JP6077481B2 - すべり軸受 - Google Patents
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Description
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、疲労によるクラックを抑制できるすべり軸受を提供することを目的とする。
(1)すべり軸受の構成:
(2)すべり軸受の製造方法:
(3)実験結果:
(4)他の実施形態:
図1は、本発明の一実施形態にかかるすべり軸受1の斜視図である。すべり軸受1は、裏金10と中間層11とライニング12とを含む。すべり軸受1は、円筒を直径方向に2等分した半割形状の金属部材であり、断面が半円弧状となっている。2個のすべり軸受1が円筒状になるように組み合わせられた状態で、自動車のエンジンのコンロッドに取り付けられる。2個のすべり軸受1を組み合わせることによって形成される円柱状の中空部分にて、相手軸2(ドットハッチング)としてのクランクシャフトを軸受けする。相手軸2の外径はすべり軸受1の内径よりもわずかに小さく形成されている。相手軸2の外周面と、すべり軸受1の内周面との間に形成される隙間に潤滑油(エンジンオイル)が供給される。相手軸2は、すべり軸受1の曲率中心と一致する回転軸を中心に回転する。その際に、すべり軸受1の内周面上を相手軸2の外周面が摺動する。
所定温度とは、目標温度に許容上昇温度を加算した温度である。目標温度は20〜40℃(室温)である。すべり軸受1の温度が目標温度となるようにオイル浴のエンジンオイルOの温度を調整した。許容上昇温度とは、焼付きが生じていない正常な摩擦状態で上昇し得るすべり軸受1の温度であり、目標温度からの上昇温度が許容上昇温度以上となった場合に、焼付きが生じたと見なすことができる。焼付試験において焼付きが生じなかった上限の静荷重を特定し、当該静荷重を相手軸2とすべり軸受1との接触面積で除算した面圧を耐焼付性能値として計測した。
本実施形態においてすべり軸受1は、a.ライニング板の形成、b.中間層板の形成、c.圧着、d.切断、e.機械加工の各工程を順に行うことにより製造される。以下、各工程について説明する。
まず、1.2wt%のCuと、0.15wt%のCrと、0.2wt%のZrと、6wt%のSnと、5wt%のSiと、0.03wt%のTiとを含有するAl合金が形成できるように、各成分の材料(Snインゴットと、他の含有成分とAlからなる母合金(Al−Cu(Cu:30wt%)、Al−Cr(Cr:1wt%)、Al−Zr(Zr:1wt%)、Al−Ti(Ti:5wt%))を計量して用意した。次に、各成分の材料を、高周波誘導炉によって850℃まで加熱して、15分保持した。これにより、ライニング12の溶融材料が形成されることとなる。その後、多孔質バブリングパイプやランスパイプによって流量が2L/minとなるように、20秒以上Arガスの気泡を分散噴出させて、水素ガスや介在物の除去を行い、5分以上静置した。
まず、3wt%のCuと、0.15wt%のZrと、0.02wt%のTiと、0.08wt%のCrとを含有するAl合金が形成できるように、各成分の材料(Snインゴットと、他の含有成分とAlからなる母合金(Al−Cu(Cu:30wt%)、Al−Cr(Cr:1wt%)、Al−Zr(Zr:1wt%)、Al−Ti(Ti:5wt%))を計量して用意する。次に、各成分の材料を、高周波誘導炉によって850℃まで加熱して、15分保持した。これにより、中間層11の溶融材料が形成されることとなる。その後、多孔質バブリングパイプやランスパイプによって流量が2L/minとなるように、20秒以上Arガスの気泡を分散噴出させて、水素ガスや介在物の除去を行い、5分以上静置した。次に、中間層11の溶融材料を鋳型に注入し、当該鋳型の開口から中間層11の溶融材料を鋳造方向に引き抜くことにより、中間層11の原形となる中間層板を形成した。なお、中間層板は、押出成形によって形成されてもよい。また、中間層板の形成後に圧延を行うことによって、中間層板の厚さを調整した。
次に、ライニング板と中間層板とを厚さ方向に重ね合わせた状態で圧延を行うことにより、ライニング板と中間層板とが圧着されたAl圧着板を形成した。そして、Al圧着板に対して所定の熱処理を行うことにより、Al圧着板の圧着を完了させた。
さらに、裏金12の原形となる低炭素鋼板を用意し、低炭素鋼板とAl圧着板と厚さ方向に重ね合わせた状態で圧延を行うことにより、Al圧着板と低炭素鋼板とが圧着されたすべり軸受1の圧延板を形成した。そして、すべり軸受1の圧延板に対して所定の熱処理を行うことにより、すべり軸受1の圧延板の圧着を完了させた。
ライニング板と中間層板と低炭素鋼板との圧着においては、冷間圧延を行ってもよいし、熱間圧延を行ってもよい。また、圧着における各板の厚さの減少量(圧延率)を考慮し、すべり軸受1の圧延板の圧着後に狙いの厚さとなるように、圧着前のライニング板と中間層板と低炭素鋼板の厚さを調整しておけばよい。
次に、すべり軸受1の圧延板を所定の大きさごとに切断した。所定の大きさとは、後述する機械加工を行うことにより、すべり軸受1が形成できる大きさであり、すべり軸受1が取り付けられるコンロッドの形状によって定まる大きさである。
最後に、切断後のすべり軸受1の圧延板に対してプレス加工を行うことにより、半割形状のすべり軸受1を形成した。さらに、切削加工によって形状や表面状態を仕上げることにより、すべり軸受1を完成させた。
表1は、すべり軸受1の各試験片(本発明の実施例1〜4,比較例1〜3)の機械特性(耐疲労性能値、耐焼付性能値)を測定した結果を示す。前記実施形態は、実施例4と同一の構成を有する。各試験片は、上述したすべり軸受の製造方法と同様の手法によって製造した。各機械特性は上述した実施形態と同様の手法によって計測した。
前記実施形態においては、本発明のすべり軸1をコンロッドに使用したが、すべり軸受1の用途はコンロッドに限定されない。例えば、本発明のすべり軸1をスラスト軸受に適用してもよい。また、すべり軸受1は、ライニング12上にオーバーレイが形成されてもよく、当該オーバーレイは金属層であってもよいし樹脂層であってもよい。
Claims (1)
- 3wt%以上かつ7wt%以下のSnと、1wt%以上かつ8wt%以下のSiと、0.05wt%以上かつ3wt%以下のCrと、0.05wt%以上かつ0.3wt%以下のZrと、0.01wt%以上かつ0.5wt%以下のTiと、3wt%以下のCuまたはMgと、0wt%以上かつ9wt%以下のBiと、を含有し、残部がAlと不可避不純物とからなるとともに、Zrのうちの10wt%以上かつ90wt%以下がAlと金属間化合物を形成し、Zrのうちの残部がAlと固溶体を形成しているライニングと、
裏金と、
Zn,Cu,Mg,Li,Mn,V,Zr,Fe,Mo,Co,Ni,Hf,Sc,Ti,Wのなかから少なくとも1種類選択された固溶成分を0.01wt%以上含有し、残部がAlと不可避不純物とからなるとともに、
Al合金によって、厚さが20μm以上であり、ビッカース硬さが30以上かつ80以下となるように前記裏金と前記ライニングとの間に形成された中間層と、
を備え、
前記Al合金においては、前記中間層の断面上の視野のうちマトリクス上における前記固溶成分の濃度である固溶量を、前記視野全体における前記固溶成分の濃度である総量で除算して得られた固溶割合が98%以上となるように、前記固溶成分がAlと固溶体を形成している、
ことを特徴とするすべり軸受。
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