JP2009228725A - すべり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧入時に削られる被覆層の圧入滓が軸受装置、潤滑油路、軸受摺動面に混入し難いすべり軸受を提供する。
【解決手段】 鋼裏金の内側に摺動面としての軸受合金層が形成された円筒形状すべり軸受１において、鋼裏金の外側背面にＢｉ又はＢｉ基合金の被覆層２を形成する。Ｂｉ又はＢｉ基合金は軟質であるため圧入時の摩擦を低減し圧入性を高める点でＳｎ、Ｐｂ又はＳｎ、Ｐｂを基とする合金と共通する効果を有するが、延性が非常に低く塑性流動しにくい性質のため、軸受ハウジング４の端部で削られると脆性破壊されるため発生する圧入滓は非常に細かく、また、軸受ハウジング４の端部に付着して残ることもないので、軸受装置、軸受潤滑油路、軸受摺動面に混入し難いという利点がある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、鋼裏金の内側に摺動面としての軸受合金層を設けた円筒形状すべり軸受に関するものである。

従来、鋼裏金とすべり軸受合金層からなる複層摺動材料をプレス成形した薄肉の円筒形状すべり軸受において、例えば、特表２００２−５１３８９０号公報に示されるように、軸受合金層が形成される内周面と反対側の鋼裏金の外側背面及び側辺を覆うように、フラッシュめっき層（「被覆層」ともいう。）が被着されていた。このフラッシュめっき層は、鋼裏金の腐食を防止し、鋼裏金に光輝ある魅力的な外観を与えるために施されるものである。そして、フラッシュめっき層としては、厚さ約１μｍ以下のＳｎ又はＰｂ−Ｓｎのめっき層が用いられている。
特表２００２−５１３８９０（段落［００１６］）

また、図１及び図２に示すように、上記した薄肉の円筒形状すべり軸受１は、軸受ハウジング４に圧入治具３を用いて圧入して使用されるが、締め代で軸受半径方向の圧力を発生させ固定すると同時に、プレス形成により製造した円筒形状すべり軸受１の外径形状は自由状態では真円ではないため、ハウジング内径形状になじませる必要がある。そして、このような外径形状が真円でない円筒形状すべり軸受１を軸受ハウジング４に圧入する際に、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、圧入初期には円筒形状すべり軸受１が軸受ハウジング４の内径に傾斜して圧入され易いため、かじり等の不具合が発生し易いという不都合もある。このような不都合に対し、上記したＳｎ、Ｐｂ−Ｓｎのフラッシュめっき層２を施すと、圧入時にＳｎ、Ｐｂ−Ｓｎめっき層２が圧入時の円筒形すべり軸受１の背面と軸受ハウジング４の内周面間の摩擦を緩和するためにかじりを防止することができるという利点もある。

しかしながら、フラッシュめっき層がＳｎ、Ｐｂ又はＳｎ、Ｐｂを基とする合金の場合には、軟質で延性が高く塑性流動するため、圧入時に図２（Ｃ）及び図３に示すように、大きな圧入滓５が軸受ハウジング４と円筒状すべり軸受１の上面の境目（軸受ハウジングのエッジ部分）に発生し、この部分に付着したまま残ってしまう。この大きな圧入滓５が軸受装置、潤滑油路に混入したり、軸受を圧入した軸受ハウジング４に軸を挿入する工程で軸受摺動面に混入する不具合が起こる場合がある。本発明は、上記した不具合を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、圧入時に削られるフラッシュめっき層の圧入滓が軸受装置、潤滑油路、軸受摺動面に混入し難いすべり軸受を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、鋼裏金の内側に摺動面としての軸受合金層が形成された円筒形状すべり軸受において、前記鋼裏金の外側背面にＢｉ又はＢｉ基合金の被覆層を形成したことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、前記Ｂｉ基合金の被覆層は、Ｂｉと１〜３０質量％以下のＳｎ，Ｐｂ，Ｉｎ，Ａｇ，Ｃｕの１種以上とからなることを特徴とする。

請求項１に係る発明においては、Ｂｉ又はＢｉ基合金は、軟質であるため圧入時の摩擦を低減し圧入性を高める点でＳｎ、Ｐｂ又はＳｎ、Ｐｂ基合金と共通する効果を有するが、延性が非常に低く塑性流動しにくい性質のため、軸受ハウジングの端部で削られると脆性破壊されて圧入滓は非常に細かく、また、軸受ハウジングの端部に付着して残ることもないので、軸受装置、軸受潤滑油路、軸受摺動面に混入し難いという利点がある。

また、請求項２に係る発明は、Ｂｉは円筒形すべり軸受が製造され軸受ハウジングに圧入されるまでの間に発生する円筒形すべり軸受背面の鋼を防錆する効果も有するが、ＢｉにＳｎ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｃｕの１種以上を１〜３０質量％以下含ませて合金化することにより防錆の効果がさらに高まる。これらＢｉ基合金の結晶構造は、Ｂｉの結晶構造と同じであるので、延性が非常に低く塑性流動しにくい性質のため、軸受ハウジング端部で削られると脆性破壊されるため発生する圧入滓は非常に細かく、また、ハウジング端部に付着して残ることもないので、軸受装置、軸受潤滑油路、軸受内面に混入しにくい。なお、１質量％未満では、防錆効果のさらなる向上を図ることができず、３０質量％を超える場合には、合金化成分であるＳｎ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ａｇの延性が高く塑性流動しやすいという性質によりＢｉの延性が非常に低く塑性流動しにくく脆性破壊しやすいという性質が緩和され、特に５０質量％を超えると、その性質はほとんど失われてしまう。

以下、本発明の実施の形態について説明する。鋼裏金と軸受合金からなる平板形状の複層の軸受材料をプレス成形し、前述した図１及び図２に示す円筒形状すべり軸受１と同様に、鋼裏金が外周面となるように円筒形状すべり軸受１を製造した後、電気めっき法等によりＢｉ又はＢｉ基合金の被覆層２を円筒形状すべり軸受１の鋼裏金の背面に形成する。円筒形すべり軸受１の背面にＢｉ又はＢｉ基合金の被覆層２を形成する方法は電気めっき法に限定されず、投射法、溶射法等の他の一般的な被膜形成方法により形成することもでき、また、鋼裏金の背面とＢｉ又はＢｉ基合金の被覆層２との接合強度を高めるため、脱脂処理、粗面化処理等の一般的な予備処理を鋼裏金の背面に施した後Ｂｉ又はＢｉ基合金の被覆層２を形成したり、鋼裏金の背面にＡｇ、Ｃｕ等の金属や合金からなる中間層を形成した後Ｂｉ又はＢｉ基合金の被覆層２を形成してもよい。なお、被覆層２は、円筒形状すべり軸受１の内側摺動面を除いて鋼裏金の外側背面にのみに形成することが好ましいが、生産性を考慮して摺動面にも同時に形成しても良い。

圧入時の円筒形すべり軸受１の背面と軸受ハウジング４の内周面間の摩擦を緩和して圧入性を高めるためにＢｉ又はＢｉ基合金の被覆層２の厚さは０．５〜１０μｍが好ましい。Ｂｉは、円筒形すべり軸受１の鋼裏金の防錆の効果も有するがＳｎ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ａｇ、Ｃｕの１種以上を１〜３０質量％以下含ませると合金化することにより防錆の効果をさらに高めることができる。

次に、上記のようにして製造した円筒形状すべり軸受１の圧入性比較試験の試験結果について表１を参照して説明する。

表１において、実施例１、２は、鋼裏金とＡｌ系軸受合金からなる複層材料をプレス成形し、鋼裏金が外周面となるように外径３０ｍｍ、内径２７ｍｍ、幅２０ｍｍの円筒形状とし、次に、その幅方向の両端面の外径面には長さ０．８ｍｍ、角度２０°の面取を切削加工により形成し円筒形状すべり軸受１を製造した。次いで、電気めっき法により円筒形状すべり軸受１の背面および面取部の鋼裏金面に表１に示す組成のＢｉ又はＢｉ基合金（Ｂｉ−２質量％Ｓｎ）を厚さが１μｍとなるように被覆層２を形成した。

比較例１〜３は、実施例１、２と同じ条件で製造した円筒形状すべり軸受１に、比較例１はＰｂ層を、比較例２はＳｎ層を電気めっき法により円筒形状すべり軸受１の背面及び面取部の鋼裏金面に厚さが１μｍとなるように被覆層２を形成し、比較例３は、被覆層２を形成しない円筒形状すべり軸受１をそのまま用いた。なお、実施例１、２、及び比較例１〜３ともに圧入性比較試験に用いる軸受ハウジング４の内径に対し、すべり軸受固定のための締め代分だけ円筒形状すべり軸受１の外径寸法を僅かに大きくしてある。

一方、上記の実施例１、２及び比較例１〜３の円筒形状すべり軸受１を圧入すべき軸受ハウジング４として、内径３０ｍｍの円筒形すべり軸受１の圧入部を有するＦｅ合金製の軸受ハウジング４に圧入治具３を介し押圧し、円筒形状すべり軸受１を軸受ハウジング４に圧入し、圧入により発生した圧入滓５の大きさ及び圧入した後、再度、円筒形すべり軸受１を軸受ハウジング４から抜き出し、かじりによる線状傷の有無を目視により観察し、その観察した結果を表１に示す。なお、軸受ハウジング４には、円筒形すべり軸受１を圧入する側の内径部にＣ０．５の面取りを形成した。

しかして、比較例１、２はＰｂ、Ｓｎの被覆層２が軸受ハウジング４の圧入部のエッジで削られるが、Ｓｎ、Ｐｂは延性が高いために塑性流動し、最大圧入滓５の大きさが５ｍｍという大きな圧入滓５が発生し、また、その圧入滓５が軸受ハウジング４の圧入部のエッジに付着するように残る。なお、比較例１、２の表１に示す最大圧入滓長さは、軸受ハウジング４の圧入部のエッジに付着して残るものをノギスにて測定した値である。また、比較例１、２は、圧入時にＳｎ、Ｐｂの被覆層２が円筒形すべり軸受１の背面と軸受ハウジング４の内周面間の摩擦を緩和するため、かじりの発生はなかった。また、比較例３は、被覆層２のない円筒形状すべり軸受１であるため、当然のことながら、圧入滓５は発生しないものの、圧入時におけるかじりの発生が確認された。

一方、実施例１のＢｉ層は、軸受ハウジング４の圧入部のエッジで削られるが、延性が低いため脆性破壊され細かく剪断されるので圧入滓５は、最大でも０．１ｍｍと非常に小さく、また軸受ハウジング４の圧入部のエッジに圧入滓５が付着し残るようなこともなかった。また、実施例２のＢｉ基合金も実施例１と同様な効果があることが確認された。これは、Ｂｉを基とする合金の結晶構造がＢｉの結晶構造と同じであり、Ｂｉの延性が低いという性質を有するので、軸受ハウジング４の圧入部のエッジで削られ脆性破壊され細かく剪断されるからである。なお、実施例１、２の表１に示す最大圧入滓長さは、圧入滓５が小さいため、実体顕微鏡で観察して求めた値である。更に、実施例１、２は、圧入時にＢｉ又はＢｉ基合金（Ｂｉ−２質量％Ｓｎ）の被覆層２が円筒形すべり軸受１の背面と軸受ハウジング４の内周面間の摩擦を緩和するため、かじりの発生はなかった。なお、圧入試験を行なったＢｉ基合金について実施例２のみ示しているが、本発明者はＢｉと１〜３０質量％以下のＳｎ，Ｐｂ，Ｉｎ，Ａｇ，Ｃｕの１種以上とからなる他のＢｉ基合金も、延性が非常に低く塑性流動しにくいため脆性破壊され細かく剪断されるというＢｉと共通の性質を有することを確認している。

本実施形態に係る円筒形状すべり軸受を圧入治具を用いて軸受ハウジングに圧入する場合の概略断面図である。 円筒形状すべり軸受を軸受ハウジングに圧入する際に圧入滓が形成される様子を示す概略図である。 円筒形状すべり軸受を軸受ハウジングに圧入した状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 円筒形状すべり軸受
２ 被覆層
３ 圧入治具
４ 軸受ハウジング
５ 圧入滓

Claims (2)

1. 鋼裏金の内側に摺動面としての軸受合金層が形成された円筒形状すべり軸受において、
   前記鋼裏金の外側背面にＢｉ又はＢｉ基合金の被覆層を形成したことを特徴とするすべり軸受。
2. 前記Ｂｉ基合金の被覆層は、Ｂｉと１〜３０質量％以下のＳｎ，Ｐｂ，Ｉｎ，Ａｇ，Ｃｕの１種以上とからなることを特徴とする請求項１記載のすべり軸受。

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