JP2564012B2 - 強化中間接着層付アルミニウム基合金軸受 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車及び一般産業機械の高出力エンジン
用として耐荷重性及びなじみ性を兼ね備えた強化中間接
着層付アルミニウム基合金軸受に関する。

［従来の技術］ 従来、高荷重エンジン用アルミニウム基軸受合金とし
ては、Al−Sn系、Al−Sn−Si系、Al−Zn系の材料が知ら
れている。例えば特公昭52−12131号、特公昭62−14024
号及び特開昭57−14742号がこれらの材料を示してい
る。これらの材料は鋼板と直接又は、Niメッキ層、純ア
ルミニウム層、硬さの小さい（例えばHv20以下）アルミ
ニウム合金層を中間接着層として接着され、軸受となっ
ている。

［発明が解決しようとする課題］ 前述のようなアルミニウム基軸受合金は、最近のエン
ジンの高負荷化に伴い、耐疲労性に優れた強度の高い
（例えば硬さがHv50以上）ものへ進んでいる。しかし、
逆に次のような問題点がまれにではあるが生じている。

（イ） 鋼板と軸受合金を直接又はNiメッキ層を介して
接着されている軸受は、その合金の硬さ故に、軸とのな
じみ性に劣っている。この結果、軸受と軸が局部的に強
い当たりを生ずる場合では、逆に疲労しやすくなる。

（ロ） 鋼板と軸受合金を純アルミニウム又は硬さの小
さい（例えばHv20以下）アルミニウム合金層を介して接
着されている軸受は、高荷重下で使用した場合、軸受合
金中の主成分が強度の弱い中間層内に拡散し、裏金との
境界付近に集合しその部分から、はがれて離れやすくな
る。

（ハ） 鋼板と軸受合金を純アルミニウム又は硬さの 小さい（例えばHv20以下）アルミニウム合金層を介して
接着されている軸受は、高荷重下で使用した場合、この
中間接着層は、その軟かさ故に、塑性変形を起こし軸受
端面よりはみ出してくる。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を改良した強化
中間接着層付アルミニウム基合金軸受を得ることであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の強化中間接着層付アルミニウム基合金軸受
は、裏金層、Mn,Cu,Zn,Si,Mgの１種または２種以上を0.
3−５％含み、残部が実質的にアルミニウムからなる中
間接着層およびアルミニウム基軸受合金層からなり、前
記中間接着層の硬さがアルミニウム基軸受合金層に対
し、ビッカース硬さの40％以上、70％以下であり、前記
中間接着層の硬さがビッカース硬さで25以上であり、前
記アルミニウム基軸受合金層の硬さがビッカース硬さで
50以上であり、且つ耐疲労性となじみ性に優れたことを
特徴とする。軸受製品でのアルミニウム基軸受合金層は
0.2〜1.0mmの厚さで、鋳造工程及び／または圧延工程か
ら製造されているのが好ましい。

上記中間接着層の硬さは、好ましくは、アルミニウム
基軸受合金硬さの50〜65％の範囲である。

［作用］ 次に本発明の強化中間接着層付アルミニウム基合金軸
受について、前記中間接着層の硬さをアルミニウム基軸
受合金硬さの40％以上で70％以下と定めた理由について
記述する。

（ａ） 中間接着層の硬さがアルミニウム基軸受合金に
対し、ビッカース硬度で40％より小さいと、過酷な条件
下で軸受を使用するとアルミニウム基軸受合金の主成分
が中間接着層内に拡散したり、中間接着層自体が変形し
軸受端部へはみ出したりする。但し、最低硬さはビッカ
ース硬さで25は必要である。又、逆に中間接着層の硬さ
がアルミニウム基軸受合金に対し、ビッカース硬さで70
％より大であると、中間接着層のクッションとしての役
割りがなくなり、軸受のなじみ性が悪くなる。

（ｂ） アルミニウム基軸受合金については、ビッカー
ス硬さが50を下回るような強度の弱いものでは、この目
的の高荷重下での使用では疲労を起こしてしまう。

（ｃ） 中間接着層の強化として用いる元素はアルミニ
ウムマトリックスに固溶するか又は微細に晶出又は析出
し、粗大な化合物を生成しないMn、Cu、Zn、Si及びMgか
ら成る群から選択した１種又は２種以上の添加が有効で
ある。この場合0.3％以下では添加の効果がなく５％を
越えると硬くなるすぎる。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を具体的に示す。

第１表に示されるアルミニウム基軸受合金板及び中間
接着層用のアルミニウム合金板を準備した。これらの板
は通常の鋳造及び圧延加工により作られたものである。
次にアルミニウム基軸受金板に中間接着層用アルミニウ
ム合金板を重ね合わせロール圧接し復合アルミニウム板
とした。この複合板の中間接着層用アルミニウム合金側
に鋼裏金となる低炭素鋼ストリップ（炭素量0.04〜0.35
wt％）を重ね合わせ圧下率35〜50％で両者をロール圧接
しアルミニウム基合金軸受材料を得た。この軸受材料を
加工し半割軸受を得た。この時の中間接着層の厚さは0.
02〜0.06mmで、裏金層の厚さは1.17〜1.23mmで、材料の
厚さは1.5mmであった。この軸受についての硬さ測定、
疲労試験及び片当り疲労強度試験（第２表及び第３表に
試験条件を示す）をおこない第１表に示す結果を得た。

また本発明の軸受実施例と比較するため、上記実施例
の条件下で各種軸受比較品を作った。但し比較品で中間
接着層がNiの場合には電気メッキ法により鋼板にNiメッ
キ層を設け、このNiメッキ層とアルミニウム基軸受合金
とを圧接して２〜４μｍのNiメッキ層を有する軸受比較
品を作った。比較品で中間説着層が無い場合は軸受合金
と鋼板を直接圧着し軸受比較品を作った。

第３表に示された条件でおこなわれた片当り疲労強度
試験では、軸と軸受が極端に片当たりしている状態で試
験をおこない、一方第２表の疲労試験では軸と軸寿が均
一な当たりをしている状態で試験をした。

（第１表）の疲労試験結果を分析すると、アルミニウ
ム基軸受合金及び／あるいは中間層の硬さがそれぞれ50
Hv及び25Hvより低いNo.1〜No.3のような軸受合金比較品
は中間接着層を考慮しても疲労を生じてしまう。又軸受
金自体は硬さが50Hv以上であっても中間接着層が軟かい
アルミニウムである軸受比較品（No.4、８）は軸受合金
の種成分が中間接着層に拡散し鋼板との境界に集合し、
その部分が異常ハクリを起こすか、中間接着層が塑性変
形し、軸受端面からはみ出した。軸受比較品No.7のよう
に中間接着層なしでは鋼板との接着強度不足になるケー
スもあった。これらの結果から、高い荷重を受ける使用
条件下では、強度の弱い中間接着層を持つ軸受構造では
耐えられないことがわかった。又、片当たり疲労強度試
験結果によると、中間接着層にNiメッキ（No.2、５、
９）、硬度の高いアルミニウム合金を使った比較品（N
o.3、６、10）、そして中間接着層のない比較品（No.
7、11）は、疲労現象を起こしている。逆に、軟かいア
ルミニウムを中間接着層としている軸受は比較品（No.
1、４、８）は疲労を起こさない。これは軟かい中間接
着層がクッションの役割りをし、軸受構造材としてなじ
み性を持つからである。

本発明の実施例の軸受No.12〜No.15は50Hv以上の硬さ
の強い強度をもつ軸受合金の鋼板と間に、バランスのと
れた強度の中間接着層（軸受合金のビッカース硬さの40
％〜70％の硬さを持つアルミニウム合金）を設けること
により疲労試験においても、片当たり疲労強度試験にお
いても良好な結果を得ている。これは本発明品のアルミ
ニウム基合金軸受が、疲労強度となじみ性の２つの特性
に関し調和した性質を同時に備えていることによる。

［発明の効果］ 本発明のアルミニウム基合金軸受は優れたなじみ性と
優れた耐疲労性とを同時に備えており、従来技術による
軸受の欠点が解消され高出力エンジン用軸受として信頼
性の高い軸受が得られた。

フロントページの続き (72)発明者 加藤 徹 愛知県瀬戸市幡野町81番地の85 (56)参考文献 特開 昭61−79023（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼裏金層、Mu,Cu,Zn,Si,Mgの１種または２
   種以上を0.3−５％含み、残部が実質的にアルミニウム
   からなる中間接着層およびアルミニウム基軸受合金層か
   らなり、前記中間接着層の硬さがアルミニウム基軸受合
   金層に対し、ビッカース硬さの40％以上、70％以下であ
   り、前記中間接着層の硬さがビッカース硬さで25以上で
   あり、前記アルミニウム基軸受合金層の硬さがビッカー
   ス硬さで50以上であり、且つ耐疲労性となじみ性に優れ
   たことを特徴とする、強化中間接着層付アルミニウム基
   合金軸受。
2. 【請求項２】前記アルミニウム基軸受合金層は0.2−1.0
   mmの厚さであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の強化中間接着層付アルミニウム基合金軸受。