JPH0266317A - 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、Ａｌ系合金からなるライニン
グ材の表面にＮｉメツキ層等の密着層を形成し、さらに
その密着層の表面にＰｂ系合金からなるオーバレイ層を
形成したすべり軸受が知られている。

この種のすべり軸受において、上記密着層は、Ａｌ系合
金からなるライニング材とＰｂ系合金からなるオーバレ
イ層との密着強度を増大させるために必要なもので、両
者間に密着層を形成すれば、その密着層を介してライニ
ング材とオーバレイ層とを強固に連結することができる
ようになる。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、特に最近の自動車エンジンでは低コスト
化から鋳造軸、例えばＦＣＤ　７０が多く使用されるの
で、その黒鉛周辺のパリ等により上記オーバレイ層が早
期に摩耗されるようになり、オーバレイ層が局部的に摩
耗して密着層、或いはライニング材が露出すると、その
部分の耐焼付性が急激に低下して焼付を起すようになる
。さらに一般の鍛造軸であっても、高回転、高荷重で使
用される傾向にあり、同様な開運が生じている。

「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、上記すべり軸受におい
て、上記ライニング材の表面にアルマイト層を形成する
とともに、該アルマイト層の表面の凹凸面上に、その凹
凸面に倣って表面が凹凸面となる密着層を形成し、さら
にこの密着層の凹凸面上にオーバレイ層を形成するよう
にしたものである。

「作用」 上記ライニング材の表面に形成したアルマイト層は、き
わめて均一な組織を有するので、該アルマイト層とその
上の密着層との密着力が大きくなり、それにより従来に
比較してライニング材とオーバレイ層との密着力を増大
することができる。そしてその密着力を増大させること
により剥ｆｉ摩耗を防止してオーバレイ層の局部摩耗を
効果的に防止することができ、したがってその局部摩耗
によって生じる耐焼付性の急激な低下を防止することが
できる。

また、仮に上記アルマイト層の凸面まで密着層とオーバ
レイ層とが局部摩耗されたとしても、上記凹部の深さに
よってはその内部に密着層とオーバレイ層とを残存させ
ることが可能であるので、残存されるオーバレイ層によ
って急激に耐焼付性が低下して焼付を起すことが防止で
きる。そしてこれに加えて、上記ライニング材の表面に
アルマイト層を形成することによりその表面を自然に凹
凸面とすることができ、かつ該アルマイト層の形成は、
上記凹凸面を形成するためにわざわざエツチングを用い
る等の手段を採用する場合に比較して、通かに容易かつ
安価に行うことができるので、軸受性能に優れたすべり
軸受を安価に製造することが可能となる。

「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
において、ライニング材１はＡｌ系合金からなっており
、その表面にアルマイト処理を施してアルマイト層２を
形成している。このアルマイト層２の表面は、該アルマ
イト層２を形成する際に自然に凹凸面となり、したがっ
てその表面に自然に凹部３が形成されている。また必要
に応じて、ライニング材１の裏面に裏金を設けることが
でき、該ライニング材１と裏金とは、直接又はＮ１メツ
キ層や純ＡＩ層等の密着層を介して密着させることがで
きる。

上記アルマイト層２の表面すなわち凹凸面上にはＮｔメ
ツキ、Ｃｕメツキ等からなる密着層４を形成してあり、
この密着層４は上記ライニング材１の凹凸面に倣って表
面が凹凸面となっており、上記凹部３の内面は密着層４
によって被覆されている。

さらに、上記密着層４の表面すなわち凹凸面上にＰｂ系
のオーバレイ層５を形成してあり、このオーバレイ層５
は上記内面が密着層４で被覆された凹部３内に充填され
てその密着層４に密着され、かつその表面は平滑面とな
っている。

なお、第２ａ図は従来のすべり軸受を示したもので、第
１ａ図に示した部分と相当する部分には同一符号に「′
」を付して示している。同図から理解されるように、こ
のすべり軸受においては、ライニング材１′の表面にア
ルマイト層２を介することなく直接密着層４′が形成さ
れ、かつ密着層４′がライニング材１′の表面の微小な
凹部３′内に完全に充填されてその密着層４′の表面が
平滑面となっており、その平滑な密着層４′上にオーバ
レイ層５′が形成されている。

然して、上記ライニング材１に用いられるＡｌ系合金と
しては、重量％で、３〜２０％のＳｎ、１０％以下のＳ
ｉ、残部Ａｔ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８％以下のＰｂを、さら
にそれに加えて又はそれに代えて総量で０．１〜１％の
Ｃ「、Ｍｎ、　Ｚｒ、　Ｖ、　Ｍｏ、　Ｇｏ％Ｎｂの１
種以上を添加してもよい。また、５％以下のＺｎを添加
してもよく、Ｚｎを添加した場合にはＳｎを省略しても
よい。さらに上記ライニング材ｌは、鋳造、鋳造圧延、
焼結、押出等、適宜の方法によフて製造することができ
る。

なお、図において、６はＡＩ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、上記ライニング材１の表面にアルマイト層２を形
成する際には、アルマイト浴中におけるアルマイト化と
同時に、当初わずかにライニング材１の表面にエツチン
グが行われて該ライニング材１の表面が凹凸面となり、
またそれによってアルマイト層２の表面も凹凸面となっ
て比較的深い上記凹部３が形成される。この際、上記ア
ルマイト浴が酸性浴である場合にはライニング材１のＳ
ｎ、　Ｐｂ等がエツチングされ、アルカリ浴ではＡ１マ
トリックスがエツチングされる。

そして、ライニング材１の表面にアルマイト層２を形成
することにより、ライニング材１のみの場合に比較して
、上記オーバレイ層５が摩耗した後の耐焼付性、耐疲労
性および耐摩耗性を向上させることができる。このアル
マイト層２の厚さは、ライニング材１の表面にアルマイ
ト層２を均一に形成するために０．０５μｍ以上である
ことが望ましく、また必要以上に表面が硬くなって耐焼
付性が低下することがないように５μｍ以下であること
が望ましい。

また、上記密着層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
キによフて形成することができ、材料としてはＮｉ、　
Ｃｕ、Ｃｒ、　Ｆｅ等を単体又は合金で用いることがで
き、或いは単一のメツキ層からなるだけではなく、例え
ばＺｎメツキを施した後に上記Ｎｉメツキ、Ｃｕメツキ
等を施した複数のメツキ層からなつていてもよい。

この密着層４の厚さは、薄すぎるとライニング材１とオ
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。

また、Ｚｎメツキとその上のＮｉメツキとから密着層４
を形成する場合には、Ｚｎメツキは０．０１〜０．７μ
ｍ程度、Ｎｉメツキは０．１〜２μｍ程度とするのがよ
い。

さらに、上記オーバレイ層５に用いられる材料としては
、Ｐｂに、１５％以下のＳｎ、　１５％以下のＩｎ、５
％以下のＧｕ、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
が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。

以上の構成において、上記ライニング材１の表面に形成
したアルマイト層２は極めて均一な組織を有するので、
該アルマイト層２とその上の密着層４との密着力が大き
くなり、それによってライニング材１とオーバレイ層５
との密着力をアルマイト層２を形成していない従来のす
べり軸受に比較して増大することができる。

そしてその密着力を増大させることにより、前述したよ
うに、剥ｍ摩耗を防止してオーバレイ層の局部摩耗を効
果的に防止することができ、したがってその局部摩耗に
よフて生じる耐焼付性の急激な低下を防止することがで
きる。

そして仮に、第１ｂ図に示すように、局部的な摩耗によ
って上記アルマイト層２の凸表面までオーバレイ層５と
密着層４とが摩耗されても、上記凹部３内に密着層４と
オーバレイ層５とを残存させることができるので、第１
ｃ図に示すように、摺動面にアルマイト層２、密着層４
、およびオーバレイ層５が露出するようになる。したが
って、オーバレイ層５が耐焼付性の低下を抑制し、また
アルマイト層２内で析出しているＳｉ等の硬質成分が耐
摩耗性を向上させ、さらに密着層４を構成する材料が硬
質のＮｉやＣｒである場合には、それらも耐摩耗性を向
上させるように機能する。

したがって、すべり軸受の使用開始時には、オーバレイ
層５により初期なじみ性の向上、片当りの緩和、低摩擦
化を達成できるとともに、上記密着力の増大によって剥
Ｓ摩耗等の局部的摩耗を防止でき、しかも仮に上記密着
層４とオーバレイ層５とがアルマイト層２の凸表面まで
局部摩耗されたとしても、良好な耐焼付性と耐摩耗性と
を維持することができる。

これに対し、従来のすべり軸受では、密着力が小さいの
で相対的に局部摩耗さ才１易く、しかもオーバレイ層５
′の一部が局部摩耗されると、第２ｂ図、第２Ｃ図に示
すように、摺動面に密着層４′が露出して焼付きが発生
し易くなり、或いはさらに密着層４′が摩耗するとライ
ニング材１′が露出するので、耐焼付性が著しく低下す
る。

次に、本発明の効果を試験結果に基づいて説明する。

第３図に示す試験結果は、本発明品１〜３と比較材１〜
３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）憫
滑油：　ＬＯＷ−３０ 油温　：１４０℃ 相手軸：　Ｆ（：Ｄ　７０　（Ｈｖ　２００−２５０）
軸粗さ：　０．５〜０．６　μｍＲｚ 荷重パターン：最初の６０分は５０Ｋｇ／ｃｒｎ’で、
次の４５分は　１００Ｋｇ／ｃゴで、以後は４５分毎に
　１１００Ｘ／ｃゴずつ焼付に至るまで増加。

本試験に用いた本発明品１は、５ｐｃｃからなる裏金に
、ＡＩ　−１２ｓｎ　−１，５Ｐｂ　−３Ｓｉ　−１［
：ｕ　−０，２Ｃｒからなる厚さ０．２５ａｎ＋のライ
ニング材を圧接し、次に３％シュウ酸浴中に３Ａ／ｄｍ
２の電流密度で３０分間浸漬することによって、上記ラ
イニング材の表面に０．５μｍ厚のアルマイト層を形成
したも、のである。

そして上記アルマイト層を形成したら、次に苛性ソーダ
液中に主としてＺｎを添加してなるデイプソール族＃２
５２（商品名）に４０秒間浸漬させてＺｎメツキを施し
た後、電気メツキにより　０．３μｍ厚のＮｉメツキを
施し、さらにそのＮｉメツキ層Ｅに、Ｐｂ　−７，５Ｓ
ｎ　−５，５Ｉｎ　−０，ｌＣｕからなる厚さ５μｍの
オーバレイ層を電気メツキにより形成した。

また本発明品２は、リン酸ナトリウム浴中に３Ａ／ｄｍ
”の電流密度で３０分間浸漬することによってライニン
グ材の表面に５μｍ厚のアルマイト層を形成したもの、
本発明品３は、リン酸ナトリウム浴中に３Ａ／ｄｍ２の
電流密度で３０秒間浸漬することによってライニング材
の表面に０．０５μｍ厚のアルマイト層を形成したもの
で、その他の点は発明品１と同一である。

これに対し、比較材１は、上記本発明品１のライニング
材表面に直接２．５μｍ厚のＮｉメツキを施し、さらに
そのＮｉメツキ層上に本発明品１と同一のオーバレイ層
を形成したもの（第２ａ図参照）、比較材２は、上記本
発明品１のライニング材のみからなるもの、比較材３は
、本発明品１のライニング材の表面に直接１μｍ厚のＮ
ｉメツキを施し、かつオーバレイ層を省略したものであ
る。

第３図に示す試験結果から明らかなように、本発明品１
〜３は、オーバレイ層と密着層とが摩耗された際には第
１ｂ図に示す断面形状となって、他の比較材１〜３に比
べて大きな耐焼付性が得られるようになる。これに対し
、特に比較材３は直接密着層が相手軸に摺接し、また比
較材１も早期にオーバレイ層が摩耗して密着層が相手軸
に慴接するようになるので、耐焼付性が劣る結果となっ
ている。他方、比較材２はライニング材が相手軸に摺接
するようになるので、そのライニング材自体の耐焼付性
能を示すようになる。

次に、第４図に示す試験結果は、上記本発明品１〜３と
比較材１〜３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／ｃゴ 潤滑油：　１０１−３０ 油温　：１４０℃ 相手軸：　ＦＣＤ　７０　（Ｈｖ　２００−２５０）軸
粗ざ：　０．８〜１．０　μｍＲｘ 箪４図の試験結果に示されるように、密着層が直接相手
軸に摺接する比較材３は、密着層が硬いので摩耗量は少
ないが、早期に焼付いて測定不能となる。同様に、早期
にオーバレイ層が摩耗して密着層が相手軸に摺接するよ
うになる比較材１も、オーバレイ層が摩耗するまでは本
発明品１と同様な摩耗の状態を示すが、オーバレイ層が
摩耗して密着層が相手軸に摺接するようになると、焼付
を生じて測定不能となる。

他方、密着層もオーバレイ層もない比較材２は、試験開
始後からライニング材の材質に基づいてほぼ一定の勾配
で摩耗量が増大するようになる。

これに対し本発明品１〜３は、オーバレイ層が摩耗する
までは比較的摩耗量が大きいが、密着層とオーバレイ層
とが摩耗して第１ｂ図に示す断面状態となった後は、ア
ルマイト層、密着層およびオーバレイ層による摺接とな
るので、ライニング材のみの摺接となる比較材２よりも
小さな勾配で摩耗量が増大するようになり、図示してい
ないが、やがて比較材２よりも摩耗量が小さくなる。

次に、第５図に示す試験結果は、上記本発明品１〜３と
比較材１〜３とについて下記の試験条件で軸受疲労時間
を測定した結果を示すものである。

（試験条件） 試験機二回転荷重試験機 回転数：　８０００ｒｐｍ 潤滑油：　ｌ０Ｗ−３０ 油温　：１７０℃ 相手軸：５４５Ｃ 軸粗さ：　０．４〜０．６　μｍＲｚ 第５図の試験結果に示されるように、本発明品１〜３は
比較材１〜３に比較して優れた耐疲労性を有しているこ
とが明らかである。

なお、上記実施例ではライニング材１の表面を平滑に形
成してアルマイトＲ２を形成するようにしているが、ラ
イニング材１の表面に螺旋溝等の大きな凹凸面を形成し
、その凹凸面に上記アルマイト層２を形成するようにし
てもよい。そのようにすれば、摩耗が進んだ際に、大き
な凹凸面の凹部内に確実かつ広範囲にアルマイト層２、
密着層４およびオーバレイ層５を残存させることができ
る。

「発明の効果」 以上のように、本発明によりば、工程が簡単で安価なア
ルマイト工程を追加するだけで、優れた耐焼付性、耐摩
耗性および耐疲労性を有するすべり軸受を製造すること
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１ｂ図は
第１ａ図におけるオーバレイ層および密着層かアルマイ
ト層の凸面まで局部摩耗された際の状態を示す断面図、
ｉｌｃ図は第１ｂ図の平面図、第２ａ図、第２ｂ図、第
２ｃ図はそれぞれ従来のすべり軸受において、上記第１
ａ図、第ｔｂ図、第１ｃ図にそれぞれ相当する断面図と
平面図、第３図ないし第５図はそれぞれ本発明の効果を
示す試験結果図である。 第　　３ 図 １・・・ライニング材　　２・−アルマイト層３−・凹
部　　　　　　４・−密着層 ５・・・オーバレイ層 ・ε 磁Ｖ＠健ｇ−気 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ａｌ系合金からなるライニング材の表面に密着層を形成
   し、さらにその密着層の表面にＰｂ系合金からなるオー
   バレイ層を形成したすベり軸受において、 上記ライニング材の表面にアルマイト層を形成するとと
   もに、該アルマイト層の表面の凹凸面上に、その凹凸面
   に倣って表面が凹凸面となる密着層を形成し、さらにこ
   の密着層の凹凸面上にオーバレイ層を形成したことを特
   徴とするすベり軸受。