JPH03130379A - すべり軸受 - Google Patents

すべり軸受

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JPH03130379A
JPH03130379A JP1267694A JP26769489A JPH03130379A JP H03130379 A JPH03130379 A JP H03130379A JP 1267694 A JP1267694 A JP 1267694A JP 26769489 A JP26769489 A JP 26769489A JP H03130379 A JPH03130379 A JP H03130379A
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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】 「技術分野」 本発明は、すべり軸受に関し、特に内燃機関に用いて好
適なすべり軸受に関する。
「従来技術およびその問題点」 すべり軸受として従来、例えばＡｌ系合金からなるライ
ニング材の表面に、密着層を介して、さらに摺動特性に
優れたオーバレイ層を形成した軸受が知られている。密
着層としては、一般にＮｉが用いられ、オーバレイ層と
しては、例えばｐｂ系、Ｓｎ系、Ｚｎ系等の合金が用い
られる。
このすべり軸受はしかし、オーバレイ層が摩耗すると、
密着層が全面的に露出し、軸と接触してしまう。密着層
の摺動特性は、オーバレイ層、ライニング材に比較して
遥かに悪いため、急激に耐焼付性が低下する。
本出願人は、このような問題意識から既に、ライニング
材の表面に微細な凹凸を付し、このライニング材の表面
に、上記凹部内に進入させて順次密着層およびオーバレ
イ層を形成し、摩耗がライニング材の凹部に達したとき
、ライニング材、密着層およびオーバレイ層の混合層が
表われるようにしたすべり軸受を提案した（特開昭６２
−２８３２１６号）。
このすべり軸受によると、オーバレイ層が摩耗しても、
密着層が全面的に表われることがなく、必ず、オーバレ
イ層およびライニング材との混合層として表われるため
、耐焼付性の急激な低下を防ぐことができる。
「発明の目的」 本発明は、この特開昭６２−２８３２１６号で本出願人
が提案したすべり軸受をさらに発展させ、ライニング材
が摩耗した場合の耐焼付性をさらに高めることができる
すべり軸受を得ることを目的とする。
「発明の概要」 本発明は、オーバレイ層およびライニング材の一部が摩
耗したとき露出する、密着層とオ−バレイ層との混合層
において、オーバレイ層の面積がより広くなる凹部形状
について研究の結果完成されたものである。
すなわち本発明は、ライニング材の表面に形成する微細
な凹凸の凹部形状について、その縦横の長さの比が異な
る不規則偏平状（長円状）に形成したことを特徴として
いる。特に、摺動方向に対して略直交する方向の長さが
、摺動方向の長さより長い不規則偏平状であることが望
ましい。
特開昭６２−２８３２１６号においては、ライニング材
表面の凹部形状について言及していないが、摺動方向と
、これに直交する方向の長さの比が平均で同じになるよ
うな凹部が形成されていると考えることができる。この
従来の凹部と本発明の偏平状の凹部とでは、従来凹部の
平均径と本件凹部の摺動方向長さとが等しく、かつ密着
層およびオーバレイ層の厚さが等しいと仮定すると、オ
ーバレイ層の摩耗が凹部に達したときのオーバレイ層の
面積が、本発明による偏平状凹部の方が大きい。
よって、より耐焼付性の向上が図れる。
「発明の実施例」 以下図示実施例について本発明を説明する。第１ａ〜ｌ
ｃ図は本発明の第一の実施例を示し、第１ｄ図は比較例
を示す。例えばＡｌ系合金からなるライニング材１１の
表面には、微細な凹部１２が形成されている。この凹部
１２は、模式的に示すように、摺動方向の長さよりも、
摺動方向に直交する長さの方が長い不規則な偏平状（長
円状）に形成されている。ライニング材１１の裏面には
、Ｎｉメツキ層や純Ａ１層を介して、裏金が接合される
。
この偏平状凹部１２を形成したライニング材１１の上に
は、密着層１３を介して、オーバレイ層１４が形成され
る。偏平状凹部１２の大きさと、密着層１３とオーバレ
イ層１４の厚さは、偏平状凹部１２内に、密着層１３と
オーバレイ層１４がともに進入するように定める。すな
わち、密着層１３を形成する際、偏平状凹部１２が密着
層１３の材料で埋まってしまうことがないように定める
。
上記構成の本すべり軸受は、オーバレイ層１４の摩耗が
偏平状凹部１２の表面に達したとき、第１ｃ図に示すよ
うに、ライニング材１１、密着層１３およびオーバレイ
層１４の混合層が表われる。この混合層においては、オ
ーバレイ層１４の面積Ａと密着層１３の面積Ｂの比Ｓ　
（＝Ａ／Ｂ）が、第１ｄ図に示す従来凹部１２°におけ
るオーバレイ層１４°と密着層１３°の面積比Ｓ。
（＝Ａ’／Ｂ’）より大きくなる（Ｓ＞Ｓ’　）　　。
この議論は、偏平状凹部１２の摺動方向の長さｄの平均
値と、従来凹部１２°の径ｄ°の平均値とがほぼ等しく
、密着層１３の厚さが両者等しいと仮定した場合である
が、このモデルは、実際の耐焼付性能とよく符合する。
偏平状凹部１２の長手方向は、軸の相対回転方向Ａと直
交する方向に向けることが望ましいが、多少の傾きはか
まわない。
この偏平状凹部１２は、例えば次のように形成される。
ライニング材１１としてＡｌ−５ｎ系合金またはＡｌ−
Ｐｂ系合金を使用し、これを圧延する。すると、Ｓｎ％
ｐｂおよび（または）　５ｎ−Ｐｂ合金の相がが伸ばさ
れる。次にこのＳｎとｐｂの形状が圧延前の形状に戻ら
ない条件でこれを焼鈍し、軸受に成形する。成形後、カ
セイソーダでエツチングし、酸でスマット処理すると、
Ｓｎ、　Ｐｂおよび（または）Ｓｎ−Ｐｂ合金の相が溶
けて、ライニング材１１表面に偏平状または長円状の不
規則形状の凹部１２が形成される。このようにして成形
されたライニング材１１の表面は、Ｓｎ、　Ｐｂおよび
（または）　５ｎ−ｐｂ金合金相が除去された偏平状凹
部１２とエツチングによって形成された凹部１５とが混
在している。凹部１５は、摺動方向長さと摺動方向と直
交する方向の長さの比が平均でほぼ同じである。
この凹部１５の径は５μｍ以下であり、深さは５μｍ以
下である。
不規則形状の偏平状または長円状の凹部１２は、　７０
０μｍ　Ｘ　１０００μｍの視野内に、１０〜１００個
存在することが好ましい。またこの偏平状凹部１２の深
さは、２〜２０　μｍＲｚ程度がよい、、２μｍＲｚ未
満では、ライニング材１１、密着層１３およびオーバレ
イ層１４の混合層が表われず、２０μｍＲｚを越えると
、密着Ｎ１３とオーバレイ層１４の密着性が悪く、耐疲
労性に劣る。また偏平状凹部１２の短径は３０μｍ以下
、長径は１０〜３００μｍ程度とするとよい。長径が１
０μ未満では、オーバレイ層１４の面積増大の効果が十
分でなく、３００μｍを越えると、耐疲労性が劣る。長
径が短いときには、短径はそれに応じて小さくなり、短
径が長径を越えることはない。上記エツチング工程は省
略することもできる。
ライニング材１１はさらに具体的には、３〜２０ｗｔ％
Ｓｎ　、　１０％以下のＳｔ、２．５％以下のＣｕまた
はＭｇ、ｗｔ８％以下のｐｂ、さらにＣｒ、　Ｍｎ、　
Ｚｒ、　Ｖ、　Ｍｏ、　Ｇｏ、　Ｎｂ、　Ｓｒ。
Ｚｎ、Ｓｂのうちの一種以上を総量で０．０１〜５ｗｔ
％添加した合金を用いることができる。
密着層１３は、Ｎ　ｉ　＋　Ｃｕ　＋　Ｃｒ　＋　Ｆｅ
　＊　Ｚｎ等の単体または合金を電気メツキ、浸漬メツ
キ、スパッタリング等の周知の手段で、このライニング
材１１上に単層または複数層形成される。厚さは、０．
０１〜５μｍとし、かつ偏平状凹部１２の深さより薄く
することが好ましく、特に０．０１〜２μｍがより好ま
しい。
オーバレイ層１４は、ｐｂ系合金、Ｓｎ系合金、Ｚｎ系
合金等を、電気メツキ、スパッタリング、イオンブレー
ティング等の湿式メツキ、乾式メツキの手段により、厚
さ１〜２５μｍ形成する。あるいは、グラファイト、Ｍ
ｏＳ、、リン酸亜鉛カルシウム等の非金属系固体潤滑剤
をスプレーあるいは化学的手段等で形成してもよい。
第２ａ〜２ｄ図は、本発明の別の実施例を示す。この実
施例は、摺動面に、摺動方向に向けて、断面略円弧状の
微細な条痕１６を付したすべり軸受２０に本発明を適用
したものである。すなわちライニング材１１の摺動面に
は、ポーリング加工（条痕仕上）によって、摺動方向に
向く微細な断面略円弧状の条痕１６が付されている。本
発明は、条痕１６を形成したライニング材１１の摺動面
に、該条痕１６の方向とほぼ直交させて偏平状凹部１２
を形成し、この上に、第一の実施例と同様に、密着層１
３を介して、オーバレイ層１４を形成している。
このようにしてライニング材１１に条痕１６を付すと、
（クランク）軸１７と接触するオーバレイ層１４にも、
互いに平行な摺動方向に向く大凹部部１６°と大凸部１
６”が生じる。その結果、第２ａ図に模式的に示すよう
に、大凸部１６”が軸１７と実質的に接触しているとき
、大凹部１６′は軸との非接触状態を保持する。別言す
ると、軸１７と、大凹部１６°および大凸部１６”との
距離はそれぞれ異なる。このためオーバレイ１ｉ［１４
の軸１７との接触面積が、オーバレイ層１４全体が平滑
面である場合に比較して、減少し、摩擦損失が低減する
。また大凹部１６°は軸１７とオーバレイ層１４の間の
潤滑油１８の保持性を高める働きをし、その結果、ミニ
マムのオイルクリアランスＣｍ　（大凸部１６”と軸１
７とのクリアランス）を従来品より小さくしても、焼付
が生じない。
そして、この構成に加えて、条痕１６に直交させて偏平
状凹部１２を形成すると、オーバレイ層１４の摩耗がラ
イニング材１１の条痕１６の大凸部１６Ａに達し、偏平
状凹部１２により、ライニング材１１、密着層１３およ
びオーバレイ層１４の混合層が表われたとき、第一の実
施例と同様に、オーバレイ層１４の面積比の大きい混合
層が得られる。加えて、大凸部１６Ａの傾斜面に沿って
表われる密着層１３が、第２ｃ図に示すように、条痕１
６の方向（軸１７との摺動方向）に不連続となりやすい
。このため、軸１７の同一部分が密着層１３と接触し続
けるという状態が生じにくく、耐焼付性が一層向上する
。
条痕１６の深さは、３〜ｌＯμｍ１ピッチは１００〜８
００μｍとすることが好ましい。深さが３μｍ未満では
潤滑油の保持が不十分で特に低温時の摩擦損失の低減効
果が十分でなく、１０μｍを越えると軸受としての耐荷
重性、耐久性が劣る。また条痕１６のピッチが１００μ
ｍ未満では、同様に、潤滑油の保持が不十分であるとと
もに、接触面積の減少による低温時の摩擦損失低減の効
果が十分でなく、８００μｍを越えると、耐荷重性、耐
久性が劣る。
この他の条件は第一の実施例と同様である。
次に試験例によって本発明を説明する。この試験は、下
記の５試料について、まずなじみ運転を行なって、２０
時間後の軸受背面温度を測定し、ついで焼付試験を行な
って、焼付迄の時間を測定した。なじみ運転の結果を第
１表に示し、焼付試験の結果を第３図に示す。
「試験例Ｊ 試料１〜５の共通データ 裏金；　５ｐｃｃ ライニング材１１　；　Ａｌ−１２３ｎ−１，５Ｐｂ−
３Ｓｉ−ＩＣｕ−０，２Ｃｒ　、厚さ０．２５ｍｍ 試料１　（比較品） 密着Ｎ１３；Ｎｉメツキ、厚さ３μｍ オーバレイ層１４　；　Ｐｂ−７Ｓｎ−６Ｉｎ、厚さ５
μｍ試料２（比較品；特開昭６２−２８３２１６号）従
来凹部１２°　；５μｍＲｚ。
密着層１３’；Ｎｉメツキ、厚さ１μｍオーバレイＪＩ
ｆ１４°　；　Ｐｂ−７Ｓｎ−６Ｉｎ、厚さ５μｍ試料
３（本発明品） 偏平状凹部１２；５μｍＲｚ　、摺動方向と直交する方
向に上記方法で形成。
密着層１３；Ｎｉメツキ、厚さ１μｍ オーバレイ層１４　；　Ｐｂ−７Ｓｎ−６Ｉｎ、厚さ５
ｕｍ試料４（本発明品） 条痕１６；深さ５μｍ、ピッチ２００４ｚｍ、摺動方向
に向けて形成。
偏平状凹部１２；深さ５μｍＲｚ　、摺動方向と直交す
る方向に上記方法で形成 密着層１３；Ｎｉメツキ、厚さＩＩＬｍオーバレイ層１
４　；　Ｐｂ−７Ｓｎ−６Ｉｎ、厚さ５μｍ試料５（本
発明品） 条痕１６；深さ５μｍ、ピッチ２００μｍ１摺動方向に
向けて形成。
偏平状凹部１２；深さ５μｍＲｚ　、摺動方向と直交す
る方向に上記方法で形成 密着層１３；Ｃｕメツキ、厚さ１μｍ オーバレイ層１４　；　Ｐｂ−７Ｓｎ−６Ｉｎ、厚さ５
μｍなじみ試験要領 回転数；　７，００Ｏｒｐｍ 時間；２０時間 面圧；　２３０Ｋｇ／Ｃｍ２ 給油温度；１４０℃ 潤滑油、　ｌ０Ｗ−３０ ２０時間後の軸受背面温度を測定。
焼付試験要領 回転数；　５，０００　ｒｐｍ 面圧；　１２０Ｋｇ／ｃｍ” 給油温度；１４０℃ 潤滑油の供給を止めて焼付迄の時間を測定。
試験機 ジャーナル型軸受試験機 軸径；　４０ｍｍφ 軸受幅；　１７ｍｍ オイルクリアランス；５５μｍ 軸表面粗さ；０．８μｍＲｚ 第１表 第１表の背面温度は、低い程、発熱温度が低く耐焼付性
に優れていることを示し、第３図の焼付時間は、長い程
、耐焼付性に優れていることを示している。本発明品は
、比較品に比して、明らかに優れた耐焼付性を示してい
る。
「発明の効果」 以上のように本発明のすべり軸受は、ライニング材、密
着層、およびオーバレイ層の積層構造を有するすべり軸
受において、ライニング材に不規則偏平状の微細な凹部
を形成するという簡単な構成により、耐焼付性を向上さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
第１ａ〜１ｃ図は本発明のすべり軸受の実施例を示すも
ので、第１ａ図は縦断面図、第１ｂ図はオーバレイ層の
摩耗がライニング材の凹部に達した状態を示す縦断面図
、第１Ｃ図は第１ｂ図の平面図である。 第１ｄ図は、比較のために示す、第１ｃ図と対応する従
来品の平面図である。 第２ａ〜２０図は本発明のすべり軸受の別の実施例を示
すもので、第２ａ図は縦断面図、第２ｂ図はオーバレイ
層の摩耗が条痕の凸部に達した状態を示す縦断面図、第
２Ｃ図は第２ｂ図の平面図である。 第３図は焼付試験の結果を示す棒グラフである。 １１・・・ライニング材、１２・・・偏平状凹部、１３
・・・密着層、１４・・・オーバレイ層、１６・・・条
痕、１６°・・・大凹部、１６”・・・大凸部、１７・
・・軸。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ライニング材の表面に凹凸を付し、このライニン
    グ材の表面に、上記凹部内に進入させて順次密着層およ
    びオーバレイ層を形成し、摩耗がライニング材の上記凹
    部に達したとき、ライニング材、密着層およびオーバレ
    イ層の混合層が表われるようにしたすべり軸受において
    、 上記ライニング材の凹部を、その縦横の長さの比が異な
    る不規則偏平状に形成したことを特徴とするすべり軸受
    。
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