JP5132806B1 - すべり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 起動停止を頻繁に繰り返すエンジンでも優れた耐焼付性を示す樹脂コーテインング層を設けたすべり軸受を提供する。
【解決手段】 鋼裏金層に積層した軸受合金層１の表面に樹脂コーティング層２を設けたすべり軸受において、樹脂コーティング層２の樹脂バインダーとして高温下で劣化しにくいＰＡＩを主成分とし、その樹脂バインダー中に調整粒子３を含有させることにより樹脂コーティング層の圧縮強度を向上させて軸による樹脂コーティング層２の凹みを防止する一方、樹脂バインダー中に板状固体潤滑剤４を包含させることによりすべり特性の向上を図ると共に、クラックによる剥離を調整粒子３のせき止め効果と固体潤滑剤配向調整効果によって防止することで、起動停止を頻繁に繰り返すエンジンでも優れた耐焼付性を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、輸送機器特に自動車エンジン用として適した、軸受合金層に更に樹脂コーティング層を設けたすべり軸受に関するものである。

高周速・高面圧の自動車用エンジンには、耐摩耗性や耐焼付性などの摺動特性に優れたすべり軸受が必要となる。このような摺動特性に優れた軸受技術の一つとして樹脂コーティング層を軸受合金層の表面に薄く設けたすべり軸受が挙げられる。この樹脂コーティング層は、金属材料のように凝着現象を生じないため、金属系の軸受合金層又はオーバレイ層に比べて格段に良い耐焼付性を示す。加えて耐摩耗性、耐疲労性に関しても金属材料系のそれらと同等かそれ以上の性能を示す。

樹脂コーティング層の耐焼付性を向上させる手法としていくつか挙げられるが、特に影響を及ぼすのが、固体潤滑剤の存在である。例えば、特許文献１においては、固体潤滑剤が多く、結晶配向が揃っているほど耐焼付性には効果があると指摘している。即ち、特許文献１には、「上記のメカニズムとしては軸-軸受間での摺動中に負荷がかかったとき固体潤滑剤はある一定の結晶面にてすべりを生じ、樹脂コーティング層全体を変形させることにより耐焼付性を向上させている。よって、その効果を発揮する固体潤滑剤が多いほど、またそのすべり面が摺動方向と平行に揃っているほど耐焼付性向上効果が大きい」旨の記載がある。

特開２００８−９５７２５号公報

ところで、近年の自動車エンジンは高周速・高面圧に加えて燃費向上を目的として起動停止を頻繁に繰り返すようなもの（例えば、アイドリングストップ機能）が多い傾向にある。高周速・高面圧自動車用エンジンで上述のように高性能を発揮していた固体潤滑剤を包含している樹脂コーティング層付きすべり軸受ではあるが、このようなエンジン環境では、樹脂コーティング層の耐焼付性が急激に低下してしまい早期に焼付に至ってしまう傾向にある。これは以下のように考えられる。樹脂コーティング層は、摺動方向への固体潤滑剤の結晶面でのすべりによる変形により耐焼付性を維持していたが、起動停止を繰り返すようなエンジンの停止状態では、軸の自重やベルトテンションにより軸受に常に荷重がかかっており、オイルの供給も停止されることから軸と軸受との摺動面間に油膜が発生していない状態となる。そのためエンジン起動時には境界潤滑状態となり、摩擦係数が高くなることから、樹脂コーティング層に過度の変形（剪断力）が生じ、これを発端に、樹脂コーティング層の剥離・下地との直接の金属接触・凝着が順に起こり、最終的には焼付現象を引き起こすからだと考えられる。つまり、固体潤滑剤の変形では吸収しきれないほどの負荷がかかると考えられるため、早期焼付という深刻な問題が発生し、起動停止を頻繁に繰返すエンジンには積極的に採用されにくい状況にある。

本発明は、上記した事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、高周速・高面圧エンジンだけではなく、起動停止を頻繁に繰り返すエンジンでも優れた耐焼付性を示す、樹脂コーティング層を設けたすべり軸受を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１に係る発明においては、鋼裏金層に積層した軸受合金層の表面に、摺動面を有する樹脂コーティング層を設けたすべり軸受において、前記樹脂コーティング層は、主成分ＰＡＩ（ポリアミド樹脂）の樹脂バインダー中に、２０〜５０ｖｏｌ％の板状固体潤滑剤と、５〜３０ｖｏｌ％の平均粒子径０．７〜１．６μｍかつビッカース硬さ１００〜３００の調整粒子と、を含有した厚さ２〜１０μｍの層として形成され、前記摺動面に対して前記板状固体潤滑剤の（０，０,Ｌ）面の配向強度比が７５％以上、８５％以下の状態で配置されていることを特徴とする。前記板状固体潤滑剤の量は、樹脂コーティング層を１００ｖｏｌ％としたときの量である。前記調整粒子の量についても同じである。

請求項２に係る発明においては、請求項１記載のすべり軸受において、前記樹脂バインダーは、ＰＡ（ポリアミド樹脂）とＥＰ（エポキシ樹脂）を合計で３０ｍａｓｓ％以下含み、前記調整粒子は、ＣａＣＯ_３（炭酸カルシウム）からなることを特徴とする。詳述すると、ＰＡ及びＥＰの両方を含ませる場合は、ＰＡとＥＰとＰＡＩとの合計を１００ｍａｓｓ％として、ＰＡとＥＰとの合計を３０ｍａｓｓ％以下含む。ＰＡ又はＥＰの一方を含ませる場合は、当該一方とＰＡＩとの合計を１００ｍａｓｓ％として、当該一方を３０ｍａｓｓ％以下含む。

請求項３に係る発明においては、請求項１記載又は請求項２記載のすべり軸受において、前記樹脂コーティング層の膜厚断面における前記調整粒子の重心間距離が、α、σをそれぞれ粒子重心間距離の平均値、標準偏差とした場合に、３μｍ≦α−１σ、且つα+１σ≦１５μｍとなるように前記調整粒子を分布させたことを特徴とする。本発明において、前記膜厚断面は摺動方向に平行であり、前記重心間距離は粒子と粒子との摺動方向での距離である。

前述したように、起動停止を繰り返すようなエンジンの停止状態では、軸の自重やベルトテンションにより軸受に常に荷重がかかっているため、軸による樹脂コーティング層に凹みが形成されがちであり、その凹みが大きいほど軸と樹脂コーティング層との接触面積が大きくなり、結果的に停止後に起動する際の摩擦係数が大きくなって樹脂コーティング層にかかる剪断力も大きくなり、この剪断力により樹脂コーティング層が破壊されて剥離が生じて焼付が発生するものと考えられる。一方、請求項１に係る発明においては、樹脂コーティング層の樹脂バインダーとして、ＰＡＩを使用しているため、エンジン環境のような高温下で劣化しにくく、また形状の変化も起こしにくいため軸と軸受の間のクリアランス変化が少ない。加えて、樹脂バインダー中に、板状固体潤滑剤を添加することにより、樹脂コーティング層のすべり特性を向上させることができる。板状固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、グラファイトのうち1種類以上から選択するのがよい。板状固体潤滑剤が２０ｖｏｌ％未満であると樹脂層のすべり特性が悪くなり、５０ｖｏｌ％より多いと皮膜強度が低下し、剥離しやすくなる。２５〜４５ｖｏｌ％が望ましい。

また、樹脂コーティング層に含まれる板状固体潤滑剤の（０，０,Ｌ）面の配向強度比が７５％以上、８５％以下の状態で配置されていることにより、樹脂コーティング層のすべり特性を向上させることができる。ここで、固体潤滑剤のすべり面を表す（０，０,Ｌ）面の配向強度比（％）は、以下の計算式により算出される。
（計算式）・・ΣＩ（０，０，Ｌ）／ΣＩ（Ｈ，Ｋ，Ｌ）×１００
（Ｈ，Ｋ，Ｌ：整数値）
そして、配向強度比が７５％未満であると樹脂コーティング層の摩擦係数が高くなる結果、耐焼付性が悪くなり、８５％より大きいと微小クラックが入ったときにクラック伝播が止まらずに大きな剥離が発生して耐焼付性が低下する。

ここで、配向強度比の違いにより剥離が生ずるメカニズムについて、より詳細に説明すると、配向強度比が８５％を超える程高い場合には、摺動方向と平行な固体潤滑剤のすべり面（（０，０，Ｌ）面）の割合が多いために、図１（ａ）に示すように、軸との摩擦により摺動面近くの板状固体潤滑剤４の長手方向のすべり面である（０，０，Ｌ）面に沿って破線で示すように摺動方向ｓと平行なクラックが発生し、このクラックが伝搬して摺動面から軸受合金層１に至る樹脂コーティング層２に広域にクラックが生じて、遂には、図１（ｂ）に示すように、適切な油膜厚さを確保できないような相対的に大きな剥離が発生し、広範囲での軸受合金層との金属接触、凝着が順に起こり、焼付に至る。これに対し、配向強度比が８５％以下である場合には、すべり面が摺動方向と平行とならない板状固体潤滑剤４の割合も適当に存在するため、図１（ｃ）に示すように、軸との摩擦により摺動面近くの板状固体潤滑剤４の長手方向のすべり面である（０，０，Ｌ）面に沿って破線で示すようにクラックが発生して伝搬しても、そのクラックが軸受合金層１に到達することなくその方向が再度摺動面に向かう状態となり、結果的に図１（ｄ）に示すように、相対的に小さな剥離で済んで、基材である軸受合金層１が露出する可能性を低くすることができる。ただし、配向強度比が７５％未満になると、すべり面が摺動方向と平行とならない板状固体潤滑剤の割合が多くなるため、前述したように、樹脂コーティング層２の摩擦係数が高くなる結果、耐焼付性が悪くなる。

また、本発明の調整粒子添加により、樹脂コーティング層の圧縮強度を向上させ、軸による樹脂コーティング層の凹みを防止する。そして、伝搬するクラックを調整粒子でせき止める効果があると共に、板状固体潤滑剤と調整粒子とを混在させることによりすべり面が摺動方向と平行となる板状固体潤滑剤の割合を調整することができるため、剥離を防止する固体潤滑剤配向調整効果がある。
調整粒子は１００〜３００ＨＶであり、例えばＣａＣＯ_３、ＣａＦ_２、Ｃｕ_３ＡｓＳ_４、Ｓｎ−Ｓｂ−Ａｓ系化合物、Ｚｎ−Ａｌ系化合物等の粒子である。

また、調整粒子が５ｖｏｌ％未満であると、樹脂コーティング層中に存在する調整粒子の粒子量が少なく板状固体潤滑剤に沿って伝搬するクラックをせき止める効果および固体潤滑剤配向調整効果が希薄となると共に、軸による樹脂コーティング層の凹み防止効果を得られない。一方、３０ｖｏｌ％より多いと調整粒子の凝集により摺動面が粗くなり、耐焼付性が低下する。好ましくは１０〜２５ｖｏｌ％である。更に、調整粒子の平均粒子径が０．７μｍ未満であると伝搬するクラックをせき止める効果および固体潤滑剤配向調整効果が希薄となると共に、軸による樹脂層の凹み防止効果を得られない。一方、１．６μｍより大きいと摺動面が粗くなり、耐焼付性が低下する。なお、調整粒子の平均粒子径の測定方法は、電子顕微鏡を用いて樹脂コーティング層の組成像を倍率５０００倍で撮影し、得られた組成像から一般的な画像解析手法（解析ソフト：Ｉｍａｇｅ−ＰｒｏＰｌｕｓ（Ｖｅｒｓｉｏｎ４．５）；（株）プラネトロン製等）を用いて測定した。

また、樹脂コーティング層の膜厚が２μｍ未満であると小さな剥離・脱落でも金属接触に至るため耐焼付性が低下し、１０μｍより厚いと熱伝導性が悪くなって樹脂コーティング３層の温度が高くなり、機械的物性が低下する。より好ましくは３〜８μｍが望ましい。

また、請求項２に係る発明のように、ＰＡＩを主成分とする樹脂バインダーは、ＰＡとＥＰを合計で３０ｍａｓｓ％以下含むことにより、樹脂バインダーの伸び性が向上して剥離を抑えることができる。
そして、調整粒子は炭酸カルシウムからなることが好ましい。炭酸カルシウムは、
（１）樹脂バインダーよりも硬く、圧縮強度の向上に寄与すること
（２）軸を傷つけないこと(軸が約５００ＨＶに対し、ＣａＣＯ_３は約１３５ＨＶである。)
であると共に、
（３）オイルとの濡れ性が高く油膜の確保に有利なこと
（４）摺動特性に優れていること（炭酸カルシウムはエンジンオイルの硫酸分と反応して粒子のごく表面域のみにＣａＳＯ_４を形成して摺動特性を向上させる効果がある。）
（５）比較的安価であり、人体への影響が少ないこと
等の効果がある。
また、調整粒子である炭酸カルシウム粒子は、特にこの樹脂バインダーとの接合性及び分散性の面において好ましい。

また、請求項３に係る発明のように、樹脂コーティング層の膜厚断面における調整粒子の重心間距離が、α、σをそれぞれ粒子重心間距離の平均値、標準偏差とした場合に、３μｍ≦α−１σ、且つα+１σ≦１５μｍとなるように調整粒子を分布させたことにより、樹脂コーティング層に含まれる板状固体潤滑剤の（０，０,Ｌ）面の配向強度比を７５％以上、８５％以下の状態で配置させ易くすることができる。即ち、上述したように、板状固体潤滑剤と調整粒子とを混在させることによりすべり面が摺動方向と平行となる板状固体潤滑剤の割合を調整することができるが、具体的には、図２の模式図に示すように、基材軸受合金層１の表面に設けた樹脂コーティング層２中に混在される平均粒子径０．７〜１．６μｍの炭酸カルシウム粒子等の調整粒子３を、３μｍ≦α−１σ、且つα+１σ≦１５μｍとなるように分布させたことにより、樹脂コーティング層２に含まれる板状固体潤滑剤４が摺動面に対して平行状となる割合を所定値に調整することができる。つまり、製造時において所定の押付圧力を施したときに、樹脂コーティング層２中の炭酸カルシウム粒子（以下、発明イメージの容易化のため、調整粒子として炭酸カルシウム粒子を用いた例で説明する。）３の近傍に存在する板状固体潤滑剤４は、炭酸カルシウム粒子３に邪魔されて摺動面と平行状とらず、炭酸カルシウム粒子３からやや離れた位置に存在する板状固体潤滑剤４は、摺動面と平行状となり易い。こうして、炭酸カルシウム粒子３の摺動方向ｓでの重心間距離の平均値αが、３＋１σμｍ以上１５−１σμｍ以下となるように分布させたことにより、摺動面に対して、樹脂コーティング層２に含まれる板状固体潤滑剤４の（０，０,Ｌ）面の配向強度比を７５％以上、８５％以下の状態で配置させ易くすることができるのである。なお、炭酸カルシウム粒子の重心間距離は、電子顕微鏡を用いて樹脂コーティング層の組成像を倍率５０００倍で撮影し、得られた組成像から一般的な画像解析手法（解析ソフト：Ｉｍａｇｅ−ＰｒｏＰｌｕｓ（Ｖｅｒｓｉｏｎ４．５）；（株）プラネトロン製等）を用いて各粒子の重心点を表示させ、膜厚方向と垂直の方向の線を引き、距離測定して粒子間距離の分布をとり、α（粒子間距離の平均値）とσ（標準偏差）とを算出した。

また、本発明において、樹脂コーティング層の成膜方法は、ロールコート法で行い、該樹脂コーティング層を設ける軸受合金層は、アルミ合金、銅合金、錫合金のいずれを使用しても良い。更に、軸受合金層の表面に金属めっきが処理してある場合には、その表面に本発明に係る樹脂コーティング層を成膜しても良い。なお、鋼裏金層に積層した軸受合金層は、鋼裏金層に中間層を介して設けられていても、直接設けられていても良い。また、接着力向上のための軸受合金層への前処理はブラストによる粗面化処理、エッチング処理、化成処理、プライマー処理、コロナ放電処理等を行うことが好ましい。また、樹脂コーティング層のスクラッチ強度は、１，０００ＭＰａ以上が好ましい。ここでいうスクラッチ強度は、円錐状ダイヤモンド圧子にて層内を掻いた時の抵抗値であり、摩擦力を樹脂コーティング層にもぐりこんだダイヤモンド圧子の投影面積で除した値である。スクラッチ強度が高いほど、剥離しにくいことを示しており、樹脂コーティング層の剥離防止特性の向上の効果が見られる。本発明の構造を簡易的に確認する手法として有効である。

なお、本発明において、樹脂コーティング層の成膜方法としてロールコート法を採用する理由は、以下の通りである。例えば、特開２０１０−２４９３１３号（段落００７８）に示されるスプレーコートによる製法では、本発明が適用される半割形状のすべり軸受の場合、コーティング装置が複雑になると共に、スプレーコートにて、薄膜を作製する場合、板状固体潤滑剤の（０，０,Ｌ）面配向強度比を７５％以上８５％以下にコントロールすることが非常に困難であると同時に、膜厚の均一性を保つことが非常に困難である。また、例えば、特開２０１０−２１６６３９号（段落００１７及び００２３）に示される多孔質金属層への含浸による製法は、薄膜作製には不向きである。たとえ、含浸による製法で膜形成できたとしても、その際の圧延による高圧により板状固体潤滑剤の（０，０,Ｌ）面配向強度比が上昇しすぎてしまい、固体潤滑剤の（０，０,Ｌ）面配向強度比を７５％以上８５％以下にコントロールすることが非常に困難である。更に、例えば、特表２０００−５０５５２７（第７頁１５行〜）に示される基材へ炭酸カルシウム等の粉末散布後にコーティングする製法では、平板上でなら作製可能であるが、半割形状のすべり軸受で粉末散布をするのは手間がかかると共に、炭酸カルシウム粉末を樹脂バインダー中に均一に分散させることができないため、軸のもぐり込みや樹脂コーティング層の剥離への防止性能の向上が得られない。したがって、本発明において、樹脂コーティング層の成膜方法としてロールコート法が最適である。

また、製法を単にロールコートを採用しただけでは発明の構成は得られず、被コーティング面への印刷ロールの押付面圧に対する工夫が必要である。付け加えて、印刷ロール粗さが粗いと押付時に印刷ロール凹部に炭酸カルシウム粒子が偏析しやすいため、印刷ロール粗さについても慎重に選択する必要がある。即ち、コーティング時の押付面圧は、３５００〜６０００Ｐａが望ましい。３５００Ｐａ未満であると（０，０,Ｌ）面配向強度比が７５％未満となりやすく、６０００Ｐａ超えであると（０，０,Ｌ）面配向強度比が８５％を超え易いからである。また、印刷ロール粗さは、ロールのうねりを除去した粗さ（２次粗さ）において、基準長さにおける最大山高さと最大谷深さの和（Ｒｐ＋Ｒｖ）が３．０〜７．０μｍが望ましい。３．０μｍ未満であるとロールに十分な塗料量が保持できず、塗りムラができ、７．０μｍより大きいとロール凹部に炭酸カルシウム粒子の凝集ができるからである。

配向強度比の違いにより剥離が生ずるメカニズムを説明するための模式図である。 配向強度比を調整するメカニズムを説明するための模式図である。 樹脂コーティング層の成膜方法としてロールコート法を説明するための模式図である。

以下、本発明を適用した実施例について図３を参照して説明する。裏金に圧接されたアルミニウム軸受合金を半割形状へ加工した半円筒部材１４の内面仕上げを実施した後、ブラストによる粗面化処理を実施し、その後、半円筒部材１４を組付けハウジング１５に装着した状態でロールコート法にて樹脂層をコーティングした。ロールコート法によるコーティングは、予め定めた材料（例えば、表１に示す樹脂バインダーＰＡＩと固体潤滑剤と炭酸カルシウム等の調整粒子その他の添加物、あるいはＰＡ、ＥＰ）を混合した塗料をあらかじめ作製し、その作製した塗料の入った塗料供給部１０と転写ロール１１とを接触させて、回転している転写ロール１１へ塗料を付着させる。また、転写ロール１１と印刷ロール１２とを回転接触させることにより、転写ロール１１の塗料が印刷ロール１２に転写される。次いで、塗料が転写された印刷ロール１２を荷重調整アーム１３の支持部１６を中心に回転させて半円筒部材１４の内面へ塗料を転写させて樹脂層のコーティングを実施する。その際、印刷ロール１２の粗さ５．８μｍ（Ｒｐ＋Ｒｖ）を使用し、荷重調整アーム１３により押付圧力を調整して、配向強度比を調整する。コーティング後に半円筒部材１４を１００℃×１分間程度乾燥させ、このコーティングと乾燥を繰り返すことによって、表１の「膜厚」欄に示す厚さとする。その後、１８０〜２２０℃×１時間程度焼成して、表１に示す実施例１〜１７及び比較例１〜１５のすべり軸受を完成させた。
本実施の形態において、配向強度比（％）は、以下の計算式により算出した。
（計算式）・・ΣＩ（０，０，Ｌ）／ΣＩ（Ｈ，Ｋ，Ｌ）×１００
ΣＩ（０，０，Ｌ）：（０，０，２）、（０，０，４）、（０，０，６）、（０，０，８）面ピーク強度の積算値。
ΣＩ（Ｈ，Ｋ，Ｌ）：（０，０，２）、（０，０，４）、（０，０，６）、（０，０，８）、（１，０，０）、（１，０，１）、（１，０，２）、（１，０，３）、（１，０，４）、（１，０，５）、（１，１，０）、（１，１，６）面ピーク強度の積算値。

上記のように作製した実施例１〜１７及び比較例１〜１５のすべり軸受を、従来の高周速・高面圧エンジンでの使用を想定した試験とは異なる起動・停止モードのエンジン環境での運転を想定した試験（焼付試験）を実施した。なお、この焼付試験の試験条件は、表２に示す通りである。

以下、表１を参照しながら試験結果について説明する。表１の実施例１〜１７は、本発明に包含されるものであり、比較例１〜１５は、本発明に包含されないものである。即ち、実施例１〜１７は、板状固体潤滑剤が２０〜５０ｖｏｌ％、ビッカース硬さ１００〜３００である調整粒子が５〜３０ｖｏｌ％、調整粒子の平均粒子径が０．７〜１．６μｍ、固体潤滑剤の（０，０、Ｌ）面の配向強度比が７５〜８５％、膜厚２〜１０μｍ、の範囲に入るようにそれぞれ作製したものである。ただし、実施例１，３，４、６，７，９，１０，１２，１４，１５，１７は、板状固体潤滑剤として二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）を使用し、その他の実施例２，５，８，１１，１３，１６は、板状固体潤滑剤として窒化ボロン（ｈ−ＢＮ）を使用している。実施例６は、調整粒子として弗化カルシウムを添加し、実施例１２は、調整粒子として炭酸カルシウムと硫砒銅鉱とを添加し、その他の実施例は、調整粒子として炭酸カルシウムを添加している。また、実施例１２以外の実施例１〜１７には、ＰＡＩを主成分とする樹脂バインダー中に、ＰＡとＥＰのいずれか一方又は両方をＰＡＩに対して合計で０〜３０ｍａｓｓ％の範囲で含むように作製されている。また、実施例２以外の実施例１〜１７では、調整粒子の粒子間距離の平均値αが３μｍ≦α−１σ、且つα+１σ≦１５μｍの範囲に入るように作製されている。

板状固定潤滑剤（ＭｏＳ_２又はｈ−ＢＮ）を上限まで含む実施例１，９，１６においては、最大面圧がいずれも４５ＭＰａであり、起動停止を頻繁に繰り返すエンジン実機テストにおいて焼付現象が生じないとして計測された最大面圧４０ＭＰａ（以下、これを「許容面圧」という。）よりも大きな値となった。一方、板状固定潤滑剤を下限まで含む実施例２，１０においても、最大面圧がそれぞれ４５，４０ＭＰａとなって許容面圧以上の値となった。これらのことから板状固体潤滑剤を２０〜５０ｖｏｌ％の範囲内で添加することにより、樹脂層のすべり特性を向上させることができ、結果的に焼付が発生しないということが理解できる。上記以外の実施例においても最大面圧が４０ＭＰａ以上であるが、配向強度比が上限である実施例５、膜厚が上限の実施例８、膜厚が下限の実施例１４においては、許容面圧に近い値となっている。更に、板状固体潤滑剤が２５〜４５ｖｏｌ％、調整粒子である炭酸カルシウム粒子が１０〜２５ｖｏｌ％、膜厚３〜８μｍ、の好ましい範囲の実施例３，４，６，７，１１，１２，１３，１５，１７は、最大面圧が５０ＭＰａ以上の高い値となっている。

一方、比較例１〜１５は、本発明に包含されないものである。比較例１は、組成的には実施例３とほぼ同じであるが、配向強度比が７１．３％と低いため、樹脂コーティング層のすべり特性が悪くなり、樹脂コーティング層にかかる剪断力が高くなって剥離が生じるため、最大面圧が許容面圧よりも低い２５ＭＰａになったものと考えられる。比較例２，１４（先行技術文献１の摺動部材に相当）は、調整粒子を包含していないため、軸による樹脂コーティング層への凹みが大きくなり、樹脂コーティング層にかかる剪断力が高くなって剥離が生じ、最大面圧が許容面圧よりも低い２０ＭＰａになったものと考えられる。また、比較例３は、比較例１とは逆に配向強度比が９０．７％と高いため、樹脂コーティング層のクラック伝搬が止まらずに大きな剥離が生じるため、最大面圧が許容面圧よりも低い２５ＭＰａになったものと考えられる。比較例４は、実施例４と比べて板状固体潤滑剤の種類が異なるもののその組成はほぼ同じであるが、配向強度比が上限値を僅かに超える８５．９％であるため、比較例３と同様な理由により最大面圧が許容面圧よりも低い３０ＭＰａになったものと考えられる。

比較例５，６は、実施例７に近い組成を有するものであるが、調整粒子である炭酸カルシウムや弗化カルシウムの粒子に代えて比較例５が硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）、比較例６がアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の粒子をそれぞれ２０ｖｏｌ％含有するものとした。これらの場合も最大面圧が許容面圧よりも低いそれぞれ３０ＭＰａ及び１５ＭＰａになった。この理由は、以下のように考えられる。硫酸カルシウム及びアルミナは、調整粒子と同様な粒子径のものを使用したが、硫酸カルシウムは、調整粒子に比べて硬さが低いためコーティング時に押付面圧により破壊されやすく、結果板状固体潤滑剤を傾かせる効果(固体潤滑剤配向調整効果)が少ないため低い面圧で剥離して焼付に至ったと思われる。一方、アルミナは、固体潤滑剤配向調整効果は見られたものの、すべり特性の低下や、硬さが高いために軸への攻撃性が高くなった理由で、低い面圧で焼付に至ったと思われる。つまり、固体潤滑剤配向調整剤効果を示し、且つ起動・停止モードのエンジン環境での軸受として高い焼付性能を発揮するのは調整粒子、特に炭酸カルシウムの粒子を添加したすべり軸受であると言える。

比較例７（実施例７の組成とほぼ同じ）や比較例１０（実施例８の組成とほぼ同じ）のように、板状固体潤滑剤の含有量が上限値・下限値をそれぞれ超えたものにおいては、樹脂層のすべり特性の悪化や皮膜強度の低下に基づく剥離によって最大面圧が許容面圧よりも低い２５ＭＰａ、１５ＭＰａにそれぞれなったものと考えられる。比較例８、１１（実施例３の組成とほぼ同じ）のように、炭酸カルシウム粒子の平均粒子径が上限値・下限値をそれぞれ超えたものにおいては、摺動面の粗さや、クラック伝搬のせき止め効果及び固体潤滑剤配向調整効果が劣るため、最大面圧が許容面圧よりも低い２５ＭＰａにそれぞれなったものと考えられる。比較例９、１２（実施例１０の組成とほぼ同じ）のように、炭酸カルシウム粒子の含有量が上限値・下限値をそれぞれ超えたものにおいては、摺動面の粗さや、クラック伝搬のせき止め効果及び固体潤滑剤配向調整効果が劣るため、最大面圧が許容面圧よりも低い１５ＭＰａ、２０ＭＰａにそれぞれなったものと考えられる。更に、比較例１３（実施例３の組成とほぼ同じ）と比較例１５（実施例４の組成とほぼ同じ）のように、膜厚が下限値・上限値をそれぞれ超えたものにおいては、僅かな剥離ではあっても早期の金属接触や、熱伝導性の悪化による樹脂コーティング層の機械的物性の低下により、最大面圧が許容面圧よりも低い２０ＭＰａ、１５ＭＰａにそれぞれなったものと考えられる。

以上、説明したところから明らかなように、鋼裏金層に積層した軸受合金層の表面に樹脂コーティング層を設けたすべり軸受において、樹脂コーティング層の樹脂バインダーとして高温下で劣化しにくいＰＡＩを主成分とし、その樹脂バインダー中に炭酸カルシウム等の調整粒子を適正量含有させることにより樹脂コーティング層の圧縮強度を向上させて軸による樹脂コーティング層の凹みを防止する一方、樹脂バインダー中に板状固体潤滑剤を包含させることによりすべり特性の向上を図ると共に、樹脂コーティング層のクラックによる剥離を調整粒子のせき止め効果と固体潤滑剤配向調整効果によって防止することで、起動停止を頻繁に繰り返すエンジンでも優れた耐焼付性を有するすべり軸受を提供することができる。

１ 軸受合金層
２ 樹脂コーティング層
３ 調整粒子（炭酸カルシウム粒子）
４ 板状固体潤滑剤
１０ 塗料供給部
１１ 転写ロール
１２ 印刷ロール
１３ 荷重調整アーム
１４ 半円筒部材
１５ ハウジング

Claims (3)

1. 鋼裏金層に積層した軸受合金層の表面に、摺動面を有する樹脂コーティング層を設けたすべり軸受において、
   前記樹脂コーティング層は、主成分ＰＡＩの樹脂バインダー中に、２０〜５０ｖｏｌ％の板状固体潤滑剤と、５〜３０ｖｏｌ％の平均粒子径０．７〜１．６μｍかつビッカース硬さ１００〜３００の調整粒子と、を含有した厚さ２〜１０μｍの層として形成され、
   前記摺動面に対して前記板状固体潤滑剤の（０，０,Ｌ）面の配向強度比が７５％以上、８５％以下の状態で配置されていることを特徴とするすべり軸受。
2. 前記樹脂バインダーは、ＰＡとＥＰを合計で３０ｍａｓｓ％以下含み、
   前記調整粒子は、炭酸カルシウムからなることを特徴とする請求項１記載のすべり軸受。
3. 前記樹脂コーティング層の膜厚断面における前記調整粒子の重心間距離が、α、σをそれぞれ粒子重心間距離の平均値、標準偏差とした場合に、
   ３μｍ≦α−１σ、且つα+１σ≦１５μｍ
   となるように前記調整粒子を分布させたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のすべり軸受。

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