JPH06173962A

JPH06173962A - 滑り軸受

Info

Publication number: JPH06173962A
Application number: JP32186392A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ueno; 賢治植野; Yoshio Fuwa; 良雄不破
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-12-01
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 1994-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】フレッチング摩耗を防止した滑り軸受【構成】軸受合金層および裏金を含んでなる滑り軸受
において、前記裏金背面表面および前記滑り軸受を装着
するハウジングの装着表面のいずれか一方または両方
に、気孔率が２０〜８０％のペーパー摩擦材を設けた。
ペーパー摩擦材により直接コネクティングロッドと裏金
の接触するのが防がれ、その上ペーパー摩擦材の有する
気孔部に油を含むことができるため、高面圧下での繰り
返し荷重を受けてもフレッチング摩耗の発生を防止する
ことができ、高負荷エンジンの耐久信頼性を大幅に向上
させることができる。さらに本発明の滑り軸受は、コネ
クティングロッドと軸受間のベアリング打音を減少する
効果もある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の主軸受または
コンロッド軸受に用いられる滑り軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の主軸受またはコンロッド軸受
に用いられ滑り軸受には、Ｃｕ−Ｐｂ系のケルメットメ
タル、あるいはＡｌ−Ｓｎ系のアルミニウム合金メタル
が用いられるが、多くの場合鋼板等からなる裏金と重ね
合わせて耐久性の向上が図られる。

【０００３】コネクティングロッドは、つねに圧縮と引
っ張りの繰り返し荷重を受ける。そのため、コネクティ
ングロッドの大端部に嵌着されるコンロッド軸受等の滑
り軸受の裏金とコンロッドの間にはフレッティングコロ
ージョンが発生する。フレッティングコロージョンと
は、腐食性環境にある材料の荷重をかけられた接触面に
振動または相対運動が繰り返し加えられたとき、接触部
に孔または溝状の損傷が生ずる現象をいう。

【０００４】ところで、最近の自動車エンジンにおいて
は，高出力や高回転化が図られ、また低燃費に伴って低
粘度オイルが使用され、またハウジング、コンロッド材
としてアルミニウム合金等の軽量材料が使用されること
から、軸受にとっては、より厳しい条件となってきてお
り、一層の性能の向上が望まれる。

【０００５】このような厳しい条件下においては、滑り
軸受の裏面とこれを支持するハウジング内面の間でフレ
ッティング摩耗が生じ、その結果摩耗粉の堆積、あるい
は潤滑油の炭化によるスラッジの堆積等が裏金表面で起
こり易く、この堆積物が裏金表面で成長すると軸受の最
表面部分が盛り上がりを生じて軸受面内の強い片当たり
状態となり、その部分で集中荷重が発生して軸受が早期
に疲労破壊するということがあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この問題を解決する方
策としては、（ａ）コネクティングロッドの剛性をアッ
プする、（ｂ）コンロッドと軸受背面の間に油膜を形成
する、（ｃ）軸受の張り高さをアップすること等が考え
られるが、（ａ）は重量増加につながりフリクションに
悪影響を及ぼすものであり、（ｂ）は技術的に困難であ
り、（ｃ）はあまり効果がなく、いずれも決定的な解決
策とはならない。

【０００７】また、このフレッティング対策として、軸
受背面にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）をコ
ーティングすることが行われていた。しかし、ＰＴＦＥ
を使用した場合、ＰＴＦＥのコーティングの密着性が良
くなく、充分な機能を発揮する前に剥離することがあっ
た。そのため提案されたのが特開平２−８９８１３号公
報の滑り軸受の発明であって、ＰＴＦＥとＮｉおよびＣ
ｏの複合めっき層とすることにより、密着性を向上して
いる。

【０００８】しかし、前記提案はフレッティング摩耗を
著しく減少する効果が得られるものの、長時間にわたっ
てフレッティング摩耗を完全に防止するものではなく、
近年の厳しい使用環境に対応するものではない。

【０００９】本発明は、コンロンド軸受または主軸受等
に用いられる滑り軸受にフレッティング摩耗が発生し、
コンロッドあるいは主軸受ハウジングが早期に疲労破壊
することがあるという前記のごとき問題点を解決するた
めになされたものであって、近年の滑り軸受の厳しい使
用環境においても、フレッティング摩耗を完全に防止す
ることのできる耐久性に優れた滑り軸受を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の滑り軸受は、軸
受合金層および裏金を含んでなる滑り軸受において、前
記裏金背面表面および前記滑り軸受を装着するハウジン
グの装着表面のいずれか一方または両方に、気孔率が２
０〜８０％のペーパー摩擦材を設けたことを要旨とす
る。

【００１１】ペーパー摩擦材としては、有機繊維及びま
たは無機繊維からなる基材繊維に、無機充填剤および有
機充填剤を加えた水溶分散液を用いて形成したペーパー
に、結合樹脂を含浸し加熱加圧して形成したものであ
る。

【００１２】軸受合金層としては特に限定されないが、
例えばＡｌ−Ｓｎ系であればＡｌに３〜２０重量％のＳ
ｎと、１０重量％以下のＳｉ、２．５重量％以下のＣｕ
および／またはＭｇ、５重量％以下のＰｂを含有させた
ものを使用する。また銅系軸受合金としては、Ｓｎ−Ｐ
ｂ−Ｃｕ系のバビットメタル、Ｃｕ−Ｐｂ系のケルメッ
トメタルが使用され、ケルメットメタルは通常オーバレ
イめっきをして使用される。また、裏金としては通常の
軟鋼板、例えば冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）等を使用する
ことができる。

【００１３】

【作用】裏金背面表面および滑り軸受を装着するハウジ
ングの装着表面のいずれか一方または両方に貼着された
ペーパー摩擦材は気孔率が２０〜８０％であるので、こ
の気孔の中に潤滑油が浸透しフレッティングが防げると
共に、耐久性も向上する。

【００１４】本発明において、ペーパー摩耗材の気孔率
を２０〜８０％としたのは、気孔率が２０％未満である
と、気孔中に充分に油が浸透せず、油が入らない潤滑と
なり、ペーパーが摩耗変形してフレッチングが発生する
ためであり、気孔率が８０％を越えると基材繊維および
充填材の結合力が弱くなり、製造時の成形が困難とな
り、ペーパー自身の強度が得られなくなるからである。

【００１５】また、ペーパー摩擦材の厚さは２０〜５０
０μｍとすることが好ましい。厚さが２０μｍ未満であ
ると、圧縮変形が小さいため、変形はしにくいが、負荷
の高い滑り軸受の裏金の表面では、耐久性の面で不十分
だからであり、厚さが５００μｍを越えると圧縮変形が
大きくなるため、軸受とコネクティングロッドとのクリ
アランスが大きくなり、微動滑り量が大きくなるからで
ある。

【００１６】ペーパー摩擦材は、有機繊維または無機繊
維からなる基材繊維に、無機充填剤および有機充填剤を
加えた水溶分散液を用いて形成されるが、ペーパー摩擦
材に占める充填材の割合は１５〜４５重量％とすること
が望ましい。充填材が１５％未満であると、潤滑性など
を向上させる充填材の効果が見られず、ペーパー材のへ
たりが大きくなりフレッチングが発生するからであり、
充填材が４５％を越えると基材繊維の割合が少なくなる
ため、強度がなくへたりが多く剥離が発生してフレッチ
ングが発生するからである。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を比較例と対比して説明し、
本発明の効果を明らかにする。（実施例１）図１は本実施例で用いた水平２分割型の滑
り軸受の側面図であって、図２は図１の滑り軸受のＡ−
Ａ断面図である。滑り軸受は図２に示すように、アルミ
ニウム系軸受合金層２に軟鋼板（ＳＰＣＣ）からなる裏
金１を重ね合わせたものである。

【００１８】本発明の実施例１ａ〜１ｅとして、表１に
示す割合の基材繊維であるリンターパルプ、セルロース
繊維に対して、充填材としてカシューダスト、グラファ
イト、ケイソー土、ケブラー、ガラス繊維を表１に示す
割合で加えた水溶分散液を用いて紙を形成し、この紙に
液状フェノール樹脂を含浸し、加熱加圧してペーパー摩
擦材３を形成した。このペーパー摩擦材３の気孔率は４
０％で厚さは１００μｍであった。このペーパー摩擦材
３を滑り軸受の裏金１の表面に貼着した。また、比較例
１として、滑り軸受の裏金１の表面にペーパー摩擦材３
を貼着していないもの（処理なし）の軸受も製作した。

【００１９】

【表１】

【００２０】次に、製作した滑り軸受に表１に示すアル
ミニウム合金および鉄系コネクティングロッドを組付
け、４気筒２０００ｃｃエンジンを用いて、１８０時間
の連続耐久試験を実施し、フレッチング発生面積を測定
し、結果を図３に示す。

【００２１】図３に示したように、比較例１の未処理品
のフレッチング発生面積が非常に大きいのに対し、ペー
パー摩擦材を軸受背面に貼着した実施例１ａ〜１ｅは、
いずれもフレッチング摩耗の発生は見られない。また、
ペーパー摩擦材を貼着した場合の効果は、コネクティン
グロッドの材質がスチールであってもアルミニウムであ
っても変わらず良好であることが確認された。

【００２２】図３の結果より、ペーパー摩擦材の基材繊
維、充填材の種類を変更しても、フレッチング摩耗に対
して良好であることがわかるが、その種類は表１に限定
されない。例えば、基材繊維として用いられるものとし
ては、表１の他に芳香族ポリアミド繊維、ウッドパルプ
などがあり、充填材として用いられるものには、ゴム
粉、金属粉、炭酸カルシウムなどがある。

【００２３】（実施例２）本発明の実施例２ａ〜２ｃと
して、表２に示す割合の基材繊維であるリンターパルプ
に対して、充填材としてカシューダストおよびケイソー
土を表２に示す割合で加えた水溶分散液を用いて紙を形
成し、この紙に液状フェノール樹脂を含浸し、加熱加圧
してペーパー摩擦材３を形成した。このペーパー摩擦材
３の気孔率は実施例２ａが２０％、実施例２ｂが４０
％、実施例２ｃが８０％であって、厚さは全て１００μ
ｍであった。このペーパー摩擦材３を滑り軸受の裏金１
の表面に貼着した。

【００２４】また、比較例２および３として、実施例２
と同じ組成で同じ厚さであるが気孔率の異なるペーパー
摩擦材３を調製し、滑り軸受の裏金１の表面に貼着し
た。なお、表２に示すように、ペーパー摩擦材の気孔率
は比較例２は１０％、比較例３は８５％であった。

【００２５】

【表２】

【００２６】次に、製作した滑り軸受にアルミニウム合
金コネクティングロッドを組付け、４気筒２０００ｃｃ
エンジンを用いて、１８０時間の連続耐久試験を実施
し、フレッチング発生面積を測定し、結果を図４のペー
パー摩擦材の気孔率とフレッチング発生面積の関係を示
す線図として、図５のペーパー摩擦材の気孔率が適正で
ある本発明の実施例と気孔率が適正でない比較例のフレ
ッチング発生面積を示す図として示した。

【００２７】図４および図５より明らかなように、ペー
パー摩擦材の気孔が殆どない気孔率１０％の比較例２で
は、実施例２に比べてフレッチング発生面積が非常に大
きくなった。ペーパー摩擦材の気孔中に油が入ることに
より、湿式の摩擦材として優れた特性を示すものである
が、気孔率が１０％と非常に小さいと、油が入らない潤
滑となり、ペーパー摩擦材が摩耗変形して、フレッチン
グ発生に至ったためである。

【００２８】また、逆にペーパー摩擦材の気孔率を非常
に大きくした比較例３では、製造時の加圧条件が変わる
ため、基材繊維および充填材の結合力が弱くなり、製造
時の成形が困難となり、ペーパー摩耗材自身の強度も得
られなくなる。そのため、ペーパー摩耗材の剥離・摩耗
が発生し、フレッチング発生面積が大きくなった。

【００２９】これに対して実施例２ａ〜２ｃでは、気孔
率を２０〜８０％の範囲に最適化しているため、ペーパ
ー摩耗材の特性を充分に生かせたので、フレッチング発
生を抑制できることが判明し、本発明の効果が確認され
た。

【００３０】（実施例３）本発明の実施例３ａ〜３ｃと
して、表３に示す割合の基材繊維であるリンターパルプ
に対して、充填材としてカシューダストおよびケイソー
土を表３に示す割合で加えた水溶分散液を用いて紙を形
成し、この紙に液状フェノール樹脂を含浸し、加熱加圧
してペーパー摩擦材３を形成した。このペーパー摩擦材
３の気孔率は全て４０％であり、厚さは実施例３ａが２
０μｍ、実施例３ｂが１００μｍ、実施例３ｃが５５０
μｍであった。このペーパー摩擦材３を滑り軸受の裏金
１の表面に貼着した。

【００３１】また、比較例４および５として、実施例３
と同じ組成で同じ気孔率であるが、厚さの異なるペーパ
ー摩擦材３を調製し、滑り軸受の裏金１の表面に貼着し
た。なお、表３に示すように、ペーパー摩擦材の厚さを
比較例４にあっては１０μｍ、比較例５にあっては６０
０μｍであった。

【００３２】

【表３】

【００３３】次に、製作した滑り軸受にアルミニウム合
金コネクティングロッドを組付け、４気筒２０００ｃｃ
エンジンを用いて、１８０時間の連続耐久試験を実施
し、フレッチング発生面積を測定し、結果を図６のペー
パー摩擦材の厚さとフレッチング発生面積の関係を示す
線図として、図７のペーパー摩擦材の厚さが適正である
本発明の実施例と厚さが適正でない比較例のフレッチン
グ発生面積を示す図として示した。

【００３４】図６および図７に示したように、ペーパー
摩擦材の厚さが１０μｍと非常に薄い比較例４は、圧縮
変形量が小さいため変形はしにくいが、負荷の高い滑り
軸受の裏金の表面では、耐久性が面で不十分であり、フ
レッチングの発生が見られた。

【００３５】また、逆にペーパー摩耗材の厚さが６００
μｍと厚い比較例５では、圧縮変形量が大きくなるた
め、軸受とコネクティングロッドのクリアランスが大き
くなることにより微動滑り量が大きくなる。そのため、
耐久性については問題はないが、軸受とコネクティング
ロッドとのクリアランス調製が非常に困難となる。

【００３６】（実施例４）本発明の実施例４ａ〜４ｃと
して、表４に示す割合の基材繊維であるリンターパルプ
に対して、充填材としてカシューダストおよびケイソー
土を表４に示す割合で加えた水溶分散液を用いて紙を形
成し、この紙に液状フェノール樹脂を含浸し、加熱加圧
してペーパー摩擦材３を形成した。このペーパー摩擦材
３の気孔率は全て４０％であり、厚さは１００μｍであ
るが、充填材の配合比は実施例４ａが１５％、実施例４
ｂが３０％、実施例４ｃが４５％であった。このペーパ
ー摩擦材３を滑り軸受の裏金１の表面に貼着した。

【００３７】また、比較例６および７として、実施例４
と同じ組成で同じ気孔率であるが、充填材配合比の異な
るペーパー摩擦材３を調製し、滑り軸受の裏金１の表面
に貼着した。なお、表４に示すように、ペーパー摩擦材
の充填材の配合比は比較例６にあっては１０％、比較例
７にあっては５０％であった。

【００３８】

【表４】

【００３９】次に、製作した滑り軸受にアルミニウム合
金コネクティングロッドを組付け、４気筒２０００ｃｃ
エンジンを用いて、１８０時間の連続耐久試験を実施
し、フレッチング発生面積を測定し、結果を図８のペー
パー摩擦材の充填材の配合比とフレッチング発生面積の
関係を示す線図として、また図９のペーパー摩擦材の充
填材の配合比が適正である本発明の実施例と配合比が適
正でない比較例のフレッチング発生面積を示す図として
示した。

【００４０】図８および図９より明らかなように、充填
材の配合比が１０％と小さいと充填材の作用が見られ
ず、ペーパー摩擦材のへたりが大きくなってフレッチン
グの発生が見られた。特に本実施例で用いたケイソー土
は潤滑性を向上させる作用をもつ充填材であるが、配合
比が小さいとその効果は見られない。また、逆に充填材
の配合比が５０％と大きいと、基材繊維の割合が少なく
なるため、強度がなくへたりが多く剥離が発生してフレ
ッチング発生が見られた。

【００４１】一方実施例４ａ〜４ｂでは、基材繊維の強
度を確保しつつ、充填材により潤滑性などを向上させる
作用が働く配合比である１５〜４５％となっているた
め、ペーパー摩擦材の剥離や摩耗がほとんどなく、フレ
ッチングの発生が見られず、本発明の効果が確認され
た。

【００４２】

【発明の効果】本発明の滑り軸受は以上詳述したよう
に、軸受合金層および裏金を含んでなる滑り軸受におい
て、前記裏金背面表面および前記滑り軸受を装着するハ
ウジングの装着表面のいずれか一方または両方に、気孔
率が２０〜８０％のペーパー摩擦材を設けたことを特徴
とするものであって、ペーパー摩擦材により直接コネク
ティングロッドと裏金の接触するのが防がれ、その上ペ
ーパー摩擦材の有する気孔部に油を含むことができるた
め、高面圧下での繰り返し荷重を受けてもフレッチング
摩耗の発生を防止することができ、高負荷エンジンの耐
久信頼性を大幅に向上させることができる。さらに本発
明の滑り軸受は、コネクティングロッドと軸受間のベア
リング打音を減少する効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に用いた滑り軸受の側面図である。

【図２】図１の滑り軸受のＡ−Ａ線における断面図であ
る。

【図３】ペーパー摩擦材を貼着した本発明の実施例と貼
着しなかった比較例のフレッチング発生面積を示す図で
ある。

【図４】ペーパー摩擦材の気孔率とフレッチング発生面
積の関係を示す線図である。

【図５】ペーパー摩擦材の気孔率が適正である本発明の
実施例と気孔率が適正でない比較例のフレッチング発生
面積を示す図である。

【図６】ペーパー摩擦材の厚さとフレッチング発生面積
の関係を示す線図である。

【図７】ペーパー摩擦材の厚さが適正である本発明の実
施例と厚さが適正でない比較例のフレッチング発生面積
を示す図である。

【図８】ペーパー摩擦材の充填材の配合比とフレッチン
グ発生面積の関係を示す線図である。

【図９】ペーパー摩擦材の充填材の配合比が適正である
本発明の実施例と配合比が適正でない比較例のフレッチ
ング発生面積を示す図である。

【符号の説明】

１裏金２軸受合金層３ペーパー摩擦材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸受合金層および裏金を含んでなる滑り
軸受において、前記裏金背面表面および前記滑り軸受を
装着するハウジングの装着表面のいずれか一方または両
方に、気孔率が２０〜８０％のペーパー摩擦材を設けた
ことを特徴とする滑り軸受。