JP2021011626A - 摺動部材及びそれに用いる分割片 - Google Patents

Abstract

【課題】周方向へ複数の分割片に分割する場合でも、合わせ目における耐焼付性を高める摺動部材を提供する。【解決手段】周方向で２つ以上の分割片２０に分割されている摺動部材１０は、軸受合金層１１及びオーバレイ層１２を備える。オーバレイ層１２は、合金のマトリクス３１、及びマトリクス３１より融点が低くマトリクス３１に析出している金属相３２を有する。分割片２０は、合わせ目２１から周方向へ特定の範囲に設けられている特定部２２、及び特定部２２を除く本体部２３を有する。金属相３２は、特定部２２における分割片２０の軸に垂直な断面において、長軸の傾斜角度Ｘが設定範囲にある第一金属相３２１と、設定範囲にない第二金属相３２２とに分類される。そして、特定部２２における第一金属相３２１の含有数の割合Ａ（％）、及び第二金属相３２２の含有数の割合Ｂ（％）は、Ａ：Ｂ＝６０〜８０：４０〜２０である。【選択図】図１

Description

本発明は、摺動部材及びそれに用いる分割片に関する。

軸部材の軸受に用いられる摺動部材は、円筒状の裏金層の内周側に軸受合金層、及びこの軸受合金層を覆うオーバレイ層を備えている。特許文献１の場合、オーバレイ層に相当するすべり層は、カソードスパッタリングによって形成されている。このような摺動部材は、加工及び組み付けの工程を省略するために例えば半円筒形状など、一般に周方向に２つ以上の分割片に分割されている。そのため、２つの分割片が接する部分には、合わせ目が形成される。

この合わせ目は、例えば軸受装置などに精度よく組み付けても、公差によって微小なずれが生じる。つまり、分割片からなる摺動部材は、合わせ目において径方向へ微小な段差が形成される。このような微小な段差は、摺動部材の内周側に形成される潤滑油の油膜切れを招く原因となる。段差によって油膜切れが生じると、局所的な温度の上昇を招き、潤滑油の粘度が低下する。その結果、さらなる油膜切れが生じやすくなり、最終的には耐焼付性の低下を招くおそれがある。

特開昭６３−１７２０１７号公報

そこで、周方向へ複数の分割片に分割する場合でも、合わせ目の近傍における耐焼付性を高める摺動部材及び分割片を提供することを目的とする。

一実施形態による摺動部材は、軸受合金層と、前記軸受合金層の内周側に設けられ合金のマトリクス、及び前記マトリクスより融点が低く前記マトリクスに固溶することなく析出している金属相を有するオーバレイ層と、を備える。この摺動部材は、周方向で２つ以上の分割片に分割された筒状である。前記分割片は、隣り合う前記分割片の合わせ目から周方向へ特定の範囲に設けられている特定部と、前記特定部を除く本体部と、を有する。前記分割片の軸に垂直な断面において、前記マトリクスに析出する前記金属相のうち任意の金属相を特定金属相とし、前記断面において前記特定金属相の前記本体部側の端部に接するとともに板厚方向に伸びる仮想線を設定し、前記仮想線における前記分割片の内周側を０°とし、前記仮想線に垂直であって前記特定金属相から近い前記合わせ目側を９０°としたとき、前記特定金属相の長軸の傾斜角度Ｘが設定範囲である６０°≦Ｘ≦９０°となる第一金属相と、前記傾斜角度Ｘが前記設定範囲でない第二金属相と、を含む。前記特定部における前記第一金属相の含有数の割合Ａ（％）、及び前記第二金属相の含有数の割合Ｂ（％）は、Ａ：Ｂ＝６０〜８０：４０〜２０である。

これにより、相手部材と摺動する摺動面にはマトリクスに析出する金属相が露出する。この摺動面に露出する金属相は、摺動面における相手部材との摩擦によって溶融し、融解によって周辺から熱を奪う。そのため、金属相の周辺の温度の上昇が抑えられ、潤滑油の温度の上昇も抑えられる。その結果、潤滑油の粘度の低下が低減される。特に、金属相のうちその長軸の傾斜角度Ｘが設定範囲である６０°≦Ｘ≦９０°となる第一金属相は、摺動面に露出する面積が適度に確保される。そのため、摺動面には、溶融した金属相が十分に供給される。一方、傾斜角度Ｘが設定範囲外となる第二金属相は、摺動面に露出する面積が小さく金属相の溶融にともなう融解熱が小さくなったり、摺動面に露出する面積が過大となり短期間で消失したりする。このように、一実施形態の場合、金属相の傾斜角度を制御することにより、第一金属相の溶融によって複数の分割片の合わせ目における温度の上昇が抑えられ、油膜の粘度の低下にともなう油膜切れが低減される。したがって、合わせ目における耐焼付性を高めることができる。

一実施形態による摺動部材の要部を拡大した模式図 一実施形態による摺動部材の分割片の構造を示す模式図 一実施形態による摺動部材の外観を示す模式的な斜視図 一実施形態による摺動部材の分割片における特定部及び本体部を示す概略図 図２のＶ部分における断面を拡大した模式図 一実施形態による摺動部材において、観察の対象となる部位を説明するための模式図であり、（Ａ）は摺動部材をその中心から見た図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂから見た図 図６の断面Ｓ１から断面Ｓ６に相当する断面における組織を示す模式図 一実施形態による摺動部材において、金属相を説明するための模式図 食違い試験の試験条件を示す概略図 回転荷重試験の試験条件を示す概略図 摩耗試験の試験条件を示す概略図 金属相の平均長さが２０μｍの試料を用いた試験結果を示す概略図 金属相の平均長さが２０μｍの試料を用いた試験結果を示す概略図 金属相の平均長さが１４μｍの試料を用いた試験結果を示す概略図 金属相の平均長さが２μｍの試料を用いた試験結果を示す概略図

以下、摺動部材の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図２及び図３に示すように摺動部材１０は、筒状に形成されている。図２に示すように摺動部材１０は、軸受合金層１１及びオーバレイ層１２を備えている。オーバレイ層１２は、軸受合金層１１の内周側、つまり軸部材などの相手部材と摺動する面側に設けられている。摺動部材１０は、軸受合金層１１の外周側つまりオーバレイ層１２と反対側に裏金層１３を備えていてもよい。また、摺動部材１０は、軸受合金層１１とオーバレイ層１２との間に中間層１４を備えていてもよい。軸受合金層１１の内周側は、相手部材と摺動する摺動面１５を形成する。

軸受合金層１１は、Ａｌ合金又はＣｕ合金で形成されている。軸受合金層１１は、例えば焼結又は鋳造によって形成される。オーバレイ層１２は、スパッタリングによって、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ又はＣｕ合金で形成されている。オーバレイ層１２を形成するＡｌ合金は、例えばＡｌ−Ｓｎ、Ａｌ−Ｓｎ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｎ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｂｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｂｉ−Ｓｉ−Ｃｕなどが用いられる。また、オーバレイ層１２を形成するＣｕ合金は、例えばＣｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−Ｐｂ、Ｃｕ−Ｐｂ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｂｉ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｂｉなどが用いられる。裏金層１３は、例えば鋼などで形成されている。中間層１４は、例えばスパッタリングによってＮｉ、Ｎｉ合金、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ又はＣｕ合金などで形成されている。中間層１４を形成するＮｉ合金は、例えばＮｉ−Ｃｒ合金などが用いられる。中間層１４を形成するＣｕ合金は、例えばＣｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−Ｐｂ、Ｃｕ−Ｐｂ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｂｉ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｂｉなどが用いられる。

摺動部材１０は、オーバレイ層１２の内周側に図示しない樹脂オーバレイ層を備えていてもよい。樹脂オーバレイ層は、耐摩耗性の向上及び摩擦の軽減を図るために設けられる。樹脂オーバレイ層は、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、フェノール（ＰＦ）、エポキシ（ＥＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、フッ素樹脂のうち一種以上で形成されている。樹脂オーバレイ層は、ポリマーアロイであってもよい。樹脂オーバレイ層は、固体潤滑剤又は充填剤を含んでいてもよい。固体潤滑剤は、黒鉛、ＭｏＳ_２、ＷＳ_２、ｈ−ＢＮ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、メラミンシアヌレート、フッ化黒鉛、フタロシアニン、グラフェンナノプレートレット、フラーレン、グラファイト、超高分子量ポリエチレンなどから一種以上が選択される。充填剤は、ＣａＦ_２、ＣａＣＯ_３、タルク、マイカ、ムライト、リン酸カルシウム、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化シリコン、酸化マグネシウムなどの酸化物、Ｍｏ２Ｃ、ＳｉＣなどの炭化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、Ｃ−ＢＮなどの窒化物、ダイアモンドなどから一種以上が選択される。

摺動部材１０は、図２及び図３に示すように周方向へ２つ以上の分割片２０に分割されている。摺動部材１０は、例えば１８０°ごとに２つの分割片２０に分割、１２０°ごとに３つの分割片２０に分割、９０°ごとに４つの分割片２０に分割など、任意の数の分割片２０に分割されている。本実施形態では、摺動部材１０を２つの分割片２０に分割した例について説明する。このような分割片２０で構成される摺動部材は、合わせ目２１が形成される。図３に示すような２つの分割片２０に分割した摺動部材１０の場合、２か所の合わせ目２１が形成される。

分割片２０は、図４に示すように特定部２２及び本体部２３を有している。特定部２２は、隣り合う分割片２０の間に形成される合わせ目２１から周方向へ特定の範囲に設けられている。本実施形態の場合、特定部２２は、合わせ目２１から周方向へ１０°の範囲に設定している。この特定部は、分割片２０のうち合わせ目２１に近い領域に相当する。一方、本体部２３は、分割片２０から特定部２２を除いた領域である。図４に示す例の場合、分割片２０は、周方向の端部にそれぞれ１０°の範囲で特定部２２を有している。そして、分割片２０は、特定部２２を除く１０°〜１７０°の範囲に本体部２３を有している。

オーバレイ層１２は、図５に示すように合金本体となるマトリクス３１、及び金属相３２を有している。金属相３２は、マトリクス３１より融点が低い金属で形成され、マトリクス３１に固溶することなく析出している相である。このように、オーバレイ層１２は、合金を組成する金属によってマトリクス３１、及びこのマトリクス３１に析出する金属相３２を有している。例えばオーバレイ層１２をＡｌ−Ｓｎ合金で形成する場合、Ａｌを主成分とするマトリクス３１に、Ｓｎを主成分とする金属相３２が析出する。金属相３２は、オーバレイ層１２のマトリクス３１に３次元の網目状の立体構造として析出している。

このような３次元の網目状の立体構造を有する金属相３２は、以下のような形状を示す。すなわち、分割片２０を、図６（Ａ）に示すように摺動部材１０の軸に垂直な断面Ｓ１、断面Ｓ２、断面Ｓ３で観察する。このとき、金属相３２は、特定部２２における断面Ｓ１及び断面Ｓ３において、それぞれ図７（Ｓ１）及び図７(Ｓ３)に示すように合わせ目２１に近い側が内周である摺動面１５に向けて傾斜した状態である。つまり、図７(Ｓ１)及び図７(Ｓ３)に示すように特定部２２では、金属相３２は、合わせ目２１に近い側が内周の摺動面１５に向けて傾斜した状態である。一方、金属相３２は、本体部２３における断面Ｓ２において、図７（Ｓ２）で示すように不規則な傾斜の状態である。また、分割片２０を、図６（Ｂ）に示すように摺動部材１０の軸に沿った周方向の断面Ｓ４、断面Ｓ５、断面Ｓ６で観察する。このとき、金属相３２は、特定部２２における断面Ｓ４及び断面Ｓ６、並びに本体部２３における断面Ｓ５において、それぞれ図７（Ｓ４）、図７(Ｓ５)及び図７（Ｓ６）に示すように位置にかかわらず平行に近い状態である。

本実施形態の場合、このオーバレイ層１２のマトリクス３１に析出する金属相３２は、図１に示すように第一金属相３２１と第二金属相３２２に分類される。分割片２０の軸受合金層１１は、特定部２２において図６（Ａ）に示すように摺動部材１０の軸に垂直な断面が観察される。このとき、マトリクス３１には、図５に示すように複数の金属相３２が析出する。このうち、析出している任意の金属相３２を特定金属相とする。ここでは、特定金属相は、マトリクス３１に析出する複数の金属相３２のうち、長軸の長さが１μｍ以上のものとする。つまり、長軸の長さが１μｍ未満の微細な金属相３２は、特定金属相と設定しない。例えば観察対象となるオーバレイ層１２のマトリクス３１に複数の金属相３２が含まれているとき、長軸の長さが１μｍ以上の金属相３２は、すべて特定金属相に設定する。この場合、長軸は、観察対象において析出している金属相３２の径が最大となる部分である。

マトリクス３１に含まれる金属相３２から特定金属相を設定した後、図１に示すようにこの特定金属相の本体部２３側の端部に接する仮想線Ｌａを設定する。仮想線Ｌａは、分割片２０の板厚方向、つまり内周側の摺動面１５から外周側へ向けて伸びている。特定金属相は、２つの端部、つまり合わせ目２１に近い側の端部及び本体部２３に近い側の端部を有している。仮想線Ｌａは、特定金属相のうち本体部２３の近い側の端部に接するように設定する。そして、この仮想線Ｌａにおいて、内周である摺動面１５側は０°とする。また、この仮想線Ｌａに垂直であって、合わせ目２１に近い側を９０°とする。上述のように分割片２０は、周方向の両端部に合わせ目２１を有している。そして、仮想線Ｌａに垂直な方向は、図１に示すａ及びｂの２つが設定される。そこで、ａ及びｂのうち、特定金属相から近い合わせ目２１側を９０°と設定する。つまり、図１に示す例の場合、図１の左方に、より近い合わせ目２１があることから、図１のａ側を９０°と設定する。

このように、０°及び９０°を設定したとき、特定金属相は、０°〜１８０°の範囲で傾斜している。そして、この特定金属相の傾斜角度Ｘが設定範囲にあるものは第一金属相３２１であり、傾斜角度Ｘが設定範囲にないものは第二金属相３２２である。つまり、設定範囲を６０°〜９０°とする本実施形態の場合、傾斜角度Ｘが６０°≦Ｘ≦９０°であれば第一金属相３２１であり、傾斜角度Ｘが０°≦Ｘ＜６０°又は９０°＜Ｘ≦１８０°であれば第二金属相３２２である。

そして、本実施形態では、分割片２０の特定部２２において、任意の観察領域で観察される第一金属相３２１の含有数の割合を割合Ａ（％）とし、第二金属相３２２の含有数の割合を割合Ｂ（％）とすると、割合Ａ及び割合Ｂは、Ａ：Ｂ＝６０〜８０：４０〜２０である。つまり、任意の観察領域において観察される第一金属相３２１及び第二金属相３２２の総数を１００としたとき、第一金属相３２１の含有数の割合は割合Ａであり、第二金属相３２２の含有数の割合は割合Ｂである。このように、本実施形態の場合、分割片２０の特定部２２に含まれる特定金属相の数は、第一金属相３２１が優位となっている。

第一金属相３２１は、上述のように傾斜角度Ｘが設定範囲である６０°≦Ｘ≦９０°となっている。簡単のために傾斜角度Ｘを０°〜９０°で考えた場合、このような第一金属相３２１は、図８に示すように同等の大きさの第二金属相３２２と比較して摺動面１５に露出する面積が大きくなる。摺動部材１０と相手部材とが摺動すると、オーバレイ層１２は摩耗する。この摩耗によって、図８に示すようにマトリクスに含まれている金属相３２は、摺動面１５に露出する。このとき、傾斜角度Ｘが設定範囲にある第一金属相３２１は、図８に示すように第二金属相３２２に比較して露出面積が大きくなる。そのため、例えばオーバレイ層１２をＡｌ−Ｓｎ合金で形成する場合、相手部材と摺動する摺動面１５には、露出した金属相３２の成分であるＳｎが第二金属相３２２に比較して供給されやすくなる。また、オーバレイ層１２は、図８に示すように傾斜角度Ｘが設定範囲である６０°≦Ｘ≦９０°に含まれない第二金属相３２２’も含んでいる。この第二金属相３２２’の場合、摺動面１５に露出する面積が拡大するものの、板厚方向の厚みが小さい。そのため、オーバレイ層１２が摩耗したとき、第一金属相３２１と比較して、金属相３２の成分であるＳｎの供給能力は低下する。したがって、第一金属相３２１は、傾斜角度Ｘが上述の設定範囲にあることが好ましい。

例えば、摺動部材１０と相手部材との間への異物の混入、あるいは摺動部材１０と相手部材とが直接接触したりすると、摺動部材１０と相手部材との間には熱が発生する。この熱の発生は、摺動部材１０と相手部材とを潤滑する潤滑油の粘度の低下を招く。そのため、潤滑油の油膜が相手部材を支持する力は低下する。したがって、摺動部材１０と相手部材との摺動部分で発生した熱は、迅速に逃がす必要がある。オーバレイ層１２にマトリクス３１よりも融点の低い物質からなる金属相３２を含む場合、摺動面１５に露出した金属相３２は溶融時の融解によって摺動部分で発生した熱を吸収する。つまり、摺動部材１０と相手部材との摺動部分から発生した熱は、摺動面１５に露出する金属相３２の融解によって迅速に逃がされる。このように、摺動部材１０と相手部材との間の焼付を低減するためには、オーバレイ層１２に含まれる金属相３２を構成する低融点の成分が速やかに摺動面１５に供給される構成が必要となる。

本実施形態のように傾斜角度Ｘが設定範囲となる第一金属相３２１は、特に合わせ目２１に近い特定部２２において、上述のように摺動面１５に露出する露出面積が適度に大きくなる。そのため、オーバレイ層１２に摩耗が生じるたびに、摺動面１５には十分な量の金属相３２を構成する低融点の成分が供給される。また、傾斜角度Ｘが設定範囲となる第一金属相３２１は、３次元的な網の目構造によって、より深い側へ直線的に連続している。そのため、金属相３２が摺動面１５に近い位置において融解にともない消失しても、金属相３２を構成する低融点の成分はより深い側から迅速に補充される。その結果、摺動面１５へ供給される低融点の成分の応答性が向上する。これにより、傾斜角度Ｘが設定範囲となる第一金属相３２１は、熱が発生しやすい合わせ目２１に近い特定部２２において、耐焼付性の向上に寄与する。

一方、融点の低い金属相３２は、摺動部材１０と相手部材との接触による凝着に起因する摩耗の低減にも寄与する。この場合、オーバレイ層１２から必要以上の金属相３２を構成する低融点の成分が供給されると、凝着による摩耗の低減が妨げられる。つまり、金属相３２を構成する低融点の成分の供給が過剰になると、オーバレイ層１２における摩耗の進行に対して、当該成分が早期に消費されてしまう。そこで、第一金属相３２１及び第二金属相３２２は、必要以上に大きくならないことが好ましい。具体的には、第一金属相３２１及び第二金属相３２２は、観察領域における観察において長軸の平均長さＬ１が１５μｍ以下に設定することが好ましい。そして、この平均長さＬ１は、２μｍ以上、１０μｍに設定することがより好ましい。この長軸の平均長さＬ１とは、観察領域で観察される第一金属相３２１及び第二金属相３２２の長軸の長さの平均値である。

分割片２０の特定部２２における割合Ａ（％）及び割合Ｂ（％）は、Ａ：Ｂ＝６０〜８０：４０〜２０であるのに対し、分割片２０の本体部２３における割合Ａ（％）及び割合Ｂ（％）は、Ａ：Ｂ＝４０〜６０：６０〜４０である。つまり、分割片２０の本体部２３の場合、第一金属相３２１と第二金属相３２２との存在比は拮抗している。これにより、分割片２０は、本体部２３において金属相３２による特異的な性質を発現しない。

次に、上記の構成による摺動部材１０の製造方法について説明する。
最初に、鋼の裏金層１３の内周側に軸受合金層１１を形成する。このとき、軸受合金層１１は、例えば焼結や鋳造によって裏金層１３に形成される。これにより、軸受合金層１１と裏金層１３とのバイメタルが形成される。形成されたバイメタルは、所定の大きさに分割され、裏金層１３が外周側になるように曲げられ、分割片２０として形成される。形成された分割片２０は、軸受合金層１１の内周面にボーリング又はブローチ加工によって表面加工が施される。表面加工が施された分割片２０は、炭化水素を含んだ溶液を用いて洗浄した後、スパッタリングによってオーバレイ層１２が形成される。この場合、オーバレイ層１２の形成に先立って、スパッタリングによって中間層１４を形成してもよい。オーバレイ層１２にスパッタリングを施す場合、ターゲットは、分割片２０の中心軸ではなく、１００ｍｍ〜２００ｍｍほど離れた位置に設置する。このとき、ターゲットは、分割片２０の内周面に向かい合って配置される。このとき、ターゲットは、分割片２０の周方向の両端部を結んだ仮想的な線よりも分割片２０の外側にあることが好ましい。特に、ターゲットは、分割片２０の周方向における中央部と前記した仮想的な線の中央とを結んだ線の延長線上にあることが好ましい。
以上の手順によって、摺動部材１０は製造される。

次に、摺動部材１０の観察手順について説明する。
本実施形態の場合、オーバレイ層１２は、ＳＥＭの拡大倍率を２０００倍とし、１５μｍ×５０μｍの範囲を観察領域として観察している。この観察領域における金属相３２の観察は、観察領域の金属相３２を２値化し、画像解析によって行なっている。この場合、観察領域は、オーバレイ層１２のみを含むものとする。観察領域に含まれる長軸の長さが１μｍ以上の金属相３２を特定金属相として抽出し、傾斜角度Ｘに基づいて、第一金属相３２１及び第二金属相３２２を分類する。分類した第一金属相３２１の数及び第二金属相３２２の数に基づいて、第一金属相３２１の割合Ａ及び第二金属相３２２の割合Ｂを算出する。

次に、摺動部材１０の実施例について説明する。
実施例では、上述の手順で製造及び観察した摺動部材１０を、食違い試験、回転荷重試験及び摩耗試験によって評価した。また、これらの試験では、摺動部材１０は、２つの分割片２０に分割されており、合わせ目２１において径方向に３０μｍ程度の意図的なずれを形成している。実施例に用いた摺動部材１０は、外径が５６ｍｍ、軸方向の全長を１４ｍｍ、厚さを１．５ｍｍに設定した。また、実施例は、オーバレイ層１２において、Ａｌを主成分とするマトリクス３１に、金属相３２となるＳｎが析出している。具体的には、オーバレイ層１２は、２０質量％のＳｎと、１質量％のＣｕと、残部がＡｌとからなるＡｌ基合金である。

食違い試験は、２つに分割された分割片２０の合わせ目２１における耐焼付性を評価するための試験である。食違い試験は、摺動部材１０にステップアップ荷重を加えながら相手部材を摺動部材１０で支持しつつ回転駆動することによって行なった。試験条件は、図９に示す通りである。食違い試験は、分割片２０の合わせ目２１において焼付が生じた荷重を計測している。

回転荷重試験は、摺動部材１０の全周にわたる耐疲労性を評価するための試験である。回転荷重試験は、不均衡となる錘が取り付けられている相手部材を摺動部材１０で支持しつつ回転数を増加させながら回転駆動することによって行なった。試験条件は、図１０に示す通りである。回転荷重試験は、分割片２０の摺動面に疲労クラックが生じる回転数を計測している。

摩耗試験は、摺動部材１０の摩耗を評価するための試験である。試験条件は、図１１に示す通りである。摩耗試験は、分割片２０の合わせ目２１における摩耗量を計測している。

試験結果を図１２から図１４に示す。図１２及び図１３は、第一金属相３２１及び第二金属相３２２の長軸の平均長さＬ１が２０μｍの例である。また、図１４は、第一金属相３２１及び第二金属相３２２の長軸の平均長さＬ１が１４μｍの例である。

図１２に示す比較例１及び比較例２は、第一金属相３２１の含有数の割合Ａ及び第二金属相３２２の含有数の割合Ｂが本実施形態に含まれない比較例である。実施例である試料１〜試料３は、比較例１と比較して、いずれも食違い試験の評価が向上している。これにより、割合Ａ及び割合Ｂを規定した本実施形態の実施例である試料１〜試料３は、合わせ目２１における耐焼付性が向上することがわかる。

また、図１２の試料１〜試料３によると、特定部２２における割合Ａが大きくなるほど食違い試験の結果である耐焼付性が向上している。一方、比較例２に示すように、特定部２２における割合Ａが過大になると、逆に耐焼付性が低下する。これは、割合Ａが大きくなるほど、マトリクス３１に含まれる金属相３２の傾きが揃いやすくなる。このように金属相３２の傾きが揃うと、金属相３２を構成するＳｎはオーバレイ層１２の厚さ方向への移動が容易になる。この金属相３２を構成するＳｎの移動は、軸部材との接触によって発生する熱を逃がす作用がある。一方、金属相３２を構成するＳｎの傾きが揃い過ぎると、Ｓｎの移動が過剰に生じやすくなり、溶融したＳｎが摺動面１５へ過剰に供給される原因となる。その結果、マトリクス３１に含まれる金属相３２が枯渇しやすくなり、割合Ａが過大な比較例２は耐焼付性が低下すると考えられる。このことから、耐焼付性を考慮すると、割合Ａは８０程度が適していると考えられる。

図１３における試料１〜試料３と、図１４における試料４〜試料６と、図１５における試料７〜試料９とを比較すると、特定部２２における割合Ａ及び割合Ｂが近似するとき、第一金属相３２１及び第二金属相３２２の長軸の平均長さＬ１が短くなるほど、耐摩耗性は向上する傾向にあることがわかる。これは、第一金属相３２１及び第二金属相３２２の長軸の平均長さＬ１が長くなると、溶融した金属相３２が必要以上に摺動部分に供給され、凝着による摩耗の低減を妨げるためと考えられる。

以上説明したように、一実施形態の摺動部材１０では、相手部材と摺動する摺動面１５にはマトリクス３１に析出する金属相３２が露出する。この摺動面１５に露出する金属相３２は、摺動面１５における相手部材との摩擦によって溶融し、融解によって周辺から熱を奪う。そのため、金属相３２の周辺の温度の上昇が抑えられ、潤滑油の温度も上昇が抑えられる。その結果、潤滑油の粘度の低下が低減される。特に、金属相３２のうちその長軸の傾斜角度Ｘが設定範囲である６０°≦Ｘ≦９０°となる第一金属相３２１は、摺動面１５に露出する面積が適度に確保される。そのため、摺動面１５には、溶融した金属相３２が十分に供給される。一方、傾斜角度Ｘが設定範囲外となる第二金属相３２２は、摺動面１５に露出する面積が小さい又は過大となり、金属相３２の溶融にともなう潤滑油の粘度の低下への寄与が小さい。一実施形態の場合、特定部２２における第一金属相３２１の傾斜角度を制御することにより、第一金属相３２１の溶融による分割片２０の合わせ目２１における温度の上昇が抑えられる。そのため、合わせ目２１に近い特定部２２における油膜の粘度の低下、及びこれにともなう油膜切れが低減される。したがって、合わせ目２１における耐焼付性を高めることができる。

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

図面中、１０は摺動部材、１１は軸受合金層、１２はオーバレイ層、１５は摺動面、２０は分割片、２１は合わせ目、２２は特定部、２３は本体部、３１はマトリクス、３２は金属相、３２１は第一金属相、３２２は第二金属相を示す。

Claims (4)

1. 軸受合金層と、
   前記軸受合金層の内周側に設けられ合金のマトリクス、及び前記マトリクスより融点が低く前記マトリクスに固溶することなく析出している金属相を有するオーバレイ層と、
   を備え、周方向で２つ以上の分割片に分割された筒状の摺動部材であって、
   前記分割片は、隣り合う前記分割片の合わせ目から周方向へ特定の範囲に設けられている特定部と、前記特定部を除く本体部と、を有し、
   前記分割片の軸に垂直な断面において、前記マトリクスに析出する前記金属相のうち任意の金属相を特定金属相とし、
   前記断面において前記特定金属相の前記本体部側の端部に接するとともに板厚方向に伸びる仮想線を設定し、前記仮想線における前記分割片の内周側を０°とし、前記仮想線に垂直であって前記特定金属相から近い前記合わせ目側を９０°としたとき、
   前記特定金属相の長軸の傾斜角度Ｘが設定範囲である６０°≦Ｘ≦９０°となる第一金属相と、
   前記傾斜角度Ｘが前記設定範囲でない第二金属相と、を含み、
   前記特定部における前記第一金属相の含有数の割合Ａ（％）、及び前記第二金属相の含有数の割合Ｂ（％）は、
   Ａ：Ｂ＝６０〜８０：４０〜２０
   である摺動部材。
2. 前記第一金属相及び前記第二金属相の長軸の平均長さは、１５μｍ以下である請求項１記載の摺動部材。
3. 前記本体部において、２つの前記特定部の中間における前記第一金属相の含有数の割合Ａ（％）、及び前記第二金属相の含有数の割合Ｂ（％）は、
   Ａ：Ｂ＝４０〜６０：６０〜４０
   である請求項１又は２記載の摺動部材。
4. 請求項１から３のいずれか一項記載の摺動部材に用いられ、
   周方向に２つ以上に分割されている分割片。

Images