JP2014163470A - 摺動部材の製造方法、及び、摺動部材 - Google Patents

Abstract

【課題】円筒状のアウターとインナーとの間の締め代を高精度に管理する必要がないため、摺動部材の製造にかかる時間やコストを抑制することが可能となる、摺動部材の製造方法、及び、摺動部材を提供する。
【解決手段】軸受４０の製造方法は、円筒状の内側部材であるブシュ２０を形成する、内側部材形成工程と、板状部材１７（曲げ部材１７Ｃ）でブシュ２０を巻き込み、板状部材１７（曲げ部材１７Ｃ）の両側端部を接合することにより、ブシュ２０の外周面に円筒状の外側部材であるカラー３０を形成する、外側部材形成工程と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、摺動部材の製造方法、及び、摺動部材の技術に関し、より詳細には加工性に優れた摺動部材を製造する技術に関する。

従来、建機や自動車などの各種機械において、ハウジングに挿通された軸を回転可能とするために、すべり軸受などの摺動部材が用いられており、これに関する技術も開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００７−３３３１８５号公報

前記特許文献１に記載の技術によれば、円筒状の裏金（アウター）の内周部に円筒状の焼結材料（インナー）を圧入して摺動部材を構成している。このような構成によれば、円筒状のアウターとインナーとの間の締め代を高精度に管理する必要があるため、摺動部材の製造にかかる時間やコストが増大する要因となっていた。

本発明は、上記のような状況を鑑み、円筒状のアウターとインナーとの間の締め代を高精度に管理する必要がないため、摺動部材の製造にかかる時間やコストを抑制することが可能となる、摺動部材の製造方法、及び、摺動部材を提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、円筒状の内側部材を形成する、内側部材形成工程と、板状部材で前記内側部材を巻き込み、前記板状部材の両側端部を接合することにより、前記内側部材の外周面に円筒状の外側部材を形成する、外側部材形成工程と、を備えるものである。

請求項２においては、前記内側部材形成工程において、内側板状部材の両側端部を突き合せることにより前記内側部材を形成するものである。

請求項３においては、前記内側部材形成工程において、パイプ材又はソリッド材を切削することにより前記内側部材を形成するものである。

請求項４においては、前記内側部材は、外周部分である裏金と、内周部分であるライニングとを備え、前記外側部材形成工程の前に、前記ライニングの内周面に多数の窪みであるインデントを形成するインデント形成工程を備えるものである。

請求項５においては、前記外側部材の硬度は、前記内側部材の硬度よりも小さいものである。

請求項６においては、前記板状部材の両側端部は互いに係合可能なクリンチ形状に形成され、前記外側部材形成工程において、前記クリンチ形状を係合させることにより、前記板状部材の両側端部を接合するものである。

請求項７においては、前記外側部材形成工程において、前記板状部材の両側端部を溶接により接合するものである。

請求項８においては、前記外側部材形成工程の前に、前記内側部材に熱処理を施す熱処理工程を備えるものである。

請求項９においては、請求項１から請求項８の何れか１項に記載の摺動部材の製造方法で製造したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明に係る摺動部材の製造方法、及び、摺動部材によれば、円筒状のアウターとインナーとの間の締め代を高精度に管理する必要がないため、摺動部材の製造にかかる時間やコストを抑制することが可能となる。

本実施形態に係る摺動部材を示した斜視図。 本実施形態に係る摺動部材の製造方法におけるフローを示した図。 ブシュの製造に係る各工程を示した図。 摺動部材の製造に係る各工程を示した図。

まず、第一実施形態に係る摺動部材である軸受４０（図１及び図４を参照）の製造方法について説明する。
本実施形態に係る摺動部材である軸受４０は、図示しないハウジングに挿通された軸を回転可能とするために用いられるすべり軸受であり、ハウジングに圧入されて使用されるものである。

軸受４０は図１、図２及び図４に示す如く、円筒状の内側部材であるブシュ２０の外周面に、円筒状の外側部材であるカラー３０を形成して製造する。図２に示す如く、本実施形態に係るブシュ２０は主に、荒曲げ（ステップＳ１１）、突き合せ成形（ステップＳ１２）、熱処理（ステップＳ１３）の各工程により成形する。一方、カラー３０は主に、板状部材１７にクリンチ切断（ステップＳ２１）、荒曲げ（ステップＳ２２）の各工程を施した後で、ブシュ２０の挿入（ステップＳ３１）、巻き込み成形（ステップＳ３２）、含油仕上げ（ステップＳ３３）を行うことにより成形し、同時に軸受４０が完成する。

本実施形態に係るブシュ２０の成形方法について、図３を用いてさらに説明する。ブシュ２０の成形方法は詳細には図３に示す如く、粉末散布（ステップＳ０１）、焼結・圧延（ステップＳ０２）、インデント形成（ステップＳ０３）、荒曲げ（ステップＳ１１）、突き合せ成形（ステップＳ１２）の各工程を備える。以下、それぞれの工程について具体的に説明する。

図３に示す粉末散布工程（ステップＳ０１）では、まず、板状の金属部材である裏金１５を準備する。この裏金１５の材料には例えば鉄系部材などが用いられる。次に、主に鉄粉と銅粉とが略均一に混合された金属粉末を、散布装置を用いて裏金１５の表面１５ａに散布し、散布層１１ｂを形成する。このように、板状の裏金１５の表面に略均一に散布層１１ｂを形成して、板状の焼結前部材１０ｂを構成する。

次に、図３に示す焼結・圧延工程（ステップＳ０２）では、粉末散布工程（ステップＳ０１）で構成した焼結前部材１０ｂを焼結炉に入れてヒータで加熱し、散布層１１ｂにおける主成分である鉄粉末の融点よりも低い温度（例えば、８００〜１３００度）の雰囲気で散布層１１ｂを焼結させる。これにより、散布層１１ｂは多孔質の焼結層１１となり、焼結前部材１０ｂは裏金１５と焼結層１１とのバイメタルからなる内側板状部材である焼結合金１０となる。焼結合金１０は後述する如く、裏金１５がブシュ２０の外周部分として、焼結層１１がブシュ２０の内周部分であるライニングとして形成される。

本実施形態では、焼結工程を複数回繰り返すと同時に、焼結工程の間に焼結合金１０をローラで圧延する圧延工程を行うことにより、焼結合金１０の板厚を薄く形成している。また、本実施形態では連帯焼結法によって焼結合金１０を形成するものであるが、単体焼結法など他の方法で形成する構成とすることも可能である。

次に、図３に示すインデント形成工程（ステップＳ０３）では、焼結合金１０を図示しないプレス機でプレスすることにより、焼結合金１０における焼結層１１の側の面（ブシュ２０におけるライニングの内周面）に、多数の窪みであるインデント１０ａを形成する。本実施形態におけるインデント１０ａは多数の球形の窪みとして形成されているが、インデント１０ａに代えて溝を加工する構成とすることも可能である。

次に、図２及び図３に示す荒曲げ工程（ステップＳ１１）では、インデント形成工程（ステップＳ０３）でインデント１０ａを形成した焼結合金１０を、焼結層１１が内側となるように図示しない曲げ加工機等によって巻いて曲げ加工を行い、中央部分が半円筒状の曲げ部材１０Ｃを成形する。この荒曲げ工程によって形成される曲げ部材１０Ｃにおける内側の面（インデント１０ａが形成された面）が、ブシュ２０におけるライニングの内周面となる。

次に、図２及び図３に示す、突き合せ成形工程（ステップＳ１２）では、半円筒形状の固定型である上型５１ｓの側に曲げ部材１０Ｃの中央部分（半円筒状部分）をセットする。そして、同じく半円筒形状の可動型である下型５１ｍを、曲げ部材１０Ｃの端部の側から図３に示す矢印Ｕ１の如く近接させるのである。これにより、図３に示す如く内側板状部材である曲げ部材１０Ｃの両側端部を、下型５１ｍの半円筒面に沿わせて変形させることにより突き合せ、内側部材であるブシュ２０を形成するのである。この段階においては、ブシュ２０における突き合せ部分には若干の隙間が生じていても差し支えない。つまり、ブシュ２０は概ね円筒状に形成されていればよく、突き合せ部分が完全に接合されている必要はない。

次に、図２に示す熱処理工程（ステップＳ１３）では、ブシュ２０に対して焼入れ・焼き戻し等の熱処理を行い、ブシュ２０の硬化を行う。この処理より、裏金１５及び焼結層１１それぞれの硬度が向上し（例えば、裏金１５はビッカース硬さ１００〜４００、焼結層１１はビッカース硬さ３００〜８００）、ブシュ２０の強度が向上する。

続いて、本実施形態に係るカラー３０の成形方法について、図４を用いてさらに説明する。カラー３０は詳細には図４に示す如く、板状部材１７にクリンチ切断（ステップＳ２１）、荒曲げ（ステップＳ２２）の各工程を施した後で、ブシュ２０を挿入（ステップＳ３１）、巻き込み成形（ステップＳ３２）の各工程により形成される。以下、それぞれの工程について具体的に説明する。

図２及び図４に示すクリンチ切断工程（ステップＳ２１）では、鋼板である長板部材１６を図４中の矢印Ｐに示す如くクリンチ型６１で打ち抜き、板状部材１７を取り出す。本実施形態において、長板部材１６の硬度は内側部材であるブシュ２０の硬度よりも小さいものを用いている。板状部材１７の両側端部は互いに係合可能なクリンチ形状に形成されている。具体的には、板状部材１７の一端部（図４における右端部）には係合部である係合凸部１７ａが略円形状に形成され、板状部材１７の他端部（図４における左端部）には被係合部である係合凹部１７ｂが係合凸部１７ａと同程度の略円形状に形成されている。つまり、図４に示す如く、係合凸部１７ａ及び係合凹部１７ｂのそれぞれの形状が形成されたクリンチ型６１で長板部材１６を順に打ち抜くことにより、両端にクリンチ形状を有する板状部材１７が形成されるのである。

次に、図２及び図４に示す荒曲げ工程（ステップＳ２２）では、クリンチ切断工程（ステップＳ２１）で形成した板状部材１７を図示しない曲げ加工機等によって巻いて曲げ加工を行い、中央部分が半円筒状の曲げ部材１７Ｃを成形する。この際、曲げ部材１７Ｃにおける内周面の曲率半径は、ブシュ２０における外周面の曲率半径と略同一か、少し大きくなるように形成する。この荒曲げ工程によって形成される曲げ部材１７Ｃにおける外側の面が、カラー３０の外周面、即ち軸受４０の外周面となる。

次に、図２に示す如く、曲げ部材１７Ｃの内側に内側部材であるブシュ２０を挿入する（ステップＳ３１）。そして、図２及び図４に示す、巻き込み成形工程（ステップＳ３２）では、半円筒形状の固定型である上型５２ｓの側に曲げ部材１７Ｃの中央部分（半円筒状部分）とブシュ２０とをセットする。そして、同じく半円筒形状の可動型である下型５２ｍを、曲げ部材１７Ｃの端部の側から図４に示す矢印Ｕ２の如く近接させるのである。これにより、図４に示す如く板状部材である曲げ部材１７Ｃの両側端部を、下型５２ｍの半円筒面に沿わせて変形させることによりブシュ２０を巻き込むように、クリンチ形状を係合させる。具体的には、係合凸部１７ａを係合凹部１７ｂに進入させて係合させることにより、板状部材である曲げ部材１７Ｃの両側端部を接合するのである。このようにして、外側部材であるカラー３０を外周面とする軸受４０が形成される。

次に、図２に示す含油・仕上げ工程（ステップＳ３３）では、含油機を用いて軸受４０に高粘度潤滑油からなる油分を含浸させる。含油工程では、高粘度潤滑油を加熱して低粘度化し、この潤滑油内に軸受４０を浸漬し、真空雰囲気下で静置する。これにより、軸受４０の気孔内の空気が気孔外へ吸い出される一方で、低粘度化した潤滑油が軸受４０の気孔内に吸引される。潤滑油を吸引した軸受４０を空気中に取り出して室温にまで放冷すると、低粘度化した潤滑油は軸受４０の気孔内で再び元の高粘度潤滑油に戻り流動性を失う。これにより、高粘度潤滑油を軸受４０の気孔内に留めておくことができる。

上記の如く、本実施形態に係る摺動部材である軸受４０の製造方法においては、円筒状の内側部材であるブシュ２０を形成する、内側部材形成工程と、板状部材１７（曲げ部材１７Ｃ）でブシュ２０を巻き込み、板状部材１７（曲げ部材１７Ｃ）の両側端部を突き合せて（具体的には、曲げ部材１７Ｃにおける両端面のうち係合凸部１７ａ及び係合凹部１７ｂを除いた面同士を接触させて）接合することにより、ブシュ２０の外周面に円筒状の外側部材であるカラー３０を形成する、外側部材形成工程と、を備える。

つまり、本実施形態においては軸受４０の製造に際して、円筒状の裏金（アウター）の内周部に円筒状の焼結材料（インナー）を圧入するのではなく、内側部材（ブシュ２０）の周囲に外側部材（カラー３０）を巻き込む構成としている。これにより、円筒状の内側部材と外側部材との間の締め代を高精度に管理する必要がないため、摺動部材の製造にかかる時間やコストを低減させることが可能となる。なお、本実施形態に係る軸受４０はブシュ２０とカラー３０との二層で構成したが、他の部材を内側に備える三層以上の構成とすることも可能である。即ち、最も外周部分に位置する部材を板状部材とし、その両側端部を突き合せて接合するのである。

また、本実施形態においては、内側部材であるブシュ２０の形成工程において、内側板状部材である曲げ部材１０Ｃの両側端部を突き合せることによりブシュ２０を形成している。これにより、ブシュ２０の成形の自由度を大きくすることができる。なお、ブシュ２０をパイプ材又はソリッド材を切削することにより形成することも可能である。

また、本実施形態においてブシュ２０は外周部分である裏金１５と、内周部分のライニングである焼結層１１とを備えている。そして、カラー３０の形成工程の前に、ライニング（焼結層１１）の内周面に多数の窪みであるインデント１０ａを形成するインデント形成工程を備える。これにより、軸受４０を使用する際に、その内周面に形成されたインデント１０ａで潤滑油を保持し、摺動性を向上させることができる。

また、本実施形態においては、外側部材であるカラー３０の硬度は、内側部材であるブシュ２０の硬度よりも小さいものを用いている。これにより、巻き込む側の外側部材の硬度が小さくなるため、カラー３０を形成する際に成形性が向上する。

また、本実施形態においては、板状部材１７の両側端部は互いに係合可能なクリンチ形状に形成している。そして、カラー３０の形成工程において、クリンチ形状を係合させることにより、板状部材１７（曲げ部材１７Ｃ）の両側端部を接合している。これにより、カラー３０を形成すると同時にクリンチ形状を係合させることができ、別途溶接等で接合する構成よりも工程数を減少させることが可能となる。なお、カラー３０の形成工程で板状部材にクリンチ形状を形成せずに、その両側端部を溶接等により接合する構成とすることも可能である。

また、内側部材であるブシュ２０を形成する際に、突き合せ成形工程（ステップＳ１２）において、内側板状部材である曲げ部材１０Ｃの両側端部を、クリンチ又は溶接等により接合する構成とすることも可能である。

また、本実施形態においては、カラー３０の形成工程の前に、ブシュ２０に熱処理を施す熱処理工程を備える。これにより、ブシュ２０（裏金１５及び焼結層１１）の硬度を向上させることができる。
さらに、内側部材であるブシュ２０の突き合せ成形工程（ステップＳ１２）の際に突き合せた端部間に隙間がある場合でも、外側部材の巻き込み成形工程（ステップＳ３２）にて隙間を閉じることが可能である。

１０ 焼結合金
１１ 焼結層
１５ 裏金
１７ 板状部材
１７Ｃ 曲げ部材
２０ ブシュ
３０ カラー
４０ 軸受

Claims (9)

1. 円筒状の内側部材を形成する、内側部材形成工程と、
   板状部材で前記内側部材を巻き込み、前記板状部材の両側端部を接合することにより、前記内側部材の外周面に円筒状の外側部材を形成する、外側部材形成工程と、を備える、
   ことを特徴とする、摺動部材の製造方法。
2. 前記内側部材形成工程において、内側板状部材の両側端部を突き合せることにより前記内側部材を形成する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の摺動部材の製造方法。
3. 前記内側部材形成工程において、パイプ材又はソリッド材を切削することにより前記内側部材を形成する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の摺動部材の製造方法。
4. 前記内側部材は、外周部分である裏金と、内周部分であるライニングとを備え、
   前記外側部材形成工程の前に、前記ライニングの内周面に多数の窪みであるインデントを形成するインデント形成工程を備える、
   ことを特徴とする、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の摺動部材の製造方法。
5. 前記外側部材の硬度は、前記内側部材の硬度よりも小さい、
   ことを特徴とする、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の摺動部材の製造方法。
6. 前記板状部材の両側端部は互いに係合可能なクリンチ形状に形成され、
   前記外側部材形成工程において、前記クリンチ形状を係合させることにより、前記板状部材の両側端部を接合する、
   ことを特徴とする、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の摺動部材の製造方法。
7. 前記外側部材形成工程において、前記板状部材の両側端部を溶接により接合する、
   ことを特徴とする、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の摺動部材の製造方法。
8. 前記外側部材形成工程の前に、前記内側部材に熱処理を施す熱処理工程を備える、
   ことを特徴とする、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の摺動部材の製造方法。
9. 請求項１から請求項８の何れか１項に記載の摺動部材の製造方法で製造した、
   ことを特徴とする、摺動部材。

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