| ID-S12 自動車に使われるすべり軸受について |
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自動車に使われるすべり軸受について。 自動車に使われるすべり軸受の代表例はエンジンとミッションに使われる軸受です。中でもエンジンに使われるすべり軸受は大きな負荷を支えています。その大きさを図１に示しますが将来的に面圧がさらに増加することが予想されます１）。これは摩擦ロス低減のための軸受の小型化（径、巾ともに減少）が進むためです。面圧の増加は油膜厚さをさらに薄くするため、軸受はもちろん、周辺部品の加工精度もより高い水準にすることが必要となります。クランク軸を使うエンジンではハウジングは半割りであるため、真円度等の加工精度を確保することはたいへん困難な課題となっています。 |
図１ エンジン軸受の負荷
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ではまず、エンジンに使われるすべり軸受の材質についてみてみます。 すべり軸受のライニングとして用いられる合金はこれまで表１に示す銅合金、アルミニウム合金が主です２）。しかしこれらの合金が市場のニーズに１００％応えているわけではありません。まず銅合金の問題は腐食摩耗です。図２に長期間使用した銅合金軸受の断面組織を示しますがライニング中の鉛が腐食によって消失し、中には外力によってライニングが挫屈しているものもあります３）。ライニングの挫屈が発生すれば当然焼付きが起こります。この問題の対応策として図３に示すようにライニング中の鉛の分布を微細にし鉛量を少なくした銅合金が開発され実用され始めました４）５）。アルミニウム合金の問題はなじみ性の悪さによる耐焼付き性に対する信頼不足と高油温化使用での耐疲労性の不足です。これらの問題は高回転するエンジンほど顕著です。これらの問題の対応策として、アルミニウム軸受の表面に鉛メッキに変わって錫メッキをした軸受が開発され使われ始めています。錫メッキは図４に示すように一般の鉛メッキの厚さ（１５〜２０μｍ）より５μｍと薄いです５）。この錫メッキをしたアルミニウム軸受は欧米、日本で使われ始め、今後拡大すると予想されます。 |
| 相当規格 | 化学成分（ｗｔ％） | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 種 類 | ＪＩＳ | ＳＡＥ | Ｃｕ | Ｐｂ | Ｓｎ | Ａｌ | Ｉｎ | Ｃｒ | Ｓｉ |
| 銅鉛合金 | ＫＪ4 | 49 | ｂａｌ | 24 | ＜1.25 | − | − | − | − |
| 銅鉛合金 | ＬＢＣ6 | 799 | ｂａｌ | 23 | 3.5 | − | − | − | − |
| アルミ合金 | − | − | 1 | 2 | 12.5 | ｂａｌ | − | 0.2 | 2.7 |
| アルミ合金 | − | 783 | 1 | − | 20 | ｂａｌ | − | − | − |
図２ 長期間使用された軸受断面組織
図３ 鉛が微細に分布した銅合金断面組織
図４ 錫オーバーレイ付アルミニウム合金軸受断面組織
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次にミッションに使われるすべり軸受けについてみてみます。 ミッションに使われるすべり軸受にはすぐれた耐摩耗性（耐フレッティング摩耗を含む）と耐食性が要求されます。ミッションに使われる軸受は常時回転しているわけではなく、定まった変速段階のみ回転し、その他は停止しています。停止中は車輌等の振動を受けるため、フレッティング摩耗現象が発生します。またミッションに使われる潤滑油はギア等の摩耗を防止するため、多くの添加剤が添加されており、使用する期間も長く、軸受の腐食摩耗が発生しやすくなります。その対応策として、耐摩耗性、耐食性のすぐれたすべり軸受として図５に示す硬質物を分散させた銅・鉛合金軸受が一部に使われ始めています６）。 |
図５ 硬質を分散させた銅・鉛合金断面組織
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「参考文献」 | |
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１） |
月刊トライボロジＰ．７９、１０．１９９２ |
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２） |
月刊トライボロジ Ｐ．３５ １２．１９９２ |
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３） |
Shozo Sasaki et al：ＳＡＥ Technical Paper ８７０５８２（１９８７） |
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４） |
George C. Pratt at al：ＳＡＥ Technical Paper ８６０３５５（１９８６） |
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５） |
Ｕ Ｓ Patent ４８１８６２８，４９０４５３７ |
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６） |
大豊工業（株）カタログ（１９９２） |
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（大豊工業 技術管理部） |
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「出典」 | |
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すべり軸受Ｑ＆Ａ 月刊トライボロジ１９９３．４ ｐ３３，１９９３．５ ｐ３４ | |
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