JP6022498B2 - 軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、軸受装置に関する。

近年、乗用車用の内燃機関用のオイルポンプや燃料噴射ポンプ等の補機の軸受装置では、内燃機関の軽量化のために、Ａｌ合金製の軸受ハウジングが用いられる。

特許文献１（段落［０００２］、［０００３］、［００１３］等参照）には、Ｆｅ合金裏金層と軸受合金層とからなる複層材料を、外径側がＦｅ合金裏金層となるように円筒形状に成形されたすべり軸受が開示されている。軸受合金層の表面が相手軸を支承し、すべり軸受の強度は、主に、Ｆｅ合金裏金層に起因している。すべり軸受は、軸受ハウジングの軸受保持穴に圧入され、固定され、使用される。詳細には、すべり軸受は、その外径（外周長）が軸受ハウジングの軸受保持穴の内径（内周長）よりも僅かに大きくなされており、この寸法差は、締め代と呼ばれる。この締め代により、軸受ハウジングの軸受保持穴にすべり軸受が圧入されると、すべり軸受の内部に周方向および径方向の圧縮応力が発生し、すべり軸受が、軸受保持穴に固定される。

すべり軸受の周方向両端部の一般的な構成としては、突合せタイプとクリンチタイプがある。特許文献２（図１、図６等参照）には、突合せタイプのものが開示されている。すべり軸受の周方向両端面は、平坦面になっており、圧入前の自由状態では、周方向両端面の間には隙間がある。すべり軸受が軸受ハウジングの軸受保持穴に圧入されると、周方向両端面が当接する。

特許文献３には、クリンチタイプのものが開示されている。円筒軸受は、円筒状に成形する前の展開した状態において、板状材料の長手方向両端に凸部と凹部とからなるクリンチを備えている。そして、この板状材料を円筒形状に成形すると同時に、凸部と凹部を相互に噛合連結させて、円筒軸受を製造する。

また、一対の半割軸受を突き合わせて円筒形状となるすべり軸受において、半割軸受の周方向両端部あるいは一方の周方向端部に、凸部、穴、またはスリットを形成することにより、局部的に周方向端部の強度を低下させる提案がある（特許文献４〜６参照）。これらは、分割型軸受ハウジングのそれぞれの半円筒形の軸受保持穴に一対の半割軸受を組み付けた状態で、分割型軸受ハウジングをボルトで締結し一体化される。これらは、ボルトで締結する過程において、半割軸受の周方向端部を局部的に塑性変形させることにより、あるいは、周方向端部の弾性変形量を大きくすることにより、すべり軸受の内部に発生する周方向圧縮応力を小さくしようとするものである。

特開２００９−２２８７２５号公報 特開２００４−１１８９８号公報 特開平６−２６４９２８号公報 実開昭６３−５１９２３号公報 特開平５−４４７２９号公報 特開２００５−９０６５０号公報

乗用車用の内燃機関は、寒冷地において低温（例えば−３０℃）に置かれていた状態から始動がなされる場合があり、内燃機関の補機も同様である。このため、内燃機関の補機の軸受装置は、低温（内燃機関の製造メーカーによって異なるが、一般的には−３０℃程度）での始動に耐えられることが要求される。

材質がＡｌ合金製の軸受ハウジングを用いた軸受装置では、該Ａｌ合金製の軸受ハウジングは、すべり軸受のＦｅ合金裏金層よりも熱膨張係数が大きいことに起因し、軸受装置が低温になるほど、軸受ハウジングの軸受保持穴の内径（内周長）の収縮量とすべり軸受の外径（外周長）の収縮量との差が大きくなり、すべり軸受が受ける周方向の圧縮力が大きくなる。

特許文献２の突合せタイプ、および特許文献３のクリンチタイプのすべり軸受がＡｌ合金製の軸受ハウジングの軸受保持穴に圧入された軸受装置は、該軸受装置が低温に置かれるとすべり軸受は、大きな周方向の圧縮力を受けて、周方向両端面同士が押し合い、一方の周方向端部あるいは両方の周方向端部（クリンチタイプの場合の凹凸の係合部では、主に凸部）が局部的に軸受の内径側へ変形し、この状態で軸受装置の運転が開始されたときには、この変形部が軸と接触し、すべり軸受が損傷する場合がある（図１０参照）。また、特許文献４〜６の半割軸受の周方向端部の形状を特許文献１〜３のような円筒形状のすべり軸受に適用した場合、従来よりも周方向端部の軸受の内径側への変形量がさらに大きくなる。

そこで、本発明は、すべり軸受の周方向端部の軸受内径側への変形を抑制した軸受装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、
軸受保持穴を有するＡｌ合金製の軸受ハウジングと、
前記軸受保持穴に圧入された円筒形状のすべり軸受と、
前記すべり軸受の内周面に支承された軸と
を含む軸受装置を提供し、
圧入される前記すべり軸受は、円筒形状の外径側にＦｅ合金裏金層と、内径側に摺動層とを含み、
前記すべり軸受は、互いに対向する第１の周方向端面および第２の周方向端面を有し、
前記第１の周方向端面には、第２の周方向端面に向かって突出する複数の硬化凸部が形成されており、
前記第２の周方向端面には、前記複数の硬化凸部に対応して複数の硬化凹部が形成されており、
前記硬化凸部の頂部の最大高さＬＫ１と、対応する前記硬化凹部の底部の最大深さＬＫ２との寸法関係が、ＬＫ１＞ＬＫ２であり、
前記硬化凸部は、前記第１の周方向端面において、前記すべり軸受の軸線方向に幅ＨＫ１を有し、前記硬化凹部は、前記第２の周方向端面において、前記軸線方向に幅ＨＫ２を有し、
前記硬化凸部の前記幅ＨＫ１と、対応する前記硬化凹部の前記幅ＨＫ２との寸法関係が、ＨＫ１＜ＨＫ２である。
ここで、硬化凸部の最大高さＬＫ１は、第１の周方向端面の平坦面を基準とし、硬化凸部の頂部までの、すべり軸受の外周面に沿った周長であり、硬化凹部の最大深さＬＫ２は、第２の周方向端面の平坦面を基準とし、硬化凹部の底部（最深部）までの、すべり軸受の外周面（仮想面）に沿った周方向の長さである。
また、前記第１の周方向端面の前記硬化凸部およびその周辺には、前記Ｆｅ合金裏金層の硬さが、前記硬化凸部の頂部が最大で、前記すべり軸受の周方向中央部側へ向かって次第に減少するようにＦｅ合金裏金層が硬化した第１の硬化領域ＫＲ１が形成されており、
前記第２の周方向端面の前記硬化凹部およびその周辺には、前記Ｆｅ合金裏金層の硬さが、前記硬化凹部の底部が最大で、前記すべり軸受の周方向中央部側へ向かって次第に減少するようにＦｅ合金裏金層が硬化した第２の硬化領域ＫＲ２が形成されている。
ここで、第１の硬化領域ＫＲ１は、Ｆｅ合金裏金層のマイクロビッカース硬度計で測定される硬さの値が、硬化凸部の頂部が最大で、すべり軸受の周方向中央部側へ向かって次第に減少する領域である。第１の硬化領域ＫＲ１は、すべり軸受の周方向中央部側のＦｅ合金裏金層のマイクロビッカース硬度計で測定される硬さの値に対し、１０％以上硬さの値が大きいことを満足する領域である。
ここで、第２の硬化領域ＫＲ２は、Ｆｅ合金裏金層のマイクロビッカース硬度計で測定される硬さの値が、硬化凹部の底部が最大で、すべり軸受の周方向中央部側へ向かって次第に減少する領域である。第２の硬化領域ＫＲ２は、すべり軸受の周方向中央部側のＦｅ合金裏金層のマイクロビッカース硬度計で測定される硬さの値に対し、１０％以上硬さの値が大きいことを満足する領域である。
ここで、硬化凸部の最大高さＬＫ１は、第１の周方向端面の平坦面を基準とし、硬化凸部の頂部までの、すべり軸受の外周面に沿った周長である。
ここで、硬化凹部の最大深さＬＫ２は、第２の周方向端面の平坦面を基準とし、硬化凹部の底部（最深部）までの、すべり軸受の外周面（仮想面）に沿った周方向の長さである。

本発明の別の実施形態では、前記第１の周方向端面には、複数の前記硬化凸部と平坦面とが形成され、前記硬化凸部と平坦面が、前記すべり軸受の軸線方向に交互に配置されており、前記軸線方向の両端部は平坦面となっている。

また、本発明の別の実施形態では、前記第２の周方向端面には、複数の前記硬化凹部と平坦面とが形成され、前記硬化凹部と平坦面が、前記すべり軸受の軸線方向に交互に配置されており、前記軸線方向の両端部は平坦面となっている。

また、本発明の別の実施形態では、前記第１の周方向端面の平坦面、および、前記第２の周方向端面の平坦面が、前記すべり軸受の周方向に対して直交する方向に延在している。

また、本発明の別の実施形態では、前記すべり軸受の軸線方向の幅は、周方向全長にわたって一定である。

また、本発明の別の実施形態では、前記硬化凸部の頂部の最大高さＬＫ１は、前記幅ＨＫ１の中央部にあり、前記硬化凸部の高さは、前記頂部から前記硬化凸部の幅方向の両端部に向かって次第に減少する。

また、本発明の別の実施形態では、前記硬化凹部の底部の最大深さＬＫ２は、前記幅ＨＫ２の中央部にあり、前記硬化凹部の深さは、前記底部から前記硬化凹部の幅方向の両端部に向かって次第に減少する。

また、本発明の別の実施形態では、前記硬化凸部の前記最大高さＬＫ１は、前記すべり軸受の外周長の０．１〜１．２％に相当する長さである。

また、本発明の別の実施形態では、前記複数の硬化凸部の前記最大高さＬＫ１同士および前記幅ＨＫ１同士が、互いに等しく、前記複数の硬化凹部の前記最大高さＬＫ２同士および前記幅ＨＫ２同士が、互いに等しい。

また、本発明の別の実施形態では、前記第１の周方向端面と前記第２の周方向端面とが突き合わせられ、前記硬化凸部の前記頂部と前記硬化凹部の前記底部とが当接した状態において、前記第１の周方向端面と前記第２の周方向端面との間に、第２の周方向隙間Ｓ２が形成される。

また、本発明の別の実施形態では、前記第２の周方向隙間Ｓ２は、前記すべり軸受の外周長の０．０４〜０．６％に相当する長さである。

また、本発明の別の実施形態では、前記複数の硬化凸部が、前記第１の周方向端面のみに形成されており、前記複数の硬化凹部が、前記第２の周方向端面のみに形成されている。

また、本発明の別の実施形態では、前記硬化凸部が、前記第２の周方向端面にも形成されており、前記硬化凹部が、前記第１の周方向端面にも形成されている。

また、本発明の別の実施形態では、前記第１の周方向端面の前記第１の硬化領域ＫＲ１が、前記硬化凸部の頂部から前記すべり軸受の周方向中央部側へ向かって、中心角度θ１が１°〜１０°の範囲、より好ましくは、中心角度θ１が１°〜５°の範囲に形成されている。

また、本発明の別の実施形態では、前記第２の周方向端面の前記第２の硬化領域ＫＲ２が、前記硬化凹部の底部から前記すべり軸受の周方向中央部側へ向かって、中心角度θ２が１°〜１０°の範囲、より好ましくは、中心角度θ２が１°〜５°の範囲に形成されている。

本発明の軸受装置は、寒冷地等において低温の状態に置かれて、Ａｌ合金製の軸受ハウジングの軸受保持穴に圧入したすべり軸受が受ける周方向の圧縮力が大きくなって、すべり軸受の外径（周長）が小さくなるように弾性変形する。本発明の軸受装置のすべり軸受は、周方向端部に複数の硬化凸部および硬化凹部と硬化領域を有するため、周方向端部の領域を除くすべり軸受の円筒部の大部分を占める非硬化領域に対して弾性変形量が相対的に小さくなる。このため、すべり軸受の周方向両端部の一方、あるいは両方がすべり軸受の内径側に盛り上がるような変形が抑制される。したがって、すべり軸受の周方向端部が内径側に盛り上がり、軸と接触し損傷するということが起こり難い。

本発明の軸受装置を示す図である。 自由状態時の本発明の実施例１のすべり軸受を示す概略斜視図である。 図２のすべり軸受の軸線方向から見た側面図である。 図３の矢印Ａの方向から見た図である。 図４のＢ部の拡大図である。 図４のＢ部の拡大図である。 図６において、硬化凸部の頂部と硬化凹部の底部が接触した状態を示す図である。 軸受装置を示す図である。 従来の軸受装置を示す図である。 図９のＣ部の拡大図である。 本発明のすべり軸受を製造するための平板を示す図である。 本発明のすべり軸受の硬化凸部および硬化凹部を形成する方法を示す図である。 本発明の実施例２を示す図である。 本発明の実施例３を示す図である。 本発明の実施例４を示す図である。 本発明の実施例５を示す図である。

図１は、本発明の実施例１の軸受装置１を示す。軸受ハウジング３０は、Ａｌ合金製であり、軸受保持穴３１を有し、該軸受保持穴３１には、すべり軸受１０が、圧入される。軸３は、すべり軸受１０のない周面（摺動層１６表面）に支承される。軸受ハウジングのＡｌ合金は、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金等の一般的な鋳造用Ａｌ合金を用いることができる。

図２に示すように、すべり軸受１０は円筒形状であり、円筒形状の外径側にＦｅ合金裏金層１５と、内径側に摺動層１６とを含む。摺動層１６には、Ａｌ合金、Ｃｕ合金等の軸受合金や、摺動用樹脂組成物を用いることができる。また、Ｆｅ合金裏金層１５の上に多孔質金属層を形成し、該多孔質金属層に樹脂組成物を被覆してもよい。Ｆｅ合金裏金層１５としては、円筒形状に成形可能なＦｅ合金を用いることができ、一例としては、低炭素鋼（炭素含有量が０．０５〜０．２５質量％のＦｅ合金）やステンレス鋼を用いることができる。

すべり軸受は、２つの周方向端面１１、１２を有し、自由状態時には周方向両端面の間に第１の周方向隙間Ｓ１が形成される（図２〜図４）。第１の周方向隙間Ｓ１の寸法は、すべり軸受の仕様（外径寸法、軸受の壁厚（Ｆｅ合金層と摺動層を合わせた厚さ））により異なるが、例えば、外径が２５ｍｍであり、軸受壁厚が２．０ｍｍであるとき、第１の周方向隙間Ｓ１は０．５〜２．０ｍｍ程度である。

一方の周方向端面（第１の周方向端面１１）には、もう一方の周方向端面（第２の周方向端面１２）に向かって突出する複数の硬化凸部１３が形成されており、第２の周方向端面１２には、硬化凸部１３と対をなす複数の硬化凹部１４が形成されている。

第１の周方向端面１１について、硬化凸部１３以外の部分は平坦面となっており、硬化凸部１３と平坦面が、すべり軸受１０の軸線方向に交互に配置されている。第１の周方向端面１１の軸線方向の両端部は平坦面となっている。第１の周方向端面１１の平坦面は、すべり軸受の周方向に対して直交する方向（軸線方向）に延在している。また、第１の周方向端面１１の複数の平坦面は、仮想の同一平面上に延在している。

第２の周方向端面１２について、硬化凹部１４以外の部分は平坦面となっており、硬化凹部１４と平坦面が、すべり軸受１０の軸線方向に交互に配置されている。第２の周方向端面１２の軸線方向の両端部は平坦面となっている。第２の周方向端面１２の平坦面は、すべり軸受の周方向に対して直交する方向（軸線方向）に延在している。また、第２の周方向端面１２の複数の平坦面は、仮想の同一平面上に延在している。

ここで、本発明の硬化凸部１３および硬化凹部１４を形成する方法について説明する（図１１、図１２）。Ｆｅ合金裏金層と摺動層とからなる複層材料をプレスし、図１１に示す所定の大きさの短冊状の平板２０を形成する。このとき、すべり軸受の第１の周方向端面となる平板の第１の側面２１には所定の高さＬ０を有する複数の半円弧形状または半楕円弧形状の凸部２３が形成される。すべり軸受の第２の周方向端面となる第２の側面２２は、平坦面２５に形成される。

平板２０は、図示しない成形治具およびプレスにより、第１の側面２１と第２の側面２２が突き合わせられ、Ｆｅ合金裏金層が外径側となるように円筒形状に成形される。図１２の左図は、平板が、ほぼ円筒形状に成形され、第１の側面２１の凸部２３と第２の側面２２の平坦面２５とが接した状態を示している。その後、ほぼ円筒形状となった平板を、図１２の右図のように、円筒形状の内径および外径が拘束された状態で、凸部２３と平坦面２５とを周方向に圧縮する方向に外力Ｆでさらに押し付ける。第１の側面２１の凸部２３は塑性変形し、長さＬ０が減少する。同時に、第２の側面２２の平坦面２５も塑性変形し、凹部２４が形成される。

成形加工後の凸部が「硬化凸部」であり、凹部が「硬化凹部」である。硬化凸部および硬化凹部は、成形時の凸部と平坦面の押し合いにより、他部位（周方向端部を除く円筒部分）よりも局部的に塑性変形量が大きかった部分である。凸部および凹部の付近のＦｅ合金裏金層の内部では、他部位に対して残留応力が高くなり、Ｆｅ合金裏金層の硬さが増す。より詳しくは、硬化凸部および硬化凹部の付近のＦｅ合金裏金層の内部において、すべり軸受を周方向に圧縮する外力に対する変形抵抗が最大となるように残留応力が発生するようになる。

第１の周方向端面１１の硬化凸部１３の付近のＦｅ合金裏金層には第１の硬化領域ＫＲ１が形成され、第２の周方向端面１２の硬化凹部１４の付近のＦｅ合金裏金層には第２の硬化領域ＫＲ２が形成される（図５のハッチング部）。第１の硬化領域ＫＲ１および第２の硬化領域ＫＲ２におけるＦｅ合金裏金層の硬さについて、図５を参照して説明する。図５は、外径側から見たすべり軸受の周方向端面の付近を平面的に示す図である。硬化凸部１３の頂部、および硬化凹部１４の底部の付近のＦｅ合金裏金層の硬さが最大であり、該頂部および底部を起点として放射状に次第に硬さが減少している（図５のハッチング部の略円弧の外縁線側へ向かって硬さが減少している）。

成形時の周方向の圧縮外力が除かれた時（自由状態時）には、すべり軸受の周方向両端面の間に第１の周方向隙間Ｓ１（一方の周方向端面の平坦面と他方の周方向端面の平坦面との間の隙間）が形成され、また、硬化凸部１３の頂部と硬化凹部１４の底部との間にも隙間が形成される（図５参照）。

ここで、第１の硬化領域ＫＲ１および第２の硬化領域ＫＲ２の形成範囲について説明を加える。上述のように、一方の周方向端部、および他方の周方向端部には、Ｆｅ合金裏金層が硬化した硬化領域が形成される。第１の硬化領域ＫＲ１は、Ｆｅ合金裏金層のマイクロビッカース硬度計による硬さの値が、硬化凸部の頂部が最大で、すべり軸受の周方向中央部側へ向かって次第に減少する領域である。第１の硬化領域ＫＲ１は、すべり軸受の周方向中央部側のＦｅ合金裏金層のマイクロビッカース硬度計で測定される硬さの値に対し、１０％以上硬さの値が大きいことを満足する領域である。

Ｆｅ合金裏金層の硬さの値は、マイクロビッカース硬度計を用い、測定荷重２００ｇの条件で測定された値である。測定は、硬化凸部の頂部および硬化凹部の底部の中央部位置ですべり軸受を周方向に切断した断面にて行う。

「すべり軸受の周方向中央部側の硬さの値」は、硬化凸部および硬化凹部の形成による局部的なＦｅ合金裏金層の硬さ上昇の影響を受けていない円筒部分（非硬化領域）のＦｅ合金裏金層の硬さの値を意味する。例えば、すべり軸受の第１の周方向端面からすべり軸受の周方向中央部側へ向かって中心角度３０°の部分、および、第２の周方向端面から周方向中央部側へ向かって中心角度３０°の部分を除く円筒部分のＦｅ合金裏金層の硬さを、中心角度１０°毎に測定した値の平均値とすればよい。

第１の硬化領域ＫＲ１の形成範囲を確認するために、「すべり軸受の周方向中央部側の硬さの値」の測定と同じ要領で、第１の硬化領域ＫＲ１のＦｅ合金裏金層の硬さを測定する。硬化凸部の頂部側からすべり軸受の周方向中央部側へ向かって、所定の中心角度（例えば０．５°）毎に、Ｆｅ合金裏金層の硬さを測定すると、硬さの値は次第に小さくなっていき、「すべり軸受の周方向中央部側の硬さの値」となることが確認できる。本発明の第１の硬化領域ＫＲ１の形成範囲θ１は、硬化凸部の頂部位置を基準とし、すべり軸受の周方向中央部側へ向かって、「すべり軸受の周方向中央部側の硬さの値」に対し１０％硬さが高い値となる位置までの中心角度で表される。この第１の硬化領域ＫＲ１の範囲θ１は、中心角度１°〜１０°であればよく、より望ましくは１°〜５°である。

第２の硬化領域ＫＲ２の形成範囲は、第１の硬化領域ＫＲ１の形成範囲の確認方法と同じ要領で確認できる。第２の硬化領域ＫＲ２の形成範囲θ２は、硬化凹部の底部を基準とし、すべり軸受中央部側へ向かって、「すべり軸受の周方向中央部側の硬さの値」に対し１０％硬さが高い値となる位置までの中心角度で表される。この第２の硬化領域ＫＲ２の範囲は、硬化凹部の底部からすべり軸受の周方向中央部側へ向かって、中心角度θ２が、１°〜１０°であればよく、より望ましくは１°〜５°である。

実施例１のように複数の硬化凸部および硬化凹部のサイズ（長さ、幅）が同じ場合には、各硬化凸部および各硬化凹部に隣接する各第１の硬化領域ＫＲ１および各第２の硬化領域ＫＲ２の形成範囲は、ほぼ同じ中心角度の値となる。実施例とは異なり、複数の硬化凸部のうち一部の凸部、または、複数の硬化凹部のうちの一部の凹部のサイズが異なるようにした場合には、各硬化凸部または各硬化凹部に隣接する硬化領域の形成範囲が異なる場合もある。その場合には、一部の第１の硬化領域ＫＲ１の形成範囲θ１、および、一部の第２の硬化領域ＫＲ２の形成範囲θ２が、上記の中心角度の範囲を満足していればよい。

硬化凸部１３は、軸線方向に幅ＨＫ１を有し、幅の中央部において最大高さＬＫ１を有する頂部を有する（図６参照）。硬化凸部１３の高さは、頂部から硬化凸部１３の幅方向の両端部に向かって次第に減少する。ここで、硬化凸部１３の最大高さＬＫ１は、第１の周方向端面１１の平坦面を基準とし、すべり軸受の外周面に沿った、硬化凸部１３の頂部までの周方向の長さである。ここで、幅ＨＫ１は、第１の周方向端面１１における、すべり軸受の軸線方向の硬化凸部１３の長さである。

硬化凹部１４は、軸線方向に幅ＨＫ２を有し、幅の中央部において最大深さＬＫ２を有する底部を有する（図６参照）。硬化凹部１４の深さは、底部から硬化凹部１４の幅方向の両端部に向かって次第に減少する。ここで、硬化凹部１４の最大深さＬＫ２は、第２の周方向端面１２の平坦面を基準とし、すべり軸受の外周面（仮想面）に沿った、硬化凹部１４の底部までの周方向の長さである。ここで、幅ＨＫ２は、第２の周方向端面１２における、すべり軸受の軸線方向の硬化凹部１４の長さである。

なお、実施例１に示す図において、硬化凸部および硬化凹部の輪郭は、略円弧形状に図示されているが、曲線で形成されていればよい。

硬化凸部１３の最大高さＬＫ１と、対応する硬化凹部１４の最大深さＬＫ２との寸法関係は、ＬＫ１＞ＬＫ２になっている。また、硬化凸部１３の幅ＨＫ１と、対応する硬化凹部１４の幅ＨＫ２との寸法関係は、ＨＫ１＜ＨＫ２になっている。

実施例１では、複数の硬化凸部１３の最大高さＬＫ１同士および前記幅ＨＫ１同士が、互いに等しくなっている。また、複数の硬化凹部１４の最大高さＬＫ２同士および前記幅ＨＫ２同士が、互いに等しくなっている。ただし、本発明は実施例１に限定されず、複数の硬化凸部および硬化凹部は、本発明の構成が成立するのであれば、異なる寸法に設定することも可能である。また、硬化凸部の数、および硬化凹部の数を、それぞれ３つ以上にすることも可能である。

また、図７に示すように、第１の周方向端面１１と第２の周方向端面１２とが突き合わせられ、硬化凸部１３の頂部と硬化凹部１４の底部とが当接した状態において、第１の周方向端面１１と第２の周方向端面１２との間に、第２の周方向隙間Ｓ２が形成される。

また、硬化凸部１３の頂部と硬化凹部１４の底部とが接触したとき、頂部と底部の接触部の両側（すべり軸受の軸線方向）には、隙間Ｓ３が形成されるようになる。

例として、実施例１の寸法を示す。例えば、すべり軸受の外径が２５ｍｍであり、すべり軸受壁厚が２．０ｍｍであり、そのうちＦｅ合金裏金層の厚さが１．７ｍｍ、すべり軸受の軸線方向の幅が２０ｍｍである。この場合、硬化凸部の最大高さＬＫ１が０．４ｍｍ、幅ＨＫ１が１ｍｍ、硬化凹部の最大深さＬＫ２が０．２ｍｍ、幅ＨＫ２が２ｍｍ程度である。硬化凸部の頂部と硬化凹部の底部が接した時に、第１の周方向端面間の平坦面と他方の周方向端面の平坦面の間の第２の周方向隙間Ｓ２は、０．２ｍｍである。

Ｆｅ合金裏金層は、炭素含有量が０．２質量％である一般的な低炭素鋼板を用いた。マイクロビッカース硬度計で測定された非硬化領域の硬さの値は、１６０ｍＨｖであり、硬化凸部の頂点部の硬さの値は２４０ｍＨｖであった。第１の硬化領域ＫＲ１の範囲θ１は３°であった。硬化凹部の底部の硬さの値は２３９ｍＨｖであり、第２の硬化領域ＫＲ２の範囲θ２は３°であった。

本発明は、実施例の寸法に限定されない。すべり軸受の仕様（主に外径、幅、壁厚等）により、硬化凸部および硬化凹部の寸法および数を変更することも可能である。例として、硬化凸部の最大高さＬＫ１は、すべり軸受の外周長の０．１〜１．２％に相当する長さであることが好ましい。また、硬化凹部の最大深さＬＫ２は、硬化凸部の最大高さＬＫ１の５０〜６０％にすることが好ましい。

さらに、硬化凸部の頂部と硬化凹部の底部が接した時の第１の周方向端面間の平坦面と他方の周方向端面の平坦面との間の第２の周方向隙間Ｓ２は、すべり軸受の外周長の０．０４〜０．６％に相当する長さとすることが好ましい。

硬化凸部の幅ＨＫ１は、１〜４ｍｍ程度であればよい。硬化凹部の幅ＨＫ２は、１．５〜５ｍｍ程度であればよい。硬化凸部の頂部は、他の硬化凸部の頂部に対し、すべり軸受の軸線方向に５〜１０ｍｍ離れて形成されることが好ましい。換言すれば、硬化凸部の幅ＨＫ１の軸線方向中央位置は、他の硬化凸部の幅ＨＫ１の軸線方向中央位置に対し、すべり軸受の軸線方向に５〜１０ｍｍ離れて形成されることが好ましい。なお、硬化凹部の底部同士（硬化凹部の幅ＨＫ２の軸線方向中央位置）の位置関係も同様である。また、硬化凸部の頂部（硬化凸部の幅ＨＫ１の軸線方向中央位置）は、すべり軸受の軸線方向の端部から３ｍｍ以上離れた位置となるように硬化凸部を形成することが好ましい。硬化凹部の底部とすべり軸受の軸線方向の端部との位置の関係も同様である。ただし、軸線方向の幅寸法が小さいすべり軸受に本発明を適用する場合、この寸法に限定されない。

次に、本発明の作用について説明する。比較のために、最初に、従来の軸受装置について説明する。従来の軸受装置は、Ａｌ合金製の軸受ハウジング３０の軸受保持穴３１にすべり軸受が圧入される。また、圧入後に、すべり軸受の内径は切削加工または研削加工が施され、すべり軸受の周方向両端面の突合せ部には段差が無い状態になっている。従来の軸受装置は、低温（例えば、−３０℃）におかれると、すべり軸受は、周長が減少する方向の外力を受けて弾性変形する（図９参照）。すべり軸受のＦｅ合金裏金層は、周方向の全長にわたって変形抵抗が同じである場合、すべり軸受は周方向のどの部位においても一様な弾性変形が起こる。図９において、両矢印の長さは、弾性変形量を表している。周方向端面同士が押し合う部分では、周方向端面間でのすべりや応力集中部が形成されやすいので、一方あるいは両方の周方向端面が軸受内径側へ変形する場合がある（図１０参照）。

本発明に関して、
Ｉ（１）：硬化凸部および硬化凹部を含む硬化領域が、予め、すべり軸受の周方向の圧縮外力によって形成されているため、硬化領域のＦｅ合金裏金層の内部には、すべり軸受の周方向の圧縮外力に対して最大の変形抵抗を示す残留応力が発生している。
Ｉ（２）：さらに、硬化領域が、すべり軸受の周方向両端部に局部的に形成されている。軸受の周方向両端部のＦｅ合金裏金層の硬化領域の変形抵抗は、非硬化領域の変形抵抗に対して相対的に大きい。

Ｉ（１）とＩ（２）に起因して、すべり軸受をＡｌ合金製の軸受ハウジング３０の軸受保持穴に圧入した軸受装置は、低温（例えば−３０℃）におかれると、図８に示すように、すべり軸受の円筒部分の大部分を占める非硬化領域の弾性変形量が大きくなることで、周方向両端部の硬化領域θ３の弾性変形量が小さくなる。図８において、両矢印の長さは、弾性変形量を表している。

ＩＩ：次に、第２の周方向隙間Ｓ２の作用について説明する。軸受装置が低温に置かれた時、すべり軸受の周方向両端面は、硬化凸部の頂部と硬化凹部の底部でのみ接触するのではなく、周方向両端面の平端面同士が接触するようになるが、接触による押し合いは、主に硬化凸部の頂部と硬化凹部の底部の接触部においてなされるので、平坦面同士の押し合う圧力は小さい。このため、周方向端面の平坦部は軸受内径側へ変形し難い。あるいは、軸受装置が低温に置かれた時、本発明は平坦面同士が接触しないようにして、周方向端面の平坦面同士は押し合わないようにしてもよい。

周方向両端面の硬化凸部の頂点と硬化凹部の底部の接触部では、押し合う圧力は大きくなるが、硬化凸部の頂部、および硬化凹部の底部の近傍の端部も軸受内径側へ変形し難い。その理由は、前記したように、硬化凸部および硬化凹部を含む硬化領域は、Ｆｅ合金裏金層の内部には、すべり軸受の周方向の圧縮外力に対して最大の変形抵抗を示す残留応力が発生しているために変形が起き難くしてあるからである（前記Ｉ（１）の作用）。また、次に示すＩＩＩの作用があるからである。

ＩＩＩ：硬化領域は、硬化凸部の頂部、硬化凹部の底部のＦｅ合金裏金層の硬さ（変形抵抗）が最大であり、すべり軸受の周方向中央部側へ向かって次第に硬さ（変形抵抗）が減少するようになっている。詳しくは、図５に示すハッチング部分（硬化領域）に関して、硬化凸部の頂部、硬化凹部に底部を起点とし、ハッチング部分の輪郭線側へ向かって放射状に変形抵抗が減少するようになっている。

硬化凸部の頂部と硬化凹部の底部の接触部が押し合う圧力は、接触部からすべり軸受周方向中央部側に位置する硬化領域のＦｅ合金裏金層の全体へ伝播していき、硬化領域の全体のＦｅ合金裏金層が弾性変形することで緩和される。さらに、硬化領域は放射状に変形抵抗が減少するようになっているので、硬化領域においても、すべり軸受の周方向中央部側ほど弾性変形量が大きくなり、硬化凸部の頂部と硬化凹部の底部の接触部近傍の弾性変形量は極めて小さくなる。

なお、本発明とは異なり、硬化領域の全体でＦｅ合金裏金層の硬さ（変形抵抗）が一定である場合には、硬化凸部の頂部と硬化凹部の底部の接触部近傍が極高圧状態となり塑性変形してしまうか、あるいは、弾性変形量が大きくなって軸受内径側へ盛り上がることは避けられない。

ＩＶ：さらに、硬化凸部と硬化凹部の寸法、形状は整合していない。図７に示すように、硬化凸部の頂部と硬化凹部の底部の接触部の軸線方向両側（図７紙面において、接触部の左右）には、隙間Ｓ３が形成されている。前記した硬化凸部の頂部と硬化凹部の底部の接触部近傍の僅かな弾性変形は、この隙間Ｓ３側へ向かっても起こるので、軸受内径側への弾性変形は、さらに起き難くなっている。

本発明とは異なり、硬化凸部と硬化凹部の寸法および形状が整合する場合には、硬化凸部と硬化凹部の側面同士が互いに拘束し合い、硬化凸部および硬化凹部の変形は、主に軸受内径側へ盛り上がるようにしか起こらなくなってしまう。また、両周方向端面の間の第２の周方向隙間Ｓ２が形成されないので、平坦面同士が接触し押し合うようになってしまう。

図１３に、実施例２を示す。実施例１とは異なり、硬化凸部の頂部および硬化凹部の底部に、平坦部４１、４２を形成することも可能である。

図１４に、実施例３を示す。実施例１とは異なり、硬化凸部と硬化凹部の対を、周方向端面に３個形成している。硬化凸部と硬化凹部の対を、４個以上形成することも可能である。

図１５に、実施例４を示す。実施例１とは異なり、一方の周方向端面に硬化凸部と硬化凹部を形成し、他方の周方向端面に対応する硬化凹部と硬化凸部を形成することも可能である。

図１６に、実施例５を示す。実施例１とは異なり、硬化凸部の軸線方向両端部と平坦面との間に微小凹部４３を形成することも可能である。

なお、Ｆｅ合金裏金層の組成は、実施例で用いた炭素鋼に限定されない。他のＦｅ合金を用いた場合であっても、硬化領域と非硬化領域のＦｅ合金裏金層の硬さ（変形抵抗）の違いによる作用効果が得られる。

すべり軸受の軸線方向両端部の外周面側や内周面側の角部（すなわち、すべり軸受の軸線方向端面と外周面や内周面との角部）に、面取を形成することも可能である。

すべり軸受の周方向両端面の平坦面部分のすべり軸受の内径側に面取を形成することも可能である。また、すべり軸受の硬化凸部または硬化凹部のすべり軸受の内径側の縁部にも面取を形成することも可能である。

また、すべり軸受の内周面（摺動面）に油溝や油溜まり（リセス）を形成したり、すべり軸受の壁厚を貫通する油孔を形成することも可能である。また、油溝、油溜まり（リセス）、油孔等の形成に伴って、すべり軸受の非硬化領域の円筒部分のＦｅ合金裏金層に局部的な硬さ上昇部があってもよい。

すべり軸受のＦｅ合金層の表面には、防錆のため、Ｓｎ、Ｃｕ等の金属や樹脂等の被覆層が形成されてもよい。

段落００３５〜００３７および図１１、図１２において、硬化凸部および硬化凹部の形成方法について説明したが、この方法に限定されない。例えば、図１１の示す平板の左側の周方向端面には、突起部と接触する位置に、予め、小さな凹部を形成してもよい。当然であるが、この凹部は、結果的に得られる硬化凹部のサイズよりも小さくしておく必要がある。

本発明の軸受装置は、軸受ハウジングの軸受保持穴にすべり軸受が圧入された後に、すべり軸受の摺動層の表面部に切削または研削加工を施すこともできる。

１ 軸受装置
３ 軸
１０ すべり軸受
１１ 第１の周方向端面
１２ 第２の周方向端面
１３ 硬化凸部
１４ 硬化凹部
１５ Ｆｅ合金裏金層
１６ 摺動層
２０ 平板
２１ 第１の側面
２２ 第２の側面
２３ 凸部
２４ 凹部
２５ 平坦面
３０ Ａｌ合金製のハウジング
３１ 軸受保持穴
４１ 平坦部
４２ 平坦部
４３ 微小凹部
ＫＲ１ 第１の硬化領域
ＫＲ２ 第２の硬化領域
Ｆ 外力
ＬＫ１ 硬化凸部の最大高さ
ＬＫ２ 硬化凹部の最大深さ
ＨＫ１ 硬化凸部の幅
ＨＫ２ 硬化凹部の幅
Ｌ０ 凸部長さ
Ｓ１ 第１の周方向隙間
Ｓ２ 第２の周方向隙間
Ｓ３ 隙間
θ１ 第１の硬化領域ＫＲ１の形成範囲
θ２ 第２の硬化領域ＫＲ２の形成範囲
θ３ 硬化領域の形成範囲

Claims (14)

1. 軸受保持穴を有するＡｌ合金製の軸受ハウジングと、
   前記軸受保持穴に圧入された円筒形状のすべり軸受と、
   前記すべり軸受の内周面に支承された軸と
   を含む軸受装置であって、
   圧入される前記すべり軸受は、円筒形状の外径側にＦｅ合金裏金層と、内径側に摺動層とを含み、
   前記すべり軸受は、互いに対向する第１の周方向端面および第２の周方向端面を有し、
   前記第１の周方向端面には、第２の周方向端面に向かって突出する複数の硬化凸部が形成されており、
   前記第２の周方向端面には、前記複数の硬化凸部に対応して複数の硬化凹部が形成されており、
   前記硬化凸部の頂部の最大高さＬＫ１と、対応する前記硬化凹部の底部の最大深さＬＫ２との寸法関係が、ＬＫ１＞ＬＫ２であり、
   前記硬化凸部は、前記第１の周方向端面において、前記すべり軸受の軸線方向に幅ＨＫ１を有し、前記硬化凹部は、前記第２の周方向端面において、前記軸線方向に幅ＨＫ２を有し、
   前記硬化凸部の前記幅ＨＫ１と、対応する前記硬化凹部の前記幅ＨＫ２との寸法関係が、ＨＫ１＜ＨＫ２であり、
   前記第１の周方向端面の前記硬化凸部およびその周辺には、前記Ｆｅ合金裏金層の硬さが、前記硬化凸部の頂部が最大で、前記すべり軸受の周方向中央部側へ向かって次第に減少するようにＦｅ合金裏金層が硬化した第１の硬化領域ＫＲ１が形成されており、
   前記第２の周方向端面の前記硬化凹部およびその周辺には、前記Ｆｅ合金裏金層の硬さが、前記硬化凹部の底部が最大で、前記すべり軸受の周方向中央部側へ向かって次第に減少するようにＦｅ合金裏金層が硬化した第２の硬化領域ＫＲ２が形成されている、軸受装置。
2. 前記第１の周方向端面には、複数の前記硬化凸部と平坦面とが形成され、前記硬化凸部と平坦面が、前記すべり軸受の軸線方向に交互に配置されており、前記軸線方向の両端部は平坦面となっている、請求項１に記載の軸受装置。
3. 前記第２の周方向端面には、複数の前記硬化凹部と平坦面とが形成され、前記硬化凹部と平坦面が、前記すべり軸受の軸線方向に交互に配置されており、前記軸線方向の両端部は平坦面となっている、請求項１または２に記載の軸受装置。
4. 前記第１の周方向端面の平坦面、および、前記第２の周方向端面の平坦面が、前記すべり軸受の周方向に対して直交する方向に延在している、請求項２または３に記載の軸受装置。
5. 前記硬化凸部の頂部の最大高さＬＫ１は、前記幅ＨＫ１の中央部にあり、前記硬化凸部の高さは、前記頂部から前記硬化凸部の幅方向の両端部に向かって次第に減少する、請求項１から４までのいずれか一項に記載の軸受装置。
6. 前記硬化凹部の底部の最大深さＬＫ２は、前記幅ＨＫ２の中央部にあり、前記硬化凹部の深さは、前記底部から前記硬化凹部の幅方向の両端部に向かって次第に減少する、請求項１から５までのいずれか一項に記載の軸受装置。
7. 前記硬化凸部の前記最大高さＬＫ１は、前記すべり軸受の外周長の０．１〜１．２％に相当する長さである、請求項１から６までのいずれか一項に記載の軸受装置。
8. 前記複数の硬化凸部の前記最大高さＬＫ１同士および前記幅ＨＫ１同士が、互いに等しく、前記複数の硬化凹部の前記最大高さＬＫ２同士および前記幅ＨＫ２同士が、互いに等しい、請求項１から７までのいずれか一項に記載の軸受装置。
9. 前記第１の周方向端面と前記第２の周方向端面とが突き合わせられ、前記硬化凸部の前記頂部と前記硬化凹部の前記底部とが当接した状態において、前記第１の周方向端面と前記第２の周方向端面との間に、第２の周方向隙間Ｓ２が形成される、請求項１から８までのいずれか一項に記載の軸受装置。
10. 前記第２の周方向隙間Ｓ２は、前記すべり軸受の外周長の０．０４〜０．６％に相当する長さである、請求項９に記載の軸受装置。
11. 前記複数の硬化凸部が、前記第１の周方向端面のみに形成されており、前記複数の硬化凹部が、前記第２の周方向端面のみに形成されている、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の軸受装置。
12. 前記硬化凸部が、前記第２の周方向端面にも形成されており、前記硬化凹部が、前記第１の周方向端面にも形成されている、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の軸受装置。
13. 前記第１の周方向端面の前記第１の硬化領域ＫＲ１が、前記硬化凸部の頂部から前記すべり軸受の周方向中央部側へ向かって、中心角度θ１が１°〜１０°の範囲に形成されている、請求項１から１２までのいずれか一項に記載の軸受装置。
14. 前記第２の周方向端面の前記第２の硬化領域ＫＲ２が、前記硬化凹部の底部から前記すべり軸受の周方向中央部側へ向かって、中心角度θ２が１°〜１０°の範囲に形成されている、請求項１から１３までのいずれか一項に記載の軸受装置。