(57)【要約】【課題】低コストで実施可能であると共に、耐摩耗性に優れた摺動部構造体及び軸受装置を提供する。【解決手段】摺動特性、及び耐摩耗性に優れた被着体２６を、強度部材２０上に接着剤２７にて面接着する。すなわち、上記被着体２６が接着される強度部材２０の端面に、溝部や突出部２３のような被着体２６の位置決め機構と、接着厚さを規定するための突起部２４を設ける。そして、上記突起部２４間に形成された凹溝部分２５に接着剤２７を塗布し、その表面に被着体２６を接着する。【選択図】　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動特性、及び耐摩耗性に優れた被着体を、強度部材上に接着剤にて面接着するように構成したことを特徴とする摺動部構造体。
【請求項２】
面接着される上記強度部材と被着体とのいずれか一方の接着面に、接着厚さを規定するための突起部を設けたことを特徴とする請求項１の摺動部構造体。
【請求項３】
上記突起部には、その両側を連通するように凹陥部を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２の摺動部構造体。
【請求項４】
上記被着体の接着面は、その摺動面よりも粗面化されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの摺動部構造体。
【請求項５】
上記強度部材の接着部に、溝部や突出部のような被着体の位置決め機構を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの摺動部構造体。
【請求項６】
上記被着体を強度部材よりも相対的に突出させることで、被着体と相手方部材とが摺動するように構成したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの摺動部構造体。
【請求項７】
上記位置決め機構が溝部であり、上記被着体は、上記溝部内において、溝部の底面に面接着されると共に、さらに溝部の側面に対しても、その側面が接着されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかの摺動部構造体。
【請求項８】
上記被着体は合金工具鋼、クロム炭化物を持つ金属材料、あるいはクロム軸受け鋼等の高硬度部材であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかの摺動部構造体。
【請求項９】
上記接着剤はエポキシ系接着剤であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかの摺動部構造体。
【請求項１０】
上記請求項１〜請求項９のいずれかの摺動部構造体を、建設機械等の関節部分のスラスト軸受部に用いたことを特徴とする軸受装置。
【請求項１１】
上記被着体が面接着される強度部材をブッシュ形状に加工し、この強度部材を上記スラスト軸受部の本体部に圧入するように構成したことを特徴とする請求項１０の軸受装置。
【請求項１２】
上記強度部材はスラスト軸受部そのものを構成して成り、このスラスト軸受部に直接、上記被着体を面接着したことを特徴とする請求項１０の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば建設機械等の関節部分を構成する摺動部構造体及び軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベル等の建設機械のアームとバケットとの連結部分（関節部分）を構成する軸受装置は、主にアームの先端側に設けられるボス部と、バケットの基端側に設けられる一対のブラケット部とを有し、上記一対のブラケット部間にボス部を配置すると共に、これらを連結ピンを用いて回動可能に連結するように構成されている。また、上記ボス部とブラケット部との相対する端面は、両者が互いに摺動する摺動面となっており、上記ボス部側、あるいはブラケット部側に作用するスラスト荷重を上記摺動面（以下、スラスト面と称す）で受承させることで、ボス部に対するブラケット部のスラスト方向（連結ピンの軸方向）へのガタつきを防止するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記バケットは多量の土砂を堀起こす作業に使用されるが、この作業時に、上記バケットとアームとの関節部分に上記土砂が侵入することがある。このとき、上記スラスト荷重を受けるボス部とブラケット部との各スラスト面間の僅かな隙間に土砂が侵入すると、摺動時に上記土砂がスラスト面に引っ掻き傷等を形成して、スラスト軸受部の摩耗を早めてしまうといった問題が生じている。
【０００４】
上記問題を解決するための方法として、従来では、例えば上記スラスト荷重を受けるスラスト面にタングステンカーバイト（ＷＣ）等のセラミック材料を溶射することによって、上記摩耗を抑制するように構成していた（例えば、特開平９−１８４５１８号公報）。しかしこの方法は、材料の歩留まりが低い上、溶射に時間がかかると共に、材料が高価であるためコストアップの原因になるといった問題がある。また上記方法は、高面圧側で繰り返し揺動運動を受けると焼き付き易くなることから、高負荷をかけたり、長時間（約５００時間以上）にわたって無給脂状態で使用したりすることは不可能である。さらに上記溶射法は、建設機械の関節部分を構成するスラスト軸受部に直接施工するのは困難であるため、例えばブッシュ形状等に加工した部品を別途に設け、これにタングステンカーバイトＷＣを溶射した後、上記スラスト軸受部の本体部に圧入する必要があり、作業が煩雑であるといった問題もある。
【０００５】
一方、上記タングステンカーバイト（ＷＣ）よりも耐土砂摩耗性、及び耐焼き付き性に優れた金属系硬質材料（例えば、高クロム鋳鉄などのクロム炭化物を有する金属材料やＳＫＤ１１、ＳＵＪ２のような高硬度材料等）を用いて、ボス部やブラケット部等のスラスト軸受部そのものを形成する方法も考えられるが、これらの材料は、材料そのものが硬くて脆いため、これらの材料を用いて、スラスト軸受部の全体を構成することは困難である。またもし使用するとしても、機械的強度を持たせた他の部材（強度部材）と、上記金属系硬質材料を用いた高硬度部材との組み合わせが必須となる。しかし、上記強度を他の部材に持たせる構造では、その接合方法に問題があり、例えば、上記高硬度部材を強度部材にビス止めする方法（例えば、特開平１０−２４５８６８号公報）では、高硬度部材に応力集中が起き易く、これが亀裂の起点となって遅れ破壊が生じることがある。また上記高硬度部材を強度部材上に摩擦溶接する方法では、接合そのものが線接合であるため大きな接合強度は期待できない上、溶接による熱影響を受けて上記遅れ破壊を起こすことがある。また、上記溶接時に遅れ破壊が生じなかったとしても、これをスラスト軸受部の本体部へ圧入する際に、割れや剥離が生じやすいという問題がある。
【０００６】
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、低コストで実施可能であると共に、耐摩耗性に優れた摺動部構造体及び軸受装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで請求項１の摺動部構造体は、摺動特性、及び耐摩耗性に優れた被着体を、強度部材上に接着剤にて面接着するように構成したことを特徴としている。
【０００８】
上記請求項１の摺動部構造体によれば、強度部材と被着体とを接着剤にて面接着するように構成したことによって、材料の組み合わせが自由に選択できるため、上記被着体側に摺動特性、及び耐摩耗性に優れた部材を用いる一方、強度部材側に耐荷重性、及び割れ防止性に優れた部材を用いる等、部位毎に最適な材料を選択することが可能となる。また溶接法を用いた場合のような溶接熱による遅れ破壊等が生じる心配もなく、低コストで実施可能である。さらに面接着であるため被着体の応力集中を防止できると共に、使用中の剥離も防止することができる。
【０００９】
また請求項２の摺動部構造体は、面接着される上記強度部材と被着体とのいずれか一方の接着面に、接着厚さを規定するための突起部を設けたことを特徴としている。
【００１０】
上記請求項２の摺動部構造体によれば、接着厚さを規定するための突起部を設けたことによって、強度部材と被着体とを接着するのに最適な接着剤の量を常に確保することができるため、強い接着力を確実に持たせることができる。また、接着厚さが規定されるので、寸法精度が向上し、後加工を省略することもできる。しかも、上記突起部は、強度部材側と被着体側とのどちらに設けても構わないため、施工法の自由度が向上する。さらに、上記強度部材と被着体とを接着した後にかかる機械的な圧縮応力を、上記突起部にて受けることができるため、これによって比較的割れやすい被着体を補強することができる。また、使用中に発生する摩擦熱も接着層で断熱されずに、突起部を介して逃がすことができるため、これによって焼き付きを防止することができる。
【００１１】
請求項３の摺動部構造体は、上記突起部には、その両側を連通するように凹陥部を形成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項３の摺動部構造体によれば、接着時において、突起部間の余剰接着剤を凹陥部に吸収できるので、接着厚さを均一化することができ、そのため接着強度が向上する。
【００１３】
請求項４の摺動部構造体は、上記被着体の接着面は、その摺動面よりも粗面化されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項４の摺動部構造体によれば、接着面を粗面化したことによって、被着体と接着剤との密着度を向上でき、そのため接着強度を向上することができる。
【００１５】
請求項５の摺動部構造体は、上記強度部材の接着面に、溝部や突出部のような被着体の位置決め機構を形成したことを特徴としている。
【００１６】
上記請求項５の摺動部構造体によれば、上記強度部材上に位置決め機構を形成したことによって、接着時における被着体の位置ずれを防止することができるため、後加工を省略することもできる。
【００１７】
また請求項６の摺動部構造体は、上記被着体を強度部材よりも相対的に突出させることで、被着体と相手方部材とが摺動するように構成したことを特徴としている。
【００１８】
上記請求項６の摺動部構造体によれば、上記被着体を強度部材よりも相対的に突出させたことによって、摺動特性、及び耐摩耗性に優れた被着体側を確実に相手方部材に接触させることができる。
【００１９】
請求項７の摺動部構造体は、上記位置決め機構が溝部であり、上記被着体は、上記溝部内において、溝部の底面に面接着されると共に、さらに溝部の側面に対しても、その側面が接着されていることを特徴としている。
【００２０】
上記請求項７の摺動部構造体によれば、被着体と接着剤とは、その底面側だけではなく、その側面側からも溝部によって、支持、拘束される。つまり、被着体と接着剤とが一体的に拘束されて、変位し難くなり、そのため接着剤の過大変位に起因する剥離を抑制でき、耐久性を向上することが可能となる。
【００２１】
さらに請求項８の摺動部構造体は、上記被着体は合金工具鋼、クロム炭化物を持つ金属材料、あるいはクロム軸受け鋼等の高硬度部材であることを特徴としている。
【００２２】
上記請求項８の摺動部構造体によれば、摺動特性、及び耐摩耗性に優れており、その実施に好適である。特にクロム炭化物は耐焼付性を向上する化合物であり、そのためクロム炭化物を持つ金属材料は、摺動特性、及び耐磨耗性に特に優れている。
【００２３】
また請求項９の摺動部構造体は、上記接着剤はエポキシ系接着剤であることを特徴としている。
【００２４】
上記請求項９の摺動部構造体によれば、接着強度が高く、また使用中に発生する摩擦熱にも耐え得る高い耐熱性を有しているため、その実施に好適である。
【００２５】
さらに請求項１０の軸受装置は、上記請求項１〜請求項９のいずれかの摺動部構造体を、建設機械等の関節部分のスラスト軸受部に用いたことを特徴としている。
【００２６】
上記請求項１０の軸受装置によれば、上記請求項１〜請求項９のいずれかの摺動部構造体を、建設機械等の関節部分のスラスト軸受部に用いたことによって、このスラスト面間に土砂等が侵入することにより生じる摩耗を、効果的に防止することが可能となる。
【００２７】
また請求項１１の軸受装置は、上記被着体が面接着される強度部材をブッシュ形状に加工し、この強度部材を上記スラスト軸受部の本体部に圧入するように構成したことを特徴としている。
【００２８】
さらに請求項１２の軸受装置は、上記強度部材はスラスト軸受部そのものを構成して成り、このスラスト軸受部に直接、上記被着体を面接着したことを特徴としている。
【００２９】
上記請求項１１又は請求項１２の軸受装置によれば、上記被着体が面接着される強度部材を別途に加工し、これをスラスト軸受部の本体部に圧入するように構成しても良いし、またスラスト軸受部そのもの、例えばバケットのブラケット部を上記強度部材として、このスラスト軸受部に直接、被着体を面接着するように構成することも可能である。このため、用途や使用箇所に応じて、どちらの構成を適用するかを自由に選択することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の摺動部構造体及び軸受装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３１】
図１は、油圧ショベル等の建設機械に設けられるアームとバケットとの構成を示す概略構成図である。上記油圧ショベルは、図示しない下部走行体と、この下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体と、この上部旋回体から延びるブームとを備え、このブームの先端側に図１に示すアーム１の基端側が回動可能に連結されると共に、上記アーム１の先端側にバケット２等のアタッチメントが各連結ピン３・３にて回動可能に連結されている。同図において、上記アーム１に揺動自在に取り付けられたバケットシリンダ５は、そのロッド先端側が一対のリンク６、７にピン結合され、各リンク６、７のうち一方のリンク６がアーム１の先端側にピン結合される一方、他方のリンク７がバケット２のブラケット部４にピン結合されている。従って、上記バケット２はバケットシリンダ５を伸縮させることによって、アーム１の先端側で各リンク６、７を介して回動することになる。
【００３２】
図２は、上記図１のＡ−Ａ断面図、すなわち上記アーム１とバケット２との連結部分（関節部分）を構成する軸受装置の概略断面図を示している。同図において、上記軸受装置は、アーム１の先端側に設けられるアームボス部８と、バケット２の基端側に設けられた一対のブラケット部４、４と、上記一対のブラケット部４、４間に配置したボス部８を回動可能に連結する連結ピン３とから構成されている。上記ボス部８は略円筒状に形成され、その内周部を構成するブッシュ嵌合孔８ａに、略円筒状の焼結ブッシュ１０が嵌合されている。また上記焼結ブッシュ１０の内周部には、焼結金属製の摺動軸受１０ａが形成されており、この摺動軸受１０ａに、上記連結ピン３が摺動可能な状態で貫挿されるようになっている。ここで、上記焼結ブッシュ１０の両端部には径方向外方に延びるつば部１１、１１が形成されており、上記つば部１１はボス部８の各端面から軸方向に突出すると共に、上記つば部１１の内周側にはシール部材装着用の凹溝１２が形成されている。一方、上記一対のブラケット部４、４に形成された各ブッシュ嵌合孔４ａには、略円筒状の鍔付ブッシュ１３、１３が嵌合されており、上記各鍔付ブッシュ１３、１３の一方端部に設けられた径方向外方に延びる各つば部１４、１４が、上記焼結ブッシュ１０の各つば部１１、１１に対向するように配置されている。そしてこの相対向する各つば部１１、１４の端面１１ａ、１４ａ同士が、上記ボス部８とブラケット部４とが互いに摺動する摺動面となっている。そして上記ボス部８側、あるいはブラケット部４側に作用するスラスト荷重を、以下に説明する構造の各摺動面（以下、スラスト面と称す）１１ａ、１４ａで受承させることで、ボス部８に対するブラケット部４のスラスト方向（連結ピンの軸方向）へのガタつきを防止するようにしている。また上記各鍔付ブッシュ１３の内周部を構成するピン挿通孔１３ａには、上記連結ピン３の両端側がそれぞれ貫挿されるようになっている。そして、上記各ピン挿孔１０ａ、１３ａに貫挿された連結ピン３の一端側を、上記ブラケット部４側の固定部材１５に固定用ボルト１６にて固定することで、各ブラケット部４、４間にボス部８を回動可能に連結するように構成している。
【００３３】
次に、この発明の第１実施形態における上記軸受装置の摺動部構造体の構成について説明する。この実施形態における摺動部構造体は、上記スラスト荷重を受けるスラスト軸受部（アーム１側のボス部８や、バケット２側のブラケット部４）に用いられ、具体的には、上記焼結ブッシュ１０及び鍔付ブッシュ１３への適用例であり、摺動特性、及び耐摩耗性に優れた被着体を、強度部材上に接着剤にて面接着することによって構成されている。なお本願においてスラスト軸受部とは、一側部材（アーム１）のボス部８と、相手方部材（バケット２）のブラケット部４とを連結ピン３を介して回動可能に連結して成る軸受装置において、上記ボス８とブラケット部４との接触する部分において、連結ピン３の軸方向への荷重を支持する部分をいう。
【００３４】
図３は、上記第１実施形態における摺動部構造体（焼結ブッシュ１０及び鍔付ブッシュ１３）を構成する強度部材２０の概略構造図であり、（ａ）はその上面図を、（ｂ）はその側断面図を、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大断面図を示している。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記強度部材２０は略円筒状の筒状部２１の一方端部に、径方向外方に延びるつば部２２を有するブッシュ形状に形成されて成り、このつば部２２の端面２２ａ上には、その内周部に沿って形成され、軸方向外方に突出する上面視略リング状の突出部２３が設けられている。上記突出部２３は、図示しない略ドーナツ盤状の被着体を、上記つば部２２の端面２２ａに接着する際の位置決め機構として設けられたものである。また上記つば部２２の突出部２３よりも径方向外方側の端面２２ａには、同心円上に上面視略リング状の突起部２４が所定間隔を置いて２本形成されている（紐だし加工）。これは上記つば部２２端面２２ａに塗布する接着剤（図示せず）の厚さを規定するために設けられたもので、この実施形態における上記リング状の突起部２４、２４は、上記端面２２ａ上の外周部に沿って１本と、外周部と内周部との間に１本形成されている。そして、上記２本の突起部２４、２４間、及びこの突起部２４と上記突出部２３間に形成される断面視略凹状（上面視略リング状）の凹溝部分２５、２５に接着剤が塗布されることになる。なお図示しないが、各突起部２４、２４には径方向への切除部（凹陥部）を形成してあり、上記突起部２４、２４の両側、すなわち上記凹溝部分２５、２５間、及び外周側凹溝部分２５と外周部とがそれぞれ局所的に連結するようにしている。これは接着時において、余剰接着剤２７の逃げ部分を確保し、接着厚さを均一化することにより、接着強度を向上するためである。
【００３５】
図４は、上記強度部材２０のつば部２２の端面２２ａ上に、略ドーナツ盤状の被着体２６を接着剤２７にて面接着した状態を示す部分拡大断面図である。上記ドーナツ盤状の被着体２６は、上記リング状の突出部２３の外径と略同じ内径を有し、上記つば部２２の端面２２ａ上に接着した状態において、上記強度部材２０の突出部２３よりも被着体２６の端面２６ａ側が相対的に突出するように、被着体２６の厚さが決定されている。なお、この被着体２６は、その表面は円滑にして摺動特性を向上する一方、その接着面は、表面よりも粗面として被着体２６と接着剤２７との密着度を向上し、接着性を向上するようにしている。また被着体２６の内外両周面の上側コーナ部には、欠け防止のため面取り２６ｃを施している。
【００３６】
ここで、上記強度部材２０には、耐荷重性、及び割れ防止性に優れた部材、例えばＳ４３Ｃ等が使用される。一方、上記被着体２６には、摺動特性、及び耐摩耗性に優れた部材、例えば、高クロム鋳鉄などのクロム炭化物を有する金属材料やＳＫＤ１１、ＳＵＪ２のような高硬度材料等の高硬度部材が使用される。特にクロム炭化物は耐焼付性を向上する化合物であり、そのためクロム炭化物を持つ金属材料は、摺動特性、及び耐磨耗性に特に優れている。また上記接着剤２７には、耐熱性、せん断接着強さ、及び剥離接着強さに優れた接着剤、特にエポキシ系の接着剤（例えば、住友スリーエム株式会社製ＥＷ２０１０、ＥＷ２０４０といった１液型エポキシ接着剤や、住友スリーエム株式会社製ＤＰ−４２０、ＤＰ−４６０といった２液混合型エポキシ接着剤）が好適に使用される。
【００３７】
（実施例１）
次に、この第１実施形態における摺動部構造体の具体的な製作方法について説明する。まず上記強度部材２０は、Ｓ４３Ｃ製の部材を用いて図３に示すようなつば付きのブッシュ形状に加工し、このつば部２２の端面２２ａ上の内周部側に高さ約２．０ｍｍのリング状の突出部２３を形成すると共に、この突出部２３よりも径方向外方側の端面２２ａ上に、高さ約５０μｍ、幅約１ｍｍのリング状の突起部２４を所定間隔を置いて２本形成する（紐だし加工）。一方上記被着体２６は、ＳＫＤ１１（合金工具鋼）の高硬度部材（ＨＲＣ６２程度に調整）を用いて厚さ約２．５ｍｍのドーナツ盤状に加工する。そして、上記のように加工された強度部材２０と被着体２６とをそれぞれ洗浄し、表面の油分を除去する。この被着体２６は、その表面を５Ｓ程度に仕上げておき、またその裏面（接着面）にはサンドブラスト処理を施し、１０〜１２Ｓ程度に粗面化しておく。次に、上記強度部材２０のつば部２２端面２２ａに形成された上面視略リング状の凹溝部分２５、２５に、その厚さが約５０μｍ程度（上記凹溝部分２４の深さに相当する）となるように、耐熱性エポキシ接着剤（ＥＷ２０４０）２７を塗布し、この表面に上記被着体２６を貼り付けて、上記各突起部２４、２４の高さまでプレスで押付ける。さらに、この状態を保持したまま、約１２０℃の熱風循環炉に約１時間入れて、上記接着剤２７を反応硬化させることにより、上記強度部材２０上に被着体２６が面接着されたブッシュ形状の摺動部構造体が形成される。そしてこのような摺動部構造体を、スラスト軸受部の本体部に圧入することにより軸受装置を形成するように構成している。
【００３８】
ところで、上記のようにして形成された摺動部構造体は、強度部材２０側に十分な強度を持たせることができることに加えて、接着剤２７にて被着体２６を面接着させているため、上記スラスト軸受部の本体部への圧入時においても、摩擦接合した場合に生じたような被着体２６の欠けや割れが発生することはなかった。また上記摺動部構造体を有する軸受装置が使用されている建設機械を用いて、無給脂状態で７００時間稼動させる実験を行ったところ、７００時間後も上記被着体２６の剥離や顕著なかじり、摩耗等は認められなかった。さらに上記軸受装置の分解時においても上記被着体２６の脱落、剥離等は生じなかった。
【００３９】
（実施例２）
また、上記第１実施形態に示す摺動部構造体の他の例として、上記被着体２６側の材料にＳＵＪ２（軸受け鋼）の高硬度部材（ＨＲＣ６１程度に調整）を使用すると共に、上記接着剤２７に耐熱性エポキシ接着剤（ＥＷ２０１０）を使用して、上記と同様の方法で摺動部構造体を製作した場合について検討したところ、上記第１実施形態と同様、上記スラスト軸受部の本体部への圧入時においても、上記被着体２６の欠けや割れは発生しなかった。また無給脂状態で７００時間稼動させても、上記被着体２６の剥離や顕著なかじり、摩耗等は認められず、さらに上記軸受装置の分解時においても上記被着体２６の脱落、剥離等は生じなかった。なお、この実施例において、上記において明示した部分以外の材質、構造、寸法等は、上記第１実施例と全く同様である。
【００４０】
以上のように上記第１実施形態における摺動部構造体によれば、上記強度部材２０上に被着体２６を接着剤２７にて面接着するように構成したことによって、材料の組み合わせが自由に選択できるため、上記被着体２６側に摺動特性、及び耐摩耗性に優れた部材を用いる一方、強度部材２０側に耐荷重性、及び割れ防止性に優れた部材を用いる等、部位毎に最適な材料を選択することが可能となる。また上記接着法では、上記したような加熱硬化タイプの接着剤を用いてもせいぜい１２０℃程度であるため、被着体２６側に熱応力が残留せず、溶接法を用いた場合のような溶接熱による遅れ破壊等が生じる心配もない。また面接着であるため被着体２６の応力集中を防止できると共に、使用中の剥離も防止することができる。また上記被着体２６側を強度部材２０よりも相対的に突出させるように構成しているため、摺動特性、及び耐摩耗性に優れた被着体２６側を確実に相手方部材に接触させることができる。さらに高硬度部材が使用される被着体２６は、厚さ数ミリ程度と比較的薄肉に形成されるため、従来のような強度部材上にタングステンカーバイト（ＷＣ）等を溶射する場合よりも低コストで実施可能である。
【００４１】
また、上記強度部材２０上に接着厚さを規定するための突起部２４を設けたことによって、強度部材２０と被着体２６とを接着するのに最適な接着剤２７の量を常に確保することができるため、強い接着力を確実に持たせることができる。また、接着厚さが規定されるので、寸法精度が向上し、後加工を省略することもできる。さらに、上記強度部材２０と被着体２６とを接着した後にかかる機械的な圧縮応力を、上記突起部２４にて受けることができるため、これによって比較的割れやすい被着体２６を補強することができる。また、使用中に発生する摩擦熱も接着層で断熱されずに、突起部２４を介して逃がすことができるため、これによって焼き付きを防止することもできる。さらに、上記強度部材２０上に被着体２６の位置決め機構として突出部２３を形成したことによって、接着時における被着体２６の位置ずれを防止することができるため、後加工を省略することができる。さらに突起部２４を一部切欠いて凹陥部を形成することで、接着剤２７の逃げ部を形成したので、余分な接着剤が残留せず、接着性を向上することができる。しかも、被着体２６の接着面を表面よりも粗面化したことにより、接着性を一段と向上することが可能となる。
【００４２】
さらに、上記第１実施形態に示すような摺動部構造体を、建設機械等の軸受装置のスラスト軸受部に用いることによって、このスラスト面間に土砂等が侵入することにより生じる摩耗を、効果的に防止することが可能となる。
【００４３】
図５は、第２実施形態を示している。これは摺動部構造体（焼結ブッシュ１０及び鍔付ブッシュ１３）を構成する強度部材２０の溝部２８に、略ドーナツ盤状の被着体２６を嵌め込んで接着剤２７にて面接着した状態の拡大断面図である。この場合の強度部材２０は、略円筒状の筒状部２１の一方端部に、径方向外方に延びるつば部２２を有するブッシュ形状に形成されて成り、このつば部２２の端面２２ａ上には、断面視略凹状の溝部２８がその全周にわたって形成されている。上記溝部２８は、略ドーナツ盤状の上記被着体２６を端面２２ａ上に接着する際の位置決め機構として形成されたものである。
【００４４】
また上記略リング状の溝部２８の底面２８ａには、同心円上に略リング状の突起部２４が所定間隔を置いて２本形成されている（紐だし加工）。これは上記溝部２８の底面２８ａに塗布する接着剤２７の厚さを規定するために設けられたもので、この実施形態においては、上記２本の突起部２４、２４間、及びこの突起部２４と上記溝部２８の両側面２８ｂ間に形成される断面視略凹状（略リング状）の凹溝部分２５、２５に接着剤が塗布されることになる。
【００４５】
また上記突起部２４、２４には、その周方向の複数個所において、ドリル先端部による突起部２４、２４の切除加工が施されている。すなわち、この部分においては。突起部２４、２４が切除されるのみではなく、さらに上記凹溝部分２５、２５の底面よりもさらに凹陥した状態となっている。すなわち、各突起部２４、２４には凹陥部２９を形成してあり、上記突起部２４、２４の両側、すなわち上記凹溝部分２５、２５が局所的に連結するようにしている。これは接着時において、余剰接着剤２７の逃げ部分を確保し、接着厚さを均一化することにより、接着強度を向上するためである。
【００４６】
この実施形態におけるドーナツ盤状の被着体２６は、略リング状に形成された溝部２８よりもやや径大な内径、及びやや径小な外径を有し、上記溝部２８内に嵌め込んで接着させた状態において、上記強度部材２０の端面２２ａよりも被着体２６の端面２６ａ側が相対的に突出するように、あるいは両者が略同一面となるように被着体２６の厚さが決定されている。なお、この被着体２６は、その表面は円滑にして摺動特性を向上する一方、その接着面は、表面よりも粗面として被着体２６と接着剤２７との密着度を向上し、接着性を向上するようにしている。
【００４７】
また被着体２６の内外両周面の上側コーナ部には、欠け防止のため面取り２６ｃを施している。さらに被着体２６の内外両周面の下側コーナ部に面取り２６ｄを施しているが、これは、スラスト荷重作用時において、被着体２６及び接着剤２７に作用する応力を緩和するためである。このように被着体２６の接着面側の内外コーナ部に面取り２６ｄを施すことで、応力が緩和されるのは、次のような理由からである。すなわち、面取り２６ｄを施さず、コーナ部がエッジ状の場合には、被着体２６にスラスト荷重が作用して、被着体２６を接着剤２７へ押し込む方向に力が作用すると、エッジ部を受支しているのは接着剤２７だけであるので（エッジ部の下方には突起部２４が存在しないので）、エッジ部は比較的変位し易く、そのためこのエッジ部から接着剤２７に対して、集中して応力が作用する。このように接着剤２７において応力集中が生じると、接着剤２７はこの部分において割れ等が生じ易くなり、この割れを起点として剥離等が生じ易くなる。これに対して、上記コーナ部に面取り２６ｄを施しておけば、応力集中が生じ難くなり、上記のような剥離等を抑制し得ることになるのである。なお、面取り２６ｄは、図示のような平面テーパ状のものに限らず、Ｒ面取りであってもよい。面取り２６ｄによるこのような利点は、第１実施形態においても同様に生じる。
【００４８】
さらに、上記被着体２６は、図５に示すように、上記溝部２８内において、溝部２８の底面２８ａに面接着されると共に、さらに溝部２８の両側面２８ｂに対しても、その両側面が接着されている。このように被着体２６と接着剤２７とは、その底面側だけではなく、その側面側からも溝部２８によって、支持、拘束される。つまり、被着体２６と接着剤２７とが一体的に拘束されて、変位し難くなり、そのため接着剤２７の過大変位に起因する剥離を抑制でき、耐久性を向上することが可能となる。例えば、接着が底面側だけで行われている場合、被着体２６にスラスト荷重が作用して、被着体２６を接着剤２７へ押し込む方向に力が作用すると、被着体２６のコーナ部２６ｄを受支しているのは接着剤２７だけであるので（コーナ部２６ｄの下方には突起部２４が存在しないので）、コーナ部２６ｄは比較的変位し易く、そのためこのコーナ部２６ｄから接着剤２７に対して、押付力が作用する。このように接着剤２７に押付力が作用すると、コーナ部２６ｄから側方へとはみ出している接着剤２７は上方に変位し、この部分において割れ等が生じ易くなり、この割れを起点として剥離等が生じ易くなる。これに対して、被着体２６の側面を溝部の側面２８ｂにも接着しておくことにより、接着剤２７の上記のような変位を抑制し、剥離等の発生を抑制することにより、使用寿命を向上することが可能となるのである。
【００４９】
なお、この第２実施形態において、第１実施形態と異なる点は、主として強度部材２０のつば部２２に溝部２８を形成し、この溝部２８内に被着体２６を嵌め込んで接着した点であり、その他の構成は両者に略共通するものである。そのためこの第２実施形態においても、上記第１実施形態と略同一の作用、効果が得られる。
【００５０】
図６に、上記第１実施形態と第２実施形態との適用例を示している。同図（ａ）は、鍔付ブッシュ１３に第２実施形態を、また焼結ブッシュ１０に第１実施形態をそれぞれ適用している。同図（ｂ）は、鍔付ブッシュ１３と焼結ブッシュ１０との両者に第２実施形態を適用したものである。なおこの図において、上記各実施形態と同一部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。ここで特に留意する点は、鍔付ブッシュ１３のつば部１４（２２）の外周部において、その筒状部２１側、つまり反摺動面側に、湾曲状に凹入する凹入部４０を形成している点である。これは、装置の組立、又は分解時において、この部分にＯ−リング４１を仮止めしておき、これによりＯ−リングの潰れや損傷を防止するためのものである。そして組立、分解の途中に仮止めしていたＯ−リング４１は、その作業終了後には、図示するような所定位置に配置される。
【００５１】
次に、この発明の摺動部構造体の第３実施形態について説明する。ここで、上記第１実施形態及び第２実施形態においては焼結ブッシュ１０及び鍔付ブッシュ１３への適用例、すなわちブッシュ形状の強度部材２０を別途に加工し、この強度部材２０上に被着体２６を面接着させた後に、スラスト軸受部の本体部（ボス部８又はバケット２のブラケット部４）に圧入するように構成したが、この第３実施形態においては、上記スラスト軸受部そのものを上記強度部材として、このスラスト軸受部の端面に直接、被着体２６を面接着することによって摺動部構造体を構成する場合について述べる。すなわち、この第３実施形態においては、バケット２のブラケット部４の端面に直接、被着体２６を面接着している。
【００５２】
図７は、上記第３実施形態における摺動部構造体を構成する強度部材２０としての機能を有するスラスト軸受部３０（バケット２のブラケット部４）の構造を示す概略図であり、（ａ）はその側面図を、（ｂ）はその断面図を、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大断面図を示している。図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記スラスト軸受部３０は、その端面３２上には、断面視略凹状の溝部３３がその全周にわたって形成されている。上記溝部３３は、略ドーナツ盤状の上記被着体２６を端面３２に接着する際の位置決め機構として形成されたものである。また上記略リング状の溝部３３の底面３３ａには、同心円上に略リング状の突起部３４が所定間隔を置いて２本形成されている（紐だし加工）。これは上記溝部３３の底面３３ａに塗布する接着剤２７の厚さを規定するために設けられたもので、この実施形態においては、上記２本の突起部３４、３４間、及びこの突起部３４と上記溝部３３の側面３３ｂ間に形成される断面視略凹状（略リング状）の凹溝部分３５、３５に接着剤が塗布されることになる。
【００５３】
図８は、上記スラスト軸受部３０の溝部３３に、略ドーナツ盤状の被着体２６を嵌め込んで接着剤２７にて面接着した状態を示す部分拡大断面図である。この実施形態におけるドーナツ盤状の被着体２６は、略リング状に形成された溝部３３と略同じ内径及び外径を有し、上記溝部３３内に嵌め込んで接着させた状態において、上記スラスト軸受部３０の端面３２よりも被着体２６の端面２６ａ側が相対的に突出するように、被着体２６の厚さが決定されている。
【００５４】
（実施例３）
次に、上記第３実施形態における摺動部構造体の具体的な製作方法について説明する。まずスラスト軸受部３０の端面３２に、直接、深さ約２．０ｍｍのリング状の溝部３３を形成すると共に、この溝部３３の底面３３ａに、高さ約２００μｍ、幅約１ｍｍのリング状の突起部３４を所定間隔を置いて２本形成する（紐だし加工）。一方上記被着体２６は、ＳＫＤ１１の高硬度部材（ＨＲＣ６２程度に調整）を用いて厚さ約２．５ｍｍのドーナツ盤状に加工する。そして、上記のように加工されたスラスト軸受部３０と被着体２６とをそれぞれ洗浄して、表面の油分を除去する。この被着体２６は、その表面を５Ｓ程度に仕上げておき、またその裏面にはサンドブラスト処理を施し、１０〜１２Ｓ程度に粗面化しておく。次に、上記スラスト軸受部３０の溝部３３内に形成された上面視略リング状の凹溝部分３５・３５に、その厚さが約２００μｍ程度（上記凹溝部分３５の深さに相当する）となるように、２液混合型のエポキシ接着剤（ＤＰ−４６０）２７を塗布し、この表面に上記被着体２６を貼り付けて、上記各突起部３４、３４の高さまで治具にて押付ける。そして、この状態で室温放置することによって上記接着剤２７を硬化させ、その後、約８０℃の塗装ラインの炉でアフターキュアさせることにより、上記摺動部構造体、及び軸受装置を形成するように構成している。
【００５５】
ところで、上記摺動部構造体を有する軸受装置が使用されている建設機械を用いて、無給脂状態で５００時間稼動させる実験を行ったところ、上記５００時間後も上記被着体２６の剥離や顕著なかじり、摩耗等は認められなかった。さらに上記軸受装置の分解時においても上記被着体２６の脱落、剥離等は生じなかった。
【００５６】
（実施例４）
また、上記第３実施形態に示す摺動部構造体の他の例として、上記被着体２６側の材料にＳＵＪ２の高硬度部材（ＨＲＣ６１程度に調整）を使用すると共に、上記接着剤２７に２液混合型のエポキシ接着剤（ＤＰ−４２０）を使用して、上記と同様の方法で摺動部構造体を製作した場合について検討したところ、上記第２実施形態と同様、無給脂状態で５００時間稼動させても、上記被着体２６の剥離や顕著なかじり、摩耗等は認められず、また上記軸受装置の分解時においても上記被着体２６の脱落、剥離等は生じなかった。なお、この実施例において、上記において明示した部分以外の材質、構造、寸法等は、上記第３実施例と全く同様である。
【００５７】
以上のように上記第３実施形態における摺動部構造体によれば、上記スラスト軸受部３０そのものを強度部材として、これに直接、溝加工等を施して被着体２６を面接着させているため、上記第１実施形態で示したような強度部材２０を別途に設けて、これをスラスト軸受部の本体部に圧入する作業を省くことができる。
【００５８】
また、この発明の摺動部構造体及び軸受装置によれば、上記第１実施形態に示したように、被着体２６が面接着される強度部材２０を別途に加工し、これをスラスト軸受部の本体部に圧入するように構成しても良いし、また上記第２実施形態に示したように、スラスト軸受部３０そのものを上記強度部材として、このスラスト軸受部３０に直接、被着体２６を面接着するように構成することも可能である。このため、用途や使用箇所に応じて、どちらの構成を適用するかを自由に選択することができる。
【００５９】
次に、上記各実施形態に示した摺動部構造体の性能を評価するために、以下に示す方法によって焼き付き評価試験を行った。図９は、上記試験方法を説明するための装置概念図を示している。同図において、略円板状の部品Ａは、例えばバケット側のブラケット部に使用される部品を、また同じく略円板状の部品Ｂは、アーム側のボス部に使用される部品を示しており、部品Ｂは周方向に揺動可能に構成されたシャフト部３８の先端に取り付けられている。上記部品Ａは、その端面が部品Ｂの端面に接触するように配置されるが、このとき、その接触面の一端部側（図では上部側）に約０．５ｍｍ程度の隙間が生じるように、部品Ａをわずかに傾けた状態で配置する。そしてこの状態で、上記部品Ａの他端面側から軸方向に所定のスラスト荷重をかけながら、部品Ｂ側のシャフト部３８を揺動角９０°で揺動させることにより、部品Ａと部品Ｂとを摺動させる。この際、上記部品Ａと部品Ｂとの温度を測定しておき、上記所定のスラスト荷重をかけたときに発生する発熱量が、ピーク値に達した時点で次の荷重にステップアップするという試験を繰り返し行う。そして最高温度が１２０℃に達した時点で焼き付きと判断して上記試験を終了する。
【００６０】
図１０及び図１１は、この実施形態における上記焼き付き評価試験の具体的な試験条件を示している。まず図１０は揺動サイクルを示すグラフで、横軸に時間を、縦軸に揺動変位をとっている。グラフに示すように、ここでは上記シャフト３８の揺動角を９０°として、２秒ごとに正逆回転の切換えが行われる（すなわち、揺動サイクルを４秒とする）ように制御されている。一方図１１はスラスト荷重の時間変化を示すグラフで、横軸に時間を、縦軸にスラスト圧力をとっている。グラフに示すように、スラスト圧力をかける負荷状態と、スラスト圧力をかけない無負荷状態とを１サイクルとして、この１サイクルに要する時間、すなわち１７秒中６秒間は最大負荷がかかるように制御されている。このとき上記スラスト荷重は９．８〜８３．３ｋＮの範囲内で変化させる。
【００６１】
図１２は、上記試験条件のもとで各種材料の焼き付き評価試験を行った結果を示すグラフで、横軸に材料を、縦軸に焼き付き荷重をとっている。ここで、上記試験に用いられる部品Ａ、及び部品Ｂの具体的な材料としては、以下に示す６種のものを使用した。なお、上記部品Ａと部品Ｂとに同じ材料を用いて上記試験を行った。
比較例１・・・ＩＱＴ（高周波焼入れしたもの）を使用した。
比較例２・・・強度部材上にタングステンカーバイト（ＷＣ）を溶射したもの（ＨＲＣ６０）を使用した。
比較例３・・・強度部材上にタングステンカーバイト（ＷＣ）を溶射したもの（ＨＲＣ３０）を使用した。
比較例４・・・強度部材上にＳＫＤの高硬度部材をピン留めしたものを使用した。
実施例５・・・強度部材上にＳＫＤの高硬度部材を面接着したものを使用した。この結果、実施例５の場合、すなわち部品Ａと部品Ｂとの両方にＳＫＤの高硬度部材を面接着したものを使用した場合だけ、装置の限界スラスト荷重（８３．３ｋＮ）をかけても焼き付きが生じないという結果が得られた。
【００６２】
以上にこの発明の摺動部構造体及び軸受装置の実施の形態について説明をしたが、この発明は上記実施の形態に限られるものではなく、種々変更して実施することが可能である。すなわち、上記各実施形態においては、上記接着剤２７の厚さを規定する突起部２４、３４（紐だし加工）を強度部材２０又はスラスト軸受部３０側に設けたが、被着体２６側に設けることも可能である。また上記各実施形態に示す摺動部構造体は、スラスト軸受部を構成する両方の部材（例えば、ボス部側とブラケット部側との両方）に適用する方が好ましいが、いずれか一方の部材のみに適用することも可能である。また上記各実施形態においては、油圧ショベルのアーム１とバケット２との関節部分を構成する軸受装置に適用する場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、他の軸受部分に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧ショベル等の建設機械に設けられるアームとバケットとの構成を示す概略構成図である。
【図２】上記図１のＡ−Ａ断面図であり、この発明の軸受装置の概略断面図を示している。
【図３】この発明の第１実施形態における摺動部構造体を構成する強度部材の概略構造図であり、（ａ）はその上面図を、（ｂ）はその側断面図を、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大断面図を示している。
【図４】上記第１実施形態における摺動部構造体を構成する強度部材に被着体が面接着された状態を示す部分拡大断面図である。
【図５】上記第２実施形態における摺動部構造体を構成する強度部材に被着体が面接着された状態を示す部分拡大断面図である。
【図６】上記第１実施形態と第２実施形態とを鍔付ブッシュと焼付ブッシュとに適用した例を示す断面略図である。
【図７】この発明の第３実施形態における摺動部構造体を構成するスラスト軸受部の構造を示す概略図であり、（ａ）はその側面図を、（ｂ）はその断面図を、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大断面図を示している。
【図８】上記第３実施形態における摺動部構造体を構成するスラスト軸受部に被着体が面接着された状態を示す部分拡大断面図である。
【図９】摺動部構造体の焼き付き評価試験を説明するための装置概念図である。
【図１０】上記焼き付き評価試験の揺動サイクルを示すグラフである。
【図１１】上記焼き付き評価試験のスラスト荷重の時間変化を示すグラフである。
【図１２】各種材料の焼き付き評価試験を行った結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１　アーム
２　バケット
４　ブラケット部
８　ボス部
１０　焼結ブッシュ
１３　鍔付ブッシュ
２０　強度部材
２２　つば部
２３　突出部
２４　突起部
２５　凹溝部分
２６　被着体
２７　接着剤
３０　スラスト軸受部
３２　つば部
３３　溝部
３４　突起部
３５　凹溝部分
【図１】
2004060814.tif 000003
【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】
2004060814.tif 000009
【図８】
2004060814.tif 000010
【図９】
2004060814.tif 000011
【図１０】
2004060814.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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