JPH0737679B2

JPH0737679B2 - すべり軸受

Info

Publication number: JPH0737679B2
Application number: JP1315603A
Authority: JP
Inventors: 正田中; 雅昭坂本; 求和田; 秀幸城所; 陽兒永井
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 1989-12-05
Filing date: 1989-12-05
Publication date: 1995-04-26
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: JPH03177598A; DE4038819C2; GB9026484D0; GB2239296B; GB2239296A; DE4038819A1; US5056937A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、オーステナイト系ステンレスを裏金とする、
すべり軸受に係わり、更に詳しく説明するならば、特に
高強度で熱膨張係数が高く、軸受の薄肉化、ハウジング
の軽合金化に伴う締代低下の対策に好適なすべり軸受に
関するものである。締代とは、軸受の一部分の名称で、
軸受をケースに圧着固定させるために必要なものであ
る。詳しく説明すれば、半割軸受の場合に軸受は、組付
前の状態では、第２図アのように、ケースの半分より、
若干突き出ており、この突き出た部分Ｃを、締代とい
う。軸受Ａは組付けた状態では、第２図、イのように、
締代に相当するだけの圧縮を受けて、ケースに圧着固定
し、真の円筒型となるのである。締代を実際に測定する
には、ケースＢの内径と同一径の内径を有する模範を用
意し、一定の圧力をもって、軸受を模範内に圧入し、模
範から突き出ている軸受の部分の長さを締代として、計
量するのである。

〈従来の技術〉従来のすべり軸受は、低炭素鋼裏金に軸受合金を接着さ
せ使用していた。また、ハウジングも低炭素鋼が使用さ
れ、そのため熱膨張係数が軸受裏金とハウジングとで類
似していて、運転中の昇温によっても軸受とハウジング
は、隙間を生じる事なく密着していて、さほど問題なか
った。

〈発明が解決しようとする問題点〉内燃機関の大端部軸受および主軸受は、半割軸受を軸受
ハウジングと密着させるため、強い締代で組み付ける。
特に最近エンジンの軽量化に伴い軸受ハウジングの軽合
金化がされて、高温時にアルミ合金（熱膨張係数20×10
^-6／℃）が低炭素鋼裏金（熱膨張係数13.5×10^-6／℃）
と比べて、より膨張して軸受の締代が低下する。従って
高速運転時の昇温によるハウジングの変形に対し軸受が
追従できず、隙間が生じる。その防止対策として、より
強い締代を要するが、低炭素鋼裏金の弾性限度やハウジ
ングの剛性に限界があり、軽量化を阻害している問題点
があった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決したすべ
り軸受を得ることである。

〈問題点を解決するための手段〉本発明のすべり軸受は、熱膨張率15×10^-6以上を有する
オーステナイト系ステンレス鋼裏金部分と、この上に設
けられた0.05〜５μｍのメッキ接着層と、その上に１〜
20μｍのCuまたはCu合金メッキ層とを有する三層裏金、
及び該裏金上に、0.1〜2mmの厚さに設けられた銅鉛合金
または鉛青銅合金層を備え且つアルミニウム合金ハウジ
ングと組み合わせて使用される半割軸受または円筒ブシ
ュなどのすべり軸受であることを特徴とする。

本発明者は、上記従来技術の問題点を解消するための手
段として高強度で熱膨張係数の高い、オーステナイト系
ステンレス（熱膨張係数17.5×10^-6／℃）を裏金に使用
することに着目した。内燃機関の運転時、軸受部は高温
（150〜200℃）となり裏金は膨張して、ハウジングの変
形に追従できる。従って組み付け時に大きな締代を要す
ることなく、運転時にハウジングの熱による膨張に追従
して密着することと、高強度であるため、裏金のフレッ
チングに強く、合金の疲労強度も向上する。よって大端
部軸受および主軸受のハウジングの軽量化が可能とな
る。

しかし、ステンレスの表面は、薄く強靱な酸化皮膜で覆
われているため、軸受合金との接着が難しい。またステ
ンレスは、バイメタル焼結時の圧延加工により加工誘起
マルテンサイト変態を起こし、加工硬化し機械加工が困
難となる。

本発明では、上記困難性を克服するためオーステナイト
系ステンレスを裏金とした銅鉛合金または鉛青銅合金の
焼結バイメタルを製造するにあたり、より確実な接着を
得るためには、ステンレスにCuメッキをした上に、銅鉛
合金あるいは鉛青銅合金を焼結した。ステンレスの表面
は、薄く強靱な酸化皮膜で覆われているため、それを除
去するため本発明では、塩酸中にCoまたはNiを添加し陰
極電解して、CoまたはNiの接着層をメッキした上に、Cu
メッキを行った。しかる後、通常の焼結工程（Cuメッキ
した低炭素鋼への焼結と同様）を経て、接着の良好な焼
結バイメタルを製造した。

また、圧延加工による加工硬化を防止するため本発明で
は、加工誘起マルテンサイト変態を阻止する元素である
Niを10.5〜16％,Mnを0.5〜４％含むオーステナイト系ス
テンレス鋼を使用した。従ってバイメタルを焼結製造時
の圧延加工により、さほど加工硬化しないので、半割メ
タルまたはブッシングに加工する場合、容易にプレス加
工及び切削加工が行える。

〈作用〉本発明による軸受を使用すれば、オーステナイト型ステ
ンレスを裏金とするため、熱膨張係数が高く、運転時の
昇温により膨張するため、軽合金ハウジングの膨張に追
従する。従って、組み付け時に大きな締め代を要せず運
転時にハウジングにより密着し、高速回転に対しても軸
受が振動することなく、軸受の疲労強度を向上させる。

しかし、オーステナイト型ステンレスの表面は、薄く強
靱な酸化皮膜を持つため、直接、軸受合金層を接着させ
ることは不可能である。そこで、塩酸中にCoまたはNiを
添加し陰極電解し、CoまたはNiの接着層を形成させる。
その厚さは、CoまたはNiが安定した皮膜を形成し、確実
な接着を得るために下限は0.05μｍとし、上限は経済的
理由から５μｍとする。この接着層の上にCuが容易にメ
ッキされる。Cuメッキ層のうえに、銅鉛合金または鉛青
銅合金を焼結することは、従来のCuメッキした低炭素鋼
への焼結と同様に確実な密着が得られる。

Cuメッキ層の厚さは、確実な接着を得るために下限は１
μｍとし、経済的理由から、上限は20μｍとする。

また接着層はCo、Ni及びそれらの合金であるが、Co−Cu
は、Ni−Cuより拡散し難く、接着が極めて良く、好まし
くはCo及びその合金である。

また、バイメタルを製造する工程において焼結時にポー
ラスを無くすこと、及びサイジングのために圧延加工を
行なうが、オーステナイト型ステンレスは、圧延加工に
より加工誘起マルテンサイト変態を起こし、硬度が大幅
に上昇し、バイメタルから軸受に加工する時プレス加工
及び切削加工を行うが、加工が困難で工具寿命が短く不
経済である。そこでNiを10.5〜16％,Mnを0.5〜４％含む
オーステナイト鋼を使用した。これらの元素は、オース
テナイトを安定させ、加工時に起こる加工誘起マルテン
サイト変態を阻止する作用がある。Niの下限はオーステ
ナイトを安定させるために10.5％とし、上限は経済的に
16％とした。またMnの下限はオーステナイトを安定させ
るために0.5％とし、多くなると脆くなるため上限は４
％とした。

従って、裏金の硬化を抑え、すべり軸受の機械加工を容
易にする作用がある。

〈実施例〉以下、本発明の実施例を以下に説明する。

オーステナイト型ステンレス鋼SUS316L（厚さ1.2mm）の
裏金を脱脂後、200g/lの割合で塩化コバルトを添加した
塩酸（濃度100ml/l）中に入れ、陰極電解して活性化処
理を行い、接着層（２μmCo）を生成した上に、Cuメッ
キを10μｍ付けた。ここで陰極電解とは裏金素材を陰極
として電解することであり、陰極電流密度は5A/dm²であ
り、電解液温度は25℃、電解時間は３分である。Cuメッ
キは通常のシアン化Cuメッキを使用し、メッキ液は青化
第１銅70g/lと、遊離青化カリ18g/lと、を含有する液を
使用した。陰極電流密度は6A/dm²であり、メッキ液温度
は70℃であり、メッキ時間は８分である。

さらに、−100メッシュの粒度の銅鉛合金（Cu−25％P
b）粉末を、従来のCuメッキされた低炭素鋼裏金の上の
焼結と同一の条件で焼結し、バイメタル（厚さ1.6mm）
を製造した。すなわち、一次焼結（温度820℃）、一次
圧延（圧延率１％）、二次焼結（温度820℃）、二次圧
延（圧延率４％）によりバイメタルの製造を行った。

その結果得られたバイメタルの物性を表１に示す。せん
断強さは従来品（低炭素鋼裏金の上の焼結品）と同等で
あった。また、硬度はSUS304の裏金を使用したものは加
工硬化により、非常に高くなっているが、本発明による
ものは、さほど硬度は高くならず、容易に機械加工が行
われた。

しかるバイメタルを機械加工により半割メタルを作成
し、オーバーレイを付けた後、ベンチテストに供給し
た。ベンチテストの結果、従来品は、裏金背面にフレッ
チング損傷（フレッチング：締代不足時に裏金背面また
は合せ面で、金属間の微振動（しゅう動）により、微小
な表面酸化、はく離をくり返すことをフレッチング損傷
と呼ぶ）が激しく、合金面の疲労も大であった。これは
軽量ハウジングに対して、大きな締代が取れなかったた
め、高速回転により軸受が振動し損傷に至ったものであ
る。一方、本発明品は、異常なく良好だった。

〈発明の効果〉本発明によれば、オーステナイト型ステンレス鋼に、そ
の表面の薄く強靱な酸化皮膜を除去するため、活性化処
理を行なってCoまたはNiの接着層をメッキし、さらにCu
メッキを付けた上に、銅鉛合金または鉛青銅合金を焼結
にて接着させることは、確実な接着が得られ、かつ加工
誘起マルテンサイト変態を阻止する元素であるNiを10.5
〜16％,Mnを0.5〜４％含み、加工硬化のおこりにくいオ
ーステナイト型ステンレス鋼裏金を使用するため機械加
工が容易であり、また、裏金はオーステナイト型ステン
レス鋼の特徴である高い熱膨張係数を有するため、運転
時の昇温により膨張し、軽合金ハウジングの膨張に追従
する。従って、組み付け時に大きな締め代を要せず運転
時にハウジングにより密着し、高速回転に対しても軸受
が振動することなく、軸受の疲労強度を向上させる。特
に、軽量で低剛性なハウジングに対し、大きな締め代が
得られない場合に効果をより発揮する。また、半割メタ
ルに限らず、ブシュに使用した場合、従来は大きな圧入
代で打ち込んで使用するが、本発明のブシュは、高温使
用時において、膨張が大きいため低剛性で大きな圧入代
で打ち込めないハウジングに対しても追従するため、圧
入代は比較的小さくてすみ、ハウジングの軽量化に効果
を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るすべり軸受の縦断面図で
あり、第２図は軸受をケースに固定する状態を示した図
である。図中Ａは軸受を示し、１は裏金を示し、２は接着層を
示し、３はCuメッキ層を示し、４は軸受合金層を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−268843（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱膨張率15×10^-6以上を有するオーステナ
イト系ステンレス鋼裏金部分と、この上に設けられた0.
05〜５μｍのメッキ接着層と、その上に１〜20μｍのCu
またはCu合金メッキ層とを有する三層裏金、及び該裏金
上に、0.1〜2mmの厚さに設けられた銅鉛合金または鉛青
銅合金層を備え且つアルミニウム合金ハウジングと組み
合わせて使用される半割軸受または円筒ブシュなどのす
べり軸受。
【請求項２】前記メッキ接着層は、Co、Ni、及びそれら
の合金のいずれか一つから選ばれた特許請求の範囲第一
項に記載のすべり軸受。
【請求項３】前記オーステナイト系ステンレス鋼裏金は
加工誘起マルテンサイト変態を阻止する元素であるNiを
10.5〜16％,Mnを0.5〜４％含み、加工硬化の程度の小さ
いオーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とす
る特許請求の範囲第一項または第二項に記載のすべり軸
受。