JP2012047276A

JP2012047276A - すべり軸受とその製造方法

Info

Publication number: JP2012047276A
Application number: JP2010190419A
Authority: JP
Inventors: Junji Koshima; 潤二越間; Taku Kondo; 近藤　　卓
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2012-03-08

Abstract

【解決手段】すべり軸受１は、上方側半割り軸受１１と下方側半割り軸受１２によって円筒状に形成されており、上方側半割り軸受１１における摺動面１３（内周面１１Ｂ）には円周方向に沿った油溝１４が形成されている。この上方側半割り軸受１１は、その内周面１１Ｂだけでなく油溝１４の内部（側面１４Ｂと底面１４Ａ）も固体潤滑剤含有樹脂コーティング１９によって被覆されている。
【効果】油溝１４の側面１４Ｂ、底面１４Ａは固体潤滑剤含有樹脂コーティング１９により被覆されているので、それらの箇所にキャビテーション・エロージョン（気泡や損傷）が生じることを抑制できる。
【選択図】図３

Description

本発明はすべり軸受とその製造方法に関し、より詳しくは、摺動面となる内周面に円周方向の油溝が形成されたすべり軸受とその製造方法に関する。

従来、摺動面となる内周面に円周方向の油溝が形成されたすべり軸受は公知である（例えば特許文献１）。このようなすべり軸受は、円周方向の油溝内に潤滑油を流通させることで、摺動面となる内周面の耐摩耗性や耐焼付性を向上させることができる。そのため、こうした油溝を有するすべり軸受は、自動車用エンジンのクランクシャフトのメイン軸受として採用されている。

特開２００５−７６７５５号公報

ところで、上述した油溝を有する従来のすべり軸受は、摺動面となる内周面を固体潤滑剤含有樹脂コーティングで被覆するようになっているが、油溝の内部である底面と側面は固体潤滑剤含有樹脂コーティングで被覆されておらず、したがって、油溝の側面には裏金とライニング材であるアルミ合金層が露出した状態となっている（図５、図６参照）。
ところで、こうした構成を有する従来のすべり軸受がエンジン内に組み込まれると、上記油溝内を潤滑油が流通することに伴って次のような問題が生じていた。すなわち、油圧の変動によって上記油溝内を流通する潤滑油内で気泡が発生することは知られており、このような現象は一般に『キャビテーション』と称されている。このように、すべり軸受の油溝を流通する潤滑油に圧力変動による気泡が発生すると、該気泡は油溝の側面（特に側面に露出したアルミ合金層）に付着し（図６参照）、さらに、その気泡が付着した油溝の側面におけるアルミ合金層の表面に気泡による腐食が生じるという欠点があった（図７参照）。このような気泡による腐食は、一般に『キャビテーション・エロージョン』と称されている。
図７（ａ）、図７（ｂ）は、従来のすべり軸受における油溝の側面に生じたキャビテーション・エロージョンを模式図として示したものである。より詳細には、図７（ａ）に示すように、油溝の側面として露出したアルミ合金層の箇所にキャビテーション・エロージョンが発生しやすくなっており、やがてその箇所は表面だけでなく内部にまでキャビテーション・エロージョンが進行する（図７（ｂ）および実際の写真として図１２（ａ）、図１２（ｂ）参照）。このようにして、すべり軸受の油溝にキャビテーション・エロージョンが生じると、やがて摺動面である内周面の一部が損傷することになり、それによってすべり軸受の寿命が短くなるという問題が生じる。

上述した事情に鑑み、請求項１に記載した本発明は、半円筒状をした一対の半割り軸受を突き合せて円筒状に形成されるとともに、摺動面となる上記各半割り軸受の内周面に円周方向に沿った油溝が形成されており、さらに上記各半割り軸受の内周面は固体潤滑剤含有樹脂コーティングで被覆されているすべり軸受において、
上記各半割り軸受の少なくとも一方は、上記油溝の内部全域が固体潤滑剤含有樹脂コーティングで被覆されていることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載した本発明は、一対の半円筒状の半割り軸受を突き合せて円筒状に形成されるすべり軸受の製造方法であって、
板状をした一対の裏金の表面にそれぞれアルミ合金層を形成し、次に、それら一対の部材を上記アルミ合金層が内周側に位置するように成形して上記半円筒状の半割り軸受を製作し、次に、それら一対の半割り軸受の内周面に円周方向に沿って油溝を形成し、次に、各一対の半割り軸受における油溝の内部を含めた内周面の全域を固体潤滑剤含有樹脂コーティングで被覆することを特徴とするものである。

上述した構成によれば、油溝の内部の全域は固体潤滑剤含有樹脂コーティングにより被覆されているので、すべり軸受がエンジンに組み込まれてから、上記油溝内を流通する潤滑油内で気泡が生じたとしても、固体潤滑剤含有樹脂コーティングが存在するために油溝に気泡が付着することを防止することができる。そのため、油溝内にキャビテーション・エロージョンが発生することを抑制することができ、ひいては寿命の長いすべり軸受を提供することができる。

本発明の一実施例を示す正面図。図１の要部の底面図。図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う要部の断面図。図３の要部の拡大図。従来のすべり軸受の断面図。図５の要部の拡大図。図６に示した従来のすべり軸受において、キャビテーション・エロージョンが進行する状態を示す模式図であり、図７（ａ）は初期の状態、図７（ｂ）は内部まで進行した状態を示している。従来品と本実施例における油溝の底面と側面の表面粗さの違いを示す図であり、図８（ａ）は従来のすべり軸受を示し、図８（ｂ）は本実施例を示している。従来品と本実施例の耐キャビテーション性に関する試験結果と試験条件を示す図。図１に示した本実施例の半割り軸受の内周面をカメラで撮影した写真であり、図１０（ａ）は使用前の新品の状態を示し、図１０（ｂ）は耐久試験終了後における図１０（ａ）の要部を拡大した状態を示している。耐久試験終了後における従来品のすべり軸受の内周面をカメラで撮影した写真。図１１にＸで示した枠内の油溝を撮影した拡大写真であり、図１２（ａ）は油溝をＡ方向に撮影した拡大写真であり、図１２（ｂ）は油溝をＢ方向に撮影した拡大写真である。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、１は円筒状をしたすべり軸受であり、このすべり軸受はメイン軸受として図示しないエンジンのシリンダブロックとクランクキャップとの間に挟持されるようになっており、その状態においてクランクシャフト２を回転自在に軸支できるようになっている。
従来公知のように、シリンダブロックには潤滑油をクランクシャフト２とすべり軸受１との摺動部に供給する供給通路３が形成されており、クランクシャフト２には直径方向に潤滑油通路２Ａが形成されている。そして、すべり軸受１がシリンダブロックとクランクキャップとの間に装着された状態において、クランクシャフト２が回転された際には、供給通路３を介してクランクシャフト２とすべり軸受１との摺動部に供給され、さらに潤滑油は上記潤滑油通路２Ａを流通してから図示しないコンロッド軸受とクランクシャフト２との摺動部に供給されるようになっている。

しかして、すべり軸受１は、半円筒状をした上方側半割り軸受１１と、半円筒状をした下方側半割り軸受１２とからなり、それら両半割り軸受１１、１２の接合面１１Ａ、１２Ａを相互に突き合せて全体として円筒状に形成されている。そして、円周方向で連続した状態の両半割り軸受１１、１２の内周面１１Ｂ、１２Ｂがクランクシャフト２と摺動する摺動面１３となっている。このすべり軸受１が図示しないシリンダブロックとクランクキャップとの間に固定された際には、すべり軸受１の摺動面１３によってクランクシャフト２が回転自在に軸支されるようになっている。
両半割り軸受１１、１２は同じ構成となっているので、上方側半割り軸受１１の構成について説明する。すなわち、図２〜図４に示すように、上方側半割り軸受１１の内周面１１Ｂには、軸方向中央位置に円周方向に沿って油溝１４が形成されており、この油溝１４の円周方向の中央位置に上記供給通路３からの潤滑油を流通させる油穴１５が穿設されている。

図３に示すように、油溝１４の断面は底面１４Ａが幅広となった略Ｖ字形となっており、底面１４Ａは内周面１１Ｂと平行な平坦面となっており、また底面１４Ａに隣接する両方の側面１４Ｂは同じ傾斜角度の傾斜面となっている。油溝１４は、内周面１１Ｂの円周方向の略全域にわたって形成されているが、油溝１４の長手方向の両端は接合面１１Ａ、１１Ａには開口させていない（図２参照）。油溝１４の深さは、上方側半割り軸受１１の円周方向の中央部から両端に向かって徐々に浅くなるように設定されている。

図４に要部の断面図として示したように、上方側半割り軸受１１は、鉄系？の基材である裏金１７と、この裏金１７の表面を覆ったライニング材としてのアルミ合金層１８と、このアルミ合金層１８の表面を被覆した固体潤滑剤含有樹脂コーティング１９とで構成されている。そして、本実施例の上方側半割り軸受１１は、油溝１４の底面１４Ａと両方の側面１４Ｂも固体潤滑剤含有樹脂コーティング１９で被覆されている。つまり、本実施例においては、摺動面１３となる内周面１１Ｂだけでなく、油溝１４の内部全域（底面１４Ａと側面１４Ｂ）も固体潤滑剤含有樹脂コーティング１９によって被覆されている。
ここで、上述した構成を有する上方側半割り軸受１１の製造工程を説明すると、先ず、短冊状をした裏金１７となる鉄系？の材料を準備し、その平板状の表面を所要厚さのアルミ合金層１８で被覆し、次に、その状態の材料をアルミ合金層１８が内周側となるように半円筒状に成形する。これにより、概略、上方側半割り軸受が形成される。その後に、当該半円筒状の部材の内周面に円周方向に沿って所要の深さと幅で上記油溝１４を形成する。その後、例えば特開２００１−３０４２６４号公報に開示されたような方法によって、該半円筒状の部材における油溝１４の内部（底面１４Ａ、１４Ｂ）を含めた内周面１１Ｂの全域を固体潤滑剤含有樹脂コーティング１９で被覆する。このようにして、上方側半割り軸受１１が完成する。
このように本実施例においては、油溝１４を形成した切削加工の後に、半円筒状の内周面１１Ｂおよび油溝１４の内部（底面１４Ａと側面１４Ｂ）を固体潤滑剤含有樹脂コーティング１９で被覆するようにしている。このような製造工程を経ることで、上方側半割り軸受１１は、油溝１４の内部全域、つまり側面１４Ｂや底面１４Ｂにアルミ合金層１８および裏金１７が露出しないように構成されている。
なお、下方側半割り軸受１２は、油穴１５がないことを除いて上記上方側半割り軸受１１と同じ構成であるため、下方側半割軸受１２の説明は省略する。

このように、本実施例の上方側半割り軸受１１は、油溝１４の内部、すなわち底面１４Ａおよび両方の側面１４Ｂの全域を、摺動面１３となる内周面１１Ｂと同様に固体潤滑剤含有樹脂コーティング１９で被覆した構成となっている。
このような本実施例の上方側半割り軸受１１によれば、図４に示すように、油溝１４の側面１４Ｂにアルミ合金層１８や裏金１７は露出しておらず、しかも底面１４Ａと側面１４Ｂは固体潤滑剤含有樹脂コーティング１９で被覆されたことで、油溝１４の表面粗さは小さくなっている。より詳細には、図８（ａ）に示すように、固体潤滑剤含有樹脂コーティングで油溝内を被覆していない従来のすべり軸受と、図８（ｂ）に示すように上述した油溝１４内を固体潤滑剤含有樹脂コーティング１９で被覆した本実施例の上方側半割り軸受１１においては、油溝の表面粗さは次のように異なっている。つまり、図８（ａ）に示す従来のすべり軸受では、油溝の底面および側面の粗さはＲｚ１００程度となっている。これに対して、図８（ｂ）に示す本実施例においては、油溝１４の両側面１４Ｂの表面粗さはＲｚ４０となっており、底面１４Ｂの粗さはＲｚ２５となっている。従来のものと比較すると、明らかに本実施例の方が油溝１４の底面１４Ａ及び両側面１４Ｂの表面粗さが小さくなっている。

以上のように、本実施例のすべり軸受１を構成する上方側半割り軸受１１と下方側半割り軸受１２は、油溝１４の内部、すなわち底面１４Ａと両方の側面１４Ｂの全域が固体潤滑剤含有樹脂コーティング１９によって被覆されているので、油溝１４内部でキャビテーション・エロージョンが生じることを効果的に抑制することができる。そして、そのことは、表面に固体潤滑剤含有樹脂コーティング１９がある場合（本実施例）とない場合（従来技術）とでは耐キャビテーション性について大きな違いがあり、それは本願の発明者が行った試験結果からも明らかである。
すなわち、図９の左方側のデータは耐キャビテーション性に関して行った従来品と本実施例に対する試験結果を示している。なお、この図９の試験は、アルミ合金の表面を固体潤滑剤含有樹脂コーティングで被覆した本実施例と対応するサンプルと、アルミ合金の表面を露出させた従来技術に対応するサンプルとを用意して、それらのサンプルに対して行った耐キャビテーション性の試験である。すなわち、媒体としての水の中に回転テーブルが配置されたキャビテーション試験機を用いて上記２種類のサンプルに対して耐キャビテーション試験を行った。より詳細には、各サンプルを載置した回転テーブルを回転させるとともに、超音波ホーンによりサンプルに対して超音波を作用させたものである。試験条件は図９の右側に記載したとおりである。
この図９の左側に示す試験結果からも明らかなように、アルミ合金を固体潤滑剤含有樹脂コーティングで被覆したサンプル（本実施例）の方が、固体潤滑剤含有樹脂コーティングで被覆されていないサンプル（従来品）よりも試験後における重量の減少量が小さくなっている。換言すると、固体潤滑剤含有樹脂コーティングがないサンプルの場合（従来品）には、キャビテーションによる重量の減少が多くなっていると理解することができる。
また、図９の左下に示した試験後の外観からも明らかなように、固体潤滑剤含有樹脂コーティングで被覆したサンプル（本実施例）の方が、固体潤滑剤含有樹脂コーティングがないサンプル（従来品）よりも外観上の変化が少なかった。
このように、図９に示した試験結果からも本実施例の方が従来品よりも明らかに耐キャビテーション性が良好であるといえる。

さらに、本願の発明者は、従来品のすべり軸受と上述した本実施例のすべり軸受１とを、同一条件でエンジンに装着してから耐久試験を行って、すべり軸受の油溝のキャビテーション・エロージョンの発生状況を調査した。すなわち、図１１に示す内方側から撮影したすべり軸受の写真から明らかなように、図５に示す従来品のすべり軸受の場合には、油溝の側面にキャビテーション・エロージョンが生じていることが明瞭に確認できる。そして、この図１１のＸで示した枠内がその部分であり、そこを拡大した写真が図１２である。図１２（ａ）は図１１にＸで示す枠内の油溝をＡ矢印方向から撮影した写真であり、図１２（ｂ）は図１１にＸで示す枠内の油溝をＢ矢印方向から撮影した写真である。これらの図１２（ａ）、図１２（ｂ）からも明らかなように、油溝の露出した側面に、つまり露出したアルミ合金層の箇所にキャビテーション・エロージョンが凸凹の膨出部として生じていることが理解できる。
他方、図１０（ａ）は本実施例のすべり軸受１を使用前の新品の時に内方側から撮影した写真である。そして、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示したすべり軸受の耐久試験を終了後の要部を示している。この図１０（ｂ）において楕円で囲んで矢印でしめした範囲は、上記図１１のＸの枠内と対応する部分の拡大図である。この図１０（ｂ）の楕円で囲んだ範囲が白く変色しており、そこに僅かにキャビテーション・エロージョンが生じている。このように、図１１の従来品と比較すると、本実施例のすべり軸受１の方が耐キャビテーション性が良好である。
以上のように、本実施例によれば、すべり軸受１にキャビテーション・エロージョンが発生することを抑制することができ、ひいては、従来と比較して寿命が長いすべり軸受１を提供することができる。

なお、上記実施例においては、すべり軸受１を構成する両半割り軸受１１、１２をともに上述したように構成しているが、上方側半割り軸受１２だけを上述したように構成しても良い。
さらに、上述した実施例においては、油溝１４の断面形状は概略Ｖ字状になっているが、断面半円状であっても良いし、その他の断面形状であっても良い。

１‥すべり軸受１１‥上方側半割り軸受
１２‥下方側半割り軸受１３‥摺動面
１１Ａ、１２Ａ‥‥ 接合面１４‥油溝
１４Ａ‥‥底面１４Ｂ‥側面
１９‥固体潤滑剤含有樹脂コーティング

Claims

半円筒状をした一対の半割り軸受を突き合せて円筒状に形成されるとともに、摺動面となる上記各半割り軸受の内周面に円周方向に沿った油溝が形成されており、さらに上記各半割り軸受の内周面は固体潤滑剤含有樹脂コーティングで被覆されているすべり軸受において、
上記各半割り軸受の少なくとも一方は、上記油溝の内部全域が固体潤滑剤含有樹脂コーティングで被覆されていることを特徴とするすべり軸受。
上記各半割り軸受は、基材となる裏金と、該裏金の表面を被覆したアルミ合金層と、さらに、上記油溝の内部およびアルミ合金層の表面を被覆した上記固体潤滑剤含有樹脂コーティングとから構成されることを特徴とする請求項１に記載のすべり軸受。
一対の半円筒状の半割り軸受を突き合せて円筒状に形成されるすべり軸受の製造方法であって、
板状をした一対の裏金の表面にそれぞれアルミ合金層を形成し、次に、それら一対の部材を上記アルミ合金層が内周側に位置するように成形して上記半円筒状の半割り軸受を製作し、次に、それら一対の半割り軸受の内周面に円周方向に沿って油溝を形成し、次に、各一対の半割り軸受における油溝の内部を含めた内周面の全域を固体潤滑剤含有樹脂コーティングで被覆することを特徴とするすべり軸受の製造方法。