(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏金の内面に軸受合金層とオーバレイの各層が順次設けられているすべり軸受において、
前記軸受合金層の内側表面の全体に、円周方向に延びる１または複数の広幅の凹部と同じく円周方向に延びる１または複数の細幅の凹部とを一グループとして、この凹部のグループが、前記軸受合金層の軸方向に並列に形成され、該凹部内にオーバレイが充填されていることを特徴とするすべり軸受。
【請求項２】
軸受合金層とオーバレイとの間にＮｉ、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、円周方向の凹溝により形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のすべり軸受。
【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、特に裏金の内面に軸受合金層とオーバレイの各層が順次設けられているすべり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
裏金に軸受合金層を接合し、さらに軸受合金層の表面に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、軸受合金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合金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が知られている。
【０００３】
たとえば内燃機関においては、シリンダーからの直接運動エネルギーをクランクシャフトで回転運動に変換する際にいかにエネルギーロスが無く行うかが重要である。これにはクランクシャフトの真直度、真円度などの形状や軸受の寸法が精度よく加工されていることが必要となるが、完全剛体でないシャフトは動的な回転運動でたわみを発生し、寸法的な狂いを生じ、これを吸収目的で軟質な材料を最表面に設けることで解決を計ってきた。
しかしながら、近年の高性能エンジンでは軸受にかかる面圧も高く、初期の寸法的な狂いを吸収する初期なじみ層が摩耗後も油膜変動によりシャフトと軸受の直接接触が避けられず、オーバレイ自体の摩耗が進行して早期に硬質の軸受合金が露出し、この状態で潤滑油に切粉、オイル劣化物などの異物が存在すると焼付きを発生する。
このため、図７に示すように、軸受合金層６１の内側表面に溝（凹部）６４を形成し、この凹部６４に倣う中間層６２を形成することによって、仮にオーバレイ６３が摩耗して中間層６２が露出しても、凹部６４内の軟らかいオーバレイ６３との混在した状態になるようにして、非焼付き性を維持するすべり軸受も知られている。
【０００４】
この凹部を形成する代表的加工法は、ボーリング加工による極めて細かいねじ切り加工であるため、これにより形成される凹部は、一定のピッチで、すべり軸受の円周方向への平行した溝により形成されている。また、使用に供せられてオーバレイが摩耗すると、軸受合金層とオーバレイとが円周方向に延びる縞模様を呈し、異物がシャフトとすべり軸受との間に混入した際に、この異物が凹部内のオーバレイに埋収されて、非焼付き性をさらに向上する効果も発揮する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、凹部の占める面積が少ないと、すなわち、軸受合金層が露出する面積を多くすると、耐疲労性や耐摩耗性に優れるが、異物埋収性が低下して、非焼付き性を低下する。一方、凹部の占める面積を大きくすると、異物埋収性に優れることになる。
しかし、従来のすべり軸受では、軸受合金層の内側表面に均一の凹溝を形成しているために、耐疲労性や耐摩耗性と非焼付き性の双方に優れたすべり軸受とすることに限界があった。
【０００６】
そこで、本発明では、軸受合金層の内側表面に円周方向に延びる広幅および細幅の複数種類の凹部を形成することにより、耐疲労性や耐摩耗性を維持したまま、異物埋収性を高め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、軸受合金層の内側表面の全体に、円周方向に延びる１または複数の広幅の凹部と同じく円周方向に延びる１または複数の細幅の凹部とを一グループとして、この凹部のグループが、前記軸受合金層の軸方向に並列に形成され、該凹部内にオーバレイが充填されている。
この構成により、細幅の凹部が形成された部位により耐疲労性や耐摩耗性が確保される。一方、広幅の凹部が形成された部位により高い異物埋収性が発揮される。
【０００８】
軸受合金の材質は、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】
この軸受合金層の内側表面に、凹部の占める面積比を相違する複数種類の凹部を形成するには、マスキングエッチング法が自由度が最も高く望ましい。また、従来から行われていたボーリング加工により凹溝を形成することもでき、加工方法を適宜選択することができる。特にボーリング加工による場合には、バイトの送り量を変えたり、複数のバイトで複数の凹溝を同時に形成することもできる（請求項３）。
【００１０】
また、軸受合金層上にオーバレイを直接充填することもできるが、軸受合金層とオーバレイの間にＮｉ、Ａｇなどの中間層を設けて、密着性を高めたり、オーバレイ中の成分が軸受合金層中に拡散することを防止することができる（請求項２）。Ｎｉ、Ａｇなどからなる中間層の材質としては、Ｎｉ、Ａｇの他、Ｎｉ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｃｏ、Ｃｏ合金、Ｓｎ、Ｓｎ合金、Ａｇ合金、Ｚｎ、Ｚｎ合金など適宜選択される。
【００１１】
また、硬い中間層を設けた場合であっても、仮にオーバレイが摩耗して中間層が露出した状態になっても、軸受合金層の内側表面に凹部が形成されているために、露出面の全面に硬い中間層が露出することがなく、非焼付き性が確保される。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１の発明では、裏金の内面に軸受合金層とオーバレイの各層が順次設けられているすべり軸受において、軸受合金層の内側表面の全体に、円周方向に延びる１または複数の広幅の凹部と同じく円周方向に延びる１または複数の細幅の凹部とを一グループとして、この凹部のグループが、前記軸受合金層の軸方向に並列に形成され、該凹部内にオーバレイが充填されていることにより、非焼付き性や耐疲労性、耐摩耗性に優れたすべり軸受とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態１について図１〜図３を参照して説明する。
この実施の形態１のすべり軸受１は、ボーリング加工により凹部を形成した例であって、外径５６ｍｍ、幅２６ｍｍの半円筒形に形成されている。このすべり軸受１は、スチールの裏金の内面に銅合金からなる軸受合金層２（図２参照）が接合され、さらにこの軸受合金層２の内側表面には、厚さ１．５μｍのＮｉからなる中間層３が設けられていて、この中間層上に鉛錫合金からなる厚さ２０μｍのオーバレイ４により被覆されている。
【００１４】
また、軸受合金層２の内側表面である中間層３との接合面の全面には、円周方向に延びる複数の凹部（凹溝）５が形成されている。この凹溝５は、深さ約２０μｍとされ、その溝幅が６０μｍの広幅の一条の凹部５ａと、３５μｍの紬幅の一条の凹部５ｂとからなる。そして、この一条の広幅の凹部５ａと一条の細幅の凹部５ｂとの２条の凹部を一グループとして、この凹部のグループ（凹溝５）が、軸方向に並列に形成されている。
【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（図示を省略している。）に銅合金からなる軸受合金層２を接合したバイメタルを切断し、機械加工により、半円筒状に湾曲した後、端部を処理する。次に、一種は広幅の凹部５ａを、他の一種は細幅の凹部５ｂを切削する二種類のバイトを取付けたボーリング加工機械により軸受合金層の内側表面にボーリング加工を施す。
【００１６】
続いて、電解洗浄を行った後に、Ｎｉめっきにより厚さ１．５μｍのＮｉの中間層３を軸受合金層２を覆い沿って形成し、さらに、鉛錫合金めっきにより厚さ２０μｍのオーバレイ４が形成される。このようにして得られたすべり軸受に仕上げ機械加工が施されて、図１に示すすべり軸受１を完成する。
【００１７】
この実施例のすべり軸受が、図示しないハウジングに取付けられて、使用されると、図２に示すようにオーバレイ４が時間の経過とともに摩耗して、軸受合金層２が露出し、軸は軸受合金層２によって支えられる。この際、細幅の凹部５ｂの部位では、相対的に軸受合金層２の面積が広く、高い耐疲労性や耐摩耗性が発揮される。また、広幅の凹部５ａの部位では、オーバレイ４の占める面積が広く、十分な異物埋収性が発揮されることになる。
【００１８】
図３は、三条の広幅の凹部５ａと、二条の細幅の凹部５ｂを形成した別例を示し、この合計五条の凹部を一グループとして形成された例を示す。
【００１９】
次に実施の形態２を図４〜図６を参照して説明する。
この実施の形態２のすべり軸受１０は、マスキングしたエッチングにより凹部を形成した例であって、実施の形態１と同じ大きさとされ、外径５６ｍｍ、幅２６ｍｍの半円筒形に形成されている。このすべり軸受１０は、スチールの裏金の内面に銅合金からなる軸受合金層２０（図５参照）が接合され、さらにこの軸受合金層２０の内側表面には、厚さ１．５μｍのＮｉからなる中間層３０が設けられていて、この中間層上に鉛錫合金からなる厚さ２０μｍのオーバレイ４０により被覆されている。
【００２０】
また、この実施の形態２では、運転条件により組み込まれる回転軸との関係で、最小油膜厚さ（Ｈｍｉｎ．）となる部位をすべり軸受１０の左右中央にしている実施例であって、軸受合金層２０の内側表面であるオーバレイ４０との接合面の左右７０°の角度にエッチング処理により、軸受合金層２０の内側表面であるオーバレイ４０との接合面に、円周方向に対して複数の凹部５０が形成されている。このため、図６に示すように、マスキングによりエッチングされていない部位が凸部５１となり、この凸部５１は、円周方向に長さ１６０μｍで、断続的に連続して構成されている。
【００２１】
また、この凹部５０は、深さ約２０μｍとされ、その横幅は、６０μｍの広幅の凹部５０ａと、３５μｍの細幅の凹部５０ｂのそれぞれ二条により一グループを構成している。
【００２２】
このすべり軸受１０の製造方法について説明すると、実施の形態１と同様に、裏金に軸受合金層２０を設けて半円筒形に湾曲し、続いて、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、マスキングしてエッチングする。本実施例では、耐酸性および耐アルカリ性に優れた奥村製薬工業株式会社製のマスキング材ＨＥＲ３００（商標）を使用したパッド印刷により行なったが、そのパッド印刷のパターンは、自由な形状を選択できる、本実施例では、図６に示すパターンとされている。また、エッチングする領域以外のすべり軸受の内面、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ＨＥＲ３００（商標）を塗布して覆われる。このようにしてすべり軸受１の全体をマスキング材により覆った上で、エッチングを行う。エッチングは、硝酸２０ｍｌ／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／ｄｍ２、温度２０°Ｃの条件で１０分間、電解エッチングを行う。これにより、パッド印刷のマスキング材で覆われていない部位が深さ２０μｍにエッチングされ、覆われていた部位はエッチングされずに残存する。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、エッチング深さが調整される。電解エッチングを終えてから、水洗し、マスキング材を除去する。
【００２３】
そして、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３０を形成する。これにより、中間層３０が、軸受合金層２０の内側表面である凹凸部５０，５１を覆って形成される。続いて、鉛錫合金めっきにより厚さ２０μｍのオーバレイ４０が形成される。このようにして、図４に示すすべり軸受１０が完成する。
【００２４】
この実施の形態２のすべり軸受が、図示しないハウジングに取付けられて、使用されて、オーバレイ４０が時間の経過とともに摩耗して、軸受合金層２０が露出し、軸は軸受合金層２０によって支えられる。この際、細幅の凹部５０ｂの部位では、相対的に軸受合金層２０の面積が広く、高い耐疲労性や耐摩耗性が発揮される。また、広幅の凹部５０ａの部位では、オーバレイ４０の占める面積が広く、十分な異物埋収性が発揮されることになる。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態１および２を例にして詳細に説明したが、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。
【００２６】
（１）実施の形態１，２では、鉛錫合金からなるオーバレイ４，４０が摺動面を覆っている例を示したが、軸受合金層２，２０を露出して、軸受合金とオーバレイ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。
【００２７】
（２）実施の形態１，２では、軸受合金層２，２０のエッチング深さを２０μｍとした例を示したが、エッチング深さは、エッチング条件を適宜選択することにより、５〜５０μｍの深さに形成することができる。
【００２８】
（３）実施の形態１，２では、凹部５、５０をすべり軸受の円周方向に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、円周方向に対して斜め方向や、曲線的に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一部切欠斜視図
【図２】拡大断面図
【図３】他例を示す拡大断面図
【図４】実施の形態２の一部切欠斜視図
【図５】同、拡大断面図
【図６】同、拡大内面図
【図７】従来例の拡大断面図
【符号の説明】
２、２０…軸受合金層
３，３０…中間層
４，４０…オーバレイ
５，５０…凹部
５ａ５０ａ…広幅の凹部
５ｂ５０ｂ…細幅の凹部
【図１】
0003607543.tif 000002
【図２】
0003607543.tif 000003
【図３】
0003607543.tif 000004
【図４】
0003607543.tif 000005
【図５】
0003607543.tif 000006
【図６】
0003607543.tif 000007
【図７】
0003607543.tif 000008