JPH11257351A - 摺動部材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本体部に回転曲面で形成される摺動面６を、
高温等方圧下で焼結した多孔質金属体４からなる多孔体
層３で形成すると共に、多孔体層３を拡散接合して前記
本体部に一体化して低摩擦表面層５を形成してある摺動
部材を、摺接対象部材に摺接して発熱する摺動面の冷却
能力を高く維持しながら、例えば軸受けの等の摺動部品
の生産を効率化して生産数量の増大を容易とする。 【解決手段】 少なくとも一部が前記筒状本体を構成す
る本体用筒体１１を配置すると共に、その本体用筒体１
１に対して内側筒体１０Ａを両筒体１１，１０Ａ間に隙
間Ｇを形成しつつ内嵌した状態に配置し、前記隙間Ｇ
に、無機質粉粒体７を充填して密閉した後、内側筒体１
０Ａを介して等方圧加圧しながら加熱して無機質粉粒体
７を焼結させて、本体用筒体１１の内周に一体化した多
孔体層３を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転曲面で形成さ
れ、摺接対象部材に摺接自在な摺動面を備える摺動部材
及びその製造方法に関し、製造方法について詳しく説明
すれば、筒状本体の内周又は外周に多孔体層を形成する
と共に、その多孔体層の内周面をこれに内嵌自在な軸体
に対する摺動面に、又はその多孔体層の外周面をこれに
外嵌自在な筒状部材に対する摺動面に形成した摺動部材
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば含油軸受として形成された
摺動部材は摺接対象部材として軸体に対して摺動自在に
形成されたもので、図７に示すように、多孔体層３とし
て予め油を含浸させた多孔質金属焼結体４を用意してて
おき、前記多孔質金属焼結体４を補強する裏金２Ａを形
成する素材である本体用筒体としての軸受用筒体内に圧
入して加工することで軸受ブッシュ１２の形態に形成さ
れるものである。この軸受ブッシュ１２は一般的に取り
付け手段を備えた軸受ハウジング２０に納めたものが軸
受けとして使用され、前記軸受ブッシュ１２に内嵌して
摺動面６に摺接する摺接対象部材８である軸体８Ａを回
転自在に支持するものである。前記軸受ハウジング２０
は通常鋳鋼で形成してあり、前記軸受ブッシュ１２は、
炭素鋼製の軸受用筒体に青銅粒子を焼結して形成した青
銅焼結体４に、その空孔に油を含浸させて形成した含油
メタル４Ａを内嵌圧入して形成してある。前記軸受用筒
体は外周部を加工して本体部２である裏金２Ａに形成す
るものである。尚、前記軸受ブッシュ１２の摺接対象部
材８である軸体８Ａに端部から外嵌できない場合のため
に、前記軸受ブッシュ１２を軸心に沿って径方向に二分
割したものも用いられる。この場合には、前記含油メタ
ル４Ａは前記裏金２Ａにロウ付けしてある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の軸受ブッシ
ュとして用いられる摺動部材は、筒状で別体に形成され
た多孔質金属焼結体４を、これを保持する本体部である
筒状本体２Ａに密嵌して形成するものであり、その際に
前記多孔質金属焼結体４と前記筒状本体２Ａとの間の嵌
合代を調整する等の精密加工を必要とするために、加工
時間を要する精密加工工程を必要とし、前記多孔質金属
焼結体４を同時に複数焼結処理したとしても、前記多孔
質金属焼結体４の外周と前記軸受用筒体で形成した裏金
２Ａの内周とを共に嵌合公差に合わせて精密加工を施す
ことが必要になり、この精密機械加工が個別加工である
ために、摺動部材の組み立て時間を短縮することが困難
で、軸受けの量産に際して１個当たり加工時間の短縮を
図るのに障害となるという問題を孕んでいた。また、上
記構成の軸受ブッシュ１２においては、含油量の確保の
ために、前記多孔質金属焼結体４としての含油メタル４
Ａの厚さを薄くはできず、焼結体の熱伝導度が低いこと
から、前記裏金２Ａを冷却しても、前記摺動面６の温度
を低く維持することが困難であるという問題も有してい
る。これは前記摺接対象部材が、摺動部材の外面に形成
される摺動面に摺接するものにあっても同様である。そ
こで、本発明の摺動部材及びその製造方法の目的は、上
記の問題点を解決し、摺接対象部材に摺接して発熱する
摺動面の冷却能力を高く維持しながら、例えば軸受けの
等の摺動部品の生産を効率化して生産数量の増大を容易
とするところにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】〔摺動部材に係る特徴構
成〕上記の目的のための本発明の摺動部材の第１特徴構
成は、請求項１に記載の如く、摺接対象部材に対して摺
動自在な摺動面を、高温等方圧下で焼結した多孔質金属
体からなる多孔体層で形成すると共に、前記多孔体層を
拡散接合して本体部に一体化して低摩擦表面層を形成し
てある点にある。

【０００５】〔摺動部材に係る特徴構成の作用効果〕上
記第１特徴構成によれば、摺動部材の生産効率化が容易
となる。つまり、多孔体金属層と本体部とを、予め前記
多孔質金属層を焼結形成する際に一体に拡散接合した摺
動部材を形成してあれば、改めて両者を密嵌一体化する
必要がなく、従って工程時間短縮の困難な精密加工の必
要がないから、製造工程全体の時間短縮が容易となる。
しかも、前記多孔質金属層を高温等方圧下で焼結してあ
るから、均質であり、焼結体強度も十分であるから、例
えば空孔内に潤滑剤を充填することで、摺動特性の極め
て優れた低摩擦表面層を形成できる。従って、前記多孔
金属層を薄くすることができるから、前記低摩擦表面層
を通じての摺動面から前記本体部への放熱に対する熱抵
抗を抑制できて、前記摺動面の温度上昇を抑制できる。
その結果、摺動面の冷却能力を高く維持しながら、摺動
部材の製造時間を短縮できるから、例えば軸受け等の摺
動部品の時間当たり生産数量を増大することも容易にな
る。

【０００６】〔摺動部材の製造方法に係る特徴構成〕上
記の目的のための本発明の摺動部材の製造方法の第１特
徴構成は、請求項２に記載の如く、軸体からなる摺接対
象部材に対して摺動面を摺動自在に形成してある摺動部
材であって、少なくとも一部が筒状本体を構成する本体
用筒体を配置すると共に、その本体用筒体に対して内側
筒体を前記両筒体間に隙間を形成しつつ内嵌した状態に
配置し、前記隙間に、無機質粉粒体を充填して密閉した
後、前記内側筒体を介して等方圧加圧しながら加熱して
前記粉末を焼結させて、前記本体用筒体の内周に一体化
し、内周面を内嵌する前記軸体に対する前記摺動面に形
成した多孔体層を形成する点にある。

【０００７】上記の目的のための本発明の摺動部材の製
造方法の第２特徴構成は、請求項３に記載の如く、内側
に摺接面を形成してある筒状部材からなる摺接対象部材
に対して摺動面を摺動自在に形成してある摺動部材であ
って、少なくとも一部が筒状本体を構成する本体用筒体
を配置すると共に、その本体用筒体に対して外側筒体を
前記両筒体間に隙間を形成しつつ外嵌した状態に配置
し、前記隙間に、無機質粉粒体を充填して密閉した後、
前記外側筒体を介して等方圧加圧しながら加熱して前記
無機質粉粒体を焼結させて、前記本体用筒体の外周に一
体化した、外周面を外嵌する前記筒状部材に対する前記
摺動面に形成し多孔体層を形成する点にある。

【０００８】尚、請求項４に記載の如く、前記摺動部材
の製造方法の第１又は第２特徴構成の何れかにおける多
孔体層に、テトラフルオロエチレンを含浸させて低摩擦
表面層を形成することが（第３特徴構成）好ましい。

【０００９】〔摺動部材の製造方法に係る特徴構成の作
用効果〕上記製造方法の第１特徴構成によれば、多孔体
層を形成する際に、同時に筒状本体と一体化した摺動部
材を形成できる。つまり、本体用筒体と内側筒体との間
の隙間に充填した無機質粉粒体に前記内側筒体を介して
等方圧を作用させることで、前記無機質粉粒体は均一に
加圧されながら前記本体用筒体に押し付けられ、その条
件下で加熱されることで前記無機質粉粒体は焼結されな
がら、前記本体用筒体の内周面に押し付けられた前記無
機質粉粒体は、前記内周面に対して粉粒体同士の焼結と
同様に前記本体用筒体に拡散接合される。従って、前記
多孔体層を前記筒状本体に組み付ける独立の工程を必要
としない。しかも、前記多孔体層を焼結形成する際に等
方圧加圧下で加熱しているから、前記多孔体層は均質に
なり、焼結体強度も高められる。また、前記無機質粉粒
体を前記本体用筒体に押し付ける形で焼結するから、形
成する多孔体層を薄くできて、その伝熱抵抗を低く維持
できる。従って、軸体に対して摺動する摺動面の発熱を
前記筒状本体側に拡散でき、前記摺動面の温度上昇を抑
制できる。その結果、摺動部材を軸体に外嵌摺動する摺
動面の温度上昇を抑制できるものとしながら、摺動部材
の製造時間を短縮できるから、軸受け等の軸体に外嵌摺
動する摺動部品の生産効率が高まり、時間当たり生産数
量を増大することが容易になる。

【００１０】上記製造方法の第２特徴構成によれば、多
孔体層を形成する際に、同時に筒状本体と一体化した摺
動部材を形成できる。つまり、本体用筒体と外側筒体と
の間の隙間に充填した無機質粉粒体に前記外側筒体を介
して等方圧を作用させることで、前記無機質粉粒体は均
一に加圧されながら前記本体用筒体に押し付けられ、そ
の条件下で加熱されることで前記無機質粉粒体は焼結さ
れながら、前記本体用筒体の外周面に押し付けられた前
記無機質粉粒体は、前記外周面に対して粉粒体同士の焼
結と同様に前記本体用筒体に拡散接合される。従って、
前記多孔体層を前記筒状本体に組み付ける独立の工程を
必要としない。しかも、前記多孔体層を焼結形成する際
に等方圧加圧下で加熱しているから、前記多孔体層は均
質になり、焼結体強度も高められる。また、前記無機質
粉粒体を前記本体用筒体に押し付ける形で焼結するか
ら、形成する多孔体層を薄くできて、その伝熱抵抗を低
く維持できる。従って、筒状部材に対して摺動する摺動
面の発熱を前記筒状本体側に拡散でき、前記摺動面の温
度上昇を抑制できる。その結果、摺動部材を軸体に外嵌
摺動する摺動部品の温度上昇を抑制できるものとしなが
ら、摺動部材の製造時間を短縮できるから、筒状部材に
内嵌摺動する摺動部品の生産効率が高まり、時間当たり
生産数量を増大することが容易になる。

【００１１】尚、前記製造方法の第１特徴構成又は第２
特徴構成における多孔体層に予めテトラフルオロエチレ
ン（テフロン）を含浸させておくことで、前記摺動面が
潤滑材としてのテトラフルオロエチレンによる潤滑を可
能とする底摩擦表面層を形成できる（第４特徴構成）。
従って、テトラフルオロエチレンが変質しない範囲内で
あれば高温度でも使用可能な摺動部材を製造できるよう
になる。このようにすれば、無給油摺動部材を、摺動面
の冷却が良好に維持できるものとしながら、生産性よく
製造できるようになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】上記本発明の摺動部材及びその製
造方法の実施の形態の一例を基に、以下に、図面を参照
しながら説明する。尚、前記従来の技術において説明し
た要素と同じ要素並びに同等の機能を有する要素に関し
ては、先の図７に付したと同一の符号を付し、詳細の説
明の一部は省略する。図１は本発明の摺動部材の一例と
して軸受ブッシュを形成するべく金属粉末を等方加圧焼
結するためのカプセルの構成を示す縦断面図であり、図
２は前記軸受ブッシュの製作工程を示す説明図であり、
図３は製造される軸受部品の一例を示す縦断面図であ
る。

【００１３】図２に製造工程を示す摺動部材は、図３に
示すように本体部２である筒状本体２Ａ内面に拡散接合
された金属粒子を焼結した多孔体層３内周に回転曲面と
しての円筒面で形成される摺動面６を備えるものの一例
であって、軸受用筒体１１Ａ（本体用筒体１１の例）の
内周にその外周面３ｂが拡散接合されることで一体化し
て多孔質金属体４からなる多孔体層３を形成するもので
ある。前記摺動面６は前記多孔体層３の内周部に形成さ
れる（図２参照）。

【００１４】前記多孔体層３は、以下のようにして形成
される。先ず、筒状本体２Ａ（即ち本体部２）を形成可
能な軸受用筒体１１Ａ（本体用筒体１１の例）をカプセ
ル１０の一部として配置し、その軸受用筒体１１Ａに対
してカプセル１０の一部をなす内側筒体１０Ａを、前記
軸受用筒体１１Ａとの間に隙間Ｇを形成しつつ内嵌した
状態に配置する。さらに、これら両筒体１１Ａ，１０Ａ
の下側に底板１０Ｄを密封状態で取り付ける。通常この
取り付けは溶接によって行われる。そして、前記軸受用
筒体１１Ａと前記内側筒体１０Ａとの間の隙間Ｇに、無
機質粉粒体７として金属粉粒体７Ａを充填する。その後
前記両筒体１１Ａ，１０Ａの上側に脱気孔を備える蓋板
１０Ｃを気密に取り付けてカプセル１０を形成する（図
２（イ）参照）。そして、前記カプセル１０内を不活性
雰囲気にした後前記脱気孔を密閉して等方圧加圧炉Ｆ内
に装入し、前記装入したカプセル１０に対して、前記等
方圧加圧炉Ｆ内で等方圧を作用させながら加熱して焼結
処理を行う（図２（ロ）参照）。ここで、前記カプセル
１０内の無機質粉粒体７は、前記内側筒体１０Ａを介し
て等方圧が作用し、加熱によって焼結され、前記軸受用
筒体１１Ａの内周に外周面３ｂが拡散接合されて一体化
した多孔質金属焼結体４からなる前記多孔体層３をを備
えた摺動部材１の素材が形成される（図２（ハ）参
照）。この素材は、筒状本体２Ａの外周部を仕上加工し
て、軸受ブッシュ１２に形成される。

【００１５】具体例を挙げて説明すれば、前記筒状本体
２Ａとしてステンレス鋼（例えば、JIS ＳＵＳ３０４）
製の裏金２Ａを形成可能な、前記裏金２Ａより厚肉の鋼
管からなる軸受用筒体１１Ａを用い、低炭素鋼（例え
ば、JIS ＳＴＢ３４０）製の内側筒体１０Ａを前記軸受
用筒体１１Ａの内側に配置し、両筒体１１，１０Ａの両
端部に軟鋼（例えば、Ｓ１０Ｃ JIS）製の板材（カプセ
ル１０の材料）を溶接して蓋をしてカプセル１０を形成
する。前記無機質粉粒体７としては、ステンレス鋼（例
えば、ＳＵＳ３１６Ｌ JIS）をアトマイズ法により粒径
範囲を１５０〜４５０μｍに調整した金属粒子を用い
る。この金属粒子を前記カプセル１０内に充填（図２
（イ）参照）した後、前記カプセル１０内を吸引して一
旦真空にし、減圧したアルゴンを封入し、前記蓋に設け
てあった吸引口を閉じる。こうして前記金属粒子を封入
したカプセル１０を等方圧加圧炉Ｆ内に装入し加圧加熱
する（図２（ロ）参照）。この際複数のカプセル１０を
同時に装入することが可能である。炉内圧は例えば約６
８．６ＭＰａ（７００ｋｇｆ／ｃｍ² ）に維持し、加熱
温度を７５０℃に維持し、１時間保持する。その後炉外
冷却して、機械加工により焼結処理後のカプセル１０の
両端部を切断すると共に、前記内側筒体１０Ａを切削除
去し、さらに、焼結形成した多孔体層３の内径を所定寸
法に仕上げ、また、前記軸受用筒体１１Ａの外周を切削
して、前記筒状本体２Ａの外形に仕上げる（図２（ハ）
参照）。尚、前記多孔体層３に潤滑材Ｌとしてテトラフ
ルオロエチレンを含浸させて低摩擦表面層５を形成し、
前記切削仕上げした内面、即ち摺動面６を低摩擦抵抗面
とすることで、オイルレス軸受ブッシュ１２を形成する
ことができる。

【００１６】上記のようにして多孔体層３を形成するこ
とで、高温等方圧下で焼結した多孔質金属体からなる多
孔体層３は前記本体部２に拡散接合されて一体化し、低
摩擦表面層５の内周面として前記摺動面６が形成される
ことになる。従って、前記低摩擦表面層５は厚さを必要
としないから、前記多孔体層３も薄いものでよく、その
結果、前記多孔体層３の熱伝導度が低いにも拘わらず、
前記摺動面６から前記筒状本体である即ち裏金２Ａへの
熱抵抗を低く維持できて、前記摺動面６の温度上昇を抑
制できるようになる。

【００１７】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。 〈１〉上記実施の形態に於いては、オイルレス軸受ブッ
シュ１２を形成する例を示したが、上記形状の摺動部材
１は、これに限らず、他の用途、他の形態にも適用可能
である。例えば、本体部に取り付けられ、案内桿に沿っ
て前記本体部を前記案内桿の前後に移動させるための摺
動案内部材としても使用可能である。また、図４に示す
ように、外周に摺動面６を有し、円筒状の内面を有する
摺接対象部材である筒状部材８Ｂに内嵌して摺動する摺
動部材４であってもよく、その摺動面６の接線方向、軸
芯方向の何れの方向にも摺動することが可能で、両方向
に同時に摺動するものであってもよい。その製造方法
は、上記実施の形態で説明した軸受ブッシュと同様であ
り、筒状本体２Ａを構成する本体用筒体１１を配置し、
その本体用筒体１１に対して外側筒体１０Ｂを間に隙間
Ｇを形成しつつ外嵌した状態に配置し、前記隙間Ｇに、
無機質粉粒体７（例えば金属粉粒体７Ａ）を充填して密
閉した後、前記外側筒体１０Ｂを介して等方圧加圧しな
がら加熱して前記無機質粉粒体７を焼結させれば、前記
本体用筒体１１の外周に一体化した前記多孔体層３を形
成することができるのである。従って、回転支持され、
或いはするのみならず、軸芯方向に案内するものであっ
てもよい。さらに、例えば図６に示すように、摺接面を
凹面に形成してある摺接対象部材８に対して摺動自在な
摺動面６を球面に形成したものであってもよく、揺動支
持する機構に有用である。要するに、本発明に係る摺動
部材は、他の部材に対して摺接する部材として広範囲の
用途に有用なものである。 〈２〉上記実施の形態に於いては、多孔体層に潤滑材Ｌ
（テトラフルオロエチレンを例示）を含浸させて無給油
軸受として構成した例を挙げて説明したが、気体軸受け
に構成することも可能である。筒状本体から多孔体層の
気孔を通じて給気すればよい。 〈３〉上記実施の形態に於いては、筒状本体及び無機質
粉粒体の材料をステンレス鋼とし、内側筒体を低炭素鋼
からなる鋼管で形成し、両筒体の両端部を軟鋼薄板で封
止する例を示したが、カプセルに全体を封入してもよ
く、カプセルの材料としては、鋼材に限らず、例えばガ
ラスであってもよい。この点は、上記〈１〉に説明した
本体の外周に摺動面を備える摺動部材を形成する場合に
も同様である。 〈４〉上記実施の形態に於いては、軸受ブッシュを形成
する例を示について説明したが、軸受ハウジングを共に
焼結するようにしてもよい。 〈５〉上記実施の形態に於いては、筒状の軸受ブッシュ
を形成する例について説明示したが、従来多く使用され
ているように、径方向に二分割したものを形成するよう
にしてもよい。

【００１８】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用するカプセルの一例を示す縦断面
図

【図２】本発明に係る摺動部材の製造方法の手順説明図

【図３】本発明に係る摺動部材の一例の縦断面図

【図４】本発明に使用するカプセルの他の例を示す縦断
面図

【図５】本発明に係る摺動部材の他の例の縦断面図

【図６】本発明に係る摺動部材の他の例の縦断面図

【図７】従来の摺動部材の一例の縦断面図

【符号の説明】

２ 本体部 ２Ａ 筒状本体 ３ 多孔体層 ５ 低摩擦表面層 ６ 摺動面 ７ 無機質粉粒体 ８Ａ 軸体 ８Ｂ 筒状部材 １０Ａ 内側筒体 １０Ｂ 外側筒体 １１ 本体用筒体 Ｇ 隙間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体部（２）に回転曲面で形成される摺
   動面（６）を備える摺動部材であって、 前記摺動面（６）を、高温等方圧下で焼結した多孔質金
   属体からなる多孔体層（３）で形成すると共に、前記多
   孔体層（３）を拡散接合して前記本体部（２）に一体化
   して低摩擦表面層（５）を形成してある摺動部材。
2. 【請求項２】 筒状本体（２Ａ）の内周に多孔体層
   （３）を形成すると共に、その多孔体層（３）の内周面
   をこれに内嵌自在な軸体（８Ａ）に対する摺動面（６）
   に形成した摺動部材の製造方法であって、 少なくとも一部が前記筒状本体（２Ａ）を構成する本体
   用筒体（１１）を配置すると共に、その本体用筒体（１
   １）に対して内側筒体（１０Ａ）を前記両筒体（１
   １），（１０Ａ）間に隙間（Ｇ）を形成しつつ内嵌した
   状態に配置し、前記隙間（Ｇ）に、無機質粉粒体（７）
   を充填して密閉した後、前記内側筒体（１０Ａ）を介し
   て等方圧加圧しながら加熱して前記無機質粉粒体（７）
   を焼結させて、前記本体用筒体（１１）の内周に一体化
   した前記多孔体層（３）を形成する摺動部材の製造方
   法。
3. 【請求項３】 筒状本体（２Ａ）の外周に多孔体層
   （３）を形成すると共に、その多孔体層（３）の外周面
   をこれに外嵌自在な筒状部材（８Ｂ）に対する摺動面
   （６）に形成した摺動部材の製造方法であって、 少なくとも一部が前記筒状本体（２Ａ）を構成する本体
   用筒体（１１）を配置すると共に、その本体用筒体（１
   １）に対して外側筒体（１０Ｂ）を前記両筒体１１，１
   ０Ｂ間に隙間（Ｇ）を形成しつつ外嵌した状態に配置
   し、前記隙間（Ｇ）に、無機質粉粒体（７）を充填して
   密閉した後、前記外側筒体（１０Ｂ）を介して等方圧加
   圧しながら加熱して前記無機質粉粒体（７）を焼結させ
   て、前記本体用筒体（１１）の外周に一体化した前記多
   孔体層（３）を形成する摺動部材の製造方法。
4. 【請求項４】 前記多孔体層（３）に、テトラフルオロ
   エチレンを含浸させて低摩擦表面層（５）を形成する請
   求項２又は３に記載の摺動部材の製造方法。