JP5228303B2 - 低摩擦摺動部材、その製造装置並びに製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、低摩擦摺動部材、その製造装置並びに製造方法に関する。

従来から、摺動部材における摩擦を低減するために、摺動部材の摺動面に微細な窪み、凹面、溝などを形成する方法が行われている（例えば、特許文献１参照）。凹部を有する摺動面が摺動すると、凹部の摺動方向後端では動圧効果により油膜が厚くなる方向に力が発生するが、凹部の摺動方向前端では負圧が発生し油膜を薄くする方向に力が発生するため、摺動部材の摩擦を増加させる。
特開２００２−２３５８５２号公報

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、摩擦低減効果を有効に得ることができる低摩擦摺動部材を提供することを目的とする。

また、上述のような摩擦低減効果を有効に得ることができる低摩擦摺動部材を、短時間、低コストで、かつ高い加工精度で製造可能な低摩擦摺動部材の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る低摩擦摺動部材は、油が介在されて互いに摺動する摺動面を有する一対の摺動部材の少なくとも一方の前記摺動面に微細な凹部を有する低摩擦摺動部材であって、前記凹部が形成される前記摺動面には、長尺な形状からなり短尺方向に沿って互いに近接する少なくとも２つの凹部から成るテクスチャ群が摺動方向又は油の流れる方向に対して複数存在し、当該近接する凹部は、摺動方向又は油の流れる方向に互いに重なる部位を有し、隣り合う前記テクスチャ群同士の間隔は、摺動方向又は油の流れる方向に対して、同一の前記テクスチャ群に存在し前記近接する凹部同士の間隔よりも大きく、前記テクスチャ群は、前記摺動面に一様に分布されることを特徴とする。

また、上記目的を達成する本発明に係る低摩擦摺動部材の製造装置は、長尺な形状からなり短尺方向に沿って互いに近接する少なくとも２つの凹部から成るテクスチャ群が摺動方向又は油の流れる方向に対して複数加工される円柱状の被加工部材を回転可能かつ回転方向に位置決め可能に保持できる被加工部材保持手段と、円柱状であって外周部に複数の凸部が形成されたフォームローラと、前記フォームローラを回転可能に保持するとともにフォームローラと被加工部材を被加工部材の軸方向に相対的に移動させることが可能なフォームローラ保持手段と、前記フォームローラを前記被加工部材に対して所定の荷重で押し付ける荷重付与手段と、前記フォームローラの回転方向位置を測定するフォームローラ測定手段と、前記フォームローラを回転させて回転方向位置を変更させるフォームローラ駆動手段と、前記フォームローラの回転を停止させて固定するフォームローラ位置決め手段と、前記フォームローラおよび被加工部材の回転方向位置並びにフォームローラの軸方向の位置を演算制御して、近接する複数の凹部を前記フォームローラによって複数回に分けて形成するように制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記近接する少なくとも２つの凹部が、摺動方向又は油の流れる方向に互いに重なる部位を有し、隣り合う前記テクスチャ群同士の間隔が、摺動方向又は油の流れる方向に対して、同一の前記テクスチャ群に存在し前記近接する凹部同士の間隔よりも大きく、前記テクスチャ群が、前記摺動面に一様に分布されるように、前記演算制御を実行することを特徴とする。

また、上記目的を達成する本発明に係る低摩擦摺動部材の製造方法は、回転可能に保持された円柱状の被加工部材の外周面に、回転可能に保持されるとともに円柱状であって外周部に複数の凸部が形成されたフォームローラを押し付けて、近接する少なくとも２つの凹部から成るテクスチャ群を被加工部材の外周面に複数形成させる低摩擦摺動部材の製造方法であって、前記テクスチャ群を構成し長尺な形状からなり短尺方向に沿って互いに近接する複数の凹部を、摺動方向又は油の流れる方向に対して複数存在するように、前記フォームローラによって複数回に分けて形成することにより、前記近接する少なくとも２つの凹部が、摺動方向又は油の流れる方向に互いに重なる部位を有し、隣り合う前記テクスチャ群同士の間隔が、摺動方向又は油の流れる方向に対して、同一の前記テクスチャ群に存在し前記近接する凹部同士の間隔よりも大きく、前記テクスチャ群が、前記摺動面に一様に分布されるように形成することを特徴とする。

上記のように構成した本発明に係る低摩擦摺動部材は、摺動方向又は油の流れの方向に対して最初の微細な凹部の後端で発生した動圧がその後の微細な凹部の動圧と干渉することで、二つ目以降の微細な凹部の前端で発生する負圧を軽減することができ、全体として動圧の効果がより発揮され油膜厚さが増加し摩擦を低減できる。

上記のように構成した本発明に係る低摩擦摺動部材の製造装置は、凸部が形成されたフォームローラを有するため、塑性加工によって凹部を加工することができ、断面形状の制御が可能であると共に短時間かつ低コストで加工することができる。また、近接する複数の凹部を前記フォームローラによって複数回に分けて形成するように制御する制御手段を有するため、加工時の材料の塑性流動の影響を低減させて高精度な近接した凹部の加工が可能である。

上記のように構成した本発明に係る低摩擦摺動部材の製造方法は、凸部が形成されたフォームローラを押し付けて、塑性加工によって凹部を加工することができ、断面形状の制御が可能であると共に短時間かつ低コストで加工することができる。また、テクスチャ群を構成する凹部を、フォームローラによって複数回に分けて形成するため、加工時の材料の塑性流動の影響を低減させて高精度な近接した凹部の加工が可能である。

本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は本実施形態に係る低摩擦摺動部材の表面を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図、図２は低摩擦摺動部材の単一の凹部における動圧分布を示す説明図、図３は低摩擦摺動部材の連続する凹部における動圧分布を示す説明図である。

本実施形態に係る低摩擦摺動部材は、例えば、車両用エンジンのシリンダとピストンの摺動部や、軸受等に使用される。

本実施形態に係る低摩擦摺動部材１は、互いに摺動する一対の摺動部材から成り、互いに摺動する摺動面２の間には、油が介在される。

低摩擦摺動部材１の摺動面２の少なくとも一方には、図１に示すように、２つの凹部３が摺動方向または油の流れ方向に並ぶテクスチャ群４が、一様に配置されている。なお、図中の矢印は、摺動方向または油の流れ方向を表している。この１つのテクスチャ群４内の凹部３は、２つ以上であってもよい。テクスチャ群４内で近接する凹部３は、摺動方向又は油の流れる方向に互いに重なる部位を有している。テクスチャ群４同士の間隔は、近接する凹部３同士の間隔よりも大きく、例えば千鳥状に配置される。

凹部３は、摺動方向または油の流れ方向と交差する方向に長尺な形状であり、例えば長方形形状を有している。

１つの凹部３における潤滑油の動圧は、図２に示すように、凹部３の摺動方向又は油の流れの方向の後方においては、動圧効果により油膜が厚くなる方向に力が発生するが、前方においては負圧が発生する。この負圧は、油膜を薄くする結果を招き、摩擦を増加させる。

本実施形態に係る低摩擦摺動部材１は、図３に示すように、２つの凹部３が、摺動方向又は油の流れる方向に互いに重なる部位を有して連続して配置されている。すなわち、前方の凹部３の少なくとも一部の摺動方向又は油の流れる方向に、後方の凹部３の少なくとも一部が存在しているため、摺動方向又は油の流れの方向の後方の凹部３で発生する負圧が、前方の凹部３で発生する正圧と干渉して低減される。これにより、全体として動圧の効果がより発揮されて油膜厚さが増加し、摩擦を低減できる。

なお、１つのテクスチャ群４に３つ以上の凹部３が存在する場合にも、隣接する凹部３の前方の凹部３で発生する正圧が、後方の凹部３で発生する負圧を低減させるため、同様の効果が得られる。

凹部３の摺動方向の長さＹに対する、近接する凹部３同士の摺動方向の距離Ｘの比率Ｒ（Ｘ／Ｙ）は、０．２５以上であって５以下であることが好ましい。比率Ｒが０．２５以下の場合には連続した２つ以上の凹部３が近すぎるため、１つの凹部３のみが設けられる場合と同様の効果しか得られない。また、比率Ｒが５以上となる場合には、凹部３同士の間が離れすぎてしまい、前方の凹部３で発生する正圧と後方の凹部３で発生する負圧の位置が一致せずに動圧の効果が十分に干渉しないため、十分な効果が得られない。

また、前述の比率Ｒは、更には０．５以上であって２以下であることが好ましい。比率Ｒを０．５以上であって２以下とすることで、凹部３による動圧効果の干渉が十分に発生し、油膜を厚くする効果が十分に発揮され、摩擦低減効果が得られる。

凹部３の短尺方向（摺動方向）長さＹは、５０μｍ以上であって１５０μｍ以下であることが好ましく、凹部３の長尺方向の長さＬは、短尺方向の長さの２倍以上であって１０倍以下であることが好ましい。微細な凹部３の短尺方向長さＹが５０μｍ未満の場合、油が微細な凹部３へ十分に流入せず動圧の効果が十分に得られない。また、凹部３の短尺方向長さＹが１５０μｍを越える場合には、付加容量が低下し金属接触が起こりやすくなる。また、凹部３が長尺に形成されることにより、凹部３における動圧効果が十分に発揮され、油膜を厚くすることで摩擦低減効果が得られる。

凹部３が摺動面２において占める面積率は、０．５％以上であって１０％以下であることが好ましい。凹部３の面積率が０．５％未満の場合には、凹部３の動圧効果および油閉じ込め効果が十分ではなく摩擦低減効果が十分に得られない。逆に面積率が１０％を超えると、付加容量の低下を招き、結果として金属接触が発生しやすくなり、十分な摩擦低減効果が得られない。

凹部３の最大深さＤは、摺動時の粘性流体膜厚さをｈとした場合に、ｈ／Ｄが０．０４以上であって５μｍ以下であることが好ましい。摺動時の粘性流体膜厚さｈと凹部３の深さＤの比ｈ／Ｄが０．０４未満の場合、付加容量の低下を招き、金属接触が発生しやすくなり十分な摩擦低減効果が得られない。摺動時の粘性流体膜厚さｈと凹部３の深さＤの比ｈ／Ｄが５を超えると、動圧効果が発揮されず、また油閉じ込め効果が十分ではなく、摩擦低現効果が十分に得られない。

次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これらの実施例は何ら本発明を制限するものではない。

図４は往復摺動試験装置を示す概略図、図５は実施例および比較例２の試験片表面の凹部を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶ−Ｖ線に沿う断面図、図６は比較例１の試験片表面の凹部を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。

摺動部材としての試験片１０を作製し、実施例１，２，３および比較例１，２について摩擦試験を実施した。

摩擦試験は、図４に示す往復摺動試験装置１１により行った。この摩擦試験は、表面に凹部３が設けられる試験片１０の摺動面２に油を塗布し、他方の摺動部材としての押圧部材１２を一定の荷重Ｗにより押圧して、試験片１０を往復動させて実施した。なお、本実施例では、押圧部材１２には微細な凹部は設けられていない。

試験条件を表１に、実施例および比較例の試験片の寸法および摩擦試験結果を表２に示す。

実施例の試験片１０は、鋼材からなる平板である。試験片１０には、図５に示すように、摺動方向と直交する方向に長尺な長方形の２つの凹部３から成るテクスチャ群４を千鳥状に形成した。

実施例の試験片１０の凹部３は、摺動方向の長さＹが８０μｍ、長尺方向長さＬが３２０μｍ、凹部３の深さＤが３μｍとし、凹部３の間隔Ｘが４０μｍ（Ｘ／Ｙ＝０．５）となるように、転造により形成した。

実施例１では、試験片の表面の凹部３の面積率が５％となるように、テクスチャ群４間の間隔が、連続した２個の凹部３の間隔Ｘよりも充分に大きくなるように配置した。

実施例２では、凹部３の間隔Ｘを８０μｍ（Ｘ／Ｙ＝１）とし、他の条件は実施例１と同様とした。

実施例３では、凹部３の間隔Ｘを１２０μｍ（Ｘ／Ｙ＝１．５）とし、他の条件は実施例１と同様とした。

また、図６に示すように、１つのテクスチャ群４内の凹部３の個数を１つとし、他の条件は実施例１と同様の比較例１と、２つの凹部３の間隔Ｘを８２０μｍ（Ｘ／Ｙ＝１０．５）とし、他の条件は実施例１と同様の比較例２についても試験を行った。

図７は実施例および比較例における摩擦係数を示すグラフである。

図７および表２における摩擦係数（μ／μ_０）は、比較例１により計測された摩擦係数を１として正規化されている。

図７のように、凹部３の摺動方向の長さＸと微細な凹部３の間隔Ｙには最適値が存在し、比率Ｒ（Ｘ／Ｙ）が０．２５以上であって５以下の場合に摩擦係数の大きな低減が確認され、比率Ｒが０．５以上であって２以下の場合に摩擦係数のより顕著な低減が確認された。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図８に示すような三つ以上の凹部３を連続して設けることもできる。また、図９に示すように、連続する凹部３を摺動方向と交差する方向にずらして配置することもでき、図１０に示すように、連続する凹部３の少なくとも１つを長方形以外（例えば楕円形）で形成することもできる。

次に、本実施形態に係る低摩擦摺動部材の製造装置について説明する。

図１１は、本実施形態に係る低摩擦摺動部材の製造装置の側面図、図１２は同製造装置のハウジングの内部を示す部分断面図、図１３は同製造装置のフォームローラを軸方向から見た側面図である。

低摩擦摺動部材の製造装置２０は、略円柱形状の被加工部材２１に、上述の近接する凹部３（テクスチャ郡４）を形成するための装置である。

製造装置２０は、図１１〜１３に示すように、被加工部材２１を保持しつつ被加工部材２１を回転させることができる被加工部材保持手段２２と、外周面に微細な凸部２５が形成された円柱形状のフォームローラ２６と、フォームローラ２６を回転可能に保持するフォームローラ保持手段２８と、を有している。

フォームローラ保持手段２８は、フォームローラ２６が回転可能に連結されるアーム２７と、アーム２７が進退動可能に連結されるハウジング２９と、を備えている。

被加工部材保持手段２２は、被加工部材２１を把持するチャッキング装置２３と、保持された被加工部材２１を回転させることができる主軸２４とを備えている。この主軸２４の回転軸は、フォームローラ２６の回転軸と平行である。

フォームローラ２６の凸部２５は、図１３に示すように、回転方向に並んで配置されており、本実施形態では例えば一列で配列されるが、複数列で配列されてもよい。

また、製造装置２０は、図１２に示すようにフォームローラ２６の回転軸に接続されてフォームローラ２６の回転方向位置を検出するフォームローラ測定部３０（フォームローラ測定手段）と、アーム２７とハウジング２９の間に設けられてフォームローラ２６に荷重を発生させる例えばコイルバネ等の荷重発生部３１（荷重付与手段）と、アーム２７とハウジング２９の間に設けられて荷重を測定する荷重測定部３２と、アーム２７に取り付けられてフォームローラ２６を回転させるフォームローラ駆動部３３（フォームローラ駆動手段）と、を有している。

アーム２７は、ハウジング２９が図示しないアクチュエータ等によって、フォームローラが被加工物２１に接近する方向（Ｙ軸方向）に移動することによって、被加工部材保持手段２２に保持された被加工部材２１に向って進退動可能となっており、アーム２７が収縮することによって荷重発生部３１により荷重が発生する。

ハウジング２９と被加工部材２１は、図示しないアクチュエータ等によって、相対的に主軸２４の軸方向（図１１中のＸ軸方向）、および主軸２４に取り付けられた被加工部材２１に対してフォームローラ２６が向う方向（図１１中のＹ軸方向）に移動可能となっている。

したがって、ハウジング２９が移動する場合には、フォームローラ２６、アーム２７、フォームローラ測定部３０、荷重発生部３１および荷重測定部３２は、ハウジング２９に取付けられているため、ハウジング２９の移動に伴って、被加工部材２１に対してＸ軸，Ｙ軸方向へ移動する。

また、アーム２７には、フォームローラ２６へ向って伸縮可能なフォームローラ位置決め部３４（フォームローラ位置決め手段）が設けられ、フォームローラ位置決め部３４が伸長してフォームローラ２６と接することにより、フォームローラ２６を任意の回転位置で停止させて保持することができる。

また、製造装置２０は、フォームローラ測定部３０等からの信号が入力される制御手段（不図示）を有しており、この制御手段により、フォームローラ２６および被加工部材２１の回転位置と、フォームローラ２６の軸方向の位置（または、フォームローラ２６と被加工部材２１の相対的な軸方向の位置）が制御される。

次に、低摩擦摺動部材の製造方法について説明する。

図１４はフォームローラ回転位置観測部を説明するための同製造装置の側面図であり、（Ａ）はレーザ測定手段、（Ｂ）は画像測定手段を示し、図１５はフォームローラを被加工部材に押し付けた際を示す同製造装置の部分側面図、図１６は被加工部材の外周面を示す斜視図、図１７は同製造装置の加工形状測定部を示し、（Ａ）は部分側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図１８は加工された被加工部材の表面を示す部分平面図である。

まず、図１１に示すように、チャッキング装置２３に被加工部材２１を設置する。次に、フォームローラ２６の回転方向の位置をフォームローラ測定部３０により測定し、フォームローラ２６をフォームローラ駆動部３３により、フォームローラ２６の外周面の凸部２５のうちのいずれか一つが被加工部材２１に垂直に押し込まれる状態になる位置まで回転させる。次に、フォームローラ位置決め部３４を作動させ、先端をフォームローラ２６の側面に押し当ててフォームローラ２６を固定し、フォームローラ２６の回転方向の位置決めを行う。このようにして、フォームローラ２６の回転方向の位置を所望の位置で固定することで、フォームローラ２６の外周面の凸部２５のうちの一つが被加工部材２１に垂直に押し込まれる位置になるように設定することができ、フォームローラ２６を高精度に位置決めすることができる。

また、他の例として、フォームローラ測定部３０によりフォームローラ２６の回転方向位置を測定するのではなく、図１４（Ａ）に示すように、レーザ測定手段３５Ａ（フォームローラ測定手段）によってレーザを用いて非接触でフォームローラ２６の外周部の凹凸を検出することによって回転方向位置を測定することができ、高速で高精度な測定が可能となる。また、図１４（Ｂ）に示すように、画像測定手段３５Ｂ（フォームローラ測定手段）によってフォームローラ２６の外周部の凹凸の画像を取得し、画像処置を行うことによってフォームローラ２６の回転方向位置を測定することもでき、高速で高精度な測定が可能となる。

フォームローラ２６を位置決めした後には、ハウジング２９をＹ軸方向に移動させ、フォームローラ２６を被加工部材２１に所定の荷重で押し付ける。このとき、加工する凹部３の深さを加工できる荷重を予め導出しておくことで、荷重を制御することによって所望の深さの凹部３を加工できる。この後、フォームローラ位置決め部３４を収縮させてフォームローラ２６の固定を解除するとともに、主軸２４を回転させることにより被加工部材２１を回転させる。フォームローラ２６が１回転するごとにフォームローラ２６をＸ軸方向へ移動させ、またはフォームローラ２６を回転させつつＸ軸方向へ移動させ、フォームローラ２６のＸ軸方向の移動を加工範囲全面にわたって行うことで、図１６に示す凹部３の一方（例えば凹部３Ａ）が被加工部材２１の外周面に形成される。このように、塑性加工によって凹部３を加工することができるため、断面形状の制御が可能となると共に、短時間かつ低コストで加工することが可能である。なお、凹部３の加工の際には、フォームローラ駆動部３３は無負荷で回るように制御される。フォームローラ２６のＸ軸方向の移動が完了した後、再びハウジング２９をＹ軸方向に上昇させ、フォームローラ２６を被加工部材２１から離間させる。この後、フォームローラ測定部３０によりフォームローラ２６の回転方向の位置を検出し、フォームローラ駆動部３３とフォームローラ位置決め部３４を作動させ、フォームローラ２６の外周部の凸部２５が被加工部材２１に垂直に押し込まれる位置になるようにフォームローラ２６を回転させ、この位置でフォームローラ２６をフォームローラ位置決め部３４により固定する。この際のフォームローラ２６の回転方向角度は、フォームローラ測定部３０で測定され、この回転角度の信号は図示しない制御手段に入力されて、図１６に示すように、加工された凹部３Ａから加工間隔δ離れて近接する位置に更に凹部３Ｂが形成されるように被加工部材２１の回転角度が制御手段により算出されて、被加工部材２１を回転させる。

また他の例として、図１７に示すように、アーム２７に、被加工部材２１の外周面をレーザ測定手段やＣＣＤカメラ等により観測できる加工形状測定部３６（加工形状測定手段）を設けることもできる。加工形状測定部３６を設ける場合には、被加工部材２１を１回転させて加工形状測定部３６によって先に加工された凹部３Ａの位置を測定し、この位置から加工間隔δ離れた位置が加工位置になるように演算して被加工部材２１を回転させることができる。これにより、図１８に示すように本来加工される予定だった位置と実際に加工された位置が異なる場合においても、近接する凹部３間の加工間隔δを高精度に制御できる。

この状態で再びフォームローラ２６を被加工部材２１に所定の荷重で押し付け、フォームローラ位置決め部３４を収縮させた後に、先に加工された凹部３Ａと同様に被加工部材２１を回転させつつハウジング２９をＸ軸方向に移動させることで、図１３に示すように、先に加工された凹部３Ａから間隔δ離れて近接する凹部３Ｂを、被加工部材２１の外周面全面に高精度に形成できる。また、同様の工程を繰り返すことにより、３つ以上の凹部３からなるテクスチャ郡４を形成することも可能である。

近接する凹部３を加工するには、微細な凸部２５を有する高硬度なフォームローラ２６をほぼ一定の荷重で被加工部材２１に押し付けて、凸部２５の形状を転写する塑性加工によって加工することが好ましい。しかし、図２３（Ａ），（Ｂ）に示すように凸部２５’，２５”が近接して配置されて、テクスチャ群を構成する複数の凹部３’が一度の加工で形成されると、材料の塑性流動の影響で、近接する凹部３’の間の部位３７’，３７”の加工精度が低下するという問題がある。つまり、図２３の実線で示される凹部３’，３”を形成するために、近接する凸部２５’，２５”が押し付けられると、実際には、被加工部材２１’は２点鎖線で示す形状に変形した後、一点差線で示す形状に加工される。この場合に、凸部２５’，２５”が近接するために、材料の塑性流動によって凸部２５’，２５”の間の部位３７’，３７”の形状が、望ましい形状に加工されない。

しかし、本実施形態では、近接する凹部３Ａ，３Ｂが別々に加工されるため、材料の塑性流動の影響が少なくなり、凹部３をより望ましい形状で高精度に加工することができる。

次に、低摩擦摺動部材の製造装置の他の実施形態について説明する。

図１９は低摩擦摺動部材の製造装置の他の実施形態であり、（Ａ）は部分側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図２０は低摩擦摺動部材の製造装置の他の実施形態の変形例を示す部分側面図である。

本実施形態に係る製造装置４０は、図１９に示すように、前述の実施形態に係る製造装置２０に加えて更にもう一つのフォームローラ２６を備えている。また、このフォームローラ２６に対応して、更にもう一つのアーム２７、フォームローラ測定部３０、荷重発生部３１、荷重測定部３２及びハウジング２９等を有している。

本実施形態では、２つのフォームローラ２６を同時に被加工部材２１に押し付け、それぞれのフォームローラ２６を被加工部材２１の軸方向に移動させることで、被加工部材２１の外周面に近接する凹部３Ａ，３Ｂを形成する。この際の２つのフォームローラ２６を被加工部材２１に押し付ける位置が、近接する凹部３のそれぞれの凹部３Ａ，３Ｂの位置となるように制御される。この製造装置４０を用いて加工を行うことで、近接する凹部３Ａ，３Ｂは別個のフォームローラ２６により形成されることから、一方の凹部３Ａ（または３Ｂ）が形成されて材料の塑性流動の影響がなくなった後に他方の凹部３Ｂ（または３Ａ）が形成されるため、加工精度が高い。また、複数のフォームローラ２６を用いることで、短時間で加工を行うことができる。

なお、２つのフォームローラ２６のそれぞれが、異なる凹部３Ａ，３Ｂを形成するのではなく、２つのフォームローラ２６によりまず一方の凹部３Ａを形成した後、更に２つのフォームローラ２６により他方の凹部３Ｂを形成することもできる。

なお、２つのフォームローラ２６の被加工部材２１の軸方向に沿う移動方向は、図１９のように同一の端部から同方向へ移動してもよく、または図２０に示すように、それぞれが被加工部材２１の軸方向の両端から対向する方向へ移動してもよい。

また、２つのフォームローラ２６の外周面に形成されている凸部２５の形状をそれぞれ変えることで、図１０に示すような形の異なる近接した微細な凹部３を形成することが可能である。

次に、低摩擦摺動部材の製造装置の更に他の実施形態について説明する。

図２１は低摩擦摺動部材の製造装置の更に他の実施形態による近接する凹部の加工の際を示す図であり、（Ａ）は近接する凹部の一方を加工する際の部分断面図、（Ｂ）は近接する凹部の他方を加工する際の部分断面図、図２２は近接する凹部の他方を加工する際の変形例を示す部分断面図である。

更に他の実施形態に係る製造装置５０では、２つのフォームローラ２６が設けられる前述の実施形態に係る製造装置４０と構成は略同様であるが、図２１（Ｂ）に示すように、近接する凹部３Ａ，３Ｂのうちの後に形成される凹部３Ｂ（または３Ａ）を形成する一方のフォームローラ２６の外周面に、凸部２５と隣接する位置決め凸部５１が設けられる。この凸部２５と位置決め凸部５１は、近接して形成される２つの凹部３Ａ，３Ｂの位置関係に対応して設けられる。位置決め凸部５１は、先に加工に使用されるフォームローラ２６の凸部２５（図２１（Ａ）参照）の形状に対応する形状を有しており、先に加工される凹部３Ａ（または３Ｂ）に嵌合することができる。加工の際には、他方のフォームローラ２６により先の凹部３Ａ（または３Ｂ）が形成された後、位置決め凸部５１を備える一方のフォームローラ２６により後の凹部３Ｂ（または３Ａ）を加工する際に、位置決め凸部５１が先の凹部３Ａ（または３Ｂ）に嵌合することによって後の凹部３Ｂ（または３Ａ）を高精度に位置決めできる。

また、図２２に示すように、位置決め凸部５１の形状を球または円弧で構成された面を有する形状とすることで、先に加工された凹部３の形状への影響を低減させることができるとともに、フォームローラ２６の工具寿命を延ばすこともできる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、３つ以上の凹部３によりテクスチャ郡４が形成される場合には、低摩擦摺動部材の製造装置が、３つ以上のフォームローラを備えることも可能である。

本実施形態に係る低摩擦摺動部材の表面を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。 低摩擦摺動部材の単一の凹部における動圧分布を示す説明図である。 低摩擦摺動部材の連続する凹部における動圧分布を示す説明図である。 往復摺動試験装置を示す概略図である。 実施例および比較例２の試験片表面の凹部を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 比較例１の試験片表面の凹部を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 実施例および比較例における摩擦係数を示すグラフである。 他の実施形態に係る低摩擦摺動部材の表面を示す図である。 更に他の実施形態に係る低摩擦摺動部材の表面を示す図である。 更に他の実施形態に係る低摩擦摺動部材の表面を示す図である。 本実施形態に係る低摩擦摺動部材の製造装置の側面図である。 ハウジングの内部を示す部分断面図である。 同製造装置のフォームローラを軸方向から見た側面図である。 フォームローラ回転位置観測部を説明するための同製造装置の側面図であり、（Ａ）はレーザ測定手段、（Ｂ）は画像測定手段を示す。 フォームローラを被加工部材に押し付けた際を示す同製造装置の部分側面図である。 フォームローラを被加工部材に押し付けた際を示す同製造装置の部分側面図である。 同製造装置の加工形状測定部を示し、（Ａ）は部分側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 加工された被加工部材の表面を示す部分平面図である． 低摩擦摺動部材の製造装置の他の実施形態であり、（Ａ）は部分側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 低摩擦摺動部材の製造装置の他の実施形態の変形例を示す部分側面図である。 低摩擦摺動部材の製造装置の更に他の実施形態による近接する凹部の加工の際を示す図であり、（Ａ）は近接する凹部の一方を加工する際の部分断面図、（Ｂ）は近接する凹部の他方を加工する際の部分断面図である。 近接する凹部の他方を加工する際の変形例を示す部分断面図である。 従来の加工方法を説明するための被加工部材の側面図である。

符号の説明

１ 低摩擦摺動部材、
２ 摺動面、
３ 凹部、
４ テクスチャ群、
１０ 試験片、
１１ 往復摺動試験装置、
１２ 押圧部材、
２０ 製造装置、
２１ 被加工部材、
２２ 被加工部材保持手段、
２３ チャッキング装置、
２４ 主軸、
２５ 凸部、
２６ フォームローラ、
２７ アーム、
２８ フォームローラ保持手段、
２９ ハウジング（フォームローラ保持手段）、
３０ フォームローラ測定部（フォームローラ測定手段）、
３１ 荷重発生部（荷重付与手段）、
３２ 荷重測定部、
３３ フォームローラ駆動部（フォームローラ駆動手段）、
３４ フォームローラ位置決め部（フォームローラ位置決め手段）、
３５Ａ レーザ測定手段（フォームローラ測定手段）、
３５Ｂ 画像測定手段（フォームローラ測定手段）、
３６ 加工形状測定部（加工形状測定手段）、
Ｄ 凹部の深さ、
Ｌ 凹部の長尺方向長さ、
Ｒ 比率（Ｘ／Ｙ）、
Ｗ 垂直荷重、
Ｘ 凹部の摺動方向長さ、
Ｙ 凹部の間隔、
δ 加工間隔。

Claims (25)

1. 油が介在されて互いに摺動する摺動面を有する一対の摺動部材の少なくとも一方の前記摺動面に微細な凹部を有する低摩擦摺動部材であって、
   前記凹部が形成される前記摺動面には、長尺な形状からなり短尺方向に沿って互いに近接する少なくとも２つの凹部から成るテクスチャ群が摺動方向又は油の流れる方向に対して複数存在し、当該近接する凹部は、摺動方向又は油の流れる方向に互いに重なる部位を有し、
   隣り合う前記テクスチャ群同士の間隔は、摺動方向又は油の流れる方向に対して、同一の前記テクスチャ群に存在し前記近接する凹部同士の間隔よりも大きく、
   前記テクスチャ群は、前記摺動面に一様に分布されることを特徴とする低摩擦摺動部材。
2. 前記凹部の摺動方向の長さに対する、近接する凹部同士の摺動方向の距離の比率は、０．２５以上であって５以下であることを特徴とする請求項１に記載の低摩擦摺動部材。
3. 前記凹部の摺動方向の長さに対する、近接する凹部同士の摺動方向の距離の比率は、０．５以上であって２以下であることを特徴とする請求項２に記載の低摩擦摺動部材。
4. 前記凹部が前記摺動面において占める面積率は、０．５％以上であって１０％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の低摩擦摺動部材。
5. 前記凹部は，その深さをＤとし，前記摺動面における摺動時の粘性流体膜厚さをｈとした場合に，その比ｈ／Ｄが０．０４〜５となるように前記凹部が形成されていることを特徴とする，請求項１〜２のいずれか１項に記載の低摩擦摺動部材。
6. 前記凹部は、摺動方向又は油の流れる方向と交差する方向に長尺であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の低摩擦摺動部材。
7. 前記凹部の短尺方向の長さが５０μｍ以上であって１５０μｍ以下であり、凹部の長尺方向の長さは、短尺方向の長さの２倍以上であって１０倍以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の低摩擦摺動部材。
8. 長尺な形状からなり短尺方向に沿って互いに近接する少なくとも２つの凹部から成るテクスチャ群が摺動方向又は油の流れる方向に対して複数加工される円柱状の被加工部材を回転可能かつ回転方向に位置決め可能に保持できる被加工部材保持手段と、
   円柱状であって外周部に複数の凸部が形成されたフォームローラと、
   前記フォームローラを回転可能に保持するとともにフォームローラと被加工部材を被加工部材の軸方向に相対的に移動させることが可能なフォームローラ保持手段と、
   前記フォームローラを前記被加工部材に対して所定の荷重で押し付ける荷重付与手段と、
   前記フォームローラの回転方向位置を測定するフォームローラ測定手段と、
   前記フォームローラを回転させて回転方向位置を変更させるフォームローラ駆動手段と、
   前記フォームローラの回転を停止させて固定するフォームローラ位置決め手段と、
   前記フォームローラおよび被加工部材の回転方向位置並びにフォームローラの軸方向の位置を演算制御して、近接する複数の凹部を前記フォームローラによって複数回に分けて形成するように制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、
   前記近接する少なくとも２つの凹部が、摺動方向又は油の流れる方向に互いに重なる部位を有し、隣り合う前記テクスチャ群同士の間隔が、摺動方向又は油の流れる方向に対して、同一の前記テクスチャ群に存在し前記近接する凹部同士の間隔よりも大きく、前記テクスチャ群が、前記摺動面に一様に分布されるように、前記演算制御を実行することを特徴とする低摩擦摺動部材の製造装置。
9. 前記フォームローラ測定手段は、フォームローラの回転軸に接続されてフォームローラの回転方向位置を測定することを特徴とする請求項８に記載の低摩擦摺動部材の製造装置。
10. 前記フォームローラ測定手段は、レーザによってフォームローラの回転方向位置を測定することを特徴とする請求項８に記載の低摩擦摺動部材の製造装置。
11. 前記フォームローラ測定手段は、撮像手段によってフォームローラの回転方向位置を測定することを特徴とする請求項８に記載の低摩擦摺動部材の製造装置。
12. 加工された凹部の被加工部材における位置を測定する加工形状測定手段を有することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の低摩擦摺動部材の製造装置。
13. 前記フォームローラが、複数備えられることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の低摩擦摺動部材の製造装置。
14. 前記複数のフォームローラは、外周部に形成される凸部の形状がそれぞれ異なることを特徴とする請求項１３に記載の低摩擦摺動部材の製造装置。
15. 少なくとも一つのフォームローラの外周部には、加工する近接した凹部と対応して近接する複数の凸部が形成されており、前記制御手段は、当該近接する複数の凸部のうちの少なくとも一つである位置決め凸部が、当該フォームローラと異なるフォームローラによって加工された凹部に嵌合するように制御することを特徴とする請求項１３または１４に記載の低摩擦摺動部材の製造装置。
16. 前記位置決め凸部は、球状または円弧を有する曲面を有することを特徴とする請求項１５に記載の低摩擦摺動部材の製造装置。
17. 回転可能に保持された円柱状の被加工部材の外周面に、回転可能に保持されるとともに円柱状であって外周部に複数の凸部が形成されたフォームローラを押し付けて、近接する少なくとも２つの凹部から成るテクスチャ群を被加工部材の外周面に複数形成させる低摩擦摺動部材の製造方法であって、
    前記テクスチャ群を構成し長尺な形状からなり短尺方向に沿って互いに近接する複数の凹部を、摺動方向又は油の流れる方向に対して複数存在するように、前記フォームローラによって複数回に分けて形成することにより、
    前記近接する少なくとも２つの凹部が、摺動方向又は油の流れる方向に互いに重なる部位を有し、隣り合う前記テクスチャ群同士の間隔が、摺動方向又は油の流れる方向に対して、同一の前記テクスチャ群に存在し前記近接する凹部同士の間隔よりも大きく、前記テクスチャ群が、前記摺動面に一様に分布されるように形成することを特徴とする低摩擦摺動部材の製造方法。
18. 前記フォームローラの回転方向および、被加工部材の軸方向における被加工部材との相対位置と、被加工部材の回転方向位置とを制御することにより、加工される凹部の位置を制御することを特徴とする請求項１７に記載の低摩擦摺動部材の製造方法。
19. 前記フォームローラに対して進退動可能なフォームローラ位置決め手段を当該フォームローラに当接させることにより、フォームローラを任意の回転方向位置で固定した状態で、フォームローラを被加工部材に押し付けることを特徴とする請求項１７または１８に記載の低摩擦摺動部材の製造方法。
20. 前記テクスチャ群を構成する凹部の少なくとも１つを加工した後、加工された凹部の位置を測定し、当該測定結果によりテクスチャ群の残りの凹部の加工位置を決定することを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の低摩擦摺動部材の製造方法。
21. 前記テクスチャ群を構成する凹部を、同一のフォームローラによって複数回に分けて形成することを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の低摩擦摺動部材の製造方法。
22. 前記テクスチャ群を構成する凹部を、異なるフォームローラによって形成することを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の低摩擦摺動部材の製造方法。
23. 前記複数のフォームローラは、外周部に形成される凸部の形状がそれぞれ異なることを特徴とする請求項２２に記載の低摩擦摺動部材の製造方法。
24. 前記複数のフォームローラの少なくとも一つの外周部には、加工される近接した凹部と対応して近接する複数の凸部が形成されており、当該近接する複数の凸部のうちの少なくとも一つである位置決め凸部を、当該フォームローラと異なるフォームローラによって加工された凹部に嵌合させて、加工する凹部の位置決めを行うことを特徴とする請求項２２または２３に記載の低摩擦摺動部材の製造方法。
25. 前記位置決め凸部は、球状または円弧を有する曲面を有することを特徴とする請求項２４に記載の低摩擦摺動部材の製造方法。

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