JPS6188020A

JPS6188020A - 軸受装置

Info

Publication number: JPS6188020A
Application number: JP59207052A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Fukuoka; 福岡　辰彦; Shoji Kamiya; 荘司神谷
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1984-10-04
Filing date: 1984-10-04
Publication date: 1986-05-06

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）本発明は回転可能な軸と、ハウジングを含んでなり、ラ
イニングを裏金を含んでなる軸受に装着された軸受装置
に関するものである。

（従来の技術）回転可能な軸を軸支する滑り軸受と、この滑り軸受を固
定支持する鉄系材料製ハウジングとを含んでなり、前記
滑り軸受が裏金鋼板とアルミニウム系軸受合金層（ライ
ニング）とを含んでなり、前記滑り軸受が前記ハウジン
グへの固定部以外でこのような軸受装置の一例として、
内燃機関のピストンの往復運動をクランクシャフトの回
転運動に変えるための鋼製コンロッドの端部に装着され
る軸受装置は公知である。

従来、軸受装置は、古くはホワイトメタルの如き錫系合
金あるいは銅鉛系合金を半円形状に加工し、半円形状軸
受合金を、ハウジングに固定装着して構成されていた。

近年、特に内燃機関の分野において、軸受装置を軽量化
しまた潤滑油による摩食を低下させるために、従来の銅
−鉛又は鉛−錫系合金製メタルに代えて、アルミニウム
系軸受合金が使用されつつある。アルミニウム系軸受合
金の代表的なものは、６〜４０％Ｓ１、残部Ａ７！であ
る。またアルミニウム系Φ；ｈ受合金の従来技術を示す
刊行物として、米国特許第４２７８７４０号明細書及び
特開昭５４−８０２１８号公會Ｕを引用する。

＝般に、アルミニウムは軸受台金として使用された場合
、高荷重下ではアルミニウムは相手材である軸の鋼と凝
着し易いという性質がある。また、アルミニウムは、Ｐ
ｂ−５ｎ合金等に比べるとなじみ性に劣るために、部分
あたりによる集中荷重を受は易く、その部分あたり部は
いわゆる疲労破壊を起こすことがある。、また銅系軸受
合金に比べ、アルミニウム系合金は強度的に低く、これ
を防止するための一つの手段として、裏金の材質を適当
に選択することが行われている。而してアルミニウム系
軸受合金を滑り軸受として用いる軸受装置では通常の銅
、鉛などの裏金材料に代えて鋼を選択して、鋼とアルミ
ニウム系軸受合金のバイメタル構造が採用されている。

すなわち、アルミニウム系軸受合金板を直接的に又は間
接的に裏金鋼板に接着して半円形の滑り軸受を構成し、
この滑り軸受を、その半円形両端部を介してハウジング
に固定して軸受装置を組立ている。ところが、裏金とし
て鋼を選択することによって以下内燃機関の軸受装置を
例として説明する如き問題が生じた。

内燃機関の軸受装置は、−Ｃに、ピストンの往復運動を
軸の回転運動に変換するコンロッドの端部がハウジング
となり、この端部にすべり軸受（メタルと称される）が
固定されており、そしてクランクシャフトが軸としてメ
タルに軸支されて、いることは周知である。而して、従
来の軸受装置を概念的に示す部分断面視で示す第２図に
おいて、ｌは通常の鋼よりなるハウジング（すなわちコ
ンロッドなどの連結部材の大端部）、２はクランクピン
などの軸部材、１０はすべり軸受である。軸受装置には
、すべり軸受１０を両端部でハウジング１に取付けるボ
ルト、あるいは潤滑油給油孔、さらにフランジ部又はス
ラストワッシャーなどの部材が通常含まれるが、これら
の部材は第２図には示されていない。すべり軸受１０は
、軸部材２に対して滑り軸受部を構成するアルミニウム
系合金層１２と、これを担持する裏金鋼板１３を含んで
いる。必須ではないが、アルミニウム系軸受合金層１２
を裏金綱板１３に容易に接着させるために、Ｎｉメッキ
層又はＡＩｌメッキ層１４を設けられていることがある
。

（発明が解決しようとする問題点）　　　　　゛上述の
ようにすべり軸受１０はハウジングｌに両端部にて固定
されているが、これらの端部の中間では裏金鋼板１３と
ハウジング１の間に加工精度の関係上微少な間隙２０が
形成されている。そこで、軸部材２が高速回転及び／又
は高荷重条件下で作動されると、裏金鋼板１３が板面方
向（Ｐ）及び板厚方向（Ｔ）に繰返して微少な変形を受
ける結果、裏金鋼板１３がハウジングｌに対して繰返し
滑りを示しまたハウジング１から繰返し衝撃力を受ける
。このような状況では裏金鋼板１３のフレフランジ摩耗
が起こり易く、アルミニウム系軸受合金などのライニン
グ１２の支持が不完全になり好ましくない。従来内燃機
関の軸受装置において、高速回転及び／又は高荷重状況
下で、フレフランジ摩耗が起こることは知られていた。

而して本発明者はフ、レッチング摩耗による軸受装置の
性能劣化を詳しく研究した結果、特にフレフランジ摩耗
によって、金属粉などの異物が生成すると、これらの異
物は次第に成長し、又は裏金鋼板１３とハウジングｌの
間にて次第に堆積するとともに、堆積異物１６の部分で
裏金鋼板１３とライニング１２が局部的に盛り上がり、
ライニング１２の微少凸部１２Ａが軸部材２から集中荷
重を受ける結果、ライニング１２が軸部材２と凝着しあ
るいはアルミニウム合金の疲労が微少凸部１２Ａからそ
の周囲に進行するという不都合が起こることを見出した
。

また、フレンチング摩耗によって異物が発生する他に、
裏金として使用される鋼板は、圧延後達鈍された状態に
て軸受装置に使用されることに関連して、裏金鋼板１３
の表面１３＾には燃鈍時形成された酸化物が残っている
。また、鋼板が研磨状態にて使用される場合は、研磨粒
などが裏金鋼板１３０表面１３Ａに残存している。これ
らの酸化物、研磨粒等もフレフランジ摩耗により堆積異
物１６を生成させる核となってライニングを疲労させる
要因となる。

本発明は上述の従来技術の問題に鑑み、軸受装置におい
て裏金鋼板とハウジング間で起こるフレソチング摩耗を
防止することによって、長期に安定して使用できる軸受
装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段及び作用）本発明の目的
は、前記裏金又は前記ハウジングの何れか一方の対向表
面に硬さがＨｖ１５〜８０である金属層が被着されてい
ることを特徴とする軸受装置を提供することにより達成
される。

本発明は「産業上の利用分野」の項で述べたあらゆる軸
受装置に適用でき、適用例として、ポンプ、コンプレッ
サー、伝動機、内燃機関その他の機械装置の軸受装置が
ある。

本発明に係る金属層を備えたすべり軸受を、内燃機関の
軸受装置に用いる場合は、コンロッドの大端部および小
端部の何れにおいても使用可能であるが、以下、第２図
と同様に、コンロッドの大端部に使用される軸受装置の
具体的構成を第１図を参照として説明する。

第１図において、１　、２．１２．１３．１４及び２０
は第１図同様の意味である。本発明においてライニング
はアルミニウム系軸受合金など公知の組成のものであっ
てよく、その厚さは特に限定的ではないが０．１〜１ｍ
ｎ＋が一般に使用される。なお、すべり軸受の分野では
鉛又はインジウム系合金をすべり軸受■０の最表面に、
主として順応性を改善するいわゆるオーバレイとして被
着することは周知である。本発明においてもオーバレイ
を使用してもよいが、オーバレイなしでもすぐれた順応
性をも°つアルミニウム系合金として本出願人の提案に
係る特開昭５８−６４３３２−６４３３６号公報及び特
開昭５８−６７８４１号公報記載の合金をアルミニウム
系軸受合金層１２に使用することができる。なお、従来
の軸受装置の場合はオーバレイなしの場合は、オーバレ
イがフレフチングによる盛上がりを吸収しそして疲労の
進行を抑制することがないので、アルミニウム系軸受合
金層１２の疲労が進行し易くなるが、本発明によれば以
下説明する金属Ｎ１５を設けたために、オーバレイなし
でも何ら問題が生じない。

裏金鋼板１３としては市販の低炭素１ｖｉ（ＳＰＣＣ又
はＳＡＥ　１０１０〜１０２０）が使用される。裏金鋼
板１３の硬さは、特に制限がないが、一般にはＨｖ１５
０以下が望ましい。Ｎｉメッキ層又はＡｌメッキ層１４
は省略することができる。なお、メッキ以外で形成して
もよいことは勿論である。

本発明の最大の特徴は、金属１Ｊ１５をハウジング１と
対向する側のすべり軸受１０に設けることによって、裏
金鋼板１３とハウジングｌとの接触を避は且つ徽少な異
物１７が微少な間隙２０において（１と１３の間に）何
らかの原因で介在しても、異物１７をそれ以上成長乃至
堆積させず、これによる悪影響を回避した点にある。本
発明において金属層１５の硬さをＨｖ１５以上としたの
は、通常この硬さより軟質なＳｎ、Ｐｂなどの金属ハウ
ジング１によりフレソチング摩耗されるので異物が成長
乃至堆積し易いからである。一方、金属層１５の硬さを
Ｈｖ３Ｑ以下としたのは、この硬さを越えると、異物１
７が上述のように（１５と１の間に）介在した場合、異
物１７による盛土がりを金属層１５で十分に吸収できず
、ライニング１２が局部的に盛上がるからである。また
金属層１５の硬さがＨν８０を越えると、金属層１５の
硬さはハウジング１の硬さに近づくために、フレッチン
グ摩耗が起こり易くなり好ましくない。なお、本発明に
おいて金属層１５の硬さは超微小硬度計により、断面か
ら測定するものとする。但し金属層１５が薄過ぎる場合
は測定困難となるので、測定容易となる厚さまで厚くし
て測定してよい。

金属層１５には銅、ニッケル、又はアルミニウムあるい
はこれらの合金、好ましくは銅又は銅合金を用いること
ができる。銅又はニッケルは電気メ□ツキ又はクラッド
により、またアルミニウムはフラッシュメッキ、クラッ
ドもしくはスパッタにより、裏金鋼板１３に被着される
。この銅等の被着磁気は鋼板が裏金形状に加工される前
後何れでもよい。なお、メッキを行う場合は、裏金鋼板
１３の片面のみにメッキを行うよう反対面をメッキ液に
対してマスクする必要がある。但し、例えば泪を金属層
１５及びメッキ層１４として共用することもでき、この
場合は裏金鋼板１３の両面にメブキを行うことも可能で
ある。また金属［１５の厚さは、効果発揮の下限として
０．３μｍ以上が望ましく、厚さの上限は特に制限はな
いが全り厚（なン以下が望ましく、３０ミクロン以下が
望ましい。

上述の具体的構成では、軸受１０に金属層１５を形成し
ているが、ハウジング１を適当に研磨、脱脂等の処理し
た後に金属層１５をハウジング１側に形成することもで
きる。以下、本発明の詳細な説明する。

尖鳳史以下の条件で疲労試験を行った。

（１）　　疲労試験条件軸　　：５５５Ｃ焼人材回転数：　８０００ｒｐｍ面圧　：　２００　ｋｇ／ａｄ油温　：１４０℃ 油種　：１０Ｗ−３０（２）軸受（イ）本発明実施例１ニアルミニウム系軸受合金（Ａｌ−１２％Ｓｎ、−１，５％Ｐｂ−２，５％５ｉ−
１％Ｃｕ）を０．３ｎｖ＋の層厚で裏金鋼板（ＳＰＣＣ
）にクラフトし、軸受として実用された場合ハウジング
側対向面となる面に純銅を０．６μｍの層厚にメッキし
た軸受４個。

実施例２：実施例１において純銅に代えて５ミクロンの
アルミニウム層をメッキした軸受３個。

比較例−＋−：実施例１の銅メッキがない軸受５個。

比較例の軸受はいずれも４時間以下で疲労剥離を示した
。一方、実施例１の軸受では、それぞれ、約１３時間、
１７時間及び２１時間で、疲労剥離が発生しなかった。

実施例２の１個の軸受は、約１７時間で疲労剥離したが
、他の２個の軸受では約１３時間及び１５時間で疲労剥
離が発生しなかった。

（発明の効果）軸受使用中に、軸受が層厚方向及び層面方向に微少繰返
し移動する際、本発明によると軟質の金属層がハウジン
グに衝突しまたハウジングに対して滑るが、本発明によ
る金属層はフレッチング摩耗を起こし難いために、仮に
軸受装置製造直後に異物が何らかの原因でハウジング上
にあったとしても、異物の成長乃至堆積が阻止される。

この結果、アルミニウム系軸受合金などのライニングの
耐疲労性の向上が図れ、また軸との凝着が防止されるた
めに、軸受装置の寿命が長くなり且つ信頼性も高められ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を概念的に示す部分断面図、
第２図は従来の軸受装置を示す第１図と同様の図面であ
る。ｌ・・・ハウジング、　　　２・・・軸部材、１０・・
・すべり軸受、　　１２・・・ライニング、１３・・・
裏金鋼板、　　　１４・・・メッキ層、１５・・・金属
層。第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

１、回転可能な軸と、軸ハウジングを含んでなり、ライ
ニングと裏金を含んでなる軸受がハウジングに装着され
た軸受装置において、前記裏金又は前記ハウジングの何
れか一方に硬さがＨｖ１５〜８０である金属層が被着さ
れていることを特徴とする軸受装置。