WO2007086227A1 - 低摩擦摺動部材、その製造装置並びに製造方法 - Google Patents

低摩擦摺動部材、その製造装置並びに製造方法 Download PDF

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Yoshiteru Yasuda
Toshikazu Nanbu
Tokio Sakane
Yoshitaka Uehara
Kazuhiko Takashima
Minoru Ota
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    • F16C2220/00—Shaping
    • F16C2220/60—Shaping by removing material, e.g. machining

Definitions

  • the present invention relates to a low friction sliding member, a manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-235852
  • the present invention has been made in order to solve the problems associated with the prior art, and an object thereof is to provide a low friction sliding member capable of effectively obtaining a friction reducing effect. It is another object of the present invention to provide an apparatus and method capable of manufacturing such a low friction sliding member in a short time, at low cost and with high processing accuracy.
  • a low friction sliding member having a sliding surface that is slidable relative to the surface of a counterpart material via oil, the sliding surface There are a plurality of texture groups having at least two fine concave forces close to each other, the adjacent concave portions have parts aligned with each other in the sliding direction or the oil flow direction, and the intervals between the texture groups are close to each other.
  • a low friction sliding member characterized in that it is larger than the interval between them and the texture group is uniformly distributed on the sliding surface.
  • a low friction sliding mechanism including a pair of sliding members having sliding surfaces that slide relative to each other via oil, the pair of sliding members There are a plurality of texture groups consisting of at least two fine recesses adjacent to each other on at least one of the sliding surfaces, and the adjacent recesses have portions aligned with each other in the sliding direction or the oil flow direction.
  • a low friction sliding mechanism is provided in which the spacing between the steel groups is larger than the spacing between the adjacent recesses, and the texture groups are uniformly distributed on the sliding surface.
  • a method for manufacturing a low-friction sliding member in which a texture group consisting of at least two concave portions adjacent to each other is formed on a plurality of sliding surfaces.
  • a cylindrical member to be processed that can be rotated and positioned in the rotational direction, a foam member that is cylindrical and has a plurality of protrusions on the outer periphery, and a foam
  • a foam roller holding portion that can hold the roller rotatably and can move the foam roller and the member to be moved relative to each other in the axial direction of the workpiece, and the foam roller with respect to the workpiece.
  • a load applying unit that presses with the load of the foam roller, a foam roller measuring unit that measures the rotational direction position of the foam roller, a foam roller driving unit that rotates the foam roller to change the rotational direction position,
  • the foam roller positioning part that stops and fixes the rotation of the roller, and the rotation direction position of the foam roller and the workpiece and the axial direction position of the foam roller are calculated and controlled, and the adjacent concave parts constituting each texture group are controlled.
  • a control unit that performs control so as to be formed in a plurality of times, and an apparatus for manufacturing a low-friction sliding member.
  • a plurality of convex portions are formed on the outer peripheral surface of the cylindrical workpiece to be rotatably held on the outer peripheral surface.
  • a manufacturing method of a low friction sliding member that forms a plurality of texture groups consisting of at least two concave forces close to each other by pressing a cylindrical foam roller!
  • a low friction sliding member manufacturing method is provided, which is formed in a plurality of times.
  • FIG. 1A is a partial plan view showing a surface of a low friction sliding member according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of a low friction sliding member taken along line I I of FIG. 1A.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a dynamic pressure distribution in a single recess of a low friction sliding member.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a dynamic pressure distribution in adjacent recesses of a low friction sliding member. 4] A schematic view of a reciprocating sliding test device.
  • FIG. 5A is a partial plan view showing the surfaces of test pieces in Example 13 and Comparative Example 2.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of the test piece along the line VV in FIG. 5A.
  • FIG. 6A is a partial plan view showing the surface of a test piece in Comparative Example 1.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the test piece taken along line VI—VI in FIG. 6A.
  • FIG. 7 is a graph showing the coefficient of friction of test pieces in Example 13 and Comparative Example 12. 8] A partial plan view showing the surface of a low friction sliding member according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a partial plan view showing a surface of a low friction sliding member according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a side view of the foam roller of the manufacturing apparatus of FIG.
  • FIG. 14A is a side view showing the same manufacturing apparatus when a laser measuring unit is used as the form roller rotational position measuring means.
  • FIG. 14B is a side view showing the same manufacturing apparatus when an image measuring unit is used as the form roller rotational position measuring means.
  • FIG. 15 is a partial side view of the manufacturing apparatus in a state where the foam roller is pressed against the workpiece.
  • FIG. 16 is a perspective view showing the outer peripheral surface of the member to be covered.
  • FIG. 17A is a partial side view of the machining shape measuring unit of the manufacturing apparatus of FIG.
  • FIG. 17B is a cross-sectional view of the machining shape measurement unit along line BB in FIG. 17A.
  • ⁇ 18] A partial plan view showing the surface of a workpiece.
  • FIG. 19A is a partial side view of a sliding member manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 19B is a sectional view of the manufacturing apparatus taken along line BB in FIG. 19A.
  • FIG. 20 is a partial side view showing a modification of the manufacturing apparatus of FIGS. 19A and 19B.
  • FIG. 21A A partial cross-sectional view when processing one of the adjacent recesses by the sliding member manufacturing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 21B is a partial cross-sectional view when processing the other of the adjacent recesses with the manufacturing apparatus of FIG. 21A.
  • FIG. 22 is a partial cross-sectional view showing a modified example of the manufacturing apparatus of FIGS. 21A and 21B.
  • FIG. 23A is a side view of a member to be processed for explaining a conventional processing method.
  • FIG. 23B is a side view of a member to be processed for explaining a conventional processing method.
  • the low friction sliding mechanism according to the present embodiment can be used for a sliding part or a bearing part of a cylinder and a piston of a vehicle engine, and is composed of a pair of low friction sliding members 1 and includes a sliding member 1 Lubricating oil is interposed between the sliding surfaces 2 that slide on each other.
  • At least one of the sliding surfaces 2 of the low friction sliding member 1 has two minute recesses 3 close to the sliding direction (oil flow direction) as shown in FIGS. 1A and 1B.
  • Multiple texture groups 4 are arranged.
  • the arrow in a figure represents the sliding direction (oil flow direction).
  • two or more recesses 3, for example, three recesses 3 may be provided continuously as shown in FIG.
  • the adjacent recesses 3 in the texture group 4 have portions aligned with each other in the sliding direction (oil flow direction). That is, at least a part of one of the recesses 3 exists side by side in front of or behind at least a part of the other recess 3 in the sliding direction (oil flow direction).
  • the adjacent recesses 3 are aligned in the sliding direction (oil flow direction), but as shown in FIG. 9, the adjacent recesses 3 intersect the sliding direction. Move it in the direction you want to move.
  • the texture groups 4 having a larger interval between the texture groups 4 than the interval between the adjacent recesses 3 are arranged uniformly on the sliding surface 2 of the low friction sliding member 1, for example, in a staggered manner.
  • the recess 3 has a long shape in a direction intersecting the sliding direction (oil flow direction), and has, for example, a rectangular shape. As shown in FIG. 10, at least one of the adjacent recesses 3 may be formed in an oval shape other than a rectangular shape.
  • the dynamic pressure of the lubricating oil in one recess 3 is determined by the sliding direction of the recess 3 (oil At the rear of the flow direction), a positive pressure is generated by the dynamic pressure effect and a force acts in the direction of increasing the oil film thickness.
  • a positive pressure is generated by the dynamic pressure effect and a force acts in the direction of increasing the oil film thickness.
  • negative pressure is generated at the front of the sliding direction of the recess 3 (the oil flow direction). Since the force acts in the direction to make the oil film thinner, friction is increased tl.
  • the two concave portions 3 have a portion where they are aligned with each other in the sliding direction (oil flow direction) and are continuously provided.
  • the negative pressure generated in the rear recess 3 in the sliding direction (oil flow direction) is reduced by interfering with the positive pressure generated in the front recess 3.
  • the dynamic pressure effect is further exhibited as a whole, the oil film thickness is increased, and the friction of the low friction sliding member 1 can be effectively reduced.
  • the ratio R (XZY) of the distance X in the sliding direction between adjacent recesses 3 to the length Y in the sliding direction of the recess 3 is preferably 0.25 or more and 5 or less.
  • the ratio R is particularly preferably 0.5 or more and 2 or less.
  • the length Y in the short direction (sliding direction) of the recess 3 is preferably 50 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • Length L is preferably not less than 2 times and not more than 10 times length Y in the short direction.
  • the area ratio of the recess 3 in the sliding surface 2 is preferably 0.5% or more and 10% or less.
  • the area ratio of the recess 3 is less than 0.5%, the friction reducing effect that the dynamic pressure effect and the oil confinement effect of the recess 3 are not sufficient cannot be obtained sufficiently.
  • the area ratio of the recess 3 exceeds 10%, the additional capacity is reduced, and as a result, metal contact tends to occur and a sufficient friction reducing effect cannot be obtained.
  • the maximum depth D of the recess 3 is preferably such that hZD is 0.04 or more and 5 or less, where h is the thickness of the viscous fluid film during sliding. Ratio of viscous fluid film thickness h during sliding and depth D of recess 3 D If hZD is less than 0.04, the additional capacity is reduced, metal contact is likely to occur, and sufficient friction reduction effect is obtained. I can't. Ratio of viscous fluid film thickness during sliding h to depth D of recess 3 If hZD exceeds 5, the dynamic pressure effect is not exhibited, the oil confinement effect is not sufficient, and the friction reduction effect is sufficient. I can't get it.
  • a texture group 4 consisting of two rectangular recesses 3 elongated in the direction perpendicular to the sliding direction was formed in a staggered pattern by rolling a steel plate.
  • a test piece 10 as a sliding member 1 having a sliding surface 2 was produced.
  • the length Y in the short direction (sliding direction) of the recess 3 is 80 ⁇ m
  • the length L in the long direction (direction perpendicular to the sliding direction) is 320 ⁇ m
  • the depth D is 3 / ⁇ ⁇
  • the interval between the texture groups 4 was made sufficiently larger than the interval X between the recesses 3 so that the area ratio of the recesses 3 on the sliding surface 2 was 5%.
  • a test piece 10 was produced under the same conditions as in Example 1 except that the number of the recesses 3 in one texture group 4 was one.
  • Table 2 shows dimensions of the test pieces 10 of Example 13 and Comparative Example 12.
  • a friction test was performed on the test piece 10 of Example 13 and Comparative Example 12 using a reciprocating sliding test apparatus 11 shown in FIG. Specifically, the lubricant is applied to the sliding surface 2 of the test piece 10, or the pressure member 12 as the other sliding member is pressed with a certain load W without applying the lubricant, and the test is performed. The friction coefficient of the test piece 10 was measured by reciprocating the piece 10. The pressing member 12 is not provided with a fine recess.
  • Test conditions are shown in Table 1, and test results are shown in Table 2 and FIG.
  • the friction coefficient in Fig. 7 and Table 2 ( ⁇ ⁇ ⁇
  • Example 1 40 80 X 320 3 0. 5 0. 67
  • Example 2 2 80 80 X 320 3 1 0.60
  • the manufacturing apparatus 20 is an apparatus for manufacturing the sliding member 1 in which the plurality of texture groups 4 including the above-described concave portions 3 are formed from the substantially cylindrical workpiece 21, as shown in FIG. As shown in FIG. 13, a member-to-be-processed holding part 22 capable of rotating the member to be covered 21 while holding the member to be covered 21 and a cylinder having fine convex portions 25 formed on the outer peripheral surface.
  • a form roller 26 having a shape and a foam roller holding portion 28 for rotatably holding the foam roller 26 are provided.
  • the workpiece holding portion 22 includes a chucking machine 23 that holds the workpiece 21 and a main shaft 24 that can rotate the held workpiece member 21.
  • the rotation axis of the main shaft 24 is parallel to the rotation axis of the foam roller 26.
  • the foam roller holding section 28 includes an arm 27 to which the foam roller 26 is rotatably connected, and a housing 29 to which the arm 27 is connected to the geared member 21 so as to be able to move forward and backward. Yes.
  • the convex portions 25 of the foam roller 26 are arranged side by side in the rotational direction, and in the present embodiment, they are arranged in one row, but they may be arranged in a plurality of rows.
  • the manufacturing apparatus 20 is connected to the rotating shaft of the foam roller 26 and detects the position in the rotational direction of the foam roller 26 (form roller rotation position). Measuring means), a load application part 31 such as a coil panel that is provided between the arm 27 and the housing 29 and generates a load on the form roller 26, and a load that is provided between the arm 27 and the housing 29 to measure the load. It has a measuring unit 32 and a foam roller driving unit 33 that is attached to the arm 27 and rotates the foam roller 26.
  • the sawing 29 and the member 21 to be covered are subjected to the axial direction of the workpiece 21 or the main shaft 24 (X-axis direction in FIG. 11) and the form roller 26 by a not-shown actuator or the like.
  • the manufacturing apparatus 20 includes a foam roller positioning unit 34 attached to the arm 27 and capable of expanding and contracting toward the foam roller 26, and the foam roller 26 according to signals from the foam roller detection measuring unit 30 and the like. And a control unit 38 for controlling the processing of the recess 3 on the outer peripheral surface of the member 21 to be covered.
  • the foam roller positioning portion 34 extends and contacts the foam roller 26, the form roller 26 can be stopped and held at an arbitrary rotational position.
  • the control unit 38 determines the position of the foam roller 26 and the member 21 to be rotated and the axis of the foam roller 26.
  • the position of the direction (or the relative axial position of the foam roller 26 and the member to be covered 21) is calculated and controlled, and the recessed portion 3 that is close to the foam roller 26 is divided into a plurality of times. It is formed on the outer peripheral surface.
  • the low friction sliding member 1 is manufactured by the following procedure under the control of the control unit 38.
  • the member to be covered 21 is installed in the chucking machine 23.
  • the position in the rotational direction of the foam roller 26 is detected by the foam roller detection measuring unit 30, and any one of the convex portions 25 on the outer peripheral surface of the foam roller 26 is placed on the cover member 21.
  • the foam roller 26 is rotated by the foam roller drive unit 33 until it reaches a position where it is pushed vertically.
  • the foam roller positioning unit 34 is operated, the tip is pressed against the side surface of the form roller 26 to fix the foam roller 26, and the foam roller 26 is positioned in the rotational direction.
  • the foam roller 26 can be positioned with high accuracy.
  • the foam roller rotational position measuring means is not limited to the foam roller detection / measurement unit 30 that measures the rotational direction position of the foam roller 26.
  • a laser measuring unit 35A may be used as the foam roller measuring means, and the rotational position of the foam roller 26 may be measured by detecting irregularities on the outer periphery of the foam roller 26 in a non-contact manner with a laser.
  • an image measuring unit 35B is used as the form roller measuring means, and an image of the irregularities on the outer periphery of the form roller 26 is obtained, and the rotational direction position of the form roller 26 is measured by performing image processing. You can also.
  • the laser measurement unit 35A and the image measurement unit 35B it is possible to measure the rotational direction position of the foam roller 26 with high speed and high accuracy.
  • the housing 29 After positioning the foam roller 26, the housing 29 is moved in the Y-axis direction, and the foam roller 26 is pressed against the member to be covered 21 with a predetermined load as shown in FIG. At this time, a load capable of covering the recess 3 is derived in advance, and the load 3 can be controlled to a desired depth by controlling the load based on the result.
  • the foam roller positioning portion 34 is contracted to release the fixing of the foam roller 26, and the main member 24 is rotated to rotate the gear member 21.
  • one of the recesses 3 (for example, the recess 3A in FIG. 16) is formed on the outer peripheral surface of the member 21 to be covered.
  • the foam roller drive unit 33 is controlled so as to rotate with no load.
  • the housing 29 is raised in the Y-axis direction, and the foam roller 26 is separated from the member 21 to be covered.
  • the position of the foam roller 26 in the rotational direction is detected by the foam roller detection and measurement unit 30, and the foam roller driving unit 33 and the foam roller positioning unit 34 are operated. Rotate the foam roller 26 so that is in a position to be pushed vertically into the member to be covered 21, and fix the foam roller 26 at this position.
  • the rotation direction angle of the foam roller 26 is detected by the foam roller detection measurement unit 30, and a signal of the detected rotation angle is input to the control unit 38.
  • the control unit 38 forms the other recess 3 (the recess 3 in FIG. 16) at a position close to the processed recess 3 (the recess 3A in FIG. 16) at a distance of ⁇ .
  • the rotation angle of the workpiece 21 is calculated and the workpiece 21 is rotated.
  • the arm 27 may be provided with a machining shape measurement unit 36 that can observe the outer peripheral surface of the workpiece 21 with a laser measurement means, a CCD camera, or the like.
  • the machining shape measuring unit 36 When the machining shape measuring unit 36 is provided, the workpiece 21 is rotated once to measure the position of the recess 3A previously machined by the machining shape measuring unit 36, and the position is separated from the position by the cache interval ⁇ .
  • the member 21 can be rotated by calculating so that the position is the processing position of the recess 3 mm.
  • the processing interval ⁇ between the adjacent recesses 3 can be controlled with high accuracy.
  • the foam roller 26 is again pressed against the member to be covered 21 with a predetermined load, and after the form roller positioning portion 34 is contracted, the member 21 to be processed is rotated in the same manner as described above.
  • the recess 3 ⁇ that is spaced apart from the previously processed recess 3 ⁇ by the distance ⁇ can be formed on the entire outer peripheral surface of the workpiece 21 with high accuracy.
  • three or more concave A texture group 4 consisting of part 3 can also be formed.
  • a high hardness foam roller 26 having fine convex portions 25 is pressed against the workpiece 21 with a substantially constant load, and plastic processing is performed to transfer the shape of the convex portions 25 to the workpiece 21. It is preferable to form the adjacent recesses 3 in the workpiece 21.
  • the convex portions 25 ′ and 25 ′′ are arranged close to the foam roller, and a plurality of concave portions 3 ′ constituting the texture group are formed by one-time processing.
  • the workpiece 21 ' is actually deformed into the shape indicated by the two-dot chain line.
  • the convex portions 25 'and 25 are close to each other, due to the plastic flow of the material, between the concave portions 3' and 3" of the workpiece 21 '( The part 37 ', 37 "(located between the convex parts 25', 25") is not processed into the desired shape.
  • the adjacent concave part 3 (3A, 3B) is divided into multiple times. To be processed separately, the less influence of the plastic flow of the material can be processed with high accuracy in a more desirable shape recess 3 adjacent.
  • the manufacturing apparatus 40 further includes another foam roller 26 in addition to the manufacturing apparatus 20 according to the above-described embodiment.
  • another arm 27 a foam roller detection measuring unit 30, a load applying unit 31, a load measuring unit 32, a housing 29 and the like are provided.
  • the two foam rollers 26 are simultaneously pressed against the member to be covered 21, and each of the foam rollers 26 is moved in the axial direction of the member to be covered 21.
  • the recesses 3A and 3B close to the outer peripheral surface of the flange member 21 are formed. That is, the positions where the two foam rollers 26 are pressed against the member to be covered 21 are controlled so as to be the processing positions of the recesses 3A and 3B, respectively.
  • the adjacent recesses 3A and 3B are formed on the other recess 3A (or recess 3B) by the separate form roller 26, and the other recess 3A and 3B are not affected by the plastic flow of the material.
  • 3B or the recess 3A
  • the recesses 3A and 3B can be processed into a desired shape with high accuracy. Also several foam rollers By using 26, power can be measured in a short time.
  • each of the two foam rollers 26 does not form different recesses 3A and 3B, but one recess 3A is formed by the two foam rollers 26 and then the other recess 3B is formed by the two foam rollers 26. Can also be formed.
  • the moving direction along the axial direction of the cover member 21 of the two foam rollers 26 may be moved in the same direction from the same end as shown in FIGS. 19A and 19B. In this way, both end forces in the axial direction of the member 21 to be moved may move in opposite directions.
  • the manufacturing apparatus 50 has substantially the same configuration as that of the manufacturing apparatus 40 according to the above-described embodiment in which two foam rollers 26 are provided, but as shown in FIG.
  • a positioning convex portion 51 adjacent to the convex portion 25 is provided on the outer peripheral surface of one form roller 26 that forms the concave portion 3B (or the concave portion 3A) formed after 3A, 3B.
  • the convex portion 25 and the positioning convex portion 51 are provided corresponding to the positional relationship between the two concave portions 3A and 3B formed in close proximity.
  • the positioning convex portion 51 has a shape corresponding to the shape of the convex portion 25 (see FIG.
  • the foam roller 26 that is used for the force first, and the concave portion 3A (or the concave portion 3B) to be processed first. ) Can be fitted.
  • the rear recess 3B (or recess 3A) is formed by one form roller 26 having the positioning protrusion 51.
  • the present invention has been described based on specific examples.
  • the present invention is not limited to the embodiments, but includes various modifications and changes without departing from the spirit of the invention.
  • the manufacturing apparatuses 40 and 50 may include three or more foam rollers 26. .

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Abstract

　本発明の特徴によれば、相手材表面に対して油を介して相対的に摺動可能な摺動面を有する低摩擦摺動部材であって、当該摺動面には近接する少なくとも２つの凹部からなるテクスチャ群が複数存在し、近接する凹部は摺動方向又は油の流れ方向に互いに整列する部位を有し、テクスチャ群同士の間隔は近接する凹部同士の間隔よりも大きく、且つテクスチャ群は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が提供される。

Description

明 細 書
低摩擦摺動部材、その製造装置並びに製造方法
技術分野
[0001] 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。
発明の背景
[0002] 摺動部材における摩擦低減のため、摺動部材の摺動面に微細な窪み、凹面、溝な どを形成する技術が従来力も用いられている (特許文献 1参照)。しかしながら、摺動 面に凹部を有する摺動部材の摺動において、凹部の摺動方向後方では動圧効果に より正圧が発生して油膜が厚くなる方向に力が作用するが、凹部の摺動方向前方で は負圧が発生し油膜を薄くする方向に力が作用するため、摺動部材の摩擦を増加さ せること〖こなる。
特許文献 1：特開 2002— 235852号公報
発明の概要
[0003] 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 、そのような低摩擦摺動部材を、短時間、低コストで、且つ高い加工精度で製造可能 な装置及び方法を提供することを目的とする。
[0004] 本発明の第一の特徴によれば、相手材表面に対して油を介して相対的に摺動可 能な摺動面を有する低摩擦摺動部材であって、当該摺動面には近接する少なくとも 2つの微細な凹部力 なるテクスチャ群が複数存在し、近接する凹部は摺動方向又 は油の流れ方向に互いに整列する部位を有し、テクスチャ群同士の間隔は近接する 凹部同士の間隔よりも大きぐ且つテクスチャ群は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が提供される。
[0005] 本発明の第二の特徴によれば、油を介して互いに摺動する摺動面を有する一対の 摺動部材を備えた低摩擦摺動機構であって、当該一対の摺動部材の摺動面の少な くとも一方には近接する少なくとも 2つの微細な凹部からなるテクスチャ群が複数存在 し、近接する凹部は摺動方向又は油の流れ方向に互いに整列する部位を有し、テク スチヤ群同士の間隔は近接する凹部同士の間隔よりも大きぐ且つテクスチャ群は摺 動面に一様に分布されることを特徴とする低摩擦摺動機構が提供される。
[0006] 本発明の第三の特徴によれば、近接する少なくとも 2つの凹部からなるテクスチャ群 が複数摺動面に形成された低摩擦摺動部材の製造方法であって、摺動部材に加工 される円柱状の被加工部材を回転可能且つ回転方向に位置決め可能に保持する 被加工部材保持部と、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口 ーラと、フォームローラを回転可能に保持すると共に、フォームローラと被カ卩ェ部材を 被加工部材の軸方向に相対的に移動させることができるフォームローラ保持部と、フ オームローラを被加工部材に対して所定の荷重で押し付ける荷重付与部と、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部と、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部と、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部と、フォームローラ及び被加工部材の回 転方向位置とフォームローラの軸方向位置を演算制御して、各テクスチャ群を構成 する近接した凹部を複数回に分けて形成するように制御する制御部と、有することを 特徴とする低摩擦摺動部材の製造装置が提供される。
[0007] 本発明の第四の特徴によれば、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共に外周部に複数の凸部が形成された円柱状の フォームローラを押し付けて、近接する少なくとも 2つの凹部力 なるテクスチャ群を 複数形成する低摩擦摺動部材の製造方法にお!、て、各テクスチャ群を構成する近 接した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ことを特徴とする低摩 擦摺動部材の製造方法が提供される。
図面の簡単な説明
[0008] [図 1A]本発明の実施形態に係る低摩擦摺動部材の表面を示す部分平面図である。
[図 1B]図 1Aの I I線に沿う低摩擦摺動部材の断面図である。
[図 2]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。
[図 3]低摩擦摺動部材の隣接する凹部における動圧分布を示す説明図である。 圆 4]往復摺動試験装置の概略図である。
[図 5A]実施例 1 3及び比較例 2における試験片の表面を示す部分平面図である。 [図 5B]図 5Aの V—V線に沿う試験片の断面図である。
[図 6A]比較例 1における試験片の表面を示す部分平面図である。
[図 6B]図 6Aの VI— VI線に沿う試験片の断面図である。
[図 7]実施例 1 3及び比較例 1 2における試験片の摩擦係数を示すグラフである。 圆 8]本発明の他の実施形態に係る低摩擦摺動部材の表面を示す部分平面図であ る。
圆 9]本発明の更に他の実施形態に係る低摩擦摺動部材の表面を示す部分平面図 である。
[図 10]本発明の更に他の実施形態に係る低摩擦摺動部材の表面を示す部分平面 図である。
圆 11]本発明の実施形態に係る摺動部材製造装置の側面図である。
圆 12]図 11の製造装置のハウジング内部を示す部分断面図である。
圆 13]図 11の製造装置のフォームローラを軸方向力も見た側面図である。
圆 14A]フォームローラ回転位置測定手段としてレーザ測定部を用いた場合の同製 造装置を示す側面図である。
圆 14B]フォームローラ回転位置測定手段として画像測定部を用いた場合の同製造 装置を示す側面図である。
圆 15]フォームローラを被加工部材に押し付けた状態における同製造装置の部分側 面図である。
[図 16]被カ卩ェ部材の外周面を示す斜視図である。
圆 17A]図 11の製造装置の加工形状測定部の部分側面図である。
[図 17B]図 17Aの B— B線に沿う加工形状測定部の断面図である。
圆 18]被加工部材の表面を示す部分平面図である。
圆 19A]本発明の他の実施形態に係る摺動部材製造装置の部分側面図である。
[図 19B]図 19Aの B— B線に沿う製造装置の断面図である。
[図 20]図 19A及び図 19Bの製造装置の変形例を示す部分側面図である。
圆 21A]本発明の更に他の実施形態に係る摺動部材製造装置により近接する凹部 の一方を加工する際の部分断面図である。 [図 21B]図 21Aの製造装置により近接する凹部の他方を加工する際の部分断面図で ある。
[図 22]図 21A及び図 21Bの製造装置の変形例を示す部分断面図である。
[図 23A]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。
[図 23B]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。
詳細な説明
[0009] 本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[0010] まず、本発明の実施形態に係る低摩擦摺動機構について説明する。
[0011] 本実施形態に係る低摩擦摺動機構は、車両用エンジンのシリンダとピストンとの摺 動部や軸受部等に使用でき、一対の低摩擦摺動部材 1からなり、摺動部材 1の互い に摺動する摺動面 2の間には潤滑油が介在される。
[0012] 低摩擦摺動部材 1の摺動面 2の少なくとも一方には、図 1A及び図 1Bに示すように 、 2つの微細な凹部 3が摺動方向（油の流れ方向）に近接して並ぶ複数のテクスチャ 群 4が配置されている。尚、図中の矢印は、摺動方向（油の流れ方向）を表している。 1つのテクスチャ群 4内には 2つ以上の凹部 3、例えば、図 8に示すように、 3つの凹部 3を連続して設けてもよい。
[0013] テクスチャ群 4内で近接する凹部 3は、摺動方向（油の流れ方向）に互いに整列す る部位を有している。即ち、一方の凹部 3の少なくとも一部が他方の凹部 3の少なくと も一部の摺動方向（油の流れ方向）前方或いは後方に並んで存在して 、る。本実施 形態では、図 1Aに示すように、近接する凹部 3が摺動方向（油の流れ方向）に整列 しているが、図 9に示すように、近接する凹部 3を摺動方向と交差する方向にずらして 酉己置することちでさる。
[0014] 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ぐテクスチャ群 4 は低摩擦摺動部材 1の摺動面 2に一様に、例えば千鳥状に配置されている。
[0015] 凹部 3は、摺動方向（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。図 10に示すように、近接する凹部 3の少なくとも 1つを長 方形以外、例えば楕円形で形成してもよい。
[0016] 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（油の 流れ方向）の後方においては、動圧効果により正圧が発生して油膜が厚くする方向 に力が作用するが、凹部 3の摺動方向（油の流れ方向）の前方においては、負圧が 発生して油膜を薄くする方向に力が作用するため、摩擦を増力 tlさせる。
[0017] 本実施形態に係る低摩擦摺動部材 1には、図 3に示すように、 2つの凹部 3が摺動 方向（油の流れ方向）に互いに整列する部位を有して連続して配置されているため、 摺動方向（油の流れ方向）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、全体として動圧効果がより発揮されて油 膜厚さが増加し、低摩擦摺動部材 1の摩擦を効果的に低減することができる。 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において、 摺動方向（油の流れ方向）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。
[0018] 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 (XZY)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 未満の場合には凹部 3同士が近すぎるため、 1つの凹部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を超える場合には、凹部 3同士が離れす 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 一致せず動圧効果が十分に干渉しないため、十分な摩擦低減効果が得られない。 比率 Rは、 0. 5以上であって 2以下であることが特に好ましい。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、油膜を十 分に厚くすることができ、より大きな摩擦低減効果が得られる。
[0019] 凹部 3の短尺方向（摺動方向）の長さ Yは 50 μ m以上であって 150 μ m以下である ことが好ましぐ凹部 3の長尺方向（摺動方向と交差する方向）の長さ Lは短尺方向の 長さ Yの 2倍以上であって 10倍以下であることが好ましい。凹部 3の短尺方向の長さ Yが 50 m未満の場合、潤滑油がそのような微細な凹部 3へ十分に流入せず動圧 効果が十分に得られない。凹部 3の短尺方向の長さ Yが 150 m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における油動圧効果が十分に発揮され、油膜を十分厚くすることがで き、摩擦低減効果が得られる。 [0020] 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の動圧効果及び 油閉じ込め効果が十分ではなぐ摩擦低減効果が十分に得られない。逆に、凹部 3 の面積率が 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。
[0021] 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、 hZDが 0. 04 以上であって 5以下であることが好ま 、。摺動時の粘性流体膜厚さ hと凹部 3の深さ Dの比 hZD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 hZDが 5を超えると、動圧効果が発揮されず、油閉じ込め効果が十分ではな くなり、摩擦低減効果が十分に得られない。
実施例
[0022] 本実施形態に係る低摩擦摺動部材 1について実施例を挙げて更に具体的に説明 する力 本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[0023] 実施例 1
鋼材の平板に転造加工を施して、図 5A及び図 5B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からなるテクスチャ群 4が千鳥状に形成され た摺動面 2を有する摺動部材 1としての試験片 10を作製した。凹部 3の短尺方向 (摺 動方向）の長さ Yは 80 μ m、長尺方向（摺動方向と直交する方向）の長さ Lは 320 μ m、深さ Dは 3 /ζ πι、凹部 3間の間隔 Xは 40 /ζ πι(ΧΖΥ=0. 5)とした。また、摺動面 2における凹部 3の面積率が 5%となるようにテクスチャ群 4間の間隔が凹部 3間の間 隔 Xよりも充分に大きくした。
[0024] 実施例 2
凹部 3間の間隔 Xを 80 m(XZY= 1)とした以外は実施例 1と同様の条件で試験 片 10を作製した。
[0025] 実施例 3
凹部 3間の間隔 Xを 120 m (X/Y= 1. 5)とした以外は実施例 1と同様の条件で 試験片 10を作製した。 [0026] 比較例 1
図 6A及び図 6B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つとした 以外は実施例 1と同様の条件で試験片 10を作製した。
[0027] 比較例 2
凹部 3間の間隔 Xを 820 /ζ πι(ΧΖΥ= 10. 5)とした以外は実施例 1と同様の条件 で試験片 10を作製した。
[0028] 実施例 1 3及び比較例 1 2の試験片 10の各寸法を表 2に示す。
[0029] 実施例 1 3及び比較例 1 2の試験片 10について、図 4に示す往復摺動試験装 置 11を用いて摩擦試験を実施した。具体的には、試験片 10の摺動面 2に潤滑油を 塗布し、或いは潤滑油を塗布せずに、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、試験片 10の摩擦係数を測定し た。尚、押圧部材 12には微細な凹部は設けられていない。
[0030] 試験条件を表 1に、試験結果を表 2及び図 7に示す。図 7及び表 2における摩擦係 数（μ Ζ μ
0 )は、比較例 1で計測された摩擦係数を 1として正規化されている。
[0031] [表 1]
Figure imgf000009_0001
[0032] [表 2] 摩擦係数
各テクスチャ 凹部の 凹部の 凹部の
比率 (比較例 1 群内の凹部の 間隔 X 形状 YX L 深さ D
Χ/Υ を 1として 個数 (μιη) (μπι (μηι)
正規化） 実施例 1 2 40 80 X 320 3 0. 5 0. 67 実施例 2 2 80 80 X 320 3 1 0. 60 実施例 3 2 120 80 X 320 3 1. 5 0. 71 比較例 1 1 ― 80 X 320 3 0 1 比較例 2 2 820 80 X 320 3 10. 5 0. 95
[0033] 図 7から、凹部 3の摺動方向の長さ Xと微細な凹部 3の間隔 Υには最適値が存在し、 比率 R(XZY)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。
[0034] 次に、本発明の実施形態に係る摺動部材製造装置 20及び製造装置 20により低摩 擦摺動部材 1を製造する方法について説明する。
[0035] 製造装置 20は、略円柱形状の被加工部材 21から、上述の近接する凹部 3からなる 複数のテクスチャ群 4が形成された摺動部材 1を製造するための装置であり、図 11 13に示すように、被カ卩ェ部材 21を保持しつつ被カ卩ェ部材 21を回転させることができ る被加工部材保持部 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部 28と、 を有している。
[0036] 被加工部材保持部 22は、被加工部材 21を把持するチヤッキングマシン 23と、保持 された被カ卩ェ部材 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の回転軸と平行になっている。
[0037] フォームローラ保持部 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が被カ卩ェ部材 21に対して進退動可能に連結されるハウジング 29と、を 備えている。
[0038] 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、本実施形態では一列で配列されるが、複数列で配列されてもよい。 [0039] 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の回転方向の位置を検出するフォームローラ検出測定部 30 (フ オームローラ回転位置測定手段）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コイルパネなどの荷重付与部 31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と、を有して!/、る。
[0040] ノ、ウジング 29と被カ卩ェ部材 21は、図示しないァクチユエータ等によって、被加工部 材 21又は主軸 24の軸方向（図 11中の X軸方向）及びフォームローラ 26が被力卩ェ部 材 21に接近する方向（図 11中の Y軸方向）に相対的に移動可能となつている。よつ て、ハウジング 29が図示しないァクチユエータ等によって移動すると、フォームローラ 26、アーム 27、フォームローラ検出測定部 30、荷重付与部 31及び荷重測定部 32 は、ハウジング 29に取り付けられているため、ハウジング 29の移動に伴って、被カロェ 部材 21に対して X軸， Y軸方向へ移動する。アーム 27が収縮することによって荷重 付与部 31により荷重が発生する。
[0041] 更に、製造装置 20は、アーム 27に取り付けられてフォームローラ 26へ向かって伸 縮可能なフォームローラ位置決め部 34と、フォームローラ検出測定部 30等からの信 号に応じてフォームローラ 26による被カ卩ェ部材 21外周面への凹部 3の加工を制御 する制御部 38と、を有している。
[0042] 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。
[0043] 制御部 38は、フォームローラ検出測定部 30等力も信号が入力されると、入力信号 に基づいて、フォームローラ 26と被カ卩ェ部材 21の回転方向の位置やフォームローラ 26の軸方向の位置（又は、フォームローラ 26と被カ卩ェ部材 21の相対的な軸方向の 位置)を演算制御して、フォームローラ 26により近接する凹部 3を複数回に分けて被 加ェ部材 21の外周面に形成させる。
[0044] 上述の製造装置 2では、低摩擦摺動部材 1は制御部 38による制御の下で下記の 手順で製造される。
[0045] まず、図 11に示すように、チヤッキングマシン 23に被カ卩ェ部材 21を設置する。 [0046] 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検出測定部 30により 検出し、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カ卩ェ部材 2 1に垂直に押し込まれる状態になる位置までフォームローラ 26をフォームローラ駆動 部 33により回転させる。その後、フォームローラ位置決め部 34を作動させ、先端をフ オームローラ 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、フォームローラ 26の回転方向の位置を測定 して、フォームローラ 26の外周面の凸部 25のうちの一つが被カ卩ェ部材 21に垂直に 押し込まれる位置に設定することで、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。
[0047] 尚、フォームローラ回転位置測定手段は、フォームローラ 26の回転方向位置を測 定するフォームローラ検出測定部 30に限定されるものではない。図 14Aに示すよう に、フォームローラ測定手段としてレーザ測定部 35Aを用い、レーザにより非接触で 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フォームローラ 26の回転 方向位置を測定してもよい。図 14Bに示すように、フォームローラ測定手段として画 像測定部 35Bを用い、フォームローラ 26の外周部の凹凸の画像を取得し、画像処理 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る。レーザ 測定部 35Aや画像測定部 35Bの使用により高速で高精度なフォームローラ 26の回 転方向位置の測定が可能となる。
[0048] フォームローラ 26を位置決めした後、ハウジング 29を Y軸方向に移動させ、図 15 に示すように、フォームローラ 26を被カ卩ェ部材 21に所定の荷重で押し付ける。このと き、凹部 3をカ卩ェできる荷重を予め導出しておき、その結果に基づいて荷重を制御す ることによって、凹部 3を所望の深さにカ卩ェできる。
[0049] その後、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 除すると共に、主軸 24を回転させることにより被カ卩ェ部材 21を回転させる。フォーム ローラ 26が 1回転する毎にフォームローラ 26を X軸方向へ移動させ、又はフォーム口 ーラ 26を回転させつつ X軸方向へ移動させ、被カ卩ェ部材 21外周面の加工範囲全面 にわたつてフォームローラ 26の X軸方向に移動させることで、凹部 3の一方（例えば 図 16の凹部 3A)を被カ卩ェ部材 21の外周面に形成される。このように、塑性加工によ つて凹部 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 間かつ低コストでカ卩ェすることが可能である。
[0050] 尚、被カ卩ェ部材 21外周面に凹部 3をカ卩ェする際には、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。
[0051] フォームローラ 26の X軸方向の移動が完了した後、ハウジング 29を Y軸方向に上 昇させ、フォームローラ 26を被カ卩ェ部材 21から離間させる。
[0052] この後、フォームローラ検出測定部 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が被カ卩ェ部材 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、フォームローラ検出測定部 30により検出さ れ、検出された回転角度の信号が制御部 38に入力される。制御部 38は、図 16に示 すように、加工された凹部 3 (図 16の凹部 3A)からカ卩ェ間隔 δ離れて近接する位置 に他方の凹部 3 (図 16の凹部 3Β)が形成されるように被加工部材 21の回転角度を算 出し、被加工部材 21を回転させる。
[0053] 図 17A及び図 17B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を設けてもよい。加工 形状測定部 36を設ける場合には、被加工部材 21を一回転させて加工形状測定部 3 6によって先に加工された凹部 3Aの位置を測定し、この位置からカ卩ェ間隔 δ離れた 位置が凹部 3Βの加工位置になるように演算して被カ卩ェ部材 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、本来カ卩ェ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。
[0054] この状態で再びフォームローラ 26を被カ卩ェ部材 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、上記と同様に、被加工部材 21を回転さ せつつ、ハウジング 29と共にフォームローラ 26を X軸方向に移動させることで、先に 加工された凹部 3Αから間隔 δ離れて近接する凹部 3Β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群 4を形成することもできる。
[0055] ここで、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の形状を被加工部材 21に転写する塑性加工に よって近接する凹部 3を被加工部材 21に形成することが好ましい。しかしながら、図 2 3A及び図 23Bに示すように、フォームローラに凸部 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'がー度の加工で形成されると、材料の塑性 流動の影響で、被加工部材 21 'の凹部 3' , 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 23A及び図 23Bの実線で示される凹部 3' , 3" を形成するためにフォームローラの凸部 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。凸部 25' , 25"が近接している場合には、材料の塑性流動により、被加工部材 21 'の凹部 3' , 3"の間の（凸部 25' , 25"の間に位置する）部位 37' , 37"が望まし い形状に加工されない。本実施形態では、近接する凹部 3 (3A, 3B)が複数回に分 けて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、近接した凹部 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。
[0056] 次に、本発明の他の実施形態に係る摺動部材製造装置 40について説明する。
[0057] 本実施形態に係る製造装置 40は、図 19A及び図 19Bに示すように、前述の実施 形態に係る製造装置 20にカ卩えて更にもう一つのフォームローラ 26を備え、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、フォームローラ検出測定部 30、 荷重付与部 31、荷重測定部 32及びハウジング 29等を有している。
[0058] 製造装置 40では、 2つのフォームローラ 26を同時に被カ卩ェ部材 21に押し付け、そ れぞれのフォームローラ 26を被カ卩ェ部材 21の軸方向に移動させることで、被力卩ェ部 材 21の外周面に近接する凹部 3A, 3Bを形成する。つまり、 2つのフォームローラ 26 を被カ卩ェ部材 21に押し付ける位置がそれぞれ凹部 3A, 3Bの加工位置となるように 制御される。このように、製造装置 40を用いて、近接する凹部 3A, 3Bは別個のフォ ームローラ 26によって一方の凹部 3A (又は凹部 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 (又は凹部 3A)が形成することにより、凹部 3 A, 3Bを望ましい形状で高精度に加工することができる。また、複数のフォームローラ 26を用いることで、短時間で力卩ェを行うことができる。
[0059] 尚、 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で一方の凹部 3Aを形成した後に 2つのフォームローラ 26 で他方の凹部 3Bを形成することもできる。
[0060] 2つのフォームローラ 26の被カ卩ェ部材 21の軸方向に沿う移動方向は、図 19A及び 図 19Bに示すように同一端部から同方向へ移動してもよぐ図 20に示すようにそれぞ れが被カ卩ェ部材 21の軸方向の両端力も対向する方向へ移動してもよい。
[0061] 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に示すような形状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。
[0062] 本発明の更に他の実施形態に係る低摩擦摺動部材 1の製造装置 50について説明 する。
[0063] 本実施形態に係る製造装置 50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 21B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 (又は凹部 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、先に力卩ェに使用されるフォームローラ 26の 凸部 25 (図 21A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 (又は凹部 3B)に嵌合可能となっている。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 (又は凹部 3B)が形成された後、位置決め凸部 51を備える一方のフ オームローラ 26により後の凹部 3B (又は凹部 3A)をカ卩ェする際に、位置決め凸部 5 1が先の凹部 3A (又は凹部 3B)に嵌合することによって後の凹部 3B (又は凹部 3A) を高精度に位置決めできる。
[0064] 図 22に示すように、位置決め凸部 51の形状を球又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 3A (又は凹部 3B)の形状への影響を低減 させることができると共〖こ、フォームローラ 26の工具寿命を延ばすこともできる。
[0065] 以上のように、本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上 記実施例に限定されるものではなぐその趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形'変 更を含むものである。例えば、低摩擦摺動部材 1において 3つ以上の凹部 3によりテ タスチヤ群 4が形成される場合には、その製造装置 40, 50が 3つ以上のフォームロー ラ 26を備えることも可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 相手材表面に対して油を介して相対的に摺動可能な摺動面を有する低摩擦摺動部 材であって、当該摺動面には近接する少なくとも 2つの微細な凹部からなるテクスチ ャ群が複数存在し、近接する凹部は摺動方向又は油の流れ方向に互いに整列する 部位を有し、テクスチャ群同士の間隔は近接する凹部同士の間隔よりも大きぐ且つ テクスチャ群は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] 凹部の摺動方向の長さに対する、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] 凹部の摺動方向の長さに対する、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] 凹部が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に記載の低摩擦摺動部材。
[5] 凹部の深さを Dとし、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 hZDが 0. 04以上であって 5以下となるように、凹部が形成されていることを特 徴とする請求項 1に記載の低摩擦摺動部材。
[6] 凹部は、摺動方向又は油の流れ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に記載の低摩擦摺動部材。
[7] 凹部の短尺方向の長さは、 50 μ m以上であって 150 μ m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に記載の低摩擦摺動部材。
[8] 油を介して互いに摺動する摺動面を有する一対の摺動部材を備えた低摩擦摺動機 構であって、当該一対の摺動部材の摺動面の少なくとも一方には近接する少なくとも
2つの微細な凹部力 なるテクスチャ群が複数存在し、近接する凹部は摺動方向又 は油の流れ方向に互いに整列する部位を有し、テクスチャ群同士の間隔は近接する 凹部同士の間隔よりも大きぐ且つテクスチャ群は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機構。
[9] 近接する少なくとも 2つの凹部力もなるテクスチャ群が複数摺動面に形成された低摩 擦摺動部材の製造方法であって、摺動部材に加工される円柱状の被加工部材を回 転可能且つ回転方向に位置決め可能に保持する被加工部材保持部と、円柱状であ つて外周部に複数の凸部が形成されたフォームローラと、フォームローラを回転可能 に保持すると共に、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 移動させることができるフォームローラ保持部と、フォームローラを被カ卩ェ部材に対し て所定の荷重で押し付ける荷重付与部と、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部と、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部と、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 位置決め部と、フォームローラ及び被加工部材の回転方向位置とフォームローラの 軸方向位置を演算制御して、各テクスチャ群を構成する近接した凹部を複数回に分 けて形成するように制御する制御部と、有することを特徴とする低摩擦摺動部材の製 造装置。
[10] フォームローラ測定部は、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 9に記載の低摩擦摺動部材の製造装 置。
[11] フォームローラ測定部は、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 9に記載の低摩擦摺動部材の製造装置。
[12] フォームローラ測定部は、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 9に記載の低摩擦摺動部材の製造装置。
[13] 被加工部材に加工された凹部の位置を測定する加工形状測定部を有する請求項 9 に記載の低摩擦摺動部材の製造装置。
[14] 外周部に凸部が形成された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 9に記載の低摩擦摺動部材の製造装置。
[15] 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 14に記載の低摩擦摺動部材の製造装置。
[16] 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、制御部は、当該近接する複数の凸部のうちの 一つである位置決め凸部が、当該少なくとも一つのフォームローラとは異なるフォー ムローラによって形成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 1 4に記載の低摩擦摺動部材の製造装置。
[17] 位置決め凸部は、球状又は円弧状の曲面を有することを特徴とする請求項 16に記 載の低摩擦摺動部材の製造装置。
[18] 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 共に外周部に複数の凸部が形成された円柱状のフォームローラを押し付けて、近接 する少なくとも 2つの凹部力 なるテクスチャ群を複数形成する低摩擦摺動部材の製 造方法において、各テクスチャ群を構成する近接した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ことを特徴とする低摩擦摺動部材の製造方法。
[19] フォームローラの回転方向位置、被力卩ェ部材の軸方向におけるフォームローラと被 加工部材との相対位置及び被加工部材の回転方向位置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 18に記載の低摩擦摺動部材 の製造方法。
[20] 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部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 18に記載の低摩 擦摺動部材の製造方法。
[21] 各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、測定結果により各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 18に記載の低摩擦摺動部材の製造方法。
[22] 各テクスチャ群を構成する近接した凹部を、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 18に記載の低摩擦摺動部材の製造方法。
[23] 各テクスチャ群を構成する近接した凹部を、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 18に記載の低摩擦摺動部材の製造方法。
[24] 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 23に記載の低摩擦摺動部材の製造方法。
[25] 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、当該近接する複数の凸部のうちの一つ である位置決め凸部が、当該少なくとも一つのフォームローラとは異なるフォームロー ラによって形成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 23に記載の低摩擦摺動部材の製造方法。
位置決め凸部は、球状又は円弧状の曲面を有することを特徴とする請求項 25に記 載の低摩擦摺動部材の製造方法。
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