JPH08277840A - 銅系複層軸受 - Google Patents
銅系複層軸受Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 なじみ性を改善して疲労強度の高い銅系複層
軸受とする。 【構成】 裏金層と、Ｃｕ−Ｐｂ系合金の中間層と、Ａ
ｌ−Ｓｎ系合金の表面層からなる複層軸受において、表
面層の厚さを０．０６ｍｍまたは中間層と表面層との厚
さの合計の０．２倍のいずれか大きい方以上、中間層と
表面層との厚さの合計の０．５倍以下とする。これによ
り中間層の高いなじみ性を維持しつつ、表面層の優れた
摺動特性を発揮して、疲労強度、特に片当たりするシャ
フトに対する疲労強度の高い銅系複層軸受とすることが
できる。
軸受とする。 【構成】 裏金層と、Ｃｕ−Ｐｂ系合金の中間層と、Ａ
ｌ−Ｓｎ系合金の表面層からなる複層軸受において、表
面層の厚さを０．０６ｍｍまたは中間層と表面層との厚
さの合計の０．２倍のいずれか大きい方以上、中間層と
表面層との厚さの合計の０．５倍以下とする。これによ
り中間層の高いなじみ性を維持しつつ、表面層の優れた
摺動特性を発揮して、疲労強度、特に片当たりするシャ
フトに対する疲労強度の高い銅系複層軸受とすることが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は銅系複層軸受に関する
ものである。
ものである。
【０００２】
【従来の技術】高負荷条件下で使用される複層軸受、例
えば内燃機関の軸受等では高負荷の条件の下で使用され
るために耐荷重性や疲労強度に優れているＡｌ−Ｓｎ系
合金が使用されているが、近年の内燃機関の高速化、高
負荷化に伴って、さらに過酷な条件で使用できる軸受が
要求されている。
えば内燃機関の軸受等では高負荷の条件の下で使用され
るために耐荷重性や疲労強度に優れているＡｌ−Ｓｎ系
合金が使用されているが、近年の内燃機関の高速化、高
負荷化に伴って、さらに過酷な条件で使用できる軸受が
要求されている。
【０００３】一般に、Ａｌ−Ｓｎ系軸受合金は、それ自
体で耐焼付性や耐食性などの軸受諸特性に優れており、
裏金と軸受合金の二層から構成したものを使用している
例が多い。しかし、耐荷重性を高めるために軸受合金の
硬度を大きくすると、なじみ性や異物埋収性が低下し、
耐焼付性などが低下することになる。一方、Ｃｕ−Ｐｂ
系の複層軸受では、強度が高く疲労強度に優れている
が、耐焼付性、異物埋収性やなじみ性に乏しいために、
軟質のＰｂ系のオーバレイ層（表面層）を設けて、摺動
特性を改善している。しかし、内燃機関の高速化、高負
荷化に伴って、Ｐｂ系の表面層では、軟質であること
や、熱伝導率が低くまた融点が低いことなどから、疲労
強度をさらに高めるには限界がある。
体で耐焼付性や耐食性などの軸受諸特性に優れており、
裏金と軸受合金の二層から構成したものを使用している
例が多い。しかし、耐荷重性を高めるために軸受合金の
硬度を大きくすると、なじみ性や異物埋収性が低下し、
耐焼付性などが低下することになる。一方、Ｃｕ−Ｐｂ
系の複層軸受では、強度が高く疲労強度に優れている
が、耐焼付性、異物埋収性やなじみ性に乏しいために、
軟質のＰｂ系のオーバレイ層（表面層）を設けて、摺動
特性を改善している。しかし、内燃機関の高速化、高負
荷化に伴って、Ｐｂ系の表面層では、軟質であること
や、熱伝導率が低くまた融点が低いことなどから、疲労
強度をさらに高めるには限界がある。
【０００４】上述した使用条件に対応するために、Ｃｕ
系の複層軸受に関するものとして、特開平６−９３４２
３号公報に開示された技術が知られている。この従来技
術では、表面層にＰｂ４〜５０重量％、Ｓｎが対鉛比で
２〜２０重量％、残部をＡｌとするＡｌ−Ｓｎ合金を用
い、ＰＶＤ法により、０．００２〜０．０３ｍｍの厚さ
の表面層としている。また、内燃機関に掃鉛剤を添加し
た加鉛燃料が使用された場合に、この掃鉛剤による摩耗
を防止することを目的として、Ｃｕ系合金の中間層に、
Ａｌ−Ｓｎ合金の表面層を設けたＣｕ系の複層軸受に関
する技術が実開昭５９ー１６９４３０号に開示されてい
る。この従来技術においても、表面層をメッキ法によっ
て５〜１０μｍ（０．００５〜０．０１ｍｍ）の薄い層
として形成している。そして薄い層とすることによって
高い異物埋収性が得られるとしている。
系の複層軸受に関するものとして、特開平６−９３４２
３号公報に開示された技術が知られている。この従来技
術では、表面層にＰｂ４〜５０重量％、Ｓｎが対鉛比で
２〜２０重量％、残部をＡｌとするＡｌ−Ｓｎ合金を用
い、ＰＶＤ法により、０．００２〜０．０３ｍｍの厚さ
の表面層としている。また、内燃機関に掃鉛剤を添加し
た加鉛燃料が使用された場合に、この掃鉛剤による摩耗
を防止することを目的として、Ｃｕ系合金の中間層に、
Ａｌ−Ｓｎ合金の表面層を設けたＣｕ系の複層軸受に関
する技術が実開昭５９ー１６９４３０号に開示されてい
る。この従来技術においても、表面層をメッキ法によっ
て５〜１０μｍ（０．００５〜０．０１ｍｍ）の薄い層
として形成している。そして薄い層とすることによって
高い異物埋収性が得られるとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、シャフトをさ
らにコンパクト化するとともに、これが高速回転、高負
荷となると、軸受面の両端部に疲労クラックが発生する
事例が多く見出されるようになり、上述した従来技術に
おいても疲労強度の点で十分でないことが判明した。こ
の現象は、シャフトに大きな負荷が加えられるとシャフ
トが撓んで片当たりとなり、軸受面の両端部に加えられ
る集中応力によって、疲労強度を越えるためと考えられ
る。特に上述した従来技術では、表面層を０．０３ｍｍ
以下とするなど薄く、なじみ性が確保されないために疲
労強度を十分に高めることができないものと考えられ
る。一方、なじみ性を確保するために、表面層を軟質な
合金とすれば耐荷重性や耐疲労性等を高めることができ
なくなる。
らにコンパクト化するとともに、これが高速回転、高負
荷となると、軸受面の両端部に疲労クラックが発生する
事例が多く見出されるようになり、上述した従来技術に
おいても疲労強度の点で十分でないことが判明した。こ
の現象は、シャフトに大きな負荷が加えられるとシャフ
トが撓んで片当たりとなり、軸受面の両端部に加えられ
る集中応力によって、疲労強度を越えるためと考えられ
る。特に上述した従来技術では、表面層を０．０３ｍｍ
以下とするなど薄く、なじみ性が確保されないために疲
労強度を十分に高めることができないものと考えられ
る。一方、なじみ性を確保するために、表面層を軟質な
合金とすれば耐荷重性や耐疲労性等を高めることができ
なくなる。
【０００６】これらの課題を解決するために、この発明
では、なじみ性を改善して疲労強度を高めることによっ
て、内燃機関の高速化、高負荷化に対応できる軸受とす
ることを目的としている。また、従来技術に示されてい
るメッキ法によって、請求項１に記載する厚い表面層を
得るためには、メッキ時間が長くなるばかりか、緻密な
表面層を得ることが困難となるため、実用化が困難であ
る。請求項２の発明では、圧接法によって表面層を中間
層に接合することによって、容易に製造できる請求項１
の複層軸受としている。
では、なじみ性を改善して疲労強度を高めることによっ
て、内燃機関の高速化、高負荷化に対応できる軸受とす
ることを目的としている。また、従来技術に示されてい
るメッキ法によって、請求項１に記載する厚い表面層を
得るためには、メッキ時間が長くなるばかりか、緻密な
表面層を得ることが困難となるため、実用化が困難であ
る。請求項２の発明では、圧接法によって表面層を中間
層に接合することによって、容易に製造できる請求項１
の複層軸受としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、裏
金層と、Ｃｕ−Ｐｂ系合金の中間層と、Ａｌ−Ｓｎ系合
金の表面層からなり、表面層の厚さを０．０６ｍｍまた
は中間層と表面層との厚さの合計の０．２倍のいずれか
大きい方以上、中間層と表面層との厚さの合計の０．５
倍以下としている。請求項２の発明では、中間層と表面
層を、圧接法によって接合している。請求項３の発明で
は、中間層を、Ｐｂ９〜３２重量％にＳｎ１２重量％以
下、Ｐ０．５重量％以下の一種若しくは二種を含み残部
が実質的にＣｕから構成している。請求項４の発明で
は、表面層を、Ｓｎ３〜４０重量％、Ｐｂ０．５〜１５
重量％、Ｓｉ０．１〜３重量％、Ｃｕ０．２〜５重量
％、必要によりＮｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｍｇ、Ｓｂの一種また
は二種以上を総量で３重量％以下を含み、残部が実質的
にＡｌから構成している。請求項５の発明では、中間層
と表面層との間にＮｉ若しくはＡｌよりなるダム層を形
成している。
金層と、Ｃｕ−Ｐｂ系合金の中間層と、Ａｌ−Ｓｎ系合
金の表面層からなり、表面層の厚さを０．０６ｍｍまた
は中間層と表面層との厚さの合計の０．２倍のいずれか
大きい方以上、中間層と表面層との厚さの合計の０．５
倍以下としている。請求項２の発明では、中間層と表面
層を、圧接法によって接合している。請求項３の発明で
は、中間層を、Ｐｂ９〜３２重量％にＳｎ１２重量％以
下、Ｐ０．５重量％以下の一種若しくは二種を含み残部
が実質的にＣｕから構成している。請求項４の発明で
は、表面層を、Ｓｎ３〜４０重量％、Ｐｂ０．５〜１５
重量％、Ｓｉ０．１〜３重量％、Ｃｕ０．２〜５重量
％、必要によりＮｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｍｇ、Ｓｂの一種また
は二種以上を総量で３重量％以下を含み、残部が実質的
にＡｌから構成している。請求項５の発明では、中間層
と表面層との間にＮｉ若しくはＡｌよりなるダム層を形
成している。
【０００８】
【作用】裏金層は複層軸受の強度を確保するため、剛性
の高い鋼板、特に冷延低炭素鋼が望ましい。必要に応じ
てＣｕ系合金裏金を用いてもよい。
の高い鋼板、特に冷延低炭素鋼が望ましい。必要に応じ
てＣｕ系合金裏金を用いてもよい。
【０００９】中間層はＣｕ−Ｐｂ系合金から構成する。
この中間層によって耐荷重性や疲労強度の向上を担う。
合金成分としてのＰｂは異物埋収性を改善する。特にＰ
ｂ９〜３２重量％のものは、この効果が高く、３２重量
％を越えると、強度が低下する。また、局部的に表面層
が摩滅して中間層が表面に露出した際にもＰｂによって
非焼付性の機能が維持される。９重量％未満では異物埋
収性の改善を期待できない。Ｓｎを添加すると中間層の
強度が高められると共に耐食性が改善されるが、１２重
量％を越えると熱伝導性が低下する。Ｐを添加すると、
中間層の強度が高められるが、０．５重量％を越えると
靱性が低下する。
この中間層によって耐荷重性や疲労強度の向上を担う。
合金成分としてのＰｂは異物埋収性を改善する。特にＰ
ｂ９〜３２重量％のものは、この効果が高く、３２重量
％を越えると、強度が低下する。また、局部的に表面層
が摩滅して中間層が表面に露出した際にもＰｂによって
非焼付性の機能が維持される。９重量％未満では異物埋
収性の改善を期待できない。Ｓｎを添加すると中間層の
強度が高められると共に耐食性が改善されるが、１２重
量％を越えると熱伝導性が低下する。Ｐを添加すると、
中間層の強度が高められるが、０．５重量％を越えると
靱性が低下する。
【００１０】表面層はＡｌ−Ｓｎ系合金から構成する。
この表面層によって摺動特性やなじみ性の向上を担う。
合金成分としてのＳｎを添加すると非焼付性、なじみ性
および異物埋収性などの表面性能が改善される。３重量
％未満ではこの効果が少なく、４０重量％を越えると機
械的性質が低下する。Ｐｂを添加すると非焼付性が改善
されるとともに、製造過程の内面仕上げ工程での切削性
が改善される。０．５重量％未満ではその効果が少な
く、１５重量％を越えると偏析しやすくなり、Ａｌ素地
中に均一分散させることが困難となる。Ｓｉを添加する
と、Ａｌ素地中に固溶して硬くなり、耐摩耗性が改善さ
れる。また、硬質のＳｉ粒子を晶出することによって
も、耐摩耗性が改善される。０．１重量％未満ではその
効果が少なく、３重量％を越えると脆くなる。ＣｕはＡ
ｌ素地中に固溶して強度を高め、特に疲労強度を高める
上で効果的である。添加量が０．２重量％未満ではその
効果が少なく、５重量％を越えるとなじみ性が低下し、
また製造過程における塑性加工が困難になる。Ｎｉ、Ｍ
ｎ、Ｖ、Ｍｇ、Ｓｂの一種または二種以上を添加する
と、これらはＡｌマトリックス中に固溶するか金属間化
合物として析出して、表面層を強化する。総量で３重量
％を越えると粗大な化合物を生成して脆化するため、３
重量％以下とする。
この表面層によって摺動特性やなじみ性の向上を担う。
合金成分としてのＳｎを添加すると非焼付性、なじみ性
および異物埋収性などの表面性能が改善される。３重量
％未満ではこの効果が少なく、４０重量％を越えると機
械的性質が低下する。Ｐｂを添加すると非焼付性が改善
されるとともに、製造過程の内面仕上げ工程での切削性
が改善される。０．５重量％未満ではその効果が少な
く、１５重量％を越えると偏析しやすくなり、Ａｌ素地
中に均一分散させることが困難となる。Ｓｉを添加する
と、Ａｌ素地中に固溶して硬くなり、耐摩耗性が改善さ
れる。また、硬質のＳｉ粒子を晶出することによって
も、耐摩耗性が改善される。０．１重量％未満ではその
効果が少なく、３重量％を越えると脆くなる。ＣｕはＡ
ｌ素地中に固溶して強度を高め、特に疲労強度を高める
上で効果的である。添加量が０．２重量％未満ではその
効果が少なく、５重量％を越えるとなじみ性が低下し、
また製造過程における塑性加工が困難になる。Ｎｉ、Ｍ
ｎ、Ｖ、Ｍｇ、Ｓｂの一種または二種以上を添加する
と、これらはＡｌマトリックス中に固溶するか金属間化
合物として析出して、表面層を強化する。総量で３重量
％を越えると粗大な化合物を生成して脆化するため、３
重量％以下とする。
【００１１】表面層の厚さは、０．０６ｍｍ以上とす
る。表面層が０．０６ｍｍ未満と薄い場合には、なじみ
性が十分に発揮されず疲労強度の向上は望めない。ま
た、早期に摩滅して中間層が露出するようになる。ま
た、大型の軸受では、中間層と表面層との合計の厚さも
大きくなり、表面層がなじみ性を十分に発揮するには、
表面層の厚さを中間層と表面層との厚さの合計の厚さの
０．２倍以上とすることが必要となる。このため、厚さ
を０．０６ｍｍまたは中間層と表面層の合計の厚さの
０．２倍のいずれか大きい方以上とする。一方、表面層
が厚くなると、繰返し荷重による表面の撓み量が大きく
なり、かえって疲労強度が低下する傾向を生じる。この
ため、表面層の厚さは、中間層と表面層との合計の厚さ
の０．５倍以下とする。
る。表面層が０．０６ｍｍ未満と薄い場合には、なじみ
性が十分に発揮されず疲労強度の向上は望めない。ま
た、早期に摩滅して中間層が露出するようになる。ま
た、大型の軸受では、中間層と表面層との合計の厚さも
大きくなり、表面層がなじみ性を十分に発揮するには、
表面層の厚さを中間層と表面層との厚さの合計の厚さの
０．２倍以上とすることが必要となる。このため、厚さ
を０．０６ｍｍまたは中間層と表面層の合計の厚さの
０．２倍のいずれか大きい方以上とする。一方、表面層
が厚くなると、繰返し荷重による表面の撓み量が大きく
なり、かえって疲労強度が低下する傾向を生じる。この
ため、表面層の厚さは、中間層と表面層との合計の厚さ
の０．５倍以下とする。
【００１２】表面層を中間層に接合するには、圧接法に
よることが望ましい（請求項２）。表面層のＡｌ−Ｓｎ
系合金を鋳造または焼結した後、圧延して所定の厚さの
シート材を形成し、このシート材を中間層上に圧接し、
その後に拡散焼鈍して完全に接合する。この圧接法によ
れば、０．０６ｍｍ以上の厚さのシート材を容易に製造
することができる。
よることが望ましい（請求項２）。表面層のＡｌ−Ｓｎ
系合金を鋳造または焼結した後、圧延して所定の厚さの
シート材を形成し、このシート材を中間層上に圧接し、
その後に拡散焼鈍して完全に接合する。この圧接法によ
れば、０．０６ｍｍ以上の厚さのシート材を容易に製造
することができる。
【００１３】なお、表面層をメッキ法により中間層上に
形成することもできるが、０．０６ｍｍ以上の厚さのメ
ッキ層では、表面が粗面となりやすく、また、メッキ時
間が長くなってコスト的に不利となる。また、鋳造法で
は、中間層のＣｕ合金と表面層のＡｌ合金との接合とな
り、脆い金属間化合物が形成され易く、その適用には特
別の配慮が必要となる。
形成することもできるが、０．０６ｍｍ以上の厚さのメ
ッキ層では、表面が粗面となりやすく、また、メッキ時
間が長くなってコスト的に不利となる。また、鋳造法で
は、中間層のＣｕ合金と表面層のＡｌ合金との接合とな
り、脆い金属間化合物が形成され易く、その適用には特
別の配慮が必要となる。
【００１４】また、拡散焼鈍時に中間層と表面層との間
で、特定の合金成分の望ましくない拡散移動や金属間化
合物を生成する場合には、中間層と表面層との間にＮｉ
若しくはＡｌよりなるダム層を設ける（請求項５）。こ
れによって、脆い金属間化合物の生成を防止するととも
に大きな接合力を得ることができる。なお、ダム層はＮ
ｉ若しくはＡｌの他、Ｎｉ−Ｃｕ、Ｎｉ−Ｃｒ若しくは
Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ，Ａｌ−Ｃｕなどの合金として
もよい。
で、特定の合金成分の望ましくない拡散移動や金属間化
合物を生成する場合には、中間層と表面層との間にＮｉ
若しくはＡｌよりなるダム層を設ける（請求項５）。こ
れによって、脆い金属間化合物の生成を防止するととも
に大きな接合力を得ることができる。なお、ダム層はＮ
ｉ若しくはＡｌの他、Ｎｉ−Ｃｕ、Ｎｉ−Ｃｒ若しくは
Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ，Ａｌ−Ｃｕなどの合金として
もよい。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、裏金層と、Ｃｕ−Ｐｂ系合金の中間層と、Ａｌ−Ｓ
ｎ系合金の表面層からなり、表面層の厚さを０．０６ｍ
ｍまたは中間層と表面層との厚さの合計の０．２倍のい
ずれか大きい方以上、中間層と表面層との厚さの合計の
０．５倍以下とした銅系複層軸受とすることにより、疲
労強度に優れた銅系複層軸受とすることができる。特に
中間層と表面層を、圧接法によって接合することによっ
て、製造の容易な請求項１記載の銅系複層軸受とするこ
とができる（請求項２）。また、中間層を、Ｐｂ９〜３
２重量％にＳｎ１２重量％以下、Ｐ０．５重量％以下の
一種若しくは二種を含み残部が実質的にＣｕとすること
によって、疲労強度をさらに高めるとともに複層軸受と
して必要な異物埋収性や耐摩耗性などの諸性質を改善す
ることができる（請求項３）。さらに表面層を、Ｓｎ３
〜４０重量％、Ｐｂ０．５〜１５重量％、Ｓｉ０．１〜
３重量％、Ｃｕ０．２〜５重量％、必要によりＮｉ、Ｍ
ｎ、Ｖ、Ｍｇ、Ｓｂの一種または二種以上を総量で３重
量％以下を含み、残部が実質的にＡｌとすることによっ
て、疲労強度をさらに高めるとともに複層軸受として必
要な耐摩耗性や耐焼付性などの諸性質を改善することが
できる（請求項４）。またさらに、中間層と表面層との
間に、Ｎｉ若しくはＡｌよりなるダム層を設けることに
よって、中間層と表面層を強固に接合することができる
（請求項５）。
は、裏金層と、Ｃｕ−Ｐｂ系合金の中間層と、Ａｌ−Ｓ
ｎ系合金の表面層からなり、表面層の厚さを０．０６ｍ
ｍまたは中間層と表面層との厚さの合計の０．２倍のい
ずれか大きい方以上、中間層と表面層との厚さの合計の
０．５倍以下とした銅系複層軸受とすることにより、疲
労強度に優れた銅系複層軸受とすることができる。特に
中間層と表面層を、圧接法によって接合することによっ
て、製造の容易な請求項１記載の銅系複層軸受とするこ
とができる（請求項２）。また、中間層を、Ｐｂ９〜３
２重量％にＳｎ１２重量％以下、Ｐ０．５重量％以下の
一種若しくは二種を含み残部が実質的にＣｕとすること
によって、疲労強度をさらに高めるとともに複層軸受と
して必要な異物埋収性や耐摩耗性などの諸性質を改善す
ることができる（請求項３）。さらに表面層を、Ｓｎ３
〜４０重量％、Ｐｂ０．５〜１５重量％、Ｓｉ０．１〜
３重量％、Ｃｕ０．２〜５重量％、必要によりＮｉ、Ｍ
ｎ、Ｖ、Ｍｇ、Ｓｂの一種または二種以上を総量で３重
量％以下を含み、残部が実質的にＡｌとすることによっ
て、疲労強度をさらに高めるとともに複層軸受として必
要な耐摩耗性や耐焼付性などの諸性質を改善することが
できる（請求項４）。またさらに、中間層と表面層との
間に、Ｎｉ若しくはＡｌよりなるダム層を設けることに
よって、中間層と表面層を強固に接合することができる
（請求項５）。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例および比較例に基づい
て説明する。この発明の効果を知るために、実施例１〜
１５および比較例１６〜２５の試験試料を下記のように
製作した。裏金層として、炭素量が０．０３〜０．２３
重量％の冷延低炭素鋼の薄板を使用した。この薄板の上
に、中間層となる各試験試料の成分の金属粉末を施して
焼結、ロール圧延を繰り返した。一方、表面層として
は、各試験試料の成分となるように、合金鋳造、圧延ま
たは金属粉末の焼結、圧延によりシート材を形成した。
て説明する。この発明の効果を知るために、実施例１〜
１５および比較例１６〜２５の試験試料を下記のように
製作した。裏金層として、炭素量が０．０３〜０．２３
重量％の冷延低炭素鋼の薄板を使用した。この薄板の上
に、中間層となる各試験試料の成分の金属粉末を施して
焼結、ロール圧延を繰り返した。一方、表面層として
は、各試験試料の成分となるように、合金鋳造、圧延ま
たは金属粉末の焼結、圧延によりシート材を形成した。
【００１７】次に、上述した中間層の上にシート材を重
ね合わせた上でロール圧接、拡散焼鈍して接合した。ま
た、いくつかの実施例または比較例においては電気メッ
キ、ロール圧接によりＮｉまたはＡｌのダム層を形成し
た。なお、比較例１６は裏金に表面層を直接ロール圧接
して接合し、中間層を設けない例とした。また、比較例
１９は中間層の表面にＰｂ−Ｓｎ合金を電気メッキによ
って表面層を形成した例とした。次にこれを切断した
後、半円形に湾曲し、内径を５６ｍｍ、幅２６ｍｍのい
わゆる半割り複層軸受とした。このときの中間層の厚さ
をＴ1（ｍｍ）、表面層の厚さをＴ2（ｍｍ）とした。表
１、表２に各成分を示し、また各中間層および表面層の
厚さを表３に示す。
ね合わせた上でロール圧接、拡散焼鈍して接合した。ま
た、いくつかの実施例または比較例においては電気メッ
キ、ロール圧接によりＮｉまたはＡｌのダム層を形成し
た。なお、比較例１６は裏金に表面層を直接ロール圧接
して接合し、中間層を設けない例とした。また、比較例
１９は中間層の表面にＰｂ−Ｓｎ合金を電気メッキによ
って表面層を形成した例とした。次にこれを切断した
後、半円形に湾曲し、内径を５６ｍｍ、幅２６ｍｍのい
わゆる半割り複層軸受とした。このときの中間層の厚さ
をＴ1（ｍｍ）、表面層の厚さをＴ2（ｍｍ）とした。表
１、表２に各成分を示し、また各中間層および表面層の
厚さを表３に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
【表３】
【００２１】次に、表４に示す試験条件により片当たり
疲労試験を行った。この片当たり疲労試験では撓みやす
いシャフトを使用し、これによって複層軸受の両端で片
当たり状態となるように設定した。このため、この片当
たり試験機による試験では、複層軸受のなじみ性による
影響を含んだ結果が得られ、実際に使用された場合の疲
労強度を評価できる。試験は、それぞれの実施例１〜１
５、比較例１６〜２５において、面圧を１０ＭＰａずつ
変更して行い、各最高面圧付近では、それぞれ三個につ
いて行った。
疲労試験を行った。この片当たり疲労試験では撓みやす
いシャフトを使用し、これによって複層軸受の両端で片
当たり状態となるように設定した。このため、この片当
たり試験機による試験では、複層軸受のなじみ性による
影響を含んだ結果が得られ、実際に使用された場合の疲
労強度を評価できる。試験は、それぞれの実施例１〜１
５、比較例１６〜２５において、面圧を１０ＭＰａずつ
変更して行い、各最高面圧付近では、それぞれ三個につ
いて行った。
【００２２】
【表４】
【００２３】判定は、疲労試験後の表面層の表面を目視
により観察して、疲労クラックの無いものを○、有るも
のを×とした。この結果、表５に示す試験結果が得られ
た。
により観察して、疲労クラックの無いものを○、有るも
のを×とした。この結果、表５に示す試験結果が得られ
た。
【００２４】
【表５】
【００２５】比較例では、比較例１９を除き９０〜１０
０ＭＰａの最高面圧を示しているのに対して、実施例で
は、いずれも１１０ＭＰａ以上の高い最高面圧を示し、
片当たり条件の下で高い疲労強度を有することが確認さ
れた。なお、比較例１９は、従来からなじみ性に優れた
複層軸受として知られているＰｂ−Ｓｎ合金を表面層と
したものであり、１２０ＭＰａの高い値を示したが、他
の実施例や比較例と比較して摩耗しており、耐摩耗性に
欠けるものであった。一方、各実施例では、この比較例
１９と遜色無い高い最高面圧を示し、その摩耗量も少な
かった。
０ＭＰａの最高面圧を示しているのに対して、実施例で
は、いずれも１１０ＭＰａ以上の高い最高面圧を示し、
片当たり条件の下で高い疲労強度を有することが確認さ
れた。なお、比較例１９は、従来からなじみ性に優れた
複層軸受として知られているＰｂ−Ｓｎ合金を表面層と
したものであり、１２０ＭＰａの高い値を示したが、他
の実施例や比較例と比較して摩耗しており、耐摩耗性に
欠けるものであった。一方、各実施例では、この比較例
１９と遜色無い高い最高面圧を示し、その摩耗量も少な
かった。
【００２６】比較例１６は、中間層の無い表面層のみか
らなり、実質的に公知の二層のＡｌ−Ｓｎ系合金軸受で
あって、特に同一成分の表面層とした実施例７，１４、
比較例１７，１８のいずれと比較しても疲労強度は低
く、改めて、中間層としてＣｕ−Ｐｂ系合金を使用する
ことの有利さが確認できた。
らなり、実質的に公知の二層のＡｌ−Ｓｎ系合金軸受で
あって、特に同一成分の表面層とした実施例７，１４、
比較例１７，１８のいずれと比較しても疲労強度は低
く、改めて、中間層としてＣｕ−Ｐｂ系合金を使用する
ことの有利さが確認できた。
【００２７】表面層の厚さ（Ｔ2）は、０．０５ｍｍと
した比較例２１の１００ＭＰａの最高面圧に対して、
０．０６ｍｍとした実施例５では、１３０ＭＰａとな
り、表面層の厚さが疲労強度に極めて大きな影響を与え
ることが判明した。さらに、実施例７と比較例１７との
対比や比較例２３を考慮すると、表面層は０．０６ｍｍ
以上で高い最高面圧が得られ、これ未満では、１００Ｍ
Ｐａ以下の低い疲労強度となった。
した比較例２１の１００ＭＰａの最高面圧に対して、
０．０６ｍｍとした実施例５では、１３０ＭＰａとな
り、表面層の厚さが疲労強度に極めて大きな影響を与え
ることが判明した。さらに、実施例７と比較例１７との
対比や比較例２３を考慮すると、表面層は０．０６ｍｍ
以上で高い最高面圧が得られ、これ未満では、１００Ｍ
Ｐａ以下の低い疲労強度となった。
【００２８】中間層および表面層の各成文が同一であっ
て中間層と表面層の厚さの合計（Ｔ1＋Ｔ2）の値が、
０．３、０．４８ｍｍの実施例５、１２および０．３、
０．４５ｍｍの実施例８、１３から最高面圧に大きな差
違は認められなかった。（Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）の値が
０．２以上０．５以下の各実施例では、いずれも最高面
圧が１１０ＭＰａを越えていた。ここで、同じ合金成分
の中間層、表面層からなる実施例７、比較例１８を対比
すると、（Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）の値が、それぞれ０．
２７、０．５６であるのに対して、最高面圧が１３０、
１００ＭＰａと著しく相違した結果が得られ、疲労強度
に極めて大きな影響があることが判明した。さらに、実
施例１２と比較例２２との対比、実施例１１と比較例２
４、２５との対比から、（Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）の値が
０．５以下で高い最高面圧が得られている。これによ
り、表面層の厚さ（Ｔ2）が０．５を越える程厚くなる
と、かえって疲労強度が低くなる結果が示された。
て中間層と表面層の厚さの合計（Ｔ1＋Ｔ2）の値が、
０．３、０．４８ｍｍの実施例５、１２および０．３、
０．４５ｍｍの実施例８、１３から最高面圧に大きな差
違は認められなかった。（Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）の値が
０．２以上０．５以下の各実施例では、いずれも最高面
圧が１１０ＭＰａを越えていた。ここで、同じ合金成分
の中間層、表面層からなる実施例７、比較例１８を対比
すると、（Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）の値が、それぞれ０．
２７、０．５６であるのに対して、最高面圧が１３０、
１００ＭＰａと著しく相違した結果が得られ、疲労強度
に極めて大きな影響があることが判明した。さらに、実
施例１２と比較例２２との対比、実施例１１と比較例２
４、２５との対比から、（Ｔ2）／（Ｔ1＋Ｔ2）の値が
０．５以下で高い最高面圧が得られている。これによ
り、表面層の厚さ（Ｔ2）が０．５を越える程厚くなる
と、かえって疲労強度が低くなる結果が示された。
【００２９】さらに、ダム層が疲労強度に及ぼす影響
は、この実施例および比較例から大きな差は認められな
かった。
は、この実施例および比較例から大きな差は認められな
かった。
Claims (5)
- 【請求項１】 裏金層と、Ｃｕ−Ｐｂ系合金の中間層
と、Ａｌ−Ｓｎ系合金の表面層からなり、表面層の厚さ
を０．０６ｍｍまたは中間層と表面層との厚さの合計の
０．２倍のいずれか大きい方以上、中間層と表面層との
厚さの合計の０．５倍以下であることを特徴とする銅系
複層軸受。 - 【請求項２】 中間層と表面層は、圧接法によって接合
されていることを特徴とする請求項１記載の銅系複層軸
受。 - 【請求項３】 中間層は、Ｐｂ９〜３２重量％にＳｎ１
２重量％以下、Ｐ０．５重量％以下の一種若しくは二種
を含み残部が実質的にＣｕからなることを特徴とする請
求項１または請求項２記載の銅系複層軸受。 - 【請求項４】 表面層は、Ｓｎ３〜４０重量％、Ｐｂ
０．５〜１５重量％、Ｓｉ０．１〜３重量％、Ｃｕ０．
２〜５重量％、必要によりＮｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｍｇ、Ｓｂ
の一種または二種以上を総量で３重量％以下を含み、残
部が実質的にＡｌであることを特徴とする請求項１〜請
求項３記載の銅系複層軸受。 - 【請求項５】 中間層と表面層との間にＮｉ若しくはＡ
ｌよりなるダム層が形成されていることを特徴とする請
求項１〜請求項４記載の銅系複層軸受。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7107005A JP2863900B2 (ja) | 1995-04-05 | 1995-04-05 | 銅系複層軸受 |
| US08/608,500 US5766777A (en) | 1995-04-05 | 1996-02-28 | Composite copper alloy bearing |
| GB9604337A GB2299629B (en) | 1995-04-05 | 1996-02-29 | Composite copper alloy bearing |
| DE19612657A DE19612657A1 (de) | 1995-04-05 | 1996-03-29 | Verbund-Kupferlegierungslager |
Applications Claiming Priority (1)
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