JP3354567B2 - すべり軸受 - Google Patents

すべり軸受

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はすべり軸受に関するものであり、さらに詳し
く述べるならば、軟質金属よりなるオーバレイの代わり
に非金属樹脂コーティングを使用した自動車用すべり軸
受に関するものである。
(従来の技術) 従来、自動車用オーバレイ付きすべり軸受の一般的な
ものはケルメットなどの軸受合金にPbを主成分とするオ
ーバレイ合金をNi,Cuなどのバリヤメタルを介してめっ
きしたものであった。このように1層の金属層を用いる
のがオーバレイの一般的構造であったが、これとは異な
る構造のオーバレイも提案されている。
(イ)2層オーバレイ 特公昭63−518号公報は、ケルメットからなるベース
上に順にNiバリヤメタル、Pb−Sn−Cu合金からなるすべ
り層、およびモリブデン酸化物からなるマイクロクラッ
クを形成したなじみ層を被着して形成した2層オーバレ
イを開示している。
(ロ)樹脂コーティング 特開昭52−44871号公報は、ポリイミド樹脂と四ふっ
化エチレン樹脂よりなるコーティングを金属面上に被成
したすべり軸受を開示している。
また特開昭58−108299号公報は裏金上に圧接されたAl
合金の表面に固体潤滑剤を含有した潤滑皮膜を形成した
アルミニウム合金軸受を開示している。
(発明が解決しようとする課題) 従来のすべり軸受は上述のように軸受合金の表面に軟
質層を被着したものであり、この軟質層により軸とのな
じみを速やかに実現し、また軸との片当りを軟質相の変
形や摩耗等で吸収し、軸受の焼付や疲労を防止してい
た。
しかしながら、従来の軸受では片当りが軸受のどの場
所で起こったか、どのような深さで起こったか、いつ起
こったかなどを調査できず、したがってこの調査をエン
ジン部品の設計(加工した機械等に関係なく同一形式の
エンジン部品全部に片当りが発生している場合)や加工
(同一型式のエンジン部品の内特定の機械で加工した部
品に片当りが発生している場合)にフィードバックでき
なかった。従来の軟質金属は片当りには対処できるもの
の、片当りを特定・定量化し、軸受周辺部品そのものの
設計・加工を変更することはなかった。
したがって本発明はすべり軸受と軸との片当りにより
生じた異常を目視で検出でき、かつ定量化できるすべり
軸受を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明に係るすべり軸受は、固体潤滑剤を含有した樹
脂コーティング層、色彩を変えて、多層に軸受合金層上
に被着したことを特徴とし、片当りにより局部的な樹脂
コーティング層の摩耗が起こると下側のコーティング層
が露出して、模様ができるため、片当りを目視で定量化
することができるものである。
以下、本発明の構成を詳しく説明する。
ライニングとなる軸受合金としては片当りを定量化す
る面からは特に制限がなく、ケルメットなどすべての軸
受合金を使用することができるが、好ましくは、軟質金
属系オーバレイがなくても使用できるアルミニウム系軸
受合金、特に高強度アルミニウム系軸受合金を使用する
のがよい。アルミニウム系軸受合金はコーティング層が
消失した後に焼付きが起こりにくいので、ケルメットな
どよりも好ましい。
本発明において高強度アルミニウム系軸受合金とは、
10%(百分率は以下特に断らない限り重量%である)以
下のCr,Si,Mn,Sb,Sr,Ni,Fe,Mo,Ti,W,Zr,Zn,V,Cu,Mgなど
と、20%以下のSn,Pb,In,Tl,Biの1種または2種以上を
含有する軸受合金である。これらの合金は高強度ととも
に高疲労強度を有するので、耐疲労性が必要とされる軸
受のライニングとして特に好適に使用される。ライニン
グ上に形成されるコーティング層は樹脂をバインダとす
るものである。樹脂としてはポリイミド系樹脂又はエポ
キシ樹脂が好ましい。ポリイミド又はエポキシ樹脂バイ
ンダは固体潤滑剤を結合するとともに、軸により削り取
られ、摩耗によるなじみ作用を発揮し、さらに腐食に対
して極めて安定な性質を有する。樹脂一般はこのような
性質を多少なりとももっているが、樹脂がある程度以上
の耐熱性と耐摩耗性をもっていないと、コーティング層
が過度に摩耗してしまうので、これらの性質が優れたポ
リイミド又はエポキシ樹脂を使用する。フェノール樹脂
は高速摺動条件下での特性に優れないので、これらの樹
脂を使用する用途は限定される。ポリイミド樹脂として
は、芳香族ポリイミド、ポリエーテルイミドまたは芳香
族ポリアミドイミド、あるいはこれらのジイソシアネー
ト変性、DAPI変性、DONA変性、BPDA変性、スルホン変性
樹脂のワニスなどを使用することができる。樹脂系バイ
ンダの量が10%未満であるとなじみ性が不足し、一方45
%を超えると摩擦係数が高くなり焼付きが起こりやすく
なるので、その量は10〜45%の範囲内とすることが好ま
しい。より好ましくは20〜30%である。
固体潤滑剤はMoS2,BN,WS2,グラファイト等を使用する
ことができる。これらの固体潤滑剤は摩擦係数を低くか
つ安定にする作用を有する。これらの作用を十分に発揮
するために、固体潤滑剤は平均粒径が2μm以下、特に
1μm以下の微粒のものを使用することが好ましい。固
体潤滑剤の量が55%未満であると摩擦特性が優れず、焼
付きが起こりやすく、一方90%を超えるとなじみ性が優
れないので、その量は55〜90の範囲内とすることが好ま
しい。より好ましくは70〜80%である。
なお、上記固体潤滑剤の1−20%をCrO3,Fe3O4,PbO,W
S2,ZnO,CdO,Al2O3,SiO2,SiC,Si3N4等の摩耗調整剤に置
き換えることもできる。これらの摩耗調整剤は、固体潤
滑剤だけの添加であると摩耗が大きすぎる場合に添加す
るものである。この作用を十分に発揮させるためには平
均粒径が2μm以下の摩擦調整剤を使用することが好ま
しい。
固体潤滑剤及び摩耗調整剤の上記以外の重要な作用は
コーティング層の色彩調整を行うことである。すなわ
ち、MoS2,WS2は黒、Al2O3、BNは白、Fe2O3は茶、PbOは
黄白、CrO3は緑、CdOは黄色など各化合物特有の色を有
するので、2層以上の多層コーティング層に色の異なる
固体潤滑剤を配合することにより、上層が局部的に摩耗
して下層が現れるとこれらの層の縞模様が表われる。
多層コーティングにおける固体潤滑剤の分配は上層に
MoS2、下層にBN,および着色剤添加BNとすることが摺動
特性上好ましい。
各コーティング層の厚みは予想される片当り量に応じ
て2〜10μmの範囲に適宜調節することが好ましい。コ
ーティング層は2層以上の任意の数に設けることができ
るが3層程度が実用的である。
以下、コーティング層の形成方法を説明する。被処理
物として例えば、高強度アルミニウム軸受合金をすべり
軸受形状のライニングに加工した後、苛性ソーダなどの
アルカリ液中において脱脂処理し、続いて水洗及び湯洗
を行い表面に付着したアルカリを除去する。コーティン
グ層の密着性を高くする必要がある時、特にライニング
を軸受使用中に広い面積で露出させることが望ましくな
いときは、脱脂後アルカリエッチングと酸洗の組み合わ
せによりライニングの表面を粗すか、あるいはボーリン
グ等によりライニング表面に凹凸を形成してもよい。さ
らに密着性を高める必要がある時は、ライニング表面に
厚み0.1〜5μmの燐酸亜鉛又は燐酸亜鉛カルシウム化
成処理を施してもよい。ボーリングなどの下地処理と化
成処理を組み合わせると極めて密着性が高いコーティン
グ層が得られる。次いで湯洗後、温風乾燥し、適当な希
釈剤で希釈した固体潤滑剤、摩耗調整剤などと樹脂をス
プレーでライニング上に塗布し、150〜300℃で乾燥・焼
成する。スプレー法の他にタンブリング法、浸漬法、は
け塗りなどの方法が可能である。コーティング層の厚み
は全体で1〜25μmであることが好ましい。
(作用) 本発明においては、なじみ性を備えた軟質層を多層に
しかつ色彩を変え、色彩の模様を目視できるようにす
る。
(実施例) 以下、第1図に示すように、アルミニウム軸受合金
(Al−Sn−Si合金)5に厚みが約5μmの第1コーティ
ング層2、厚みが5μmの第2コーティング層3、厚み
が5μmの第3コーテイング層4を被着した軸受に付き
片当りの検出例を説明する。各コーティング層はポリイ
ミド系バインダに固体潤滑剤を含有分散させたものであ
り、第1及び3コーティング層はMoS2粒子を75重量%添
加して黒色とし、第2コーティング層はBN粒子を75重量
%添加して白色とした。アルミニウム軸受合金層5は第
2図に示すように半円形形状であり、その内面にコーテ
ィング層10を被着した。各コーティング層2、3、4は
スプレー後乾燥を繰り返して成膜し、最後に200〜300℃
で15〜60分間焼成した。
以下、片当りの状況と軸受内面に形成される模様を説
明する。
第3図は軸15に、例えば高さ5μmのうねり15aが形
成された場合を示し、軸受1の内面とうねり15aが接触
した状態で摺動が起こる結果、第4図に示すように軸受
内面に軸回転方向に伸びる黒(第3コーティング層4)
−白(第2コーティング層3)の色彩模様が形成され
る。
上述のように軸のうねりの深さ、場所、数が定量化さ
れる。以下、色彩の模様により軸受と軸との片当りが発
生する原因を究明する事例を説明する。
第5図に示す半円形の色彩模様は第6図に示すように
ハウジング21が21aで変形しているかまたは21aにて異物
が付着しているか、あるいは第7図に示すように軸20の
円筒度が不良である場合に起こる。また第6図に示され
ていないが軸受の内面が21aのように変形している場合
にも、第5図の様の色彩模様が表れる。第5図の色彩模
様は深さが例えば20μmの片当りを起こしている時に、
軸受合金層5までの露出が起こる状況を示している。
第8図に5、2、3で示される縞模様が生じた場合は
コンロッドの食い違いの可能性が高い。第9図はコンロ
ッドの正面図、第10図は平面図である。コンロッド13a,
14aで示す部分を測定すると内側に例えば30μm程度張
りだしているのが容易に発見できる。
これを発見した後コンロッドの加工精度を10μm以下
にする。
第11〜13図はコンロッドのキャップずれに関し、第11
図は軸受内面とその縞模様、第12図はコンロッドの正面
図、第13図は平面図を示す。第11図は示されるような模
様が作られるとコンロッドは13a′で示す部分で内側に
例えば15μm程度張りだしている可能性が高く、あるい
はコンロッド内面に付着した異物16が検出される可能性
もある。
(発明の効果) 本発明によると、片当りの場所、深さ、数、原因など
を軸受やエンジン試作の段階で調査・特定し、得られた
情報を軸受や軸の設計・加工にフィードバックすること
ができる。したがって、軸受性能や信頼性の一層の向上
に寄与することができる。さらに本発明により提供され
る軸受はそのままで市販車に搭載できるものであるか
ら、上記した調査のために製品の製造上に制約が起きな
い。したがって、市販車用軸受の生産において抜き取り
検査を行い、高度の品質保証をすることも出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係るすべり軸受の断面図、 第2図は軸受の概観図、 第3図は片当りしている軸と軸受の断面図、 第4図は第3図の場合の軸受の表面図、 第5図は片当りにより生じた軸受表面の模様を示す図、 第6図および第7図は軸とハウジングの配置図、 第8図は軸受表面に生じる模様を示す図、 第9図は第8図の場合食い違いを生じているコンロッド
の正面図、 第10図は第9図の平面図、 第11図は軸受表面に生じる模様を示す図、 第12図は第11図の場合キャップずれを生じているコンロ
ッドの正面図、 第13図は第11図の平面図である。 1……軸受、2……第1コーティング層、3……第2コ
ーティング層、4……第3コーティング層、5……軸受
合金層、13、14……コンロッド、20……軸、21……ハウ
ジング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−31844(JP,A) 特開 昭52−44871(JP,A) 特開 昭59−205022(JP,A) 実開 平4−32314(JP,U) 実開 昭63−170302(JP,U) 実開 平2−56912(JP,U) 実開 昭59−23611(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16C 33/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固体潤滑剤を含有する樹脂コーティング層
    を軸受合金層に被着したすべり軸受において、 前記固体潤滑剤の種類を変えることによって樹脂コーテ
    ィング層を色彩を変えた三層以上の層としたことを特徴
    とするすべり軸受。
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