(57)【要約】【課題】優れた耐焼付き性能を有する半割スラスト軸受、ひいてはスラスト軸受を提供すること。【解決手段】本発明の半円環形状の半割スラスト軸受は、軸線方向力を受けるための摺動面と、摺動面の反対側の背面とを有し、摺動面に軟質金属被覆層を有する半割スラスト軸受において、軟質金属被覆層の厚さが、円周方向に沿って変化することを特徴とする。本発明は、この半割スラスト軸受を備えたスラスト軸受および軸受装置にも関する。更に、本発明は、この軸受装置を有する内燃機関にも関する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半円環形状の半割スラスト軸受であって、軸線方向力を受けるための摺動面と、前記摺動面の反対側の背面とを有し、基板上に被覆された軟質金属被覆層が前記摺動面を形成している半割スラスト軸受において、前記軟質金属被覆層の厚さが、円周方向に沿って変化することを特徴とする半割スラスト軸受。
【請求項２】
前記軟質金属被覆層の厚さが、円周方向中央部よりも少なくとも１つの端部側で極大になっていることを特徴とする請求項１に記載された半割スラスト軸受。
【請求項３】
前記軟質金属被覆層の厚さが、前記半割スラスト軸受の周方向両端部へ向かって小さくなっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された半割スラスト軸受。
【請求項４】
前記軟質金属被覆層の厚さが、少なくとも円周角度で５°〜４５°又は１３５°〜１７５°の位置で極大になっていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された半割スラスト軸受。
【請求項５】
前記軟質金属被覆層の厚さが、少なくとも円周角度で１０°〜３５°又は１４５°〜１７０°の位置で極大になっていることを特徴とする請求項４に記載された半割スラスト軸受。
【請求項６】
前記軟質金属被覆層の厚さが、円周角度で５°〜４５°および１３５°〜１７５°の２つの位置で極大であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された半割スラスト軸受。
【請求項７】
前記軟質金属被覆層の厚さが、円周角度で１０°〜３５°および１４５°〜１７０°の２つの位置で極大であることを特徴とする請求項６に記載された半割スラスト軸受。
【請求項８】
前記２つの軟質金属被覆層の極大厚さの間に、前記軟質金属被覆層の厚さの極小になる中間位置があり、該中間位置での前記軟質金属被覆層の厚さが、前記２つの軟質金属被覆層の極大厚さのうちの最大厚さの５０％〜９０％であること特徴とする請求項６または請求項７に記載された半割スラスト軸受。
【請求項９】
前記中間位置での前記軟質金属被覆層の厚さが、前記最大厚さの６５％〜９０％であること特徴とする請求項８に記載された半割スラスト軸受。
【請求項１０】
前記半割スラスト軸受の周方向に沿って前記半割スラスト軸受を見たとき、前記半割スラスト軸受の前記摺動面が、円周角度で５°〜４５°又は１３５°〜１７５°の位置で突出した凸形状の輪郭を有していることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された半割スラスト軸受。
【請求項１１】
前記半割スラスト軸受の周方向に沿って前記半割スラスト軸受を見たとき、前記半割スラスト軸受の前記摺動面が、円周角度で１０°〜３５°又は１４５°〜１７０°の位置で突出した凸形状の輪郭を有していることを特徴とする請求項１０に記載された半割スラスト軸受。
【請求項１２】
前記輪郭の突出部が、円周角度で５°〜４５°と１３５°〜１７５°に２つ存在することを特徴とする請求項１０に記載された半割スラスト軸受。
【請求項１３】
前記輪郭の２つの突出部が、円周角度で１０°〜３５°と１４５°〜１７０°に存在することを特徴とする請求項１２に記載された半割スラスト軸受。
【請求項１４】
前記半割スラスト軸受の周方向に沿って前記半割スラスト軸受を見たとき、前記半割スラスト軸受の前記摺動面が、円周角度で７５°〜１０５°の位置で突出した凸形状の輪郭を有していることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された半割スラスト軸受。
【請求項１５】
２つの半割スラスト軸受からなるスラスト軸受であって、該２つの半割スラスト軸受のうちの少なくとも１つが、請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載された半割スラスト軸受であることを特徴とするスラスト軸受。
【請求項１６】
内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるための半割スラスト軸受であることを特徴とする請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載された半割スラスト軸受。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載された半割スラスト軸受を備えた軸受装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載された軸受装置を有する内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、船用、一般産業機械等の内燃機関において、特にクランク軸の軸線方向力を受けるための半円環形状の半割スラスト軸受に関し、とりわけ、軸線方向力を受けるための摺動面と摺動面の反対側の背面とを有し、基板上に被覆された軟質金属被覆層が摺動面を形成する半割スラスト軸受に係るものである。更に、本発明は、この半割スラスト軸受を有するスラスト軸受、およびこのスラスト軸受を備えた軸受装置、並びにこの軸受装置を備えた内燃機関にも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のクランク軸は、ジャーナル部において、一対の半割軸受を円筒形状に組み合わせて構成される主軸受を介して、内燃機関のシリンダブロック下部に回転自在に支承される。一対の半割軸受のうちの一方又は両方が、クランク軸の軸線方向力を受ける半割スラスト軸受と組み合わせて用いられる。半割スラスト軸受は、半割軸受の軸線方向端面の一方又は両方に配設される。半割スラスト軸受は、クランク軸に生じる軸線方向力を受ける。すなわち、クラッチによってクランク軸と変速機とが接続される際等に、クランク軸に対して入力される軸線方向力を支承することを目的として配置される。
【０００３】
半割スラスト軸受として、鋼製などの裏金層に薄い軸受合金層を接着したバイメタルが用いられるが、更にその上に軟質金属層を被覆したものも周知である（引用文献１等）。耐食性の高い軟質金属層を被覆することにより、軸受合金の腐食を防止するとともに、焼付きや摩耗を抑制することが可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−７２４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、エンジンの高性能化、高機能化が進んでいる。それに伴い軸のような相手部材の低剛性化が進み、軸受の高面圧化が求められている。このような条件は軸受にとっては厳しい使用環境になっている。特に、アイドリングストップやハイブリッド車の適用により、優れた耐焼付き性能を有することが望まれている。
【０００６】
このような軸受においては、運転時に、相手部材（例えば軸部材）表面と摺動部材の摺動面との間に潤滑油等の流体潤滑膜が形成されることにより、相手部材表面と摺動部材の摺動面との直接接触が防がれている。従来技術によるスラスト軸受に付与された軟質金属被覆層は均一な層厚さで被覆が施されているが、油膜圧力が不足して支承能力不足になり、上記使用環境下において焼付きを招く可能性がある。焼付きを防ぐためには摺動面全面での油膜形成が必要であるが、厳しいエンジン環境で優れた耐焼付き性能を有するには、上記従来技術では不十分である。
【０００７】
本発明は、優れた油膜形成を促進することにより優れた耐焼付き性能を有する半割スラスト軸受、ひいてはスラスト軸受を提供することを目的としている。本発明は、さらに、このスラスト軸受を備えた軸受装置や内燃機関を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、半円環形状を有し、軸線方向力を受けるための摺動面と、この摺動面の反対側の背面とを有し、基板上に被覆された軟質金属被覆層が摺動面を形成している半割スラスト軸受が提供される。この半割スラスト軸受は、軟質金属被覆層の厚さが、円周方向に沿って変化することを特徴とする。
なお、ここで「半円環形状」とは、２つの半円により内周および外周が規定された形状であるが、これらは幾何学的厳密に半円である必要はない。例えば、外周面または内周面の一部が（例えば周方向端面で）径方向に突出していてもよく、周方向端面から（例えば周方向端面垂直方向に）延長部が存在してもよい。
【０００９】
本発明の一具体例によれば、軟質金属被覆層の厚さが、円周方向中央部よりも少なくとも１つの端部側で極大になっていることが好ましい。また、軟質金属被覆層の厚さが、半割スラスト軸受の周方向両端部へ向かって小さくなっていることが好ましい。
【００１０】
本発明の一具体例によれば、軟質金属被覆層の厚さが、少なくとも円周角度で５°〜４５°又は１３５°〜１７５°の位置で極大になっていることが好ましい。この軟質金属被覆層の厚さは、少なくとも円周角度で１０°〜３５°又は１４５°〜１７０°の位置で極大になっていることが更に好ましい。
【００１１】
本発明の一具体例によれば、軟質金属被覆層の厚さが、円周角度で５°〜４５°および１３５°〜１７５°の２つの位置で極大であることが好ましい。この軟質金属被覆層の厚さは、円周角度で１０°〜３５°および１４５°〜１７０°の２つの位置で極大であることが更に好ましい。
【００１２】
本発明の一具体例によれば、軟質金属被覆層の２つの極大厚さの間に、軟質金属被覆層の厚さの極小になる中間位置があり、中間位置での軟質金属被覆層の厚さが、軟質金属被覆層の２つの極大厚さのうちの最大厚さの５０％〜９０％であることが好ましい。この中間位置での軟質金属被覆層の厚さは、最大厚さの６５％〜９０％であることが更に好ましい。
【００１３】
本発明の一具体例によれば、半割スラスト軸受の周方向に沿って半割スラスト軸受を見たとき、半割スラスト軸受の摺動面が、円周角度で５°〜４５°又は１３５°〜１７５°の位置で突出した凸形状の輪郭を有していることが好ましい。この凸形状の輪郭の突出位置は、円周角度で１０°〜３５°又は１４５°〜１７０°が更に好ましい。凸形状の輪郭の突出位置は、円周角度で７５°〜１０５°の位置でもよい。
【００１４】
また、輪郭の突出部は、円周角度で５°〜４５°と１３５°〜１７５°に２つ存在することが好ましく、円周角度で１０°〜３５°、１４５°〜１７０°に２つ存在することが更に好ましい。
【００１５】
本発明の他の観点によれば、本発明は、２つの半割スラスト軸受からなるスラスト軸受であって、この２つの半割スラスト軸受のうちの少なくとも１つが、上記の本発明の半割スラスト軸受であるスラスト軸受が提供される。
【００１６】
本発明の一具体例によれば、半割スラスト軸受は、内燃機関のクランク軸の軸線方向力を受けるための半割スラスト軸受であることが好ましい。
【００１７】
本発明の更に他の観点によれば、本発明は、上記の本発明の半割スラスト軸受を備えた軸受装置も提供される。
【００１８】
本発明の更に他の観点によれば、本発明は、上記の本発明の軸受装置を備えた内燃機関も提供される。
【００１９】
本発明の軟質金属被覆を施した半割スラスト軸受は、軟質金属被覆層の厚さの周方向の分布を制御することによって、油膜形成を促進し、耐食性を損なうことなく、耐焼付き性能を向上させることができる。
【００２０】
本発明の構成及びその多くの利点を、添付の概略図面を参照して以下により詳細に述べる。図面は、例示の目的で、いくつかの非限定的な実施例を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】軸受装置の分解斜視図。
【図２】軸受装置の断面図。
【図３】本発明の半割スラスト軸受の一例の正面図。
【図４】図３の半割スラスト軸受のＹ１矢視側面図。
【図５】本発明の半割スラスト軸受の一例を、半径方向中央部で周方向に切断した断面の展開図。
【図６】本発明の半割スラスト軸受の他の例を、半径方向中央部で周方向に切断した断面の展開図。
【図７】本発明の半割スラスト軸受のさらに他の例を、半径方向中央部で周方向に切断した断面の展開図。
【図８】本発明の半割スラスト軸受のさらに他の例を、半径方向中央部で周方向に切断した断面の展開図。
【図９】本発明の半割スラスト軸受のさらに他の例を、半径方向中央部で周方向に切断した断面の展開図。
【図１０】本発明の半割スラスト軸受の軟質金属被覆層の形成に用いるめっき装置の例を示す模式図。
【図１１】図１０のめっき装置における陰極（基板）、陽極とスリット板の位置関係を示す模式図。
【図１２】図１０のめっき装置による軟質金属被覆層の厚さ制御の原理を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
まず、図１及び図２を用いて本発明の半割スラスト軸受８を有する軸受装置１の一例の全体構成を説明する。図１及び図２に示すように、シリンダブロック２の下部に軸受キャップ３を取り付けて構成された軸受ハウジング４には、両側面間を貫通する円形孔である軸受孔（保持孔）５が形成されており、側面における軸受孔５の周縁には円環状凹部である受座６、６が形成されている。軸受孔５には、クランク軸のジャーナル部１１を回転自在に支承する半割軸受７、７が円筒状に組み合わされて嵌合される。受座６、６には、クランク軸のスラストカラー面１２を介して軸線方向力ｆ（図２参照）を受ける半割スラスト軸受８、８が円環状に組み合わされて嵌合される。半割スラスト軸受８は円環状に組み合せず、例えばシリンダブロック２側のみに勘合されてもよい。
【００２３】
次に、本発明の半割スラスト軸受８の一例の正面図および斜視図を図３および図４に示す。半割スラスト軸受８は、半円環形状の平板に形成された基板８９上に軟質金属被覆層８８を有している。基板８９は、通常、鋼製の裏金層に薄い軸受合金層を接着したバイメタルによって構成されることが好ましいが、裏金のみの構成、またはその他の構成でもよい。半割スラスト軸受８は軸線方向を向いた摺動面８１（軸受面）を備え、摺動面８１は軟質金属被覆層から構成される。摺動面８１には、潤滑油の保油性を高めるために、周方向両端面８３、８３の間に１つの油溝８１ａ（図３では２つの油溝を図示している）が形成されていてもよい。
【００２４】
半割スラスト軸受８は軸線方向に垂直な基準面８４を画定しており、この基準面８４内に、シリンダブロック２の受座６に配置されるように適合された実質的に平坦な背面８４ａを有する（図４参照）。背面８４ａは基板８９の底面でもある。基板８９は、基準面８４（背面８４ａ）から軸線方向反対側の上面８２を有し、基板の上面には、軟質金属被覆層８８が被覆されている。軟質金属被覆層８８の表面は、基準面８４（背面８４ａ）から軸線方向に離れた摺動面８１を形成し、摺動面８１は、クランク軸のスラストカラー面１２を介して軸線方向力ｆ（図２参照）を受けるようになっている。
【００２５】
図５は、半割スラスト軸受８を、所定の半径で切断した断面を展開した図であり、図５に示された半割スラスト軸受８の横方向両端部が半割スラスト軸受８の周方向両端面８３（円周角度０°、１８０°）、図５に示された半割スラスト軸受８の横方向中央が、半割スラスト軸受８の周方向中央８５（円周角度９０°）を示す。円周角度は、半割スラスト軸受８の円環形状の中心を中心する周方向両端面８３からの角度を言う。本明細書では、クランク軸の摺動する方向（図３に矢印ＳＤで示す）の後方側端面を０°、摺動方向前方側端面を１８０°にとる（図３参照）。（ただし、摺動方向前方側端面を０°にとっても、本発明の範囲に影響はない。）
【００２６】
本発明の半割スラスト軸受８は、軟質金属被覆層８８の厚さが、円周方向に沿って変化する。それにより、クランク軸の回転に伴い、油膜形成を促進できる。
図５〜図９に、本発明の半割スラスト軸受８の軟質金属被覆層８８の厚さ分布の例を示す。
【００２７】
図５に示す基板８９上の軟質金属被覆層８８の分布の一例によれば、軟質金属被覆層８８は、軟質金属被覆層の厚さが、円周方向中央部よりも摺動方向後端の端部側で最大（すなわち極大）となり、半割スラスト軸受の周方向両端部８３へ向かって小さくなっている。軟質金属被覆層の厚さが最大または極大となる位置は円周角度で５°〜４５°の位置、好ましくは円周角度で１０°〜３５°の位置である。なお、極大となる位置は１つでなく、複数の、極大部が形成されていてもよいが、そのうちの１つが上記円周角度位置に存在することが望ましい。
【００２８】
図６に軟質金属被覆層の厚さ極大部を２つ形成した例を示す。軟質金属被覆層８８は、軟質金属被覆層８８の厚さが、両端部側で極大となる２つの極大部を有し、半割スラスト軸受の周方向両端部８３へ向かって小さくなっている。軟質金属被覆層の厚さが極大となる位置は円周角度で５°〜４５°および１３５°〜１７５°の位置、好ましくは円周角度で１０°〜３５°および１４５°〜１７０°の位置である。２つの極大部の厚さは同じであっても、異なっていてもよい。また、２つの極大部は、円周角度９０°に対して対照位置に存在してもよく、対照でない位置に存在してもよい。
【００２９】
この場合、軟質金属被覆層の２つの極大厚さの間に、軟質金属被覆層の厚さの極小になる中間位置が存在する。中間位置での軟質金属被覆層の厚さが、軟質金属被覆層の２つの極大厚さのうちの最大厚さの５０％〜９０％であることが好ましく、最大厚さの６５％〜９０％であることが更に好ましい。軟質金属被覆層は、厚さの最大値が２〜３０μｍ程度、中間位置での厚さが１〜２７μｍ程度になることが好ましい。
【００３０】
このような分布形状に制御することによって、油膜形成を促進し、耐食性を有する軟質金属は、低荷重において弾性変形、高荷重において塑性変形が生じることにより、ストレッチ（伸縮）作用が起こるために、軟質金属被覆層の厚さの大きい部分を中心にストレッチ作用を発揮して、潤滑油の流れ分布による油膜圧力が発生し、優れた油膜形成を促すことができ、耐焼付き性が向上する。
【００３１】
これらの軟質金属被覆層８８の周方向厚さ分布は、いずれの径方向位置においても成立することが好ましい。しかし、径方向中央の半径位置で、この厚さ分布が成立していればよい。この場合でも、油膜形成は促進される。なお、軟質金属被覆層８８の周方向厚さ分布がいずれの径方向位置においても成立する場合でも、周方向中央部８６の円周角度が一致する必要がない。ただし、いずれの径方向位置においても、上記の角度範囲を満たすことが好ましい。
【００３２】
上記の軟質金属被覆層８８の周方向厚さ分布は、全体的な分布であり、局所的に見れば小さな凹凸は存在するが、このような局所的凹凸は存在してもよい。
【００３３】
半割スラスト軸受８の基板８９の上面８２は、図５、図６に示すように平坦面であることが好ましい。この場合、軟質金属被覆層８８の厚さ分布が摺動面８１の輪郭形状になる。しかし、基板８９の上面８２平坦面でなくてもよい。例えば、図７に示すように周方向中央部が低くなったものや、あるいはその他の形状でもよい。摺動面８１の輪郭形状の周方向中央部と円周方向端部との高低差は１〜１５μｍ程度が好ましい。
【００３４】
なお、何れの形状であっても、スラストリリーフ８７が形成されてもよい（図８）。スラストリリーフ８７は、摺動面８１側の周方向両端面に隣接する領域に、壁厚が端面に向かって徐々に薄くなるように形成される壁厚減少領域であり、半割スラスト軸受８の周方向端面の径方向全長に亘って延びている。スラストリリーフ８７は、半割スラスト軸受８を分割型の軸受ハウジング４内に組み付けた際の位置ずれ等に起因する、一対の半割スラスト軸受８、８の周方向端面８３、８３同士の位置ずれを緩和するために形成される。
【００３５】
更に、本発明の半割スラスト軸受８は、基準面８４から摺動面８１までの軸線方向距離が、前記半割スラスト軸受の周方向に沿って前記半割スラスト軸受を見たとき、前記半割スラスト軸受の前記摺動面が、円周角度で５°〜４５°又は１３５°〜１７５°の位置で突出した凸形状の輪郭を有していることが好ましく、円周角度で１０°〜３５°又は１４５°〜１７０°の位置で突出した凸形状の輪郭を有していることが更に好ましい。この摺動面８１の輪郭は、曲線から構成されてもよく、直線から構成されてもよい。
また、輪郭の突出部が、円周角度で５°〜４５°と１３５°〜１７５°に２つ存在することが好ましく、円周角度で１０°〜３５°と１４５°〜１７０°に存在することが更に好ましい。この場合、２つの凸形状部の高さは同じであっても、異なっていてもよい。また、２つの凸形状部は、円周角度９０°に対して対照位置に存在してもよく、対照でない位置に存在してもよい。
【００３６】
半割スラスト軸受８の基板８９の上面８２が平坦面の場合には、この摺動面８１の輪郭は、軟質金属被覆層８８の厚さ分布により決定され、軟質金属被覆層８８の最大厚さのところで摺動面８１が最も突出していることになる。内燃機関の作動時に、摺動面８１の突出部がクランク軸と最も強く摺動するため、輪郭が上記の角度範囲で突出していることによって、相手軸材の回転運動に伴って、突出部を中心とするくさび作用による油膜圧力が発生する。さらに、上記に説明した軟質金属被覆層によるストレッチ作用による油膜圧力の発生と、隣接する突出部の間の潤滑油保持効果が相まって、優れた油膜形成を促すことができ、それにより耐焼付き性が向上すると共に摩耗が抑制される。
しかし、図７のように、半割スラスト軸受８の基板８９の上面８２が平坦面でなくてもよい。この場合、摺動面８１の輪郭の最大突出部が、軟質金属被覆層８８の厚さの最大の位置とほぼ一致していることが好ましいが、一致しなくてもよい。一致する場合は、上記の通りの効果が得られるが、一致しない場合でも、くさび作用とストレッチ作用のそれぞれの効果が発揮されるために、スラスト軸受け面の広い範囲で優れた油膜形成を促すことができる。そのため、例えば、図９のように周角度で７５°〜１０５°の位置で突出した凸形状の輪郭を有していてもよい。
【００３７】
軟質金属被覆層８８を形成する軟質金属は、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｂｉ，Ｉｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｍｇ等軟質金属から選ばれた純金属またはそれらの合金からなり、下地金属よりも硬さが小さい金属層を形成する。軟質金属被覆層８８の硬さが下地金属よりも小さい限り、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ等の元素を含有してもよい。
軟質金属被覆層は、軟質金属の他に、硬質粒子を含んでもよい。硬質粒子としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化鉄などの酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物、炭化モリブデン、炭化ケイ素などの炭化物、ダイヤモンドから選ばれる１種または２種以上があり、好ましい硬質粒子含有量は０．１〜１０体積％である。この硬質粒子を含有することにより、摺動層の耐摩耗性を高めることが可能となる。
【００３８】
半割スラスト軸受８の基板８９は、上記の通り、裏金層と、この裏金層上に設けられた軸受合金層とを備えることが好ましい。裏金層としては、Ｆｅ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金等の金属板を用いることができ、軸受合金層は、銅合金、アルミニウム合金、錫合金などの合金から形成できる。裏金層がなく、高強度なアルミニウム合金又は銅合金などの軸受合金層のみを用いることもできる。
【００３９】
軟質金属被覆層８８の形成は、例えば電気メッキ、ＰＶＤ、ＣＶＤによる蒸着、溶射などを用いることが好ましい。軟質金属被覆層８８を基板８９上に形成する方法の一例について以下に説明する。
【００４０】
図１０に本発明の半割スラスト軸受の軟質金属被覆層の形成に用いるめっき装置９０の例を示す。めっき液９４中に陽極９３と陰極９５が対向して配置され、一方の表面に軟質金属被覆層を形成すべき基板８９が陰極９５に取り付けられる。陽極９３と陰極９５の間に、スリット９２を設けた絶縁材料でできたスリット板９１が配置される。図１１に、陰極９５上の基板８９、陽極９３、スリット板９１の位置関係を示す。図１１では、スリット９２は基板の両端部に対向する位置に２箇所の穴からなるものであるが、スリット９２の形状は、所望の被覆層分布を得るために他の形状を用いることができる。通常、めっき厚さは、電流値やめっき時間により定まるが、この装置構成では、スリット９２の幅、寸法および形状、スリット９２から基板８９までの距離、基板８９に対するスリット９２の位置により、基板８９の各位置におけるめっき厚さを変化させることが可能になる。これらのパラメータを適宜選択することにより、摺動面全体での層厚分布を制御できる。
【００４１】
図１２に、このめっき装置１による軟質金属被覆層の厚さ制御の原理を示す。陽極９３と陰極９５との間に電源９６を接続して電圧を印加すると、陽極９３から陰極９５に向かって電流が流れ、金属イオン９７が陰極に向かって移動する。陽極９３と陰極９５との間に絶縁性のスリット板９１が配置されているため、電流はスリット板９１に遮られ、スリット９２を通って陰極９５に向かって流れる。基板９５から陽極９３までの移動距離によって電流密度９９の大小が支配されるため、基板８９とスリット９２との位置関係によって電流密度に分布ができる。電流密度の大きい箇所はめっきが厚くなり、逆に電流密度が小さい箇所はめっきが薄くなる。図１２に示す場合には、スリット９２の対向する基板８９の端部の厚さが大きくなり、中央部の厚さが小さくなる。したがって、スリット幅やスリット位置の制御によって膜厚分布の制御が可能になる。
なお、このスリットを用いた軟質金属被覆層の厚さ制御は、ＰＶＤ，ＣＶＤ等にも適用可能である。
【実施例】
【００４２】
鋼裏金上の銅合金（Ｃｕ−Ｚｎ）の軸受合金層を接着した平坦な半円環形状の基板（外径１６０ｍｍ、内径１２０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍ）を準備した。軟質金属として、Ｐｂ−Ｓｎ合金を用いた。図１０〜図１２を用いて説明しためっき装置を用いてＰｂ−Ｓｎ合金のめっき付けを行い、軟質金属被覆層を形成した。このようにして、周方向端部付近で軟質金属被覆層の厚さが最大になる半割スラスト軸受（以下、この形状を凸部という）の試料Ａ、Ｂおよび、軟質金属被覆層の厚さがほぼ均一な（凸部のない）試料Ｃを作製した。試料Ａ、Ｂの軟質金属被覆層の厚さは、厚さ最大部で１０μｍ（円周角度５０°）、厚さ最小部で４μｍであった。試料Ｃの軟質金属被覆層の厚さは、ほぼ均一に１０μｍとした。軟質金属被覆層の厚さは、径方向中央の各円周角度で試料を切り出し、光学顕微鏡による断面観察によって厚さを測定した。
【００４３】
試料Ａ〜Ｃを用いて表２の条件で焼付き試験を行なった。相手軸材としてＳ５５Ｃを用い、試料を８００ｒｐｍで回転させながら相手軸を試料に接触させ、１ＭＰａ/１０ｍｉｎの割合で荷重を増加させ、焼付きの発生しない最大の面圧を非焼付き面圧とした。潤滑油としてＶＧ６８を１００℃で２００ｃｃ／ｍｉｎの割合で供給した。試験結果は、表１に示すとおり、軟質金属被覆層の厚さのほぼ均一な試料Ｃが非焼付き面圧５ＭＰａであったのに対して、周方向端部付近に凸部を有する試料Ａ、Ｂが非焼付き面圧６ＭＰａとなり、周方向端部付近に凸部を有することにより耐焼付き性が改善される結果となった。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
【表２】
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【００４６】
次に、半割スラスト軸受の軟質金属被覆層の厚さが最大となる位置（以下、凸部位置という）を半割スラスト軸受の周方向両端部付近に形成して、凸部位置を変化させて耐焼付性への影響を調べた。表３に示すとおり凸部位置を円周角度で５°〜５０°まで変化させた試料１〜８を作製した。ここで凸部は、円周角度９０°に対して対称位置に２つ設けた（表３には小さい方の円周角度を記載した）。軟質金属被覆層の厚さは凸部で１０μｍ、２つの凸部間の厚さ極小部で４μｍであった。その他、材質、製造方法は試料Ａと同じである。これらの試料を上記の条件で焼付き試験に供した。結果を表３に示す。凸部位置が円周角度で５°〜４５°（試料１〜７）の試料は非焼付き面圧が７ＭＰａ以上であったが、凸部位置が円周角度で５０°の試料（試料８）は非焼付き面圧が６ＭＰａとなった。さらに、凸部位置が円周角度で１０°〜３５°の試料（試料２〜５）は非焼付き面圧が９ＭＰaと更に大きな値が得られた。これは、上記円周角度範囲に凸部を有することにより油膜形成が促進され、非焼付き面圧が向上したと考えられる。
【００４７】
【表３】
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【００４８】
次に、凸部位置を円周角度２５°および１５５°の２つに固定したまま、２つの凸部間の軟質金属被覆層厚さ極小部の厚さを変化させた。軟質金属被覆層の厚さは凸部で１０μｍとしたままで、軟質金属被覆層厚さ極小部の厚さの最大厚さに対する割合（表４に膜圧比％として示す）を４６．３％から９５．８％まで変化させた試料１１〜１７を作製して、耐焼付き性に及ぼす影響を調べた。試験結果を表４に示す。
【００４９】
【表４】
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【００５０】
表４に示された結果から、膜厚比が５０％〜９０％である試料１２〜１６は非焼付き面圧が１０ＭＰａ以上と、膜厚比が５０％未満や９０％超の試料１１、１７よりも大きな値が得られた。とりわけ、膜厚比が６５％〜９０％の試料１４〜１６は非焼付き面圧が１１ＭＰａの大きな値となり、耐焼付き性が向上することがわかった。
【符号の説明】
【００５１】
１  軸受装置
１１  ジャーナル部
１２  スラストカラー面
２  シリンダブロック
３  軸受キャップ
４  軸受ハウジング
５  軸受孔（保持孔）
６  受座
７  半割軸受
８  半割スラスト軸受
８１  摺動面
８１ａ  油溝
８２  基板の上面
８３  周方向両端面
８４  基準面
８４ａ  背面
８５  周方向中央
８６  周方向中央部
８７  スラストリリーフ
８８  軟質金属被覆層
８９  基板
ｆ    軸線方向力
ＳＤ  摺動方向
９０  めっき装置
９１  スリット板
９２  スリット
９３  陽極
９４  めっき液
９５  陰極
９６  電源
９７  金属イオン
９８  電流密度ベクトル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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