JP3420393B2 - 両面摺動部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は両面摺動部材、特に、軸
部外周面と軸受部の軸受孔内周面との間に軸線回りに摺
動自在に設けられ、前記軸部外周面側および前記軸受孔
内周面側の一方から他方へ潤滑油を供給すべく、油孔を
備えた両面摺動部材の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種両面摺動部材としては、エ
ンジンの可変圧縮比装置において、クランク軸のクラン
クピン（軸部）外周面と、コンロッドにおける大端部
（軸受部）の大端孔（軸受孔）内周面との間に設けられ
る偏心輪が知られている（例えば特開昭６２−１２１８
３７号公報参照）。この場合、潤滑油はクランクピン外
周面側から大端孔内周面側へ供給される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記偏心輪の耐焼付き
性を向上させるためには、偏心輪の内周面側からその外
周面側への給油を円滑に行い、また内，外周面における
潤滑油保持性、つまり保油性を良好にして、偏心輪に荷
重変動が生じた場合にも油膜切れが発生しないようにす
ることが必要である。

【０００４】本発明は、前記要求を満足し得る前記両面
摺動部材を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、軸部外周面と
軸受部の軸受孔内周面との間に軸線回りに摺動自在に設
けられ、前記軸部外周面側および前記軸受孔内周面側の
一方から他方へ潤滑油を供給すべく、油孔を備えた両面
摺動部材において、環状断面を有する部材本体と、その
部材本体の内周面に形成された内周側摺動面構成層と、
前記部材本体の外周面に形成された外周側摺動面構成層
とよりなり、前記内周側および外周側摺動面構成層はそ
れぞれ金属結晶の集合体より構成され、前記内周側およ
び外周側摺動面構成層の両摺動面における角錐状金属結
晶の面積率Ａが６０％≦Ａ≦１００％であり、潤滑油を
供給する側の前記摺動面における前記角錐状金属結晶の
平均粒径ｄ₁ が０．３μｍ≦ｄ₁ ＜１μｍであり、潤滑
油を供給される側の前記摺動面における前記角錐状金属
結晶の平均粒径ｄ₂ が１μｍ≦ｄ₂ ≦５μｍであること
を特徴とする。

【０００６】

【作用】角錐状金属結晶の面積率Ａを前記のように設定
すると、相隣る両角錐状金属結晶は相互に食込んだ状態
を呈し、したがって両摺動面は、多数の微細な山部と、
それら山部の間に形成された多数の微細な谷部と、山部
相互の食込みに因る多数の微細な沢部とからなる入組ん
だ様相を呈する。

【０００７】この場合、潤滑油を供給する側の一方の摺
動面においては、角錐状金属結晶の平均粒径ｄ₁ が小さ
いことから前記谷部が浅く、これに起因して一方の摺動
面における潤滑油の流動抵抗が低減されるので、その一
方の摺動面全体に潤滑油が均一に行渡ると共に一方の摺
動面から他方の摺動面への給油が油孔を通じて円滑に行
われる。

【０００８】また、一方の摺動面は潤滑油を供給する側
にあり、しかも前記のように入組んだ様相を呈するの
で、良好な保油性を有する。

【０００９】潤滑油を供給される側の他方の摺動面にお
いては、角錐状金属結晶の平均粒径ｄ₂ が大きいことか
ら前記谷部が深く、これに起因して他方の摺動面におけ
る潤滑油の流動抵抗が増し、しかもその他方の摺動面が
前記のように入組んだ様相を呈するので、他方の摺動面
は良好な保油性を有する。

【００１０】これにより、両面摺動部材に荷重変動が生
じても、両摺動面における油膜切れを回避して、内，外
周側摺動面構成層の耐焼付き性を向上させることができ
る。

【００１１】なお、角錐状金属結晶の面積率ＡがＡ＜６
０％では両摺動面が単純化傾向となるので保油性が低下
する。

【００１２】一方の摺動面における角錐状金属結晶の平
均粒径ｄ₁ がｄ₁ ＜０．３μｍでは、その一方の摺動面
が平滑化傾向となるため保油性が低下し、またｄ₁ ≧１
μｍでは潤滑油の流動抵抗が増加傾向となるため他方の
摺動面への給油性が悪化する。

【００１３】他方の摺動面における角錐状金属結晶の平
均粒径ｄ₂ がｄ₂ ＜１μｍでは潤滑油の流動抵抗が低下
傾向となるため保油性が低下し、またｄ₂ ＞５μｍでは
他方の摺動面の摩擦係数が高くなるため、内周側または
外周側摺動面構成層が焼付きを発生し易くなる。

【００１４】

【実施例】図１，２はエンジンの可変圧縮比装置の一例
を示し、その装置に両面摺動部材の一実施例である偏心
輪が備えられている。両図面において、内燃機関のクラ
ンク軸１は、図示しないクランクケースの軸受部に支承
されるクランクジャーナル１_J と、その端部に一体に連
なるクランクピン（軸部）１_P とを有し、回転中心Ｏ周
りに矢印Ａ方向に回転する。このクランクピン１_P によ
りコンロッド２の大端部（軸受部）２_B が支承され、そ
の小端部２_S には、シリンダブロックのシリンダボア３
内を摺動するピストン４がピストンピン５を介して連接
される。

【００１５】コンロッド２の大端孔（軸受孔）２ａ内周
面とクランクピン１_P 外周面との間に偏心輪６がクラン
クピン軸線周りに摺動自在に嵌装される。この偏心輪６
において、クランクピン１_P の外周面に摺擦する内周側
摺動面６_I の中心（クランクピン中心）Ｏ₁ と、大端孔
２ａの内周面に摺擦する外周側摺動面６_O の中心（大端
孔中心）Ｏ₂ との間に偏心量εが存在する。

【００１６】偏心輪６に、これをクランクピン１_P に連
結した第１の連結状態（図１の状態）と、コンロッド２
の大端部２_B に連結した第２の連結状態（図２の状態）
とに制御する連結切換手段７が設けられ、以下、その手
段７について詳述する。

【００１７】偏心輪６の最薄肉部、即ち内、外周側摺動
面６_I ，６_O の最近接部に、半径方向に延びるピン孔８
が穿設され、このピン孔８に、それよりも長い連結ピン
９が摺動自在に嵌合される。またクランクピン１_P の外
周面および大端孔２ａの内周面に、連結ピン９の内端部
および外端部がそれぞれ嵌合、離脱し得る第１および第
２連結孔１０，１１がそれぞれ設けられ、大端孔２ａ側
の第２連結孔１１には、ボール１２と、このボール１２
を偏心輪６側へ付勢する戻しばね１３と、ボール１２の
第２連結孔１１への最進入深さを規定するストッパ１４
とが収められる。

【００１８】連結ピン９の長さ、第１，第２連結孔１
０，１１の深さおよびストッパ１４の長さは、連結ピン
９が第１連結孔１０に確実に嵌合したとき、その外端が
第２連結孔１１から脱出して前記第１の連結状態とな
り、また連結ピン９がボール１２をストッパ１４に押し
当てるまで第２連結孔１１に確実に嵌合したとき、その
内端が第１連結孔１０から離脱して前記第２の連結状態
となるように設定される。

【００１９】一方、クランクピン１_P に、第１連結孔１
０の底部に下流端を開口する油路１５が設けられ、この
油路１５の上流側には、それに適時作動油圧を供給し得
る油圧ポンプ等の油圧供給源（図示せず）が接続され
る。油路１５に作動油圧を供給すると、その油圧が連結
ピン９を半径方向外方へ押圧する。

【００２０】クランクピン１_P の外周面に、第１連結孔
１０からクランクピン１_P の自転方向へ略９０°の範囲
に亘り連結ピン９の内端が摺動し得る第１ガイド溝１６
が設けられ、その溝深さは、第１連結孔１０に向って零
から漸増する。また大端孔２ａの内周面に、第２連結孔
１１からクランクピン１_P の反自転方向へ略９０°の範
囲に亘り連結ピン９の外端が摺動し得る第２ガイド溝１
７が設けられ、その溝深さは、第２連結孔１１に向って
零から漸増する。

【００２１】前記可変圧縮比装置において、油路１５の
上流側で作動油圧を解放したとすれば、図１に示すよう
に、連結ピン９は戻しばね１３の弾発力をもって第１連
結孔１０に嵌合して第１の連結状態となる。したがっ
て、偏心輪６は、その最薄肉部をクランク軸１の回転中
心Ｏに向けた状態でクランクピン１_P に連結される。そ
の結果、図３に示すように、クランク軸１の回転に伴い
偏心輪６はクランクピン１_P と一体となって、その外側
摺動面６_O を大端孔２ａ内周面に摺擦させながらクラン
ク軸１の回転中心Ｏ周りに矢印Ａ方向に回転し、コンロ
ッド２の大端部２_B に円運動を与えてピストン４を昇降
させる。これが高圧縮比運転状態であって、このときの
ピストン４のストロークＬ_L はＬ_L ＝２ｒ＋２ε（ただ
し、ｒはクランク・スロウ、εは偏心量）となる。

【００２２】このような高圧縮比運転状態にあるとき、
油路１５に作動油圧を供給すれば、その油圧は連結ピン
９の内端に作用して、それを半径方向外方へ押圧する。
連結ピン９は、第２連結孔１１と整合しない間は、大端
孔２ａの内周面に外端を摺接させながらクランクピン１
_P および偏心輪６と共に回転するが、第２連結孔１１に
整合する（このときピストン４は下死点にくる）と、上
記油圧によりボール１２を戻しばね１３の力に抗して後
退させながら第２連結孔１１に嵌合すると共に、第１連
結孔１０から離脱し、偏心輪６は第２の連結状態とな
る。この場合、連結ピン９は第２連結孔１１の手前略９
０°の位置から第２ガイド溝１７に係合し、これにより
第２連結孔１１へと誘導されるため、連結ピン９の切換
作動はスムーズに行われる。

【００２３】偏心輪６の第２の連結状態では、偏心輪６
は最薄肉部をコンロッド２の小端部２_S 側へ向けた状態
で大端部２_B に結合されるので、今度は図４に示すよう
に、クランク軸１の回転に伴いクランクピン１_P が、そ
の外周面を偏心輪６の内側摺動面６_I に摺擦させながら
偏心輪６および大端部２_B に円運動を与えてピストン４
を昇降させる。これが低圧縮比運転状態であり、このと
きのピストン４のストロークＬ_S は、Ｌ_S ＝２ｒ（ただ
し、ｒはクランク・スロウ）となる。

【００２４】低圧縮比運転状態から油路１５の油圧を再
び解放すれば、戻しばね１３の弾発力をもって半径方向
内方へ付勢される連結ピン９は、第１連結孔１０と整合
しない間は、内端をクランクピン１_P の外周面に摺接す
るが、第１連結孔１０の手前略９０°の位置から第１ガ
イド溝１６に係合し、これにより第１連結孔１０へと誘
導されるため、第１連結孔１０と整合したとき（このと
きもピストン４は下死点にくる）、それにスムーズに嵌
合することができ、これによって再び高圧縮比運転状態
が始まる。

【００２５】図１，２に示すように、クランクピン１_P
には潤滑油路１８が形成され、その潤滑油路１８の両下
流端はクランクピン１_P の外周面に開口する。偏心輪６
に複数の油孔１９が形成され、各油孔１９の一端は内周
側摺動面６_I に、また他端は外周側摺動面６_O にそれぞ
れ開口する。これにより、クランクピン１_P の外周面側
から、大端孔２ａの内周面側、したがって偏心輪６の内
周側摺動面６_I から外周側摺動面６_O へ複数の油孔１９
を通じて潤滑油を供給することができる。

【００２６】図５〜７において、偏心輪６は、環状断面
を有する鋼製環状本体（部材本体）２０と、その環状本
体２０の内周面にメッキ処理により形成された内周側摺
動面構成層２１と、環状本体２０の外周面にメッキ処理
により形成された外周側摺動面構成層２２とよりなる。
両層２１，２２の厚さは３〜４０μｍに設定される。

【００２７】内，外周側摺動面構成層２１，２２は、実
施例では図８に示すように体心立方構造（ｂｃｃ構造）
を持つ金属結晶の集合体より構成される。それら集合体
は、図７に示すように、環状本体２０の内，外周面より
柱状に成長し、且つミラー指数で（ｈｈｈ）面を、内，
外周側摺動面６_I ，６_O に向けた多数の（ｈｈｈ）配向
性金属結晶２３，２４、または環状本体２０より柱状に
成長し、且つミラー指数で（２ｈｈｈ）面を内，外周側
摺動面６_I ，６_O に向けた多数の（２ｈｈｈ）配向性金
属結晶の少なくとも一方を有する。

【００２８】図９に示すように、内周側摺動面構成層２
１において、ｂｃｃ構造を持つ金属結晶の集合体がミラ
ー指数で（ｈｈｈ）面を内周側摺動面６_I 側に向けた多
数の（ｈｈｈ）配向性金属結晶２３を有する場合、それ
ら（ｈｈｈ）配向性金属結晶２３の先端部を、内周側摺
動面６_I において六角錐状金属結晶２５にすることがで
きる。同様に外周側摺動面構成層２２においても（ｈｈ
ｈ）配向性金属結晶２４の先端部を六角錐状金属結晶２
６（図７参照）にすることができる。また前記両先端部
を三角錐状金属結晶にすることも可能である。六角錐状
金属結晶２５，２６は、三角錐状金属結晶に比べて平均
粒径が小さく、且つ粒径も略均一である。六角錐状金属
結晶２５，２６等において、粒径と高さとの間には相関
関係があり、したがって粒径が略均一である、というこ
とは高さも略等しいということである。

【００２９】またｂｃｃ構造を持つ金属結晶の集合体が
ミラー指数で（２ｈｈｈ）面を内，外周面側摺動面
６_I ，６_O 側に向けた多数の（２ｈｈｈ）配向性金属結
晶を有する場合、それら（２ｈｈｈ）配向性金属結晶の
先端部を小角錐状金属結晶にすることができる。

【００３０】六角錐状金属結晶２５，２６、三角錐状金
属結晶および小角錐状金属結晶といった角錐状金属結晶
の、内、外周側摺動面６_I ，６_O における面積率Ａは６
０％≦Ａ≦１００％に設定される。

【００３１】また内周側摺動面６_I における六角錐状金
属結晶２５等の平均粒径ｄ₁ は０．３μｍ≦ｄ₁ ＜１μ
ｍに設定され、また外周側摺動面６_O における六角錐状
金属結晶２６等の平均粒径ｄ₂ は１μｍ≦ｄ₂ ≦５μｍ
に設定される。

【００３２】内周側摺動面６_I において、例えば六角錐
状金属結晶２５の面積率Ａを前記のように設定すると、
図９に示すように、相隣る両六角錐状金属結晶２５は相
互に食込んだ状態を呈し、したがって内周側摺動面６_I
は、多数の微細な山部２８と、それら山部２８の間に形
成された多数の微細な谷部２９と、山部２８相互の食込
みに因る多数の微細な沢部３０とからなる入組んだ様相
を呈する。これは外周側摺動面６_O においても同じであ
る。

【００３３】この場合、内周側摺動面６_I においては、
六角錐状金属結晶２５の平均粒径ｄ₁ が小さいことから
各谷部２９が浅く、これに起因して内周側摺動面６_I に
おける潤滑油の流動抵抗が低減されるので、その内周側
摺動面６_I 全体に潤滑油が均一に行渡ると共に内周側摺
動面６_I から外周側摺動面６_O への給油が各油孔１９を
通じて円滑に行われる。

【００３４】また内周側摺動面６_I は潤滑油を供給する
側にあり、しかも前記のように入組んだ様相を呈するの
で、良好な保油性を有する。

【００３５】一方、外周側摺動面６_O においては、六角
錐状金属結晶２６の平均粒径ｄ₂ が大きいことから各谷
部２９が深く、これに起因して外周側摺動面６_O におけ
る潤滑油の流動抵抗が増し、しかもその外周側摺動面６
_O が前記のように入組んだ様相を呈するので、外周側摺
動面６_O は良好な保油性を有する。

【００３６】これにより、偏心輪に荷重変動が生じて
も、内周側および外周側摺動面６_I ，６_O における油膜
切れを回避して、内，外周側摺動面構成層２１，２２の
耐焼付き性を向上させることができる。

【００３７】図１０に示すように、内，外周側摺動面６
_I ，６_O に沿う仮想面３１に対する（ｈｈｈ）面の傾き
は六角錐状金属結晶２５，２６および三角錐状金属結晶
の傾きとなって現われるので、内，外周側摺動面構成層
２１，２２の保油性に影響を与える。そこで、（ｈｈ
ｈ）面が仮想面３１に対してなす傾き角θは０°≦θ≦
１５°に設定される。この場合、（ｈｈｈ）面の傾き方
向については限定されない。傾き角θがθ＞１５°にな
ると、内，外周側摺動面構成層２１，２２の保油性が低
下する。この傾き角θは（２ｈｈｈ）面についても同じ
である。

【００３８】ｂｃｃ構造を持つ金属結晶としては、Ｆ
ｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｖ等の単体ま
たは合金の結晶を挙げることができる。

【００３９】内，外周側摺動面構成層２１，２２を形成
するためのメッキ処理において、電気Ｆｅメッキ処理を
行う場合のメッキ浴条件は、表１の通りである。

【００４０】

【表１】

【００４１】通電法としては、主としてパルス電流法が
適用される。パルス電流法においては、図１１に示すよ
うに、メッキ用電源の電流Ｉは、その電流Ｉが最小電流
Ｉmin から立上って最大電流Ｉmax に至り、次いで最小
電流Ｉmin へ下降するごとく、時間Ｔの経過に伴いパル
ス波形を描くように制御される。

【００４２】そして、電流Ｉの立上り開始時から下降開
始時までの通電時間をＴ_ONとし、また先の立上り開始時
から次の立上り開始時までを１サイクルとして、そのサ
イクル時間をＴ_C としたとき、通電時間Ｔ_ONとサイクル
時間Ｔ_C との比、即ち、時間比Ｔ_ON／Ｔ_C はＴ_ON／Ｔ_C
≦０．４５に設定される。最大陰極電流密度ＣＤｍａｘ
はＣＤｍａｘ≧２Ａ／dm² に、また平均陰極電流密度Ｃ
ＤｍはＣＤｍ≧１Ａ／dm² にそれぞれ設定される。

【００４３】このようなパルス電流法を適用すると、メ
ッキ浴内において電流が流れたり、流れなかったりする
ことに起因して陰極近傍のイオン濃度が均一化され、こ
れにより内，外周側摺動面構成層２１，２２の組成を安
定化させることができる。

【００４４】前記電気Ｆｅメッキ処理において、メッキ
浴条件および通電条件を変えることによって（ｈｈｈ）
配向性Ｆｅ結晶または（２ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶の析
出、その存在量等を制御する。この制御は、パルス電流
法の適用下では容易であり、したがって内，外周側摺動
面６_I ，６_O を狙い通りの形態に形成し易くなる。また
同一メッキ浴条件および同一通電条件において、メッキ
処理時間を調整することによって角錐状Ｆｅ結晶の平均
粒径ｄ₁ ，ｄ₂ を変化させることができる。

【００４５】メッキ処理としては、電気メッキ処理の外
に、例えば気相メッキ法であるＰＶＤ法、ＣＶＤ法、ス
パッタ法、イオンプレーティング等を挙げることができ
る。スパッタ法によりＷ、Ｍｏメッキを行う場合の条件
は、例えばＡｒ圧力 ０．２〜１Ｐａ、平均Ａｒ加速電
力 直流１〜１．５ｋＷ、母材温度 １５０〜３００℃
である。この場合、前記同様にメッキ処理時間を調整す
ることによって角錐状Ｗ結晶等の平均粒径を変化させる
ことができる。ＣＶＤ法によりＷメッキを行う場合の条
件は、例えば原材料 ＷＦ₆ 、ガス流量２〜１５cc／mi
n 、チャンバ内圧力 ５０〜３００Ｐａ、母材温度 ４
００〜６００℃、ＡｒＦエキシマレーザの平均出力 ５
〜４０Ｗである。この場合も前記同様にメッキ処理時間
を調整することによって角錐状Ｗ結晶の平均粒径を変化
させることができる。

【００４６】この実施例では、図５，６に明示するよう
に、偏心輪６はピン孔８および複数の油孔１９を有する
薄肉の第１半環状体３２と、ピン孔８に対向し、且つ複
数の油孔１９を有する厚肉の第２半環状体３３とを輪状
に組合わせて構成されている。第１半環状体３２のクラ
ンクピン軸線方向への抜止めは、連結ピン９が第１連結
孔１０または第２連結孔１１に嵌合することによってな
され、また第１半環状体３２からの第２半環状体３２の
前記方向への抜止めは、第２半環状体３３の各合せ面３
４に形成された凸部３５が、第１半環状体３２の各合せ
面３６に形成された凹部３７に嵌合することによってな
される。

【００４７】以下、電気Ｆｅメッキ処理により内、外周
側摺動面構成層２１，２２を形成された偏心輪６の実施
例について具体的に説明する。

【００４８】電気Ｆｅメッキ処理は、第１，第２半環状
体３２，３３に対応し、且つ環状本体２０を構成する各
半体３８，３９（図５，６参照）について行われるが、
以下の説明では、便宜上、「環状本体２０に電気Ｆｅメ
ッキ処理を施す」旨の表現が採用される。

【００４９】電気Ｆｅメッキ処理に当っては、一方の半
体３８のピン孔８ならびに各半体３８，３９の各油孔１
９および各合せ面３４，３６にマスキングが施される。 〔Ａ〕 六角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａと耐焼付き性との
関係について 鋼（ＪＩＳ ＳＵＪ２）よりなる複数の環状本体２０の
内，外周面に、それぞれ電気Ｆｅメッキ処理を施すこと
によりＦｅ結晶の集合体より構成された内，外周側摺動
面構成層２１，２２を形成して複数の偏心輪６を製造し
た。この場合、内周側摺動面構成層２１の厚さは７μｍ
に、また外周側摺動面構成層２２の厚さは２０μｍにそ
れぞれ設定された。

【００５０】表２は、偏心輪の例１〜５に関する電気Ｆ
ｅメッキ処理条件を示す。表２において、例えば、内周
側−１ａとは内周側摺動面構成層の例１ａを意味し、ま
た外周側−１ｂとは外周側摺動面構成層の例１ｂを意味
する。これらは、他例２〜５，および後述する各表の各
例において同じである。

【００５１】

【表２】

【００５２】表３は例１の内周側−１ａ、外周側−１ｂ
等に関する内，外周側摺動面の結晶形態、内，外周側摺
動面における六角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａおよび平均粒
径ｄ ₁ ，ｄ₂ 、各配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓならびに断
面における硬さをそれぞれ示す。

【００５３】

【表３】

【００５４】六角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａは、内，外周
側摺動面の面積をｂ、その内，外周側摺動面において全
部の六角錐状Ｆｅ結晶が占める面積をｃとしたとき、Ａ
＝（ｃ／ｂ）×１００（％）として求められた。また六
角錐状Ｆｅ結晶の粒径は、頂点を挟んで相対向する両角
部間の距離、即ち、三本の対角線の長さの平均値であ
り、多数の六角錐状Ｆｅ結晶の前記平均値より平均粒径
ｄ₁ ，ｄ₂ が求められた。

【００５５】各配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓは、内周側−
１ａ、外周側−１ｂ等のＸ線回折図（Ｘ線照射方向は
内，外周側摺動面に対して直角方向）に基づいて次式か
ら求められた。図１２は内周側−１ａの、また図１３は
外周側−１ｂのＸ線回折図をそれぞれ示す。なお、例え
ば｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶とは、｛１１０｝面を内，
外周側摺動面側に向けた配向性Ｆｅ結晶を意味する。 ｛１１０｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ₁₁₀ ＝｛（Ｉ₁₁₀ ／ＩＡ₁₁₀ ）／Ｔ｝×１００、 ｛２００｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ₂₀₀ ＝｛（Ｉ₂₀₀ ／ＩＡ₂₀₀ ）／Ｔ｝×１００、 ｛２１１｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ₂₁₁ ＝｛（Ｉ₂₁₁ ／ＩＡ₂₁₁ ）／Ｔ｝×１００、 ｛３１０｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ₃₁₀ ＝｛（Ｉ₃₁₀ ／ＩＡ₃₁₀ ）／Ｔ｝×１００、 ｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶：Ｓ₂₂₂ ＝｛（Ｉ₂₂₂ ／ＩＡ₂₂₂ ）／Ｔ｝×１００ ここで、Ｉ₁₁₀ 、Ｉ₂₀₀ 、Ｉ₂₁₁ 、Ｉ₃₁₀ 、Ｉ₂₂₂ は各
結晶面のＸ線反射強度の測定値（ｃｐｓ）であり、また
ＩＡ₁₁₀ 、ＩＡ₂₀₀ 、ＩＡ₂₁₁ 、ＩＡ₃₁₀ 、ＩＡ₂₂₂ は
ＡＳＴＭカードにおける各結晶面のＸ線反射強度比で、
ＩＡ₁₁₀ ＝１００、ＩＡ₂₀₀ ＝２０、ＩＡ₂₁₁ ＝３０、
ＩＡ₃₁₀ ＝１２、ＩＡ₂₂₂ ＝６である。さらにＴは、Ｔ
＝（Ｉ₁₁₀ ／ＩＡ₁₁₀ ）＋（Ｉ₂₀₀ ／ＩＡ₂₀₀ ）＋（Ｉ
₂₁₁ ／ＩＡ₂₁₁ ）＋（Ｉ₃₁₀ ／ＩＡ₃₁₀ ）＋（Ｉ₂₂₂ ／
ＩＡ₂₂₂ ）である。

【００５６】図１４は内周側−１ａにおける内周側摺動
面の結晶構造を示す顕微鏡写真であり、多数の六角錐状
Ｆｅ結晶が観察される。この場合、表３に示すように、
六角錐状Ｆｅ結晶の面積率ＡはＡ＝９５％、その平均粒
径ｄ₁ はｄ₁ ＝０．８μｍである。この六角錐状Ｆｅ結
晶は（ｈｈｈ）面、したがって｛２２２｝面を内周側摺
動面側に向けた｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶であり、その
｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓは、表３、図１２
に示すように、Ｓ＝９２．４％である。

【００５７】図１５は外周側−１ｂにおける外周側摺動
面の結晶構造を示す顕微鏡写真であり、多数の六角錐状
Ｆｅ結晶が観察される。この場合、表３に示すように、
六角錐状Ｆｅ結晶の面積率ＡはＡ＝９６％、その平均粒
径ｄ₂ はｄ₂ ＝３μｍである。この六角錐状Ｆｅ結晶
は、前記同様に｛２２２｝面を外周側摺動面側に向けた
｛２２２｝配向性Ｆｅ結晶であり、その存在率Ｓは、表
３、図１３に示すように、Ｓ＝９４．３％である。

【００５８】次に、偏心輪の例１を、ＳＯＨＣ直列４気
筒、排気量２１５６ｃｃのエンジンに組込んでモータリ
ングテストを行い、内周側−１ａおよび外周側−１ｂの
耐焼付き性を調べた。

【００５９】このモータリングテストにおいて、内周側
−１ａの耐焼付き性を調べる場合には、図２に示すよう
に偏心輪６を連結ピン９により大端部２_B に固定し、一
方、外周側−１ｂの耐焼付き性を調べる場合には、図１
に示すように偏心輪６を連結ピン９によりクランクピン
１_P に固定した。

【００６０】モータリングテストにおいては、エンジン
回転数を低回転域より上昇させると共に内周側−１ａの
耐焼付き性を調べる場合には、クランクピン内に形成さ
れて先端部がクランクピン外周面近傍まで達する盲孔内
に熱電対を設置してクランクピンの外周面温度を測定
し、一方、外周側−１ｂの耐焼付き性を調べる場合に
は、クランクピンおよび偏心輪に一連に形成されて先端
部が偏心輪外周面近傍に達する盲孔内に熱電対を設置し
て偏心輪の外周面温度を測定し、各外周面温度が急激に
上昇したときを焼付き発生時とし、またその時のエンジ
ン回転数Ｎｅを求めた。

【００６１】次いで、例２〜５についても、前記同様の
テストを行った。

【００６２】表４はテスト結果を示す。

【００６３】

【表４】

【００６４】図１６は、表３，４に基づいて六角錐状Ｆ
ｅ結晶の面積率Ａと焼付き発生時のエンジン回転数Ｎｅ
との関係を、内周側−１ａ〜５ａと外周側−１ｂ〜５ｂ
とに分けてグラフ化したものである。図中、（１）〜
（５）は例１〜５に、また点（１ａ）〜（５ａ）は内周
側−１ａ〜５ａに、さらに点（１ｂ）〜（５ｂ）は外周
側−１ｂ〜５ｂにそれぞれ対応する。

【００６５】図１６から明らかなように、内周側−１ａ
〜３ａの如く、六角錐状Ｆｅ結晶の平均粒径ｄ₁ がｄ₁
＝０．８μｍにおいて、その面積率ＡをＡ≧６０％に設
定すると、焼付き発生時のエンジン回転数Ｎｅを大いに
高めることができる。また外周側−１ｂ〜３ｂの如く、
六角錐状Ｆｅ結晶の平均粒径ｄ₂ がｄ₂ ＝３μｍにおい
て、その面積率ＡをＡ≧６０％に設定すると、焼付き発
生時のエンジン回転数Ｎｅを大いに高めることができ
る。

【００６６】この事実から、偏心輪の例１〜３は優れた
耐焼付き性を有することが明らかであり、このような摺
動特性を有するためには、内，外周側摺動面における六
角錐状Ｆｅ結晶の面積率ＡをＡ≧６０％に設定すること
が必要である。 〔Ｂ〕 六角錐状Ｆｅ結晶の平均粒径ｄ₁ ，ｄ₂ と耐焼
付き性との関係について 鋼（ＪＩＳ ＳＵＪ２）よりなる複数の環状本体２０の
内周面に、電気Ｆｅメッキ処理を施すことによりＦｅ結
晶の集合体より構成された厚さ７μｍの各種内周側摺動
面構成層２１を形成した。次いで、各環状本体２０の外
周面に、前記〔Ａ〕項で述べた外周側−１ｂと同様の外
周側摺動面構成層２２を前記と同様の方法で形成した。

【００６７】表５は、偏心輪の例６〜９に関する電気Ｆ
ｅメッキ処理条件を示す。

【００６８】

【表５】

【００６９】表６は例６の内周側−６ａおよび外周側−
１ｂ等に関する内，外周側摺動面の結晶形態、内，外周
側摺動面における六角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａおよび平
均粒径ｄ₁ ，ｄ₂ 、各配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓならび
に断面における硬さをそれぞれ示す。

【００７０】

【表６】

【００７１】また鋼（ＪＩＳ ＳＵＪ２）よりなる複数
の環状本体２０の外周面に、電気Ｆｅメッキ処理を施す
ことによりＦｅ結晶の集合体より構成された厚さ２０μ
ｍの各種外周側摺動面構成層２２を形成した。次いで、
各環状本体２０の内周面に、前記〔Ａ〕項で述べた内周
側−１ａと同様の内周側摺動面構成層２１を前記と同様
の方法で形成した。

【００７２】表７は、偏心輪の例１０〜１４に関する電
気Ｆｅメッキ処理条件を示す。

【００７３】

【表７】

【００７４】表８は例１０の外周側−１０ｂおよび内周
側−１ａ等に関する内，外周側摺動面の結晶形態、内，
外周側摺動面における六角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａおよ
び平均粒径ｄ₁ ，ｄ₂ 、各配向性Ｆｅ結晶の存在率Ｓな
らびに断面における硬さをそれぞれ示す。

【００７５】

【表８】

【００７６】表６，８において、六角錐状Ｆｅ結晶の面
積率Ａ、その平均粒径ｄ₁ ，ｄ₂ および各配向性Ｆｅ結
晶の存在率Ｓの求め方は前記と同じである。

【００７７】次に偏心輪の例６〜１４について、前記と
同様のモータリングテストを行い、内周側−６ａ〜９ａ
および外周側−１０ｂ〜１４ｂの耐焼付き性を前記同様
にエンジン回転数Ｎｅにて評価した。

【００７８】表９はテスト結果を示す。なお、表９には
内周側−１ａおよび外周側−１ｂに関するデータも掲載
した。

【００７９】

【表９】

【００８０】図１７は、表６，８，９に基づいて六角錐
状Ｆｅ結晶の平均粒径ｄ₁ ，ｄ₂ と焼付き発生時のエン
ジン回転数Ｎｅとの関係を、内周側−６ａ〜９ａ，１ａ
と外周側−１０ｂ〜１４ｂ，１ｂとに分けてグラフ化し
たものである。図中、点（６ａ）〜（９ａ），（１ａ）
は内周側−６ａ〜９ａ，１ａに、さらに点（１０ｂ）〜
（１４ｂ），（１ｂ）は外周側−１０ｂ〜１４ｂ，１ｂ
にそれぞれ対応する。

【００８１】図１７から明らかなように、内周側摺動面
構成層の場合、内周側−６ａ，１ａの如く、六角錐状Ｆ
ｅ結晶の面積率ＡがＡ≧９５％において、その平均粒径
ｄ₁をｄ₁ ＜１μｍに設定すると、焼付き発生時のエン
ジン回転数Ｎｅを大いに高めることができる。また外周
側摺動面構成層の場合、外周側−１１ｂ，１２ｂ，１ｂ
の如く、六角錐状Ｆｅ結晶の面積率ＡがＡ≧９４％にお
いて、その平均粒径ｄ₂ を１μｍ≦ｄ₂ ≦５μｍに設定
すると、焼付き発生時のエンジン回転数Ｎｅを大いに高
めることができる。

【００８２】この事実から、偏心輪の例６，１１，１２
は優れた耐焼付き性を有することが明らかであり、この
ような摺動特性を有するためには、内周側摺動面におい
ては六角錐状Ｆｅ結晶の平均粒径ｄ₁ を０．３μｍ≦ｄ
₁ ＜１μｍに設定し、一方、外周側摺動面においては六
角錐状Ｆｅ結晶の平均粒径ｄ₂ を１μｍ≦ｄ₂ ≦５μｍ
に設定することが必要である。

【００８３】図１８は偏心輪６の他例を備えた可変圧縮
比装置を示す。この偏心輪６においては、その最肉厚部
に連結ピン９を摺動自在に貫通させるピン孔８が穿設さ
れている。可変圧縮比装置において、その他の構成は、
図１のものと同じであるから、図１８において、図１と
対応する部分には、それと同一の符号を付して詳細な説
明は省略する。

【００８４】この場合、偏心輪６をクランクピン１_P に
連結した第１の連結状態により低圧縮比運転状態が得ら
れ、また偏心輪６をコンロッド２の大端部２_B に連結し
た第２の連結状態により高圧縮比運転状態が得られる。
低圧縮比運転状態におけるピストン４のストロークＬ_S
は、Ｌ_S ＝２ｒ−２εとなり、一方、高圧縮比運転状態
におけるピストン４のストロークＬ_L は、Ｌ_L ＝２ｒと
なる。

【００８５】なお、本発明に係る両面摺動部材には、前
記偏心輪６の外に、タービン等の高速軸受の発熱量低減
に用いられる浮動ブッシュ軸受等も含まれる。また本発
明は軸受孔内周面側から軸部外周面側へ潤滑油を供給す
る場合にも適用される。

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば、前記のように構成する
ことによって、内周側摺動面および外周側摺動面の一方
から他方への給油を円滑に行うと共にそれら内，外周側
摺動面が良好な保油性を具備し、これにより優れた耐焼
付き性を発揮し得る両面摺動部材を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジンの可変圧縮比装置における一例の要部
破断正面図で、高圧縮比運転状態を示す。

【図２】エンジンの可変圧縮比装置における一例の要部
破断正面図で、低圧縮比運転状態を示す。

【図３】高圧縮比運転状態の説明図である。

【図４】低圧縮比運転状態の説明図である。

【図５】偏心輪の断面図で、図６、５−５線断面に相当
する。

【図６】偏心輪の要部拡大断面図で、図５の６−６線断
面に相当する。

【図７】偏心輪の構造を示す要部概略断面図である。

【図８】体心立方構造およびその（ｈｈｈ）面、（２ｈ
ｈｈ）面を示す斜視図である。

【図９】図７の９矢視図である。

【図１０】体心立方構造における（ｈｈｈ）面の傾きを
示す説明図である。

【図１１】電気メッキ用電源の出力波形図である。

【図１２】内周側摺動面構成層のＸ線回折図である。

【図１３】外周側摺動面構成層のＸ線回折図である。

【図１４】内周側摺動面の結晶構造を示す顕微鏡写真で
ある。

【図１５】外周側摺動面の結晶構造を示す顕微鏡写真で
ある。

【図１６】六角錐状Ｆｅ結晶の面積率Ａと焼付き発生時
のエンジン回転数Ｎｅとの関係を示すグラフである。

【図１７】六角錐状Ｆｅ結晶の平均粒径ｄ₁ ，ｄ₂ と焼
付き発生時のエンジン回転数Ｎｅとの関係を示すグラフ
である。

【図１８】エンジンの可変圧縮比装置における他例の要
部破断正面図で、低圧縮比運転状態を示す。

【符号の説明】

１_P クランクピン（軸部） ２_B 大端部（軸受部） ２ａ 大端孔（軸受孔） ６ 偏心輪（両面摺動部材） ６_I 内周側摺動面 ６_O 外周側摺動面 １９ 油孔 ２０ 環状本体 ２１ 内周側摺動面構成層 ２２ 外周側摺動面構成層 ２５，２６ 六角錐状金属結晶（角錐状金属結晶）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−323110（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−174052（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−316785（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C25D 7/00 F16C 33/10 F16C 33/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸部（１_P ）外周面と軸受部（２_B ）の
   軸受孔（２ａ）内周面との間に軸線回りに摺動自在に設
   けられ、前記軸部（１_P ）外周面側および前記軸受孔
   （２ａ）内周面側の一方から他方へ潤滑油を供給すべ
   く、油孔（１９）を備えた両面摺動部材において、環状
   断面を有する部材本体（２０）と、その部材本体（２
   ０）の内周面に形成された内周側摺動面構成層（２１）
   と、前記部材本体（２０）の外周面に形成された外周側
   摺動面構成層（２２）とよりなり、前記内周側および外
   周側摺動面構成層（２１，２２）はそれぞれ金属結晶の
   集合体より構成され、前記内周側および外周側摺動面構
   成層（２１，２２）の両摺動面（６_I ，６_O ）における
   角錐状金属結晶（２５，２６）の面積率Ａが６０％≦Ａ
   ≦１００％であり、潤滑油を供給する側の前記摺動面
   （６_I ）における前記角錐状金属結晶（２５）の平均粒
   径ｄ₁ が０．３μｍ≦ｄ₁ ＜１μｍであり、潤滑油を供
   給される側の前記摺動面（６_O ）における前記角錐状金
   属結晶（２６）の平均粒径ｄ₂ が１μｍ≦ｄ₂ ≦５μｍ
   であることを特徴とする両面摺動部材。
2. 【請求項２】 前記金属結晶は体心立方構造を有し、前
   記角錐状金属結晶（２５，２６）は、ミラー指数で（ｈ
   ｈｈ）面を前記摺動面（６_I ，６_O ）側に向けた（ｈｈ
   ｈ）配向性金属結晶、またはミラー指数で（２ｈｈｈ）
   面を前記摺動面（６_I ，６_O ）側に向けた（２ｈｈｈ）
   配向性金属結晶の少なくとも一方である、請求項１記載
   の両面摺動部材。
3. 【請求項３】 前記金属結晶はＦｅ結晶であり、前記角
   錐状金属結晶（２５，２６）は、ミラー指数で（ｈｈ
   ｈ）面を前記摺動面（６_I ，６_O ）側に向け、且つ六角
   錐状をなす（ｈｈｈ）配向性Ｆｅ結晶である、請求項１
   または２記載の両面摺動部材。