JP2014234860A

JP2014234860A - すべり軸受

Info

Publication number: JP2014234860A
Application number: JP2013116363A
Authority: JP
Inventors: 聡宏伊藤; Satohiro Ito
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2014-12-15

Abstract

【課題】耐摩耗性となじみ性を両立させ、しかもしゅう動時に相手軸との片当りを起こした場合であっても優れた耐焼き付き性を有するすべり軸受を提供する。【解決手段】一対の半円筒状の半割り軸受１１，１２を備えたすべり軸受１であって、軸受合金層１４と、樹脂と固体潤滑剤とを含む被覆層１３とを備え、被覆層１３は軸受合金層１４のしゅう動面側に設けられ、軸受合金層１４の軸方向の両端部を、被覆層１３が設けられていない非被覆部１７としたすべり軸受とする。【選択図】図１

Description

本発明は、すべり軸受に関し、より詳細には、自動車、舶用、一般産業機械エンジン等の内燃機関に用いられるすべり軸受に関する。

自動車や一般産業機械の内燃機関のエンジン等に用いられるすべり軸受の構造は、一般的に、裏金と呼ばれる鋼の薄板上に、アルミニウム合金や銅合金などの軸受合金層（ライニング層）を接合し、さらに性能を向上させるために軸受合金層の表面に軟質金属層や固体潤滑剤を合成樹脂でバインドした被膜層が施されるものがある。
軸受合金層に固体潤滑剤を合成樹脂でバインドした被膜層を施すことにより、軸受合金層のみの場合に比べ、潤滑条件の厳しい条件下での摩耗低減や、なじみ性の向上により、耐焼付き性も向上する。

一方、エンジンの高出力化・小型化などに伴いエンジンベアリングの面圧が高くなり、さらに軸やハウジングの変形が大きくなることで、すべり軸受への片当たりが起こり、軸受損傷を起こすことがある。
すべり軸受の局部接触は、そのしゅう動面に被膜を被覆することにより緩和できるが、極度な局部接触を起こすことにより、せん断抵抗が被膜の密着強度を上回り、被膜が剥離し、しゅう動面が面荒れを起こす。この結果、しゅう動面で油膜を保持できなくなり、軸受が焼付きを起こすことがある。
また、被膜に使用されている合成樹脂は金属に比べ熱伝導性が劣る。そのため、しゅう動時の放熱性が必ずしも十分でなく、更なる改善が必要になっている。

しゅう動時の放熱性を改善して耐焼付き性を向上させるために、被覆層を軸受合金層の表面の軸方向一端部又は両端部の、円周方向の一部又は全部に位置して形成すると共に、前記軸受合金層の表面の少なくとも軸方向両端部を除いた部分に、前記被覆層により覆われていない非被覆部を設けたすべり軸受が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２６５０４３号公報

特許文献１のすべり軸受は、局部接触する軸受軸方向の両端部に被覆層を設けるため、局部接触緩和や放熱性の改善効果が望めない。

本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、しゅう動時に相手軸との片当たりがあっても、局部接触緩和や放熱性の改善により、優れた耐焼付き性を有するすべり軸受を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の目的は、下記（１）及び（２）により達成される。
（１）一対の半円筒状の半割り軸受を備えたすべり軸受であって、
軸受合金層と、樹脂と固体潤滑剤とを含む被覆層とを備え、前記被覆層は前記軸受合金層のしゅう動面側に設けられ、
前記軸受合金層の軸方向の両端部を、前記被覆層が設けられていない非被覆部としたことを特徴とするすべり軸受。
（２）前記非被覆部は、軸方向の断面において、前記すべり軸受の軸方向長さの５〜７０％を占めることを特徴とする上記（１）に記載のすべり軸受。

本発明によれば、しゅう動時にすべり軸受と相手軸とが片当りを起こした場合であっても、相手軸はすべり軸受の被覆層の端部から接触するか、被覆層の端部と軸受合金層の端部に同時に接触する。
被覆層の端部が軸と接触する場合、従来と比べ、中心からの距離が近いため、片当たり角度が低くなることで接触部が増えることにより、接触面圧が低くなり、焼付きにくくなる。また、本発明において、軸が被覆層で片当りした後、軸受合金層の端部でも接触する場合は、被覆層の端部と軸受合金層の端部に同時に軸と接触する場合と同じく、軸受合金層のみで片当りする場合に比べ、軸と軸受の接触部が増えるため、接触面圧が低くなり、また軸受合金層と軸の接触部において、放熱ができるため、軸受の温度上昇を抑えられ、耐焼付き性を向上できる。

本発明の一実施形態を示す半割り軸受の斜視図である。本発明のすべり軸受の正面図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う縦断側面図である。本発明のすべり軸受における被覆層の変形例を説明するための図である。本発明のすべり軸受における軸受合金層の変形例を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す半割り軸受の斜視図であり、図２は、本発明のすべり軸受の正面図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う縦断側面図である。

本発明のすべり軸受１は、図１および図２に示したように、半円筒状をした一対の半割り軸受１１，１２からなり、両半割り軸受１１，１２の付き合わせ面１１Ａ，１２Ａを相互に付き合わせることで、全体として略円筒状に構成されている。このすべり軸受１は、両半割り軸受１１，１２の内周面であるしゅう動面によって相手軸（不図示）を回転自在に軸支している。

半割り軸受１１，１２は、図３に示したように、例えば鋼などからなる裏金１５の上面側に、軸受合金層１４を備え、その軸受合金層１４の表面（しゅう動面である内周面）の一部に、被覆層１３を設けて構成される。

軸受合金層１４としては、例えば、アルミニウム合金、銅合金等を使用することができる。

被覆層１３は、バインダーとなる合成樹脂と固体潤滑剤とを混合して得られる。固体潤滑剤をバインドする合成樹脂は、例えば、耐熱性が高い合成樹脂を用いることがよい。
上記固体潤滑剤としては、例えば、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）、グラファイト、ＢＮ（窒化硼素）、二硫化タングステン（ＷＳ_２）、フッ素系樹脂粉末（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等）を挙げることができる。これらは１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、上記耐熱性が高い合成樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、これら樹脂のジイソシアネート変性樹脂・ＢＰＤＡ変性樹脂・スルホン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ＰＢＩ樹脂、フッ素系樹脂、ＰＥＥＫ樹脂等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせてポリマーアロイ化したものを用いてもよい。

被覆層１３は、軸受合金層１４のしゅう動面側において、軸方向の両端部を除いた部分に軸方向に沿って設けられ、半割り軸受１１，１２の径方向の両端部まで設けられていることが好ましい。

軸受合金層１４の表面のうち、軸方向の両端部は、被覆層１３が設けられていない非被覆部１７とされる。したがって、図３に示したように、本発明のすべり軸受１は被覆層１３を含む軸方向の断面視でその表面に段差を有している。

本発明において、非被覆部１７は、軸方向の断面において、前記すべり軸受１の軸方向長さの５〜７０％を占めることが好ましく、８〜６８％であることがより好ましく、１０〜６４％が更に好ましい。非被覆部１７が、軸方向の断面において５％以上であると、軸受合金層１４による放熱性が得られるため好ましく、７０％以下であると、被覆層１３による耐摩耗性が保たれるため好ましい。

次に、本発明のすべり軸受１の形成方法について説明する。
まず、裏金上に軸受合金層を接合する。この接合工程は公知の方法で行うことができる。その後、軸受合金層の表面、すなわち塗膜を塗布する面（被着面）を、前処理工程として脱脂を行い、次にサンドブラスト、機械加工、表面処理等で被着面の粗面化を行う。その後、粗面化により軸受についた汚れを取り、バインダーとしての合成樹脂に固体潤滑剤を混合・分散させた塗料を塗布する。塗料を被着部に塗布する方法としては、例えばスプレーコート、ロールコートや、転写印刷など一般的な方法を使用することができる。軸受端部の樹脂非被覆部は、例えばロールコートにおいて、ロールを軸受より狭幅のものを使用し直接塗布しない方法、塗布前にマスキングなどで塗料が塗られないようする方法や、塗布後に樹脂を拭う方法が使用できる。
その後、樹脂を乾燥・焼成し、すべり軸受１を形成する。

このように構成されたすべり軸受１は、軸受合金層１４の軸方向の両端部が露出して被覆層１３が設けられていない非被覆部１７とされているので、相手軸が強く当る片当りを起こしやすい部分であるすべり軸受１の端部に被覆層１３と軸受合金層１４の両層が設けられることになり、すべり軸受１の端部において局部当たりを防ぎ、力を支える面積を増やすことにより、なじみを徐々に進行させることができ、耐焼付き性も向上させることができる。

以上説明したように、本発明のすべり軸受は、局部的に負荷のかかりやすい端部に非被覆部を設けることにより、端部の負荷を軽減することで、耐焼付き性をより向上させることができる。
また、被覆層により耐摩耗性と耐疲労性の向上、なじみ性も確保できるため、軸受性能に優れたすべり軸受となる。

（被覆層の断面形状：変形例）
本発明において、被覆層１３は軸受合金層１４の表面に段差を設けて設けられ、所望の軸方向長さとなればその軸方向の断面形状は特に限定されない。例えば、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、側面部を面取りした形状として被覆層１３を形成することができる。また、図４（ｄ）に示すように、軸受合金層１４の軸方向の中央部分も露出させた状態で被覆層１３を形成してもよい。

（軸受合金層の断面形状：変形例）
また、軸受合金層１４についてもその軸方向の断面形状は特に限定されない。例えば、図５（ａ）に示すように軸受合金層１４を平板状として裏金１５の上面に設けるだけでなく、図５（ｂ）に示すように、軸受合金層１４の軸方向の両端部を除いた部分を凹状に形成して、該凹状部分に被覆層１３を設けるようにしてもよい。

以下に、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

＜すべり軸受の作製：実施例１〜４、比較例１〜２＞
図１および図２に示すようなすべり軸受を作製した。
バインダーとしてＰＡＩ樹脂を７０質量％と、残部を固体潤滑剤としてＭｏＳ_２を混合して被覆層形成用の塗布液を調製した。
次に、裏金を含む総厚１．５ｍｍのアルミニウム合金板（軸受合金層１４）の表面を、サンドブラストにより粗面化処理を行った。次いで、軸受端部を治具によりマスクし、非マスク部分に上記塗布液を厚さ６μｍとなるように、エアレススプレーにより塗布した。その後、加熱硬化させて被覆層１３を形成した。
なお、図３に示したように、軸受合金層１４の両端部に設けられた非被覆部の長さをそれぞれＡ、Ｃとし、被覆部の長さをＢとしたときの、すべり軸受の軸方向の長さに対する非被覆部Ａ、Ｃの割合を表１に示す。

＜片当り焼付き試験＞
下記に示す条件で片当り焼付き試験を行った。焼付き試験は、各すべり軸受に加える面圧をステップ荷重にて荷重を漸増させ、相手軸との片当り角度０．１°における焼付きに至った面圧を焼付面圧として測定した。結果を表１に示す。
〔試験条件〕
試験機：静荷重焼付き試験機
回転数：８０００ｒｐｍ
軸受面圧：荷重漸増（５ＭＰａ／３ｍｉｎ）
相手軸材質：Ｓ５５Ｃ（焼入れ）
潤滑油種：０Ｗ‐２０
給油温度：１４０℃

表１の結果より、軸受合金層の軸方向の両端部を被覆部が設けられていない非被覆部とした実施例１〜４は、被覆部を設けなかった比較例１、軸受合金層の表面全体に被覆部を設けた比較例２と比べて焼付面圧が高くなるということが分かった。
実施例１〜４と比較例２（全面被覆）が、比較例１（被覆なし）に比べ焼付き面圧が高くなる理由は、被覆層の効果によるものである。
実施例１〜４が比較例２（全面被覆）に比べ焼付き面圧が高いのは、比較例２では軸が片当りした場合に被覆層の端部にのみ接触するが、実施例１〜４では軸が片当りした場合に被覆層の端部だけでなく、軸受合金層の端部にも接触することで、面圧を分散することができるためと考えられる。さらに、実施例１〜４では軸受合金層と軸が接触することで、比較例２に比べしゅう動による熱が、軸受合金層から軸受外部に放熱され、軸受の温度上昇を抑えることができる。

１すべり軸受
１１半割り軸受
１１Ａ付き合わせ面
１２半割り軸受
１２Ａ付き合わせ面
１３被覆層
１４軸受合金層
１５裏金
１７非被覆部

Claims

一対の半円筒状の半割り軸受を備えたすべり軸受であって、
軸受合金層と、樹脂と固体潤滑剤とを含む被覆層とを備え、前記被覆層は前記軸受合金層のしゅう動面側に設けられ、
前記軸受合金層の軸方向の両端部を、前記被覆層が設けられていない非被覆部としたことを特徴とするすべり軸受。
前記非被覆部は、軸方向の断面において、前記すべり軸受の軸方向長さの５〜７０％を占めることを特徴とする請求項１に記載のすべり軸受。