(57)【要約】【課題】大型化しても加工および精度の確保が容易な摺動部材、これを用いた半割すべり軸受、および半割すべり軸受の製造方法を提供する。【解決手段】半割状のすべり軸受に用いられる板状の摺動部材１０である。摺動部材１０は、広域部１１、１２、１３と、狭域部２１、２２とを備える。狭域部２１、２２は、広域部１１、１２、１３の間に挟まれており、幅方向の全長が広域部１１、１２、１３よりも狭く、広域部１１、１２、１３よりも硬度が高い。板厚方向における一方の端部を一端部とし、板厚方向における他方の端部を他端部とするとき、狭域部２１、２２は、一端部に露出する一方側端面２１１、２２１と、他端側端面２１２、２２２とを有する。他端側端面２１２、２２２は、他端部に露出しており、一方側端面２１１、２２１よりも露出面積が小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半割状のすべり軸受に用いられる平板形状の摺動部材であって、
少なくとも二つ以上の広域部と、
前記広域部の間に挟まれ、幅方向の全長が前記広域部よりも狭く、前記広域部よりも硬度が高い狭域部と、を備え、
板厚方向における一方の端部を一端部とし、板厚方向における他方の端部を他端部とするとき、
前記狭域部は、
前記一端部に露出する一方側端面と、
前記他端部に露出し、前記一方側端面よりも露出面積が小さい他方側端面と、
を有する摺動部材。
【請求項２】
同一の金属成分からなる前記広域部および前記狭域部を有し、前記一端部側に前記一方側端面が形成されている裏金層と、
前記裏金層よりも前記他端部側に位置する軸受合金層と、
を備える請求項１記載の摺動部材。
【請求項３】
前記狭域部は、前記裏金層に設けられ、
前記軸受合金層は、前記狭域部の前記他端部側で分断されている請求項２記載の摺動部材。
【請求項４】
分断されている隣り合う軸受合金層の間隔の最短距離は、前記狭域部において板厚方向に垂直な前記狭域部の幅方向における最も大きな最長部の０．５〜１．８倍である請求項３記載の摺動部材。
【請求項５】
分断されている隣り合う軸受合金層の間隔の最短距離は、前記最長部の１．０〜１．８倍である請求項４記載の摺動部材。
【請求項６】
前記狭域部の平均硬さは、前記広域部の平均硬さの１．１〜１．７倍であり、
前記狭域部の最大硬さは、前記広域部の平均硬さの１．３〜１．９倍である請求項１から５のいずれか一項記載の摺動部材。
【請求項７】
前記狭域部における前記一方側端面の面積の総和は、前記狭域部における前記他方側端面の面積の総和の１．３〜９．０倍である請求項１から６のいずれか一項記載の摺動部材。
【請求項８】
板厚方向における前記狭域部の全長は、板厚の０．６０〜０．９５倍である請求項１から７のいずれか一項記載の摺動部材。
【請求項９】
前記狭域部は、最大硬さが３２０〜４００ＨＶであり、板厚方向において前記一方側端面から板厚の０．５０〜０．９５倍の範囲に最も硬い最硬部が位置する請求項１から８のいずれか一項記載の摺動部材。
【請求項１０】
前記狭域部は、この狭域部の長手方向に垂直な面での形状が台形形状である請求項１から９のいずれか一項記載の摺動部材。
【請求項１１】
前記狭域部は、この狭域部の長手方向に垂直な面での形状が板厚方向へ台形を対称に重ねた鼓形状である請求項１から９のいずれか一項記載の摺動部材。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項記載の摺動部材を備える半割すべり軸受であって、
周方向に並列する前記広域部の間に、軸線方向へ延びる前記狭域部が設けられ、
前記一端部は径方向外側の外周面を形成し、前記他端部は径方向内側の内周面を形成する半割すべり軸受。
【請求項１３】
前記狭域部は、周方向に二本以上設けられている請求項１２記載の半割すべり軸受。
【請求項１４】
前記狭域部の径方向内側に、軸線方向へ延びる溝を備える請求項１２または１３記載の半割すべり軸受。
【請求項１５】
二つ以上の板状部材を並べる工程と、
並べられた前記板状部材が接している部分に板厚と垂直な方向へ線状に急加熱急冷加工を施し、急加熱急冷加工が施された狭域部、および前記狭域部を挟む広域部を形成する工程と、
を含む平板形状の摺動部材の製造方法。
【請求項１６】
前記急加熱急冷加工が施された板状部材を、前記狭域部が軸線方向へ延びる半円筒形状に曲げる工程を含み、
前記急加熱急冷加工は、半円筒形状に曲げたとき、外周面となる側に施す請求項１５記載の摺動部材を用いる半割すべり軸受の製造方法。
【請求項１７】
前記板状部材は、裏金層および軸受合金層を有し、半円筒形状に曲げたとき、外周側に前記裏金層が位置するとともに、内周側に前記軸受合金層が位置する請求項１５または１６記載の半割すべり軸受の製造方法。
【請求項１８】
前記急加熱急冷加工は、二つ以上の前記板状部材を溶接する溶接加工である請求項１５から１７のいずれか一項記載の半割すべり軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部材、これを用いる半割すべり軸受、および半割すべり軸受の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば船舶用のような大型のクロスヘッド型のエンジンは、クロスヘッドを支持するクロスヘッド軸受を備えている。このクロスヘッド軸受は、エンジンの出力の向上にともなって、大型化が求められているとともに、信頼性の向上および更なる精度の向上が求められている。一般にクロスヘッド軸受などに用いられる半円筒形状の半割軸受は、板部材を円筒状に曲げ加工することにより製造されている。この板部材は、基材となる裏金層と、この裏金層の軸側に形成される軸受合金層とを有している。
【０００３】
しかしながら、上述のように半割軸受の大型化にともない、材料となる板部材は大型化する。そのため、板部材への裏金層および軸受合金層の均一な積層は、大型化にともない困難となっている。また、加工の対象となる板部材が大型化するほど、板部材から半割軸受の曲げ加工は難しくなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３２０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、大型化しても加工および精度の確保が容易な摺動部材、これを用いた半割すべり軸受、および半割すべり軸受の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態の摺動部材は、半割状のすべり軸受に用いられる平板形状の摺動部材である。この摺動部材は、少なくとも二つ以上の広域部と、前記広域部の間に挟まれ、幅方向の全長が前記広域部よりも狭く、前記広域部よりも硬度が高いすなわち硬い狭域部と、を備えている。そして、板厚方向における一方の端部を一端部とし、板厚方向における他方の端部を他端部とするとき、前記狭域部は、前記一端部に露出する一方側端面と、前記他端部に露出し、前記一方側端面よりも露出面積が小さい他方側端面と、を有する。本実施形態において、幅方向とは、広域部、狭域部、広域部と進む方向をいう。狭域部が複数ある場合、それぞれの狭域部の幅方向の全長は、最も幅方向の全長が狭い広域部よりも狭い。本実施形態では、狭域部の硬さは、広域部よりも硬い。
【０００７】
このように、本実施形態の摺動部材は、平板形状であり、広域部の間に狭域部を備えている。狭域部は、広域部よりも硬度が高く設定されている。そのため、広域部と狭域部とを備える摺動部材は、硬度の異なる狭域部と広域部との境界、つまり幅方向において狭域部の両端に硬度的に不連続な部分が形成される。これにより、摺動部材を曲げ加工するとき、この硬度的な不連続な部分が支点となって変形する。そして、この狭域部は、板厚方向において他方側端面の露出面積が一方側端面の露出面積よりも小さい。狭域部は、その長手方向にわたって他方側端面の幅方向の全長が一方側端面の幅方向の全長よりも狭いことが望ましい。そのため、摺動部材は、他端部が内側となるように曲げ加工することにより、この露出面積の小さい他方側端面の狭域部の両端を支点として変形する。その結果、摺動部材の変形が容易になり、円筒形状に曲げ加工するとき曲率半径の微小な調整も容易になる。したがって、大型化しても摺動部材から半割すべり軸受に容易に加工することができるとともに、精度の確保を容易にすることができる。また、広域部の間に狭域部を挟み込まれた構造とすることにより、摺動部材の材料として小型化された板部材を複数用いて、大型の平板形状の摺動部材とすることができる。したがって、上述により、大型の半割すべり軸受用の摺動部材であっても容易に形成することができる。
【０００８】
また、本実施形態の摺動部材は、同一の金属成分からなる前記広域部および前記狭域部を有し、前記一端部側に前記一方側端面が形成されている裏金層と、前記裏金層よりも前記他端部側に位置する軸受合金層と、を備える。
裏金層の他端部側に軸受合金層を備える摺動部材は、半円筒形状の半割すべり軸受に加工したとき、軸受合金層が円筒形状の内周側となるように曲げられる。摺動部材は、上述のように曲率半径の微小な調整が容易であり、形状の精度の確保が容易である。そのため、加工した半割すべり軸受を外部のハウジングに取り付けたとき、半割すべり軸受とハウジングとは密に接する。その結果、半割すべり軸受は、ハウジングに取り付けたときの変形が低減される。これにより、ハウジングに取り付けられた半割すべり軸受は、軸受合金層の摺動対象となる軸部材側への局所的な突出や変形が低減される。したがって、軸部材との局所的な接触が低減され、軸受合金層の摩耗や損傷を低減することができる。また、半割すべり軸受の変形の低減によって、半割すべり軸受とハウジングとの間の微小な振動が低減される。したがって、微小な振動にともなうフレッチングによる損傷も低減される。裏金層と軸受合金層との間には、中間層を設けてもよい。
【０００９】
本実施形態の摺動部材では、前記狭域部は、前記裏金層に設けられ、前記軸受合金層は、前記狭域部の前記他端部側で分断されている。
これにより、狭域部の他端部側で分断されている軸受合金層は、摺動部材を半割すべり軸受に曲げ加工するとき、曲げにともなう変形がこの分断されている部分で逃がされる。その結果、摺動部材を曲げ加工しても、軸受合金層の変形は小さくなる。したがって、軸部材との局所的な接触が低減され、軸受合金層の摩耗や損傷を低減することができる。
【００１０】
本実施形態の摺動部材では、分断されている隣り合う軸受合金層の間隔の最短距離すなわち幅方向距離は、前記狭域部において板厚方向に垂直な幅方向における最も大きな最長部の０．５〜１．８倍であることが好ましい。
また、本実施形態の摺動部材では、分断されている隣り合う軸受合金層の間隔の最短距離すなわち幅方向距離は、前記最長部の１．０〜１．８倍であることがより好ましい。
さらに、本実施形態の摺動部材では、前記狭域部の平均硬さは、前記広域部の平均硬さの１．１〜１．７倍であり、前記狭域部の最大硬さは、前記広域部の平均硬さの１．３〜１．９倍であることが好ましい。
【００１１】
本実施形態の摺動部材では、前記狭域部における前記一方側端面の面積の総和は、前記狭域部における前記他方側端面の面積の総和の１．３〜９．０倍であることが好ましい。
本実施形態の摺動部材では、板厚方向における前記狭域部の全長は、板厚の０．６０〜０．９５倍であることが好ましい。ここで、板厚方向における狭域部の全長とは、この狭域部における一方側端面と他方側端面との最短距離をいう。
本実施形態の摺動部材では、前記狭域部は、最大の硬さすなわち最大硬さが３２０〜４００ＨＶであり、板厚方向において前記一方側端面から板厚の０．５０〜０．９５倍の範囲に最も硬い最硬部が位置することが好ましい。
本実施形態の前記狭域部は、この狭域部の長手方向に垂直な面での形状が台形形状、または板厚方向へ台形を対称に重ねた鼓形状である。
これにより、一方側端面と他方側端面との間に面積の差を確保しやすくすることができる。
【００１２】
本実施形態の半割すべり軸受は、上述の摺動部材を備えている。摺動部材は、狭域部の長手方向が軸線方向の好ましくは１０°以内になるように平板形状から半円筒形状に成形されており、周方向に並列する前記広域部の間に、軸線方向へ延びる前記狭域部が設けられ、前記一端部は径方向外側の外周面を形成し、前記他端部は径方向内側の内周面を形成している。
このように、本実施形態の半割すべり軸受は、一方側端面が外周面側となり、他方側端面が内周面側となる。そして、広域部は半割すべり軸受の周方向で並列しており、この並列する広域部の間に狭域部が挟まれている。そのため、この狭域部は、半割すべり軸受の軸線方向へ延びることになる。したがって、軸線方向へ延びる狭域部の周方向の両端を支点として半円筒形状に曲げ加工されて、この半割すべり軸受は、良好な精度が確保されている。
本実施形態の半割すべり軸受は、同一の金属成分からなる広域部および狭域部を有し、外周面側である一端部側に一方側端面が形成されている裏金層と、裏金層よりも内周面側である他端部側に位置する軸受合金層と、を備えたものとすることができる。
【００１３】
本実施形態の半割すべり軸受では、前記狭域部は、周方向に二本以上設けられている。
これにより、摺動部材から半割すべり軸受を曲げ加工するとき、摺動部材は二本以上の狭域部の周方向の両端を支点として変形する。したがって、半割すべり軸受は、容易に曲げ加工されているとともに、容易に精度を確保されている。
【００１４】
本実施形態の半割すべり軸受では、前記狭域部の径方向内側に、軸線方向へ延びる溝を備える。
この軸線方向へ延びる溝は、半割すべり軸受と軸部材とを潤滑する例えば潤滑油などの潤滑剤の通路とすることができる。また、狭域部の径方向内側に溝を形成することにより、軸受合金層を狭域部の内側で分断させることができる。その場合、曲げ加工するとき、変形の支点となる狭域部の周方向の両端部において径方向内側には軸受合金層が存在しない。したがって、曲げ加工に伴う軸受合金層の無用な変形を低減することができ、容易に精度を確保することができる。半割すべり軸受の製造にともなう軸受合金層への影響を最小限に抑えることができる。
【００１５】
本実施形態の平板形状の摺動部材の製造方法は、二つ以上の板状部材を並べる工程と、並べられた前記板状部材が接している部分に板厚と垂直な方向へ線状に急加熱急冷加工を施し、急加熱急冷加工が施された狭域部、および前記狭域部を挟む広域部を形成する工程と、を含む。
これにより、大型化しても加工および精度の確保が容易な半割すべり軸受を製造することができる。
【００１６】
本実施形態の半割すべり軸受の製造方法では、前記急加熱急冷加工が施された板状部材を、前記狭域部が軸線方向へ延びる半円筒形状に曲げる工程を含み、前記急加熱急冷加工は、半円筒形状に曲げたとき、外周面となる側に施す。
これにより、急加熱急冷加工は、外周面となる一方側端面からのみ施される。そのため、板厚方向の一方からのみ急加熱急冷加工を施すことができ、加工を容易かつ工数の低減を図ることができる。
【００１７】
本実施形態の半割すべり軸受の製造方法では、前記板状部材は、裏金層および軸受合金層を有し、半円筒形状に曲げたとき、外周側に前記裏金層が位置するとともに、内周側に前記軸受合金層が位置する。
これにより、急加熱急冷加工が施されるのは裏金層側からである。したがって、急加熱急冷加工にともなう軸受合金層の変形や損傷を低減することができる。
半割すべり軸受を製造する場合、急加熱急冷加工を実行する前に、急加熱急冷加工が施される箇所の近辺には軸受合金層が存在しない状態にしておくのが好ましい。これにより、急加熱急冷加工や曲げ加工にともなう軸受合金層の変形や損傷を容易に低減することができる。
裏金層と軸受合金層との間には、中間層を設けてもよい。また、本実施形態の半割すべり軸受を製造した後、表面に金属や樹脂からなる表面被覆層を設けてもよい。
本実施形態の半割すべり軸受の製造方法では、前記急加熱急冷加工は、二つ以上の前記板状部材を溶接する溶接加工である。これにより、広域部とこれら広域部の間に挟まれた狭域部とを容易に形成することができる。溶接加工は、溶接の幅や深さの制御の面から電子ビーム溶接で施すことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態による摺動部材の断面を示す模式図
【図２】一実施形態による摺動部材を示す概略斜視図
【図３】図１のIIIを拡大した断面図
【図４】一実施形態による摺動部材を用いた半割すべり軸受を示す概略斜視図
【図５】一実施形態による摺動部材の製造手順を示す模式図
【図６】一実施形態による半割すべり軸受の真円度を示す概略図
【図７】比較例の半割すべり軸受の真円度を示す概略図
【図８】他の実施形態による摺動部材の図３に相当する図
【図９】他の実施形態による摺動部材の図３に相当する図
【図１０】他の実施形態による摺動部材の図３に相当する図
【図１１】他の実施形態による摺動部材の図３に相当する図
【図１２】他の実施形態による摺動部材の図３に相当する図
【図１３】他の実施形態による摺動部材の図３に相当する図
【図１４】他の実施形態による摺動部材の図３に相当する図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、摺動部材、およびこれを用いた半割すべり軸受の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２に示すように、摺動部材１０は、広域部１１、１２、１３および狭域部２１、２２を備えている。図１および図２に示す例の場合、摺動部材１０は、三つの広域部１１、１２、１３を備えている。そして、摺動部材１０は、広域部１１と広域部１２との間に狭域部２１、および広域部１２と広域部１３との間に狭域部２２を備えている。このように、摺動部材１０は、隣り合う広域部１１、１２、１３の間に狭域部２１、２２が設けられている。隣り合う広域部１１、１２、１３は、急加熱急冷加工が施された狭域部２１、２２によって接合されている。本実施形態の場合、急加熱急冷加工は、溶接加工である。すなわち、隣り合う広域部１１、１２、１３は、溶接加工を施すことによって狭域部２１、２２で接合される。
【００２０】
摺動部材１０の幅方向を図１および図２に示すように定義したとき、狭域部２１、２２の幅は広域部１１、１２、１３に比較して幅方向に十分に狭く設定されている。また、狭域部２１、２２は、広域部１１、１２、１３よりも硬度が高く設定されている。この場合、狭域部２１、２２それぞれの平均硬さは、広域部１１、１２、１３それぞれの平均硬さの平均の１．１〜１．７倍に設定することが好ましい。そして、狭域部２１、２２それぞれの最大硬さは、広域部１１、１２、１３それぞれの平均硬さの平均の１．３〜１．９倍に設定することが好ましい。
【００２１】
摺動部材１０は、図１に示すように板厚方向の一方の端部を一端部とし、他方の端部を他端部と定義する。このとき、狭域部２１は、図１に示すように摺動部材１０の一端部に露出する一方側端面２１１と、他端部に露出する他方側端面２１２とを有している。同様に、狭域部２２は、一方側端面２２１と他方側端面２２２とを有している。狭域部２１、２２の他方側端面２１２、２２２は、一方側端面２１１、２２１よりも露出面積が小さく設定されている。すなわち、狭域部２１、２２は、一方側端面２１１、２２１の面積と他方側端面２１２、２２２の面積とが異なっている。具体的には、狭域部２１、２２における一方側端面２１１、２２１の面積の総和は、他方側端面２１２、２２２の面積の総和の１．３〜９．０倍に設定することが好ましい。本実施形態の場合、隣り合う広域部１１、１２、１３は溶接加工による狭域部２１、２２によって接合される。このとき、溶接加工は、板厚方向の一方の端部側、具体的には一端部側から施される。そのため、狭域部２１、２２は、図１に示すような断面視において、一端部から他端部にかけて幅が縮小する台形形状に形成される。
【００２２】
摺動部材１０は、図１および図２に示すように板厚方向に積層されている裏金層３１および軸受合金層３２を有している。裏金層３１は、例えば鋼などで形成されており、広域部１１、１２、１３および狭域部２１、２２を同一の金属成分で形成している。この裏金層３１は、一端部に端面４１を形成している。この端面４１は、狭域部２１、２２の一方側端面２１１、２２１と同一の面となる端面を形成している。軸受合金層３２は、この裏金層３１の他端部側に積層されている。軸受合金層３２は、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｇなどの金属、またはこれらの金属に各種の元素を添加した合金で形成されている。本実施形態の場合、軸受合金層３２は、狭域部２１、２２の他端部側で分断されている。すなわち、軸受合金層３２は、狭域部２１、２２の他端部に積層されていない。
【００２３】
この分断されている隣り合う軸受合金層３２の間隔の最短距離は、狭域部２１、２２の幅方向における最長部を基準として設定されている。図３を用いて狭域部２１を例に説明する。なお、狭域部２２については図示しての説明をしていないが、狭域部２１と同様である。
【００２４】
狭域部２１は、上述のように一方側端面２１１と他方側端面２１２とで露出面積が異なっている。具体的には、狭域部２１は、一方側端面２１１の面積が他方側端面２１２よりも大きい。そのため、狭域部２１は、板厚方向に垂直な幅方向において、その幅が異なっている。すなわち、本実施形態では、狭域部２１の幅は、一方側端面２１１に近いほど大きく、他方側端面２１２に近いほど小さくなる傾向にある。この狭域部２１のうち最大の幅は、最長部Ｗｍと定義する。最長部Ｗｍは、摺動部材１０の幅方向の全長の０．１〜５．０％が半割すべり軸受を製造する上で好ましく、０．５〜２．０％が更に好ましい。軸受合金層３２は、狭域部２１の他端部側で分断されているため、他端部側で幅方向の間隔Ｄを形成している。このとき、分断されている隣り合う軸受合金層３２の間隔の最短距離すなわち間隔Ｄは、この最長部Ｗｍの０．５〜１．８倍に設定されている。特に、軸受合金層３２の間隔Ｄは、最長部Ｗｍの１．０〜１．８倍に設定することが好ましい。このように、軸受合金層３２が狭域部２１の他端部側で分断されているため、板厚方向における狭域部２１の全長Ｔｓは摺動部材１０の全体の板厚Ｔよりも小さい。このとき、板厚方向における狭域部２１の全長Ｔｓは、摺動部材１０の板厚Ｔの０．６０〜０．９５倍に設定されている。
【００２５】
図１および図２に示す狭域部２１、２２は、場所により硬さに差が生じ得る。特に、本実施形態のように一端部から溶接加工を施すことによって狭域部２１、２２を形成する場合、狭域部２１、２２は板厚方向へ硬さに分布を生じる。本実施形態の場合、狭域部２１、２２は、最大の硬さがＨｖ３２０〜４００に設定されている。狭域部２１、２２において最大の硬さとなる部分は、最硬部である。この最硬部は、板厚方向において一方側端面２１１、２２１から板厚Ｔの０．５０〜０．９５倍の範囲に位置している。
【００２６】
次に、上記の摺動部材１０を用いた半割すべり軸受について説明する。
上述のように、摺動部材１０は、複数の広域部１１、１２、１３と、この広域部１１、１２、１３に挟まれた狭域部２１、２２とを備える平板形状に形成される。この平板形状に形成された摺動部材１０は、図４に示すように半円筒形状に加工することにより半割すべり軸受５０に形成される。半割すべり軸受５０は、船舶用などの大型のエンジンのクロスヘッド軸受として適用される。このような用途の半割すべり軸受５０は、例えば外径が約５００ｍｍ、軸線方向の全長が約５００ｍｍ、厚さが約１５ｍｍに設定されている。本実施形態の場合、狭域部２１、２２は、半円筒形状の半割すべり軸受５０の中心軸と平行に延びている。これにより、本実施形態の半割すべり軸受５０は、周方向へ並列する広域部１１、１２、１３の間に軸線方向へ延びる狭域部２１、２２が設けられている。そして、このとき、半割すべり軸受５０は、摺動部材１０の軸受合金層３２が内周側となるように半円筒形状に曲げられる。そのため、摺動部材１０の一端部側の端面４１は、半割すべり軸受５０の外周面を形成する。一方、摺動部材１０の軸受合金層３２の表面は、半割すべり軸受５０の内周面を形成する。
【００２７】
図１および図２に示すように三つの広域部１１、１２、１３の間に二つの狭域部２１、２２を備える摺動部材１０の場合、半割すべり軸受５０に加工したとき、図４に示すように周方向において二本の狭域部２１、２２が設けられる。このように、狭域部２１、２２は、周方向において二本以上設けることが好ましい。また、軸受合金層３２が狭域部２１、２２の他端部側で分断されているとき、摺動部材１０を半割すべり軸受５０に加工すると、半割すべり軸受５０は狭域部２１、２２の径方向内側に軸線方向へ延びる溝５１、５２を備えることになる。この溝５１、５２は、半割すべり軸受５０と相手部材となる図示しない軸部材とが摺動するとき、これらの摺動を潤滑する潤滑剤の通路として用いることができる。
【００２８】
次に、上記の摺動部材１０および半割すべり軸受５０の製造方法について図５に基づいて説明する。
摺動部材１０を製造する場合、ステップ（Ａ）に示すようにまず二つ以上の矩形の板状部材６０が用意される。この板状部材６０は、裏金層６１および軸受合金層６２が積層されたいわゆるバイメタルである。本実施形態の場合、裏金層６１は鋼であり、軸受合金層６２はアルミニウム合金である。そして、板状部材６０は、ステップ（Ｂ）に示すように所望の摺動部材１０および半割すべり軸受５０の寸法にあわせて予め整形される。このとき、軸受合金層６２の一部を除去することができる。軸受合金層６２の一部を除去することにより、摺動部材１０を形成したとき、軸受合金層６２は狭域部２１、２２の他端部側で分断される。
【００２９】
整形された板状部材６０は、ステップ（Ｃ）に示すように互いに隣り合うように並べられる。そして、この板状部材６０が互いに隣り合っている部分に例えば電子ビームによる溶接加工が施される。溶接加工は、隣り合う板状部材６０を接合するように直線状に施される。溶接加工は、板状部材６０の一端部に相当する側、すなわち裏金層６１側から一方向へ施される。このとき、一端部側から照射された電子ビームは、裏金層６１の他端部側まで貫く。これにより、三つの板状部材６０は、接合され、一体の摺動部材１０を形成する。この摺動部材１０は、溶接が施された部分が狭域部２１、２２となり、その他の部分が広域部１１、１２、１３となる。上述のように板状部材６０の軸受合金層６２は、狭域部２１、２２の他端部側に相当する位置で分断されている。そのため、一端部側から電子ビームを照射して溶接加工を施したとき、軸受合金層６２には溶接時の熱的な影響が及ばない。その結果、軸受合金層６２は、変質などの特性の変化を低減することができる。
【００３０】
形成された摺動部材１０は、曲げ加工によって半円筒形状の半割すべり軸受５０に加工される。具体的には、摺動部材１０は、図１および図２に示す狭域部２１、２２が半割すべり軸受５０の軸と平行になるように曲げ加工が施される。また、このとき、摺動部材１０は、軸受合金層３２が内周側となるように曲げられる。その結果、図４に示すように、半割すべり軸受５０は、外周側に一方側端面２１１が形成されている裏金層３１が面し、内周側に裏金層３１に積層された軸受合金層３２が面する。曲げ加工が施された摺動部材１０は、外周側および内周側に必要な加工が施され、図４に示すような半割すべり軸受となる。
【００３１】
本実施形態のように隣り合う広域部１１、１２、１３の間には狭域部２１、２２が設けられている。そのため、接合された摺動部材１０を、狭域部２１、２２が軸と平行となるように円筒形状に加工するとき、周方向において狭域部２１、２２の両端部が支点となる。具体的には、図３に示す例の場合、広域部１１と広域部１２に挟まれている狭域部２１は、周方向の両端に位置する境界部７１および境界部７２で広域部１１および広域部１２とそれぞれ接合している。上述のように広域部１１、１２と狭域部２１とは互いに硬さが異なっている。すなわち、広域部１１、１２と狭域部２１との間には硬さが不連続な部分が形成される。そのため、摺動部材１０は、この硬さが不連続な広域部１１、１２と狭域部２１との境界部７１、７２を支点として曲げられる。このとき、狭域部２１は、内周側となる他端部側は、一端部側に比較して幅が狭い。その結果、摺動部材１０は、二つの境界部７１、７２の幅方向に距離が短い方を曲げ中心側として曲げやすくなることから、曲率半径の微小な制御が容易になる。このように本実施形態の摺動部材１０は、曲率半径の微小な制御が容易になることから、高い精度で半円筒形状の半割すべり軸受５０に加工することができる。
【００３２】
図６に示すように、本実施形態の摺動部材１０から加工した半割すべり軸受５０は、外周面の真円度が０．２１ｍｍであった。真円度は、外径が４５０ｍｍの半割すべり軸受５０を用いて測定した。真円度は、真円に対する誤差を示すものであり、数値が小さくなるほど真円度が高い。比較例として、従来の一体型材を用いた半割すべり軸受は、真円度が０．２７ｍｍであった。このことからも、本実施形態の摺動部材１０およびこの摺動部材１０を用いた半割すべり軸受５０は、形状精度、特に真円度が従来に比較して向上していることがわかる。このように形状精度の高い半割すべり軸受５０は、クロスヘッド軸受のハウジングに組み付けたとき、外周側でハウジングとの片当たりやがたつきが低減される。その結果、半割すべり軸受５０とハウジングとの間におけるフレッチングの発生を低減することができる。
【００３３】
また、本実施形態の摺動部材１０は、溶接加工によって狭域部２１、２２を形成している。これにより、狭域部２１、２２は、広域部１１、１２、１３よりも容易に硬くすることができる。そのため、狭域部２１、２２と広域部１１、１２、１３との境界部で硬さを不連続とすることが容易にでき、摺動部材１０は境界部を支点として曲げられて半円筒形状に精度よく加工される。狭域部２１、２２と広域部１１、１２、１３との境界部を支点として曲げる場合、狭域部２１、２２と広域部１１、１２、１３との間の硬さの差が大きいほど曲げ加工が容易になる傾向があった。一方、狭域部２１、２２と広域部１１、１２、１３との硬さの差が過大になると、半割すべり軸受５０の外形を最終的に仕上げ加工するとき、硬さに応じて加工器具を交換する必要が生じて汎用性が低下したり、加工器具の寿命の低下を招く。そこで、本実施形態では、狭域部２１、２２の硬さを広域部１１、１２、１３の１．１〜１．９倍に設定することにより、硬さの差による曲げの支点として機能を確保しつつ、同一の加工器具での切削加工が可能となる。したがって、例えばバイトなどの切削加工器具の汎用性を高めつつ、切削加工器具の寿命を延長することができる。
【００３４】
本実施形態では、分断されている軸受合金層３２の間隔Ｄは、狭域部２１、２２の最長部Ｗｍの０．５〜１．８倍に設定している。また、狭域部２１、２２の面積は、一方側端面２１１、２２１の総和を他方側端面２１２、２２２の総和の１．３〜９．０倍に設定している。さらに、狭域部２１、２２は、それぞれの平均硬さを広域部１１、１２、１３それぞれの平均硬さの平均の１．１〜１．７倍に設定し、それぞれの最大硬さを広域部１１、１２、１３それぞれの平均硬さの平均の１．３〜１．９倍に設定している。これらのように分断されている軸受合金層３２の間隔Ｄ、狭域部２１、２２の面積比率、および狭域部２１、２２の硬さの比率などを設定することにより、半割すべり軸受５０の形状精度のみならず、狭域部２１、２２の内周側に形成される溝５１、５２における形状精度が維持される。すなわち、これら軸受合金層３２の間隔Ｄ、狭域部２１、２２の面積比率および狭域部２１、２２の硬さの比率が設定した範囲に制御すると、摺動部材１０から半円筒形状に加工した半割すべり軸受５０は真円度をより向上させることができる。狭域部２１における不均等な変形を抑制することにより、加工された半割すべり軸受５０と外周側のハウジングとの局部的な接触が低減される。半割すべり軸受５０とハウジングとの間の局部的な接触は、軸受合金層３２が形成する内周面の凹凸となって投影されることがある。その結果、半割すべり軸受５０とハウジングとの間に局部的な接触が生じると、半割すべり軸受５０と相手部材であるクロスヘッドピンとの間での摺動によって、半割すべり軸受５０の軸受合金層３２に局所的な疲労や損傷を招くことになる。本実施形態では、上記のように各部の要素を規定することにより、半割すべり軸受５０とハウジングとの局所的な接触、およびこれにともなう半割すべり軸受５０の背面フレッチングによる損傷や軸受合金層の局所的な疲労や損傷を低減することができる。
【００３５】
本実施形態では、狭域部２１、２２の全長Ｔｓは摺動部材１０および半割すべり軸受５０の板厚Ｔの０．６０〜０．９５倍に設定している。また、溶接によって形成される狭域部２１、２２は、最大の硬さがＨｖ３２０〜４００であり、板厚方向において一方側端面２１１から板厚Ｔの０．５０〜０．９５倍の範囲に最硬部が位置している。半割すべり軸受５０は、使用時の動荷重環境下において繰り返し変形が生じる。本実施形態では、上述のように狭域部２１、２２の全長、硬さ、および最硬部の位置などを設定することにより、繰り返し変形が生じても強度が維持される。したがって、高負荷の環境下においても耐久性を維持することができる。
【００３６】
（その他の実施形態）
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
摺動部材１０は、図８に示すように軸受合金層３２が分断されていなくてもよい。この場合、狭域部２１は、摺動部材１０の板厚方向において裏金層３１の端面から軸受合金層３２の端面まで貫いている。また、摺動部材１０は、図９から図１１に示すように分断された軸受合金層３２によって形成される溝５１の形状を溝５１１、５１２、５１３のように任意に設定することができる。さらに、摺動部材１０は、軸受合金層３２だけでなく裏金層３１の一部を削除してもよい。すなわち、図９から図１１に示す摺動部材１０の場合、溝５１は軸受合金層３２だけでなく裏金層３１の一部にも形成されている。
【００３７】
摺動部材１０は、図１２に示すように溝５１と狭域部２１との幅方向に対する中心がずれていてもよい。また、摺動部材１０は、図１３に示すように狭域部２１が板厚方向に対して傾斜したり、曲がっていたりしてもよい。これらのように、狭域部２１は、溝５１との関係および板厚方向との関係を任意に設定することができる。
【００３８】
さらに、摺動部材１０は、図１４に示すように狭域部８１を鼓形状に形成してもよい。この場合、狭域部８１は、板厚方向の両端部から溶接加工を施すことで、鼓形状に形成される。鼓形状は、板厚方向で台形を対象に重ねた形状である。すなわち、狭域部８１は、板厚方向において一方側端面８１１と他方側端面８１２との間でくびれている。このように狭域部８１を鼓形状に形成する場合でも、一方側端面８１１は他方側端面８１２よりも露出面積すなわち板厚方向での投影面積が大きく設定されている。ただし、曲げ加工の精度向上や溶接ボイドの残存低減を鑑みると、外周側となる側からのみの溶接加工を施し、狭域部を、当該狭域部の長手方向に垂直な面の形状が台形形状であることが好ましい。さらには、溝５１と狭域部との幅方向に対する中心が揃っていることがより好ましい。
【００３９】
以上説明した実施形態では、摺動部材１０および半割すべり軸受５０は、三つの広域部１１、１２、１３と二つの狭域部２１、２２とを備える例について説明した。しかし、摺動部材１０および半割すべり軸受５０は、広域部および狭域部の数を任意に設定することができる。また、複数の摺動部材１０および半割すべり軸受５０に複数の狭域部を設ける場合、これら複数の狭域部のすべてが上述の条件を満たす構成でもよく、複数の狭域部のうち少なくとも一つが上述の条件を満たす構成でもよい。
【符号の説明】
【００４０】
図面中、１０は摺動部材、１１、１２、１３は広域部、２１、２２は狭域部、３１、６１は裏金層、３２、６２は軸受合金層、５０は半割すべり軸受、５１、５１１、５１２、５１３は溝、６０は板状部材、２１１、２２１、８１１は一方側端面、２１２、２２２、８１２は他方側端面を示す。
【図１】
2014035055.tif 000003
【図２】
2014035055.tif 000004
【図３】
2014035055.tif 000005
【図４】
2014035055.tif 000006
【図５】
2014035055.tif 000007
【図６】
2014035055.tif 000008
【図７】
2014035055.tif 000009
【図８】
2014035055.tif 000010
【図９】
2014035055.tif 000011
【図１０】
2014035055.tif 000012
【図１１】
2014035055.tif 000013
【図１２】
2014035055.tif 000014
【図１３】
2014035055.tif 000015
【図１４】
2014035055.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月24日(2013.4.24)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
半割状のすべり軸受に用いられる平板形状の摺動部材であって、
少なくとも二つ以上の広域部と、
前記広域部の間に挟まれ、幅方向の全長が前記広域部よりも狭く、前記広域部よりも硬度が高い狭域部と、を備え、
板厚方向における一方の端部を一端部とし、板厚方向における他方の端部を他端部とするとき、
前記狭域部は、
前記一端部に露出する一方側端面と、
前記他端部に露出し、前記一方側端面よりも露出面積が小さい他方側端面と、を有し、
その長手方向にわたって前記他方側端面の幅方向の全長が前記一方側端面の幅方向の全長よりも狭く、
最大の幅が前記広域部及び前記狭域部を含む幅方向の全長の０．１〜５．０％である摺動部材。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
二つ以上の板状部材を並べる工程と、
並べられた前記板状部材が接している部分に板厚と垂直な方向へ線状に急加熱急冷加工を施し、急加熱急冷加工が施された狭域部、および前記狭域部を挟む広域部を形成する工程と、を含み、
前記狭域部は、
その長手方向にわたって前記他方側端面の幅方向の全長が前記一方側端面の幅方向の全長よりも狭く、
最大の幅が前記広域部及び前記狭域部を含む幅方向の全長の０．１〜５．０％である平板形状の摺動部材の製造方法。
【手続補正書】
【提出日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【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】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
二つ以上の板状部材を並べる工程と、
並べられた前記板状部材が接している部分に板厚と垂直な方向へ線状に急加熱急冷加工を施し、急加熱急冷加工が施された狭域部、および前記狭域部を挟む広域部を形成する工程と、を含み、
前記狭域部は、
その長手方向にわたって前記他方側端面の幅方向の全長が前記一方側端面の幅方向の全長よりも狭く、
最大の幅が前記広域部及び前記狭域部を含む幅方向の全長の０．１〜５．０％である、半円筒形状に曲げる工程を経て半割すべり軸受とする平板形状の摺動部材の製造方法。