JPWO2019215867A1 - 軸受部材 - Google Patents

Abstract

軸体２を装着する軸穴１Ａの内周面に、金属製の母材３Ａと、母材３Ａ中に分散され且つ母材３Ａよりも相対的に熱伝導率が大きい熱伝導材３Ｂとから成る被覆層３を設けると共に、熱伝導材３Ｂが、被覆層３の厚さ方向Ａにおける長さＬａよりも、被覆層３の表面に沿う方向Ｂ．Ｃにおける長さＬｂ．Ｌｃが大きい軸受部材１とし、軸穴１Ａの内周面に沿う方向Ｂ，Ｃの熱伝導性を高めることで、放熱性を向上させて軸体２との摺動接触による高温化を抑制し、耐焼き付き性の向上を実現した。

Description

本発明は、例えば、自動車用エンジンの回転摺動部位において、すべり軸受として用いられる軸受部材に関するものである。

従来における軸受部材としては、例えば、特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載の軸受部材は、自動車の内燃機関等に用いられるものである。この軸受部材は、所定の熱膨張係数、熱伝導率及び耐力が設定された銅合金層の表面に、厚さ３〜５０μｍの合金製のオーバーレイ軸受層を設けた多層すべり軸受であって、アルミニウム合金製の軸受ハウジングの変形に対する追従性が高く、熱放散性に優れたものとしている。

日本国特開平６−９４０３７号公報

しかしながら、上記したような従来の軸受部材は、自動車用エンジンのメインメタルやコンロッドメタルに適用した場合、コネクティングロッドの軸線方向からの負荷を受けつつ軸体と回転摺動接触するので、軸体との間に摩擦熱の局部的な高温領域が発生し、その摩擦熱により焼き付きが生じる虞がある。このような軸受部材は、とくに、エンジンの軽量化対策の一つとして軸長の狭小化を図ろうとすると、面圧の増加に伴って摩擦力が大きくなり、焼き付きが生じ易くなる問題点がある。このため、従来の軸受部材は、耐焼き付き性の改善が要望されていた。

本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであって、軸穴の内周面に沿う方向（軸線方向と周方向とを含む方向）の熱伝導性を高めることで、放熱性を向上させて軸体との回転摺動接触による高温化を抑制し、耐焼き付き性の向上を実現することができる軸受部材を提供することを目的としている。

本発明に係わる軸受部材は、軸体を装着する軸穴の内周面に被覆層を有し、前記被覆層が、金属製の母材と、前記母材中に分散され且つ前記母材よりも相対的に熱伝導率が大きい熱伝導材とから成っている。そして、軸受部材は、前記熱伝導材が、前記被覆層の厚さ方向における長さよりも、前記被覆層の表面に沿う方向における長さを大きくしたことを特徴としている。

本発明に係わる軸受部材は、上記構成を採用したことから、母材中に熱伝導材を分散されて成る被覆層により、軸穴の内周面に沿う方向の熱伝導性が高められ、これにより、放熱性を向上させて軸体との回転摺動接触による高温化を抑制し、耐焼き付き性の向上を実現することができる。

本発明に係わる軸受部材の第１実施形態を説明する斜視図である。 図１に示す軸受部材の断面図（Ｂ）である。 軸線に直交する方向における被覆層の拡大断面図である。 被覆層の軸方向及び厚さ方向における熱伝導材の扁平率を示す平面図である。 被覆層の軸方向及び周方向における熱伝導材の扁平率を示す平面図である。 熱伝導材の含有比率を６０ｗｔ％にした被覆層の拡大断面図である。 熱伝導材の含有比率を８０％にした被覆層の拡大断面図である。 摺動試験装置を説明する正面図である。 本発明の軸受部材と従来の軸受部材の焼き付き荷重を示すグラフである。

〈第１実施形態〉
図１及び図２に示す軸受部材１は、軸体２を装着する軸穴１Ａの内周面に、被覆層３を有している。被覆層３は、図３に示すように、金属製の母材３Ａと、母材３Ａ中に分散され且つ母材３Ａよりも相対的に熱伝導率が高い熱伝導材３Ｂとから成る。

熱伝導材３Ｂは、図４に示すように、被覆層３の厚さ方向Ａにおける長さＬａよりも、被覆層３の表面に沿う方向（Ｂ及びＣ）における長さＬｂ．Ｌｃが大きい構成である。被覆層３の表面に沿う方向（Ｂ及びＣ）とは、軸穴１Ａの軸線方向Ｂと、軸穴１Ａの周方向Ｃとを含む面（筒状の曲面）に沿う方向である。要するに、熱伝導材３Ｂは、被覆層３の表面に沿う方向に広がる扁平なものである。

軸受部材１の裏金（地金）は、その材料がとくに限定されるものではないが、例えば、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）等の鋼を採用することができる。被覆層３を形成する母材３Ａは、その材料がとくに限定されるものではないが、熱伝導性が良好なものとして、代表的には銅、銅合金、アルミニウム、及びアルミニウム合金のうちの少なくとも１つを採用することができる。また、母材３Ａは、その材料が銅、銅合金、アルミニウム、及びアルミニウム合金のうちの少なくとも１つである場合、耐摩耗性を考慮して、ビッカース硬さが４５ＨＶ以上であることが望ましい。

被覆層３を形成する熱伝導材３Ｂは、基本的に、母材３Ａの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するものであれば良く、熱伝導性に優れる代表的な材料として、ソフトカーボン、及びハードカーボン等の低結晶カーボン；ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チェンネルブラック、ランプブラック、オイルファーネスブラック、及びサーマルブラック等のカーボンブラック；フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンフィブリル、グラファイト、及びグラフェンなどの炭素材料を採用することができ、特に、被覆層３の表面に沿う方向（Ｂ及びＣ）における熱伝導性の観点から、グラファイト又はグラフェンを用いることが好ましい。

熱伝導材３Ｂは、上記の如く、被覆層３の厚さ方向Ａにおける長さＬａよりも、被覆層３の表面に沿う方向（Ｂ及びＣ）における長さＬｂ，Ｌｃを大きくする。但し、熱伝導材３Ｂは、母材３Ａ中に分散させた全てのうちの、少なくとも所定比率のものが上記の長さ関係を満足していれば良く、好ましくは５０％以上、より好ましくは８０％以上が、被覆層３の表面に沿う方向（Ｂ，Ｃ）における長さＬｂ，Ｌｃを大きいものとする。

また、熱伝導材３Ｂは、好ましくは、図５に示すように、軸穴１Ａの軸線方向Ｂにおける長さＬｂよりも、軸穴１Ａの周方向Ｃにおける長さＬｃが大きいものとし、より好ましくは、軸線方向Ｂにおける長さＬｂに対して、周方向Ｃにおける長さＬｃを３倍以上にする。

上記の熱伝導材３Ｂは、図３に示すように、被覆層３の厚さ方向Ａにおいて、被覆層３の表面側領域の分布密度が相対的に高くなっている。より具体的には、熱伝導材３Ｂは、被覆層３の表面から軸穴１Ａの中心に向けて分布密度が密から疎に移行するように含有量が漸次減少している。

また、上記の被覆層３は、より好ましくは、表面に沿う方向（Ｂ及びＣ）における熱伝導率が９０Ｗ／ｍ・ｋ以上である構成にする。さらに、熱伝導材３Ｂは、より好ましくは、母材３Ａに対して１５ｗｔ％以上で、９０ｗｔ％以下の割合で分散している構成にし、さらに好ましい範囲として、母材３Ａに対して２０ｗｔ％以上で、４０ｗｔ％以下の割合で分散している構成にする。

図３に示す被覆層３は、その表面に沿う方向（Ｂ及びＣ）における熱伝導率を２００Ｗ／ｍ・ｋとし、熱伝導材３Ｂの含有比率を２０ｗｔ％にしたものであり、先述したように、厚さ方向Ａにおける表面側領域で熱伝導材３Ｂの分布密度が相対的に高いものとなっている。また、被覆層３は、その表面における前記熱伝導材３Ｂの露出率を７．４％としている。

また、図６に示す被覆層３は、その表面に沿う方向（Ｂ及びＣ）における熱伝導率を４００Ｗ／ｍ・ｋとし、熱伝導材３Ｂの含有比率を６０ｗｔ％にしたものであり、厚さ方向Ａにおける熱伝導材３Ｂの分布密度が概ね均等なものになっている。また、被覆層３は、その表面における前記熱伝導材３Ｂの露出率を２２．６％としている。

さらに、図７に示す被覆層３は、その表面に沿う方向（Ｂ及びＣ）における熱伝導率を６００Ｗ／ｍ・ｋとし、熱伝導材３Ｂの含有比率を８０ｗｔ％にしたものであり、厚さ方向Ａにおける熱伝導材３Ｂの分布密度がほぼ均等なものになっている。また、被覆層３は、その表面における前記熱伝導材３Ｂの露出率を４９．５％としている。

上記の被覆層３は、その表面に、コーティング層を設けることができる。このコーティング層は、軸受の内周面に施す一般的な表面処理層であり、例えば、銀やビスマス等のめっき層である。

また、軸受部材１は、より好ましくは、軸穴１Ａの内周面、すなわち被覆層３の表面の表面粗さがＲａ０．３μｍ以下である構成とし、さらに、被覆層３の表面における熱伝導材３Ｂの露出率が、５％以上で６０％以下である構成とする。

上記構成を備えた軸受部材１は、一例として、自動車用エンジンのメインメタルやコンロッドメタル等のすべり軸受に適用することができる。このような軸受部材１は、比較的小径である場合には、平坦な裏金に被覆層３を形成した後、これを円筒状に曲げ加工して、端部同士を溶接等により接合することで形成される。また、軸受部材１は、比較的大径である場合には、平坦な裏金に被覆層３を形成した後、これを半円形に曲げ加工してセグメントとし、２つのセグメントの端部同士を接合することで円筒状に形成される。

さらに、上記の軸受部材１は、自動車用エンジンの構成部品に適用する場合、ＭＯＤＴＣ（Molybdenum dithiocarbamate）等の摩擦調整剤を含む潤滑油下で用いられ、軸穴１Ａの内周面と軸体２との間に潤滑油が介在する状態で、軸体２に対して相対的に回転摺動接触する。

ここで、上記の軸受部材１は、自動車用エンジンのメインメタルやコンロッドメタルに適用する場合、コネクティングロッドの軸線方向からの負荷を受けつつ軸体と回転摺動接触する。このため、軸受部材１では、軸体（例えばクランクピン）２との間に、摩擦熱の局部的な高温領域が発生する。この局部的な高温領域は、コネクティングロッドの軸線方向に作用する力によるものであり、軸受部材１と軸体２との相対的な回転に伴って、軸穴１Ａの周方向に移行する。

これに対して、上記実施形態で説明した軸受部材１は、軸穴１Ａの内周面に、金属製の母材３Ａと熱伝導材３Ｂとから成る被覆層３を有し、熱伝導材３Ｂが、被覆層３の厚さ方向Ａの長さＬａよりも、被覆層３の表面に沿う方向（Ｂ及びＣ）の長さＬｂ，Ｌｃを大きくしている。

これにより、軸受部材１は、被覆層３そのものの熱伝導性が高いので、この被覆層３を設けた軸穴１において、その内周面に沿う方向（Ｂ及びＣ）の熱伝導性が高められ、放熱性を向上させて軸体２との回転摺動接触による高温化を抑制し、耐焼き付き性の向上を実現することができる。

また、軸受部材１は、エンジンの軽量化対策の一つである軸長の狭小化を実現することができる。つまり、軸受部材１は、軸長を狭小化した場合、面圧の増加に伴って摩擦力が大きくなる。これに対して、軸受部材１は、高熱伝導性を有するので、摩擦で生じた熱を抑制することができる。これにより、軸受部材１は、充分な耐焼き付き性を確保しつつ軸長の狭小化を実現することができ、エンジンの軽量化に貢献し得るものとなる。

さらに、軸受部材１は、摩擦調整剤を含む潤滑油下で用いることにより、潤滑油に効果的な伝熱が行われることとなり、自己の高温化抑制の機能と、潤滑油による摩擦力の低減及び冷却の機能とが相俟って、耐焼き付き性のさらなる向上を実現する。

さらに、軸受部材１は、熱伝導材３Ｂに関して、軸穴１Ａの軸線方向Ｂの長さＬｂよりも、軸穴１Ａの周方向Ｃの長さＬｃを大きくすること、より好ましくは、軸穴１Ａの軸線方向Ｂの長さＬｂに対して、軸穴１Ａの周方向Ｃの長さＬｃを３倍以上にすることで、とくに、軸穴１の周方向Ｃの熱伝導性が高められる。これにより、軸受部材１は、自動車用エンジンのメインメタルやコンロッドメタルに適用した場合に効果的である。

つまり、軸受部材１は、先述したように、メインメタルやコンロッドメタルに適用した場合、局部的な高温領域が軸穴１Ａの周方向に移行する。そこで、軸受部材１は、その移行方向（周方向Ｃ）に対する熱伝導性を高めることにより、局部的な高温領域の熱を効果的に放散させて、耐焼き付き性のさらなる向上を実現するのである。

さらに、軸受部材１は、熱伝導材３Ｂに関して、被覆層３の厚さ方向Ａにおいて、被覆層３の表面側領域の分布密度を相対的に高くしたことから、最小限量の熱伝導材３Ｂを用いて、主に高温化し易い表面側領域の熱伝導性が高められ、耐焼き付き性のさらなる向上を実現する。

さらに、軸受部材１は、被覆層３の表面に沿う方向（Ｂ及びＣ）における熱伝導率を９０Ｗ／ｍ・ｋ以上とすることで、母材３Ａ及び熱伝導材３Ｂの材料や、熱伝導材３Ｂの扁平率等の条件と相俟って、被覆層３の表面に沿う方向（Ｂ，Ｃ）の熱伝導性を効果的に高めることができる。

さらに、軸受部材１は、熱伝導材３Ｂに関して、母材３Ａに対して１５ｗｔ％以上で、９０ｗｔ％以下の割合で分散させている。ここで、熱伝導材３Ｂは、その割合を１５ｗｔ％未満にすると、被覆層３全体の熱伝導性を充分に確保するのが困難になる虞がある。また、熱伝導材３Ｂは、その割合が９０ｗｔ％を超えると、母材３Ａの総量が不充分になって耐摩耗性が低下する虞がある。そこで、軸受部材１は、母材に対する熱伝導材３Ｂの割合を１５ｗｔ％以上で９０ｗｔ％以下にして分散させることで、被覆層３全体としての充分な熱伝導性と充分な耐摩耗性の両立を実現する。

さらに、軸受部材１は、熱伝導材３Ｂに関して、母材３Ａに対して２０ｗｔ％以上で、４０ｗｔ％以下の割合で分散させると、被覆層３の熱伝導率、及び母材３Ａと熱伝導材３ｂとの界面が増加することとなり、耐久性や強度をより高めるうえで有効である。

さらに、軸受部材１は、被覆層３の表面にコーティング層を有するものとすることで、耐食性を向上させることができ、部品としての長寿命化を図ることができる。

さらに、軸受部材１は、軸穴１Ａの内周面の表面粗さをＲａ０．３μｍ以下にすることで、内周面を平滑なものにして摩擦抵抗を低減させ、母材３Ａ及び熱伝導材３Ｂから成る被服層３による高温化の抑制効果をより一層高めることができる。

さらに、軸受部材１は、被覆層３の表面における熱伝導材３Ｂの露出率を５％以上で６０％以下としている。ここで、熱伝導材３Ｂは、露出率を５％未満にすると、被覆層３の表面の熱伝導性が不充分になる虞がある。また、熱伝導材３Ｂは、露出率が６０％を超えると、表面における母材３Ａの割合が不充分になり、耐摩耗性が低下する虞がある。そこで、軸受部材１は、被覆層３の表面における熱伝導材３Ｂの露出率を５％以上で６０％以下にすることで、被覆層３の充分な熱伝導性と充分な耐摩耗性の両立を実現する。

さらに、軸受部材１は、その軸穴１Ａに軸体２を装着して相対的に回転させると、被覆層３を形成する熱伝導材３Ｂが、経時的に軸体２の外周面に移着する。この移着が生じると、軸体２の外周面においても、熱伝導材３Ｂによる良好な熱伝導性が得られ、放熱性も向上する。これにより、軸受部材１及び軸体２から成る回転摺動機構として、互いの摺動面における高熱伝導性や高放熱性が得られ、耐焼き付き性に優れた構造を実現することができる。

〈実施例〉
厚さ１ｍｍの裏金（ＳＰＣＣ板）の表面に、被覆層として、母材である銅粉末と、熱伝導材であるグラファイトとを積層し、高さが均一になるように成形した。この成形体を電気炉により８００℃で加熱して、原子の拡散により裏金、母材及び熱伝導材を結合させ、裏金の表面に、母材及び熱伝導材から成る被覆層を形成した。その後、機械加工により被覆層の表面の粗さ、表面における熱伝導材の露出率を制御し、必要に応じて被覆層の表面にコーティング層を形成した。

また、本発明の実施例及び比較例として、油膜が切れる状態を模擬した往復摺動試験を実施した。この試験には、図８に示す往復摺動試験装置を用いた。図示の往復手動試験装置は、フレーム１１により上下動可能に保持されたヘッド１２と、ヘッド１２を下方へ加圧するエアシリンダ１３と、ヘッド１２の下側において水平方向に往復動可能なテーブル１４とを備えている。

上記の往復摺動試験装置は、テーブル１４上に、軸受部材の試験片Ｐ１を固定すると共に、ヘッド１２の下端部に軸体の試験片Ｐ２を固定する。そして、往復摺動試験装置は、エアシリンダ１３によりヘッド１２を下降させて、軸体の試験片Ｐ２をテーブル１４上の軸受部材の試験片Ｐ１に所定の負荷で接触させると共に、テーブル１４を一方向に往復移動させ、軸受部材の試験片Ｐ１に対する軸体の試験片Ｐ２の負荷を変化させる。

上記の試験において、軸体の試験片Ｐ２は、実施例及び比較例のいずれも、摺動発熱を伴うＲ形状とし、熱電対を装着して摺動温度を測定する。軸体の試験片は、材質をＳ４５Ｃ材とし、寸法を曲率Ｒ３００×３０ｍｍ長とし、表面粗さをＲａ０．０３μｍとした。他方、軸受部材の試験片Ｐ１は、銅焼結の母材とグラファイトの熱伝導材とから成る被覆層を有し、寸法を６６ｍｍ×４９ｍｍとした。

また、上記試験では、テーブルの移動速度を０．７ｍ／ｓとし、往復範囲を２０ｍｍとし、潤滑条件として、５ｗ−３０ＧＦ−４汎用油を１滴塗布した。さらに、上記試験では、テーブル側を１２０℃（高温１６０℃）に加熱し、試験停止条件として、摩擦力リミッターを１２０Ｎ常時超過とした。

実施例１〜６では、いずれも被覆層の母材が銅であると共に、熱伝導材がグラファイトである。比較例１では、被覆層が銅のみ（熱伝導材無し）である。実施例１〜４及び６では、被覆層における熱伝導材の割合を２０ｗｔ％にし、実施例５では、熱伝導材の割合を４ｗｔ％にした。

また、実施例２，４〜６では、図５を用いて説明した熱伝導材の軸線方向（Ｂ）における長さ（Ｌｂ）と周方向（Ｃ）における長さ（Ｌｃ）との比（Ｌｂ：Ｌｃ）を、いずれも１：２とし、実施例１では１：１とし、実施例３では１：４とした。

さらに、実施例１〜３及び５では、被覆層の厚さ方向（Ａ）において、母材に対する熱伝導材の粗密関係が無い、すなわち熱伝導材の分布密度が均一であるものにした。実施例４では、被覆層の表面から軸穴の中心に向かう方向において、熱伝導材が密から祖に移行する分布（図３参照）にした。実施例６では、実施例４とは逆に、熱伝導材が粗から密に移行する分布にした。

被覆層の熱伝導率は、金属のレーザフラッシュ法により熱拡散比率を測定して算出した（「ＪＩＳ ７８０１」に準じて測定）。また、母材のビッカース硬さは、ビッカース硬さ計を用いて母材部分のビッカース硬さを測定した（ＪＩＳ Ｇ ０５６２に準じて測定）。また、被覆層の表面粗さは、触針式粗さ計で測定して算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠）を求めた。さらに、被覆層の表面における熱伝導材の露出率は、被覆層の表面を拡大した光学顕微鏡画像から、被覆層表面の画像を２値化して算出した。

そして、試験では、上記の実施例１〜６及び比較例１について、軸体の試験片Ｐ２の接触荷重を３００Ｎから１９００Ｎに至る範囲で、３分毎に２００Ｎずつステップアップさせながら、摺動部分の測温を実施した。また、全ての実施例１〜６及び比較例１では、軸受部材の試験片Ｐ１の表面粗さがＲａ０．３μｍ以下であることを確認した。実施例１〜６及び比較例１の試験結果を以下の表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１〜６は、いずれも軸体の試験片Ｐ２の接触荷重を１９００Ｎにしても焼き付きが生じないことを確認した。これに対して、比較例１は、試験片Ｐ２の接触荷重を１５００Ｎにした段階で焼き付きが生じた。図９には、比較例１と実施例１とを比較するグラフを示す。

また、表１において、比較例１は、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ・ｋであり、摺動部温度が８０℃近くに達したことが判る。これに対して、実施例１〜４，６は、いずれも熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・ｋを超えると共に、摺動部温度が５０℃以下であった。これにより、実施例１〜４，６は、比較例１に比べて、明らかに高い熱伝導性を有すると共に、その高熱伝導性能により放熱性が向上して摺動部温度を大幅に低減できることを確認した。

なお、実施例５は、他の実施例１〜４，６に比べて被覆層における熱伝導材の割合を少なくしたので、熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・ｋであり、摺動部温度が５０℃を超えるものとなった。但し、実施例５は、その熱伝導率が比較例１の熱伝導率よりも高いうえに、摺動部温度が比較例１の摺動部温度よりも明らかに低い。つまり、実施例５により、被覆層に含まれる熱伝導材による温度低減の効果が顕著に表れていることを確認した。

実施例１は、熱伝導材の軸線方向の長さと周方向の長さとの比（Ｌｂ：Ｌｃ）を１：１にしたが、比較例１に比べて、明らかに熱伝導性が高いうえに、摺動部温度が低いものとなり、熱伝導材の有効性を確認した。

実施例２，４及び６は、熱伝導材の軸線方向の長さと周方向の長さとの比（Ｌｂ：Ｌｃ）を１：２としたことにより、実施例１に比べて、高い熱伝導性と低い摺動部温度が得られる結果となった。これにより、軸受部材において、被覆層中の熱伝導材の扁平率を増すことによる有効性を確認した。

実施例３は、熱伝導材の軸線方向の長さと周方向の長さとの比（Ｌｂ：Ｌｃ）を１：４としたことにより、各実施例の中で熱伝導性が最も高いと共に、摺動部の温度が低い結果となった。これにより、軸受部材において、熱伝導材の軸線方向の長さに対して、周方向の長さを３倍以上にすることの有効性を確認した。

また、実施例４及び６は、双方共に、被覆層の厚さ方向における熱伝導材の分布密度を変化させることで、高い熱伝導性と低い摺動部温度が得られる結果となった。とくに、実施例４、すなわち被覆層の表面から軸穴の中心に向かう方向で熱伝導材の分布密度を密から粗にした実施例４では、分布密度の粗密関係を逆にした実施例６よりも、熱伝導性が高くなると共に、摺動部温度が最も低くなる結果となった。これにより、軸受部材において、被覆層の表面側領域において熱伝導材の分布密度を相対的に高めることの有効性を確認した。

以上のことから、本発明に係わる軸受部材は、主に、被覆層中に分散させた熱伝導材により、被覆層自体の熱伝導性が高くなるので、結果的に軸穴の内周面に沿う方向の熱伝導性が高められることとなり、放熱性を向上させて軸体との回転摺動接触による高温化を抑制し、耐焼き付き性を向上し得ることを確認した。

また、軸受部材は、表１及び図９から明らかなように、被覆層が銅のみである比較例１に比べて、熱伝導性が大幅に高くなると共に、摺動部温度が明らかに低くなり、耐焼き付き性が向上する。このため、軸受部材は、軸長を狭小化した場合、面圧の増加に伴って摩擦力が大きくなっても、摺動部温度が焼き付き温度に至るほど上昇しないので、耐焼き付き性の確保と軸長の狭小化との両立を実現することができる。

本発明に係わる軸受部材は、その構成が上記実施形態及び各実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、実施形態では、軸受部材として円筒形のすべり軸受を例示したが、軸受部材は、実施形態のように軸受部品でも良いし、軸受と同等の機能を備えた各種の部材であっても構わない。

１ 軸受部材
１Ａ 軸穴
２ 軸体
３ 被覆層
３Ａ 母材
３Ｂ 熱伝導材
Ａ 被覆層の厚さ方向
Ｂ 被覆層の軸線方向（被覆層の表面に沿う方向）
Ｃ 被覆層の周方向（被覆層の表面に沿う方向）
Ｌａ 軸線方向における熱伝導材の長さ
Ｌｂ 軸線方向における熱伝導材の長さ
Ｌｃ 周方向における熱伝導材の長さ

【０００２】
放熱性を向上させて軸体との回転摺動接触による高温化を抑制し、耐焼き付き性の向上を実現することができる軸受部材を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段
［０００６］
本発明に係わる軸受部材は、軸体を装着する軸穴の内周面に被覆層を有し、前記被覆層が、金属製の母材と、前記母材中に分散され且つ前記母材よりも相対的に熱伝導率が大きい熱伝導材とから成っている。そして、軸受部材は、前記熱伝導材が、前記被覆層の厚さ方向における長さよりも、前記被覆層の表面に沿う方向における長さを大きくすると共に、前記軸穴の軸線方向における長さよりも、前記軸穴の周方向における長さを大きくしたことを特徴としている。
発明の効果
［０００７］
本発明に係わる軸受部材は、上記構成を採用したことから、母材中に熱伝導材を分散されて成る被覆層により、軸穴の内周面に沿う方向の熱伝導性が高められ、これにより、放熱性を向上させて軸体との回転摺動接触による高温化を抑制し、耐焼き付き性の向上を実現することができる。
図面の簡単な説明
［０００８］
［図１］本発明に係わる軸受部材の第１実施形態を説明する斜視図である。
［図２］図１に示す軸受部材の断面図（Ｂ）である。
［図３］軸線に直交する方向における被覆層の拡大断面図である。
［図４］被覆層の軸方向及び厚さ方向における熱伝導材の扁平率を示す平面図である。
［図５］被覆層の軸方向及び周方向における熱伝導材の扁平率を示す平面図である。
［図６］熱伝導材の含有比率を６０ｗｔ％にした被覆層の拡大断面図である。
［図７］熱伝導材の含有比率を８０％にした被覆層の拡大断面図である。
［図８］摺動試験装置を説明する正面図である。
［図９］本発明の軸受部材と従来の軸受部材の焼き付き荷重を示すグラフである。

Claims (12)

1. 軸体を装着する軸穴の内周面に被覆層を有し、
   前記被覆層が、金属製の母材と、前記母材中に分散され且つ前記母材よりも相対的に熱伝導率が大きい熱伝導材とから成り、
   前記熱伝導材は、前記被覆層の厚さ方向における長さよりも、前記被覆層の表面に沿う方向における長さが大きいことを特徴とする軸受部材。
2. 前記熱伝導材は、前記軸穴の軸線方向における長さよりも、前記軸穴の周方向における長さが大きいことを特徴とする請求項１に記載の軸受部材。
3. 前記熱伝導材は、前記軸穴の軸線方向における長さに対して、前記軸穴の周方向における長さが３倍以上であることを特徴とする請求項２に記載の軸受部材。
4. 前記熱伝導材は、前記被覆層の厚さ方向において、前記被覆層の表面側領域の分布密度が相対的に高いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸受部材。
5. 前記熱伝導材は、グラファイト又はグラフェンから成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸受部材。
6. 前記被覆層の表面に沿う方向における熱伝導率が９０Ｗ／ｍ・ｋ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸受部材。
7. 前記熱伝導材は、母材に対して１５ｗｔ％以上、９０ｗｔ％以下の割合で分散していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の軸受部材。
8. 前記母材が、銅又は銅合金から成ると共に、ビッカース硬さが４５ＨＶ以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の軸受部材。
9. 前記被覆層の表面にコーティング層を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の軸受部材。
10. 前記軸穴の内周面の表面粗さがＲａ０．３μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の軸受部材。
11. 前記被覆層の表面における前記熱伝導材の露出率が、５％以上で６０％以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の軸受部材。
12. 摩擦調整剤を含む潤滑油下において、前記軸穴の内周面と前記軸体とが摺動接触することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の軸受部材。

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