【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や一般機械に使用されるエンジン等の摺動部材、特に、摺動面への高い油供給性が要求される摺動部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車等からの排気ガスが地球環境悪化の一因であることが明確になってきており、排気ガス対策は無視できない重要な課題と位置づけられ、その一つの解決手段として、例えばハイブリットカーが開発された。ハイブリットカーは周知の通り石油燃料と電気とで走行するため、駆動手段としてエンジンと電気モータとの両者を搭載している。よって、ハイブリットカーはエンジンで走行中は電気モータが停止し、電気モータで走行中はエンジンが停止するといった状態となるため、エンジン及び電気モータが頻繁に始動、停止を繰り返す構造となっている。
【０００３】
また、大排気量車両、例えば公共機関のバス等は大気汚染に配慮し、排気ガス排出の削減のため交差点で停車する際にはエンジンを自動的に停車させるようにしたものもあり、こういった車両も上記したようにエンジン等、駆動手段においては始動、停止を頻繁に行わざるを得ない。
【０００４】
しかし、このような始動、停止を繰り返すエンジンや電気モータの場合、例えばエンジン始動後には、直ちにアイドリング回転域を超えて高速回転することが求められる。そのため、エンジン始動時においてはオイルポンプから摺動面への潤滑油の供給が時に遅れ、軸受と軸との間に介在する油膜がない、一部金属接触状態で運転される場合が起こり得てしまう。
よって、上記したような、例えばハイブリットカー等に用いられる軸受は、頻繁な始動、停止の使用に耐え得るように非焼付性、耐摩耗性、耐疲労性を向上させるために、摺動面への油供給性の改善が不可欠な要素となる。
【０００５】
こういった状況に応じるものとして、従来、軸受合金層をオーバレイ層で被覆し、このオーバレイ層に硬質粒子を直接吹き付けて、摺動面であるオーバレイ層に微細な穴を形成することにより摺動面の保油性を確保した摺動部材がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１４７４５９号公報（段落番号「００１０」−「００３４」、表４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の摺動部材では、オーバレイ層に平均粒径で２０〜１００μｍの硬質粒子を直接吹き付けることで穴の形成を行うため、穴の間隔等は調節可能であったが、その形状や深さ等は単一なものしか形成できなかった。つまり、穴の形状や深さ、或いは表面形状といったものを考慮して摺動面への油供給性の改善を図るものではなかった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、優れた摺動面への油供給性を有する摺動部材を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の通り、摺動面に穴を形成することによって軸受の保油性を高めて起動直後の摺動面への油供給性を高めることが行われていたが、単に穴を形成するだけでは、摺動面への油供給性の向上に限界があった。そこで、本発明者は、より高い摺動面への油供給性を有する穴の形状等を鋭意研究し本発明をなすに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の摺動部材は、相手材との摺動面に複数の穴を有し、それらの穴の１以上において、穴の底面が相手材の摺動方向に沿って浅くなるように傾いた構造をなす（請求項１）。
上記構成によれば、穴の深さが摺動方向に沿って浅くなるよう、換言すれば、穴の底面は摺動方向に沿って上り坂の傾斜面となっているから、この穴に保留されている潤滑油は相手材が摺動した際に、この相手材の表面に引き摺られて摺動面間に容易に流入できるようになる。したがって、本発明によって摺動面への油供給性に優れた摺動部材を実現することができる。ひいては、本発明の摺動部材によって、非焼付性、耐摩耗性を高めることができる。
【００１１】
また、穴は摺動面における幅を相手材の摺動方向に沿って小さくなるように構成しても良い（請求項２）。
このような構成によれば、請求項１同様、相手材が摺動した際に穴に保留されている潤滑油が、この相手材の表面に引き摺られて摺動面間に容易に流入できるようになり、摺動面への油供給性が向上する。
【００１２】
また、摺動面に形成する穴は、第一の穴と、この穴の底面に形成された第二の穴とで構成することが好ましい（請求項３）。
この場合、摺動部材における摺動面の摩耗が進行し、第一の穴が浅くなっても第二の穴に潤滑油を溜めることができる。
また、穴の周縁部の少なくとも一部に摺動面から突出する凸部を形成しても良い（請求項４）。凸部の存在により、相手材との初期なじみ性が向上する。そして、それらの凸部を摺動方向の上流側に形成することが、好ましい（請求項５）。この場合、初期なじみ性が向上するのみならず、穴から摺動面への油供給を妨げる恐れもない。
【００１３】
上記したそれぞれの穴の摺動面における平均径は１〜１００μｍ、最深部での深さは１〜１０μｍが好ましく（請求項６、７）、また、前記凸部の高さは５μｍ以下が好ましい（請求項８）。
そして、これらの摺動部材の穴は、パワー密度が１０６〜１０７Ｗ／ｃｍ２のレーザービームを摺動面に対し、１０−６〜１０−３ｓｅｃのパルス幅で間欠的に照射して形成することができる（請求項９）。
【００１４】
上記したレーザービームを、摺動面に対し１０〜９０度傾斜させて照射することが好ましい（請求項１０）。これにより、摺動面への油供給性に特に優れた穴を形成することができる。この場合４０度以上傾斜させて照射することがより好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車用エンジンの主軸受に適用した第一の実施例について図１ないし図５を用いて説明する。
まず、図５に示すように、自動車用エンジンの主軸受１は、２個の半割軸受２、３を突き合わせて円筒状に形成され、シリンダブロック４にベアリングキャップ５をボルト６で固定することにより構成されたハウジング部７に取り付けられている。そして、主軸受１には相手材として主軸８（クランク軸）が回転可能に嵌合支持されている。
なお、この主軸受１を構成する２個の半割軸受２、３は、同一構成のもので、以下の説明では半割軸受２について説明し、半割軸受３についてはその説明を省略する。
【００１６】
さて、半割軸受２は、図示しない鋼裏金上に軸受合金層を設けて構成された周知のもので、その摺動面としての軸受合金層の表面には半割軸受２を展開して示す図２のように、その全体に亘って微細な穴９が縦横に整列状態にして複数、この実施例では無数に形成してある。なお、軸受合金層の表面に複数の穴９が連結しないようにしてオーバレイ層を被覆してもよい。
【００１７】
上記の穴９は、主軸８の回転方向、つまり半割軸受２の摺動面に対する主軸８の摺動方向を図１の矢印Ａ方向とすると、その深さが図１（ａ）に示すように、主軸８の摺動方向Ａに沿って次第に浅くなるように形成され、その底面は摺動方向Ａに沿って上り坂の傾斜面となっている。また、穴９の平面形状は、図１（ｂ）に示すように、主軸８の摺動方向Ａに沿って次第に幅狭となるような雫（雨滴）状となっている。
【００１８】
ここで、穴９のそれぞれは摺動面での平均径が１〜１００μｍ、最深部での深さが１〜１０μｍ程度のものであるが、平均径を上記のように１〜１００μｍとすることにより、摺動面への潤滑油の供給性、保油性或いは摺動特性において良い結果を得られる。この範囲より小さい穴の場合、始動直後に必要な保油性が十分に得られず、大きい穴の場合は、穴の面積の拡大と相対的に軸受面積が縮小し摺動面の面圧が上昇してしまうので、くさび油膜の形成が損なわれ、非焼付性が低下する。より望ましい穴９の平均径は５〜２０μｍである。ここで、平均径とは、摺動面におけるそれぞれの穴９の面積を真円にそれぞれ換算した場合の、その真円の径を言う。
【００１９】
また、それぞれの穴９の最深部での深さは、その範囲を１〜１０μｍとしたが、この範囲より浅い穴の場合、潤滑油の保油性が得られず、非焼付性が低下し、深い穴の場合は、耐荷重性が低下して穴の周りから疲労が発生しやすくなる。したがって、非焼付性と耐疲労性を考慮すると、1〜１０μｍが良い。より望ましい穴９の最深部での深さは２〜５μｍである。
【００２０】
この微細な穴９は、図３に示す加工装置、例えばレーザー加工装置１０にて形成する。このレーザー加工装置１０は、伝送管１１を介して図示しないレーザー発振器、例えばＹＡＧレーザー発振器に接続された加工ノズル１２を備え、伝送管１１と加工ノズル１２との間には保護ガラス１３、その上（加工ノズル１２がない側）に集光レンズ１４が設けられている。伝送管１１は、途中が何箇所かで屈曲可能となっており、前後、左右、上下に移動、傾斜させることが可能な図示しない回転ヘッドを介して加工ノズル１２が装着されている。
【００２１】
そして、ＹＡＧレーザー発振器から放射されたレーザービームＬＢは、集光レンズ１４で集光され、保護ガラス１３を通過して加工ノズル１２から半割軸受２の摺動面に向けて照射される。加工ノズル１２にはガス導入管１５が設けられ、このガス導入管１５は図示しないガス供給源に接続されている。そして、ガス導入管１５から加工ノズル１２内に供給されたガスＡＧは、加工ノズル１２の先端の放射口１６から放射されると共に加工対象部に向かって噴出される。
【００２２】
なお、本発明において上記ＹＡＧレーザー発振器からのレーザービームＬＢは、間欠的に放射されるものとし、そのパワー密度は１０６〜１０７Ｗ／ｃｍ２、パルス幅は１０−６〜１０−３ｓｅｃとしている。
【００２３】
ここで、前記パワー密度及びパルス幅の範囲内ではレーザービームＬＢに照射された部分は瞬間的に蒸発する。上記のパワー密度およびパルス幅の範囲を超えると、プラズマを生じてしまい、レーザービームＬＢが必要深さまで届かない。逆に下回ると蒸発しない。本実施例では、レーザービームＬＢのパワー密度およびパルス幅を所望の穴が半割軸受２に形成する程度に定め、放射口１６から噴出されるガスＡＧの噴出圧力（噴出強さ）は蒸発物を吹き飛ばす程度に強くして穴９の加工を行う。
【００２４】
この場合、例えば図１の（ａ）に示すような主軸８の摺動方向Ａに沿って、その底面が浅くなるように傾いた底面（断面形状）をなす穴９を形成するには、図４に示すようにレーザービームＬＢを半割軸受２の摺動面に対して垂直ではなく傾斜させ、主軸８の摺動方向Ａとは反対方向に向けて照射する。レーザービームＬＢを摺動面に対し、１０〜９０度、好ましくは４０度以上傾けることが好ましい。
【００２５】
このように、レーザービームＬＢを傾斜させて照射することにより、前記穴９の底面は、図１（ａ）のようになり、その表面形状は図１（ｂ）に示すとおり摺動面における幅が主軸８の摺動方向Ａに向かって小さくなる、いわゆる雫状をなす。そして、半割軸受２の摺動面に一つの穴を形成した後は、次の穴の形成位置まで加工ノズル１２を回転ヘッドにより移動させ、レーザービームＬＢを照射して次の穴の形成をする、というようにして順次穴を形成してゆく。
【００２６】
次に、半割軸受２、３を突合せて、図５に示す自動車用エンジンの主軸受１として使用した場合の作用を説明する。
エンジン作動時には、図示しない潤滑油ポンプから圧送されてくる潤滑油が、主軸受１と主軸８との摺動面間に供給され、これにより摺動面間の潤滑が図られる。
【００２７】
エンジンが停止すると、潤滑ポンプも停止するため、摺動面間に存在していた潤滑油は当該摺動面間から流出して図示しないオイルパンへと戻される。このとき、半割軸受２、３の摺動面には無数の穴９が形成されているので、潤滑油の一部はこの穴９内に溜められて半割軸受２、３の摺動面に存在する。
【００２８】
そして、エンジンが再起動されると、潤滑油ポンプも起動するが、潤滑油は直ぐには主軸受１と主軸８との摺動面間には供給されない。しかしながら、半割軸受２、３の摺動面に形成された無数の穴９内には潤滑油が溜められているため、主軸８が回転し始めると、穴９内の潤滑油は主軸８に付着して、主軸受１と主軸８との摺動面間へと供給されるようになる。このため、エンジンの起動時に主軸受１と主軸８とが一部金属接触状態になるという不具合を解消することができる。
【００２９】
この場合、穴９の深さが主軸８の摺動方向Ａに向かって次第に浅くなるように形成されているから、穴９内の潤滑油は主軸８に付着して摺動面間に引きずり出され易くなる。更に本実施例では、穴９の平面形状が主軸８の摺動方向Ａに対して幅狭となる滴状となっているので、主軸８に付着した潤滑油が穴９の端で掻き落とされる事態の発生が少なく、穴９から摺動面間へ供給し易くなる。このため、主軸８の回転開始に伴って摺動面間に潤滑油が良好に供給されるようになり、非焼付性、耐摩耗性を向上させることができる。
【００３０】
次に、図６及び図７は本発明の第二の実施例を示すもので、第一の実施例と異なる箇所は、穴の底面形状である。なお、図６及び図７には第一の実施例と同一部分について、同一符号を付して示し、その詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図６（ａ）に示すように、この実施例の穴１７は、前記第一の実施例と同様の第一の穴１７ａと、この穴１７ａの最下底部である深底側の図示右端部に形成した第二の穴１７ｂとから構成されている。
【００３１】
このような穴１７を形成するには、図７に示すように、先ずレーザービームＬＢを半割軸受２の摺動面に対して垂直に照射して第二の穴１７ｂの底部に至るまでの深穴を形成し、その後、レーザービームＬＢを摺動面に対して傾けて第一の穴１７ａ相当部分における部分を形成する。または、逆に、最初に第一の穴１７ａ相当部分を形成し、その後、第二の穴１７ｂを形成するようにしても良い。
【００３２】
このような穴１７であれば、主軸８の摺動により主軸受１の摺動面が摩耗し、第一の穴１７ａの容量が減って、その保油量が減少したとしても、第二の穴１７ｂが潤滑油を十分に保持するため長期に渡り摺動面の油切れを防止して、主軸受１としての高い非焼付性及び耐摩耗性を呈するものとなる。
【００３３】
次に、図８、図９は本発明の第三の実施例を示すもので、第二の実施例と異なる所は、穴１７の周縁部に凸部１８を形成しているところである。なお、図８及び図９には第二の実施例と同一部分について、同一符号を付して示し、その詳細な説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図８（ａ）に示すように、この実施例の穴１９は、第二の実施例の第一の穴１７ａと同様の第一の穴１９ａと、第二の穴１７ｂと同様の第二の穴１９ｂから成り、その周縁部の主軸８の摺動方向Ａの上流側の端部に（以下、穴１９の上流部と称し、これとは反対側の端部を下流部と称する。）に凸部１８を有している。穴１９の平面形状は図８（ｂ）に示すように形成される。
【００３４】
このような穴１９の形成は、図９に示すようにレーザービームＬＢを半割軸受２の摺動面に対して傾斜させ、主軸８の摺動方向とは反対方向に向けて照射する。このとき、放射口１６からのガスＡＧの噴出圧力を第一の実施例での噴出圧力より少し弱めておく。このようにガスＡＧの噴出圧力を弱めておくことにより、第一の穴１９ａを形成する際、半割軸受２の摺動面におけるレーザービームＬＢによる照射部が蒸発するとき、蒸発しきらずに溶融状態となった液状の金属、いわゆるドロス（溶融物）は吹き飛ばされることなく、穴１９の周縁部に吹き上げられ、凸部１８となるものである。
【００３５】
このように凸部（軸受合金製）１８が設けられていると、主軸８の摺動によって凸部１８が潰れて摺動面に展延されるようになるので、初期なじみ性が向上する。本実施例では、特に凸部１８が穴１９の周縁部のうち上流部にあるので、主軸８の回転に伴って穴１９内の潤滑油が穴１９から摺動面間に供給される場合、凸部１８がその障害となる恐れがない。
【００３６】
凸部１８の高さは５μｍ以下が望ましく、これより高いと、摺動面への給油性が損なわれ非焼付性が低下する。なお、凸部１８は、レーザービームＬＢのパワー密度、照射方向、或いはガスＡＧの噴出勢力を変化させることにより、その位置や高さを自在に変化させることが可能である。
【００３７】
ところで、上記第一ないし第三の実施例では、半割軸受２、３の摺動面の全体に穴９、１７、１９を形成することを前提にして説明したが、必ずしも全体に形成する必要はなく、大きな荷重が作用する箇所に形成してあればよい。主軸受１の場合は、大きな荷重が作用する箇所は、シリンダ内での燃料の爆発力を受ける下側の半割軸受３の周方向のほぼ中央部分であるから、穴９、１７、１９の形成箇所を、本発明の第四の実施例を示す図１０のように半割軸受３の周方向のほぼ中央部分（網かけを施した部分）とすれば良い。
【００３８】
上述のように保油用の穴９、１７、１９は、少なくとも大きな荷重が作用する箇所に形成してあれば良いが、その箇所は対象とする軸によって異なる。軸が軸受の軸線方向両端部に片当たりする等の理由で、軸受の軸線方向両端部が大荷重の作用箇所である場合には、本発明の第五の実施例を示す図１１のように半割軸受２、３の軸線方向両側（網かけを施した部分）に保油用の穴を形成する。半割軸受２、３のうち一方の半割軸受の一部分に大きな荷重が作用するものに対しては、本発明の第六の実施例を示す図１２のように半割軸受２または３の軸線方向両側の内、大きな荷重が作用する箇所（網かけを施した部分）に穴を形成する。
【００３９】
なお、本発明は上記し、且つ図面に示す実施例に限定されるものでなく、以下のような拡張、或いは変更が可能である。
穴の底面は、相手材の摺動方向に沿った方向と異なる方向に浅くなるように傾いている部分を有しても良い。例えば、摺動方向に平行な面と穴の底面との交線が、円弧状であっても良く、要は主軸８の摺動方向Ａに沿って浅くなるものであれば良い。
軸受は半割軸受を２個突き合わせて構成するものに限られず、当初から円筒状に形成されたブッシュであっても良い。
また、軸受が支持する相手材はエンジンの主軸８に限られず、一般の産業機械、電気機器などの軸受であってもよい。更に、本発明の摺動部材は、直線移動する相手材を支持するものであっても良い。
また、１の摺動部材において、複数種の形状の穴を有するものであってもよい。例えば、半割軸受２又は３において、穴９，１７，１９を混在させたものであってもよい。更には、相手材の摺動方向に沿って浅くなるように傾いていない底面を有する穴を混在させたものであってもよい。
凸部１８は穴１９の周縁部に形成されるなら、その形成位置は特に限定せず、周縁部の全周に設けてもよい。
前述したガスＡＧは、レーザービームＬＢと並行に噴射するのではなく、専用のノズルを設け、傾けて噴射するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例を示すもので、（ａ）は穴の断面図、（ｂ）は穴の平面図
【図２】摺動部材の表面における穴の形成領域を表す平面図
【図３】加工装置を示す斜視図
【図４】穴の形成方法を示す断面図
【図５】エンジンの主軸受部分の断面図
【図６】本発明の第二の実施例を示す図１相当図
【図７】図４相当図
【図８】本発明の第三の実施例を示す図１相当図
【図９】図４相当図
【図１０】本発明の第四の実施例を示す図２相当図
【図１１】本発明の第五の実施例を示す図２相当図
【図１２】本発明の第六の実施例を示す図２相当図
【符号の説明】図中、１は主軸受（摺動部材）、２、３は半割軸受（摺動部材）、８は主軸（相手材）、９は穴、１７は穴、１７ａは第一の穴、１７ｂは第二の穴、１８は凸部、１９は穴、ＬＢはレーザービームである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sliding member such as an engine used in automobiles and general machines, and more particularly to a sliding member that requires high oil supply performance to a sliding surface.
[0002]
[Prior art]
In recent years, it has become clear that exhaust gases from automobiles and the like are a cause of deterioration of the global environment, and measures for exhaust gases are regarded as important issues that cannot be ignored. It has been developed. As is well known, a hybrid car travels with petroleum fuel and electricity, and therefore has both an engine and an electric motor as drive means. Therefore, the hybrid car has a structure in which the electric motor is stopped while the engine is running and the engine is stopped while the electric motor is running. Therefore, the engine and the electric motor are frequently started and stopped repeatedly.
[0003]
In addition, large displacement vehicles, such as buses for public institutions, have taken into account air pollution, and some have been designed to automatically stop the engine when stopping at intersections to reduce exhaust emissions. As described above, the driving means such as the engine must be frequently started and stopped as described above.
[0004]
However, in the case of an engine or an electric motor that repeats such start and stop, for example, immediately after the engine is started, it is required to rotate at a high speed beyond the idling rotation range. Therefore, when starting the engine, the supply of lubricating oil from the oil pump to the sliding surface may sometimes be delayed, and there may be a case where there is no oil film interposed between the bearing and the shaft, and there is a case where the engine is operated in a metal contact state. End up.
Therefore, the bearings used in, for example, a hybrid car as described above are applied to the sliding surface in order to improve the non-seizure property, the wear resistance, and the fatigue resistance so as to withstand the frequent use of starting and stopping. Improvement of oil supply is an indispensable element.
[0005]
In order to respond to such a situation, conventionally, the bearing alloy layer is covered with an overlay layer, and hard particles are directly sprayed on the overlay layer to form a fine hole in the overlay layer as a sliding surface. There is a sliding member that ensures the oil retaining property of the surface (see, for example, Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-147459 A (paragraph numbers “0010” to “0034”, Table 4)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the sliding member of Patent Document 1, holes are formed by directly spraying hard particles having an average particle diameter of 20 to 100 μm on the overlay layer. Only a single depth or depth could be formed. That is, the oil supply performance to the sliding surface was not improved in consideration of the shape and depth of the hole or the surface shape.
[0008]
This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide the sliding member which has the oil supply property to the outstanding sliding surface.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As described above, by forming a hole on the sliding surface, the oil retaining property of the bearing was increased to improve the oil supply property to the sliding surface immediately after startup, but simply by forming the hole, There was a limit to the improvement in oil supply to the sliding surface. Therefore, the present inventor diligently studied the shape of a hole having oil supply ability to a higher sliding surface and made the present invention.
[0010]
That is, the sliding member of the present invention has a plurality of holes on the sliding surface with the mating member, and the bottom surface of the hole becomes shallow along the sliding direction of the mating material in one or more of the holes. An inclined structure is formed (claim 1).
According to the above configuration, the depth of the hole becomes shallow along the sliding direction, in other words, the bottom surface of the hole is an inclined surface that is uphill along the sliding direction. When the mating material slides, the lubricated oil is dragged to the surface of the mating material and can easily flow between the sliding surfaces. Therefore, the sliding member excellent in the oil supply property to a sliding surface is realizable by this invention. As a result, non-seizure property and abrasion resistance can be enhanced by the sliding member of the present invention.
[0011]
Further, the hole may be configured such that the width of the sliding surface becomes smaller along the sliding direction of the counterpart material (claim 2).
According to such a configuration, as in the first aspect, the lubricating oil retained in the hole when the counterpart material slides is dragged by the surface of the counterpart material so that it can easily flow between the sliding surfaces. As a result, oil supply to the sliding surface is improved.
[0012]
Moreover, it is preferable to comprise the hole formed in a sliding surface with the 1st hole and the 2nd hole formed in the bottom face of this hole (Claim 3).
In this case, even when wear of the sliding surface of the sliding member proceeds and the first hole becomes shallow, the lubricating oil can be stored in the second hole.
Moreover, you may form the convex part which protrudes from a sliding surface in at least one part of the peripheral part of a hole. Due to the presence of the convex portion, the initial compatibility with the counterpart material is improved. And it is preferable to form these convex parts in the upstream of a sliding direction (Claim 5). In this case, not only is the initial conformability improved, but there is no possibility of preventing the oil supply from the hole to the sliding surface.
[0013]
The average diameter of the sliding surfaces of each of the above-mentioned holes is preferably 1 to 100 μm, the depth at the deepest part is preferably 1 to 10 μm (Claims 6 and 7), and the height of the convex part is preferably 5 μm or less. (Claim 8).
The holes of these sliding members are irradiated intermittently with a laser beam having a power density of 10 6 to 10 7 W / cm 2 with a pulse width of 10 −6 to 10 −3 sec. (Claim 9).
[0014]
It is preferable to irradiate the laser beam with an inclination of 10 to 90 degrees with respect to the sliding surface. Thereby, the hole excellent in the oil supply property to a sliding face can be formed. In this case, it is more preferable to irradiate with an inclination of 40 degrees or more.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is applied to a main bearing of an automobile engine will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 5, the main bearing 1 of the automobile engine is formed in a cylindrical shape by abutting two half bearings 2 and 3, and the bearing cap 5 is fixed to the cylinder block 4 with bolts 6. It is attached to the housing part 7 comprised by these. A main shaft 8 (crankshaft) is rotatably fitted and supported on the main bearing 1 as a mating member.
The two half bearings 2 and 3 constituting the main bearing 1 have the same configuration. In the following description, the half bearing 2 will be described, and the description of the half bearing 3 will be omitted.
[0016]
The half bearing 2 is a well-known one constituted by providing a bearing alloy layer on a steel back plate (not shown), and the half bearing 2 is shown expanded on the surface of the bearing alloy layer as a sliding surface. As shown in FIG. 2, a plurality of fine holes 9 are aligned in the vertical and horizontal directions over the entire area, and an infinite number are formed in this embodiment. The overlay layer may be covered so that the plurality of holes 9 are not connected to the surface of the bearing alloy layer.
[0017]
The depth of the hole 9 is as shown in FIG. 1A when the rotation direction of the main shaft 8, that is, the sliding direction of the main shaft 8 with respect to the sliding surface of the half bearing 2 is the direction of arrow A in FIG. In addition, it is formed so as to become gradually shallower along the sliding direction A of the main shaft 8, and its bottom surface is an uphill inclined surface along the sliding direction A. Further, as shown in FIG. 1B, the planar shape of the hole 9 is a ridge (raindrop) shape that becomes gradually narrower along the sliding direction A of the main shaft 8.
[0018]
Here, each of the holes 9 has an average diameter of 1 to 100 μm on the sliding surface and a depth of about 1 to 10 μm at the deepest portion, and the average diameter is 1 to 100 μm as described above. As a result, good results can be obtained in terms of the supply of lubricating oil to the sliding surface, oil retention, or sliding characteristics. If the hole is smaller than this range, the required oil retention cannot be obtained immediately after starting. If the hole is larger, the bearing area decreases and the surface pressure of the sliding surface increases as the hole area increases. Therefore, the formation of the wedge oil film is impaired, and the non-seizure property is lowered. A more desirable average diameter of the holes 9 is 5 to 20 μm. Here, the average diameter means the diameter of the perfect circle when the area of each hole 9 on the sliding surface is converted into a perfect circle.
[0019]
Further, the depth at the deepest part of each hole 9 is 1 to 10 μm, but in the case of a hole shallower than this range, the oil retaining property of the lubricating oil cannot be obtained, and the non-seizure property is reduced. In the case of a deep hole, the load resistance decreases and fatigue is likely to occur from around the hole. Therefore, considering non-seizure properties and fatigue resistance, 1 to 10 μm is preferable. A more desirable depth at the deepest portion of the hole 9 is 2 to 5 μm.
[0020]
The fine holes 9 are formed by a processing apparatus shown in FIG. 3, for example, a laser processing apparatus 10. The laser processing apparatus 10 includes a processing nozzle 12 connected to a laser oscillator (not shown), for example, a YAG laser oscillator, via a transmission tube 11. A protective glass 13 is disposed between the transmission tube 11 and the processing nozzle 12. A condensing lens 14 is provided on the side where the processing nozzle 12 is not provided. The transmission pipe 11 can be bent at some points along the way, and a processing nozzle 12 is mounted via a rotating head (not shown) that can be moved and tilted back and forth, left and right, and up and down.
[0021]
The laser beam LB emitted from the YAG laser oscillator is condensed by the condenser lens 14, passes through the protective glass 13, and is irradiated from the processing nozzle 12 toward the sliding surface of the half bearing 2. The processing nozzle 12 is provided with a gas introduction pipe 15, and this gas introduction pipe 15 is connected to a gas supply source (not shown). The gas AG supplied from the gas introduction pipe 15 into the processing nozzle 12 is emitted from the radiation port 16 at the tip of the processing nozzle 12 and is ejected toward the processing target portion.
[0022]
In the present invention, the laser beam LB from the YAG laser oscillator is emitted intermittently, its power density is 10 6 to 10 7 W / cm 2 , and its pulse width is 10 −6 to 10 −3 sec. It is said.
[0023]
Here, the portion irradiated with the laser beam LB evaporates instantaneously within the range of the power density and the pulse width. When the above power density and pulse width are exceeded, plasma is generated and the laser beam LB does not reach the required depth. On the contrary, it does not evaporate below. In this embodiment, the power density and pulse width of the laser beam LB are determined so that a desired hole is formed in the half bearing 2, and the ejection pressure (ejection strength) of the gas AG ejected from the radiation port 16 is an evaporant. The hole 9 is processed by strengthening it to the extent that it is blown away.
[0024]
In this case, for example, in order to form the hole 9 having a bottom surface (cross-sectional shape) inclined so that the bottom surface becomes shallow along the sliding direction A of the main shaft 8 as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the laser beam LB is tilted rather than perpendicular to the sliding surface of the half bearing 2 and irradiated in the direction opposite to the sliding direction A of the main shaft 8. It is preferable that the laser beam LB is tilted by 10 to 90 degrees, preferably 40 degrees or more with respect to the sliding surface.
[0025]
Thus, by irradiating the laser beam LB at an angle, the bottom surface of the hole 9 becomes as shown in FIG. 1A, and the surface shape is the width of the sliding surface as shown in FIG. 1B. Is smaller in the sliding direction A of the main shaft 8 and forms a so-called bowl shape. Then, after forming one hole on the sliding surface of the half bearing 2, the machining nozzle 12 is moved to the next hole formation position by the rotary head, and the laser beam LB is irradiated to form the next hole. Then, the holes are formed sequentially.
[0026]
Next, the operation when the half bearings 2 and 3 are abutted and used as the main bearing 1 of the automobile engine shown in FIG. 5 will be described.
When the engine is operating, lubricating oil pumped from a lubricating oil pump (not shown) is supplied between the sliding surfaces of the main bearing 1 and the main shaft 8, thereby achieving lubrication between the sliding surfaces.
[0027]
When the engine is stopped, the lubricating pump is also stopped, so that the lubricating oil existing between the sliding surfaces flows out from the sliding surfaces and is returned to an oil pan (not shown). At this time, since innumerable holes 9 are formed in the sliding surfaces of the half bearings 2 and 3, a part of the lubricating oil is accumulated in the holes 9 and the sliding surfaces of the half bearings 2 and 3. Exists.
[0028]
When the engine is restarted, the lubricating oil pump is also started, but the lubricating oil is not immediately supplied between the sliding surfaces of the main bearing 1 and the main shaft 8. However, since the lubricating oil is stored in the innumerable holes 9 formed on the sliding surfaces of the half bearings 2 and 3, the lubricating oil in the holes 9 reaches the main shaft 8 when the main shaft 8 starts to rotate. It adheres and is supplied between the sliding surfaces of the main bearing 1 and the main shaft 8. For this reason, the malfunction that the main bearing 1 and the main axis | shaft 8 will be in a metal contact state at the time of starting of an engine can be eliminated.
[0029]
In this case, since the depth of the hole 9 is formed so as to gradually become shallower in the sliding direction A of the main shaft 8, the lubricating oil in the hole 9 adheres to the main shaft 8 and drags between the sliding surfaces. It becomes easy to be done. Further, in the present embodiment, the planar shape of the hole 9 is a drop shape that becomes narrower with respect to the sliding direction A of the main shaft 8, so that the lubricating oil adhering to the main shaft 8 is scraped off at the end of the hole 9. The occurrence of the situation is small, and the supply from the hole 9 to the sliding surface is facilitated. For this reason, with the start of rotation of the main shaft 8, the lubricating oil can be satisfactorily supplied between the sliding surfaces, and the non-seizure property and the wear resistance can be improved.
[0030]
Next, FIGS. 6 and 7 show a second embodiment of the present invention, and the place different from the first embodiment is the bottom shape of the hole. 6 and 7, the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different parts are described.
As shown in FIG. 6A, the hole 17 of this embodiment includes a first hole 17a similar to that of the first embodiment, and a right end portion on the deep bottom side which is the lowest bottom portion of the hole 17a. And the second hole 17b formed in the above.
[0031]
In order to form such a hole 17, as shown in FIG. 7, first, the laser beam LB is irradiated perpendicularly to the sliding surface of the half bearing 2 until the bottom of the second hole 17b is reached. A deep hole is formed, and then the laser beam LB is tilted with respect to the sliding surface to form a portion corresponding to the first hole 17a. Or conversely, the portion corresponding to the first hole 17a may be formed first, and then the second hole 17b may be formed.
[0032]
With such a hole 17, even if the sliding surface of the main bearing 1 is worn due to the sliding of the main shaft 8, the capacity of the first hole 17a is reduced, and the oil retaining amount is reduced, Since the hole 17b sufficiently retains the lubricating oil, the sliding surface is prevented from running out of oil for a long period of time, and exhibits high seizure resistance and wear resistance as the main bearing 1.
[0033]
Next, FIGS. 8 and 9 show a third embodiment of the present invention. The difference from the second embodiment is that a convex portion 18 is formed on the peripheral edge of the hole 17. 8 and 9, the same parts as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only different parts are described.
As shown in FIG. 8A, the hole 19 in this embodiment includes a first hole 19a similar to the first hole 17a in the second embodiment and a second hole similar to the second hole 17b. It consists of a hole 19b, and is located at the upstream end of the peripheral portion of the main shaft 8 in the sliding direction A (hereinafter referred to as the upstream portion of the hole 19 and the opposite end to the downstream portion). A convex portion 18 is provided. The planar shape of the hole 19 is formed as shown in FIG.
[0034]
The formation of the hole 19 is performed by inclining the laser beam LB with respect to the sliding surface of the half bearing 2 as shown in FIG. 9 and irradiating it in the direction opposite to the sliding direction of the main shaft 8. At this time, the jet pressure of the gas AG from the radiation port 16 is slightly weaker than the jet pressure in the first embodiment. By reducing the gas AG jet pressure in this way, when the first hole 19a is formed, when the irradiated portion by the laser beam LB on the sliding surface of the half bearing 2 evaporates, it melts without being completely evaporated. The liquid metal in a state, so-called dross (melt), is blown up to the peripheral edge portion of the hole 19 without being blown away, and becomes a convex portion 18.
[0035]
When the convex portion (made of a bearing alloy) 18 is provided in this way, the convex portion 18 is crushed by the sliding of the main shaft 8 and spreads on the sliding surface, so that the initial conformability is improved. In the present embodiment, in particular, since the convex portion 18 is in the upstream portion of the peripheral portion of the hole 19, when the lubricating oil in the hole 19 is supplied from the hole 19 to the sliding surface as the main shaft 8 rotates, There is no fear that the convex part 18 becomes the obstacle.
[0036]
As for the height of the convex part 18, 5 micrometers or less are desirable, and when higher than this, the oil supply property to a sliding surface will be impaired and non-seizure property will fall. Note that the position and height of the convex portion 18 can be freely changed by changing the power density of the laser beam LB, the irradiation direction, or the ejection force of the gas AG.
[0037]
In the first to third embodiments, the description has been made on the assumption that the holes 9, 17, and 19 are formed on the entire sliding surfaces of the half bearings 2 and 3. However, it may be formed at a location where a large load acts. In the case of the main bearing 1, the location where the large load is applied is the substantially central portion in the circumferential direction of the lower half bearing 3 that receives the explosive force of the fuel in the cylinder. What is necessary is just to make a formation location into the substantially center part (part which gave the shading) of the circumferential direction of the half bearing 3 like FIG. 10 which shows the 4th Example of this invention.
[0038]
As described above, the oil retaining holes 9, 17, and 19 may be formed at least at locations where a large load acts, but the locations vary depending on the target shaft. In the case where both ends in the axial direction of the bearing are places where a heavy load is applied because the shaft hits both ends in the axial direction of the bearing, as shown in FIG. 11 showing the fifth embodiment of the present invention. Oil retaining holes are formed on both axial sides of the half bearings 2 and 3 (shaded portions). Of the half bearings 2, 3, for which a large load acts on a part of one half bearing, the axis of the half bearing 2, 3 as shown in FIG. 12 showing the sixth embodiment of the present invention. A hole is formed in a portion (shaded portion) where a large load acts on both sides in the direction.
[0039]
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be expanded or changed as follows.
The bottom surface of the hole may have a portion inclined so as to be shallow in a direction different from the direction along the sliding direction of the counterpart material. For example, the line of intersection between the surface parallel to the sliding direction and the bottom surface of the hole may be arcuate, and it is sufficient that the line becomes shallow along the sliding direction A of the main shaft 8.
The bearing is not limited to a structure in which two half bearings are butted, and may be a bush formed in a cylindrical shape from the beginning.
The counterpart material supported by the bearing is not limited to the main shaft 8 of the engine, but may be a bearing for a general industrial machine, an electric device, or the like. Furthermore, the sliding member of the present invention may support a mating member that moves linearly.
One sliding member may have a plurality of types of holes. For example, in the half bearing 2 or 3, the holes 9, 17, and 19 may be mixed. Furthermore, the hole which has the bottom face which is not inclined so that it may become shallow along the sliding direction of the other party material may be mixed.
If the convex part 18 is formed in the peripheral part of the hole 19, the formation position is not specifically limited, You may provide in the perimeter of a peripheral part.
The above-described gas AG is not injected in parallel with the laser beam LB, but a dedicated nozzle may be provided and injected at an angle.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a sectional view of a hole, and FIG. 1B is a plan view of the hole. FIG. 3 is a perspective view showing a processing apparatus. FIG. 4 is a sectional view showing a method for forming a hole. FIG. 5 is a sectional view of a main bearing portion of an engine. FIG. 6 shows a second embodiment of the invention. FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 4. FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 1. FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 4. FIG. 10 is a diagram illustrating a fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 2 illustrating a fifth embodiment of the present invention. FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 2 illustrating a sixth embodiment of the present invention. 1 is a main bearing (sliding member), 2 and 3 are half bearings (sliding members), 8 is a main shaft (counter member), 9 is a hole, 17 is a hole, 17a is a first hole, and 17b is a second Hole, 18 is convex, 19 is hole, LB It is a laser beam.
