JP2001263338A

JP2001263338A - すべり軸受

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Publication number: JP2001263338A
Application number: JP2000080208A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Yamada; 達夫山田; Toshiaki Kawachi; 利明川地; Hideo Ishikawa; 日出夫石川; Takayuki Shibayama; 隆之柴山
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2001-09-26
Also published as: US20010024536A1; GB2360553B; US6497513B2; GB0100634D0; GB2360553A

Abstract

(57)【要約】【課題】非焼付性に優れるすべり軸受とする。【解決手段】裏金の内面に軸受メタル層２を設ける。軸
受メタル層２の内面に深さを相違する複数の凹部ａ、ｂ
を設けて凹凸面とする。この凹部ａ、ｂ内に軟質のオー
バレイ４を充填する。使用初期には、オーバレイ４によ
りなじみ性を発揮する。摩耗が進行して、浅い凹部が消
滅する摩耗レベルＩになるとと、凸部ｃを形成する中間
層３または軸受メタル層２が露出し、オーバレイ４が混
在した状態になる。さらに摩耗レベルIIになると、浅い
凹部ｂが消滅しても深い凹部ａが残存して、焼付を生じ
にくい状態が維持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、すべり軸受、特
に軸受メタル層の内側表面が凹凸面とされ、この凹凸面
上をオーバレイにより被覆されているすべり軸受に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】裏金に軸受メタル層を接合し、さらに軸
受メタル層の表面にＰｂ−Ｓｎ合金などの軟質材料によ
るオーバレイを設けてなじみ性や異物埋収性を高めたす
べり軸受が知られている。また、軸受メタル層とオーバ
レイとの間にＮｉ等からなる中間層を設け、オーバレイ
中の成分が軸受メタル層へ拡散するのを防止したり、オ
ーバレイの接合性を高めたすべり軸受も知られている。

【０００３】ここで、オーバレイが摩耗して硬い軸受メ
タル層や、さらに硬質の中間層が広い面積にわたって露
出すると、シャフトがこれら硬い層と広い面積で摺動す
ることになり焼付を生じやすくなる。このため、図７、
図８に示すように、軸受メタル層６１の内面に軸方向に
ボーリング加工により溝状の凹部６４を形成し、この凹
部６４に沿って中間層６２、オーバレイ６３を形成し
て、仮に図７に示す摩耗レベルＭまで摩耗しても、凹部
６４内の軟らかいオーバレイ６３と中間層６２や軸受メ
タル層６１が混在して露出する状態にして、広い範囲に
わたって硬い軸受メタル６１と中間層６２が露出しない
ようにして非焼付性を維持するすべり軸受も知られてい
る。

【０００４】ここで、オーバレイの占める面積が広い
と、なじみ性や異物埋収性に優れるが耐疲労性や耐摩耗
性が低下することになる。一方、軸受メタル層の露出す
る面積が広いと、耐疲労性や耐摩耗性に優れるが、なじ
み性や異物埋収性が低下して、非焼付性が低下する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のすべり
軸受では、同じ深さの凹部により構成されているため
に、特に荷重部で凹部まで摩耗すると、広い範囲にわた
って硬い軸受メタル層が露出し、急激に焼付を生じやす
くなる。特に、近年環境問題から鉛の使用を避ける傾向
があり、このため、軸受メタル層も硬質化する傾向と相
俟って、焼付を生じやすくなるおそれを生じる。

【０００６】そこで、本発明では、深さを相違する複数
の凹部を設けて、軸受メタルとオーバレイの露出する面
積が急激に変化することを防止することにより非焼付性
を向上したすべり軸受とすることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、凹
部には、その深さを相違する複数の凹部が設けられてい
る。この構成により、使用初期には、複数の深さの凹部
に充填されているオーバレイによりなじみ性が発揮され
る。そして、摩耗が進行して、浅い凹部が消滅すると、
凸部を形成する中間層または軸受メタル層が露出し、オ
ーバレイと混在した状態になる。さらに摩耗して浅い凹
部が消滅しても深い凹部が残存して、荷重部がオーバレ
イと混在した状態で存在するために、広い範囲にわたっ
て軸受メタル層が露出することがなく、焼付を生じにく
い状態が維持される。

【０００８】軸受メタルの材質は、Ｃｕ、Ａｌ合金がそ
の代表例であり、オーバレイの材質はＰｂ、Ｐｂ合金、
Ｓｎ、Ｓｎ合金、ＰＴＦＥやＰＦＡ等の公知の摺動用樹
脂など適宜選択することができる。

【０００９】また、軸受メタル層上にオーバレイを直接
充填することもできるが、軸受メタル層とオーバレイの
間に中間層を設けて、密着性を高めたり、オーバレイ中
の成分が軸受メタル層中に拡散することを防止すること
ができる（請求項２）。中間層の材質としては、Ｎｉ、
Ａｇの他、Ｎｉ合金、Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｃ
ｏ、Ｃｏ合金、Ｓｎ、Ｓｎ合金、Ｚｎ、Ｚｎ合金など適
宜選択される。

【００１０】オーバレイの材質は、鉛錫合金が代表的で
あるが、鉛を含有していない他の軟質材料、例えば樹脂
や錫系の合金により形成することもできる。

【００１１】

【発明の効果】請求項１の発明では、裏金の内面に軸受
メタル層を設け、また、軸受メタル層の内面を凹凸面と
し、凹部内に軟質のオーバレイが充填されている円筒形
もしくは半円筒形のすべり軸受において、凹部には、そ
の深さを相違する複数の凹部が設けられていることによ
って、非焼付性に優れたすべり軸受とすることができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態１に
ついて、半割軸受の例を図１〜図５を参照して説明す
る。この実施の形態１は、運転条件により組み込まれる
回転シャフトとの関係で、最小油膜厚さ（Ｈｍｉｎ．）
となる部位をすべり軸受１の左右中央としている。

【００１３】すなわち、外径５６ｍｍ、幅２６ｍｍの半
円筒形のスチールからなる裏金（図示しない。）の内面
に、５重量％Ｓｎを含有するＣｕ合金により厚さ０．３
ｍｍの軸受メタル層２が接合されている（図３参照）。
この軸受メタル層２の内面には、最小油膜厚さ（Ｈｍｉ
ｎ．）となる中央位置から左右７０°の角度範囲に対し
て、軸受メタル層２の内面が凹凸面とされている。

【００１４】この凹凸面は、図２に示すように、すべり
軸受１の円周方向から３０°の傾きをもって、深さ２０
μｍの深い凹部ａが１００μｍの間隔を隔てて横幅１０
０μｍの溝状に形成されている。またこの深い凹部ａの
間に形成される凸部ｃは、長さ１５０μｍとされ、この
凸部ｃの間に長さ１５０μｍ、深さ５μｍの浅い凹部ｂ
が形成されて、この軸受メタルの内面には深さを相違す
る２種類の凹部ａ、ｂが設けられている。そして、この
深い凹部ａと浅い凹部ｂと凸部ｃにより凹凸面とされた
軸受メタルの表面に沿って厚さ１．５μｍのＮｉからな
る中間層３が形成されている。さらに、この中間層３の
内面に、錫合金からなるオーバレイ４により両凹部が充
填され、凸部ｃの表面から２０μｍの厚さで被覆されて
いる。

【００１５】このすべり軸受１の製造方法について説明
すると、裏金に軸受メタル層２を接合したバイメタルを
半円筒形に湾曲した後、端部を処理される。このバイメ
タルに対して水系洗浄脱脂、電解脱脂、酸洗いの順で前
処理を行った後に、エッチングが行われる。エッチング
の際には、マスキングをパッド印刷により行なわれる。

【００１６】パッド印刷により得られるパターンは周知
なとおり、自由な形状を選択することができるが、本実
施例では、図４に梨地模様で示すように、凸部ｃに対応
する部位、すなわち、すべり軸受１の円周方向から３０
°の傾きをもって、１００μｍの横幅間隔で、長さ３０
０μｍの長方形形状にマスキングＸが施された。使用さ
れたマスキング材は、耐酸性および耐アルカリ性に優れ
たＨＥＲ３００（商標）を使用した。また、エッチング
する領域以外のすべり軸受１の内面、背面及び縁面に耐
酸性および耐アルカリ性を有するマスキング材のＨＥＲ
３００（商標）を塗布して覆われる。このようにしてエ
ッチングを施さない部位をマスキングＸ上で、一回目の
エッチングが施された。一回目のエッチングは、硝酸２
０ｍｌ／ｌ、塩酸２０ｍｌ／ｌ、過酸化水素２０ｍｌ／
ｌのエッチング液中に浸漬し、電流密度２Ａ／ｄｍ^２、
温度２０°Ｃの条件で５分間、電解エッチングがなされ
た。

【００１７】これにより、パッド印刷によりマスキング
材により覆われていない部位が深さ５μｍにエッチング
されて浅い凹部ｂおよび深い凹部ａに対応する部位が形
成された（図４参照）。また、マスキングＸしていた部
位はエッチングされずに残存して相対的に凸部ｃとな
り、軸受メタル層２の内表面が凹凸面とされる。なお、
これら電解エッチングの条件を適宜変更することによっ
て、エッチング深さを任意に調整することができる。

【００１８】次に、深い凹部ａを深さ２０μｍとするた
めに、二回目のエッチングが行われる。この二回目のエ
ッチングは、図５に梨地模様で示すように、凸部ｃ及び
浅い凹部ｂに対応する部位をマスキングＹを施して行わ
れた。すなわち、一回目のパッド印刷、電解エッチング
と同様の手順により、凸部ｃおよび浅い凹部ｂに対応す
る部位にマスキングＹが施された。なお、一回目のエッ
チングよりエッチング時間を長くした。このエッチング
により、マスキングされた凸部ｃ及び浅い凹部ｂはエッ
チィングされずに、深い凹部ａのみが更に１５μｍエッ
チングされて、軸受メタル層２の内面に２０μｍの深い
凹部ａと深さ５μｍの浅い凹部ｂと凸部ｃにより凹凸面
が形成された。

【００１９】マスキング材を取り除いて電解酸洗浄を行
った後に、Ｎｉめっきにより厚さ１．５μｍの中間層３
を形成した。これにより、凹凸面をなす軸受メタルの内
面に沿って、中間層３が倣い設けられる。続いて、Ｓｎ
めっきによりオーバレイ４が形成され、深い凹部ａ、浅
い凹部ｂ内にオーバレイ４が充填されるとともに、凸部
ｃ上にさらに２０μｍの厚さで被覆される。そして、さ
らに仕上げの機械加工が施されて、図１に示すすべり軸
受１が完成した。

【００２０】この図１に示す実施例のすべり軸受１が、
図示しないハウジングに取付けられて、シャフトを支持
して運転されると、使用初期には、軸受内面はオーバレ
イ４が露出してなじみ性に優れた効果を発揮する。そし
て、オーバレイ４が時間の経過とともに摩耗して、図３
に示す摩耗レベルＩになると中間層３や軸受メタル層２
が露出する。この際、凸部ｃの軸受メタルと軟らかいオ
ーバレイ４とによりシャフトが摺動し、硬い中間層３や
軸受メタル層２が広い範囲にわたって露出することがな
く、軸受メタル層２の部位により耐疲労性や耐摩耗性が
発揮される。また、浅い凹部ｂと深い凹部ａの部位で
は、その表面を被覆しているオーバレイ４により、十分
な異物埋収性が発揮され、非焼付性が発揮される。さら
になじみ性の必要性が少なくなる段階に至ると、浅い凹
部ｂが消滅する程度まで摩耗が進んで摩耗レベルＩＩに
なり、浅い凹部ｂの部位の中間層３や軸受メタル層２も
露出し、これらの面積が増加して、さらに高い耐疲労性
や耐摩耗性が発揮される。そして、軸受内面は、深い凹
部ａに充填されたオーバレイ４と、軸受メタル層２が交
互に露出した縞模様を呈する。

【００２１】そして、本実施の形態１では、深い凹部ａ
が略円周方向に延びる溝状に形成しているために、仮に
硬い異物がすべり軸受１とシャフトとの間に入っても、
シャフトの回転によって、深い凹部ａ内のオーバレイ４
中を円周方向に移動しながらオーバレイ４中に埋収され
て、無害化し、オーバレイ４が大きく損傷することが防
止される。

【００２２】次に実施の形態２を図６を参照して説明す
る。この実施の形態２は、実施の形態１に対して、軸受
メタル層２の内面に形成する凹凸面を図６に示すように
変更したすべり軸受の例であり、裏金、軸受メタル層
２、中間層３およびオーバレイ４の組成や、すべり軸受
１の形状等を共通の構成にされている。そして、軸受メ
タル層２の内面には、すべり軸受１の円周方向から３０
°の傾きをもって、横幅１００μｍの凸部ｆが直線的に
形成されている。この凸部ｆの間に凹部ｄ，ｅが形成さ
れている。この凹部ｄ，ｅには、深さ５μｍ、長さ１０
０μｍの略正方形をなす浅い凹部ｅと、深さ２０μｍ、
長さ１００μｍの正方形をなす深い凹部ｄが交互に形成
されて、軸受メタルの内面に深さを相違する２種類の凹
部ｄ，ｅが設けられている。そして、この深い凹部ｄと
浅い凹部ｅと凸部ｆにより凹凸面とされた軸受メタル２
の内面に沿って中間層が形成され、さらに、オーバレイ
４により充填被覆されている。

【００２３】この実施の形態２のすべり軸受において
も、ハウジングに取付けられて、運転されると、実施の
態様１と同様に、初期には、オーバレイによりなじみ性
が発揮され、また、オーバレイが時間の経過とともに摩
耗すると、軸受メタル層２が露出し、シャフトは軸受メ
タル層２によって支えられて、高い耐疲労性や耐摩耗性
が発揮される。また、浅い凹部ｂが摩耗すると、高い耐
疲労性や耐摩耗性が発揮される。さらに、残存する深い
凹部ａに充填されたオーバレイ４によって、異物埋収性
が発揮されることになる。これらにより、優れた耐焼付
性が発揮される。

【００２４】以上、本発明の実施の形態１および実施の
形態２を詳細に説明したが、これらの実施の形態に限る
ことなく、下記に例示するように、本発明の趣旨を逸脱
しない範囲で実施することができる。

【００２５】（１）実施の形態１，２では、軸受メタル
を銅合金としているが、アルミニウム合金とすることも
できる。またオーバレイ４を錫合金としているが、鉛ー
錫合金とするなど、これらの材質を適宜選択して実施す
ることができる。

【００２６】（２）実施の形態１では、深い凹部ａをす
べり軸受１の円周方向に対して３０°の角度で直線状に
延びる凹溝形状の例を示しているが、必ずしも円周方向
に直線的に設ける必要はなく、曲線的に設けてもよい。

【００２７】（３）実施の形態１，２では、軸受メタル
層２の深い凹部ａ，ｄの深さを２０μｍとした例を示し
たが、エッチング条件を適宜選択することにより、１０
〜５０μｍの深さに形成することができ、また、浅い凹
部ｂ，ｅも３〜１５μｍとするなど、適宜変更して実施
することができる。

【００２８】（４）実施の形態１，２では、錫合金から
なるオーバレイ４が摺動面を覆っている例を示したが、
軸受メタル層２を露出して、軸受メタル層２とオーバレ
イ４が縞模様に表われた状態まで内面を仕上げ加工して
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】一部切欠斜視図

【図２】軸受メタル内面の一部拡大展開図

【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図

【図４】マスキング部位を示す一部拡大平面図

【図５】マスキング部位を示す一部拡大平面図

【図６】他例の一部拡大平面図

【図７】従来例を示す一部拡大断面図

【図８】従来例の図７の摩耗レベルＭまで摩耗した状態
の平面図

【符号の説明】

２…軸受メタル層３…中間層４…オーバレイａ…深い凹部ｂ…浅い凹部ｃ…凸部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川日出夫名古屋市北区猿投町２番地大同メタル工業株式会社内 (72)発明者柴山隆之名古屋市北区猿投町２番地大同メタル工業株式会社内Ｆターム(参考） 3J011 AA20 BA13 DA02 KA02 MA02 QA03 QA05 SB03 SB04 SB05 SB15 SC04 SC05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】裏金の内面に軸受メタル層を設け、ま
た、該軸受メタル層の内面を凹凸面とし、該凹部内に軟
質のオーバレイが充填されている円筒形もしくは半円筒
形のすべり軸受において、前記凹部には、その深さを相違する複数の凹部が設けら
れていることを特徴とするすべり軸受。
【請求項２】軸受メタル層とオーバレイとの間にＮ
ｉ、Ａｇなどからなる中間層が設けられていることを特
徴とする請求項１記載のすべり軸受。
【請求項３】凹部は、浅い凹部とこれよりも深い凹部
が交互に形成されていることを特徴とする請求項１，２
記載のすべり軸受。
【請求項４】深い凹部は、円周方向または該円周方向
に対して斜め方向に延びていることを特徴とする請求項
１〜３記載のすべり軸受。
【請求項５】凹部をエッチングにより形成していること
を特徴とする請求項１〜４記載のすべり軸受。