JPS62113913A - Plain bearing - Google Patents
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- JPS62113913A JPS62113913A JP61264162A JP26416286A JPS62113913A JP S62113913 A JPS62113913 A JP S62113913A JP 61264162 A JP61264162 A JP 61264162A JP 26416286 A JP26416286 A JP 26416286A JP S62113913 A JPS62113913 A JP S62113913A
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- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- F16C2204/00—Metallic materials; Alloys
- F16C2204/20—Alloys based on aluminium
- F16C2204/22—Alloys based on aluminium with tin as the next major constituent
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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、特許請求の範囲第1項の冒頭に述べた内燃エ
ンジン用の多重層滑り軸受に係る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The invention relates to a multilayer plain bearing for an internal combustion engine as defined in the opening paragraph of claim 1.
(従来の技術)
大型の内燃エンジン、とりわけシリンダ内が非常に高圧
となるディーゼルエンジンでは、主軸受およびクランク
側端部軸受にかかる機械的ストレスは非常に大きい。現
在使われているエンジンのこれら主軸受は、はとんどが
層構造を持つ滑り軸受である。こうした軸受手段により
、軸受金属の良好な滑り特性を利用し、同時に軸受金属
を比較的薄い表面層として設けることにより、こうした
軸受金属が機械的に脆弱になるのを防いでいる。(Prior Art) In large internal combustion engines, especially diesel engines in which the pressure inside the cylinders is extremely high, the mechanical stress exerted on the main bearing and the crank end bearing is extremely large. Most of the main bearings in engines currently in use are plain bearings with a layered structure. Such bearing means take advantage of the good sliding properties of bearing metals and at the same time prevent them from becoming mechanically fragile by providing them as a relatively thin surface layer.
いわゆる3つの構成要素からなる軸受では、軸受のスチ
ール製の支持シェル上に軸受金属が配置されている。こ
の軸受金属は約1mの厚みがあり、鉛ブロンズまたはラ
イトメタルからできていて充分な強度特性と良好な熱電
導性を備えている。またこの中間層はライニングとも呼
ばれている。最上部にはホワイトメタルの薄い滑り層ま
たは上張りが設けられており、大きな荷重の加わる軸受
ではこの上張りのメッキ処理厚は0.02m+から0.
06履の間にある。さらにこれら3つの材料層の間には
接続金属の薄い拡散バリヤまたは層が配置されている。In so-called three-component bearings, the bearing metal is arranged on a steel support shell of the bearing. The bearing metal is about 1 m thick and is made of lead bronze or light metal and has sufficient strength properties and good thermal conductivity. This intermediate layer is also called lining. At the top, a thin sliding layer or overlay of white metal is provided, and for bearings subject to heavy loads, the plating thickness of this overlay ranges from 0.02 m+ to 0.00 m.
It is between 06 shoes. Furthermore, a thin diffusion barrier or layer of connecting metal is arranged between these three material layers.
この秤の軸受の耐久性並びに熱ffi導性は良好である
が、設備の小さなキズを補償したり塵の粒子を軸受金属
内に落とし込む能力を6えてはいない。Although the bearings of this scale have good durability and thermal ffi conductivity, they do not have the ability to compensate for small scratches in the equipment or to trap dust particles into the bearing metal.
周知技術の滑り軸受では、最上部の滑り層は合金かまた
はある種の人造材料の単一層からできている。メッキ処
理により付着された上張りは、特に強度上の理由から大
幅に薄くしなくてはならない。こうしたことから多くの
種類の問題点が生じていた。こうした問題点のうち特に
摩滅により損傷を受は易いことがあげられる。ジャーナ
ルと滑り軸受の間のクリアランスが小さければ、軸受が
加熱するにつれて間隔が非常に小さくなり、軸受が動か
なくなることがある。こうした現象は、軸受の潤滑が正
常な状態で行なわれず潤滑に障害が起きている場合、例
えば落ち込まなかった塵の粒子が軸受の油膜を破壊して
しまうような場合に起きることがある。上張りはライニ
ングより低い融点を持つ軟質材料からできているため、
軸受が加熱する場合、軸受が過熱によって動かなくなる
ことから上張りは特に厚くすることが望まれている。In known art sliding bearings, the top sliding layer is made of a single layer of alloy or some kind of man-made material. Overlays applied by plating must be considerably thinner, especially for reasons of strength. This has given rise to many types of problems. Among these problems is that they are easily damaged by wear and tear. If the clearance between the journal and the plain bearing is small, as the bearing heats up, the spacing may become so small that the bearing may become stuck. Such a phenomenon may occur if the bearing is not properly lubricated and the lubrication is impaired, for example if dust particles that do not fall down destroy the oil film of the bearing. Because the overlay is made of a soft material with a lower melting point than the lining,
If the bearing heats up, it is desired that the overlay be particularly thick because the bearing will become immobile due to overheating.
これに対し、表面圧を保つ能力が疲労によって確実に弱
まることから、周知の技術によっては厚い上張りを作る
ことができない。On the other hand, thick overlays cannot be made using known techniques since the ability to maintain surface pressure is steadily weakened by fatigue.
(問題点を解決するための手段)
本発明の目的は、従来のものより優れた適合能力、補償
能力および塵除去能力を備え、しかも軸受の強度特性を
低下させることのない信頼性の高い層構造の主軸受およ
びクランク側端部軸受を作り出すことにある。また他の
目的は、従来の軸受より厚い上張りを使用でき、とりわ
け低い融点と硬度を持つ滑り層の材料構成要素をさらに
付加することのできる滑り軸受を作り出すことにある。(Means for Solving the Problems) The object of the present invention is to provide a highly reliable layer which has better adaptability, compensation ability and dust removal ability than the conventional ones, and which does not reduce the strength characteristics of the bearing. The structure consists in producing the main bearing and the crank side end bearing. Yet another object is to create a sliding bearing in which thicker overlays than conventional bearings can be used and in which further material components of the sliding layer can be added, especially with a lower melting point and hardness.
本発明の目的は、特許請求の範囲第1項に則った構造に
より達成される。本発明の軸受の基本構造は、軸受の上
張りが3つまたは多数の金属もしくは合金の層からなる
、3つの構成要素の滑り軸受である。この構成により上
張り全体の厚みを増やすことができ、表面圧を保つ能力
を低下させることがない。同時に滑り表面の優れた適合
能力と塵除去能力が得られ、軸受の信頼性が大幅に向上
する。有効な解決策として、違った硬度と融点を持つ2
つの金属または合金が使われ、これら材料層は互いに交
互に配置されて軸受の上張りを形成している。そうした
解決策にあって、硬質の材料層は高い降伏点により上張
りに表面圧を保つ能力を付与し、他方、軟質の材料層は
滑り層を好ましい厚みにしている。The object of the invention is achieved by a structure according to claim 1. The basic structure of the bearing of the invention is a three-component sliding bearing, in which the bearing overlay consists of three or multiple metal or alloy layers. This configuration allows the overall thickness of the overlay to be increased without reducing its ability to maintain surface pressure. At the same time, a good conformability and dust removal ability of the sliding surface is obtained, which greatly improves the reliability of the bearing. As an effective solution, two types with different hardness and melting point
Two metals or alloys are used, and the layers of these materials are arranged alternating with each other to form the overlay of the bearing. In such a solution, the hard material layer gives the overlay the ability to maintain surface pressure due to its high yield point, while the soft material layer provides the preferred thickness of the sliding layer.
これとは別に、違った結品構造の異なる金属層による相
乗効果から高い強度が得られるならば、上張りの異なっ
た材料の層を等しい硬度を持つ金属または合金から構成
することもできる。上張りのすべての異なった材料の層
を完全な被覆層にしなければならいことはなく、違った
網状または格子状の中間層を設けることもできる。Alternatively, the different material layers of the overlay can also be composed of metals or alloys of equal hardness, provided that a high strength is obtained from the synergistic effect of different metal layers of different bond structures. It is not necessary that all the different material layers of the overlay constitute a complete covering layer; different interlayers of mesh or lattice may also be provided.
滑り層を形成する際、物理的なガス・フェーズ・コーテ
ィング法を用いると有利である。本発明の技術範囲には
属さないそうした周知の方法には、例えばある種のスパ
ッタリング・コーティング法あるいはイオン化コーティ
ング法がある。望ましい構造の滑り層は、異なった金属
または合金を交互に蒸着させて得られる。滑り層を形成
するのにその他のコーティング法、例え、ば化学的なガ
ス・フェーズ・リアクシコン法または金属スプレィ法を
用いることもできる。しかしながらこうした方法では、
本発明に係る滑り層の特性を得るのがかなり難しい。例
えば金属スプレィ法では、箇々の材料層の厚みがしばし
ば厚くなりすぎ、またスポンジ状の表面となる欠点もあ
る。When forming the sliding layer, it is advantageous to use physical gas phase coating methods. Such well-known methods, which are not within the scope of the present invention, include, for example, certain sputter coating methods or ionization coating methods. The desired structure of the sliding layer is obtained by alternately depositing different metals or alloys. Other coating methods can also be used to form the sliding layer, for example chemical gas phase reactor methods or metal spray methods. However, with this method,
It is rather difficult to obtain the properties of the sliding layer according to the invention. For example, metal spraying has the disadvantage that the thickness of the individual material layers is often too thick and the surface is spongy.
大きな負荷のかかるエンジンでは、上張りの全体の厚み
は0.03mm、好ましくは、少なくとも0.05履に
することができる。すなわち滑り層の厚みは、強度に関
する要望を満たした上で、従来の方法に比べて少なくと
も3倍の厚みにすることができる。本発明の構造の滑り
軸受を小型のエンジンに用いる場合、上張りは0.01
2m5+程度の厚みにできる。上張りは、例えば2つの
軟質材料の層とこれら層の間にある硬質材料の層とで構
成されるよう、少なくとも3つの異なった層で構成すべ
きである。蒸着法とスパッタリング法によれば、非常に
薄い材料層を形成することができる。For heavily loaded engines, the total thickness of the overlay may be 0.03 mm, preferably at least 0.05 mm. That is, the thickness of the sliding layer can be made at least three times as thick as in conventional methods while still meeting the requirements regarding strength. When the sliding bearing having the structure of the present invention is used in a small engine, the overlay is 0.01
It can be made to a thickness of about 2m5+. The overlay should consist of at least three different layers, for example two layers of soft material and a layer of hard material between these layers. Vapor deposition and sputtering methods allow the formation of very thin material layers.
従って非常に多数の層、例えば2つの異なる材料からな
る10または20の交互の層で上張りを構成することも
できる。2つの異なった上張り材料に代えて、上張りに
3つまたは多数の異なった材料を使用しても差し支えな
い。こうして、最上部の層が消滅しても、この層の後の
滑り表面を形成するのが硬質材料とならないように構成
することもできる。It is therefore also possible to construct the lining with a very large number of layers, for example 10 or 20 alternating layers of two different materials. Instead of two different overlay materials, three or more different overlay materials may be used. In this way, it can also be configured such that, even if the top layer disappears, no hard material forms the sliding surface after this layer.
以下添付図面に沿って本発明の一実施例を詳細に説明す
る。An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
(実施例)
図中にて、参照番号1はスチール製の支持シェルを示し
ている。このシェル上には中間層すなわちライニング2
が配置されている。中間層またはライニング2は鉛−ブ
ロンズ合金またはこれと同類のもの、ホワイトメタルま
たはブロンズからできていて、大きな荷重強度と良好な
熱電導性を備えている。中間層2と事実上の上張り4と
の間には、例えばニッケルからなる拡散バリヤ層3が設
けられている。(Example) In the figures, reference number 1 indicates a support shell made of steel. On this shell is an intermediate layer or lining 2.
is located. The intermediate layer or lining 2 is made of a lead-bronze alloy or the like, white metal or bronze and has a high load strength and good thermal conductivity. A diffusion barrier layer 3, made of nickel, for example, is provided between the intermediate layer 2 and the actual overlay 4.
本発明が関与している滑り表面4は多重層からできてい
て2種類の異なった金属または合金の層Aと8から構成
されている。材料層Aは、滑り特性に優れ、硬度が低く
低融点の金属、例えばスズ−アンチモンからできている
。これに対し、例えばアルミニウム−スズからなる材料
aBは高い硬度と強度を備えている。これら材料層Aと
8を互いに交互に配置することにより、上張り全体の厚
みを増やすことができる。従って軟質材料層Aの全体厚
を大幅に厚くすることができ、軸受の強度特性に悪影響
を及ぼすことがない。図中にお番プる好ましい実施例に
よれば、軟質材料層へは層Bよりも厚く作られており、
しかも軟質材料層への1つが軸受の最上部の滑り表面を
形成している。The sliding surface 4 with which the invention is concerned is made of multiple layers and consists of layers A and 8 of two different metals or alloys. The material layer A is made of a metal with excellent sliding properties, low hardness, and a low melting point, such as tin-antimony. On the other hand, material aB made of aluminum-tin, for example, has high hardness and strength. By alternating these material layers A and 8 with each other, the overall thickness of the lining can be increased. Therefore, the overall thickness of the soft material layer A can be significantly increased without adversely affecting the strength characteristics of the bearing. According to a preferred embodiment shown in the figure, the soft material layer is made thicker than layer B;
Moreover, one to the soft material layer forms the uppermost sliding surface of the bearing.
上張りの箇々の層はある種の周知のガス・フェーズ・コ
ーティング法<aas phase Coatingm
ethod)により形成される。このコーティング法に
よれば、例えば、蒸発材料または材料供給源を交互に変
更することで望ましい材料層が形成される。またこの方
法によれば、同一層内で合金に含まれる特定の金属の含
有量を変えることができる。The individual layers of the overlay are coated using some well-known gas phase coating method.
method). According to this coating method, the desired material layer is formed, for example, by alternating the evaporated material or material source. Further, according to this method, the content of a specific metal contained in the alloy can be changed within the same layer.
滑り層は、薄い腐食保護層5で被覆されている。The sliding layer is covered with a thin corrosion protection layer 5.
この腐食保護層は、好ましくは、鉛またはスズを基材と
した合金から作られている。またこの保護層は、軸受の
ならし運転用の層として働く。保護層は、比較的短い運
転時間のうちに滑り表面からなくなる。この種の腐食保
護のならし運転用の層は、一般にフラッシュと呼ばれて
いる。This corrosion protection layer is preferably made from a lead- or tin-based alloy. This protective layer also serves as a running-in layer for the bearing. The protective layer disappears from the sliding surface within a relatively short operating time. This type of corrosion protection break-in layer is commonly referred to as flash.
本発明は前述した実施例に限定されることはなく、特許
請求の範囲内で如何ようにも修正することができる。材
料層の数および材料−の厚みは変更することができ、ま
た本発明の範囲内で2種類または3種類以上の金属もし
くは合金を用いて上張りを構成することもできる。The invention is not limited to the embodiments described above, but can be modified in any way within the scope of the claims. The number of material layers and the material thicknesses can vary, and two or more metals or alloys can be used to construct the overlay within the scope of the invention.
第1図は、本発明の実施例を示す一部断面図である。 第2図は、第1図のI−n線に沿った断面図である。 1・・・支持シェル、 2・・・中間層(ライニング) 3・・・拡散バリヤ層 4・・・上張り、 5・・・腐食保護層、 A、B・・・材料層。 FIG. 1 is a partially sectional view showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line I--n in FIG. 1. 1...Support shell, 2...Middle layer (lining) 3...Diffusion barrier layer 4... Overlay, 5...corrosion protection layer, A, B...material layers.
Claims (6)
の主軸受またはクランク側端部軸受において、当該軸受
は、好ましくは、支持シェル(1)と、中間層またはラ
イニング(2)と、滑り表面を形成する上張り(4)と
でなる、いわゆる3のつ構成要素の滑り軸受にして、滑
り軸受の上張り(4)が、違つた硬度特性と融点を備え
また違つた結晶構造を持つ2つまたは多数の異なつた金
属もしくは合金の層(A、B)からなり、これら層(A
、B)は互いに交互に配置され、上張りが少なくとも3
つの異なる材料前から形成されていることを特徴とする
滑り軸受。(1) In the main bearing or crank end bearing of an internal combustion engine, for example a large diesel engine, the bearing preferably forms a sliding surface with a supporting shell (1) and with an intermediate layer or lining (2). A so-called three-component sliding bearing, consisting of a lining (4), in which the lining (4) of the sliding bearing has two or more components with different hardness properties and melting points and different crystal structures. It consists of layers (A, B) of different metals or alloys, and these layers (A
, B) are arranged alternately with each other and the overlays are at least 3
A sliding bearing characterized in that it is formed from two different materials.
ち鉛また鉛を基材とする合金、スズまたはこれら類似の
材料からなる腐食保護およびならし運転用の層により被
覆されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載の滑り軸受。(2) said overlay (4) is coated with a flash layer (5), a corrosion protection and break-in layer of lead or lead-based alloys, tin or similar materials; A sliding bearing according to claim 1, characterized in that:
着法またはこれらと類似の物理的なガス・フェーズ・コ
ーティング法により作られていることを特徴とする特許
請求の範囲第1項または第2項に記載の滑り軸受。(3) The material layer of the overlay (4) is produced by a sputtering method, a vapor deposition method or a similar physical gas phase coating method; or The sliding bearing according to item 2.
てはおらず、網状または格子状の層として形成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第3項の
いずれか一つの項に記載の滑り軸受。(4) Some of the material layers (A, B) of the lining are not completely covered, but are formed as net-like or lattice-like layers. The sliding bearing described in any one of item 3.
り(4)の全体の厚みが少なくとも0.03mm、好ま
しくは、少なくとも0.05mmあることを特徴とする
特許請求の範囲第1項から第4項のいずれか一つの項に
記載の滑り軸受。(5) In an engine subject to heavy loads, the overall thickness of the overlay (4) is at least 0.03 mm, preferably at least 0.05 mm. A plain bearing as described in any one of the following paragraphs.
アルミニウム−スズ合金(B)であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項から第5項のいずれか一つの項に
記載の滑り軸受。(6) The material of the overlay is a tin-antimony alloy (A) and an aluminum-tin alloy (B), according to any one of claims 1 to 5. sliding bearing.
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