DE102015204085B4

DE102015204085B4 - Gleitlager

Info

Publication number: DE102015204085B4
Application number: DE102015204085.2A
Authority: DE
Inventors: Yuichi KUMAGAI; Akiyoshi IMAMURA
Original assignee: Daido Metal Co Ltd
Current assignee: Daido Metal Co Ltd
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2020-06-25
Anticipated expiration: 2035-03-07
Also published as: JP5897625B2; GB201503795D0; JP2015175424A; GB2525965A; GB2525965B; DE102015204085A1; US9587674B2; US20150260222A1

Abstract

Gleitlager (10) mit einer zylindrischen Form, umfassend:eine Fe-Legierungs-Stützmetallschicht (15) auf einer Außendurchmesserseite der zylindrischen Form und eine Gleitschicht (16) auf einer Innendurchmesserseite der zylindrischen Form; undeine erste Umfangsrichtungsendfläche (11) und eine zweite Umfangsrichtungsendfläche (12), wobei die erste Umfangsrichtungsendfläche und die zweite Umfangsrichtungsendfläche einander gegenüber liegen, wobeies einen ersten Umfangsrichtungsraum S1 gibt in einem freien Zustand zwischen der ersten Umfangsrichtungsendfläche und der zweiten Umfangsrichtungsendfläche,eine Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitten (13), die hervorstehen in Richtung der zweiten Umfangsrichtungsendfläche und gebildet sind auf der ersten Umfangsrichtungsendfläche,eine Mehrzahl von gehärteten konkaven Abschnitten (14) entsprechend der Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitten, die gebildet sind auf der zweiten Umfangsrichtungsendfläche,wobei eine Dimensionsbeziehung zwischen einer maximalen Höhe LK1 einer Oberseite jedes der gehärteten konvexen Abschnitte und einer maximalen Tiefe LK2 einer Unterseite jedes der entsprechenden gehärteten konkaven Abschnitte LK1 > LK2 ist,wobei jeder der gehärteten konvexen Abschnitte eine Breite HK1 in axialer Richtung des Gleitlagers auf der ersten Umfangsrichtungsendfläche hat und jeder der gehärteten konkaven Abschnitte eine Breite HK2 in axialer Richtung auf der zweiten Umfangsrichtungsendfläche hat,wobei eine Dimensionsbeziehung zwischen der Breite HK1 jedes der gehärteten konvexen Abschnitte und der Breite HK2 jedes der entsprechenden gehärteten konkaven Abschnitte HK1 < HK2 ist,wobei ein erster gehärteter Bereich KR1 gebildet ist auf jedem der gehärteten konvexen Abschnitte der ersten Umfangsrichtungsendfläche und dessen Umgebung, wobei die Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in dem ersten gehärteten Bereich KR1 gehärtet ist, so dass eine Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht maximal ist auf der Oberseite von jedem der gehärteten konvexen Abschnitte und allmählich abnimmt in Richtung einer Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers, undein zweiter gehärteter Bereich KR2 gebildet ist auf jedem der gehärteten konkaven Abschnitte der zweiten Umfangsrichtungsendfläche und dessen Umgebung, wobei die Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in dem zweiten gehärteten Bereich KR2 gehärtet ist, so dass eine Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht maximal ist auf der Unterseite von jedem der gehärteten konkaven Abschnitte und allmählich abnimmt in Richtung der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitlager mit einer zylindrischen Form.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
JP 2009 228725 A (siehe Absätze [0002], [0003], [0013] und dergleichen), offenbart ein Gleitlager, bei dem ein Mehrschichtmaterial bestehend aus einer Fe-Legierungs-Stützmetallschicht und einer Lagerlegierungsschicht gebildet ist zu einer zylindrische Form, so dass die Fe-Legierungs-Stützmetallschicht zu einer Außendurchmesserseite wird. Eine Oberfläche der Lagerlegierungsschicht unterstützt eine entsprechende Welle, und die Festigkeit des Gleitlager entspricht hauptsächlich der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht. Das Gleitlager wird eingepresst in ein Lagerhalteloch des Lagergehäuses, befestigt und verwendet. Genauer gesagt ist der Außendurchmesser (Außenumfangslänge) des Gleitlagers etwas größer eingestellt als ein Innendurchmesser (eine Innenumfangslänge) des Lagerhalteloch des Lagergehäuses, und dieser Größenunterschied wird als Interferenz bezeichnet. Mit dieser Befestigungstoleranz wird, wenn das Gleitlager in das Lagerhalteloch des Lagergehäuses eingepresst wird, Druckspannung in einer Umfangsrichtung und einer radialen Richtung innerhalb des Gleitlagers erzeugt und das Gleitlager mit dem Lagerhalteloch befestigt.
Als eine typische Konfiguration der beiden Umfangsrichtungsenden des Gleitlagers, gibt es einen Stumpf- und einen Clinch-Typ. JP 2004 11898 A (siehe 1 und 6 und dergleichen) offenbart den Stumpf-Typ. Die beiden Umfangsrichtungs-Endflächen eines Gleitlagers sind flache Oberflächen und haben einen Zwischenraum zwischen den beiden Umfangsrichtungs-Endoberflächen in einem freien Zustand vor dem Presseinpassen in ein Lagerhalteloch. Wenn das Gleitlager in einem Lagerhalteloch des Lagergehäuses eingepresst ist, kommen die beiden Umfangsrichtungs-Endflächen in Kontakt miteinander.
JP 6 264928 A offenbart den Clinch-Typ. Ein zylindrisches Lager umfasst eine Druckfügung (Clinch), konfiguriert mit einem konvexen Abschnitt und einem konkaven Abschnitt, an den beiden Längsrichtungsenden eines Plattenmaterials in einem entwickelten Zustand, vor dem Ausbilden einer zylindrischen Form. Das Plattenmaterial wird zu der zylindrischen Form ausgebildet, und zur gleichen Zeit greifen der konvexe Abschnitt und der konkave Abschnitt in einander ein und verbinden sich miteinander und das Zylinderlager wird hergestellt.
Ferner wurden in einem Gleitlager, in dem ein Paar von geteilten Lagern gegeneinander anstößt, um eine zylindrische Form zu bilden, Vorschläge gemacht, eine Stärke eines Umfangsrichtungsendes lokal zu reduzieren durch Bilden eines konvexen Abschnitts, eines Lochs oder eines Schlitzes an den beiden Umfangsrichtungsenden oder einem der Enden in Umfangsrichtung der geteilten Lager (siehe JP 63 51923 U , JP 5 44729 A und JP 2005 90650 A ). Dabei wird, in einem Zustand, in dem das Paar von geteilten Lagern zusammengebaut ist in entsprechende halbzylinderförmige Lagerhaltelöcher eines Lagergehäuses geteilten Typs, das Lagergehäuse geteilten Typs mit einem Bolzen befestigt um integriert zu werden. Bei dem Befestigungsvorgang mit dem Bolzen wird das Umfangsrichtungsende des geteilten Lagers plastisch lokal verformt oder ein elastischer Verformungsbetrag des Umfangsrichtungsendes wird erhöht, so dass in Umfangsrichtung erzeugte Druckspannung innerhalb des Gleitlagers verringert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn das Gleitlager vom Stoßtyp in JP 2004 11898 A , oder vom Clinchtyp in JP 6 264928 A eingepresst wird in ein Lagerhalteloch eines Lagergehäuses, erhält das Gleitlager Druckkraft in einer Umfangsrichtung, wobei die beiden Umfangsrichtungs-Endflächen gegeneinander drücken, wobei eines der Umfangsrichtungsenden oder beide Umfangsrichtungsenden (in einem Fall des Clinch-Typs vor allem der konvexe Abschnitts in einem konkaven und konvexen Eingriffsteil) lokal deformiert wird bzw. werden in Richtung einer Innendurchmesserseite des Lagers und der Verformungsteil in Kontakt mit einer Welle kommt, so dass das Gleitlager beschädigt werden kann (siehe 9). Ferner wird in einem Fall, wo die Form des Umfangsrichtungsendes des geteilten Lagers in JP 63 51923 U , JP 5 44729 A oder JP 2005 90650 A angewendet ist auf das zylinderförmige Gleitlager in JP 2009 228725 A , JP 2004 11898 A oder JP 6 264928 A , ein Verformungsbetrag des Umfangsrichtungsendes in Richtung der Innendurchmesserseite des Lagers weiter erhöht als zuvor.
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gleitlager bereitzustellen, in dem die Verformung eines Umfangsrichtungsendes hin zur Lagerinnendurchmesserseite unterdrückt wird.
Um das obige Problem zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Gleitlager bereit mit einer zylindrischen Form, und das Gleitlager umfasst eine Fe-Legierungs-Stützmetallschicht auf einer Außendurchmesser-Seite der zylindrischen Form und eine Gleitschicht auf einer Innendurchmesserseite der zylindrischen Form, und eine erste Umfangsrichtungsendfläche und eine zweite Umfangsrichtungsendfläche, wobei die erste Umfangsrichtungsendfläche und die zweite Umfangsrichtungsendfläche einander gegenüber stehen. Es gibt einen ersten Umfangsrichtungsraum S1 in einem freien Zustand zwischen der ersten Umfangsrichtungsendfläche und der zweiten Umfangsrichtungsendfläche, eine Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitten, die zu der zweiten Umfangsrichtungsendfläche vorstehen, die auf der ersten Umfangsrichtungsendfläche gebildet sind, eine Mehrzahl von gehärteten konkaven Abschnitten, entsprechend der Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitten, die auf der zweiten Umfangsrichtungsendfläche gebildet sind, wobei eine Dimensionsbeziehung zwischen einer maximalen Höhe LK1 einer Oberseite jeder der gehärteten konvexen Abschnitte von der ersten Umfangsrichtungsendfläche und einer maximale Tiefe LK2 einer Unterseite jedes der entsprechenden gehärteten konkaven Abschnitte von der zweiten Umfangsrichtungsendfläche LK1 > LK2 ist, wobei jeder der gehärteten konvexen Abschnitte eine Breite HK1 in axialer Richtung des Gleitlagers auf der ersten Umfangsrichtungsendfläche hat, wobei jeder der gehärteten konkaven Abschnitte eine Breite HK2 in axialer Richtung auf der zweiten Umfangsrichtungsendfläche hat, und eine Dimensionsbeziehung zwischen der Breite HK1 jedes der gehärteten konvexen Abschnitte und der Breite HK2 jedes der entsprechenden gehärteten konkaven Abschnitte HK1 < HK2 ist.
Hierin ist die maximale Höhe LK1 jedes der gehärteten konvexen Abschnitte eine Umfangslänge entlang einer äußeren Umfangsoberfläche des Gleitlagers von jeder der flachen Oberflächen der ersten Umfangsrichtungsendfläche zu der Spitze jedes der gehärteten konvexen Abschnitte, und die maximale Tiefe LK2 jedes der gehärteten konkaven Abschnitte ist eine Länge in der Umfangsrichtung entlang der äußeren Umfangsfläche (virtuelle Oberfläche) des Gleitlagers von jeder flachen Oberfläche der zweiten Umfangsrichtungsendfläche zur Unterseite (tiefsten Abschnitt) jeder der gehärteten konkaven Abschnitte.
Ferner ist ein erster gehärteter Bereich KR1 gebildet auf jedem der gehärteten konvexen Abschnitte der ersten Umfangsrichtungsendfläche und der Umgebung davon, wobei die Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in dem ersten gehärteten Bereich KR1 gehärtet ist, so dass eine Härte der Fe-Legierungsstützmetallschicht maximal ist an der Oberseite eines jeden der gehärteten konvexen Abschnitte und allmählich abnimmt in Richtung einer Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers, und ein zweiter gehärteten Bereich KR2 ist gebildet auf jedem der gehärteten konkaven Abschnitte der zweiten Umfangsrichtungsendfläche und der Umgebung davon, wobei die Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in dem zweiten gehärteten Bereich KR2 gehärtet ist, so dass eine Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht maximal ist an der Unterseite eines jeden der gehärteten konkaven Abschnitte und allmählich abnimmt in Richtung der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers.
Hierin , ist „der erste Umfangsrichtungsraum S1“ eine Länge in der Umfangsrichtung auf einer äußeren Umfangsoberflächenseite des Gleitlagers zwischen jeder der flachen Oberflächen der ersten Umfangsrichtungsendfläche und jeder der flachen Oberflächen der zweiten Umfangsrichtu ngsendfläche.
Hierin ist der erste gehärtete Bereich KR1 ein Bereich, wo ein Wert der Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht, gemessen mit einem Mikro-Vickers-Härtemesser, maximal ist auf der Oberseite von jedem der gehärteten konvexen Abschnitte und allmählich abnimmt in Richtung der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers. Der erste gehärtete Bereich KR1 ist ein Bereich, der eine Bedingung erfüllt, dass der Wert der Härte um 10% oder mehr größer ist als der Wert der Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht auf der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers, gemessen mit dem Mikro-Vickers-Härtemesser.
Hierin ist der zweite gehärtete Bereich KR2 ein Bereich, wo ein Wert der Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht, gemessen mit dem Mikro-Vickers-Härtemesser, maximal ist auf der Unterseite von jedem der gehärteten konkaven Abschnitte und allmählich abnimmt in Richtung der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers. Der zweite gehärtete Bereich KR2 ist ein Bereich, der eine Bedingung erfüllt, dass der Wert der Härte um 10% oder mehr größer ist als der Wert der Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht auf der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers, gemessenen mit dem Mikro-Vickers-Härtemesser.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitten und eine Mehrzahl von flachen Oberflächen auf der ersten Umfangsrichtungsendfläche gebildet, wobei jeder der gehärteten konvexen Abschnitte und jede der flachen Oberflächen abwechselnd in der axialen Richtung des Gleitlagers angeordnet sind, und wobei beide Enden in der axialer Richtung die flachen Oberflächen sind.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Mehrzahl von gehärteten konkaven Abschnitten und eine Mehrzahl von flachen Oberflächen auf der zweiten Umfangsrichtungsendfläche gebildet, wobei jeder der gehärteten konkaven Abschnitte und jede der flachen Oberflächen abwechselnd in der axialen Richtung des Gleitlagers angeordnet sind, und wobei beide Enden in der axialer Richtung die flachen Oberflächen sind.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erstreckt sich jede der flachen Oberflächen der ersten Umfangsrichtungsendfläche und jede der flachen Oberflächen der zweiten Umfangsrichtungsendfläche in einer Richtung, die sich senkrecht schneidet mit der Umfangsrichtung des Gleitlagers.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Breite in der axialen Richtung des Gleitlagers über eine ganze Länge in der Umfangsrichtung konstant.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die maximale Höhe LK1 der Oberseite jedes der gehärteten konvexen Abschnitte angeordnet auf einem zentralen Abschnitt der Breite HK1 und eine Höhe von jedem der gehärteten konvexen Abschnitte nimmt allmählich ab von der Oberseite in Richtung zu beiden Enden in einer Breitenrichtung von jedem der gehärteten konvexen Abschnitte.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die maximale Tiefe LK2 der Unterseite jedes der gehärteten konkaven Abschnitte angeordnet an einem mittleren Abschnitt der Breite HK2 und eine Tiefe von jedem der gehärteten konkaven Abschnitte nimmt allmählich ab von der Unterseite in Richtung zu beiden Enden in einer Breitenrichtung von jedem der gehärteten konkaven Abschnitte.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die maximale Höhe LK1 jedes der gehärteten konvexen Abschnitte eine Länge entsprechend 0,3 bis 2% einer äußeren Umfangslänge des Gleitlagers.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die maximalen Höhen LK1 der Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitten jeweils gleich zueinander und sind die Breiten HK1 der Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitte jeweils gleich zueinander und sind die maximalen Tiefen LK2 der Mehrzahl von gehärteten konkaven Abschnitte jeweils gleich zueinander und sind die Breiten HK2 der Mehrzahl von gehärteten konkaven Abschnitte jeweils gleich zueinander.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein zweiter Umfangsrichtungsraum S2 gebildet zwischen der ersten Umfangsrichtungsendfläche und der zweiten Umfangsrichtungsendfläche in einem Zustand, dass die erste Umfangsrichtungsendfläche anstößt an die zweite Umfangsrichtungsendfläche und die Oberseite jeder der gehärteten konvexen Abschnitte in Kontakt kommt mit der Unterseite von jedem der gehärteten konkaven Abschnitte.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat der zweite Umfangsrichtungsraum S2 eine Länge entsprechend 0,2 bis 1% der Außenumfangslänge des Gleitlagers.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Mehrzahl der gehärteten konvexen Abschnitte nur auf der ersten Umfangsrichtungsendfläche ausgebildet und die Mehrzahl der gehärteten konkaven Abschnitte sind nur auf der zweiten Umfangsrichtungsendfläche gebildet.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist jeder der gehärteten konvexen Abschnitte auch auf der zweiten Umfangsrichtungsendfläche gebildet ist und jeder der gehärteten konkaven Abschnitte auch auf der ersten Umfangsrichtungsendfläche gebildet.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste gehärtete Bereich KR1 der ersten Umfangsrichtungsendfläche gebildet in einem Bereich eines zentralen Winkels θ1 von 2° bis 15°, besonders bevorzugt in einem Bereich eines zentralen Winkles θ1 von 2° bis 7,5°, von der Oberseite von jedem der gehärteten konvexen Abschnitte in Richtung der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der zweite gehärtete Bereich KR2 der zweiten Umfangsrichtungsendfläche gebildet in einem Bereich eines zentralen Winkels θ2 von 2° bis 15°, besonders bevorzugt in einem Bereich eines zentralen Winkels θ2 von 2° bis 7,5°, von der Unterseite von jedem der gehärteten konkaven Abschnitte in Richtung der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers.
Das Gleitlager der vorliegenden Erfindung ist elastisch verformt in dem Zustand der Einpressung in das Lagerhalteloch des Lagergehäuses, so dass der Außendurchmesser (Umfangslänge) des Gleitlagers kleiner wird. Das Gleitlager der vorliegenden Erfindung umfasst die Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitten, gehärteten konkaven Abschnitten und gehärteten Bereichen an der Umfangsrichtungsenden und somit wird ein elastischer Verformungsbetrag eines nicht-gehärteten Bereichs, der den größten Teil des zylindrischen Abschnitts des Gleitlager mit Ausnahme der Bereiche der Umfangsrichtungsenden einnimmt, relativ kleiner. Daher wird verhindert, dass eines oder beide der Umfangsrichtungsenden des Gleitlagers sich aufweiten und verformt werden in Richtung auf die Innendurchmesserseite des Gleitlagers. Dementsprechend ist weniger wahrscheinlich, dass das Umfangsrichtungsende des Gleitlagers sich aufweitet in Richtung der Innendurchmesserseite und in Kontakt kommt mit der Welle und beschädigt wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische Perspektivansicht eines Gleitlagers einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem freien Zustand.
2 ist eine Seitenansicht von 1, gesehen aus einer axialen Richtung des Gleitlagers.
3 ist eine Ansicht von 2, gesehen aus einer Richtung von Pfeil A.
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils B der 3.
5 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts B von 3.
6 ist eine Ansicht, die einen Zustand darstellt, dass eine Oberseite eines gehärteten konvexen Abschnitts in Kontakt kommt mit einer Unterseite eines gehärteten konkaven Abschnitts in 5.
7 ist eine Ansicht, die die Gleitlager der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei das Gleitlager in einem Lagerhalteloch eines Gehäuses eingepresst ist.
8 ist eine Ansicht, die ein herkömmliches Gleitlager darstellt, das in das Lagerhalteloch des Gehäuses gedrückt wird.
9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils C von 8.
10 ist eine Ansicht, die eine Platte für die Herstellung der vorliegenden Erfindung darstellt.
11 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zur Bildung des gehärteten konvexen Abschnitts und des konkaven gehärteten Abschnitts der vorliegenden Erfindung darstellt.
12 ist eine Ansicht, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
13 ist eine Ansicht, die eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
14 ist eine Ansicht, die eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
15 ist eine Ansicht, die eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt ein Gleitlager 10 einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem freien Zustand. Das Gleitlager 10 hat eine zylindrische Form und weist eine Fe-Legierungs-Stützmetallschicht 15 auf einer Außendurchmesserseite der zylindrischen Form und die Gleitschicht 16 auf einer Innendurchmesserseite der zylindrischen Form auf. Als Gleitschicht 16 kann eine Lagerlegierung, wie etwa eine Al-Legierung und eine Cu-Legierung, oder eine Harzzusammensetzung für das Gleiten verwendet werden. Ferner kann eine poröse Metallschicht auf der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht 15 ausgebildet werden und eine Harzzusammensetzung kann auf der porösen Metallschicht aufgeschichtet werden. Als die Fe-Legierungs-Stützmetallschicht 15 kann eine Fe-Legierung verwendet werden, die zu einer zylindrischen Form gebildet werden kann, und ein kohlenstoffarmer Stahl (Fe-Legierung mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,05 bis 0,25 Massen-%) oder ein rostfreier Stahl können als ein Beispiel verwendet werden.
Das Gleitlager umfasst zwei Umfangsrichtungsendflächen 11, 12 und ein erster Umfangsrichtungsraum S1 ist gebildet zwischen den beiden Umfangsrichtungsendflächen in einem freien Zustand (1 bis 3). Obwohl eine Dimension des ersten Umfangsrichtungsraums S1 verschieden ist in Abhängigkeit von einer Spezifikation des Gleitlagers (Außendurchmesser, Wanddicke des Lagers (Gesamtdicke der Fe-Legierungsschicht und der Gleitschicht)), beträgt der erste Umfangsrichtungsraum S1 etwa 0,5 bis 1,0 mm, beispielsweise wenn der Außendurchmesser 30 mm und die Lagerwanddicke 2,0 mm beträgt.
Auf einer der Umfangsrichtungsendflächen (erste Umfangsrichtungsendfläche 11), gibt es eine Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitten 13, die hervorstehen in Richtung der anderen der Umfangsrichtungsendflächen (zweite Umfangsrichtungsendfläche 12), und auf der zweiten Umfangsrichtungsendfläche 12 sind eine Mehrzahl von gehärteten konkaven Abschnitten 14 ausgebildet, wodurch ein Paar mit den gehärteten konvexen Abschnitten 13 gebildet wird.
Die erste Umfangsrichtungsendfläche 11 ist eine flache Oberfläche mit Ausnahme des Abschnitts, wo der gehärtete konvexe Abschnitt 13 ausgebildet ist, und der gehärtete konvexe Abschnitt 13 und die flache Oberfläche sind abwechselnd in axialer Richtung des Gleitlagers 10 angeordnet. Beide Enden in der axialen Richtung der ersten Umfangsrichtungsendfläche 11 sind die flachen Oberflächen. Die flache Oberfläche der ersten Umfangsrichtungsendfläche 11 erstreckt sich in einer Richtung, die sich senkrecht scheidet mit der Umfangsrichtung des Gleitlagers (axiale Richtung). Ferner erstrecken sich die Mehrzahl von flachen Oberflächen der ersten Umfangsrichtungsendfläche 11 auf einer virtuellen gleichen Ebene.
Die zweite Umfangsrichtungsendfläche 12 ist eine flache Oberfläche mit Ausnahme des Abschnitts, wo der gehärtete konkave Abschnitt 14 ausgebildet ist, und der gehärtete konkave Abschnitt 14 und die flache Oberfläche sind abwechselnd in axialer Richtung des Gleitlagers 10 angeordnet. Beide Enden in der axialen Richtung der zweiten Umfangsrichtungsendfläche 12 sind die flachen Oberflächen. Die flache Oberfläche der zweiten Umfangsrichtungsendfläche 12 erstreckt sich in einer Richtung, die sich senkrecht schneidet mit der Umfangsrichtung des Gleitlagers (axiale Richtung). Ferner erstrecken sich die Mehrzahl von flachen Oberflächen der zweiten Umfangsrichtungsendfläche 12 auf einer virtuellen gleichen Ebene.
Hierin wird eine Beschreibung eines Verfahrens zur Bildung des gehärteten konvexen Abschnitts 13 und des gehärteten konkaven Abschnitts 14 der vorliegenden Erfindung (10 und 11) angegeben. Ein mehrschichtiges Material bestehend aus der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht und der Gleitschicht wird gepresst, um eine streifenförmige Platte 20 mit einer vorbestimmten Größe zu bilden, wie in 10 gezeigt. Dabei wird eine Mehrzahl von konvexen Abschnitten 23, die jeweils eine Halbkreisbogenform oder eine Halbellipsenbogenform und eine vorbestimmte Höhe LO haben, gebildet an einer ersten Seitenfläche 21 der Platte, wobei die erste Seitenfläche 21 zu der ersten Umfangsrichtungsendfläche des Gleitlagers wird. Eine zweite Seitenfläche 22, die die zweite Umfangsrichtungsendfläche des Gleitlagers wird, wird auf einer flachen Oberfläche 25 gebildet.
Die Platte 20 wird zu einer zylindrischen Form gebildet, so dass die erste Seitenfläche 21 anstößt an die zweite Seitenfläche 22, und zwar mit einer Formvorrichtung und einer Presse (nicht dargestellt), und die Fe-Legierungs-Stützmetallschicht wird zu einer Außendurchmesserseite. Die linke Ansicht von 11 zeigt einen Zustand, in dem die Platte zu der im wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet ist und der konvexe Abschnitt 23 der ersten Seitenfläche 21 in Kontakt mit der flachen Oberfläche 25 der zweiten Seitenfläche 22 kommt. Dann werden in der Platte mit der im wesentlichen zylindrischen Form der konvexe Abschnitt 23 und die flache Oberfläche 25 weiter gedrückt mit äußerer Kraft F in einer Druckrichtung in der Umfangsrichtung in einem Zustand, dass ein Innendurchmesser und der Außendurchmesser der zylindrischen Form eingeschränkt werden, wie in der rechten Ansicht von 11 dargestellt. Der konvexe Abschnitt 23 der ersten Seitenfläche 21 wird plastisch verformt und die Länge L0 wird verringert. Gleichzeitig wird die flache Oberfläche 25 der zweiten Seitenfläche 22 plastisch verformt und ein konkaver Abschnitt 24 wird gebildet.
Der konvexe Abschnitt nach dem Formen ist der „gehärtete konvexe Abschnitt“, und der konkave Abschnitt ist der „gehärtete konkave Abschnitt“. Der gehärtete konvexe Abschnitt und der gehärtete konkave Abschnitt sind Abschnitte, wo ein plastischer Verformungsbetrag lokal größer ist als in dem anderen Abschnitt (zylindrischer Abschnitt mit Ausnahme des Umfangsrichtungsendes), indem zwischen dem konvexen Abschnitt und der flachen Oberfläche zu der Zeit der Bildung gedrückt wird. Im Inneren der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in der Nähe des konvexen Abschnitts und des konkaven Abschnitts ist die Restspannung hoch und eine Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht nimmt zu, verglichen mit denen in dem anderen Abschnitt. Genauer gesagt wird in der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in der Nähe des gehärteten konvexen Abschnitts und des konkaven gehärteten Abschnitts die Restspannung erzeugt, um den maximalen Verformungswiderstand gegen die äußere Kraft zu zeigen, die das Gleitlager in Umfangsrichtung komprimiert.
Ein erster gehärteter Bereich KR1 ist auf der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht gebildet nahe des gehärteten konvexen Abschnitts 13 der ersten Umfangsrichtungsendfläche 11 und ein zweiter gehärteter Bereich KR2 ist auf der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht gebildet nahe des gehärteten konkaven Abschnitts 14 der zweiten Umfangsrichtungsendfläche 12 (schraffierte Abschnitte in 4). Mit Bezug auf 4 wird eine Beschreibung angegeben von der Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in dem ersten gehärteten Bereich KR1 und dem zweiten gehärteten Bereich KR2. 4 ist eine Ansicht, die eine Umgebung der Umfangsrichtungsendfläche des Gleitlagers darstellt, gesehen von der Außendurchmesserseite in einer planaren Art und Weise. Die Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in der Nähe einer Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts 13 und einer Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts 14 ist maximal und die Härte nimmt allmählich ab von der Oberseite und der Unterseite, und zwar radial (Härte nimmt ab in Richtung einer äußeren Kantenlinienseite eines im wesentlichen kreisförmigen Bogens in jedem schraffierten Abschnitt in 4).
Wenn die externe Druckkraft in der Umfangsrichtung zu der Zeit der Bildung entfernt wird (im freien Zustand), wird der erste Umfangsrichtungsraum S1 zwischen den beiden Umfangsrichtungsendflächen des Gleitlagers (Raum zwischen der flachen Oberfläche von einer der Umfangsrichtungsendflächen und der flachen Oberfläche der anderen der Umfangsrichtungsendflächen) ausgebildet, und zusätzlich wird ein Raum zwischen der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts 13 und der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts 14 gebildet (siehe 4).
Hierin wird eine Beschreibung eines Bildungsbereichs von jedem des ersten gehärteten Bereichs KR1 und zweiten gehärteten Bereichs KR2 angegeben. Wie oben beschrieben, wird der gehärtete Bereich, in dem die Fe-Legierungs-Stützmetallschicht gehärtet ist, gebildet an jeweils einem der Umfangsrichtungsenden und dem anderen der Umfangsrichtungsenden. Der erste gehärtete Bereich KR1 ist ein Bereich, in dem ein Wert für die Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht, gemessen mit einer Mikro-Vickers-Härtemesser, maximal ist auf der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts und allmählich abnimmt in Richtung einer Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers. Der erste gehärtete Bereich KR1 ist ein Bereich, der eine Bedingung erfüllt, dass ein Wert für die Härte um 10% oder mehr größer ist als der Wert der Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht auf der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers, gemessenen mit dem Mikro-Vickers-Härtemesser.
Der Wert der Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht ist ein Wert, der gemessen wird mit dem Mikro-Vickers-Härtemessers unter der Bedingung einer Messlast von 200 g. Die Messung wird durchgeführt an einem Abschnitt, in dem das Gleitlager geschnitten ist in der Umfangsrichtung an einer zentralen Position der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts und der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts.
„Der Wert der Härte an der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers“ bedeutet einen Wert der Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht auf dem zylindrischen Abschnitt (nicht gehärteter Bereich), der nicht beeinflusst ist von der lokal erhöhten Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht durch Bildung des gehärteten konvexen Abschnitts und des gehärteten konkaven Abschnitts. Zum Beispiel ist er ein Mittelwert der Werte, die erhalten werden durch Messen der Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht auf dem zylindrischen Abschnitt bei jedem zentralen Winkel von 10°, mit Ausnahme eines Abschnitts eines zentralen Winkels von 30° von der ersten Umfangsrichtungsendfläche des Gleitlagers in Richtung der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers und eines Abschnitts eines zentralen Winkels von 30° von der zweiten Umfangsrichtungsendfläche in Richtung der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite.
Um den Bildungsbereich des ersten gehärteten Bereichs KR1 zu bestätigen, wird in der gleichen Weise wie bei der Messung „des Wert der Härte auf der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers“ die Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in dem ersten gehärteten Bereich KR1 gemessen. Durch Messen der Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht bei jedem vorbestimmten Mittelwinkel (beispielsweise 0,5°) von der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts in Richtung der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers ist es möglich, zu bestätigen, dass die Wert der Härte allmählich abnehmen und „der Wert der Härte auf der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers“ werden. Der Ausbildungsbereich θ1 des ersten gehärteten Bereichs KR1 der vorliegenden Erfindung wird durch einen zentralen Winkel von der oberen Position des gehärteten konvexen Abschnitts in Richtung der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers zu einer Position dargestellt, wo ein Wert der Härte um 10% größer ist als „der Wert der Härte auf der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers“. Der Bereich θ1 des ersten gehärteten Bereichs KR1 ist vorzugsweise ein Mittelwinkel von 2° bis 15°, und stärker bevorzugt 2° bis 7,5°.
Der Bildungsbereich des zweiten gehärteten Bereichs KR2 kann in der gleichen Weise wie das Verfahren zur Bestätigung des Bildungsbereichs des ersten gehärteten Bereichs KR1 bestätigt werden. Der Ausbildungsbereich θ2 des zweiten gehärteten Bereichs KR2 wird repräsentiert durch einen zentralen Winkel von der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts in Richtung der Mittelabschnittsseite des Gleitlagers bis zu einer Position, wo ein Wert für die Härte um 10% größer ist als „der Wert der Härte auf der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers“. Im Bereich des zweiten gehärteten Bereichs KR2 ist der zentrale Winkel θ2 von der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts in Richtung der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers vorzugsweise 2° bis 15°, und stärker bevorzugt 2° bis 7,5°.
Wie die erste Ausführungsform, in einem Fall, wo die Größen (Länge, Breite) der Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitten jeweils gleich sind und die Größen der Mehrzahl von gehärteten konkaven Abschnitten jeweils gleich sind, haben die Bildungsbereiche der ersten gehärteten Bereiche KR1, benachbart zu den gehärteten konvexen Abschnitten, jeweils im wesentlichen gleiche Werte des Mittelpunktswinkels und haben die Bildungsbereiche der zweiten gehärteten Bereiche KR2, benachbart zu den gehärteten konkaven Abschnitten, jeweils im wesentlichen gleiche Werte des Mittelpunktswinkels. Im Gegensatz zu der Ausführungsform in einem Fall, wo die Größen einiger der Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitten oder die Größen einiger der Mehrzahl der gehärteten konkaven Abschnitten verschieden sind, können die Bildungsbereiche der gehärteten Bereiche, benachbart zu den gehärteten konvexen Abschnitten, voneinander verschieden sein oder die Bildungsbereiche der gehärteten Bereiche, benachbart zu den gehärteten konkaven Abschnitten, können voneinander verschieden sein. In einem solchen Fall müssen die Bildungsbereiche θ1 von einigen der ersten gehärteten Bereiche KR1 und die Bildungsbereiche θ2 von einigen der zweiten gehärteten Bereiche KR2 jeweils nur den Bereich des oben beschriebenen zentralen Winkels erfüllen.
Der gehärtete konvexe Abschnitt 13 hat eine Breite HK1 in der axialen Richtung und hat die Oberseite mit einer maximalen Höhe LK1 auf einem zentralen Abschnitt der Breite (siehe 5). Die Höhe des gehärteten konvexen Abschnitts 13 nimmt allmählich von der Oberseite zu beiden Enden ab, und zwar in einer Breitenrichtung des gehärteten konvexen Abschnitts 13. Hierbei ist die maximale Höhe LK1 des gehärteten konvexen Abschnitts 13 eine Länge in der Umfangsrichtung von der flachen Oberfläche von der ersten Umfangsrichtungsendfläche 11 entlang der äußeren Umfangsoberfläche des Gleitlagers an der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts 13. Hierbei ist die Breite HK1 eine Länge des gehärteten konvexen Abschnitts 13 in der axialen Richtung des Gleitlagers in der ersten Umfangsrichtungsendfläche 11.
Der gehärtete konkave Abschnitt 14 hat eine Breite HK2 in axialer Richtung und hat die Unterseite mit einer maximalen Tiefe LK2 auf einem zentralen Abschnitt der Breite (siehe 5). Die Tiefe des gehärteten konkaven Abschnitts 14 nimmt allmählich von der Unterseite zu beiden Enden ab, und zwar in einer Breitenrichtung des gehärteten konkaven Abschnitts 14. Hierbei ist die maximale Tiefe LK2 des gehärteten konkaven Abschnitts 14 eine Länge in der Umfangsrichtung von der flachen Oberfläche von der zweiten Umfangsrichtungsendfläche 12 entlang der äußeren Umfangsfläche (virtuelle Oberfläche) des Gleitlagers an der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts 14. Hierbei ist die Breite HK2 eine Länge des gehärteten konkaven Abschnitts 14 in der axialen Richtung das Gleitlager in der zweiten Umfangsrichtungsendfläche 12.
Man beachte, dass in den Ansichten, die die erste Ausführungsform darstellen, der Umriss eines jeden der gehärteten konvexen Abschnitte und der gehärteten konkaven Abschnitte so dargestellt ist, dass er im wesentlichen Kreisbogenform hat, aber er muss nur mit einer gekrümmten Linie gebildet werden.
Eine Dimensionsbeziehung zwischen der maximalen Höhe LK1 des gehärteten konvexen Abschnitts 13 und der maximalen Tiefe LK2 des entsprechenden gehärteten konkaven Abschnitts 14 ist LK1 > LK2. Ferner ist eine Dimensionsbeziehung zwischen der Breite HK1 des gehärteten konvexen Abschnitts 13 und der Breite HK2 des entsprechenden gehärteten konkaven Abschnitts 14 HK1 < HK2.
In der ersten Ausführungsform sind die maximalen Höhen LK1 der Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitten 13 jeweils gleich, und die Breiten HK1 der Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitten 13 sind jeweils gleich. Weiterhin sind die maximalen Tiefen LK2 der Mehrzahl von gehärteten konkaven Abschnitten 14 jeweils gleich, und die Breiten HK2 der Mehrzahl von gehärteten konkaven Abschnitten 14 sind jeweils gleich. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die erste Ausführungsform beschränkt, und es ist möglich, die Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitten auf unterschiedliche Abmessungen voneinander einzustellen und die Mehrzahl von gehärteten konkaven Abschnitten auf unterschiedliche Abmessungen voneinander einzustellen, solange die Konfiguration der vorliegenden Erfindung realisiert werden kann. Ferner ist es möglich, die Anzahl von jeder der gehärteten konvexen Abschnitte und der gehärteten konkaven Abschnitte einzustellen, um drei oder mehr zu sein.
Ferner ist, wie in 6 dargestellt, ein zweiter Umfangsrichtungsraum S2 gebildet zwischen der ersten Umfangsrichtungsendfläche 11 und der zweiten Umfangsrichtungsendfläche 12, und zwar in einem Zustand, dass die erste Umfangsrichtungsendfläche 11 anstößt an die zweite Umfangsrichtungsendfläche 12 und die Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts 13 in Kontakt kommt mit der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts 14.
Ferner werden, wenn die Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts 13 in Kontakt kommt mit der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts 14, Räume S3 gebildet auf beiden Seiten des Kontaktabschnitts zwischen der Oberseite und der Unterseite (in der axialen Richtung des Gleitlager).
Als Beispiel werden die Abmessungen der ersten Ausführungsform beschrieben. Zum Beispiel ist der Außendurchmesser des Gleitlagers 30 mm, ist die Gleitlagerwandstärke 2,0 mm, ist die Fe-Legierungs-Stützmetallschichtdicke in der Gleitlagerwanddicke 1,7 mm, und ist die Breite in der axialen Richtung des Gleitlagers 20 mm. In diesem Fall ist die maximale Höhe LK1 des gehärteten konvexen Abschnitts etwa 1,5 mm, und seine Breite HK1 ist ungefähr 3 mm und die maximale Tiefe LK2 des gehärteten konkaven Abschnitts beträgt etwa 1 mm, und seine Breite HK2 ist etwa 4 mm. Wenn die Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts in Kontakt mit der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts kommt, ist der zweite Umfangsrichtungsraum S2 zwischen der flachen Oberfläche der ersten Umfangsrichtungsendfläche und der flachen Oberfläche der anderen Umfangsrichtungsendfläche 0,5 mm.
Als die Fe-Legierungs-Stützmetallschicht wurde die typische kohlenstoffarme Stahlplatte mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,2 Masse-% verwendet. Der Wert der Härte in dem nicht-gehärteten Bereich, gemessen mit dem Mikro-Vickers-Härtemesser, betrug 160 mHv und der Wert der Härte der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts betrug 240 mHv. Der Bereich θ1 des ersten gehärteten Bereichs KR1 war 7°. Der Wert der Härte der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts betrug 239 mHv und der Bereich θ2 des zweiten gehärteten Bereichs KR2 betrug 7°.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Abmessungen der Ausführungsform beschränkt. Abhängig von der Spezifikation des Gleitlagers (hauptsächlich Außendurchmesser, Breite, Wanddicke und dergleichen) können die Abmessungen und die Anzahl der gehärteten konvexen Abschnitte und der gehärteten konkaven Abschnitte geändert werden. Als ein Beispiel ist die maximale Höhe LK1 des gehärteten konvexen Abschnitts vorzugsweise eine Länge entsprechend 0,3 bis 2% der Außenumfangslänge des Gleitlagers. Ferner ist die maximale Tiefe LK2 des gehärteten konkaven Abschnitts vorzugsweise um mindestens 0,3 mm oder mehr kleiner als die maximale Höhe LK1 des gehärteten konvexen Abschnitts.
Ferner ist, wenn die Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts in Kontakt mit der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts kommt, der zweite Umfangsrichtungsraum S2 zwischen der flachen Oberfläche der ersten Umfangsrichtungsendfläche und der flachen Oberfläche der anderen Umfangsrichtungsendfläche vorzugsweise eine Länge entsprechend 0,2 bis 1% der äußeren Umfangslänge des Gleitlagers.
Die Breite HK1 des gehärteten konvexen Abschnitts ist vorzugsweise etwa 1 bis 4 mm. Die Breite HK2 des gehärteten konkaven Abschnitts ist vorzugsweise etwa 1,5 bis 5 mm. Die Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts ist vorzugsweise um 5 bis 10 mm von der Oberseite des anderen gehärteten konvexen Abschnitts in der axialen Richtung des Gleitlagers entfernt ausgebildet. Mit anderen Worten, die Axialrichtungszentralposition der Breite HK1 des gehärteten konvexen Abschnitts ist vorzugsweise um 5 bis 10 mm von der Axialrichtungszentralposition der Breite HK1 des anderen gehärteter konvexe Abschnitts in der axialen Richtung des Gleitlagers entfernt ausgebildet. Man beachte, dass das gleiche gilt für eine Positionsbeziehung zwischen den Unterseiten der gehärteten konkaven Abschnitte (Axialrichtungszentralposition der Breite HK2 des gehärteten konkaven Abschnitts). Ferner wird der gehärtete konvexe Abschnitt vorzugsweise so ausgebildet, dass die Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts (Axialrichtungszentralposition der Breite HK1 des gehärteten konvexen Abschnitts) um 3 mm oder mehr entfernt von dem Ende in der axialen Richtung des Gleitlagers angeordnet ist. Das gleiche gilt für eine Positionsbeziehung zwischen der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts und dem Ende in der axialen Richtung des Gleitlagers. Jedoch ist in einem Fall, wo die vorliegende Erfindung auf ein Gleitlager mit einer geringen Breitenabmessung in axialer Richtung angewendet wird, die vorliegende Erfindung nicht auf diese Abmessungen beschränkt.
Als nächstes wird eine Beschreibung der Wirkung der vorliegenden Erfindung angegeben. Zum Vergleich wird zuerst eine Beschreibung eines herkömmlichen Gleitlagers angegeben. Wenn das herkömmliche Gleitlager in einem Lagerhalteloch des Lagergehäuses 30 eingepresst ist, wird das Gleitlager elastisch durch eine äußere Kraft in einer Richtung, in welcher eine Umfangslänge abnimmt, verformt (siehe 8). In einem Fall, wo der Verformungswiderstand der gleiche ist über die gesamte Länge in Umfangsrichtung der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht des Gleitlagers, tritt die gleiche elastische Verformung an allen Abschnitten in der Umfangsrichtung des Gleitlagers auf. In 8 bezeichnet eine Länge eines Zweirichtungspfeils einen elastischen Verformungsbetrag. In dem Schiebeabschnitt von den beiden Umfangsrichtungsendflächen, können eine oder beide der Umfangsrichtungsendflächen zu einer Seite des Lagerinnendurchmessers hin verformt werden, weil Gleiten und ein Spannungskonzentrationsabschnitt zwischen den Umfangsrichtungsendflächen leicht gebildet werden (siehe 9).
Bezüglich der vorliegenden Erfindung gilt:

I (1): Da die gehärteten Bereiche, einschließlich des gehärteten konvexen Abschnitts und des gehärteten konkaven Abschnitts, vorher durch die externe Druckkraft in Umfangsrichtung des Gleitlagers ausgebildet werden, wird die Restspannung, die den maximalen Verformungswiderstand gegen die äußere Kompressionskraft in der Umfangsrichtung des Gleitlagers zeigt, in der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht des gehärteten Bereichs erzeugt.
I (2): Weiterhin sind die gehärteten Bereiche lokal an den beiden Umfangsrichtungsenden des Gleitlagers ausgebildet. Der Verformungswiderstand der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in den gehärteten Bereichen der beiden Umfangsrichtungsenden des Lagers ist relativ größer als der Verformungswiderstand in dem nicht-gehärtete Bereich.

Wegen I (1) und I (2), wird, wenn das Gleitlager eingepresst ist in das Lagerhalteloch des Lagergehäuses 30, wie in 7 dargestellt, der elastische Verformungsbetrag des nicht-gehärteten Bereich, der den größten Teil des zylindrischen Teils des Gleitlagers einnimmt, größer und damit wird der elastische Verformungsbetrag des gehärteten Bereich θ3 der beiden Umfangsrichtungsenden kleiner. In 7 bezeichnet eine Länge eines Zweirichtungspfeils den elastischen Verformungsbetrag.
II: Als nächstes wird eine Beschreibung der Wirkung des zweiten Umfangsrichtungsraums S2 angegeben. Wenn das Gleitlager in einem Lagerhalteloch eingepresst ist, kommt an dem beiden Umfangsrichtungsendflächen des Gleitlagers nur die Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts in Kontakt mit der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts und die flachen Oberflächen der beiden Umfangsrichtungsendflächen kommen nicht in Kontakt miteinander, so dass die flachen Oberflächen der beiden Umfangsrichtungsendflächen nicht gegeneinander drücken. Alternativ können die flachen Oberflächen in der vorliegenden Erfindung in Kontakt miteinander kommen, aber selbst in diesem Fall erfolgt das Drücken durch den Kontakt hauptsächlich durch den Kontaktbereich zwischen der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts und die Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts und somit wird der Schubdruck zwischen den flachen Oberflächen gering. Daher wird der flache Abschnitt der Umfangsrichtungsendfläche nicht leicht in Richtung der Seite des Lager-Innendurchmessers verformt.
Obwohl die Druckkraft groß ist in dem Kontaktbereich zwischen der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts und der Unterseite der gehärteten konkaven Abschnitts der beiden Umfangsrichtungsendflächen, werden die Enden in der Nähe der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts und der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts nicht leicht in Richtung der Seite des Lagerinnendurchmessers verformt. Der Grund ist, dass, wie oben beschrieben, innerhalb der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in den gehärteten Bereichen, einschließlich des gehärteten konvexen Abschnitts und des gehärteten konkaven Abschnitts, die Restspannung erzeugt wird, um den maximalen Verformungswiderstand gegenüber der externen Kompressionskraft in der Umfangsrichtung des Gleitlagers zu zeigen, und somit die Verformung nicht leicht auftritt (Wirkung des obigen I (1)). Ferner ist es aufgrund der unten beschriebenen Wirkung von III.
III: In den gehärteten Bereichen, ist die Härte (der Verformungswiderstand) der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts und der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts das Maximum und nimmt allmählich ab in Richtung der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers. Genauer gesagt, wie bei den in 4 dargestellten schraffierten Abschnitten (gehärteten Bereichen) nimmt der Verformungswiderstand radial von der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts und der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts in Richtung der äußeren Randlinienseiten der schraffierten Abschnitte ab.
Der Schubdruck des Kontaktabschnitts zwischen der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts und der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts wird übertragen von dem Kontaktabschnitt in Richtung auf die gesamte Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in den gehärteten Bereichen auf der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers und wird verringert durch die elastische Verformung der gesamten Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in den gehärteten Bereichen. Ferner nimmt in dem gehärteten Bereich der Verformungswiderstand radial ab und somit wird auch in dem gehärteten Bereich der elastische Verformungsbetrag größer an der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers und der elastische Verformungsbetrag in der Nähe des Kontaktabschnitts zwischen der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts und der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts wird extrem kleiner.
Man beachte, dass im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung in einem Fall, wo die Härte (der Verformungswiderstand) der gesamten Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in dem gehärteten Bereich konstant ist, die Nähe des Kontaktabschnitts zwischen der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts und der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts nicht vermeiden kann, ein extrem hoher Druckzustand zu werden, um plastisch verformt zu werden oder sich aufzuweiten in Richtung der Lagerinnendurchmesserseite aufgrund der Erhöhung des elastischen Verformungsbetrags.
IV: Ferner sind die Abmessungen und die Formen des gehärteten konvexen Abschnitts und des gehärteten konkaven Abschnitts nicht abgestimmt. Wie in 6 dargestellt, sind die Räume S3 gebildet an den beiden Axialrichtungsseiten des Kontaktabschnitts zwischen der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts und der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts (rechts und links von dem Kontaktabschnitt in der Papierebene von 6). Die leichte elastische Verformung in der Nähe des Kontaktabschnitts zwischen der Oberseite des gehärteten konvexen Abschnitts und der Unterseite des gehärteten konkaven Abschnitts tritt auch auf in Richtung der Seite des Raum S3 und somit tritt die elastische Verformung in Richtung der Innendurchmesserseite des Lagers nicht leicht noch weiter auf.
Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung werden in einem Fall, in dem die Abmessungen und die Formen des gehärteten konvexen Abschnitts und des gehärteten konkaven Abschnitts übereinstimmen, die Seitenflächen des gehärteten konvexen Abschnitts und des gehärteten konkaven Abschnitts jeweils gegenseitig eingeschränkt und der gehärtete konvexe Abschnitt und der gehärtete konkave Abschnitt werden hauptsächlich nur verformt durch Aufweitung in Richtung der Innendurchmesserseite des Lagers. Ferner wird der zweite Umfangsrichtungsraum S2 nicht gebildet zwischen den beiden Umfangsrichtungsendflächen und somit kommen die flachen Oberflächen in Kontakt miteinander und drücken gegeneinander.
12 zeigt eine zweite Ausführungsform. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist es möglich, flache Abschnitte 41, 42 auf einer Oberseite eines gehärteten konvexen Abschnitts und einer Unterseite eines gehärteten konkaven Abschnitts zu bilden.
13 zeigt eine dritte Ausführungsform. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform sind drei Paare aus einem gehärteten konvexen Abschnitt und einem gehärteten konkaven Abschnitt auf Umfangsrichtungsendflächen gebildet. Es ist möglich, vier oder mehr Paare der gehärteten konvexen Abschnitte und der gehärteten konkaven Abschnitte zu bilden.
14 zeigt eine vierte Ausführungsform. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist es möglich, einen gehärteten konvexen Abschnitt und einen gehärteten konkaven Abschnitt auf einer der Umfangsrichtungsendflächen zu bilden, und einen entsprechenden gehärteten konvexen Abschnitt und einen gehärteten konkaven Abschnitt auf der anderen der Umfangsrichtungsendflächen zu bilden.
15 zeigt eine fünfte Ausführungsform. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist es möglich, winzige konkave Abschnitte 43 zwischen den beiden Axialrichtungsenden eines gehärteten konvexen Abschnitts und flachen Oberflächen zu bilden.
Man beachte, dass die Zusammensetzung der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht nicht auf den in der Ausführungsform verwendeten Kohlenstoffstahl beschränkt ist. Selbst in einem Fall, wo eine andere Fe-Legierung verwendet wird, ist es möglich, eine Aktion und Wirkung zu erhalten durch die Differenz der Härte (des Verformungswiderstands) der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in dem gehärteten Bereich und dem ungehärteten Bereich.
Es ist möglich, Fasen zu bilden an Kanten der beiden Axialrichtungsenden des Gleitlagers an der äußeren Umfangsoberflächenseite und der inneren Umfangsoberflächenseite (das heißt, der Kante des Axialrichtungsendfläche des Gleitlagers und der äußeren Umfangsoberfläche oder der inneren Umfangsoberfläche).
Es ist möglich, Fasen zu bilden an den flachen Oberflächenabschnitten der beiden Umfangsrichtungsendflächen des Gleitlagers an der Innendurchmesserseite des Gleitlagers. Ferner ist es möglich, eine Fase zu bilden am Kantenabschnitt des gehärteten konvexen Abschnitts oder des gehärteten konkaven Abschnitts des Gleitlagers an der Innendurchmesserseite des Gleitlagers.
Es ist möglich, eine Ölnut und eine Öltasche (Vertiefung) zu bilden auf der inneren Umfangsfläche (Gleitfläche) des Gleitlagers und ein Ölloch zu bilden, das durch die Wanddicke des Gleitlagers durchführt. Ferner kann es durch Ausbilden der Ölnut, des Öltasche (Vertiefung), der Ölbohrung und dergleichen, einen lokalen härteerhöhenden Abschnitt geben auf der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht des zylindrischen Abschnitts in dem nicht-gehärteten Bereich des Gleitlager.
Auf der Oberfläche der Fe-Legierungsschicht des Gleitlagers, kann eine Deckschicht aus einem Metall wie beispielsweise Sn, Cu, oder einem Harz gebildet werden, um Rost zu verhindern.
Während das Erzeugungsverfahren des gehärteten konvexen Abschnitts und des gehärteten konkaven Abschnitts unter Bezugnahme auf die 10 und 11 und die zugehörige Beschreibung beschrieben wurde, ist das Erzeugungsverfahren nicht auf dieses Verfahren beschränkt. Zum Beispiel kann ein kleiner konkaver Abschnitt vorher gebildet werden auf der Umfangsrichtungsendfläche auf der linken Seite der in 10 gezeigten Platte, und zwar an einer Position, um in Kontakt mit dem Vorsprung zu sein. Natürlich ist es notwendig, dass dieser konkave Abschnitt kleiner ist als die Größe des als Ergebnis zu erhaltenden gehärteten konkaven Abschnitts.
Bei dem Gleitlager der vorliegenden Erfindung können, nachdem das Gleitlager eingepresst ist in das Lagerhalteloch des Lagergehäuses, das Schneiden oder das Schleifen an dem Oberflächenabschnitt der Gleitschicht erfolgen.

Claims

Gleitlager (10) mit einer zylindrischen Form, umfassend: eine Fe-Legierungs-Stützmetallschicht (15) auf einer Außendurchmesserseite der zylindrischen Form und eine Gleitschicht (16) auf einer Innendurchmesserseite der zylindrischen Form; und eine erste Umfangsrichtungsendfläche (11) und eine zweite Umfangsrichtungsendfläche (12), wobei die erste Umfangsrichtungsendfläche und die zweite Umfangsrichtungsendfläche einander gegenüber liegen, wobei es einen ersten Umfangsrichtungsraum S1 gibt in einem freien Zustand zwischen der ersten Umfangsrichtungsendfläche und der zweiten Umfangsrichtungsendfläche, eine Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitten (13), die hervorstehen in Richtung der zweiten Umfangsrichtungsendfläche und gebildet sind auf der ersten Umfangsrichtungsendfläche, eine Mehrzahl von gehärteten konkaven Abschnitten (14) entsprechend der Mehrzahl von gehärteten konvexen Abschnitten, die gebildet sind auf der zweiten Umfangsrichtungsendfläche, wobei eine Dimensionsbeziehung zwischen einer maximalen Höhe LK1 einer Oberseite jedes der gehärteten konvexen Abschnitte und einer maximalen Tiefe LK2 einer Unterseite jedes der entsprechenden gehärteten konkaven Abschnitte LK1 > LK2 ist, wobei jeder der gehärteten konvexen Abschnitte eine Breite HK1 in axialer Richtung des Gleitlagers auf der ersten Umfangsrichtungsendfläche hat und jeder der gehärteten konkaven Abschnitte eine Breite HK2 in axialer Richtung auf der zweiten Umfangsrichtungsendfläche hat, wobei eine Dimensionsbeziehung zwischen der Breite HK1 jedes der gehärteten konvexen Abschnitte und der Breite HK2 jedes der entsprechenden gehärteten konkaven Abschnitte HK1 < HK2 ist, wobei ein erster gehärteter Bereich KR1 gebildet ist auf jedem der gehärteten konvexen Abschnitte der ersten Umfangsrichtungsendfläche und dessen Umgebung, wobei die Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in dem ersten gehärteten Bereich KR1 gehärtet ist, so dass eine Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht maximal ist auf der Oberseite von jedem der gehärteten konvexen Abschnitte und allmählich abnimmt in Richtung einer Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers, und ein zweiter gehärteter Bereich KR2 gebildet ist auf jedem der gehärteten konkaven Abschnitte der zweiten Umfangsrichtungsendfläche und dessen Umgebung, wobei die Fe-Legierungs-Stützmetallschicht in dem zweiten gehärteten Bereich KR2 gehärtet ist, so dass eine Härte der Fe-Legierungs-Stützmetallschicht maximal ist auf der Unterseite von jedem der gehärteten konkaven Abschnitte und allmählich abnimmt in Richtung der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers.
Gleitlager nach Anspruch 1, wobei die gehärteten konvexen Abschnitte und eine Mehrzahl von flachen Oberflächen auf der ersten Umfangsrichtungsendfläche gebildet sind, wobei jeder der gehärteten konvexen Abschnitte und jede der flachen Oberflächen abwechselnd in der axialen Richtung des Gleitlagers angeordnet sind und wobei beide Enden in der axialen Richtung die flachen Oberflächen sind.
Gleitlager nach Anspruch 1 oder 2, wobei die gehärteten konkaven Abschnitte und eine Mehrzahl von flachen Oberflächen auf der zweiten Umfangsrichtungsendfläche gebildet sind, wobei jeder der gehärteten konkaven Abschnitte und jede der flachen Oberflächen abwechselnd in der axialer Richtung des Gleitlagers angeordnet sind und wobei beide Enden in der axialen Richtung die flachen Oberflächen sind.
Gleitlager nach Anspruch 2 oder 3, wobei jede der flachen Oberflächen der ersten Umfangsrichtungsendfläche und jeder der flachen Oberflächen der zweiten Umfangsrichtungsendfläche sich in einer Richtung erstrecken, die sich senkrecht schneidet mit der Umfangsrichtung des Gleitlagers.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die maximale Höhe LK1 der Oberseite jedes der gehärteten konvexen Abschnitte angeordnet ist auf einem zentralen Abschnitt der Breite HK1 und eine Höhe von jedem der gehärteten konvexen Abschnitte allmählich abnimmt von der Oberseite zu beiden Enden in einer Breitenrichtung von jedem der gehärteten konvexen Abschnitte.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die maximale Tiefe LK2 der Unterseite jedes der gehärteten konkaven Abschnitten angeordnet ist auf einem zentralen Abschnitt der Breite HK2 und eine Tiefe von jedem der gehärteten konkaven Abschnitte allmählich abnimmt von der Unterseite zu beiden Enden in einer Breitenrichtung von jedem der gehärteten konkaven Abschnitte.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die maximale Höhe LK1 jedes der gehärteten konvexen Abschnitte eine Länge aufweist, die 0,3 bis 2% einer äußeren Umfangslänge des Gleitlagers entspricht.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die maximalen Höhen LK1 der gehärteten konvexen Abschnitte jeweils gleich sind und die Breiten HK1 der gehärteten konvexen Abschnitte jeweils gleich sind und die maximalen Tiefen LK2 der gehärteten konkaven Abschnitte jeweils gleich sind und die Breiten HK2 der gehärteten konkaven Abschnitte jeweils gleich sind.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein zweiter Umfangsrichtungsraum S2 gebildet ist zwischen der ersten Umfangsrichtungsendfläche und der zweiten Umfangsrichtungsendfläche in einem Zustand, dass die erste Umfangsrichtungsendfläche an die zweite Umfangsrichtungsendfläche anstößt und die Oberseite jedes der gehärteten konvexen Abschnitte in Kontakt mit der Unterseite von jedem der gehärteten konkaven Abschnitte kommt.
Gleitlager nach Anspruch 9, wobei der zweite Umfangsrichtungsraum S2 eine Länge hat entsprechend 0,2 bis 1% der äußeren Umfangslänge des Gleitlagers.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die gehärteten konvexen Abschnitte nur auf der ersten Umfangsrichtungsendfläche ausgebildet ist und die gehärteten konkaven Abschnitte nur auf der zweiten Umfangsrichtungsendfläche ausgebildet ist.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei jeder der gehärteten konvexen Abschnitte auch auf der zweiten Umfangsrichtungsendfläche gebildet ist und jeder der gehärteten konkaven Abschnitte auch auf der ersten Umfangsrichtungsendfläche gebildet ist.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der erste gehärtete Bereich KR1 der ersten Umfangsrichtungsendfläche gebildet ist in einem Bereich eines zentralen Winkels θ1 von 2° bis 15° von der Oberseite jedes der gehärteten konvexen Abschnitte in Richtung der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers.
Gleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der zweite gehärtete Bereich KR2 der zweiten Umfangsrichtungsendfläche gebildet ist in einem Bereich eines zentralen Winkels θ2 von 2° bis 15° von der Unterseite jedes der gehärteten konkaven Abschnitte in Richtung der Umfangsrichtungszentralabschnittsseite des Gleitlagers.