(57)【要約】  静摩擦力と動摩擦力の関係を制御可能な摺動部材を提供する。  摺動部材１は、円筒形状の軸受を構成し、内周面が軸との摺動層２となる。摺動部材１は、摺動層２の表面に凹凸面６を備える。凹凸面６は、本例では、頂点が格子状に配置される線状の凸部６ａを設けて油膜の形成を抑制して動摩擦力を大きくし、静摩擦力に対する動摩擦力の変化率を少なく抑える。摺動層は、金属基材の一の面に合金材料で多孔質層が形成され、この多孔質層に含浸させた樹脂材料を焼成させて構成される。
2012147781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被摺動物を摺動可能に支持する摺動層の表面に、油膜の形成を抑制する凸部を有した凹凸面が形成された
ことを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
前記凹凸面は、被摺動物を摺動可能に支持する円筒形状の内周面に、点状または線状の頂点を有した前記凸部が形成される
ことを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
【請求項３】
前記凹凸面は、被摺動物の摺動方向に対して、線状の頂点が格子状に配置される前記凸部が斜め方向に延在する
ことを特徴とする請求項２記載の摺動部材。
【請求項４】
金属基材の一の面に、金属材料または樹脂材料、あるいは金属材料と樹脂材料の組み合わせで前記摺動層が形成され、
前記摺動層は、前記金属基材の一の面にCu-Sn系合金の多孔質層が形成され、前記多孔質層に樹脂材料が含浸されて焼成されて構成される
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の摺動部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸を摺動可能に支持する軸受に使用される摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
摺動部材としては、銅メッキ鋼板上にCu-Sn系合金を貼り合せた摺動材料が多く使用されていた。銅メッキ鋼板にCu-Sn系合金を貼り合せた摺動材料は、油を使用する摺動部に用いられる。一方、油を用いない摺動部には、樹脂材料を用いた摺動部材が使用されている。【０００３】
従来の樹脂材料を用いた摺動部材は、銅メッキ鋼板上にCu-Sn系合金の多孔質層を形成し、この多孔質層にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含浸させたものである。このようなＰＴＦＥを含浸させた摺動部材が、例えば、自動車等のショックアブソーバ等、油を用いる摺動部に使用されることもある。【０００４】
従来の摺動部材は、摺動面は平滑で構成される。一方、摺動面に潤滑剤を貯める溝部を設け、摺動面に潤滑剤を供給できるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。一方、円柱状あるいは円筒状の物体の保持面にローレット加工面を形成して、物体の位置ずれを抑える技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８８７０９号公報
【特許文献２】特開平５−１０６７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動車等に組み込まれるショックアブソーバでは、路面の変化等に追従して変位するサスペンション機構の動きが伝達されて往復運動を行うピストンロッドをガイドするガイドブッシュに摺動部材が用いられる。【０００７】
ショックアブソーバでは、外部からの入力に対して液体の粘性抵抗を利用して、振動を減衰している。一方、ピストンロッドの往復運動をガイドするガイドブッシュで生じる摩擦力が、自動車等の乗り心地に影響を及ぼすことが判ってきた。【０００８】
すなわち、静止しているピストンロッドを動かそうとする際に働く静摩擦力と、ピストンロッドが動いている際に働く動摩擦力の関係が、自動車等の乗り心地に影響を及ぼす。しかし、従来の摺動部材では、摩擦力の低減を目的に摺動面の形状等が決められ、静摩擦力と動摩擦力の関係を制御できるものはなかった。【０００９】
本発明は、静摩擦力と動摩擦力の関係を制御可能な摺動部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、油が用いられる環境で油膜の形成が抑制されるような凸部を摺動面に形成することで、静摩擦力と動摩擦力の関係を制御できることを見出した【００１１】
本発明は、被摺動物を摺動可能に支持する摺動層に、油膜の形成を抑制する凸部を有した凹凸面が形成された摺動部材である。【００１２】
凹凸面は、被摺動物を摺動可能に支持する円筒形状の内周面に、点状または線状の頂点を有した凸部が形成されることが望ましい。また、凹凸面は、被摺動物の摺動方向に対して、線状の頂点が格子状に配置される凸部が斜め方向に延在することが望ましい。【００１３】
また、金属基材の一の面に、金属材料または樹脂材料、あるいは金属材料と樹脂材料の組み合わせで摺動層が形成され、摺動層は、金属基材の一の面にCu-Sn系合金の多孔質層が形成され、多孔質層に樹脂材料が含浸されて焼成されて構成されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、摺動層の表面に油膜の形成を抑制する凸部が設けられた凹凸面を形成することで、動摩擦力を大きくして静摩擦力に対する動摩擦力の変化率を少なく抑えることができる。また、凹凸面の形状で静摩擦力を大きくすることができる。これにより、本発明の摺動部材がショックアブソーバに適用されると乗り心地を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態の摺動部材の一例を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態の摺動部材の一例を示す断面組織図である。
【図３】本実施の形態の摺動部材の摺動面の一例を示す斜視図である。
【図４】本実施の形態の摺動部材の使用例を示す断面図である。
【図５】静摩擦力と動摩擦力の関係を示すグラフである。
【図６】動摩擦力と静摩擦力を測定する試験機の一例を示す構成図である。
【図７Ａ】凹凸面における凸部及び凹部の大きさと摩擦力の関係を示す説明図である。
【図７Ｂ】凹凸面における凸部及び凹部の大きさと摩擦力の関係を示す説明図である。
【図８】本実施の形態の摺動部材の摺動面の他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の摺動部材の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態の摺動部材の一例を示す斜視図、図２は、本実施の形態の摺動部材の一例を示す断面組織図、図３は、本実施の形態の摺動部材の摺動面の一例を示す斜視図、図４は、本実施の形態の摺動部材の使用例を示す断面図である。
【００１７】
本実施の形態の摺動部材１は、図１に示すように、円筒形状の軸受を構成し、内周面が軸との摺動層２となる。摺動部材１は、図２に示すように、金属基材３の一の面に合金材料で多孔質層４が形成され、この多孔質層４に含浸させた樹脂材料５を焼成させて、摺動層２が形成される。
【００１８】
摺動部材１は、摺動層２の表面に凹凸面６を備える。凹凸面６は、摺動層２の表面が、油膜が形成されるような面とならないようにするため、本例では、図３に示すように、頂点が連続した線状で格子状に配置される任意の形状の凸部６ａを設けて油膜の形成を抑制する。
【００１９】
摺動部材１は、図４に示すように、自動車等に組み込まれるショックアブソーバにおいて、路面の変化等に追従して変位するサスペンション機構の動きが伝達されて往復運動を行うピストンロッド７をガイドするガイドブッシュ８の摺動部に用いられる。摺動部材１は、ピストンロッド７との摺動面が、図３に示す凸部６ａが設けられた凹凸面６で構成されるので、ピストンロッド７の摺動でピストンロッド７との間に油膜が形成されるような面接触ではなく、本例では線接触となる。また、凹凸面６は、ピストンロッド７の摺動方向に対して斜め方向に凸部６ａが延在する形状とする。
【００２０】
図５は、静摩擦力と動摩擦力の関係を示すグラフである。図５において、縦軸が摩擦力(Ｎ)、横軸がストローク(mm)である。自動車等に用いられるショックアブソーバでは、サスペンションが路面の変化等に追従することで、ピストンロッドが往復運動を行う。ピストンロッドが往復運動を行うことで、ピストンロッドが静止する状態が存在する。
【００２１】
このため、ショックアブソーバに用いられるガイドブッシュ８では、図５に破線で示すように、動摩擦力Ｆｍ2が小さく、静摩擦力Ｆｓ2に対する動摩擦力Ｆｍ2の変化率が大きい場合、自動車等の乗り心地が悪いと感じられる。これに対し、動摩擦力Ｆｍ1が大きく、静摩擦力Ｆｓ1に対する動摩擦力Ｆｍ1の変化率が少ないと、自動車等の乗り心地が向上する。
【００２２】
そこで、ガイドブッシュ８を構成する摺動部材１において、図４に示すピストンロッド７が接触し、ピストンロッド７の往復運動をガイドする摺動面に、油膜の形成を抑制する凸部６ａが設けられた凹凸面６を形成する。
【００２３】
凹凸面６は、凸部６ａ及び凹部６ｂの向き、数、大きさにより、ピストンロッド７が接する摺動面が平滑な場合と比較して、静摩擦力Ｆｓ1が大きくなる。凹凸面６は、ピストンロッド７の摺動方向に対して斜め方向に凸部６ａが延在する形状が望ましい。また、ピストンロッド７が接する摺動面が平滑であると、ピストンロッド７の摺動でピストンロッド７との間に油膜が形成されることで、動摩擦力が低下する。これに対し、ピストンロッド７が接する摺動面に凸部６ａを形成することで、ピストンロッド７の摺動による油膜の形成が抑制され、動摩擦力Ｆｍ1が大きくなることで動摩擦力Ｆｍ1が静摩擦力Ｆｓ1に近づけられ、静摩擦力Ｆｓ1に対する動摩擦力Ｆｍ1の変化率が少なく抑えられる。一方、ガイドブッシュ８が油中で使用されるので、凹凸面６の凹部６ｂに油が介在することで、潤滑性は確保する。
【００２４】
本例の摺動部材１では、摺動面に凹凸面６が形成される摺動層２は、樹脂材料５としてＰＴＦＥで構成される。ＰＴＦＥの摩擦係数μ1は０．１程度であるのに対して、ショックアブソーバで用いられる油の摩擦係数μ2は０．０１程度である。ピストンロッドが静止している状態では、ピストンロッドとガイドブッシュとの間に油膜が形成されず、静摩擦力ＦｓはＰＴＦＥの摩擦係数μ1の影響を受ける。
【００２５】
一方、ピストンロッドの摺動でピストンロッドとガイドブッシュとの間に油膜が形成されると、動摩擦力Ｆｍは油の摩擦係数μ2の影響を受けることになり、動摩擦力Ｆｍが低下することで、静摩擦力Ｆｓに対する動摩擦力Ｆｍの変化率が大きくなる。
【００２６】
そこで、摺動部材１では、ピストンロッド７との摺動面に形成した凹凸面６の凸部６ａで、ピストンロッド７が摺動する際の油膜の形成を抑制することで、動摩擦力Ｆｍ1もＰＴＦＥの摩擦係数μ1の影響を受けられるようにして、静摩擦力Ｆｓ1に対する動摩擦力Ｆｍ1の変化率を小さく抑える。
【００２７】
図６は、動摩擦力と静摩擦力を測定する試験機の一例を示す構成図である。試験機１０は、試験対象として、ガイドブッシュ８が支持台１１と負荷部１２に取り付けられ、ガイドブッシュ８を介してロッド１３を支持する支持台１１の間で、ガイドブッシュ８を介して負荷部１２で横荷重が与えられる。そして、横荷重を与えてロッド１３を図示しない加振器で振動させた時の摩擦力をロードセル１４で測定する。静摩擦力Ｆｓと動摩擦力Ｆｍを測定した結果を表１に示す。表１において、実施例の摺動部材は、図２に示すように、摺動層２は金属材料による多孔質層４と樹脂材料５で構成され、樹脂材料５はＰＴＦＥで構成される。また、摺動層２の表面である摺動面に、凸部６ａが設けられた凹凸面６が形成される。比較例の摺動部材は、図示しないが、摺動層は金属材料による多孔質層と樹脂材料で構成され、樹脂材料はＰＴＦＥで構成される。また、摺動面は平滑である。
【００２８】
測定条件
相手材：Ｓ４５Ｃ＋硬質クロムメッキ、表面粗さＲｚ０．３μｍ
加振器：０．００１ｍ／ｓｅｃ（ストローク５ｍｍ）
横荷重：１０ｋｇｆ、２０ｋｇｆ、３０ｋｇｆ
潤滑油：ショックアブソーバ用オイル
【００２９】
【表１】
2012147781.tif 000003
【００３０】
表１に示すように、摺動面に凹凸面６を形成した実施例の摺動部材の方が、摺動面が平滑な比較例の摺動部材と比較して、静摩擦力Ｆｓに対する動摩擦力Ｆｍの変化率を小さく抑えられることがわかる。荷重を変えて試験を行った場合も、何れの荷重であっても同様の結果である。
【００３１】
次に、摺動面を構成する凹凸面の形状と摩擦力の関係について考察する。図７Ａ及び図７Ｂは、凹凸面における凸部及び凹部の大きさと摩擦力の関係を示す説明図である。ここで、図７Ａでは、凸部６ａの間隔Ｌ１が約０．１（ｍｍ）の例を模式的に示し、図７Ｂでは、凸部６ａの間隔Ｌ２が約０．０６（ｍｍ）の例を模式的に示している。
【００３２】
上述したように、ガイドブッシュ８を構成する摺動部材１は、摺動層２が樹脂材料５、本例ではＰＴＦＥで構成されている。このため、ピストンロッド７に横力Ｆを与えると、摺動層２が変形をする。ピストンロッド７が静止している状態では、横力Ｆによる変形時の接触面積は、無負荷の場合と変化しない。このため、凹凸面における凸部及び凹部の大きさによらず、静摩擦力Ｆｓ1は変化しない。
【００３３】
一方、ピストンロッド７を往復させると、図７Ａに示すように、凸部６ａの間隔が大きい場合は、隣接する凸部６ａが干渉せず、変形量が大きいのに対して、図７Ｂに示すように、凸部６ａの間隔が小さい場合は、隣接する凸部６ａが干渉し、変形量が少なくなる。これにより、凸部６ａの間隔が大きい方が、動摩擦力Ｆｍ1が大きくなる傾向にある。
【００３４】
以上のことから、ガイドブッシュ８の摺動面に凹凸面６を設けることで、ピストンロッド７をガイドする機能に加えて、摩擦力を制御できることが判った。また、凹凸面６の凸部６ａの間隔の大小関係は、大きい方が良いことが判った。
【００３５】
摺動層２の表面に形成される凹凸面６は、図３に示す形状に限るものではなく、例えば、ピストンロッド７の摺動方向に対して平行に凸部６ａが延在する形状でも良く、四角錘状、三角錐状、円錐状等の任意の形状の凹部を組み合わせたものでも良い。また、四角錘状、三角錐状、円錐状等の任意の形状の凸部を組み合わせたものでも良い。図８は、本実施の形態の摺動部材の摺動面の他の例を示す斜視図である。例えば、図８に示すように、点状の頂点を有して油膜の形成を抑制する四角錘状の凸部６ｃを組み合わせて凹凸面６を構成しても良い。
【００３６】
次に、本実施の形態の摺動部材１の製造方法の概要について説明する。
（ａ）金属基材３である銅メッキ鋼板上にCu-Sn系合金粉を散布する。
（ｂ）Cu-Sn系合金粉が散布された銅メッキ鋼板を焼結炉で焼結して、銅メッキ鋼板上にCu-Sn系合金の多孔質層を形成する。
（ｃ）樹脂主剤として、ＰＴＦＥのディスパージョンと、樹脂添加剤として、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維等のフィラーを混合した後、有機溶剤を加え攪拌した樹脂成型部を、凹凸形状を有したインデントローラで押圧して多孔質層に含浸する。
（ｄ）多孔質層に樹脂成型物を含浸させ、凹凸面となる凹凸形状が転造されたものを、焼成炉でＰＴＦＥの融点以上に加熱してＰＴＦＥを焼成する
【００３７】
これにより、金属基材３の一の面にCu-Sn系合金で多孔質層４が形成され、この多孔質層４に含浸させた樹脂材料５であるＰＴＦＥを焼成して、表面に凹凸面６が形成された摺動層２が形成される。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、油が供給される環境で使用される摺動部材に適用される。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・摺動部材、２・・・摺動層、３・・・金属基材、４・・・多孔質層、５・・・樹脂材料、６・・・凹凸面、６ａ・・・凸部
【図１】
2012147781.tif 000004
【図２】
2012147781.tif 000005
【図３】
2012147781.tif 000006
【図４】
2012147781.tif 000007
【図５】
2012147781.tif 000008
【図６】
2012147781.tif 000009
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2012147781.tif 000011
【図８】
2012147781.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月20日(2013.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被摺動物を摺動可能に支持する摺動層の表面に、摺動による油膜の形成を抑制し、動摩擦力を大きくすることで動摩擦力を静摩擦力に近づけて、静摩擦力に対する動摩擦力の変化率を少なく抑えた凸部を有した凹凸面が形成された
ことを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
前記凹凸面は、被摺動物を摺動可能に支持する円筒形状の内周面に、点状または線状の頂点を有した前記凸部が形成される
ことを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
【請求項３】
前記凹凸面は、被摺動物の摺動方向に対して、線状の頂点が格子状に配置される前記凸部が斜め方向に延在する
ことを特徴とする請求項２記載の摺動部材。
【請求項４】
金属基材の一の面に、金属材料または樹脂材料、あるいは金属材料と樹脂材料の組み合わせで前記摺動層が形成され、
前記摺動層は、前記金属基材の一の面にＣｕ−Ｓｎ系合金の多孔質層が形成され、前記多孔質層に樹脂材料が含浸されて焼成されて構成される
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の摺動部材。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
ロッドをガイドするガイドブッシュに摺動部材が用いられる。
［０００７］
ショックアブソーバでは、外部からの入力に対して液体の粘性抵抗を利用して、振動を減衰している。一方、ピストンロッドの往復運動をガイドするガイドブッシュで生じる摩擦力が、自動車等の乗り心地に影響を及ぼすことが判ってきた。
［０００８］
すなわち、静止しているピストンロッドを動かそうとする際に働く静摩擦力と、ピストンロッドが動いている際に働く動摩擦力の関係が、自動車等の乗り心地に影響を及ぼす。しかし、従来の摺動部材では、摩擦力の低減を目的に摺動面の形状等が決められ、静摩擦力と動摩擦力の関係を制御できるものはなかった。
［０００９］
本発明は、静摩擦力と動摩擦力の関係を制御可能な摺動部材を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［００１０］
本発明者らは、油が用いられる環境で油膜の形成が抑制されるような凸部を摺動面に形成することで、静摩擦力と動摩擦力の関係を制御できることを見出した
［００１１］
本発明は、被摺動物を摺動可能に支持する摺動層に、摺動による油膜の形成を抑制し、動摩擦力を大きくすることで動摩擦力を静摩擦力に近づけて、静摩擦力に対する動摩擦力の変化率を少なく抑えた凸部を有した凹凸面が形成された摺動部材である。
［００１２］
凹凸面は、被摺動物を摺動可能に支持する円筒形状の内周面に、点状または線状の頂点を有した凸部が形成されることが望ましい。また、凹凸面は、被摺動物の摺動方向に対して、線状の頂点が格子状に配置される凸部が斜め方向に延在することが望ましい。
［００１３］
また、金属基材の一の面に、金属材料または樹脂材料、あるいは金属材料と樹脂材料の組み合わせで摺動層が形成され、摺動層は、金属基材の一の面にＣｕ−Ｓｎ系合金の多孔質層が形成され、多孔質層に樹脂材料が含浸されて焼成されて構成されることが望ましい。
発明の効果
［００１４］
本発明では、摺動層の表面に油膜の形成を抑制する凸部が設けられた凹凸
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月13日(2013.6.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被摺動物を摺動可能に支持する摺動層の表面に、摺動による油膜の形成を抑制し、動摩擦力を大きくすることで動摩擦力を静摩擦力に近づけて、静摩擦力に対する動摩擦力の変化率を少なく抑えた凸部を有した凹凸面が形成され、
前記凹凸面は、被摺動物を摺動可能に支持する円筒形状の内周面に、点状または線状の頂点を有した前記凸部が形成される
ことを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
前記凹凸面は、被摺動物摺動方向に対して、線状の頂点が格子状に配置される前記凸部が斜め方向に延在する
ことを特徴とする請求項１記載の摺動部材。
【請求項３】
金属基材の一の面に、金属材料または樹脂材料、あるいは金属材料と樹脂材料の組み合わせで前記摺動層が形成され、
前記摺動層は、前記金属基材の一の面にCu-Sn系合金の多孔質層が形成され、前記多孔質層に樹脂材料が含浸されて焼成されて構成される
ことを特徴とする請求項１または２記載の摺動部材。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸を摺動可能に支持する軸受に使用される摺動部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
摺動部材としては、銅メッキ鋼板上にCu-Sn系合金を貼り合せた摺動材料が多く使用されていた。銅メッキ鋼板にCu-Sn系合金を貼り合せた摺動材料は、油を使用する摺動部に用いられる。一方、油を用いない摺動部には、樹脂材料を用いた摺動部材が使用されている。
【０００３】
従来の樹脂材料を用いた摺動部材は、銅メッキ鋼板上にCu-Sn系合金の多孔質層を形成し、この多孔質層にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含浸させたものである。このようなＰＴＦＥを含浸させた摺動部材が、例えば、自動車等のショックアブソーバ等、油を用いる摺動部に使用されることもある。
【０００４】
従来の摺動部材は、摺動面は平滑で構成される。一方、摺動面に潤滑剤を貯める溝部を設け、摺動面に潤滑剤を供給できるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。一方、円柱状あるいは円筒状の物体の保持面にローレット加工面を形成して、物体の位置ずれを抑える技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８８７０９号公報
【特許文献２】特開平５−１０６７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動車等に組み込まれるショックアブソーバでは、路面の変化等に追従して変位するサスペンション機構の動きが伝達されて往復運動を行うピストンロッドをガイドするガイドブッシュに摺動部材が用いられる。
【０００７】
ショックアブソーバでは、外部からの入力に対して液体の粘性抵抗を利用して、振動を減衰している。一方、ピストンロッドの往復運動をガイドするガイドブッシュで生じる摩擦力が、自動車等の乗り心地に影響を及ぼすことが判ってきた。
【０００８】
すなわち、静止しているピストンロッドを動かそうとする際に働く静摩擦力と、ピストンロッドが動いている際に働く動摩擦力の関係が、自動車等の乗り心地に影響を及ぼす。しかし、従来の摺動部材では、摩擦力の低減を目的に摺動面の形状等が決められ、静摩擦力と動摩擦力の関係を制御できるものはなかった。
【０００９】
本発明は、静摩擦力と動摩擦力の関係を制御可能な摺動部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、油が用いられる環境で油膜の形成が抑制されるような凸部を摺動面に形成することで、静摩擦力と動摩擦力の関係を制御できることを見出した
【００１１】
本発明は、被摺動物を摺動可能に支持する摺動層に、摺動による油膜の形成を抑制し、動摩擦力を大きくすることで動摩擦力を静摩擦力に近づけて、静摩擦力に対する動摩擦力の変化率を少なく抑えた凸部を有した凹凸面が形成され、凹凸面は、被摺動物を摺動可能に支持する円筒形状の内周面に、点状または線状の頂点を有した凸部が形成される摺動部材である。
【００１２】
凹凸面は、被摺動物の摺動方向に対して、線状の頂点が格子状に配置される凸部が斜め方向に延在することが望ましい。
【００１３】
また、金属基材の一の面に、金属材料または樹脂材料、あるいは金属材料と樹脂材料の組み合わせで摺動層が形成され、摺動層は、金属基材の一の面にCu-Sn系合金の多孔質層が形成され、多孔質層に樹脂材料が含浸されて焼成されて構成されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、摺動層の表面に油膜の形成を抑制する凸部が設けられた凹凸面を形成することで、動摩擦力を大きくして静摩擦力に対する動摩擦力の変化率を少なく抑えることができる。また、凹凸面の形状で静摩擦力を大きくすることができる。これにより、本発明の摺動部材がショックアブソーバに適用されると乗り心地を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態の摺動部材の一例を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態の摺動部材の一例を示す断面組織図である。
【図３】本実施の形態の摺動部材の摺動面の一例を示す斜視図である。
【図４】本実施の形態の摺動部材の使用例を示す断面図である。
【図５】静摩擦力と動摩擦力の関係を示すグラフである。
【図６】動摩擦力と静摩擦力を測定する試験機の一例を示す構成図である。
【図７Ａ】凹凸面における凸部及び凹部の大きさと摩擦力の関係を示す説明図である。
【図７Ｂ】凹凸面における凸部及び凹部の大きさと摩擦力の関係を示す説明図である。
【図８】本実施の形態の摺動部材の摺動面の他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の摺動部材の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態の摺動部材の一例を示す斜視図、図２は、本実施の形態の摺動部材の一例を示す断面組織図、図３は、本実施の形態の摺動部材の摺動面の一例を示す斜視図、図４は、本実施の形態の摺動部材の使用例を示す断面図である。
【００１７】
本実施の形態の摺動部材１は、図１に示すように、円筒形状の軸受を構成し、内周面が軸との摺動層２となる。摺動部材１は、図２に示すように、金属基材３の一の面に合金材料で多孔質層４が形成され、この多孔質層４に含浸させた樹脂材料５を焼成させて、摺動層２が形成される。
【００１８】
摺動部材１は、摺動層２の表面に凹凸面６を備える。凹凸面６は、摺動層２の表面が、油膜が形成されるような面とならないようにするため、本例では、図３に示すように、頂点が連続した線状で格子状に配置される任意の形状の凸部６ａを設けて油膜の形成を抑制する。
【００１９】
摺動部材１は、図４に示すように、自動車等に組み込まれるショックアブソーバにおいて、路面の変化等に追従して変位するサスペンション機構の動きが伝達されて往復運動を行うピストンロッド７をガイドするガイドブッシュ８の摺動部に用いられる。摺動部材１は、ピストンロッド７との摺動面が、図３に示す凸部６ａが設けられた凹凸面６で構成されるので、ピストンロッド７の摺動でピストンロッド７との間に油膜が形成されるような面接触ではなく、本例では線接触となる。また、凹凸面６は、ピストンロッド７の摺動方向に対して斜め方向に凸部６ａが延在する形状とする。
【００２０】
図５は、静摩擦力と動摩擦力の関係を示すグラフである。図５において、縦軸が摩擦力(Ｎ)、横軸がストローク(mm)である。自動車等に用いられるショックアブソーバでは、サスペンションが路面の変化等に追従することで、ピストンロッドが往復運動を行う。ピストンロッドが往復運動を行うことで、ピストンロッドが静止する状態が存在する。
【００２１】
このため、ショックアブソーバに用いられるガイドブッシュ８では、図５に破線で示すように、動摩擦力Ｆｍ2が小さく、静摩擦力Ｆｓ2に対する動摩擦力Ｆｍ2の変化率が大きい場合、自動車等の乗り心地が悪いと感じられる。これに対し、動摩擦力Ｆｍ1が大きく、静摩擦力Ｆｓ1に対する動摩擦力Ｆｍ1の変化率が少ないと、自動車等の乗り心地が向上する。
【００２２】
そこで、ガイドブッシュ８を構成する摺動部材１において、図４に示すピストンロッド７が接触し、ピストンロッド７の往復運動をガイドする摺動面に、油膜の形成を抑制する凸部６ａが設けられた凹凸面６を形成する。
【００２３】
凹凸面６は、凸部６ａ及び凹部６ｂの向き、数、大きさにより、ピストンロッド７が接する摺動面が平滑な場合と比較して、静摩擦力Ｆｓ1が大きくなる。凹凸面６は、ピストンロッド７の摺動方向に対して斜め方向に凸部６ａが延在する形状が望ましい。また、ピストンロッド７が接する摺動面が平滑であると、ピストンロッド７の摺動でピストンロッド７との間に油膜が形成されることで、動摩擦力が低下する。これに対し、ピストンロッド７が接する摺動面に凸部６ａを形成することで、ピストンロッド７の摺動による油膜の形成が抑制され、動摩擦力Ｆｍ1が大きくなることで動摩擦力Ｆｍ1が静摩擦力Ｆｓ1に近づけられ、静摩擦力Ｆｓ1に対する動摩擦力Ｆｍ1の変化率が少なく抑えられる。一方、ガイドブッシュ８が油中で使用されるので、凹凸面６の凹部６ｂに油が介在することで、潤滑性は確保する。
【００２４】
本例の摺動部材１では、摺動面に凹凸面６が形成される摺動層２は、樹脂材料５としてＰＴＦＥで構成される。ＰＴＦＥの摩擦係数μ1は０．１程度であるのに対して、ショックアブソーバで用いられる油の摩擦係数μ2は０．０１程度である。ピストンロッドが静止している状態では、ピストンロッドとガイドブッシュとの間に油膜が形成されず、静摩擦力ＦｓはＰＴＦＥの摩擦係数μ1の影響を受ける。
【００２５】
一方、ピストンロッドの摺動でピストンロッドとガイドブッシュとの間に油膜が形成されると、動摩擦力Ｆｍは油の摩擦係数μ2の影響を受けることになり、動摩擦力Ｆｍが低下することで、静摩擦力Ｆｓに対する動摩擦力Ｆｍの変化率が大きくなる。
【００２６】
そこで、摺動部材１では、ピストンロッド７との摺動面に形成した凹凸面６の凸部６ａで、ピストンロッド７が摺動する際の油膜の形成を抑制することで、動摩擦力Ｆｍ1もＰＴＦＥの摩擦係数μ1の影響を受けられるようにして、静摩擦力Ｆｓ1に対する動摩擦力Ｆｍ1の変化率を小さく抑える。
【００２７】
図６は、動摩擦力と静摩擦力を測定する試験機の一例を示す構成図である。試験機１０は、試験対象として、ガイドブッシュ８が支持台１１と負荷部１２に取り付けられ、ガイドブッシュ８を介してロッド１３を支持する支持台１１の間で、ガイドブッシュ８を介して負荷部１２で横荷重が与えられる。そして、横荷重を与えてロッド１３を図示しない加振器で振動させた時の摩擦力をロードセル１４で測定する。静摩擦力Ｆｓと動摩擦力Ｆｍを測定した結果を表１に示す。表１において、実施例の摺動部材は、図２に示すように、摺動層２は金属材料による多孔質層４と樹脂材料５で構成され、樹脂材料５はＰＴＦＥで構成される。また、摺動層２の表面である摺動面に、凸部６ａが設けられた凹凸面６が形成される。比較例の摺動部材は、図示しないが、摺動層は金属材料による多孔質層と樹脂材料で構成され、樹脂材料はＰＴＦＥで構成される。また、摺動面は平滑である。
【００２８】
測定条件
相手材：Ｓ４５Ｃ＋硬質クロムメッキ、表面粗さＲｚ０．３μｍ
加振器：０．００１ｍ／ｓｅｃ（ストローク５ｍｍ）
横荷重：１０ｋｇｆ、２０ｋｇｆ、３０ｋｇｆ
潤滑油：ショックアブソーバ用オイル
【００２９】
【表１】
2012147781.tif 000013
【００３０】
表１に示すように、摺動面に凹凸面６を形成した実施例の摺動部材の方が、摺動面が平滑な比較例の摺動部材と比較して、静摩擦力Ｆｓに対する動摩擦力Ｆｍの変化率を小さく抑えられることがわかる。荷重を変えて試験を行った場合も、何れの荷重であっても同様の結果である。
【００３１】
次に、摺動面を構成する凹凸面の形状と摩擦力の関係について考察する。図７Ａ及び図７Ｂは、凹凸面における凸部及び凹部の大きさと摩擦力の関係を示す説明図である。ここで、図７Ａでは、凸部６ａの間隔Ｌ１が約０．１（ｍｍ）の例を模式的に示し、図７Ｂでは、凸部６ａの間隔Ｌ２が約０．０６（ｍｍ）の例を模式的に示している。
【００３２】
上述したように、ガイドブッシュ８を構成する摺動部材１は、摺動層２が樹脂材料５、本例ではＰＴＦＥで構成されている。このため、ピストンロッド７に横力Ｆを与えると、摺動層２が変形をする。ピストンロッド７が静止している状態では、横力Ｆによる変形時の接触面積は、無負荷の場合と変化しない。このため、凹凸面における凸部及び凹部の大きさによらず、静摩擦力Ｆｓ1は変化しない。
【００３３】
一方、ピストンロッド７を往復させると、図７Ａに示すように、凸部６ａの間隔が大きい場合は、隣接する凸部６ａが干渉せず、変形量が大きいのに対して、図７Ｂに示すように、凸部６ａの間隔が小さい場合は、隣接する凸部６ａが干渉し、変形量が少なくなる。これにより、凸部６ａの間隔が大きい方が、動摩擦力Ｆｍ1が大きくなる傾向にある。
【００３４】
以上のことから、ガイドブッシュ８の摺動面に凹凸面６を設けることで、ピストンロッド７をガイドする機能に加えて、摩擦力を制御できることが判った。また、凹凸面６の凸部６ａの間隔の大小関係は、大きい方が良いことが判った。
【００３５】
摺動層２の表面に形成される凹凸面６は、図３に示す形状に限るものではなく、例えば、ピストンロッド７の摺動方向に対して平行に凸部６ａが延在する形状でも良く、四角錘状、三角錐状、円錐状等の任意の形状の凹部を組み合わせたものでも良い。また、四角錘状、三角錐状、円錐状等の任意の形状の凸部を組み合わせたものでも良い。図８は、本実施の形態の摺動部材の摺動面の他の例を示す斜視図である。例えば、図８に示すように、点状の頂点を有して油膜の形成を抑制する四角錘状の凸部６ｃを組み合わせて凹凸面６を構成しても良い。
【００３６】
次に、本実施の形態の摺動部材１の製造方法の概要について説明する。
（ａ）金属基材３である銅メッキ鋼板上にCu-Sn系合金粉を散布する。
（ｂ）Cu-Sn系合金粉が散布された銅メッキ鋼板を焼結炉で焼結して、銅メッキ鋼板上にCu-Sn系合金の多孔質層を形成する。
（ｃ）樹脂主剤として、ＰＴＦＥのディスパージョンと、樹脂添加剤として、二硫化モリブデン、黒鉛、炭素繊維等のフィラーを混合した後、有機溶剤を加え攪拌した樹脂成型部を、凹凸形状を有したインデントローラで押圧して多孔質層に含浸する。
（ｄ）多孔質層に樹脂成型物を含浸させ、凹凸面となる凹凸形状が転造されたものを、焼成炉でＰＴＦＥの融点以上に加熱してＰＴＦＥを焼成する
【００３７】
これにより、金属基材３の一の面にCu-Sn系合金で多孔質層４が形成され、この多孔質層４に含浸させた樹脂材料５であるＰＴＦＥを焼成して、表面に凹凸面６が形成された摺動層２が形成される。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、油が供給される環境で使用される摺動部材に適用される。
【符号の説明】
【００３９】
１・・・摺動部材、２・・・摺動層、３・・・金属基材、４・・・多孔質層、５・・・樹脂材料、６・・・凹凸面、６ａ・・・凸部
【国際調査報告】
2012147781.tif 000014
2012147781.tif 000015
2012147781.tif 000016
2012147781.tif 000017