８が配設されていると共に、小
端部７にピストンピン用軸受９が配設されている。本発
明の実施対象であるクランクピン用軸受８は、半円筒状
に形成された２個のすべり軸受（以下、半割軸受）１０
を上下に突き合わせて構成されている。
よって構成される大端部６およびロッド本体２の他端部
たる小端部７は軸受ハウジングとして構成され、大端部
５にクランクピン用軸受８が配設されていると共に、小
端部７にピストンピン用軸受９が配設されている。本発
明の実施対象であるクランクピン用軸受８は、半円筒状
に形成された２個のすべり軸受（以下、半割軸受）１０
を上下に突き合わせて構成されている。
【００１１】半割軸受１０は、図１に示すように、裏金
１１の内面にＣｕ系或いはＡｌ系などの軸受合金層１２
を装着し、そして、軸受合金１２の表面にはオーバレイ
層１３がコーティングされていると共に、裏金１１の背
面にはセラミックスからなる皮膜１４がコーティングさ
れている。この皮膜１４を形成するセラミックスとして
は、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＢＮ、Ｔｉ
ＡｌＮ、ＴｉＣｒＮ、ＡｌＣｒＮ、ＺｒＮ、ＮｂＮ、Ｔ
ａＮ、ＨｆＮなどの窒化物、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＷＣ、Ｂ
４Ｃ、ＮｂＣ、ＴａＣ、Ｃｒ３Ｃなどの炭化物、Ａｌ２
Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３、Ｉｎ２Ｏ
３、ＳｎＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ−Ａｌ２
Ｏ３、Ｔｉ２−ＺｎＯ２、ＰｂＯ−ＴｉＯ２、ＣｏＯ−
Ａｌ２Ｏ ３−Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３−Ｓｂ２Ｏ３−Ｔ
ｉＯ２、ＣｏＯ−Ｃｒ２Ｏ３−ＭｎＯ２−Ｆｅ２Ｏ３な
どの酸化物、ＴｉＢ２、ＺｒＢ２、ＬａＢ６などのホウ
化物、ＭｏＳ２、ＣｄＳ、ＣｕＳ、ＰｂＳ、ＺｎＳなど
の硫化物、ＣａＦ２、ＢａＦ２などのフッ化物、ＴｉＣ
Ｎなどの複合系のセラミックスが挙げられるここで、半
割軸受１０の製法について述べる。まず、裏金１１を構
成する鋼板上に燒結或いは圧接などによって軸受合金層
１２を被着してバイメタルを形成する。次に、このバイ
メタルを短冊状に切断して半円筒状に成形し、その後、
半円筒状の成形品の軸受合金層１２の表面にオーバレイ
層１３を形成する。そして、この半円筒状成形品を、裏
金１１の背面を除いてマスキング処理した後、スパッタ
リング装置などの乾式メッキ装置内に収容し、裏金１１
の背面にセラミックスの皮膜１４をコーティングする。
この時のコーティング温度（スパッタリング装置内の温
度）は１５０〜５００℃である。また、セラミックスの
コーティング時間を制御して皮膜１１の厚さが０．０５
〜５μｍとなるようにする。以上により、半割軸受１０
が製造される。
１１の内面にＣｕ系或いはＡｌ系などの軸受合金層１２
を装着し、そして、軸受合金１２の表面にはオーバレイ
層１３がコーティングされていると共に、裏金１１の背
面にはセラミックスからなる皮膜１４がコーティングさ
れている。この皮膜１４を形成するセラミックスとして
は、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＢＮ、Ｔｉ
ＡｌＮ、ＴｉＣｒＮ、ＡｌＣｒＮ、ＺｒＮ、ＮｂＮ、Ｔ
ａＮ、ＨｆＮなどの窒化物、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＷＣ、Ｂ
４Ｃ、ＮｂＣ、ＴａＣ、Ｃｒ３Ｃなどの炭化物、Ａｌ２
Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３、Ｉｎ２Ｏ
３、ＳｎＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｆｅ３Ｏ４、Ｃｏ−Ａｌ２
Ｏ３、Ｔｉ２−ＺｎＯ２、ＰｂＯ−ＴｉＯ２、ＣｏＯ−
Ａｌ２Ｏ ３−Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３−Ｓｂ２Ｏ３−Ｔ
ｉＯ２、ＣｏＯ−Ｃｒ２Ｏ３−ＭｎＯ２−Ｆｅ２Ｏ３な
どの酸化物、ＴｉＢ２、ＺｒＢ２、ＬａＢ６などのホウ
化物、ＭｏＳ２、ＣｄＳ、ＣｕＳ、ＰｂＳ、ＺｎＳなど
の硫化物、ＣａＦ２、ＢａＦ２などのフッ化物、ＴｉＣ
Ｎなどの複合系のセラミックスが挙げられるここで、半
割軸受１０の製法について述べる。まず、裏金１１を構
成する鋼板上に燒結或いは圧接などによって軸受合金層
１２を被着してバイメタルを形成する。次に、このバイ
メタルを短冊状に切断して半円筒状に成形し、その後、
半円筒状の成形品の軸受合金層１２の表面にオーバレイ
層１３を形成する。そして、この半円筒状成形品を、裏
金１１の背面を除いてマスキング処理した後、スパッタ
リング装置などの乾式メッキ装置内に収容し、裏金１１
の背面にセラミックスの皮膜１４をコーティングする。
この時のコーティング温度（スパッタリング装置内の温
度）は１５０〜５００℃である。また、セラミックスの
コーティング時間を制御して皮膜１１の厚さが０．０５
〜５μｍとなるようにする。以上により、半割軸受１０
が製造される。
【００１２】ところで、セラミックスは摩擦係数が低
い。本実施例の半割軸受１０は、この低摩擦のセラミッ
クスにより裏金１１の背面に皮膜１４をコーティングし
ているので、耐フレッチング性に優れたものとなる。ま
た、セラミックスは金属と凝着し難く、従って凝着によ
るフレッチングも生じ難くなる。しかも、セラミックス
は、次の表１に示すように、鋼と比較しても、非常に硬
いので、摩耗し難く、このため優れた耐フレッチング性
を長期に渡って維持する。
い。本実施例の半割軸受１０は、この低摩擦のセラミッ
クスにより裏金１１の背面に皮膜１４をコーティングし
ているので、耐フレッチング性に優れたものとなる。ま
た、セラミックスは金属と凝着し難く、従って凝着によ
るフレッチングも生じ難くなる。しかも、セラミックス
は、次の表１に示すように、鋼と比較しても、非常に硬
いので、摩耗し難く、このため優れた耐フレッチング性
を長期に渡って維持する。
【００１３】
【表１】 さて、半割軸受１０の内面側では、クランクピンとの間
で摩擦熱が発生する。この内面側で生じた熱は、潤滑油
に奪われたり、或いは、軸受合金１２および裏金１１を
通じて大端部６側に伝達されたりして放出され、これら
により半割軸受１０が冷却される。
で摩擦熱が発生する。この内面側で生じた熱は、潤滑油
に奪われたり、或いは、軸受合金１２および裏金１１を
通じて大端部６側に伝達されたりして放出され、これら
により半割軸受１０が冷却される。
【００１４】この場合において、セラミックスの熱伝導
率は低いため、皮膜１２の厚さが厚いと裏金１１からコ
ネクティングロッド１側への熱伝導が悪くなり、半割軸
受１０の放熱性を低下させてしまう。しかしながら、セ
ラミックスにより構成された皮膜１４は摩耗し難いた
め、その厚さを非常に薄くすることができる。例えば、
皮膜１４の厚さは、前述のように０．０５〜５μｍで良
く、このため、セラミックスからなる皮膜１４の熱伝導
率が低くとも、裏金１１からコネクティングロッド１側
への熱伝導をそれ程阻害するおそれはなく、半割軸受１
０の放熱性を低下させてしまうおそれはない。
率は低いため、皮膜１２の厚さが厚いと裏金１１からコ
ネクティングロッド１側への熱伝導が悪くなり、半割軸
受１０の放熱性を低下させてしまう。しかしながら、セ
ラミックスにより構成された皮膜１４は摩耗し難いた
め、その厚さを非常に薄くすることができる。例えば、
皮膜１４の厚さは、前述のように０．０５〜５μｍで良
く、このため、セラミックスからなる皮膜１４の熱伝導
率が低くとも、裏金１１からコネクティングロッド１側
への熱伝導をそれ程阻害するおそれはなく、半割軸受１
０の放熱性を低下させてしまうおそれはない。
【００１５】以上のように、本実施例によれば、裏金１
１の背面にセラミックスからなる皮膜１４をコーティン
グしたことにより、良好なる耐フレッチング性を長期に
渡り維持できると共に、熱伝導率の低いセラミックスを
皮膜１４の素材として用いながら、裏金１１からコネク
ティングロッド１側への熱伝導を阻害することなく、半
割軸受１０の放熱性を損なうおそれがない、といった優
れた効果を得ることができる。
１の背面にセラミックスからなる皮膜１４をコーティン
グしたことにより、良好なる耐フレッチング性を長期に
渡り維持できると共に、熱伝導率の低いセラミックスを
皮膜１４の素材として用いながら、裏金１１からコネク
ティングロッド１側への熱伝導を阻害することなく、半
割軸受１０の放熱性を損なうおそれがない、といった優
れた効果を得ることができる。
【００１６】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは
変更が可能である。皮膜１４は裏金１１の背面に限ら
ず、軸受ハウジングとしての大端部６の内面にコーティ
ングするようにしても良い。皮膜１４に用いられるセラ
ミックスは１種類であっても良いし、複数種であっても
良い。また、裏金１１の背面に被膜１４をコーティング
した後に、軸受合金層１２の表面にオーバレイ層１３を
形成しても良い。
例に限定されるものではなく、以下のような拡張或いは
変更が可能である。皮膜１４は裏金１１の背面に限ら
ず、軸受ハウジングとしての大端部６の内面にコーティ
ングするようにしても良い。皮膜１４に用いられるセラ
ミックスは１種類であっても良いし、複数種であっても
良い。また、裏金１１の背面に被膜１４をコーティング
した後に、軸受合金層１２の表面にオーバレイ層１３を
形成しても良い。
【００１７】セラミックスを裏金１１の背面にコーティ
ングするための乾式メッキはスパッタリングに限らず、
イオンプレーティング、イオン注入、溶射などでも良
い。本発明を実施する軸受装置は、クランクピンを受け
るための軸受装置に限られない。
ングするための乾式メッキはスパッタリングに限らず、
イオンプレーティング、イオン注入、溶射などでも良
い。本発明を実施する軸受装置は、クランクピンを受け
るための軸受装置に限られない。
【図１】本発明の一実施例を示す断面図
【図２】コネクティングロッドの正面図
図中、１はコネクティングロッド、６は大端部（軸受ハ
ウジング）、８はクランクピン用軸受、１０は半割軸
受、１１は裏金、１２は軸受合金、１４は皮膜である。
ウジング）、８はクランクピン用軸受、１０は半割軸
受、１１は裏金、１２は軸受合金、１４は皮膜である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴山 隆之 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 QA04 SD02 SD03 SD04 SD10 3J017 AA01 CA03 DA02 DB06 3J033 AA04 AB05 GA01
Claims (3)
- 【請求項１】 裏金層の内面に軸受合金層を有するすべ
り軸受をハウジングの内面に取り付けて構成されるすべ
り軸受装置において、 前記裏金層の背面および/ または前記ハウジングの内面
に、セラミックスからなる皮膜を形成したことを特徴と
するすべり軸受装置。 - 【請求項２】 前記セラミックスは、窒化物、炭化物、
酸化物、ホウ化物、硫化物、フッ化物からなることを特
徴とする請求項１記載のすべり軸受装置。 - 【請求項３】 前記セラミックスの皮膜の厚さは、０．
０５〜５μｍであることを特徴とする請求項１または２
記載のすべり軸受装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001073904A JP2002276679A (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | すべり軸受装置 |
| US10/094,996 US6688769B2 (en) | 2001-03-15 | 2002-03-12 | Sliding bearing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001073904A JP2002276679A (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | すべり軸受装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002276679A true JP2002276679A (ja) | 2002-09-25 |
Family
ID=18931265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001073904A Pending JP2002276679A (ja) | 2001-03-15 | 2001-03-15 | すべり軸受装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6688769B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002276679A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005027691A (ja) * | 2003-07-07 | 2005-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | グリル |
| JP2008057769A (ja) * | 2006-06-09 | 2008-03-13 | Miba Gleitlager Gmbh | 多層軸受 |
| JP5460585B2 (ja) * | 2008-05-15 | 2014-04-02 | 大豊工業株式会社 | 摺動部材の製造方法、摺動部材及び摺動部材母材 |
| CN103256306B (zh) * | 2012-02-15 | 2017-03-08 | 皮考逊公司 | 电流绝缘的轴承部件及轴承 |
| JP2018048590A (ja) * | 2016-09-21 | 2018-03-29 | いすゞ自動車株式会社 | 軸受の製造方法 |
| JP2019073943A (ja) * | 2017-10-18 | 2019-05-16 | 旭ダイヤモンド工業株式会社 | 掘削用ビット |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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