JP2003184855A - 船舶エンジン用のクロスヘッド軸受 - Google Patents

船舶エンジン用のクロスヘッド軸受

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篤 岡戸
Yuichi Tomita
裕一 富田
Motohei Yamada
素平 山田
Hidehiko Tamura
英彦 田村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 船舶エンジン用のクロスヘッド軸受におい
て、被覆層のピーリングの発生を防止すると共に、耐摩
耗性及び非焼付性の向上を図る。 【解決手段】 軸受合金層１２の表面に、合成樹脂のコ
ーティング層１３を設ける。コーティング層１３として
は、結合材としての合成樹脂に、固体潤滑剤、硬質粒
子、及び金属粉のうちの少なくともいずれかを含む構成
とする。合成樹脂のコーティング層１３は、金属系のオ
ーバレイに比べてなじみ性が良く、摩擦摩耗特性に優れ
ているため、そのコーティング層１３のピーリングの発
生を防止できると共に、耐摩耗性及び非焼付性の向上を
図ることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、船舶エンジンのク
ロスヘッドピンを受けるために用いられる船舶エンジン
用のクロスヘッド軸受に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】一般に船舶駆動用のエ
ンジンには、大型の２サイクルのディーゼルエンジンが
使用されている。この種のエンジンにおいて、クロスヘ
ッドピンを受けるクロスヘッド軸受は、半円筒状の２個
のすべり軸受を上下に突き合わせて構成されている。
【０００３】この種のクロスヘッド軸受は、従来では、
図４に示すように、鋼板製の裏金１の内面側に、Ｓｎ系
のホワイト合金からなる軸受合金層２を設けると共に、
この軸受合金層２の表面（すべり面）に、非焼付性の向
上を目的としてＰｂ系若しくはＳｎ系のオーバレイ３を
設けた構成となっている。また、軸受の強度面の向上な
どの目的から、図５に示すように、軸受合金層４にアル
ミニウム合金を用いたものもある。この場合、軸受合金
層４とオーバレイ３との接着性を良くするため、それら
の間にＡｇ若しくはＮｉの中間層５を設ける構成として
いる。なお、中間層５は、軸受合金層４の表面にメッキ
により設けられる。
【０００４】ところで、この種のクロスヘッド軸受のう
ち特に下部側の軸受は、使用時にクロスヘッドピンから
常に大きな荷重が掛かる状況にあり、また、そのクロス
ヘッドピンの動きは低速で、しかも回転ではなく揺動で
あるため、軸受のすべり面とクロスヘッドピンとの間に
潤滑油の油膜が形成され難く、発熱しやすいという事情
がある。このようにクロスヘッド軸受の使用環境は過酷
である。このため、特に使用初期の局部当たりや異物の
混入、発熱などにより、オーバレイ３が損傷してピーリ
ング（オーバレイ３の脱落）が発生しやすいという問題
点があった。また、軟質のオーバレイ３が脱落すると、
金属同士の直接接触となるため、焼付きやすくなるとい
う問題点もある。特に、軸受合金層４にアルミニウム合
金を用いたものの場合、オーバレイ３が脱落すると中間
層５が露出することになり、この中間層５を形成する硬
質のＡｇやＮｉが露出すると、一層焼付きやすくなる。
【０００５】本発明は上記した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、被覆層のピーリングの発生を防
止できると共に、耐摩耗性及び非焼付性の向上を図り得
る船舶エンジン用のクロスヘッド軸受を提供するにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、船舶エンジン用のクロスヘッ
ド軸受において、軸受合金層の表面に、合成樹脂のコー
ティング層を設けたことを特徴とする。合成樹脂のコー
ティング層は、金属系のオーバレイに比べてなじみ性が
良く、また摩擦摩耗特性が優れているため、そのコーテ
ィング層のピーリングの発生を防止できると共に、耐摩
耗性及び非焼付性の向上を図ることが可能となる。
【０００７】この場合、請求項２の発明のように、合成
樹脂のコーティング層は、固体潤滑剤、硬質粒子、及び
金属粉のうちの少なくともいずれかを含む構成とするこ
とが好ましい。
【０００８】固体潤滑剤を含ませた場合、すべり面のす
べり特性が向上するため、摩擦及び摩耗を一層低減する
ことが可能となり、耐摩耗性及び非焼付性を一層向上で
きるようになる。硬質粒子を含ませた場合、耐摩耗性を
一層向上できるようになる。金属粉としては易硫化金属
が好ましい。易硫化金属は、潤滑油の硫黄成分と結合
し、潤滑性のある硫化物を生成するため、潤滑性を向上
させることを期待できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１を参照して説明する。本発明のクロスヘッド軸受
は、図１に示すように、鋼板製の裏金１１上に、Ｓｎを
４０％含有させたアルミニウム合金からなる軸受合金層
１２を設け、この軸受合金層１２の表面（すべり面）
に、合成樹脂のコーティング層１３を設けた構成として
いる。合成樹脂のコーティング層１３の厚さとしては、
約２０μｍである。上記コーティング層１３としては、
結合材としての合成樹脂に、固体潤滑剤、硬質粒子、及
び金属粉のうちの少なくともいずれかを含む構成とす
る。
【００１０】ここで、コーティング層１３に使用する合
成樹脂としては、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＢＩ
（ポリベンゾイミダゾール）、ＰＡ（ポリアミド）、Ｅ
Ｐ（エポキシ）、フェノールなどが挙げられる。その配
合量は３０〜９５体積％が望ましい。
【００１１】固体潤滑剤としては、ＰＴＦＥ（ポリテト
ラフルオロエチレン）、ＭｏＳ２、Ｇｒ（グラファイ
ト）、ＢＮ、合成樹脂（例えばＰＥＳ（ポリエーテルサ
ルホン）などが挙げられる。その配合量は５〜７０体積
％が望ましい。硬質粒子としては、金属の酸化物（Ｔｉ
Ｏ２、Ａｌ２Ｏ３など）、炭化物（ＷＣ、ＭＯ２Ｃ、Ｓ
ｉＣなど）、窒化物（Ｓｉ３Ｎ４など）などが挙げられ
る。その配合量は５体積％以下が望ましい。金属粉とし
ては易硫化金属が好ましく、その易硫化金属としては、
Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎなどが挙げられる。その配合量は１０
体積％以下が望ましい。
【００１２】下記の表１には、本発明における各実施例
１〜１２の試料のコーティング層１３の成分が示されて
いる。このうち、実施例１〜６及び１２は、結合材とし
ての合成樹脂にＰＡＩを用い、実施例７〜９及び１１は
ＰＢＩを用い、実施例１０はＥＰを用いている。また、
実施例１〜５、７〜１０及び１２は、固体潤滑剤として
ＰＴＦＥを用い、実施例６はＭｏＳ２を用い、実施例１
１はＧｒを用いている。そして、実施例１〜４，６，１
０，１２は、硬質粒子としてＴｉＯ２を用い、実施例５
及び７はＡｌ２Ｏ３を用い、実施例８及び１１はＳｉＣ
を用い、実施例９はＳｉ３Ｎ４を用いている。この表１
において、固体潤滑剤及び硬質粒子の欄の数字は、体積
百分率（ｖｏｌ％）である。
【００１３】
【表１】
【００１４】なお、表１において、比較例１３，１４
は、従来例に相当するもである。このうち、比較例１３
は、従来例を示した図５に相当するもので、アルミニウ
ム合金からなる軸受合金層４の表面にＮｉの中間層５を
介してＰｂ系のオーバレイ３を設けた構成のものであ
る。また、比較例１４は、従来例を示した図４に相当す
るもので、ホワイト合金からなる軸受合金層２の表面に
Ｐｂ系のオーバレイ３を設けた構成のものである。
【００１５】これらの各試料を用いて摩擦摩耗試験を実
施した。その結果を図２及び図３に示す。摩擦摩耗試験
は、スラスト型摩擦摩耗試験機を用い、下記の表２に示
す試験条件で行い、これにより摩擦係数、摩耗量を測定
した。
【００１６】
【表２】
【００１７】図２から明らかなように、摩擦係数につい
ては、比較例１３，１４が共に０．２以上であったのに
対し、実施例１〜１２では、ほとんどが０．１０以下で
あり、各実施例１〜１２は、すべり特性が比較例１３，
１４よりも優れていることがわかる。また、摩耗量につ
いては、比較例１３，１４が共に１１μｍ以上であった
のに対し、実施例１〜１２では、いずれも２μｍより小
さく、各実施例１〜１２は、比較例１３，１４よりも摩
耗しにくいことがわかる。
【００１８】また、各試料について、クロスヘッド試験
を行い、被覆層のピーリングの発生の有無を調べた結果
を表１の右端に示している。クロスヘッド試験は、試験
前に軸受内面に潤滑油を塗布し、実機相当面圧にて１時
間行った。
【００１９】この表１において、「×」はピーリングの
発生があったことを示し、「○」はピーリングの発生が
無かったことを示している。この結果から明らかなよう
に、比較例１３，１４の試験後の摺動面を観察すると部
分的に焼付きの状態が見られたが、実施例１〜１２では
全く異常は見られなかった。
【００２０】以上の説明から明らかなように、本発明の
各実施例１〜１２によれば、クロスヘッド軸受におい
て、軸受合金層１２の表面に合成樹脂のコーティング層
１３を設けたことにより、被覆層のピーリングの発生を
防止できると共に、耐摩耗性及び非焼付性の向上を図る
ことが可能となる、という優れた効果を奏する。
【００２１】本発明は、上記した実施例にのみ限定され
るものではなく、次のように変形または拡張することが
できる。軸受合金層としては、アルミニウム合金に限ら
ず、ホワイト合金を用いても良い。コーティング層１３
としては、合成樹脂単体とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すクロスヘッド軸受の断面
図
【図２】摩擦係数の試験結果を示す図
【図３】摩耗量の試験結果を示す図
【図４】従来例を示す図１相当図
【図５】異なる従来例を示す図１相当図
【符号の説明】
図面中、１１は裏金、１２は軸受合金層、１３は合成樹
脂のコーティング層を示す。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｍ 107/46 Ｃ１０Ｍ 107/46 125/04 125/04 125/08 125/08 125/10 125/10 125/20 125/20 129/18 129/18 145/20 145/20 149/14 149/14 149/18 149/18 169/04 169/04 Ｆ１６Ｃ 9/04 Ｆ１６Ｃ 9/04 33/20 33/20 Ｚ // Ｃ１０Ｎ 10:02 Ｃ１０Ｎ 10:02 10:04 10:04 10:06 10:06 10:08 10:08 10:12 10:12 30:06 30:06 40:02 40:02 50:08 50:08 (72)発明者 山田 素平 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 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 QA05 SC01 SE04 3J033 AA05 AB01 AC01 GA01 GA05 GA07 4H104 AA04A AA08C AA12C AA13C AA19A AA21C AA26A CB12C CB13C CD02A CG01A FA01 FA02 FA03 FA04 FA06 LA03 PA01 QA13

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸受合金層の表面に、合成樹脂のコーテ
    ィング層を設けたことを特徴とする船舶エンジン用のク
    ロスヘッド軸受。
  2. 【請求項２】 合成樹脂のコーティング層は、固体潤滑
    剤、硬質粒子、及び金属粉のうちの少なくともいずれか
    を含んでいることを特徴とする請求項１記載の船舶エン
    ジン用のクロスヘッド軸受。
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