JPH03170631A - 内燃機関に用いられる平軸受 - 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 本発明は内燃機関に用いられる平軸受に係り、詳しくは
、近年の内ｔ！ｌＩｌ閏の出力増大による潤滑油の温度
上昇および高温における潤滑油の酸化等によって生戚す
る有機酸の増大等の条件下で十分に性能を発揮する平軸
受に係る。

従　　来　　の　　技　　術 従来、内燃８１＋１１１に使用ざれている軸受メタルは
半割状若しくは円筒状の鋼を裏金とし、これに銅系若し
くはアルミニウム系の軸受台金を複閣化したものである
。これら高荷重用軸受として開発された銅一鉛軸受合金
、ブロンズ軸受合金およびアルミニウム軸受合金等は耐
荷重性は優れているが、軸受合金に必要なその他の特性
、すなわち、耐焼付性、埋収性、なじみ性等においては
問題があり、この解決のために埋収性、などみ性を備え
た金属を軸受台金の上にオーバレイする８要がある。例
えば、従来の自動車用軸受では裏金上に中間層として銅
またはアルミニウム合金を焼結、鋳造または圧接等の方
法によって密着させ、更に、その上に厚さ１０・〜３０
μのオーバレイ閣を施した３閾軸受が使用されている。

このオーバレイ躍は軸受の耐摩耗性、なじみ性および異
物の埋収性向上の効果があり、オーバレイの組成として
は従来から、ｐｂ−９ｎ系，Ｐｂ−Ｓｎ−Ｓｂ系、ｐｂ
−５ｎ−Ｃｕ系、Ｐｂ−Ｓｎ−　１　ｎ系等＃５１１、
特に、米国特許２６０５１　４９号によって開示された
鉛８５〜９５％、錫８〜１２％、銅２〜３％のＰｂ−Ｓ
ｎ−Ｃｕ系オーバレイが最も多く使用されている。この
オーバレイ中の鉛は軸受とジャーナルとのなじみ性およ
び潤滑油中の異物の埋収性を向上し、錫は耐食性を良く
し、銅は耐疲労性向上の役割を果している。

しかし、近年、内燃機関の出力が大きくなり、潤滑油の
温度が上昇するにつれ、オーバレイが軟化し、耐摩耗性
が悪くなる傾向にあり、更に、高温によってＩＩＩ滑油
の酸化が促進されて有機酸等の腐食性生成物が生成し、
オーバレイを腐食する問題があるため、これらの改善さ
れたオーバレイの開発が求められている。

発明が解決しようとする課題 本発明はこれらの問題点を解決することを目的とし、具
体的には、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｕ系オバレイにおいてその錫
含有量を大巾に増加するとともに銅含有量を比較的低く
おさえて耐食性および耐摩耗性、なかでも、潤滑油の酸
化生成物たる有機酸に対する耐食性を向上させて成るオ
ーバレイを具える内燃機関用軸受を提案する。

課題を解決するための 手段ならびにその作用 すなわち、本発明に係る平軸は、軸受諾の表面ニ、錫２
１〜３０％．ｔ＞ヨヒｗＡ１．　０　〜５．　０％を含
有し、残余が実賀的に鉛よりなるオーバレイ層を形戊し
てなることを特徴とする。

以下、図面により本発明を詳しく説明する。

なお、第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の平軸受の一
例を示す斜視図と矢視Ａ−八方向からの断面図である。

まず、第１図（ａ）ならびに（ｂｌにおいて符号１は裏
金、２は銅またはアルミニウム合金の軸受翳、３はニッ
ケルメッキ蕾などの中間層、４はオーバレイ囮を示し、
このオーバレイ層がＰｂ−Ｓｎ−Ｃｕ系合金から成って
、とくに、ｓｎを過剰に高めて有機酸に対するｉｌｉ１
食性を向上させ、Ｃｕは小量しか添加しないのにも向ら
ず、耐疲労性も十分に保持できる。

すなわち、オーバレイ層中に例えば３０％までの如く多
量の３ｎを添加すると、３ｎがＰｂマトリックス中に固
溶してマトリックスの耐食性を向上させる。また、ＣＬ
Ｊとの間で３ｎＣｕの金属間化合物を形或し、これがマ
トリックス中に分散して存在する。しかし、３ｎを多厘
、むしろ過剰に配合すると、残りの３ｎは微細なＳｎの
結晶粒子になってマトリックス中に均一に分散して析出
する。このため、固溶したＳｎによって一般的に耐食性
が向上するほか、この分散する３ｎ結晶粒子によって有
機酸などに対する耐食性を付与し、これら耐食性は機関
運転中でも保持される。更に詳しく説明すると，Ｃｕ−
３ｎの金属間化合物は内燃機関の運転中に微細な３ｎ結
晶粒子やマトリックス中に固溶している３ｎと徐々に粘
台し、Ｓｎ含有場の多いＣｕ−３ｎ系金属間化合物に次
第に移行する。

この結果、マトリックス中に固溶している３ｎおよびマ
トリックス中に点在している３ｎの巳が減少し、オーバ
レイ冒のｔｆ４食性および耐摩耗性は運転開始時に較べ
ると、大巾に低下する。

また、ニッケルメッキなどの中間層の近くに存在するオ
ーバレイ閣中のＳｎはこのＮｉと金属間化合物を形戊し
、これらの３ｎも次第に−ッケルメッキの中間層に移行
し、前述のＣｕＳｎ金属間化合物と同ｌ！に内燃ｍ開運
転中に次第に３ｎ含有量の多い３ｎ−Ｎ＋金属間化綾物
に変化する。このため、ニッケルメッキの中間瘤付近の
オーバレイ閣ではその中に含まれるＳｎが著しく減少し
この部分で耐摩耗性および耐食性は非常に低下し、この
部分が潤滑油の酸化にまり生或する有機酸によって侵食
され易い。

そこで，本発明では上記のように内燃機関運転中のｓｎ
＊動を観察し、これにもとすいて、オーバレイ園中の３
ｎ含有出を３０％まで増カロさせる一方、小量のＣｕを
添加して＃４摩耗性および耐食性のほか、耐疲労性を向
上させたものである。

次に、オーバレイ圀の各或分の役割および添加範囲につ
いて説明すると、次の通りである。

Ｓｎは耐食性および耐摩耗性を向上するが、現在の如く
、内燃機関の出力が増加する折では、きわめて苛酷な腐
蝕環ｉが形成されるため、３ｎ含有量が少なくとも１５
％以上、とくに、２０％こえて、つまり２１％以上必反
である。

すなわち、Ｓｎ１　５％をこえると、マトリックス中に
Ｓｎ・の結晶粒子が析出し、これによって、とくに、潤
滑油酸化の生或物たる有機酸に対する耐食性が保持ざれ
る。しかしながら、１５％程度ではＳｎの結晶粒子量が
少なく、運転中に減少するため、オーバレイの耐食性お
よびＭｒｆＪ耗性が非常に減少する。このため、最近の
高負荷運転の如く苛酷な条件ではなるべ＜ｓｎの結晶粒
子が多いのが望ましく、２０％をこえて２１％以上必要
である。Ｓｎの含有量が３０％以上になると耐疲労性お
よびなじみ性が悪くなる。

また、Ｃｕはオーバレイ圏の耐疲労性向上のために添加
される。しかし、ＣＵｔはできるだけ低くおさえるべき
で、１．０〜５．０％程度が最も良い性能を発揮する。

すなわち、５％をこえると、３ｎとの間で金属間化合物
を生或して硬くなるほか、この化合物の生成によりＳｎ
結晶粒子の出が減少し、耐食性が損なわれる。

これに対し、１．０％以下ではその添加効果が失なわれ
る。

実施例 以下、実施例により更に説明する。

まず、軸受台金を一般の電気メッキの場合と同様に脱脂
および酸洗を行なった後、１．０〜２．０μ厚のニッケ
ルメッキを行なう。このニッケルメッキの中間層の役割
はＣＬＩ系軸受合金の場合、内燃機関の運転時にオーバ
レイ満中のＳｎが中間層のＣｕ合金中に拡散し、オーバ
レイ園の耐食性が低下するのを防止するためである。こ
のニッケルメッキの中ＷＡ謹上に下記浴組或のメッキ浴
および電流密度で電気メッキしてオーバレイ園を形威し
た。

硼弗化鉛《金属鉛として》 錫（金属錫として》 〃　銅《金属銅として〉 硼弗化物水素酸 レゾルシン ゼラチン ６０〜１２０ｑ，”／ １５〜３０　　〃 １〜　４　　〃 ４０〜５０ １．０〜５．０ ０．１〜０．５　〃 浴組成 電流密度　　　１．０〜３．Ｏ　Ａ，’ｄｌ２このよう
に得られた平軸受は裏金一軸受台金闘−ニッケル中Ｈ＠
−オーバレイ回の４１１で、次の通りの組成範囲のオー
バレイ図が１ｑられた。

Ｐｂ　　　６６〜８４％ Ｓｎ　　１５〜３０〃 Ｃｕ　　　　１〜　４＃ 次に、上記組戒範囲の各オーバレイ閣について耐食性を
測定するため、抑制剤を含まないＳＡＥ　１　０エンジ
ン油に腐食剤としてオレイン酸を１％添加し、その液中
に１２１℃で５０時間浸漬し、その際の腐食減畿を測定
した。その結果、全てのオーバレイ園の耐食性は従来の
ものに較べて約５倍程度に向上した。更に、温度を１３
５℃に高めて５０ＦＲ間浸漬したところ、Ｓｎが２０％
をこえて２１％以上のものは１５％のものに較べて２倍
以上高められ、相当の高負荷運転にも十分に耐えられる
ことがわかった。

また、オーバレイーの耐摩耗性を測定するため、アンダ
ーウッド試験機で荷重５　６　０　ｋＱ　，・′ぽ、回
転数３５０Ｏｒｐｍ、オーバレイ！！０．　０２Ｑｍ，
軸受背面温度１７５℃、潤滑油ＳＡＥ２０Ｗ−４０、試
験時間１００時間で試験し、．その試験前後の軸受の重
１減を測定した。その結果、オーバレイの重１減は従来
のオーバレイ磨の約５分の１、とくに、Ｓｎｍ２０％を
こえたものは６分の１程度であった。

〈発明の効果〉 以上詳しく説明したように、本発明においては、Ｓｎ含
有最を増加するとともに、Ｃｕ含有膳を低くおさえ、耐
食性、耐摩耗性および疲労強度を大巾に改良し、近年の
内燃機関の出力増大、潤滑油の温度上昇，ならびに高温
における！ｆｆｉｌ油の酸化により生成する有機酸等の
増大等に十分に対応できるオーバレイ閤が得られる。

なお、一般に耐疲労性が大きいと云われているＰｔ）−
Ｓｎ−１　０％ｌｎ成分のオーバレイ園と上記のオーバ
レイ園とを比較して、耐疲労性につき、上記と同様の条
件でアンダーウッド試験機でオーバレイ關に疲労破壊が
生ずるまで比４ 較試験を１′：ｒなった。本発明のものがＣｕ出が少な
いのにもかがわらす、両者はともに１４０〜１６０ＦＲ
間の耐久時間内であり、本発明のものが十分にＭ疲労性
のある事が確認できた。このオーバレイ圀であると、同
一のメッキが可能であり、インジウムを含有するオーバ
レイ層の様に複数のメッキ浴を必要とすることも無く、
メッキエ稈での工程の省力化も計れ、更に、インジウム
を拡散させるためのメッキ後の熱処理も不要である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本宛明平軸受の一例を示す
斜視図およびその矢視Ａ−Ａ万向からの断面図である。 符号１・・・・・・裏金 ２・・・・・・銅またはアルミニウム合金關３・・・・
・・ニッケルメッキ跨 ４・・・・・・オーバレイ層 第１図（ａ） ＠　ｌ　図　（ｂ冫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）軸受層の表面に、錫２１〜３０％および銅１．０〜
   ５．０％を含有し、残余が実質的に鉛よりなるオーバレ
   イ層を形成してなることを特徴とする内燃機関に用いら
   れる平軸受。