JPWO2010061976A1

JPWO2010061976A1 - 摺動ピン及びその製造方法

Info

Publication number: JPWO2010061976A1
Application number: JP2010540539A
Authority: JP
Inventors: 英治高野; 良雄宮澤; 和夫根岸
Original assignee: Takano Co Ltd
Current assignee: Takano Co Ltd
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: JP5544300B2; WO2010061976A1

Abstract

従来の摺動部材は、油溝等を設けたブッシュや軸受により摺動面の潤滑性を図るため、摺動部材が大型化し、短い周期でのメンテナンスが必要となる問題がある。本発明の摺動ピン１では、その側面に環状の溝１１が形成され、環状の溝１１には樹脂潤滑材１２が埋設される。樹脂潤滑剤１２は、オイルを含有し、また、微粒子粉体１３を含むことで、溝１１の側面や底面との密着性が向上される。また、溝１１の開口近傍の樹脂潤滑材１２がポーラス形状となることで、樹脂潤滑材１２内のオイルが溜まり易い構造となり、摺動面の潤滑性が向上される。

Description

本発明は、その側面に樹脂潤滑材を配置した摺動ピン及びその製造方法に関する。

従来の潤滑性を向上させる摺動部材には、ブッシュや軸受に油溝を設けて潤滑油を外部から供給し、スライドプレートに設けた穴に潤滑剤を収容し、焼付け防止や円滑な摺動を実現するものがある。
特開２００６−２５８１９４号公報には、ブッシュに油溝を形成し、コンロッド側から強制給油をするピストン支持部が示されている。このピンストン支持部は、ブッシュの内周面下側に、ブッシュの軸心方向に延びる一対の油溝を周方向に所要間隔を隔てて左右対称に形成する。コンロッドの小端部におけるブッシュの外周面下側を被包する部位には、各油溝の形成位置を網羅するように周方向に延びる連絡油通路を形成する。連絡油通路と各油溝との間は、ブッシュの連通孔を通して連通され、連絡油通路に対してコンロッド内部の油通路を通して潤滑油を強制給油することで、ブッシュの焼付きを防止している。
また、特開２００４−３０８７７９号公報には、摺動面に複数の穴を形成し、穴の内部に固体潤滑剤を収容する軸受が示されている。この軸受は、摺動面全体に亘って略円錐台状の穴が縦横整列して形成され、１つ以上の穴に固体潤滑剤が収容されており、固体潤滑剤が収容された穴と内部が空洞の穴とが不規則に配設されている。そして、潤滑油ポンプから圧送される潤滑油が摺動面間に供給されて潤滑が図られ、また潤滑油が空洞の穴に維持されることで摺動面間に速やかに供給でき、これにより焼付き等を防止している。
また、特開２００２−１０６５６５号公報には、摺動表面側に単数または複数の潤滑設計用の凹部形状を設け、凹部に固体潤滑材料を埋め込む平面スライドプレートや軸受が示されている。この平面スライドプレート等は、摺動表面側に油溝、油穴、インデント等の凹部が施され、凹部の断面形状は円筒状、球状、テーパー状、逆テーパー状等いずれかに形成される。凹部の一部又は全部に、又は別途設けた凹部に、固体潤滑材料を含浸又は埋め込み潤滑剤を滑り面に供給し、プレート形成後に、固体潤滑材料層に潤滑油等を含浸させて潤滑特性を高める。これによりオイルやグリース等を塗布して摺動させるが、ある程度の潤滑特性を維持し、耐焼付き性を高めている。

しかしながら、上述した摺動部材では以下のような問題がある。
ブッシュや軸受に油溝や凹部を設けて摺動面の潤滑性の向上を図るため、装置の部品数を減らすことが出来ず摺動部は大型となり、装置の小型化には限度がある。更に、上記ブッシュ等の摺動用の部品を準備するコストも必要となる。
また、スライドプレート等の摺動面に凹部形状の複数の穴を設け、これらの穴の内部に固体潤滑材を埋め込んでも、固体潤滑材を全周に設けていないので潤滑効率が低下し、カジリ等が発生する問題がある。更に、上記穴は個々に配置されているため、摺動運動の繰返しにおいて、埋め込んだ固体潤滑材に不要な圧が掛かかることで、摺動中に固体潤滑材が穴から抜け落ちてしまう問題がある。その結果、焼き付きによる製品品質の低下や、抜け落ちた箇所に固体潤滑材を埋め込む等のメンテナンス時間が増え、作業効率は大幅に低下する。
また、油溝や潤滑油ポンプ等で潤滑油を摺動面に供給して潤滑性を向上させる方法では、上記供給作業が余計に加わり、また、常に潤滑油の残量をチェックする等、作業工程が煩雑となる問題がある。その一方、スライドプレート形成後の固体潤滑材層に潤滑油を含浸させて潤滑性の持続させる方法では、常に固体潤滑材層に潤滑油を含浸させる必要があり作業工程が煩雑となる問題がある。含浸が必要となる固体潤滑材は、その硬度が高く、一定量の潤滑油が含浸されていない状態で使用すると、摺動面にかじりが発生し、品質低下に繋がるからである。
また、出願人の調査範囲において、ブッシュや軸受を設けず、摺動ピン側に潤滑機能を有するシンプルな構造のものが存在しない現状があり、また、そのシンプルな構造が業界にて要求されている。特に、摺動面が曲面となる構造では、なお更である。例えば、摺動面が曲面となる摺動ピン側に凹部形状の複数の穴を設けて固体潤滑材を埋め込むことも考えられる。この場合、摺動面である曲面の曲率に合わせて、上記穴に固体潤滑材を埋め込む作業は難しく、固体潤滑材の一部が穴から突出してしまう。そして、上述したように、固体潤滑材はかじりの原因となるため、その突出部は除去する必要がある。このとき、摺動面と固体潤滑材の表面とが、同一曲面となるように少しずつ上記突出部を除去する作業が必要となる。個々の穴が独立しているため、除去作業時に固体潤滑材が抜け落ちたり、固体潤滑材に切り欠きが発生すると、摺動面に配置される固体潤滑材の面積が低下し、摺動面の潤滑性が低下し、かじり等の問題が発生し易くなるためである。そのため、複数の凹部に対して、慎重に研磨を行う必要があり、多くの作業時間が掛かり、生産効率が低下する問題となる。
ここで、除去作業時に固体潤滑材が抜け落ちることを防止する対策として、奥行きの深い凹部形状の穴や、摺動面に直交する方向に貫通孔を形成することも考えられる。しかしながら、摺動ピンは高速度でピストン運動を繰り返すことで、摺動ピン自体に対して大きな機械的応力が加わる。そのため、摺動ピンの長軸方向に直交する方向に、上記穴や貫通孔のように深い切り込みを加える構造では、その切り込み部分に応力集中が発生し、摺動ピンが折れ曲がったり、座屈してしまう恐れもある。このように、摺動ピンの機械的強度も維持するためには、その摺動面に設けられる溝は浅い構造であることが望ましい。
従って、上述した各事情に鑑みて成されたものであり、本発明の摺動ピンは、柱状ピン体と、前記柱状ピン体の側面に設けられた溝と、前記溝に埋設され、オイルを含有し、微粒子粉体が混入された樹脂潤滑材とを有し、前記溝は前記柱状ピン体の側面に環状に形成され、前記溝を構成する側面及び底面は凹凸形状となり、前記微粒子粉体は、前記溝の側面及び底面の凹凸形状に入り込み、少なくとも前記溝の開口から露出する前記樹脂潤滑材はポーラス形状であることを特徴とする。
また、本発明の摺動ピンの製造方法では、柱状ピン体を準備する工程と、前記柱状ピン体の側面に、溝を構成する側面及び底面に凹凸形状が形成されるように環状の溝を形成する工程と、前記凹凸形状の幅よりも粒径の小さい微粒子粉体を準備し、オイルを含有したペースト状の樹脂潤滑材に前記微粒子粉体を混入させた後、前記樹脂潤滑材を前記溝内に埋設させ、前記樹脂潤滑材を焼き固める工程とを有し、前記焼き固め工程では、前記溝の内部で拡がる前記樹脂潤滑材の膨張圧力を利用し、前記側面及び底面の凹凸形状に前記微粒子粉体を入り込ませ、前記樹脂潤滑材と前記側面及び底面とを密着させることを特徴とする。
本発明に依れば、柱状ピン体の側面に環状の溝を設け、その溝に微粒子粉体を混入した樹脂潤滑材を埋設する。この構造により、柱状ピン体側面の摺動面における摺動性が向上し、ブッシュや軸受といった部品を減らすことができる。そして、摺動部の大型化も防げるので装置の小型化を実現できる。また、ブッシュや軸受といった部品が不要のため、それらを準備するコストの抑制にも繋がる。
また、本発明に依れば、溝の開口近傍に位置する樹脂潤滑材が、ポーラス形状となる。この構造により、柱状ピン体のピストン運動等に起因し、摺動面に位置する溝には吸引力が加わることで、樹脂潤滑材内のオイルは、毛細管現象により開口近傍に集まり易くなる。そして、摺動面へのオイルの供給が継続され易く、摺動面での潤滑性が向上される。
また、本発明に依れば、柱状ピン体の摺動方向に直交するように環状の溝が、柱状ピン体の側面に設けられ、その溝内を樹脂潤滑材が埋設する。この構造により、摺動面全体にムラなくオイルが供給され易い構造となる。また、上記溝が、柱状ピン体の側面に複数本配置されることで、摺動面での更なる潤滑性が向上される。
また、本発明に依れば、環状の溝は、その開口面積が溝底面よりも狭い構造となる。この構造により、溝内の樹脂潤滑剤は、柱状ピン体の側面に一体の環状形状に配置されることで、溝から抜け落ち難い構造となる。そして、上記溝は浅くなり、柱状ピン体の機械的強度が向上される。
また、本発明に依れば、少なくとも溝の底面が曲面となることで、底面周端部に位置するコーナー部も曲面となる。この構造により、可動時に柱状ピン体に加わる機械的応力が、溝底面のコーナー部に集中し難くなり、柱状ピン体の機械的強度が向上される。
また、本発明に依れば、溝の側面と底面には、凹凸形状が形成される。そして、樹脂潤滑材に混入する微粒子粉体の径は、その凹凸の幅よりも小さくなる。この構造により、微粒子粉体がその凹凸内に入り込むことで、樹脂潤滑材と溝の側面及び底面との密着性が向上される。
また、本発明に依れば、樹脂潤滑材に微粒子粉体を混入して、その樹脂潤滑材を溝内へと埋設する。この製法により、微粒子粉体が、溝の側面と底面に形成された凹凸形状内へと入り込み、樹脂潤滑材と溝の側面及び底面との密着性が向上される。
また、本発明に依れば、柱状ピン体の周囲を蓋で覆い、柱状ピン体と蓋との間に隙間を設けた状態にて焼き固め工程を行う。この製法により、溝を埋設する樹脂潤滑材では、溝の開口近傍領域が最も減圧状態となり、その領域の樹脂潤滑材はポーラス形状に硬化する。その結果、多くのオイルが、開口付近に集まり易く、摺動面の潤滑性が向上される。

第１図は本発明の摺動ピンを説明するための斜視図であり、第２図（Ａ）は本発明の摺動ピンに形成する環状の溝を説明するための斜視図であり、第２図（Ｂ）は本発明の摺動ピンに形成する環状の溝を説明するための断面図であり、第３図は本発明の摺動ピンに形成する溝形状を説明するための断面図であり、第４図は本発明の摺動ピンに形成する溝形状を説明するための断面図であり、第５図（Ａ）は本発明の摺動ピンを説明するための断面図であり、第５図（Ｂ）は本発明の摺動ピンを説明するための断面図であり、第６図（Ａ）は本発明の摺動ピンの製造方法を説明するための斜視図であり、第６図（Ｂ）は本発明の摺動ピンの製造方法を説明するための斜視図であり、第６図（Ｃ）は本発明の摺動ピンの製造方法を説明するための斜視図であり、第６図（Ｄ）は本発明の摺動ピンの製造方法を説明するための斜視図であり、第７図（Ａ）は本発明の摺動ピンの製造方法を説明するための斜視図であり、第７図（Ｂ）は本発明の摺動ピンの製造方法を説明するための断面図である。

１摺動ピン
１０柱状ピン体
１１溝
１２樹脂潤滑材
１３微粒子粉体
１５蓋

以下に、本発明の第１の実施形態である摺動ピンについて、第１図〜第５図を参照して説明する。第１図は、摺動ピンの構造を説明するための斜視図である。第２図（Ａ）は、摺動ピンの側面に設けた環状の溝を説明するための部分拡大斜視図である。第２図（Ｂ）は、溝形状の一形態を説明するための断面図である。第３図及び第４図は、その他の形態の溝形状を説明するための断面図である。第５図（Ａ）は、環状の溝に埋設した樹脂潤滑材の硬化状況を説明する拡大断面図である。第５図（Ｂ）は、溝の側面及び底面と樹脂潤滑材の密着状態を説明する拡大断面図である。
第１図に示す如く、摺動ピン１は、主に、柱状ピン体１０と、溝１１と、樹脂潤滑材１２とから構成される。
摺動ピン１は、ピストンピン等の摺動部品であり、ブッシュや軸受といった部品を用いずに、摺動面に、直接、オイル等を供給する。具体的には、摺動ピン１が、摺動方向に運動することで（ピストン運動を繰り返すことで）、機械部材（摺動ピン１等）同士の接触やピストン運動により発生する吸引力により、溝１１に埋設した樹脂潤滑材１２の一部やその内部のオイルが摺動面に供給される。尚、摺動面とは、摺動ピン１の動作する領域において、摺動ピン１の側面と、その側面と対向する金型装置等の側面（摺動ピン１を囲むように配置された面）のことをいう。
柱状ピン体１０は、例えば、Ｓ４５Ｃ（機械構造用炭素鋼）やＳＵＪ２（高炭素クロム軸受鋼（通称ベアリング鋼））等の材料からなる。そして、その形状は円柱形状となり、その摺動面は曲面となる。
溝１１は、柱状ピン体１０の側面に環状に形成され、溝１１の開口領域の開口面積は、溝の底面の面積より狭くなり、逆テーパー状態となる。そして、溝は、摺動面に対して樹脂潤滑材１２内のオイル等を供給できる位置にあればよく、１本だけ形成してもよい。図示の如く、摺動方向に対して直交するように複数本の溝を形成した場合は、１本の場合よりも摺動面の潤滑性が高められる。尚、溝１１の配置位置は、摺動方向に対して直交する方向に限定するものではなく、例えば、摺動方向に対して斜め方向に環状に配置される場合でも良い。
この構造により、溝１１内に硬化する樹脂潤滑材１２には、摺動面での機械的接触やピストン動作時発生する吸引力により溝１１外部へと引っ張られる力が働く。しかしながら、一体の環状形状となることで、一領域の樹脂潤滑材１２が引っ張られる一方で、その他の領域の樹脂潤滑材１２が柱状ピン体１０に引っ掛かることで、樹脂潤滑材１２全体として溝１１から離脱し難い構造となる。
樹脂潤滑材１２は、最初からオイル（潤滑油）が含有されたペースト状の材料であり、樹脂、黒鉛、添加剤等が混合して成る材料である。樹脂としては、成型時に加熱によって硬化する熱硬化性樹脂が良く、例えば、ポリエチレンが用いられる。そして、樹脂潤滑材１２は、微粒子粉体１３、例えば、黒鉛を混入して粘度を大きくした状態で用いられる。樹脂潤滑材１２は、溝１１の内部へ埋設した後に焼き固められ、硬化した状態で用いられる。上述したように、樹脂潤滑材１２には最初からオイルを混合することで、後からオイルを含浸させる必要がない。詳細は後述するが、樹脂潤滑材１２は、硬化後もその内部にオイルを含んだ状態である。そして、溝１１の開口近傍の樹脂潤滑材１２は、ポーラス形状に硬化するため、そのポーラス形状部に、例えば、毛細管現象により、樹脂潤滑材１２のオイルが集中し易くなる。この構造により、摺動面へのオイルの供給が継続され易く、摺動面での潤滑性が向上される。
第２図（Ａ）に示す如く、溝１１は柱状ピン体１０の側面に環状に形成される。そして、溝１１の形状の一形態としては、第２図（Ｂ）に示すように、開口１１の幅Ｗ１（開口面積）が、底面１１ｂの幅Ｗ２（面積）よりも狭くなり、溝の側面１１ｃと底面１１ｂとのなす角θ１が鋭角となる。つまり、溝１１の側面１１ｃと底面１１ｂは平坦面となり、その側面１１ｃは、溝１１の開口１１ａから底面１１ｂに向けて逆テーパー形状の斜面となる。
具体的には、その一例として、溝１１の開口１１ａの幅Ｗ１を０．７ｍｍとし、底部１１ｄの幅Ｗ２を１．０ｍｍとし、溝１１の深さｄ１を０．５〜２ｍｍとし、溝１１の側面１１ｃと底面１１ｄとのなす角θ１は５〜１０度となる。尚、柱状ピン体１０の径は、φ２〜６０ｍｍであり、上記溝の深さｄ１に対して十分な厚みを有しているため、柱状ピン体１０の機械的強度が問題となることはない。そのため、上記なす角θ１は任意の設計変更が可能であり、なす角θ１の角度により応力集中が発生し、柱状ピン体１０が折れ曲がったり、座屈することはない。
詳細は第５図を用いて説明するが、この構造により、樹脂潤滑材１２を溝１１内に焼き固める際、溝１１の内部で拡がる樹脂潤滑材の膨張圧力を逆テーパー状の斜面（１１ｃ）に作用させ、その反力を利用して樹脂潤滑材１２を溝１１の底面１１ｂへと押圧することで、樹脂潤滑材１２と柱状ピン体１０との密着性が向上される。
次に、第３図及び第４図を用い、その他の形態の溝形状を説明する。尚、第１図及び第２図に示す構成部材と同一のものには同一の符番を付す。
第３図に示す溝１１Ａの構造は、第２図（Ｂ）に示す溝１１とは、その底面１１ｄの構造が異なる。具体的には、溝の底面１１ｄは、柱状ピン体１０の中心部へ向かって尖った屋根型となる。底面１１ｄの中央領域、底面１１ｄを構成する２つの斜面が交差する領域の溝１１Ａの深さｄ２が、第２図（Ｂ）の溝１１の深さｄ１よりも、若干、深くなる程度である。
この構造により、溝１１Ａでは、側面１１ｃと底面１１ｄとのなす角θ２が、上記なす角θ１よりも鈍角となる。そして、装置が可動時には、摺動ピン１が高速度でピストン運動を繰り返すことで、摺動ピン１自体に大きな機械的応力が加わり、柱状ピン体１０にも同様にその機械的応力が加わる。しかしながら、溝１１Ａの底面１１ｄの周端に位置するコーナー部の角度θ２を鈍角とするか丸くし角を作らないことで、そのコーナー部に上記機械的応力が集中し難い構造なる。第２図（Ｂ）にて説明したように、柱状ピン体１０の径は溝形状により折れ曲がることのない設計であるが、溝１１Ａの形状においても、応力集中し難い構造とすることで、更なる摺動ピン１の機械的強度の向上が実現される。また、溝１１Ａの底面１１ｄの面積が広がることで、樹脂潤滑材１２と溝１１Ａの底面１１ｄとの当接面積が増大し、その密着性も向上される。尚、屋根型の溝１１Ａは、第２図（Ｂ）に示す溝１１に対して、機械加工による成形が容易であり、コストパフォーマンスを良くすることができる。
第４図に示す溝１１Ｂの構造は、第２図（Ｂ）に示す溝１１とは、その底面１１ｅの構造が異なる。具体的には、溝の底面１１ｅは、柱状ピン体１０の中心部へ向かって二つの曲面が交わる形状であり、具体的には略ハート型となる。底面１１ｅの中央領域、底面１１ｅを構成する２つの曲面が交差する領域の溝１１Ｂの深さｄ３が、第２図（Ｂ）の溝１１の深さｄ１よりも、若干、深くなる程度である。
この構造により、丸印２で示すように、底面１１ｅの周端部に位置するコーナー部では、その形状が曲面、または曲面に近似した形状となる。例えば、先端が曲面の切削工具を溝１１Ｂの開口１１ａから底面１１ｅに向けて差し込むように切削した後、上下方向にスライドさせることで、溝１１Ｂが形成されるからである。その結果、上記第３図の溝１１Ａと同様に、溝１１Ｂの底面１１ｅのコーナー部での応力集中が防止され、摺動ピン１の機械的強度の向上が実現される。また、溝１１Ｂの底面１１ｅの面積が広がることで、樹脂潤滑材１２と底面１１ｅとの当接面積が増大し、その密着性も向上される。尚、屋根型の溝１１Ｂは、第２図（Ｂ）に示す溝１１に対して、機械加工による成形が容易であり、コストパフォーマンスを良くすることができる。尚、図示していないが、溝１１Ｂの底面１１ｅの形状は、同一曲率の曲面からなる形状（ドーム形状）の場合でもよい。
尚、第２図〜第４図では、溝１１、の構造を説明する都合上、柱状ピン体１０に対して深く図示しているが、上述したように、溝１１の深さは、柱状ピン体１０に加わる機械的応力が、溝１１の底面のコーナー部に応力集中しても、柱状ピン体１０が折り曲がり、また、座屈しない深さである。
次に、第５図を用いて樹脂潤滑材１２が溝１１内にて硬化する際に起きる現象であるポーラス形状と樹脂潤滑材１２と柱状ピン体１０との密着性について説明する。
第５図（Ａ）に示す如く、柱状ピン体１０の側面に設けられた環状の溝１１に埋設された樹脂潤滑材１２は、焼き固める際の熱により溝１１内で膨張する。
具体的には、焼き固めの温度は１００〜２００度が適している。そして、溝１１内の樹脂潤滑材１２は熱硬化時に膨張して、その膨張圧力２０は溝内の底面１１ｂおよび側面１１ｃに加わる。特に、溝１１の側面１１ｃでは、その形状が逆テーパー形状となることで、膨張圧力２０に対向する反力２１の一部が底面１１ｂ側へと加わる。その一方で、樹脂潤滑材１２は、溝１１の底面１１ｂや側面１１ｃを押しながら、僅かな隙間を有し最も減圧状態にある溝１１の開口１１ａに向けて膨張する。そして、溝１１の開口１１ａにおける僅かな隙間から溝１１外部へと流出する。尚、この僅かな隙間に関しては、第７図を用いて後述する。
このとき、樹脂潤滑材１２は、粒径の異なる樹脂、黒鉛、添加剤、微粒子粉体１３、オイル等から構成される。黒鉛、添加剤、微粒子粉体１３、オイル等は、その樹脂の隙間にバインドされる形で保持され、樹脂潤滑材１２の外周領域に多く存在している黒鉛は、その微粒子が溝加工時のキズ部分に入り込んだ状態になり、溝内に強固に張り付いた状態になる。また最も減圧状態にある溝１１の開口１１ａでは、焼き固め温度により、樹脂潤滑材１２内の黒鉛、添加剤、微粒子粉体１３の一部が焼け、消滅したり、オイルの一部が蒸発する。また、組成や粒径の異なる粒子が多く存在することで、その結合も粗な状態となり、ポーラス形状（多孔性形状）の樹脂潤滑材１２が形成される。
その結果、開口１１ａ近傍の樹脂潤滑材１２は、小孔が多く存在し、その小孔は高い流動性を有するオイルの経路や溜まり領域として機能する。上述したように、溝１１内で硬化する樹脂潤滑材１２の中心領域では、樹脂が密な状態で結合しているため、高い流動性を有するオイルや粒径の小さい微粒子粉体１３は、このポーラス形状の領域に入り込み、摺動面の潤滑材として用いられることとなる。また、摺動ピン１が、狭い空間内を高速度で繰り返しピストン運動することで、溝１１内の樹脂潤滑材１２には吸引力が加わるが、その際、樹脂潤滑材１２内に存在する最も流動性のあるオイルや微粒子粉体１３は、毛細管現象により上記ポーラス形状の小孔を通して開口１１ａ側へと移動する。
つまり、本実施の形態では、粒径が小さく、流動性に優れた微粒子粉体１３を樹脂潤滑材１２に混入することで、溝１１の開口１１ａから露出する樹脂潤滑材１２やその近傍に位置する樹脂潤滑材１２がポーラス形状とすることができ、摺動ピン１が可動時には、摺動面に対して樹脂潤滑材１２のオイル等を供給し易い構造となる。そして、摺動面での潤滑性能が向上され、無給油の摺動ピン１が実現される。
次に、第５図（Ｂ）に示すように、溝１１の底面１１ｂや側面１１ｃには、溝１１を形成する際の機械加工により、その表面に微細な凹凸形状が形成される。これは、切削工具の刃を成形する際に、その刃面には凹凸形状が形成され、その凹凸形状を有する刃により溝１１を切削することで、溝１１の底面１１ｂや側面１１ｃには凹凸形状が形成される。上述したように、樹脂潤滑材１２が膨張する際に、その周囲には流動性を有する黒鉛、添加剤、微粒子粉体１３、オイル等が多く含まれる。特に、微粒子粉体１３の粒径Ｗ３は、上記底面１１ｄや側面１１ｃの凹凸形状の幅Ｗ４に対して小さくなるものを用いることで、微粒子粉体１３が、上記底面１１ｄや側面１１ｃの凹凸に積極的に入り込んだ状態にて、樹脂潤滑材１２が、溝１１内に硬化する。つまり、樹脂潤滑材１２の外周領域は、微粒子粉体１３のように、粒子の細かい材料が多く含まれるため、上記底面１１ｄや側面１１ｃの凹凸形状が、樹脂潤滑材１２にスパイクのように食い込むことで、アンカー効果をもたらし、上記密着性を向上させる。また、上記底面１１ｄや側面１１ｃの凹凸形状により、樹脂潤滑材１２との当接面積も増大し、上記密着性を向上させる。その結果、溝１１内に硬化する樹脂潤滑材１２には、摺動面での機械的接触やピストン動作時発生する吸引力により溝１１外部へと引っ張られる力や溝１１内を回転させる力が働くが、上記密着性により、溝１１から離脱し難い構造となる。
繰り返しになるが、凹凸形状の幅Ｗ４よりも粒径Ｗ３の小さい微粒子粉体１３により樹脂潤滑材１２の粘性度を調整することで、上記ポーラス形状、高密着性の樹脂潤滑材１２が実現される。
尚、上記説明では第２図（Ｂ）に示す溝構造にて説明したが、第３図〜第４図に示した溝形状（上記ドーム形状も含む）であっても同様の効果が得られる。
次に、第６図を参照して本発明の第２の実施形態である摺動ピンの製造方法について説明する。第６図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の製造方法を説明する斜視図である。尚、第１図及び第２図に示す構成部材と同一のものには同一の符番を付す。また、溝１１の形状として第２図（Ｂ）に示す形状を用いて説明するが、第３図〜第４図に示す形状の場合でも同様である。
先ず、第６図（Ａ）に示す如く、柱状ピン体１０を準備する。柱状ピン体１０としては、円柱状を用いることが好適である。その材料等は第１の実施形態にて説明したとおりである。
次に、第６図（Ｂ）に示す如く、柱状ピン体１０の側面に、第２図（Ｂ）に示すように溝の側面と溝の底面で略三角形状を成す環状の溝１１を、旋盤加工により形成する。例えば、柱状ピン体１０を回転させた状態にて、先端が平坦面の切削工具を溝１１の開口から底面に向けて差し込むように切削した後、上下方向にその切削工具をスライドさせる作業を繰り返すことで、溝１１が形成される。尚、第６図（Ｂ）では、柱状ピン体１０の摺動方向に直交する方向に複数本の溝１１を形成しているが、１本の場合でもよい。
次に、第６図（Ｃ）に示す如く、樹脂潤滑材１２を準備する。樹脂潤滑材１２の構成は、第１の実施の形態にて説明したとおりである。そして、樹脂潤滑材１２を温めた状態にて微粒子粉体１３、例えば、黒鉛を混入させ攪拌し、徐々に樹脂潤滑材１２の粘性度を高める。その後、樹脂潤滑材１２が所望の粘性度に達した段階にて、微粒子粉体１３の混入をやめ、樹脂潤滑材１２の温度を低下させ、その樹脂潤滑材１２を柱状ピン体１０の溝１１へと埋設する。そして、柱状ピン体１０を焼き固め用の装置内に設置し、例えば、１００から２００度の熱を柱状ピン体１０に加えることで、樹脂潤滑剤１２を焼き固める。このとき、樹脂潤滑剤１２の焼き固まる現象は、第５図を用いて第１の実施の形態にて説明したとおりである。
次に第６図（Ｄ）に示す如く、柱状ピン体１０を冷却した後、溝１１の開口から突出した樹脂潤滑材１２を研磨する。この研磨作業により、上記突出した樹脂潤滑材１２が研磨され、柱状ピン体１０の側面と溝１１に埋設した樹脂潤滑材１２との表面とが、実質、同一曲率の曲面となる。この研磨作業では、柱状ピン体１０に対し一体に環状に硬化した樹脂潤滑材１２対して研磨を行うことで、樹脂潤滑材１２が抜け落ち難くなるため、その作業がし易く、作業効率が向上する。そして、この作業により、無給油で長時間の摺動運動を可能にした摺動ピン１が完成し、例えば、６０ｍｍストローク／秒で、かつ無負荷条件で１００万回のピストン動作が可能となる。
最後に、第７図を用いて本発明の第３の実施形態を説明する。第３の実施の形態では、上述した第２の実施の形態とは、焼き固め工程において、柱状ピン体を筒状の蓋で覆う点に違いがある。そのため、第３の実施の形態では、この焼き固め工程を説明し、その他の工程の説明は、第２の実施の形態の説明を参酌する。第７図（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の製造方法を説明する斜視図である。
第７図（Ａ）に示す如く、筒状の蓋１５を準備する。蓋１５は、柱状ピン体１０よりも広い開口径を有する円筒形状であり、蓋１５内に柱状ピン体１０を挿入すると、蓋１５と柱状ピン体１０との間には、例えば、１０〜５０μｍ程度の隙間２２（第７図（Ｂ）参照）が存在する。上述したように、柱状ピン体１０の側面に設けられた溝１１内は、微粒子粉体１３により粘性度が調整された樹脂潤滑材１２により埋設される。そして、その樹脂潤滑材１２が埋設された柱状ピン体１０を蓋１５内に挿入した状態にて、焼き固め作業を行う。
この製造方法により、第７図（Ｂ）に示すように、樹脂潤滑材１２は、溝１１内で膨張し、溝１１の側面１１ｃや底面１１ｂに対して膨張圧力２０を加えながら、溝１１の開口１１ａへと向けて膨張し、広がっていく。これは、蓋１１と柱状ピン体１０との間には僅かな隙間２２を有することで、その隙間２２を介して上記膨張圧力２０がリークし、溝１１の開口１１ａ領域は、最も減圧された状態となるからである。そして、溝１１の開口１１ａ近傍領域の樹脂潤滑材１２がポーラス形状を有し、また、樹脂潤滑材１２と溝１１の側面及び底面との密着性が向上される理由は、第５図を用いて第１の実施の形態にて説明したとおりである。
また、蓋１５を用いて焼き固め作業を行う場合は、蓋１５を用いない第２の実施の形態の場合と比較して、熱硬化時の熱容量を大きく保つことができる。これにより、柱状ピン体１０の溝１１内に埋設された樹脂潤滑材１２に対して熱の伝わりにむらが生じ難くなり、均一に焼き固められる。また、熱容量の損失が少なくなることで、硬化時間も短縮でき、製造時間や製造コストも低減できる。また、柱状ピン体１０と蓋１５の隙間２２より、突出する樹脂潤滑材１２の高さを抑えることができる。これにより、後続の研磨する工程では、溝１１の開口１１ａ付近のポーラス形状を有する樹脂潤滑材１２を削り取る量も大幅に抑えられ、より多くの潤滑油を含んだ摺動ピン１を提供できる。

Claims

柱状ピン体と、
前記柱状ピン体の側面に設けられた溝と、
前記溝に埋設され、オイルを含有し、微粒子粉体が混入された樹脂潤滑材とを有し、
前記溝は前記柱状ピン体の側面に環状に形成され、前記溝を構成する側面及び底面は凹凸形状となり、
前記微粒子粉体は、前記溝の側面及び底面の凹凸形状に入り込み、少なくとも前記溝の開口から露出する前記樹脂潤滑材はポーラス形状であることを特徴とする摺動ピン。
前記溝の側面及び底面は平坦面となり、前記側面は前記開口から前記底面に向けて逆テーパー形状となることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の摺動ピン。
前記溝の底面は曲面となり、前記側面は前記開口から前記底面に向けて逆テーパー形状となることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の摺動ピン。
前記柱状ピン体は円柱状であることを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第３項のいずれか１項に記載の摺動ピン。
前記溝は前記柱状ピン体の摺動方向に対して直交する方向に複数本形成されることを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第３項のいずれか１項に記載の摺動ピン。
前記微粒子粉体の径は、前記側面及び底面の凹凸形状の幅よりも小さいことを特徴とする請求の範囲第１項から請求の範囲第３項のいずれか１項に記載の摺動ピン。
柱状ピン体を準備する工程と、
前記柱状ピン体の側面に、溝を構成する側面及び底面に凹凸形状が形成されるように環状の溝を形成する工程と、
前記凹凸形状の幅よりも粒径の小さい微粒子粉体を準備し、オイルを含有したペースト状の樹脂潤滑材に前記微粒子粉体を混入させた後、前記樹脂潤滑材を前記溝内に埋設させ、前記樹脂潤滑材を焼き固める工程とを有し、
前記焼き固め工程では、前記溝の内部で拡がる前記樹脂潤滑材の膨張圧力を利用し、前記側面及び底面の凹凸形状に前記微粒子粉体を入り込ませ、前記樹脂潤滑材と前記側面及び底面とを密着させることを特徴とする摺動ピンの製造方法。
前記焼き固め工程では、前記柱状ピン体の周囲に前記柱状ピン体より広い径を有する筒状の蓋を配置し、前記柱状ピン体と前記蓋との隙間から前記樹脂潤滑材の膨張圧力を逃がしながら、前記溝の開口近傍に硬化する前記樹脂潤滑材をポーラス形状とすることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の摺動ピンの製造方法。
前記焼き固め工程後に、前記溝の外部へと流出して硬化した前記樹脂潤滑材を研磨する工程とを有することを特徴とする請求の範囲第７項または請求の範囲第８項に記載の摺動ピンの製造方法。
前記溝を形成する工程では、前記溝の開口から底面に向けて前記側面が逆テーパー形状となる溝を形成することを特徴とする請求の範囲第７項から請求の範囲第９項のいずれか１項に記載の摺動ピンの製造方法。