JPS62283216A - すべり軸受 - 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】 ３、発明の詳細な説明 「産業上の利用分野」 本発明はすべり軸受に関し、より詳しくは内燃機関に用
いられるすべり軸受に関する。

「従来の技術Ｊ 従来、すべり軸受として、　ＡＩ系合金からなるライニ
ング材の表面にＸｉメッキ層等の密着層を形成し、さら
にその′！１．着層の表面にＰｂ系合金からなるオーバ
レイ層を形成したすベリ軸受が知られている。

この種のすべり軸受において、Ｌ記密着層は、ＡＩ系合
金からなるライニング材とＰｂ系合金からなるオーバレ
イ層との密着強度を増大させるために必要なもので、両
者間に′ＩＩ：着層を形成すれば、その密着層を介して
ライニング材とオーバレイ層とを強固に連結することが
できるようになる。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、特に最近の自動車エンジンでは低コスト
化から鋳造軸、例えばＦＣ；Ｄ　７０が多く使用される
ので、その黒鉛周辺のパリ等により上記オーバレイ層が
早期に摩耗されるようになり。

オーバレイ層が摩耗して密着層、或いはライニング材が
露出すると、急激に耐焼付性が低下して焼付を起すよう
になる。さらに一般の鍛造軸であっても、高回転、高荷
重で使用される傾向にあり。

同様な問題が生じている。

「問題点を解決するための手段」 未発イはそのような扉情に鑑み、　ＡＩ系合金からなる
ライニング材の表面に密着層を形成し、さらにその密着
層の表面にＰｂ系合金からなるオーバレイ層を形成した
すべり軸受において、上記ライニング材の表面に四部を
形成してその表面を凹凸面に形成するとともに、このラ
イニング材の凹凸面上に、その凹凸面に倣って表面が凹
凸面となる密着層を形成して上記凹部の内面を密着層で
被覆し、さらに上記Ｖ、着層の凹凸面上にオーバレイ層
を形成して、このオーバレイ層を上記内面が密着層で被
覆された凹部内に充填し、上記ライニング材の凸面まで
密着層とオーバレイ層とが摩耗された際に、上記凹部内
に密着層とオーバレイ層とを残存させるようにしたもの
である。

「作用」 そのような構成によれば、上記ライニング材の凸面まで
密着層とオーバレイ層とが摩耗された際には、上記凹部
内に密着層とオーバレイ層とが残存されるので、その残
存されるオーバレイ層により耐焼付性の著しい低下を防
止して、焼付の発生を防止することができるようになる
。

「実施例」 以下図示実施例について本発明を説明すると、第１ａ図
において、ライニング材１はＡＩ系合金からなっており
、その表面に凹部２を形成してその表面を凹凸面に形成
している。必要に応じて、ライニング材ｌの裏面に裏金
を設けることができ、その裏金とは直接に、又はＸｉメ
ッキ層や純ＡＩ層等の′ＩＥ着層を介して′ＩＦ：着さ
せることができる。

上記ライニング材１の表面すなわち凹凸面上にはＮ１メ
ッキ、（ｕメッキ等からなる′ｒ：着層３を形成してあ
り、この′！Ｆ、着層３は上記ライニング材１の凹凸面
に倣って表面が凹凸面となっており、上記凹部２の内面
は密着層３によって被覆されている。

ざらに、上記密着層３の表面すなわち凹凸面上にはＰｂ
系のオーバレイ層４を形成してあり、このオーバレイ層
４は上記内面が密着層３で被覆された凹部２内に充填さ
れてその密着層３にＶ、着され、かつその表面は平滑面
となっている。

第２ａ図は、従来の同種のすべり軸受を示したもので、
第１ａ図に示した部分と相当する部分には、同一符号に
′を付して示している。同図から理解されるように１本
発明との差は、ｖ、着層３′が凹部２′内に完全に充填
されてその密着層３′の表面が平滑面となっており、そ
の平滑なＶ、着層３′上にオーバレイ層４′が形成され
ている点である。

すなわち従来は、ライニング材１′の表面は流体潤滑を
確保するためにできるだけ平滑面に形成するとともに、
上記′１！：Ｍ層３′を厚く形成して上記凹部２′内に
密着層３′を完全に充填させ、ライニング材１′の粗さ
の影響を少なくしてその密着層３′の表面をより平滑面
に形成するようにしていた。つまり上記凹部２′は、本
発明の凹部２のように端極的に形成されたものではなく
、ライニング材１′の表面をできるだけ平滑面に形成し
ようとしても生じる程度の凹部であり、一般にその粗さ
は１ルｍＲｚ程度以下、最大でも　１．５ｐｍＲｚ程度
である。

次に、上記ライニング材ｌに用いられるＡ１系合金とし
ては、重量％で、３〜２０％の錫、１０％以下のＳｉ、
残部ＡＩからなる合金を用いることができ、必要に応じ
て、　２．５％以下のＣｕ及び／又はｘｇを、またそれ
に加えて又はそれに代えて８％以下のｐｈを、さらにそ
れに加えて又はそれに代えて総量で０．１〜１％のＣｒ
、　　）Ｉｎ、　　Ｚｒ、　　Ｖ、Ｎｏ、　Ｃｏ、　　
Ｎｂの１種以上を添加してもよい、上記ライニング材１
は、鋳造、鋳造圧延、焼結、押出等、適宜の方法によっ
て製造することができる。

なお、図において、５はＡＩマトリックス、６はＳｉ、
　　７は５ｎ−Ｐｂをそれぞれ示している。

また、上記ライニング材ｌの表面の凹凸面は。

アルカリ、酸、又は電解エツチングによって形成するこ
とができ、その粗さを２〜２ＱｐｍＲｚ程度、好ましく
は４〜１０４ｍＲｚの範囲としている。粗さが２ルｍＲ
ｚ程度よりも小さいと、密着層３によって被覆された凹
部２を形成することが困難となる。また粗さが必要以上
に大きくなると、後述するように耐疲労性が低下するの
で、その最大値は２ｃ涛ｍ　Ｒｚ５度に制限される。

１−記’ｉ！ｌｉ着層３は、電気メー／キ等の湿式メッ
キ、又はスパー２タリング、イオンブレーティング等の
乾式メッキによって形成することができ、材料としては
Ｘｉ、　（：ｕ、　Ｃｒ、　Ｆｅ等を単体又は合金で用
いることができる。この’！着層３の厚さは、薄すざる
とライニング材１とオーバレイ層４とを充分に密着させ
ることがでさず、厚すざると凹部２内に密着層３が完全
に充填されて密着層３によって被覆された凹部２を形成
することが困難となるので、０．０１〜２　ｈ　ｍ程度
、好ましくは０．１−０．９　延ｍの範囲が良い。

上記オーバレイ層４に用いられるＰｂ系合金としては、
　Ｐｂに、１５％以下のＳｎ、　１５％以下ｃ７）Ｉｎ
、５％以下のＣｕ、　　５％以下ｓｂの１種以上を添加
したものを用いることができる。このオーバレイ層４は
。

電気メッキ等の湿式メー、キ、又はスパッタリング、イ
オンブレーティング等の乾式メッキによって形成するこ
とができ、その厚さは１〜２５ｇｍ程度が良い。

以上の構成によれば、第１ｂ図に示すように、上記ライ
ニング材■の凸表面まで密着層３とオーバレイ層４とが
摩耗されても、上記凹部２内に密着層３とオーバレイ層
４とが残存しているので、第１ｃ図に示すように、摺動
面にライニング材１．密着層３．およびオーバレイＮ４
が露出するようになる。したがって、オーバレイ層４が
耐焼付性の低下を抑制し、またライニング材ｌ内に添加
されて析出するＳｉ６等の硬質成分が耐摩耗性を向上さ
せ、さらに′Ｉ！Ｆ、着層３を構成する材料が硬質のＮ
ｉやＣｒである場合には、それらも耐摩耗性を向上させ
るように機衡する。

したがって、すべり軸受の使用開始時には。

オーバレイ層４により初期なじみ性の向上、片当りの緩
和、低摩擦化を達成できるとともに、上記密着層３とオ
ーバレイ層４とがライニング材１の凸表面まで摩耗され
ても、良好な耐焼付性と耐摩耗性とを維持することがで
きる。

これに対し、従来のすべり軸受では、オーバレイ層４′
が摩耗すると、　ｆｆ５２ｂ図、第２ｃ図に示すように
、Ｗｉ動面全域に密着層３′が露出し、或いはさらにＣ
ＩＥ着層３′が摩耗するとライニング材１′が露出する
ので、耐焼付性が著しく低下する。

次に、本発明の効果を試験結果に基づいて説明する。

：５３図に示す試験結果は、本発明品ｌと比較材１〜４
について下記の試験条件で焼付面圧を測定した結果を示
すものである。

（試験条件） 試験機：ジャーナル型焼付試験機 回転数：　１３００ｒＰ■　（速度２．７鳳／ｓ）潤滑
油：１０１−３０ 油温　：１４０℃ 相手軸：　Ｆｅ０７０　（ｌ（マ２ＱＯ−２５０）軸粗
さ：　０．５〜Ｏ，ｆｉ　４　ｍＲｚ荷重パターン：最
初の８０分は５０Ｋｇ／ｃｒｒｒ’で、次の４５分はＩ
ＱＯＫｇ／ｃゴで、以後は４５分毎に　ＩＯＱＫｇ／ｃ
ｒｒｒ’ずつ焼付に至るまで増加。

本試験に用いた本発明品１は、５ｐｃｃからなる基金に
、Ａｌ−１２Ｓｎ　−１，５ρｂ　−３５ｉ　−１（ｕ
　−Ｑ、２Ｃｒからなる厚さ０．２５■１のライニング
材を圧接し、次にこのライニング材の表面にアルカリエ
ツチングにより６４ｍＲｚの凹凸面を形成したら、電気
メッキにより　０．３ｓｍ厚の′ｆＥ着層としてのＸｉ
メッキ層を形成し、さらにそのＸｉメー７キ層上に、Ｐ
ｂ−７，５３ｎ−５，５Ｉｎ　−０，ＩＣｕからなる厚
さ５ｐｍのオー／（レイ層を電気メッキにより形成した
ものである。

これに対し、比較材１は、上記本発明品１のライニング
材表面に施したエツチングをやめるとともに１本発明品
１から密着層とオーバレイ層とを除去したもの、比較材
２は、上記本発明品１のライニング材表面に施したエツ
チングをやめ、ｖ、Ｍ写 層の厚さを　２．５ｐｍと厚くしたもの、比較材３は、
本発明品ｌからｖ、Ｒ層を省略したもの、比較材４は１
本発明品ｌのＴ：着層をｌＪＬｍ厚とし、かつオーバレ
イ層を省略したものである。なお、各比較材１〜４にお
いて、その他の構成は本発明品１と同一としである。ま
た、断面形状を測定したところ、本発明品１は第１ａ図
に示す断面形状が得られていたが、比較材２では第２ａ
図で示す断面形状となっていた。

第３図に示す試験結果から明らかなように、本発明品１
は、オーバレイ層と密着層とが摩耗された際には第１ｂ
図に示す断面形状となって、他の比較材１〜４に比べて
大きな耐焼付性が得られるようになる。これに対し、特
に比較材４は直接密着層が相手軸に摺接し、また比較材
２も早期にオーバレイ層が摩耗して密着層が相手軸にＩ
！接するようになるので、耐焼付性が劣る結果となって
いる。他方、比較材１．３は、それぞれライニング材が
相手軸に摺接するようになるので、そのライニング材自
体の耐焼付性能を示すようになる。

次に、第４図に示す試験結果は、上記本発明品１と比較
材１〜４について下記の試験条件で摩耗量を測定した結
果を示すものである。

（試験条件） 試験機：往復動荷重試験機 回転数：　２３００ｒｐ− 面圧　：Ｏ±ＩＧＯＯＫｇ／ｃｒｒｒ″潤滑油二ｌ０Ｗ
−３０ 油温　：　１４０℃ 相手軸：　ＦＣＯ７０（）１マ２００−２５０）軸粗さ
：　０．８〜１．０　ｐｍＲｚ 第４図の試験結果に示されるように、密着層が直接相手
軸に摺接する比較材４は、密着層が硬いのでＳ耗量は少
ないが、早期に焼付いて測定不能となる。同様に、早期
にオーバレイ層が摩耗して″ｌＥ着層が相手軸にＦＭ接
するようになる比較材２も、オーバレイ層が摩耗するま
では本発明品１と同様な摩耗の状態を示すが、オーバレ
イ層が摩耗して密着層が相手軸に摺接するようになると
、焼付を生じて測定不脂となる。

他方、密Ｒ層のない比較材３は、オーバレイ層とライニ
ング材との密着強度が小さいので２オ一バレイ層が剥離
するように摩耗するようになり、したがって試験開始後
、摩耗量が急激に増大する。それ以後はライニング材が
相手軸に摺接するようになるので、ライニング材の材質
に基づいてほぼ一定の勾配で摩耗量が増大するようにな
る。

ざらに″！Ｅ着層もオーバレイ層もない比較材１は、試
験開始後からライニング材の材質に基づいてほぼ一定の
勾配で摩耗量が増大するようになる。

これに対し本発明品１は、オーｌ（レイ層がｙｌＪεす
るまでは比較的摩耗量が大きいが、′８！ｌｓＭ層とオ
ーバレイ層とが摩耗して第１ｂ図に示す断面状態となっ
た後は、ライニング材、密着層およびオーバレイ層によ
るＷＷどなるので、ライニング材のみの摺接となる比較
材１．３よりも小さな勾配で摩耗量が増大するようにな
り、図示していないが、やがて比較材りよりも摩耗量が
小さくなる。

次に、第５図は、本発明品２〜４について、上述の試験
条件でそれぞれ焼付面圧を測定した試験結果を示すもの
である１本発明品２〜４は、上記本発明品１の密着層と
してのＸｉメツ！Ｆ一層をそれぞれ、Ｃｒメ７キ層、　
ｌｉｅメッキ層、Ｃｕメ７キ層に変更したもので、それ
以外の条件は同一としている。

同図の試験結果に示されているように、本発明品２〜４
はいずれも、上記比較材１〜４に比較して、憬れた耐焼
付性能が得られている。

また、第６図に示した試験結果は、上記本発明品ｌにお
いて、密Ｍ層の厚さを種々に変化させ、上記試験条件で
それぞれ焼付面圧を０定した結果を示すものである。こ
の結果から、密着層の厚さの最大値は前述したように２
ＪＬｍ程度となる。他方、密着層の厚さの最小値は、そ
の厚さがあまり薄くなると、前記ライニング材１の凹凸
面の全域を確実に密着層で被覆させることが困難となり
。

製品間にバラツキが発生するようになるので、その密着
層の厚さの最小値はＱ、０Ｉ７ｔ　ｍ程度となる。

さらに、第７図に示した試験結果は、上記本発明品１に
おいて、ライニング材１の表面粗さを種々に変化させ、
上記試験条件でそれぞれ焼付面圧を測定した結果を示す
ものである。この結果から、粗さをあまり小さくすると
、第１ｂ図の状態を実現するのが困難となり、第２ｂ図
の状態となってしまうので、ライニング材１の表面粗さ
の最小値は前述したように２ｐｍ程度となる。

他方、ライニング材１の表面粗さの最大値は、その粗さ
が大きくなっても焼付面圧については良好な状態を維持
できる。しかしながら、上記凹部２の深さが必要以上に
深くなると、その内面全域に密着層を形成することが困
難となって密着強度の低下を招くようになり、またその
凹部２内にオーバレイが充填されていたとしてもそれは
ライニング材に比較して極めて柔いので、実質的に空洞
の状態と同じになる。

そしてそのような状態となると、繰返し動荷重が加わっ
た際の応力集中が大きくなって凹部の底部にクラックが
生じやすくなり、耐疲労性に悪影響を及ぼすようになる
。この傾向は、特に１５０〜２００℃という高温状態で
顕著であった。したがって、上記ライニング材１の表面
粗さの最大１直は上述の点を考慮して定められ、その最
大値は、約２０ＪＬｍＲｚ程度であった。

「発明の効果」 以上のように、本発明によれば、責来の同種のすべり軸
受に対し、ｉｊｔ焼付性の向上および耐摩耗性の向上を
図ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１＆図は本発明の一実施例を示す断面図、第ｔｂ図は
第Ｌａ図におけるオーバレイ層および密着層がライニン
グ材の凸面まで摩耗された際の状態を示す断面図、第１
ｃ図は第１ｂ図の平面図、第２ａ図、第２ｂ図、第２Ｃ
図はそれぞれ従来のすべり軸受において、上記第１ａ図
、第１ｂ図、第１ｃ図にそれぞれ相当する断面図と平面
図、第３ｒ！！Ｊないし第７図はそれぞれ本発明の効果
を示す試験結果図である。 １・・・ライニング材　　２・・・凹部３・・・密着層
　　　　　　４・・・オーバレイ層試錬！％憤（ｈｒ、
） 第５図 第　　６　　図 、＄、％明晶

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａｌ系合金からなるライニング材の表面に密着層
   を形成し、さらにその密着層の表面にＰｂ系合金からな
   るオーバレイ層を形成したすべり軸受において、上記ラ
   イニング材の表面に凹部を形成してその表面を凹凸面に
   形成するとともに、このライニング材の凹凸面上に、そ
   の凹凸面に倣って表面が凹凸面となる密着層を形成して
   上記凹部の内面を密着層で被覆し、さらに上記密着層の
   凹凸面上にオーバレイ層を形成して、このオーバレイ層
   を上記内面が密着層で被覆された凹部内に充填し、上記
   ライニング材の凸面まで密着層とオーバレイ層とが摩耗
   された際に、上記凹部内に密着層とオーバレイ層とを残
   存させることを特徴とするすべり軸受。
2. （２）上記密着層がＮｉ系金属、Ｃｕ系金属、Ｃｒ系金
   属又はＦｅ系金属のメッキ層からなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のすべり軸受。
3. （３）上記密着層の厚さが０．０１〜２μｍであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   すべり軸受。
4. （４）上記ライニング材１の凹凸面の粗さが２〜２０μ
   ｍＲ＿２であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のいずれかに記載のすべり軸受。