JPH06212211A - 低剛性ハウジング用銅合金すべり軸受及びその製造方法 - Google Patents
低剛性ハウジング用銅合金すべり軸受及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 鋼裏金層、銅合金層、オーバーレイからなる
三層すべり軸受において、該裏金は、重量で０．０３〜
０．２６％の炭素量を含み、バイメタルを製造する工程
で、圧延の裏金部における圧下率の総合計が１０〜３５
％とし、つづいて、低温で熱処理をすることにより、該
裏金の０．０１％弾性限が３００Ｎ／mm2以上にするこ
とを特徴とする低剛性ハウジング用銅合金すべり軸受。 【効果】 本発明の銅合金すべり軸受を、内燃機関の低
剛性ハウジングに適用すると、従来の多層すべり軸受よ
り、ハウジングの変形に追従し、密着性、耐フレッチン
グ性が優れる。
三層すべり軸受において、該裏金は、重量で０．０３〜
０．２６％の炭素量を含み、バイメタルを製造する工程
で、圧延の裏金部における圧下率の総合計が１０〜３５
％とし、つづいて、低温で熱処理をすることにより、該
裏金の０．０１％弾性限が３００Ｎ／mm2以上にするこ
とを特徴とする低剛性ハウジング用銅合金すべり軸受。 【効果】 本発明の銅合金すべり軸受を、内燃機関の低
剛性ハウジングに適用すると、従来の多層すべり軸受よ
り、ハウジングの変形に追従し、密着性、耐フレッチン
グ性が優れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、すべり軸受に関するも
のであり、特に、近年内燃機関の省燃費化、軽量化のた
めハウジングは、アルミニウム化が進んでおり、又、高
速、高回転化によって生じるハウジングへの慣性力の増
大が進む中で十分な性能を発揮するすべり軸受に関す
る。
のであり、特に、近年内燃機関の省燃費化、軽量化のた
めハウジングは、アルミニウム化が進んでおり、又、高
速、高回転化によって生じるハウジングへの慣性力の増
大が進む中で十分な性能を発揮するすべり軸受に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関に使用されるすべり軸受
材料は、鋼裏金層、銅合金層、及び鉛合金オーバーレイ
からなり、銅合金層は、Ｃｕ−Ｐｂ系、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ
ｂ系、等があり鉛合金オーバーレイとしては、Ｐｂ−Ｓ
ｎ系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｕ系、およびＰｂ−Ｓｎ−Ｉｎ系
等が知られている。鋼裏金は、炭素量０．２０％以下の
低炭素鋼が用いられ、該鋼裏金の０．０１％弾性限は３
００Ｎ／mm2 以下のものが殆どであった。
材料は、鋼裏金層、銅合金層、及び鉛合金オーバーレイ
からなり、銅合金層は、Ｃｕ−Ｐｂ系、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐ
ｂ系、等があり鉛合金オーバーレイとしては、Ｐｂ−Ｓ
ｎ系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｕ系、およびＰｂ−Ｓｎ−Ｉｎ系
等が知られている。鋼裏金は、炭素量０．２０％以下の
低炭素鋼が用いられ、該鋼裏金の０．０１％弾性限は３
００Ｎ／mm2 以下のものが殆どであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】最近、内燃機関は、省
燃費化、軽量化のためエンジンブロック、コンロッド等
は、アルミニウム合金の適用が増加する傾向にある。こ
のようにハウジングがアルミニウム合金化されると、エ
ンジンの高負荷、高回転時の慣性力によって、ハウジン
グは、従来の鋳鉄、炭素鋼、合金鋼よりも変形を受けや
すくなる。この変形によって、軸受とハウジングとの密
着性が損なわれ、フレッチング、又はマイグレーション
による疲労、焼付き等の損傷や、共廻りが発生する。こ
のため軸受の鋼裏金を、硬く強度の高い材料を用い、軸
受をハウジングに組み付けるときの締め代を大きくし
て、密着性を向上させる必要がある。しかし、従来の低
炭素鋼の裏金は、バイメタル製造時に圧延したのみでは
強度が不足し、該すべり軸受を、ハウジングに締め代を
大きくして組み付けると、弾性限を越えてヘタリを生じ
十分満足する結果が得られない。本発明は、アルミブロ
ックに代表される低剛性ハウジングへの対応、即ちハウ
ジングの変形に対して、追従性の高い高弾性裏金を有す
る銅合金すべり軸受を提供することにある。
燃費化、軽量化のためエンジンブロック、コンロッド等
は、アルミニウム合金の適用が増加する傾向にある。こ
のようにハウジングがアルミニウム合金化されると、エ
ンジンの高負荷、高回転時の慣性力によって、ハウジン
グは、従来の鋳鉄、炭素鋼、合金鋼よりも変形を受けや
すくなる。この変形によって、軸受とハウジングとの密
着性が損なわれ、フレッチング、又はマイグレーション
による疲労、焼付き等の損傷や、共廻りが発生する。こ
のため軸受の鋼裏金を、硬く強度の高い材料を用い、軸
受をハウジングに組み付けるときの締め代を大きくし
て、密着性を向上させる必要がある。しかし、従来の低
炭素鋼の裏金は、バイメタル製造時に圧延したのみでは
強度が不足し、該すべり軸受を、ハウジングに締め代を
大きくして組み付けると、弾性限を越えてヘタリを生じ
十分満足する結果が得られない。本発明は、アルミブロ
ックに代表される低剛性ハウジングへの対応、即ちハウ
ジングの変形に対して、追従性の高い高弾性裏金を有す
る銅合金すべり軸受を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関に用
いられる低剛性ハウジングに対応するための、高弾性裏
金を有する銅合金すべり軸受として採用するもので、本
発明の要旨は、 鋼裏金又は銅メッキされた鋼裏金、銅合金層、オー
バーレイからなる三層すべり軸受において、前記鋼裏金
の０．０１％弾性限が３００Ｎ／mm2 以上であることを
特徴とする低剛性ハウジング用銅合金すべり軸受。 １項記載の鋼裏金の炭素量は、重量で０．０３〜
０．２６％であることを特徴とする低剛性ハウジング用
銅合金すべり軸受。 １項、２項記載の鋼裏金に接合されている銅合金層
の組成は、重量でＰｂ：１５〜３０％、Ｓｎ：０．５〜
８％、残部がＣｕ及び不可避不純物からなることを特徴
とする低剛性ハウジング用銅合金すべり軸受。 １項から３項記載の鋼合金層に接合されているオー
バーレイの組成は、重量でＳｎ：３〜１８％と、１５％
以下のＩｎおよび３％以下のＣｕのうち少なくとも１種
と、残部がＰｂからなることを特徴とする低剛性ハウジ
ング用銅合金すべり軸受。 １項から４項記載のすべり軸受を得る製造方法であ
って、鋼裏金上に散布した銅合金粉末を焼結−圧延の繰
り返しによりバイメタルを製造する工程を有し、裏金部
における圧下率の総合計が１０〜３５％であり、つづい
て、１５０〜４００℃の温度で熱処理を実施し、裏金の
０．０１％弾性限が３００Ｎ／mm2 以上あることを特徴
とする低剛性ハウジング用銅合金すべり軸受の製造方
法。
いられる低剛性ハウジングに対応するための、高弾性裏
金を有する銅合金すべり軸受として採用するもので、本
発明の要旨は、 鋼裏金又は銅メッキされた鋼裏金、銅合金層、オー
バーレイからなる三層すべり軸受において、前記鋼裏金
の０．０１％弾性限が３００Ｎ／mm2 以上であることを
特徴とする低剛性ハウジング用銅合金すべり軸受。 １項記載の鋼裏金の炭素量は、重量で０．０３〜
０．２６％であることを特徴とする低剛性ハウジング用
銅合金すべり軸受。 １項、２項記載の鋼裏金に接合されている銅合金層
の組成は、重量でＰｂ：１５〜３０％、Ｓｎ：０．５〜
８％、残部がＣｕ及び不可避不純物からなることを特徴
とする低剛性ハウジング用銅合金すべり軸受。 １項から３項記載の鋼合金層に接合されているオー
バーレイの組成は、重量でＳｎ：３〜１８％と、１５％
以下のＩｎおよび３％以下のＣｕのうち少なくとも１種
と、残部がＰｂからなることを特徴とする低剛性ハウジ
ング用銅合金すべり軸受。 １項から４項記載のすべり軸受を得る製造方法であ
って、鋼裏金上に散布した銅合金粉末を焼結−圧延の繰
り返しによりバイメタルを製造する工程を有し、裏金部
における圧下率の総合計が１０〜３５％であり、つづい
て、１５０〜４００℃の温度で熱処理を実施し、裏金の
０．０１％弾性限が３００Ｎ／mm2 以上あることを特徴
とする低剛性ハウジング用銅合金すべり軸受の製造方
法。
【０００５】
【作用】本発明の銅合金すべり軸受において、特許請求
の範囲に記載の限定理由と、その作用効果について説明
する。 (1) 鋼裏金 (a) ０．０１％弾性限：３００Ｎ／mm2 以上 ３００Ｎ／mm2 未満では、ハウジングに軸受を組みつけ
る際、締代を大きくすると降伏を生じ、ハウジングとの
密着性が低下する。 (b) 炭素含有量：０．０３〜０．２６％ ０．０３％未満では、熱処理による効果が期待できず、
０．２６％を越えると、圧延回数が増えコスト高とな
る。又、軸受をプレス加工及び機械加工するときの加工
性に問題が生じる。 (2) 銅合金層 (a) Ｐｂ含有量：１５〜３０％ １５％未満では、非焼付き性、埋収性に劣り、３０％を
越えると合金強度が低下し、耐疲労性が劣る。 (b) Ｓｎ含有量：０．５〜８％ ０．５％未満では、合金の強度が不足し、８％を越える
と熱伝導率が低下し非焼付き性が低下する。 (3) オーバーレイ (a) Ｓｎ含有量：３〜１８％ ３％未満では、合金の強度が不足し、耐食性も低下す
る。１８％を越えると、融点が下がりワイピング現象
（溶融流動現象）が生じ易くなる。 (b) Ｉｎ含有量：１５％以下 Ｉｎは、耐摩耗性、耐食性を向上させるが、１５％を越
えると溶融開始温度が低くなり、ワイピング現象を生じ
易くなる。 (c) Ｃｕ含有量：５％以下 Ｃｕは、耐摩耗性、耐疲労性を向上させるが、５％を越
えると硬くなり脆化する。 (4) 裏金部における圧下率の総合計：１０〜３５％ １０％未満では、熱処理後の０．０１％弾性限が３００
Ｎ／mm2 以上を確保できない。３５％を越えると、合金
の機械的強度が低下する。 (5) 熱処理温度：１５０〜４００℃ １５０℃未満の熱処理温度では、０．０１％弾性限を高
める効果が少なく、４００℃を越えると、合金の機械的
強度が低下する。
の範囲に記載の限定理由と、その作用効果について説明
する。 (1) 鋼裏金 (a) ０．０１％弾性限：３００Ｎ／mm2 以上 ３００Ｎ／mm2 未満では、ハウジングに軸受を組みつけ
る際、締代を大きくすると降伏を生じ、ハウジングとの
密着性が低下する。 (b) 炭素含有量：０．０３〜０．２６％ ０．０３％未満では、熱処理による効果が期待できず、
０．２６％を越えると、圧延回数が増えコスト高とな
る。又、軸受をプレス加工及び機械加工するときの加工
性に問題が生じる。 (2) 銅合金層 (a) Ｐｂ含有量：１５〜３０％ １５％未満では、非焼付き性、埋収性に劣り、３０％を
越えると合金強度が低下し、耐疲労性が劣る。 (b) Ｓｎ含有量：０．５〜８％ ０．５％未満では、合金の強度が不足し、８％を越える
と熱伝導率が低下し非焼付き性が低下する。 (3) オーバーレイ (a) Ｓｎ含有量：３〜１８％ ３％未満では、合金の強度が不足し、耐食性も低下す
る。１８％を越えると、融点が下がりワイピング現象
（溶融流動現象）が生じ易くなる。 (b) Ｉｎ含有量：１５％以下 Ｉｎは、耐摩耗性、耐食性を向上させるが、１５％を越
えると溶融開始温度が低くなり、ワイピング現象を生じ
易くなる。 (c) Ｃｕ含有量：５％以下 Ｃｕは、耐摩耗性、耐疲労性を向上させるが、５％を越
えると硬くなり脆化する。 (4) 裏金部における圧下率の総合計：１０〜３５％ １０％未満では、熱処理後の０．０１％弾性限が３００
Ｎ／mm2 以上を確保できない。３５％を越えると、合金
の機械的強度が低下する。 (5) 熱処理温度：１５０〜４００℃ １５０℃未満の熱処理温度では、０．０１％弾性限を高
める効果が少なく、４００℃を越えると、合金の機械的
強度が低下する。
【０００６】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。表１に
示す各組成の鋼裏金（鋼種ＪＩＳ ＳＰＣＣ）上に、２
５０μｍ以下の粒度のＣｕ−Ｓｎ３．５％−Ｐｂ２３％
の合金粉末（銅合金層用粉末）を散布し、還元雰囲気
で、７００〜９００℃の温度で１０〜３０分間焼結し、
その後、圧延ロールを通して、これらの複合焼結材を圧
延し、更に、再焼結（７００〜９００℃、１０〜３０
分）、再圧延を行い、比較品（No. ９〜１２）のバイメ
タルを得た。つづいて、本発明品を得るために、前記比
較品と同様に粉末散布から再圧延までを行い、裏金部に
おける圧下率の合計が１０〜３０％のバイメタルを得
た。更にこのバイメタルを１５０℃〜３００℃の温度で
３０〜６０分間熱処理を行い、１．３〜１．８mmの厚さ
の鋼裏金と０．２〜０．５mmの厚さの銅合金層とを有す
る本発明のバイメタル（No. １〜No. ８）を得た。尚、
再圧延については、必要に応じて複数回繰り返してもよ
いことは勿論である。表１に各バイメタルの裏金の成
分、裏金部における圧下率、熱処理温度、鋼裏金の硬
さ、引張り強さ、０．０１％弾性限、及び銅合金層の硬
さを示す。こうして得られた本発明品と比較品のバイメ
タルを、プレス及び機械加工により半円形の軸受に加工
し、その後、一般の電気メッキの方法により、Ｐｂ−Ｓ
ｎ９−Ｉｎ９の組成のオーバーレイ（厚さ：１０〜３０
μｍ）を施し、軸受応力２５〜３０kgｆ／mm2 にて耐フ
レッチングテストを行い、その結果を表２に示す。更
に、前記本発明品と比較品のバイメタルより円筒軸受に
加工し、裏金のヘタリ量を確認するために、該円筒軸受
をアルミニウムハウジングに圧入で組みこんで熱サイク
ルテストを実施した。試験条件は、常温と４０℃の繰り
返しを１サイクルとして合計１０サイクルとし、保持時
間は各１時間とした。評価方法は、圧入前の外径寸法と
テスト終了後のハウジングから抜き出した時の外径寸法
との差を、ヘタリ量とし、その結果を表３に示す。
示す各組成の鋼裏金（鋼種ＪＩＳ ＳＰＣＣ）上に、２
５０μｍ以下の粒度のＣｕ−Ｓｎ３．５％−Ｐｂ２３％
の合金粉末（銅合金層用粉末）を散布し、還元雰囲気
で、７００〜９００℃の温度で１０〜３０分間焼結し、
その後、圧延ロールを通して、これらの複合焼結材を圧
延し、更に、再焼結（７００〜９００℃、１０〜３０
分）、再圧延を行い、比較品（No. ９〜１２）のバイメ
タルを得た。つづいて、本発明品を得るために、前記比
較品と同様に粉末散布から再圧延までを行い、裏金部に
おける圧下率の合計が１０〜３０％のバイメタルを得
た。更にこのバイメタルを１５０℃〜３００℃の温度で
３０〜６０分間熱処理を行い、１．３〜１．８mmの厚さ
の鋼裏金と０．２〜０．５mmの厚さの銅合金層とを有す
る本発明のバイメタル（No. １〜No. ８）を得た。尚、
再圧延については、必要に応じて複数回繰り返してもよ
いことは勿論である。表１に各バイメタルの裏金の成
分、裏金部における圧下率、熱処理温度、鋼裏金の硬
さ、引張り強さ、０．０１％弾性限、及び銅合金層の硬
さを示す。こうして得られた本発明品と比較品のバイメ
タルを、プレス及び機械加工により半円形の軸受に加工
し、その後、一般の電気メッキの方法により、Ｐｂ−Ｓ
ｎ９−Ｉｎ９の組成のオーバーレイ（厚さ：１０〜３０
μｍ）を施し、軸受応力２５〜３０kgｆ／mm2 にて耐フ
レッチングテストを行い、その結果を表２に示す。更
に、前記本発明品と比較品のバイメタルより円筒軸受に
加工し、裏金のヘタリ量を確認するために、該円筒軸受
をアルミニウムハウジングに圧入で組みこんで熱サイク
ルテストを実施した。試験条件は、常温と４０℃の繰り
返しを１サイクルとして合計１０サイクルとし、保持時
間は各１時間とした。評価方法は、圧入前の外径寸法と
テスト終了後のハウジングから抜き出した時の外径寸法
との差を、ヘタリ量とし、その結果を表３に示す。
【０００７】
【発明の効果】表２のテスト結果より、比較品（No.
９、No. １０、No. １２）全てにフレッチング損傷が生
じたのに対し、本発明品（No. ２、No. ４、No. ５）
は、全てフレッチング損傷は認められない。それは、本
発明品は、裏金の強度が高く、しかもハウジングの変形
に対する吸収能力に優れるためである。更に、表３のテ
スト結果から明らかなように本発明品は、比較品よりヘ
タリ量が少ない。即ち本発明品は、比較品よりもハウジ
ングの変形に対する追従性、密着性が優れている。以上
のことより、本発明で得られた銅合金すべり軸受は、製
造条件において、圧延の圧下率を高くし、更に低温で熱
処理を行って、鋼裏金の機械的性質のうち特に、０．０
１％弾性限を３００Ｎ／mm2 以上にすることにより、低
剛性のアルミニウムハウジングに適用すると、従来の多
層すべり軸受より、ハウジングの変形に追従し、密着
性、耐フレッチング性が優れる。
９、No. １０、No. １２）全てにフレッチング損傷が生
じたのに対し、本発明品（No. ２、No. ４、No. ５）
は、全てフレッチング損傷は認められない。それは、本
発明品は、裏金の強度が高く、しかもハウジングの変形
に対する吸収能力に優れるためである。更に、表３のテ
スト結果から明らかなように本発明品は、比較品よりヘ
タリ量が少ない。即ち本発明品は、比較品よりもハウジ
ングの変形に対する追従性、密着性が優れている。以上
のことより、本発明で得られた銅合金すべり軸受は、製
造条件において、圧延の圧下率を高くし、更に低温で熱
処理を行って、鋼裏金の機械的性質のうち特に、０．０
１％弾性限を３００Ｎ／mm2 以上にすることにより、低
剛性のアルミニウムハウジングに適用すると、従来の多
層すべり軸受より、ハウジングの変形に追従し、密着
性、耐フレッチング性が優れる。
【０００８】
【表１】
【０００９】
【表２】
【００１０】
【表３】
Claims (4)
- 【請求項１】 鋼裏金又は銅メッキされた鋼裏金、銅合
金層及びオーバーレイからなる三層すべり軸受におい
て、前記鋼裏金の炭素量は、重量で０．０３〜０．２６
％であり且つ０．０１％弾性限が３００Ｎ／mm2 以上で
あることを特徴とする低剛性ハウジング用銅合金すべり
軸受。 - 【請求項２】 １項記載の銅合金層の組成は、重量でＰ
ｂ：１５〜３０％、Ｓｎ：０．５〜８％、残部がＣｕ及
び不可避不純物からなることを特徴とする低剛性ハウジ
ング用銅合金すべり軸受。 - 【請求項３】 １項から２項記載の銅合金層に接合され
ているオーバーレイの組成は、重量でＳｎ：３〜１８％
と、１５％以下のＩｎおよび３％以下のＣｕのうち少な
くとも１種と、残部がＰｂからなることを特徴とする低
剛性ハウジング用銅合金すべり軸受。 - 【請求項４】 １項から３項記載のすべり軸受を得る製
造方法であって、鋼裏金上に散布した銅鉛錫合金粉末を
焼結−圧延の繰り返しによりバイメタルを製造する工程
を有し、裏金部における圧下率の総合計が１０〜３５％
であり、つづいて、１５０〜４００℃の温度で熱処理を
実施し、裏金の０．０１％弾性限が３００Ｎ／mm2 以上
であることを特徴とする低剛性ハウジング用銅合金すべ
り軸受の製造方法。
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