(57)【要約】【課題】  流体潤滑状態および境界潤滑状態の双方において、転がり摺動面における摩擦力を小さくし、耐摩擦性を向上させることのできる転がり摺動部材とその製造方法を提供する。【解決手段】  相手部材に対する転がり摺動面に、独立した多数の微細な凹部１１を形成するとともに、その凹部１１間に存在する凸部１２の表面を略平坦化して、その略平坦な面の表面に固定潤滑剤皮膜１３を形成することにより、流体潤滑状態では凹部１１が油溜まりとして機能して油膜の形成効果を向上させるとともに、境界潤滑状態では、略平坦な凸部１２の表面の固体潤滑剤皮膜１３によって相手部材との間の摩擦力を低減させることができ、耐摩耗性が向上する。凹部１１の形成をショットピーニングにより行い、かつ、固体潤滑剤皮膜１３の形成を固体潤滑剤粒子のショット噴射で行うことにより、加工コストを低く抑えることを可能とする。【選択図】  図４
2006077802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手部材に対して転がり接触および／または摺動接触する部材であって、
相手部材に対して転がり接触および／または摺動接触する面に、独立した多数の微細な凹部が形成されているとともに、その各凹部間に存在する凸部の表面が略平坦化され、かつ、その略平坦な面の表面に固体潤滑剤皮膜が形成されていることを特徴とする転がり摺動部材。
【請求項２】
請求項１に記載の転がり摺動部材を製造する方法であって、
母材表面にショットピーニングにより上記多数の微細な凹部を形成した後、その表面に対して固体潤滑剤粒子をショット噴射することを特徴とする転がり摺動部材の製造方法。
【請求項３】
上記多数の微細な凹部を形成するためのショットピーニング工程が、相対的に大径粒子を用いた第１ショットピーニング工程と、小径粒子を用いた第２ショットピーニング工程を含み、第１ショットピーニング工程の後に第２ショットピーニング工程を行うことを特徴とする請求項２に記載の転がり摺動部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相手部材に対して転がり接触および／または摺動接触する転がり摺動部材とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ころ軸受の内・外輪の軌道面ところのように互いに転がり接触する部材や、あるいは互いに摺動接触する部材、更にはスラストころ軸受の軌道面ところのように互いに転がり接触および摺動接触する部材において、相手部材に対して転がり接触および／または摺動接触する面に多数の独立した微細な凹部を形成することにより、その各凹部が油溜まりとして機能し、互いの接触面間での油膜形成効果が高くなって、摩擦係数の減少、耐摩耗性の向上を図り得ることが知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
また、このような凹部を形成した面において、凹部以外の部分、つまり凸部の面積が当該面全体の７０％以上とすることにより、上記した油膜形成効果に加えて、相手部材に対する接触面圧を低減して摩耗を減少させることができることも知られている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−２４０２５４号公報
【特許文献２】特開平９−４２２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、以上のような多数の独立した微細な凹部を転がり接触面ないしは摺動接触面に形成する技術では、境界潤滑下において、凹部の存在により真実接触領域が減少する結果、摩擦力をある程度低減させることはできるものの、例えば自動車のチェーン式無段変速機におけるチェーンのリンクを連結するピンの端面とプーリのシーブ面間や、ピンとともにリンクの孔内に挿入されるインターピースと当該ピン間の転がり摺動面間など、厳しい境界潤滑下における転がり摺動面では、その効果は十分ではない。
【０００５】
本発明は、流体潤滑状態および境界潤滑状態の双方において、転がり摺動面における摩擦力を小さくし、耐摩耗性を向上させることのできる転がり摺動部材とその製造方法の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明の転がり摺動部材は、相手部材に対して転がり接触および／または摺動接触する部材であって、相手部材に対して転がり接触および／または摺動接触する面に、独立した多数の微細な凹部が形成されているとともに、その各凹部間に存在する凸部の表面が略平坦化され、かつ、その略平坦な面の表面に固体潤滑剤皮膜が形成されていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【０００７】
また、本発明の転がり摺動部材の製造方法は、請求項１に記載の転がり摺動部材を製造する方法であって、母材表面にショットピーニングにより上記多数の微細な凹部を形成した後、その表面に対して固体潤滑剤粒子をショット噴射することによって特徴づけられる（請求項２）。
【０００８】
ここで、本発明の転がり摺動部材の製造方法においては、上記多数の微細な凹部を形成するためのショットピーニング工程が、相対的に大径粒子を用いた第１ショットピーニング工程と、小径粒子を用いた第２ショットピーニング工程を含み、第１ショットピーニング工程の後に第２ショットピーニング工程を行うこと構成（請求項３）を好適に採用することができる。
【０００９】
本発明は、転がり摺動面に独立した多数の微細な凹部を形成するとともに、これらの間に存在する凸部の表面を略平坦化してそこに固体潤滑剤皮膜を形成することによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１０】
すなわち、転がり摺動面に形成した独立した多数の微細な凹部は、前記した従来の技術と同様に油溜まりとして機能し、流体潤滑下において油膜形成効果を向上させることができる。また、境界潤滑下においては、凸部の表面を略平坦化したことと、そこに形成されている固体潤滑剤皮膜によって相手部材との間の摩擦力が低減する結果、耐摩耗性が向上する。
【００１１】
また、本発明の転がり摺動部材の製造方法においては、多数の微細な凹部をショットピーニングにより形成するとともに、固体潤滑剤皮膜についても、固定潤滑剤粒子をショット噴射することによって形成する。この方法の採用により、実質的にショット工程だけで凹部の形成と固体潤滑剤皮膜の形成を行うことができ、加工コストを低く抑えることができる。
【００１２】
そして、請求項３に係る発明のように、凹部を形成するショットピーニング工程を、相対的に大径の粒子を用いた第１のショットピーニング工程と、その後に続く相対的に小径の粒子を用いた第２のショットピーニング工程を設けることにより、第１のショットピーニング工程において形成された凹部間の凸部における盛り上がり部分が、第２のショットピーニング工程により平坦化され、凸部の表面の略平坦化のための加工をもショットピーニング工程で行うことができ、加工コストの低減に寄与することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の転がり摺動部材によれば、互いに独立した多数の微細な凹部が油溜まりとして機能し、特に流体潤滑状態において転がり摺動面における油膜形成効果を向上させることができるとともに、境界潤滑状態においては、凹部の間に存在する凸部表面の略平坦面に形成されている固体潤滑剤皮膜が相手部材との間に介在して摩擦力が低減し、耐摩耗性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明をチェーン式無段変速機に適用した実施の形態の要部構成を示す部分断面図であり、図２はそのプーリ２または４とチェーン５との係合部の近傍の模式的断面図である。また、図３には、チェーン５をピン５２に直交する方向に沿って切断した要部断面図を示す。
【００１５】
入力軸１に装着されたドライブプーリ２と、出力軸３に装着されたドリブンプーリ４に、ループ状のチェーン５が掛け回されている。チェーン５は、それぞれに２つの貫通孔５１ａ，５１ｂが形成された複数のリンク５１を、各貫通孔５１ａ，５１ｂに挿入されたピン５２およびインターピース５３により相互に連結した構造を有している。
【００１６】
ドライブプーリ２およびドリブンプーリ４は、それぞれ固定プーリ板２ａ，４ａと可動プーリ板２ｂ，４ｂによって構成されており、固定プーリ板２ａ，４ａはそれぞれ入力軸１または出力軸３に対して固定されているとともに、可動プーリ板２ｂ，４ｂはそれぞれ入力軸１または出力軸３に対して軸方向に可動に装着されている。そして、これらの各可動プーリ板２ｂ，４ｂは、入力軸１または出力軸３に配置されている油圧サーボアクチュエータ６，７の駆動により入力軸１または出力軸３の軸方向に移動する。この可動プーリ板２ａ，４ａの移動によりドライブプーリ２とドリブンプーリ４の溝幅が変化し、これによってチェーン５の各プーリ２，４に対する巻き掛け位置が変化し、入力軸１の回転数を無段階に変速して出力軸３に伝達する。
【００１７】
チェーン５の各リンク５１を連結するピン５２およびインターピース５３は、各貫通孔５１ａ，５１ｂ内において互いに転がり接触および／または摺動接触する。すなわち、一方の貫通孔５１ａ内においてはピン５２が固定され、インターピース５３はルーズに嵌め込まれて揺動自在となっている。他方の貫通孔５１ｂにおいてはインターピース５３が固定され、ピン５２はルーズに嵌め込まれて揺動自在となっている。各ピン５２のインターピース５３への対向面５２ａは凸曲面（例えばインボリュート曲線に相応する断面形状）となっており、各インターピース５３のピン５２への対向面５３ａは平坦面となっている。そして、チェーン５が屈曲する際には、ピン５２とインターピース５３のうちルーズな方の部材が相手部材に対して転がり接触および／または摺動接触しつつ揺動変位し、チェーン５の弦芯動的運動の発生を抑制して騒音等の発生を防止する。以上の基本的構成は例えば特開平８−３１２７２５号公報等において公知である。
【００１８】
さて、この実施の形態においては、各インターピース５３の長さは各ピン５２の長さよりも若干短く、チェーン５を構成する各部材のうち、各ピン５２の両端面のみがドライブプーリ２およびドリブンプーリ４の溝の内面に対して接触して動力を伝達する役割を担っている。
【００１９】
そして、各ピン５２の両端面とインターピース５３に対する対向面５２ａ、および、各インターピース５３のピン５２に対する対向面５３ａは、図４に模式的断面図を示すような表面構造を有している。すなわち、これらの表面には互いに独立した多数の微細な凹部１０が形成されているとともに、その各凹部１１の間に存在する凸部１２の表面は略平坦化されて、その略平坦な面に固体潤滑剤層１３が形成されている。各凹部１１の大きさは数十μｍ程度であり、固体潤滑剤層１３の膜厚は１μｍ程度である。まり、固体潤滑剤層１３の材質としては、公知のもの、例えば二硫化モリブデン等を好適に採用することができる。
【００２０】
このような表面構造によると、各ピン５２の両端面と各プーリ１、３との接触面間、および、各ピン５２と各インターピース５３の各対向面５２ａ，５３ａ間において、流体潤滑状態では各凹部１１が油溜まりとして機能し、油膜の形成効果が向上する。また、境界潤滑状態では、凸部１２の表面に形成されている固体潤滑剤層１３により摩擦力が低減し、耐摩耗性が向上する。その結果、これらの各部材の耐久性が向上する。
【００２１】
実験によれば、未処理の摩擦係数を１としたとき、単に固体潤滑剤層を形成することにより摩擦係数は０．３程度に低下するのに対し、以上の本発明の実施の形態では摩擦係数は０．１〜０．２程度にまで低下した。
【００２２】
次に、以上のような表面構造を形成する方法の例について述べる。
まず、被処理面に対して粒子径１５０〜２００μｍ程度の鋼製の粒子を用いて第１のショットピーニングを施した後、粒子径５０〜１００μｍ程度の鋼製の粒子を用いて第２のショットピーニングを施す。これにより、第１のショットピーニングにより形成された凹部の表面に生じる盛り上がり（エッジないしはバリ）が第２のショットピーニングにより除去され、凸部１２の表面が略平坦化されると同時に、緻密に圧縮応力層が生成される結果、各部材の疲労寿命を向上させることができる。
【００２３】
次に、粒子径５〜２０μｍの二硫化モリブデン等の固定潤滑剤の粒子をショット噴射することにより、固体潤滑剤層１３を形成する。この固体潤滑剤の粒子のショットに際しては、部材表面にショット噴射された粒子の一部は部材表面に対して反射ないしは脱落し、一部が主として略平坦な凸部１２の表面に付着して、膜厚１μｍ程度の固体潤滑剤層１３が形成される。なお、凹部１１内にも多少の固体潤滑剤層が形成される場合もあるが、凹部１１の大きさとの関連において、凹部１１が埋められて油溜まりがなくなる問題はない。
【００２４】
このような方法によれば、ショット噴射する粒子の大きさと種類を変更するだけで、従ってショット工程のみで凹部１１と固体潤滑剤層１３を形成することができ、上記した表面構造を得るためのコストを低く抑えることができる。
【００２５】
なお、本発明方法においては、凹部１１の形成と凸部１２の表面の平坦化を第１および第２のショットピーニング工程で行うほか、第１のショットピーニングにより部材表面に凹部１１を形成した後、その表面を研磨する等によって凸部１２の表面を略平坦化してもよい。
【００２６】
また、以上の実施の形態においては、チェーン式の無段変速機のピンやインターピースに本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られることなく、例えば滑り軸受、転がり軸受のころの端面と鍔面などの滑り率の高い表面などにも適用し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明をチェーン式無段変速機に適用した実施の形態の要部構成を示す部分断面図である。
【図２】図１のプーリ２または４とチェーン５との係合部の近傍の模式的断面図である。
【図３】図１，図２におけるチェーン５をピン５２に直交する方向に沿って切断した要部断面図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるピン５２およびインターピース５３の両端面並びに対向面５２ａ，５３ａの表面構造を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  入力軸
２  ドライブプーリ
３  出力軸
４  ドリブンプーリ
５  チェーン
５１  リンク
５１ａ，５１ｂ  貫通孔
５２  ピン
５３  インターピース
６，７  油圧サーボアクチュエータ
１１  凹部
１２  凸部
１３  固体潤滑剤層
【図１】
2006077802.tif 000003
【図２】
2006077802.tif 000004
【図３】
2006077802.tif 000005
【図４】
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