JPS6036641A - 平軸受用複合ストリップ及びその製造方法 - 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】 １、発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、軸受材￥ｚｌ、例えば内燃エンジンにおいて
用いられる６）１受材別どして用いられるアルミニウム
合金に関づるものである。

（従来の技術） １、−、１ｉｌＦの、Ｊ、うイエ適用に関する公知の軸
受材料のひとつは、／１−２０％５ｔ−１％Ｃ１１合金
である。

この合金は、良好イ１疲労強度および焼付抵抗を有し、
また鍛鋼おＪ、び鋳υ、製のジャーナルに対ｌノ、電気
メツ１被せ金を用いることなく良好な性能を３− 発揮し−うる軸受月１′１１として広範に用いられてい
る。

さて、エンジン形体の変遷は、自動車用どしてのターボ
チセージャー付ガソリンエンジンおＪ：び高速ｆイービ
ルコーンジンの増加した使用をもたらした。これ（よ、
鍛鋼および鋳鉄製のクランクシャツｉ・に対して、電気
メッキ被せ金を用いることなしにΔａ−２０％Ｓ１−１
％Ｃｕ合金よりも高い疲労計１ｊＩｉ値を１」シて用い
られ得ろ軸受合金を要望した。

良好な耐焼（ｊｌ　ｉｌｌど高い疲労強度は］ンジン軸
受合金において矛盾する要求である、イ≧け゛なら後者
は高硬麿に関連するものであり、前者は低硬度に関連す
るものであるからである。

公知の高強度軸受合金の１つは々イ索が微細かつ均一に
分缶しているΔ１−１１％５ｒ−ｑ％Ｃ（１合金である
。この合金の耐焼付性は微細））イ索粒子の均一な分子
ｉおよび銅の存在に由来）ノ、一方これらの成分の双方
が疲労強度の程度を与えることを助長４る。高い疲労強
度はニッケルまたは銅７′亜ｊ（）の中間層上の鉛／錫
の電気メッキ被ｌ−金の−４＝ 供りにＪ：（）さらに高められる。この△１−１１　％
８１１％Ｃ口合金は、内燃エンジン、特に高速ディーピ
ルエンジンにお（プる鋼裏当てクランクシャット軸受の
ライニングとして市販的に充分１ｉｆＣ立されたものと
なっている。

しかしながらこの高いリイ累含有量は、周知の穿孔′ａ
減類の使用よりも入場」産法と１２で極めて杼済的な内
径ブ［１−ヂ削り法に不適当イ１合金となりかちτある
。

（発明の解決ｂ　Ｊ：うとする問題点）従って、本発明
は、自好な耐焼（ｑ竹、良ＩＹなコンフＡ−７ビリデイ
、良好なコンパチビリティおよび良好な塵包埋竹を（＜
お示しつつ、増加された疲労強度をｆ１′７１る軸受材
料を提供どすることを目的とする。

＜、お本川ｌｆｆ１出中において、［コンフＡ−ンビリ
ーｊイ（ｃｏｎｆｏｒｎ＋ａｂｉｌｉｔｙ）　Ｊなる用
語は、軸受ライニングど回転部材間のわり゛かなミスア
ライメン］へ（［ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔｌ　、心の
狂い）を受け入れるための軸受ライニングの能力を意味
するものであり−１ｊ−ｒ　］］ンバブビ′リーシイ　
Ｃｏ１１ｌｌｉａｌ　ｌ旧１ｉｌｙ　＞　］　＜Ｋろ用
ｈ！′ｉは、摩Ｈの間の荒い接触が起こる部分にお］Ｊ
る軸受合金どぞの対向面との間の局部的溶接を肖１Ｊ１
′するための１ｊＬカを愚昧でるものである。

本発明（まさらに？１Ｉ２１！金をイｊして非−常に高
い疲労強ｆ、ｆを与λ、しかもより低い］ストで人品＜
Ｉｆｔてさる軸受材料を捉１１（でることを目的とづる
。

「、発明の構成 （問題点を解消するための手段） 本発明にＪ：ると、上記諸口的は、ケイ木１−１１千ｈ
！　’ｌ’６、錫８〜３３５重■％および銅０．２〜３
中吊％を含み、残余成分（１アルミーウム（Ｊｉ　Ｊ、
びアルミニウムの不純物）でなる合金にＪ、り達成され
る。

グーイ素含イ＋　、Ｆｄ　ｔｉｔ、好ましくは２〜８重
量％、特に好ましくは３・〜５重量％であり、例λば４
６帛％である。また、錫含有ｍ　ｔ、ｌｌ、好ましくは
８〜２０！ｐ吊９６て、例えば１０または１１重量％で
あり、Ａた銅含有量は好ましくは０．５〜２車■％で、
例えば１小出％である。

木ｙｔ明に」、る合金１１．１記諸目的に合致し、そし
て疲労強１ｑ、耐焼（＝Ｊ１’１．．、−コンフ又・ビ
リライ。

コンペｆビリティおよび貼包埋竹に開閉る必要な特質を
右するごどが見出さねた。

（発明のし１体的説明） 本発明の合金において、合金中の錫は好ましく（，１網
状−（（％る。ノフルミニウム／錫合金に用いられるも
のとしての「網１］（」はアルミニウムおよびスズ相が
共に連続的Ｚ゛゛、スズ相がアルミニウム粒界または：
ニブ）晶系の境％　＋Ｌ、ぞっで連続しているものであ
る。／フイ素（１合金中で、好ましくは粒子形状であり
、大部分、例えば約６０％、が実質的に銅相中に包まれ
ているｆｌｌ：たけ囲繞されている。本発明によイ）軸
受の良好／、７　ｑＱｌ、性（，１、錫が網状でかつケ
イ累４包んで・いる場合にのみ、１９られ）るものであ
ると考えら１１６゜タイ素粒子の径の問題は、焼付抵抗
１！＋　４’Ｉに重要である。粒子は好ましくは２０ミ
クロンｊス下であり、にり好ましくは４ミク１］ン以下
でくりる。実際には、例えば０１０５重吊９６稈の少量
のスｌ＝　）７１ンブウ１１または例えば０．０５重７
− 両％桿の少坦のすトリウムを含むことが、／フイ累几晶
を変更１ノ、イしてケイ素粒径を小さくするために望ま
しいであろう。

８千ω％以上の錫含有Ｗで１１１１、錫が絞出される危
険１’ｌなくして【Ｊ合金は容易に熱間圧延されｊ９な
い。ぞねゆえ、このＪ：うな合金が常温圧延され１９、
ぞしてよた′ａ易に機械＃１１　Ｔされ百るために、３
〜５重滑％稈の々イ索含有■が好まれる。特に内径ブ「
１−Ｊ削わが可能どなる。さらに、本発明による（２判
に対して例えば軸受１ス外の適用に対して使用される通
出゛の刀物において、この刃物の摩損は減少され１ｇろ
。

本発明はまた、軸受材料のストリップの形態あるいは、
成形ベアリングとして裏当てに結合された１述の新規な
軸受合金へと拡張される。裏当てはり了ましくは鋼まＩ
こはアルミニウムもしくはアルミニウム合金である。鋼
裏当てが使用された場合においても、アルミニウムまた
はアルミニウム合金の薄膜層は、鋼と軸受台金との間（
Ｊ、結合を助長するｔｓめに用いられ１うする。軸受は
直接成型され−Ｅ’Ｉ　− るかまたはブラン））として最初に成形し次に所望形状
に成形さ４′１イ〉。

次に本発明の合金の優れた特性を試験例に）Ｊづｃ！（
１ｉ４．的に示す。

疲労強度を評ｋｌｌｉ　１−るために、本発明に係ろラ
ーイニング（ｊ　；／７７３る軸受は、動的荷重条件下
で偏心的に１イＩ置しＪこおも０が付ｔ」られたシャツ
１へに対し運転リ−ることで試験ざ１また。本発明に係
る材料はアルミニラｌい−４％グイ素−１１％錫−１％
銅よりくする合金であり、これは２つの既存の合金すな
わち△Ｅ−２０％△ｎ−１％ＣＩ＋合金おＪ、びＡｊ！
−１１％８１１１％Ｃ１ｌど比較された。２９８０（ボ
ンド）・（フィー１７′（インチ）’（１−ｆ、’ｉｍ
２］の比負荷で２　Ｒ１ｆｆｌ後において、本発明に係
る軸受け、公知のｔｆｌ別のライニングを有り６２つの
軸受がｔｉｌＮ員したにもかかわらず、全く疲労破損し
イｊかった。

二１ンバチビリブイに関して、本発明に係るライニング
をｆ１４ろ軸受プツシ−１は、公知のＡ℃−２０％５ｎ
−１％Ｃｕ合金でライニングされたちのに対して試験さ
れた。この試験において直径５・７８インヂく１．６ｃ
ｍ）長さ３／４インチ（１，９ｃｍ）の円筒状ブッシコ
がシャフト上に位置した。

シｔ・フｌ−ｔＪ潤潤滑状上下１５００ｒｐｍ　ｒｌ、
５分間回転し、ぞして潤滑油を軸受の負荷域外へ除用す
るために４．５分間静止状態をとどめた。試験サイクル
ＩＪ１この順序を１０回くり返すことでなる１該試験り
ｒクル（Ｊブツシュにか【Ｊられるより大きな責なる負
荷でくり返され、そしてまた最人負仙で１３００回の試
験サイクルをも−）て試験した。

結果は第１人に示される。

（以下余白） １１　− てれぞ゛れの材ｒ１の６つの試料が試験され、第１表に
見られるように、本発明に係る材料のコンパチビリテイ
は４ぐれた改良を示した。

本発明に係る材利けまた、相対焼ｆ；１抵抗を調べるた
めに２つの公知の材料に対（）で試験された。

従って、リーファイヤ［３ａｐｐｈｉｒｅ　ｌ焼付試験
がノジコラー鋳ｐ、シミフットに対するＡｆｉ−１１％
５ｎ−４％Ｓｉ　−１％Ｃ１，１合金、／１−２０％３
ｎ−１％Ｃｕ合金おＪ：びＣ１−２５％Ｐｈ−１，５％
３ｎ合金の性能を比較するために実行された。

ＣＬＩ／ｐＨ軸受はＮｉ５μｌＩｌおＪ：びＰｂ　Ｓｎ
　５μｍでメッキされ、そして試験前に１６０℃で１０
０時間熱処即された。これはエンジン中ｒ長時間運転さ
せた後の被せ金メッキした軸受の状態を仮想するために
なされる。ナファイヤ焼付試験は、１メ下の条件下でサ
フフ！イ１７試験リグ上で行なわれた。

（・イ）軸受はフルリーイズの軸受においで通常得られ
−）るものよりより高い比負荷の使用を容易とづるため
に半分の良さに機械加工された。

１２− （ロ）潤滑油（ＳへＥ　１０）は１２０℃にあらかじめ
加熱された。

（ハ）リグは１００ＭＰａで１時間運転された。

（ニ）れ荷は２０ＭＰａだけ増加され、リグ（ま１０分
間新しい負荷で運転された。この手順は焼付が発生イる
または軸受温度の逆行が迅速に１６０’ＣＪズ上に上昇
Ｊ−るまで行なわれた。

焼付きが発生じた際の負荷は、サファイヤ焼付評ｆｉｉ
　Ｉｆｆである。

結果は第２表に示される。

（以下余白） Ｑ ♂ 「　Ｃ １の 寸「「 ｌｌ 「（Ｎ　（’Ｊ １１ 上記の結果にＪ−３１’Ｊるイれぞれの値は、何回かの
試験の平均値て゛あり）、、この結果より、本発明に係
る材料が／’！、−２０％５ｎ−１％Ｑ１１より高い焼
付抵抗を、特にノジコう一鋳鉄対向面で観察され１＝場
合に、小寸ことか結論づ′（−１られる。ＣＬＩ　−２
５％ｐ　ｈ−１，５％Ｓ　ｎ合金の軸受け、被せ傘が摩
旺によりなくなったどきに焼付いた、。

ざて、関連施工技術１こおいでクロムまたはマンガンの
ような他の添加物が軸受材オ゛：１の一般的タイブにそ
の強度を増加ｊＶ　ｌ！るＩこめに加えられ（りること
が提唱さねでいる。しかしながら本発明の場合、これら
の添加物は銅相の綱状組織を相当にさまたげるので、活
用的に疲労強度はＪ、り低くなると考えられる。

本発明に係る軸受層は、例えばターボチャージ１−７寸
エンジンや高１中デイーゼルエンジンの場合のような、
非単“に高強度な軸受台金が要求される場合、軟質被せ
金で１ｔ！金メツキされ１りる。

この被じ倉１よ、好ましくは、鉛／錫もしくは鉛／錫／
銅のような鉛ベース合金、錫／アンヂモン。

１５− 錫′アン−１しン７・′銅または鉛、錫、アンチモンお
よび銅の粗み合）慮でなる。この被は金の下面に、−ツ
クル、ｉス、銀、コバルト、銅−亜鉛または銅−錫のい
ずれか１つの中間層があり１ｑる。これらｔよ被せ金の
成分のアルミニウム合金中へのＩＩ７．１１１を防１−
するの１９立つ。

第３表は、本発明による好ましい合金組成の例を示す、
３数値はすべて重量％であり、おのおのの残余成分はア
ルミニウムである。すべでの場合においてケ、イ索の約
６０％は釣用中に実質的に含まれている。

角Ｉユδ　表 ケイ素　−錫　銅 Δ　１　９　０．５ Ｂ　１　３０　１ Ｃ２２０１ Ｄ　４　１０　１ Ｆ　４　１１　２ Ｆ　８　８　３ Ｇ　８　３５　３ １　６− 予備試験は、第３表の合金組成の例のＣ，Ｄ。

Ｆおよび［がよりりｒ　ｄ：　ｔ）い特性を示すことを
示唆してい？、）。これらの中で組成物りがもっとも好
ま（）く、次に組成物「である。

次に、本発明に係るライニングを打する成形軸受用の鋼
裏当て軸受スリ１〜ツブの製造方法を、Ａｌ−２０％５
ｎ−１％ＣＬＩ合金のライニングを有づる同様なストリ
ップの公知の製造方法と比較づることにより、本発明を
詳ケトする。

、　公知合金の場合、２５ｍｍの厚みを右する矩形のビ
１ノットが最初に１４造される。このビレッ１〜（よ６
ＱＱｎｖの長さ）こ裁断され、へりはのこ引きによりお
どされ、そして３１５０℃で３時間焼きなましされる。

ビレットの表面（よ次に、その厚さを１９ｍｍに減する
ように機械加Ｉ−される。ビレットは次に、両面を厚さ
１．５＋ｎ＋ｎのアルミニウム薄膜でおおわれ、総ルを
２１　ｍｍどした。次にス］〜リップは、数段階にを経
て０．８９ｍｍへ単記圧延（錫絞出を最小限とするため
）された。代表的な各段階は、１１ｍｍ。

７、　７６ｎｖ、５．　０９ｍｍ、３．　５５ｍｍ、２
．　４９ｍｍ、１．９３ｍｍ、１．４９ｍｍ、１　、　
１４ｍｍＪ）よび０．８９ｍｍで、この最後の段階に、
１５いてストリップはトリミングされ鋼裏当てに結合さ
れる。本発明の合金の場合、圧延と鋼裏当てへの結合の
両方に関して該ｌ１をより延性のあるものと覆るため、
／７−イ素を粉砕づる必要がある。２５１１ＩＩ１１厚
のビレツ１〜が萌配公知ｊｊ法にお（）ると同様に鋳造
され、イして６０　Ｑ　ｍｍの良さに裁断され、へＩＪ
　４Ｊのこ引きにＪ、すａりとされた。ビレッ１〜の表
面はその厚さを１９ｎｖとする、Ｊ、うに１幾械加丁さ
れ、そしてビレツｌ〜は４９０℃で１６時間焼きなまし
された。表面はベル１へ研削機を用い研磨され、蒸気脱
脂されぞしテスクシッヂー１ラッシング［５ｃｒａｃｂ
　−１）ｒｌｌｓｌＩｉ１１ｇコされた。その後０．８
１ｍｍ厚のアルミニウムで片面をおおい総厚８．５１＋
＋＋ｍとした。これは、数段階を経て０．８９ｍｍに圧
延された。＆段階は、４、８ｒＴ１ｍ、　３．４ｍｍ、
　２．０ｍｍ、　１　、５ｍｍ、　１　。

１ｍｍお７ｊ、び０．８９ｎｖでなる。ストリップは１
へリミングされ鋼裏当てに結合され、アルミニウム表面
と鋼の両方が；に気脱脂゛された後、アルミニウムｔｉ
Ｌ、スクラッｙ−−ブラッシングされ、そして鋼表面は
ベル１〜研削された。

仕トげられたストリップ（よ次に望まれる軸受へど成形
され得、Ｊ、た必要に応じて該軸受は電気メッキされｉ
ワる。

本発明の合金の特徴の１つｌよ、内径ブローチ削りによ
り仕上げられ１７るという事実である。この１ｑ合の１
１イ索の最大含■は約８％であり、それ以−１で（，１
硬１ぎると考えられる。なお、内径ブローヂ削りは、望
へのメッキの萌に、環状に刃を（＝ｊ　＋プだ刃物であ
るブ［］−１が回転運動をなしに仕−にげられた軸受の
表面に付き抜【Ｊる技法である。この道具１．１３〜８
つ、代表的に５つの刀を右しており、第１吊［１の刀は
荒削りのＩ）のであり、＠俊のもの！、Ｌ　（ｔ　、Ｌ
げ刃である。この刃物は高速度工具鋼またはタンクスー
ｉン炭化物でつくられ１ｑる。

さらに、Ｊｌ物の表面Ｇ、を操作寿命を改良するために
チタンヤ、化１ルノで被覆されるあるいは同様の被覆を
されｉｓ？るものである。

＝　１９− ■５発明の効果 以上述べたように本発明は、ケイ素１〜１１重壜％、錫
８−３５市吊％、銅０．２〜３重量％おにびアルミニウ
ム残部よりなる軸受合金で゛あるから、良好な耐焼ｒ＝
ｔ　ｆ！１．　、良好なコンフォーマビリティ、良好な
コンパチビリティおよび良好な塵包埋竹をなお示しつつ
、増加された疲労強度を有する軸受材ｒｉ＋として好適
なものであり、特にターボチャージャー付エンジン用や
高速ディーゼルエンジン用等の高い疲労強度を要する軸
受材料として好適である。また本発明による軸受台金は
′ｅＪ、ｔｉ金を用いることでさらに高い疲労強度を必
要とする場合にも好適に用いられｔ！、さらに、内径ブ
ローチ削りが可能であるためより低コストで大量生産で
きるものである。

特許出願人　エイイービーエルシー 代理人　弁理士　八　１）　中？　雄 代理人　弁理士　村　瀬　−美 ２０−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　ツノ　イ　埼ミ　１　へ・　１１　重量　％　
   、　錫８　・〜３５　重石β％お、１、び銅（１，２〜
   ３重量％を含み、残余成分はアルミニウムでなることを
   特徴とするアルミニウム。 ケイ素Ｊ５．１、び銅を含有する軸受合金。 （２）　ノｌイ累４Φｍ％、錫１０重量％および銅１重
   帛％を含み、残余成分はアルミニウム、でなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の合金。 （３）錫が網状であり、ケイ素が直径２０ミクロン以ト
   の粒子として存在ツノかつその約６０％が釣用に含まれ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲１！’！　Ｉ　
   Ｉｎまたは第２項に記載の合金。 （４）スト［１ンヂウムまたはナトリウムを０．０５Φ
   吊％さらに含んでなるものである特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のいずれか１つに記載の合金。 （５）　′７　−イ　素　１　−−　ｌｌｆｆ１Ｍ　％
   　、錫　８〜３５　小　へ１　％お上びｉ’ｌｌ　Ｏ、
   ２−・３小ｈ１％を含み、残余成分はアルミニウムでな
   ることを特徴とするアルミニウム。 シリコンＪ、３よび銅を含む合金のライニングと金属裏
   当てからなる平軸受用複合ストリップ。 〈６）金属裏当てが鋼製て゛あり、またストリップはざ
   らに金属宍当てとライニングとの間にざらにアルミニウ
   ムまたは７′ルミニウム合金の層を含んで゛なることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の復命ストリッ
   プ。 （７）ライニング上に、ｆｆｌ　／錫、鉛／′錫／ｌｈ
   ′同、ｆ′０７′銅、錫７／アンヂ■ン、錫／銅／アン
   チモンおＪ：び′鉛／錫／銅、・′アンプ［ンからなる
   群から選ばれたいずれか−っの合金からなる被せ金をさ
   らに右ザるものである特許請求の範囲第５項または第６
   項に記載の複合ストリップ。 （８）ライニングと被せ金の間に、ニッケル、鉄。 銀、コバル１へ、銅／亜鉛および銅／錫からなる群から
   選ばれたいずれが１つのものよりなる中間層をざらに有
   するものである特許請求の範囲ｆｆ！７項に８己叔の複
   合スリ１−ツブ。 （９）ケイ索１へ一１１重量％、錫８〜３５ｒｎ帛９６
   おＪ、び銅０．２〜３重量％を含み、残余成分はアルミ
   ニウムでなる軸受台金のビレットをν［迄し、このビ１
   ノッｌ〜をＬ４初の焼きなましをし、最明の焼きイ１ま
   しをさねたビ１ノッ１〜を常温圧延し、ＩＩ７られたス
   １ヘリツブの片面をアルミニウム層でｉＹ！覆し、この
   ストリップを二度目の常温圧延し、所望の最終厚まで薄
   クシ、イしてストリップのアルミニウム層を鋼裏当てに
   結合して複合ストリップを形成ざ１！ることてなる平軸
   受用複合ヌ１ヘリツブの！ＦＩ造方　ン入　。 （１０）複合ストリップを所望形状に成形し、軸受入面
   を内径ｊローヂ削り法により１１十ぼる段階をさらに含
   むものである特許請求の範囲第９項に記載の製３：Ｎ　
   、’、ｌＪ法。 （１１）鉗／′錫、ｊ’ｉｌ／錫／′銅、錫／銅、錫／
   アンヂ七ン、錫／銅Ｚ′ンブエンおよび鉛／錫／銅／ア
   ンチモンから４する群から選ばれたいずれか１つの合金
   でなる軟質被せ金を仕上げられた軸受入面に適用する段
   階をさｊ）に含むものである特許請求の範囲第９］、ｌ
   ′ｉに記載の製）前方法。 （１２）軟質被せ金を適用する前に、ニッケル。 鉄、　１１１．−：：１バルト、銅／曲鉛および銅／′
   錫からなる群から選ばれたいずれか一つのものよりなる
   中間層を＋１−にげられ１：　Ｑ４＋受表面に適用する
   段階をざらに含・む１〕のである特許請求の範囲第９項
   に記載の製造方法。