JPH0238714A - すべり軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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し、より詳しくは内燃機関に用
いられるすべり軸受に関する。

「従来の技術」 従来、すべり軸受として、ライニング材の表面に円周方
向に沿う螺旋溝を形成して該ライニング材の表面に比較
的大きな凹凸面を形成し、該凹凸面の表面をその表面に
倣って表面が凹凸面となる密着層で被覆し、さらに該密
着層の表面をオーバレイ層で被覆して該オーバレイ層を
凹凸面の凹部内に充填するようにしたすへり軸受が提案
されている（特開昭６０−２０５０１４号公報）。

また、他のすべり軸受として、ライニング材の表面に電
解エツチング等によって微少凹部を多数形成し、該微少
凹部の表面をその表面に倣って表面が凹凸面となる密着
層で被覆し、さらに該密着層の表面をオーバレイ層で被
覆して該オーバレイ層を微少凹部内に充填するようにし
たすべり軸受も提案されている（特開昭６２−２８３２
１６号公報）。

これらのすべり軸受は、いずれも前記オーバレイ層と密
着層とが摩耗された際の露出面に、前記ライニング材の
他に、ざらに凹部を被覆する密着層とその内部のオーバ
レイ層とをそれぞｉ露出させるようにしたものである。

換言すれば、前記オーバレイ層と密着層とが摩耗されて
も露出面にオーバレイ層を残存させることができるよう
にしたもので、その残存させたオーバレイ層によって軸
受性能の向上を図ったものである。

「発明が解決しようとする課題」 前記すべり軸受は、上述したように、いずれも前記オー
バレイ層と密着層とが摩耗された際の露出面に、前記ラ
イニング材の他に、ざらに凹部を被覆する密着層とその
内部のオーバレイ層とをそれぞれ露出させることにより
軸受性能の向上を図ったものであるが、いずれも耐疲労
性の点で一府の向上が望まれていた。

「課題を解決するための手段」 本発明はそのような事情に鑑み、ライニング材の表面に
相対的に大きな凹凸面を形成するとともに、該凹凸面の
表面に微少凹部を多数形成し、前記大きな凹凸面および
微少凹部の表面を、それらの表面に倣って表面が凹凸面
となる密着層で被覆し、さらに該密着層の表面をオーバ
レイ層で被覆して該オーバレイ層を前記大きな凹凸面お
よび微少凹部の凹部内にそれぞれ充填し、前記オーバレ
イ層と前記密着層とが摩耗された部分の露出面に、前記
ライニング材と、前記大きな凹凸面の凹部を被覆する密
着層と該大きな凹凸面における凹部内のオーバレイ層と
、前記微少凹部を被覆する密着層と該微少凹部内のオー
バレイ層とをそれぞれ露出させるようにしたものである
。

「イ乍用」 後の試験結果で示すように、前記構成とすることによっ
て上述した従来の２種のすべり軸受に比較して極めて優
れた耐疲労性を得ることができるが、その理由は必ずし
も明確ではない。

一応の理由として、前記構成によれば、密着層の凹凸面
上に形成されるオーバレイ層はその密着層の凹凸面に倣
って凹凸面となるので、該オーバレイ層と回転軸との間
にその凹凸面による間隙が形成されるようになり、その
間隙に導入される潤滑油によって、特にオーバレイ層が
大きく摩耗されるまでの耐疲労性の改善を図ることがで
きるものと考えられる。

そしてこれに加えて、前記オーバレイ層が大きく摩耗さ
れて密着層も共に摩耗された際には、その密着層の露出
面は、基本的には大きな凹凸面上の等高線に沿って形成
されるようになるが、その大きな凹凸面には多数の微少
凹部を形成しているので、前記密着層の露出面は単純に
大きな凹凸面上の等高線に沿って形成されるだけではな
く、極めて複雑な形状となる。

したがって、一般的に言って密着層が回転軸に当接する
のは望ましくないが、密着層か上述したような複雑な形
状で露出すると密着層と回転軸との局部的なかつ一定し
た状態での接触を防止できるので、該密着層が回転軸に
当接することによる弊害を最少なものに維持でき、それ
が結果的に耐疲労性の向上に寄与しているものと考えら
れる。

「実施例」 以下図示実施例について本発明を説明すると、第１ａ図
とその部分拡大図である第２ａ図において、ライニング
材１はＡＩ系合金から製造してあり、その表面に円周方
向に沿う螺旋溝を形成することにより、該ライニング材
１の表面に相対的に大きな凹凸面２を形成している。前
記螺旋溝は切削等公知の手段によって形成することがで
き、そのピッチを約０．１〜２ａＩａ＋、深さを約２〜
６μｍとすることが望ましい。ただし螺旋溝に限定され
るものではなく、窪み等を形成することによってライニ
ング材１の表面に大きな凹凸面２を形成するようにして
もよく、そのような凹凸面は型の押圧によって形成する
ことができる。

また、前記ライニング材１の一例として用いられるＡＩ
系合金としては、重量％で、３〜２０％のＳｎ、１０％
以下のＳｉ、残部ＡＩからなる合金を用いることができ
、必要に応じて、　２．５％以下のＣｕ及び／又はＭｇ
を、またそれに加えて又はそれに代えて総量で８％以下
のＰｂ、　Ｉｎ、　１３ｉの１種以上を、さらにそれに
加えて又はそれに代えて総量で０．０５〜３％のＣ「、
Ｍｎ、　　Ｚｒ、　　Ｖ、　Ｍｏ、　　（：ｏ、　　Ｎ
ｂ、　　Ｓｒ、Ｓｂ、　Ｚｎの１種以上を添加してもよ
い。

さらに、前記ライニング材１は、鋳造、鋳造圧延、焼結
、押出等、適宜の方法によって製造することができる。

またライニング材１の裏面に裏金を設けることができ、
その裏金とは直接に、又はＮｉメツキ層や純ＡＩ層等の
密着層を介して密着させることかできる。

次に、前記ライニング材１の表面すなわち前記凹凸面２
上に、アルカリ、酸又は電解エツチング、或いはショツ
トブラスト等の機械的方法によって多数の微少凹部３を
形成し、かつそれら凹凸面２および微少凹部３の表面上
に、Ｎｉメツキ或いはＣｕメツキ等からなる密着層４を
形成している。ｍｌ記ライニング材１の凹凸面２および
微少凹部３の表面はそれぞれ前記密着層４によって完全
に被覆されているが、該密着層４の表面は、前記ライニ
ング材１の凹凸面２に倣うとともに微少凹部３の表面に
倣って、凹凸面となっている。

前記ライニング材１の凹凸面２上に形成した微少凹部３
は、その凹凸面２を仮に平面としたときに、微少凹部３
を形成したことによって粗さが２〜２０μｍＲｚ程度、
好ましくは３〜９μｍＲｚ程度となるように形成してい
る。粗さが２μｍＲｚ程度よりも小さいと、密着層４に
よって被覆された微少凹部３を形成することが困難とな
り、また粗さが必要以上に大きくなると耐疲労性が低下
するので、その最大値は′ＬＯμｍＲｚ程度に制限され
る。

他方、前記密着層４は、電気メツキ等の湿式メツキ、又
はスパッタリング、イオンブレーティング等の乾式メツ
キによって形成することができ、材料としては前記Ｎｉ
、　Ｃｕの他にＣｒ、　Ｆｅ等を単体又は合金で用いる
ことができる。この密着層４の厚ざは、薄すぎるとライ
ニング材１と次に述べるｐｂ系等のオーバレイ層５とを
充分に密着させることができず、厚すぎると微少凹部３
内に密着層４が完全に充填されて密着層４によって被覆
された微少凹部３を形成することが困難となるので、０
．０１〜２μｍ程度、好ましくは０．１〜０．９μｍの
範囲が良い。

さらに、前記密着層４の凹凸面上に形成した上述のオー
バレイ層５は、前記密着層４で被覆された微少凹部３内
に充填されてその密着層４に密着さガるとともに、前記
密着層４の大きな凹凸面を覆っており、その表面は密着
層４の大きな凹凸面に倣って凹凸面となっている。

前記オーバレイ層５に用いられるｐｂ系合金の一例とし
ては、ｐｂに重量％で、１５％以下のＳｎ、１５％以下
のＩｎ、５％以下のＣｕ、５％以下Ｓｂの１種以上を添
加したものを用いることができる。このオーバレイ層５
は、電気メツキ等の湿式メツキ、又はスパッタリング、
イオンブレーティング等の乾式メツキによって形成する
ことができ、その厚さは１〜２５μｍ程度が良い。

なお、図において、６はＡｔマトリックス、７はＳｉ、
８は５ｎ−Ｐｂをそれぞれ示している。

次に、第１ｂ図、第１ｃ図は前記オーバレイ層５と密着
層４とが摩耗ぎわだ際の断面図と平面図とを示したもの
、第２ｂ図、第２ｃ図はそれぞれ第１ｂ図、第１ｃ図の
拡大図である。それらの図から理解されるように、密着
層４の露出面は、基本的には大きな凹凸面２上の等高線
に沿って形成されるようになるが、その大きな凹凸面２
には多数の微少凹部３を形成しているので、前記密着層
４の露出面は単純に大きな凹凸面２上の等高線に沿って
形成されるだけではなく、極めて複雑な形状となってい
る。

こ九に対し、第３ａ図は本発明のすべり軸受から微少凹
部３を省略したすべり軸受の断面図を示しており、その
ような構成は、上述の特開昭６０２０５０１４号公報に
記載されたすべり軸受に相当する。このすべり軸受のオ
ーバレイ層５と密着層４とが摩耗された際の断面図と平
面図とを第３ｂ図と第３Ｃ図とに示しである。

また第４ａ図は本発明のすべり軸受から螺旋溝を、すな
わち大きな凹凸面２を省略したすべり軸受の断面図を示
したもので、上述の特開昭６２−２８３２１６号公報に
記載されたすべり軸受に相当する。このすべり軸受のオ
ーバレイ層５と密着層４とが摩耗された際の断面図と平
面図とを第４ｂ図と第４Ｃ図とに示しである。

したがって本発明のすべり軸受では、密着層４の凹凸面
２上に形成されるオーバレイ層５はその密着層４の凹凸
面に倣って凹凸面となるので、該オーバレイ層５と回転
軸との間にその凹凸面による間隙が形成されるようにな
る。したがって前述したように第４ａ図に示すすべり軸
受に比較して、前記間隙に導入される潤滑油によって、
オーバレイ層５が大きく摩耗されるまでの初期の耐疲労
性の改善を図ることができる。

そして、前記オーバレイ層５が大きく摩耗されて密η層
４も共に摩耗された際には、その密着層４の露出面は上
述したように極めて複雑な形状となっている。これに対
し、密着層４が第３Ｃ図に示すように回転軸の回転方向
に連続して形成されると、密着層は本来的にすべり軸受
としてではなくライニング材１とオーバレイ層５との密
着強度を増大するために設けられたものであるから、そ
の部分で発熱や焼付が生じやすくなり、耐焼付性や耐摩
挺性が低下する。

次に、本発明の効果を試験結果に基づいて説明する。

第５図に示す試験結果は、本発明品と比較材１〜６とに
ついて下記の試験条件で耐疲労性を測定した結果を示す
ものである。

（試験条件） 試験機工回転荷重試験機 回転数：　８０００ｒｐｍ 潤滑油：　ＩＯト３０ 油、ｔＸＡ：１６０℃ 相手軸：５５０Ｃ（ｌＩｖ　５００−６００）軸粗ざ：
　０．４〜０．８　μｍＲｚ 面圧　：　３００　Ｋｇ／ｃｒｎ’ また、第６図に示す試験結果は、前記本発明品と比較材
１〜６とについて下記の試験条件で焼付面圧を測定した
結果を示すものである。

（試験条件） 試験機：ジャーナル型焼付試験機 回転数：　１３００ｒｐｍ　　（速度２．７ｍ／ｓ）潤
滑油：　ＩＯ！−３０ 油温　：１４０℃ 相手軸：　Ｆ（：Ｄ　７０　（）Ｉｖ　２００−２５０
）軸粗さ：　０．５〜０．６　μｍＲｚ 荷重パターン：最初の６０分は５０Ｋｇ／ｃ＋ｍ″で、
次の４５分は　１００Ｋｇ／ｃｍ”で、以後は４５分毎
に　１００Ｋｇ１Ｃｄずつ焼付に至るまで増加。

ざらに、第７図に示す試験結果は、前記本発明品と比較
材１〜６とについて下記の試験条件で摩耗量を測定した
結果を示すものである。

（試験条件） 試験機：往復動荷重試験機 回転数：　２３００ｒｐｍ 面圧　：０±１０００Ｋｇ／ｃｒｎ” 潤滑油：　１０１３０ 油温　：１４０℃ 相手軸：　ＦＣＤ　７０　（Ｈｖ　２００−２５０）軸
粗さ：　０．８〜１．０　μｍＲｚ 府記各試験に用いた本発明品は、５ｐｃｃからなる裏金
ニ、ＡＩ　−＋２ｓｎ　−１，５Ｐｂ　−３Ｓｉ　−Ｉ
　Ｃｕ　−０，３（：ｒからなる厚さ０　、２５ｍｍの
ライニング材１を圧接し、次にこのライニング材１の表
面にピッチ０．２ｍｍ、深さ５μｍで螺旋溝を形成する
。そして螺旋溝を形成したらそのライニング材の表面に
アルカリエツチングにより５μｍＲｚの微少凹部３を形
成し、次に電気メツキにより　０，３μｍ厚の密着層と
してのＮｉメツキ層４を形成し、さらにそのＮｉメツキ
層上に、Ｐｂ　−７，５Ｓｎ−５，５Ｉｎからなる厚さ
５μｍのオーバレイ層６を電気メツキにより形成したも
のである。

これに対し、比較材１は、前記本発明品から微少凹部３
を省略するとともに密着層の厚さを２．５μｍとしたも
ので、上述の特開昭６０−２０５０１４号公報に記載さ
れたすべり軸受に相当するものである（第３ａ図）。

また比較材２は、前記本発明品から螺旋溝を省略したも
ので、上述の特開昭６２−２８３２１６号公報に記載さ
れたすべり軸受に相当するものである（第４ａ図）。

比較材３は、前記本発明品から微少凹部３と螺立溝を省
略したもので、したがフて従来周知のすべり軸受に相当
するものである。

さらに、比較材４は本発明品において螺旋溝のみを形成
したもの、比較材５は本発明品において密着層４を省略
したもの、さらに比較材６は本発明品において密着Ｎｊ
４を１μｍ厚としてオーバレイ層を省略したものである
。

前記各試験結果から明らかなように、本発明品は比較材
１〜６に対して極めて優れた耐疲労性を有しており（第
５図）、また耐焼付性の点でも比較材よりも優れた結果
が得られ（第６図）、さらに耐摩耗性についても実用上
充分な性能が得られている（第７図）、。

「発明の効果」 以上のように、本発明によれば、従来の同種のすへり軸
受に対し、耐焼付性および耐摩耗性の優れた性能を維持
したまま、耐疲労性を著しく向上させることができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明の一実施例を示す断面図、第】ｂ図は
第１ａ図におけるオーバレイ層および密着層がライニン
グ材の凸面まで摩耗された際の状態を示す断面図、第１
ｃ図は第１ｂ図の平面図、第２ａ〜２０図はそれぞれ第
１ａ−１ｃ図の拡大図、第３ａ〜３Ｃ図および第４ａ〜
４ｃ図はそれぞね従来のすべり軸受において、前記第２
ａ〜２０図にそれぞれ相当する断面図と平面図、さらに
第５図ないし第７図はそれぞわ本発明の効果を示す試験
結果図である。 １・・・ライニング材　　２・・・凹凸面３・・・微少
凹部　　　　４・・・密着層５・−オーバレイ層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ライニング材の表面に相対的に大きな凹凸面を形成する
   とともに、該凹凸面の表面に微少凹部を多数形成し、前
   記大きな凹凸面および微少凹部の表面を、それらの表面
   に倣って表面が凹凸面となる密着層で被覆し、さらに該
   密着層の表面をオーバレイ層で被覆して該オーバレイ層
   を前記大きな凹凸面および微少凹部の凹部内にそれぞれ
   充填し、前記オーバレイ層と前記密着層とが摩耗された
   部分の露出面に、前記ライニング材と、前記大きな凹凸
   面の凹部を被覆する密着層と該大きな凹凸面における凹
   部内のオーバレイ層と、前記微少凹部を被覆する密着層
   と該微少凹部内のオーバレイ層とをそれぞれ露出させる
   ことを特徴とするすべり軸受。