(57)【要約】【課題】保護層とオーバーレイ層とを適切に接合できるようにする。【解決手段】合金により構成される合金層３と、合金層３の一方側に形成され、荷重を受ける対象となる対象部材と接触するオーバーレイ層５と、オーバーレイ層５の合金層３側の面に接し、オーバーレイ層５よりも固い保護層４と、を有する滑り軸受において、保護層４のオーバーレイ層５と接触する面４ａの算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上であるように構成する。保護層４のオーバーレイ層５と接触する面４ａの最大高さＲｚは、保護層４の層厚の３倍以下であってもよい。また、保護層４のオーバーレイ層５と接触する面４ａの算術平均粗さＲａは、６μｍ以下であってもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合金により構成される合金層と、
前記合金層の一方側に形成され、荷重を受ける対象となる対象部材と接触するオーバーレイ層と、
前記オーバーレイ層の前記合金層側の面に接し、前記オーバーレイ層よりも固い保護層と、を有し、
前記保護層の前記オーバーレイ層と接触する面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上である
滑り軸受。
【請求項２】
前記保護層の前記オーバーレイ層と接触する面の最大高さＲｚは、前記保護層の層厚の３倍以下である
請求項１に記載の滑り軸受。
【請求項３】
前記保護層の前記オーバーレイ層と接触する面の算術平均粗さＲａは、６μｍ以下である
請求項１又は請求項２に記載の滑り軸受。
【請求項４】
前記対象部材は、所定方向に延びる回転軸であり、
前記保護層は、前記オーバーレイ層の前記一方側と反対側の面における前記所定方向の両端部分を含む一部に接するように形成されている
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の滑り軸受。
【請求項５】
前記保護層は、前記合金層の前記一方側の面に接し、
前記合金層の前記一方側の面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上である
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の滑り軸受。
【請求項６】
合金により構成される合金層と、前記合金層の一方側に形成され、荷重を受ける対象となる対象部材と接触するオーバーレイ層と、前記オーバーレイ層の前記合金側の面に接し、前記オーバーレイ層よりも固い保護層と、を有する滑り軸受を製造する滑り軸受製造方法であって、
前記バックメタルの一方側に前記合金層を接合する合金層接合工程と、
前記合金層の前記一方側に、前記保護層の前記オーバーレイ層と接触する面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上となる保護層を形成する保護層形成工程と、
前記保護層の前記一方側に前記オーバーレイ層を形成するオーバーレイ層形成工程と
を有する滑り軸受製造方法。
【請求項７】
前記合金層接合工程は、前記合金層の前記一方側の面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上となるように形成する合金層形成工程を含み、
前記保護層形成工程では、前記保護層を層厚がほぼ均一となるように合金層に積層させて前記保護層を形成する
請求項６に記載の滑り軸受製造方法。
【請求項８】
前記保護層形成工程では、前記保護層の前記一方側の面に対して粗面加工を施すことにより、前記保護層の前記オーバーレイ層と接触する面の算術平均粗さＲａを０．１μｍ以上とする
請求項６に記載の滑り軸受製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動や往復運動を行う対象部材の荷重を受ける滑り軸受及び滑り軸受を製造する滑り軸受製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、自動車におけるエンジン内のクランクシャフトを支持するために滑り軸受が使用されている。
【０００３】
滑り軸受としては、ベースとなるバックメタルと、バックメタル上に形成され、放熱性に優れた合金層と、合金層上に形成され、摺動特性に優れたオーバーレイ層とを備える滑り軸受が知られている。
【０００４】
滑り軸受を使用している場合に、異物がオーバーレイ層及び合金層を傷つけてしまい、合金層を構成する合金が対象部材側に突出してしまう虞がある。このように合金が対象部材側に突出してしまうと、合金と対象部材との間に凝着が生じ、対象部材が焼き付いてしまう虞がある。
【０００５】
これに対して、表面の層と、合金からなる層との間に、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等により構成された保護層を設けることにより、内部を保護する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１２−５００３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
滑り軸受に保護層を設けた場合においては、保護層の上にオーバーレイ層を形成することとなるが、保護層とオーバーレイ層との接合状態によっては、オーバーレイ層が保護層から剥がれてしまう事態が発生する虞がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、保護層とオーバーレイ層とを適切に接合することのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明の一観点に係る滑り軸受は、合金により構成される合金層と、合金層の一方側に形成され、荷重を受ける対象となる対象部材と接触するオーバーレイ層と、オーバーレイ層の合金層側の面に接し、オーバーレイ層よりも固い保護層と、を有し、保護層のオーバーレイ層と接触する面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上である。
【００１０】
上記滑り軸受において、保護層のオーバーレイ層と接触する面の最大高さＲｚは、保護層の層厚の３倍以下であってもよい。
【００１１】
また、上記滑り軸受において、保護層のオーバーレイ層と接触する面の算術平均粗さＲａは、６μｍ以下であってもよい。
【００１２】
また、上記滑り軸受において、対象部材は、所定方向に延びる回転軸であり、保護層は、オーバーレイ層の一方側と反対側の面における所定方向の両端部分を含む一部に接するように形成されていてもよい。
【００１３】
また、上記滑り軸受において、保護層は、合金層の一方側の面に接し、合金層の一方側の面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上であってもよい。
【００１４】
また、上述の目的を達成するため、本発明の他の観点に係る滑り軸受製造方法は、合金により構成される合金層と、合金層の一方側に形成され、荷重を受ける対象となる対象部材と接触するオーバーレイ層と、オーバーレイ層の合金側の面に接し、オーバーレイ層よりも固い保護層と、を有する滑り軸受を製造する滑り軸受製造方法であって、バックメタルの一方側に合金層を接合する合金層接合工程と、合金層の前記一方側に、保護層のオーバーレイ層と接触する面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上となる保護層を形成する保護層形成工程と、保護層の一方側にオーバーレイ層を形成するオーバーレイ層形成工程とを有する。
【００１５】
上記滑り軸受製造方法において、合金層接合工程は、合金層の一方側の面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上となるように形成する合金層形成工程を含み、保護層形成工程では、保護層の層厚がほぼ均一となるように合金層に積層させて保護層を形成するようにしてもよい。
【００１６】
また、上記滑り軸受製造方法において、保護層形成工程では、保護層の一方側の面に対して粗面加工を施すことにより、保護層のオーバーレイ層と接触する面の算術平均粗さＲａを０．１μｍ以上としてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、保護層とオーバーレイ層とを適切に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る滑り軸受の模式的な断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る滑り軸受製造方法のフローチャートである。
【図３】本発明の変形例に係る滑り軸受の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る滑り軸受について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る滑り軸受の模式的な断面図である。
【００２１】
図１において、滑り軸受１の図面上方側に、荷重を受けたり、支持したりする対象となる対象部材が配置される。滑り軸受１は、対象部材や対象部材を利用する状況に応じた形状に形成される。例えば、対象部材がエンジンのクランクシャフト等の回転軸であれば、滑り軸受１は、回転軸の周囲を取り囲むような円筒形状や、半円筒形状に構成され、対象部材が平面上を往復移動する部材であれば、平面状に形成される。以下の説明では、対象部材がクランクシャフトのような回転軸である場合を例に説明する。
【００２２】
滑り軸受１は、基材となるバックメタル２と、バックメタル２の回転軸側に形成される合金層３と、合金層３の回転軸側に形成される保護層４と、保護層４の回転軸側に形成され、回転軸と接触するオーバーレイ層５とを有する。
【００２３】
バックメタル２は、例えば、鋼等の金属で構成されている。
【００２４】
合金層３は、バックメタル２の回転軸側の面に接合されている。合金層３は、例えば、銅、錫、ビスマス、インジウム、鉛、アルミニウム等の少なくともいずれか一つを含む金属合金で構成されている。合金層３は、例えば、バックメタル２上に合金層３を構成する粉状の材料を散布して焼結させ、圧延させることにより、バックメタル２に接合されている。
【００２５】
合金層３の回転軸側の面３ａの算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１）は０．１μｍ以上となっている。合金層３の面３ａの算術平均粗さＲａは、６μｍ以下であることが好ましい。また、合金層３の面３ａにおける最大高さＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１）は、保護層４の層厚（図面上下方向の厚さ）の３倍以下であることが好ましい。
【００２６】
保護層４は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）や、窒化ケイ素等のセラミック等で構成されている。ダイヤモンドライクカーボンとしては、金属が添加されたＤＬＣ（Ｍｅ−ＤＬＣ）、タングステン（Ｗ）が添加されたＷ−ＤＬＣ、チタン（Ｔｉ）が添加されたＤＬＣ（Ｔｉ−ＤＬＣ）、クローム（Ｃｒ）が添加されたＤＬＣ（Ｃｒ−ＤＬＣ）を用いることができる。保護層４は、オーバーレイ層５よりも硬い（例えば、ピッカーズ硬さ（ＨＶ）の値が高い）。保護層４は、例えば、ＰＶＤ（物理蒸着）、ＰＣＶＤ（プラズマ化学蒸着）等により、合金層３に接合される。保護層４の厚さは、例えば、２μｍ〜２０μｍである。保護層４は、回転軸が回転することによりオーバーレイ層５に発生する熱を合金層３側に逃がす必要があるので、熱伝導性が高いことが好ましい。
【００２７】
保護層４の回転軸側の面４ａの算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１）は０．１μｍ以上となっている。滑り軸受１の全体の厚さが必要以上に厚くならないようにし、保護層４とオーバーレイ層５との接合に必要な強さを確保することを考慮すると、保護層４の面４ａの算術平均粗さＲａは、６μｍ以下であることが好ましい。また、滑り軸受１の全体の厚さが必要以上に厚くならないようにし、保護層４とオーバーレイ層５との接合に必要な強さを確保することを考慮すると、保護層４の面４ａにおける最大高さＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１）は、保護層４の層厚の３倍以下であることが好ましい。
【００２８】
オーバーレイ層５は、例えば、銅、錫、ビスマス、インジウム、鉛、アルミニウム等の金属や、それらの少なくとも何れか一つを含む金属合金で構成されている。オーバーレイ層５は、例えば、ＰＶＤ、ＰＣＶＤ、スパッタリング等により、保護層４に接合される。
【００２９】
次に、本発明の一実施形態に係る滑り軸受製造方法について説明する。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態に係る滑り軸受製造方法のフローチャートである。
【００３１】
まず、平板状の鋼材であるバックメタル２を用意し、バックメタル２上に合金層３を接合させる（合金層接合工程：Ｓ１１）。具体的には、バックメタル２上に、合金層３を形成するための粉状の材料を層厚が均一となるように散布し、焼結炉に投入して粉状の材料を焼結させ、その後、粉状の材料が焼結されたバックメタル２を圧延機により、圧延する。これにより、バックメタル２上に合金層３が接合される。
【００３２】
次いで、合金層３の面３ａに対して研磨処理を施し、合金層３の面３ａの状態（粗さ等）を調整する（合金層研磨工程：Ｓ１２）。本実施形態では、合金層３の回転軸側の面３ａの算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上となり、更に、合金層３の面３ａの算術平均粗さＲａが、６μｍ以下となるか、又は、合金層３の面３ａにおける最大高さＲｚが保護層４の層厚の３倍以下となるかの少なくともいずれか一方を満たすように調整する。なお、合金層接合工程（Ｓ１１）を実行した後に、合金層３の面３ａの状態が、既に上記した粗さの状態を満たしている場合には、合金層研磨工程（Ｓ１２）を実行しなくてもよい。ここで、合金層研磨工程を実行する必要がある場合には、合金層研磨工程が合金層形成工程に相当し、合金層研磨工程を実行する必要がない場合には、合金層接合工程が合金層形成工程に相当する。
【００３３】
次いで、合金層３上に保護層４を形成する（保護層形成工程：Ｓ１３）。具体的には、ＣＶＤ、ＰＣＶＤ等により、合金層３上にほぼ同じ層厚の保護層４を形成する。ここで、保護層形成工程では、合金層３上にほぼ同じ層厚の保護層４を形成するので、保護層４の面４ａにおける粗さ等の状態は、合金層３の面３ａとほぼ同様になる。すなわち、保護層４の面４ａの算術平均粗さＲａは０．１μｍ以上となり、更に、算術平均粗さＲａが、６μｍ以下となるか、又は、最大高さＲｚが保護層４の層厚の３倍以下となるかの少なくともいずれか一方を満たすこととなる。
【００３４】
次いで、保護層４上にオーバーレイ層５を形成する（オーバーレイ層形成工程：Ｓ１４）。具体的には、ＣＶＤ、ＰＣＶＤ、スパッタリング等により、オーバーレイ層５を形成する。ここで、保護層４の面４ａは、算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上であり、更に、保護層４の面４ａの算術平均粗さＲａが、６μｍ以下であるか、又は、保護層４の面４ａにおける最大高さＲｚが保護層４の層厚の３倍以下であるので、保護層４と、オーバーレイ層５との間の接合の強さを比較的強くすることができる。なお、オーバーレイ層５の表面は、研磨装置により研磨されてもよい。
【００３５】
次いで、オーバーレイ層５まで形成された中間部材を、使用する形状（例えば、円筒形状、又は半円筒形状）に加工し、滑り軸受１を完成させる（形状加工工程：Ｓ１５）。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態に係る滑り軸受によると、保護層４の面４ａの算術平均粗さＲａを０．１μｍ以上としているので、保護層４とオーバーレイ層５とを比較的強固に接合することができ、保護層４からオーバーレイ層５が剥がれることを適切に防止できる。
【００３７】
次に、本発明の変形例に係る滑り軸受について説明する。
【００３８】
図３は、本発明の変形例に係る滑り軸受の模式的な断面図である。
【００３９】
変形例に係る滑り軸受１は、回転軸の荷重を受ける軸受の一例であり、保護層４をオーバーレイ層５の軸と反対側の面の全面（合金層３の軸方向側の面の全面）ではなく、軸方向の両端部（図面左右端部分）を含む一部に形成したものである。
【００４０】
回転軸は、滑り軸受１の両端部において図面上下方向の変位量が大きいので、両端部においてオーバーレイ層５が破損する可能性が高い。本変形例に係る滑り軸受１は、破損する可能性が高い部分において、保護層４を有するので、適切に合金層３を保護することができる。また、合金層３とオーバーレイ層５とが直接接触する範囲を確保することができるので、回転軸が回転することによりオーバーレイ層５に発生する熱を合金層３側に効果的に逃がすことができる。
【００４１】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００４２】
例えば、上記実施形態において、合金層３の軸側の面３ａを上記した所定の粗さ状態として、その上にＰＶＤ、ＰＣＶＤ、スパッタリング等によりほぼ同じ層厚の保護層４を形成することにより、保護層４の軸側の面４ａを面３ａとほぼ同様な粗さ状態、すなわち、所定の粗さ状態としていたが、本発明はこれに限られず、例えば、合金層３の面３ａを所定の粗さ状態とせずに、合金層３の上に保護層４を形成し、その保護層４の軸側の面４ａに対して、研磨剤を表面に吹き付けるブラスト加工等の粗面加工を施すことにより、面４ａの状態を所定の粗さ状態としてもよい。
【００４３】
また、上記実施形態及び変形例において、保護層４を異なる組成の材料により構成された複数の層により構成してもよく、また、オーバーレイ層５を異なる組成の材料により構成された複数の層により構成してもよい。
【００４４】
また、上記実施形態において、焼結により合金層３を形成してバックメタル２に接合するようにしていたが、本発明はこれに限られず、バックメタル２を鍛造により形成してバックメタル２に接合するようにしてもよい。なお、この場合においても、合金層３の粗さの状態は、上記実施形態と同様にすることが好ましい。
【００４５】
また、上記実施形態では、滑り軸受１においては、バックメタル２を備えるようにしていたが、本発明はこれに限られず、バックメタル２を備えずに、合金層３を基材としてもよい。基材とする場合の合金層３は、例えば、鍛造により形成してもよい。なお、この場合においても、合金層３の粗さの状態は、上記実施形態と同様にすることが好ましい。
【符号の説明】
【００４６】
１  滑り軸受
２  バックメタル
３  合金層
４  保護層
５  オーバーレイ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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