特許 7498555 摺動部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-04

(45)【発行日】2024-06-12

(54)【発明の名称】摺動部材

(51)【国際特許分類】

   F16C 33/20 20060101AFI20240605BHJP

   F16C 9/02 20060101ALI20240605BHJP

   F16C 9/04 20060101ALI20240605BHJP

   C08L 101/00 20060101ALI20240605BHJP

   C08K 3/01 20180101ALI20240605BHJP

【ＦＩ】

F16C33/20 Z

F16C9/02

F16C9/04

C08L101/00

C08K3/01

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019218760

(22)【出願日】2019-12-03

(65)【公開番号】P2021089008

(43)【公開日】2021-06-10

【審査請求日】2022-09-20

(73)【特許権者】

【識別番号】591001282

【氏名又は名称】大同メタル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】小川 徹也

(72)【発明者】

【氏名】安田 絵里奈

(72)【発明者】

【氏名】二村 健治

【審査官】倉田 和博

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０７１５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１５９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４６０６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ ３３／２０

Ｆ１６Ｃ ９／０２－ ９／０４

Ｃ０８Ｌ １０１／００

Ｃ０８Ｋ ３／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸受合金層の摺動面側に樹脂オーバレイ層を備える摺動部材であって、
前記樹脂オーバレイ層は、
樹脂バインダと、
前記樹脂バインダに分散する２０体積％以上の異方性の形状の固体潤滑剤の粒子と、を有し、
前記摺動面と平行な仮想的な直線を０°、前記摺動面に垂直な仮想的な軸を９０°、前記直線と前記粒子の長軸とがなす角度をθ、前記樹脂バインダの任意の観察領域に含まれる前記粒子の総数をＮとしたとき、
前記粒子のうち前記角度θが７０°≦θ≦９０°となる第一粒子の数Ｎ１の割合Ｒ１＝Ｎ１／Ｎは、３％≦Ｒ１≦２０％であり、
前記粒子のうち前記角度θがθ≦２０°となる第二粒子の数Ｎ２の割合Ｒ２＝Ｎ２／Ｎは、３５％≦Ｒ２≦６５％である摺動部材。

【請求項2】

前記割合Ｒ１は、６％≦Ｒ１≦１５％であり、
前記割合Ｒ２は、４０％≦Ｒ２≦６０％である請求項１記載の摺動部材。

【請求項3】

前記粒子のうち前記角度θが４０°≦θ≦５０°となる第三粒子の数Ｎ３の割合Ｒ３＝Ｎ３／Ｎは、５％≦Ｒ３≦１５％である請求項１又は２記載の摺動部材。

【請求項4】

前記粒子の垂直成分率Ｒｘは、０．２０≦Ｒｘ≦０．５０である請求項１から３のいずれか一項記載の摺動部材。

【請求項5】

前記垂直成分率Ｒｘは、０．２５≦Ｒｘ≦０．４０である請求項４記載の摺動部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、摺動部材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、軸受合金層の摺動面側に樹脂オーバレイ層を備える摺動部材が公知である（特許文献１）。樹脂オーバレイ層は、固体潤滑剤が添加され、摩擦の軽減及びなじみ性の向上に寄与する。特許文献１は、固体潤滑剤のＸ線回折による回折面の強度比を特定することにより、特性の向上を図っている。つまり、特許文献１の場合、樹脂オーバレイ層に含まれる固体潤滑剤の劈開方向を設定することにより、摺動性能を高めている。

【0003】

しかしながら、近年、内燃機関には、さらなる高出力及び高回転が求められている。そのため、従来の摺動部材は、高出力化及び高回転化にともない耐摩耗性が不足する傾向にある。耐摩耗性が不足すると、樹脂オーバレイ層は短期間で摩滅するという問題がある。一方、耐摩耗性を高める側に固体潤滑剤の劈開方向を設定すると、樹脂オーバレイ層の摩擦係数の増大を招くという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－９５７２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

そこで、摩擦係数の増大を招くことなく、樹脂オーバレイ層の強度を高めて耐摩耗性が向上する摺動部材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために本実施形態の摺動部材は、軸受合金層の摺動面側に樹脂オーバレイ層を備える。樹脂オーバレイ層は、樹脂バインダと、樹脂バインダに分散する２０体積％以上の異方性の形状の固体潤滑剤の粒子と、を有する。
前記摺動面と平行な仮想的な直線を０°、前記摺動面に垂直な仮想的な軸を９０°、前記直線と前記粒子の長軸とがなす角度をθ、前記樹脂バインダの任意の観察領域に含まれる前記粒子の総数をＮとしたとき、
前記粒子のうち前記角度θが７０°≦θ≦９０°となる第一粒子の数Ｎ１の割合Ｒ１＝Ｎ１／Ｎは、３％≦Ｒ１≦２０％であり、
前記粒子のうち前記角度θがθ≦２０°となる第二粒子の数Ｎ２の割合Ｒ２＝Ｎ２／Ｎは、３５％≦Ｒ２≦６５％である。

【0007】

このように、樹脂オーバレイ層に含まれる固体潤滑剤の粒子は、割合Ｒ１及び割合Ｒ２が規定される。第一粒子は、固体潤滑剤の粒子のうち、長軸の角度θが７０°≦θ≦９０°となる粒子である。このような第一粒子は、樹脂オーバレイ層において厚さ方向へ立ち上がった状態となる。そのため、第一粒子は、樹脂オーバレイ層の厚さ方向で荷重を受けるとともに、この荷重に対する耐性が大きくなる。これにより、第一粒子は、樹脂オーバレイ層を厚さ方向で支持し、樹脂オーバレイ層の強度の向上に寄与する。一方、第二粒子は、固体潤滑剤の粒子のうち、長軸の角度θがθ≦２０°となる粒子である。このような第二粒子は、樹脂オーバレイ層において摺動面に沿って寝た状態となる。そのため、第二粒子は、摺動面に露出したとき、相手部材と比較的大きな面で接する。これにより、第二粒子は、樹脂オーバレイ層の摩擦係数の低減に寄与する。そして、本実施形態では、これら第一粒子の割合Ｒ１及び第二粒子の割合Ｒ２は、適切な範囲に制御される。したがって、摩擦係数の増大を招くことなく、樹脂オーバレイ層の強度を高めて耐摩耗性を向上することができる。

【0008】

また、本実施形態では、前記割合Ｒ１は、６％≦Ｒ１≦１５％であり、前記割合Ｒ２は、４０％≦Ｒ２≦６０％であることが好ましい。
このように、割合Ｒ１及び割合Ｒ２を規定することにより、摩擦係数をより低減しつつ、樹脂オーバレイ層の強度を高めて耐摩耗性をさらに向上することができる。

【0009】

本実施形態では、前記粒子のうち前記角度θが４０°≦θ≦５０°となる第三粒子の数Ｎ３の割合Ｒ３＝Ｎ３／Ｎは、５％≦Ｒ３≦１５％であることが好ましい。
第三粒子は、固体潤滑剤の粒子のうち、長軸の角度θが４０°≦θ≦５０°となる粒子である。このような第三粒子は、樹脂オーバレイ層において第一粒子と第二粒子との中間の姿勢となる。そのため、第三粒子は、樹脂オーバレイ層の内側において筋交いのような役割を果たす。これにより、第三粒子は、樹脂オーバレイ層の強度の向上に寄与する。したがって、樹脂オーバレイ層の強度を高めて耐摩耗性をさらに向上することができる。

【0010】

本実施形態では、前記粒子の垂直成分率Ｒｘは、０．２０≦Ｒｘ≦０．５０であることが好ましい。
固体潤滑剤の粒子は、例えば板状や楕円形状などの異方性形状を有している。このような異方性形状を有する固体潤滑剤の粒子は、角度θだけでなく、水平成分の長さ、及び垂直成分の長さもオーバレイ層の性能に寄与する。ここで、垂直成分の長さＬ１は、固体潤滑剤の粒子における長軸の全長をＬとしたとき、Ｌ１＝Ｌ×ｓｉｎθで算出される。また、水平成分の長さＬ２は、Ｌ２＝Ｌ×ｃｏｓθで算出される。そして、垂直成分率Ｒｘは、これら垂直成分の長さＬ１及び水平成分の長さＬ２を用いて、下記の式（２）で算出される。この垂直成分率Ｒｘは、０．２５≦Ｒｘ≦０．４０となるとき、オーバレイ層の性能をさらに向上することができる。
Ｒｘ＝ΣＬｓｉｎθ／｛Σ（Ｌｓｉｎθ＋Ｌｃｏｓθ）｝
＝ΣＬ１／Σ（Ｌ１＋Ｌ２） 式（２）

【0011】

本実施形態では、分布のパラメータをａとし、
前記直線から前記軸までの０°～９０°の範囲を、１０°刻みであるＡ－１０°＜ｘ≦Ａ°（Ａ＝１０、２０、３０、・・・、９０）の角度範囲に区分し、前記粒子の長軸の角度が前記角度範囲のいずれに含まれるか分類するとともに、前記角度範囲に含まれる前記粒子の数ｎをそれぞれカウントしたとき、
前記樹脂バインダに含まれる前記粒子の分布割合ｎ／Ｎ（％）は、下記の式（１）で示される。

【0012】

【数1】

【0013】

固体潤滑剤の粒子は、角度範囲ごとに式（１）で示すような式を満たす分布となるとき、オーバレイ層の耐摩耗性が向上する。
なお、式（１）において、左辺のｎ／Ｎ［％］は、百分率として換算した値を意味する。また、摺動面に平行な仮想的な直線から軸までの０°～９０°の範囲は、１０°刻みでＡ－１０°＜ｘ≦Ａ°（Ａ＝１０、２０、３０、・・・、９０）の角度範囲に区分される。すなわち、直線から軸までの範囲は、０°≦ｘ≦１０°、１０°＜ｘ≦２０°、２０°＜ｘ≦３０°、３０°＜ｘ≦４０°、４０°＜ｘ≦５０°、５０°＜ｘ≦６０°、６０°＜ｘ≦７０°、７０°＜ｘ≦８０°、８０°＜ｘ≦９０にそれぞれ分割される。この場合、Ａ＝１０のときに限り、下限となるθ＝０°は０°～１０°の角度範囲に含むものとする。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態による摺動部材の樹脂オーバレイ層に含まれる固体潤滑剤の粒子を示す模式図

【図2】一実施形態による摺動部材を示す模式的な断面図

【図3】一実施形態による摺動部材において樹脂オーバレイ層に設定される観察領域を示す模式図

【図4】一実施形態による摺動部材の樹脂オーバレイ層に含まれる固体潤滑剤の粒子を示す模式図

【図5】一実施形態による摺動部材の製造方法を説明するための模式図

【図6】一実施形態による摺動部材の実施例及び比較例における試験条件を示す概略図

【図7】一実施形態による摺動部材の実施例及び比較例の試験結果を示す概略図

【図8】一実施形態による摺動部材の実施例の試験結果を示す概略図

【図9】一実施形態による摺動部材の実施例の試験結果を示す概略図

【図10】一実施形態による摺動部材の実施例の試験結果を示す概略図

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、摺動部材の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図２に示すように摺動部材１０は、裏金層１１、軸受合金層１２及び樹脂オーバレイ層１３を備えている。なお、摺動部材１０は、裏金層１１と軸受合金層１２との間に図示しない中間層を備えていてもよい。また、摺動部材１０は、図２に示す例に限らず、裏金層１１と樹脂オーバレイ層１３との間に、複数の軸受合金層１２や中間層、その他の機能を有する層を備えていてもよい。摺動部材１０は、樹脂オーバレイ層１３側の端部に相手部材と摺動する摺動面１４を形成する。図２に示す本実施形態の場合、摺動部材１０は、裏金層１１の摺動面１４側に軸受合金層１２及び樹脂オーバレイ層１３が順に積層されている。裏金層１１は、例えば鉄や鋼などの金属又は合金で形成されている。軸受合金層１２は、例えばＡｌ若しくはＣｕ又はそれらの合金などで形成されている。

【0016】

樹脂オーバレイ層１３は、図３に示すように樹脂バインダ２０と、固体潤滑剤の粒子２１とを備えている。樹脂バインダ２０は、樹脂オーバレイ層１３を構成する主成分であり、例えばポリアミドイミド、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂及びエラストマー樹脂から選択される一種以上が用いられる。また、樹脂バインダ２０は、ポリマーアロイであってもよい。本実施形態では、樹脂バインダ２０として、ポリアミドイミドを用いている。また、固体潤滑剤は、例えば二硫化モリブデン、二硫化タングステン、ｈ－ＢＮ、フッ化黒鉛、グラファイト、マイカ、タルク、メラミンシアヌレートなどのように、劈開性又は層状構造を有するものから選択される一種以上が用いられる。また、固体潤滑剤の粒子２１は、耐荷重性の高いものが好ましい。本実施形態の場合、固体潤滑剤は、耐荷重性の高い二硫化モリブデンを用いている。

【0017】

樹脂オーバレイ層１３は、例えば充填剤をはじめとする添加剤を加えてもよい。この場合、添加剤は、フッ化カルシウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化シリコン、酸化マグネシウムなどの酸化物、モリブデンカーバイド、炭化ケイ素などの炭化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、立方晶窒化ホウ素、ダイヤモンドなどから選択される一種以上が用いられる。

【0018】

本実施形態の摺動部材１０は、樹脂オーバレイ層１３に、固体潤滑剤の粒子２１を２０体積％以上含んでいる。この場合、樹脂オーバレイ層１３は、固体潤滑剤の含有量の上限を６０体積％程度にすることが好ましい。固体潤滑剤の含有量が６０体積％を超えると、樹脂バインダ２０の不足により樹脂オーバレイ層１３の物理的な強度の低下を招くおそれがあるからである。但し、この固体潤滑剤の含有量の上限値は、樹脂オーバレイ層１３を構成する樹脂バインダ２０及び固体潤滑剤の組み合わせによって調整可能である。

【0019】

本実施形態の場合、固体潤滑剤の粒子２１は、図１に示すように長軸３１及び短軸３２を有する異方性の形状を有している。この固体潤滑剤の粒子２１は、樹脂バインダ２０に分散している。樹脂オーバレイ層１３に含まれる固体潤滑剤の粒子２１は、摺動面１４と平行な仮想的な直線３３を０°、摺動面１４に対して垂直に厚さ方向へ伸びる仮想的な軸３４を９０°と定義したとき、長軸３１はこの０°から９０°の範囲で角度θとして傾斜している。具体的には、図３に示すように樹脂オーバレイ層１３を厚さ方向へ任意の断面で切断し、この断面に任意の観察領域Ｓを設定する。そして、この観察領域Ｓに含まれる粒子２１の総数は、総数Ｎと定義する。本実施形態では、観察領域Ｓを区画する境界線を跨ぐ粒子２１は計測しない。また、この観察領域Ｓに含まれる粒子２１から図１に示すように各粒子２１の長軸３１が抽出される。この場合、観察領域Ｓは、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察された画像を解析ソフトによって解析している。本実施形態では、解析ソフトとして、「Image-pro plus ver.4.5」を用いている。具体的には、得られた画像に含まれる固体潤滑剤の粒子２１は、楕円に近似され、近似された楕円からこの粒子２１の長軸３１の角度θを検出する。楕円への近似は、例えば対象とする粒子２１と同一の面積、同一の１次モーメント及び２次モーメントを有する楕円を算出することにより行なう。本実施形態では、観察領域Ｓに含まれる粒子２１のうち、長軸３１が０．３μｍ以上のものを観察対象としている。なお、当然ながら長軸の角度θは、直線３３と軸３４との間に２つ計測されるとき、より小さい方を採用する。

【0020】

観察領域Ｓに含まれる粒子２１は、抽出した長軸３１の角度θから、７０°≦θ≦９０°となる第一粒子と、θ≦２０°となる第二粒子とに分類される。そして、観察領域Ｓに含まれる第一粒子の数はＮ１とし、第二粒子の数はＮ２とする。これにより、観察領域Ｓに含まれる第一粒子の数Ｎ１の割合Ｒ１はＲ１＝Ｎ１／Ｎと算出され、第二粒子の数Ｎ２の割合Ｒ２はＲ２＝Ｎ２／Ｎと算出される。本実施形態の場合、第一粒子の数Ｎ１の割合Ｒ１は、３％≦Ｒ１≦２０％である。これとともに、第二粒子の数Ｎ２の割合Ｒ２は、３５％≦Ｒ２≦６５％である。また、これらの場合、第一粒子の数Ｎ１の割合Ｒ１は６％≦Ｒ１≦１５％であることが望ましく、第二粒子の数Ｎ２の割合Ｒ２は４０％≦Ｒ２≦６０％であることが望ましい。さらに、観察領域Ｓに含まれる粒子２１は、上記の第一粒子及び第二粒子に加え、角度θが４０°≦θ≦５０°となる第三粒子にも分類される。観察領域Ｓに含まれる第三粒子の数をＮ３とすると、第三粒子の数Ｎ３の割合Ｒ３はＲ３＝Ｎ３／Ｎと算出される。そして、この第三粒子の数Ｎ３の割合Ｒ３は、５％≦Ｒ３≦１５％であることが望ましい。

【0021】

樹脂バインダ２０に含まれる固体潤滑剤の粒子２１は、上述のように角度θを有している。このとき、粒子２１の長軸３１の長さをＬとすると、粒子２１は、図４に示すように垂直方向成分の長さＬ１＝Ｌ×ｓｉｎθと、水平方向成分の長さＬ２＝Ｌ×ｃｏｓθとを有する。この垂直方向成分の長さＬ１と水平方向成分の長さＬ２との関係を示す値は、下記の式（２）によって算出される。このとき、垂直成分率Ｒｘは、０．２０≦Ｒｘ≦０．５０であることが望ましく、０．２５≦Ｒｘ≦０．４０であることがより望ましい。この垂直成分率Ｒｘは、観察領域Ｓに含まれる固体潤滑剤の粒子２１から次の式（２）を用いて算出している。
Ｒｘ＝ΣＬｓｉｎθ／｛Σ（Ｌｓｉｎθ＋Ｌｃｏｓθ）｝
＝ΣＬ１／Σ（Ｌ１＋Ｌ２） 式（２）

【0022】

上記のように摺動面１４に平行な直線３３を０°とし、これに垂直な仮想的な軸３４を９０°としたとき、この直線３３から軸３４までの０°～９０°の範囲は、１０°刻みでＡ－１０°＜ｘ≦Ａ°（Ａ＝１０、２０、３０、・・・、９０）の角度範囲に区分される。すなわち、直線３３から軸３４までの範囲は、０°≦ｘ≦１０°、１０°＜ｘ≦２０°、２０°＜ｘ≦３０°、３０°＜ｘ≦４０°、４０°＜ｘ≦５０°、５０°＜ｘ≦６０°、６０°＜ｘ≦７０°、７０°＜ｘ≦８０°、８０°＜ｘ≦９０にそれぞれ分割される。この場合、Ａ＝１０のときに限り、下限となるθ＝０°は０°～１０°の角度範囲に含むものとする。観察領域Ｓに含まれる粒子２１の長軸３１の角度θは、この１０°の角度範囲のいずれに属するか分類される。そして、区分された１０°の角度範囲ごとに、長軸３１が当該角度範囲となる粒子２１の数をカウントし、その数はｎとする。このとき、観察領域Ｓに含まれる粒子２１の分布割合ｎ／Ｎ（％）は、下記の式（１）で示される分布を示すことが好ましい。式（１）において、ｅは自然対数であり、ａは分布のパラメータである。分布のパラメータａは、例えば１０≦ａ≦１６０であることが望ましい。なお、式（１）において、左辺のｎ／Ｎ［％］は、百分率として換算した値を意味する。

【0023】

【数2】

【0024】

次に、本実施形態による摺動部材１０の製造方法を説明する。
図５に示すように裏金層１１の一方の面側に軸受合金層１２が形成されたバイメタル４０は、円筒形状に成形される。この場合、バイメタル４０は、裏金層１１を円筒形状とした後、内周側に軸受合金層１２を形成してもよい。また、バイメタル４０は、円筒形状に限らず、半円筒形状又は円筒を周方向へ複数に分割した形状であってもよい。バイメタル４０は、内周側である軸受合金層１２と対向する位置にスプレー部４１及び熱源４２が配置される。スプレー部４１は、ノズル４３を有している。ノズル４３は、樹脂オーバレイ層１３を形成するための固体潤滑剤の粒子２１を含む樹脂バインダ２０を噴射する。また、熱源４２は、噴射された樹脂バインダ２０を乾燥するためにバイメタル４０の内周側を加熱する。

【0025】

本実施形態の場合、円筒形状に形成されたバイメタル４０は、図５の矢印で示すように周方向へ回転される。これにより、スプレー部４１のノズル４３は、回転するバイメタル４０の内周側へ固体潤滑剤の粒子２１を含む樹脂バインダ２０を噴射する。バイメタル４０の内周側に付着した樹脂バインダ２０は、熱源４２によって加熱され、乾燥される。

【0026】

単にスプレー部４１のノズル４３から固体潤滑剤の粒子２１を含む樹脂バインダ２０をバイメタル４０の内周側に噴射する場合、樹脂バインダ２０に含まれる固体潤滑剤の粒子２１は不規則な姿勢となる。つまり、固体潤滑剤の粒子２１は、姿勢が制御されることなく、角度θの分布がランダムとなる不規則な姿勢で樹脂バインダ２０に含まれる。これに対し、本実施形態では、樹脂オーバレイ層１３を形成するとき、バイメタル４０は高速で回転されながら樹脂バインダ２０が吹き付けられるとともに乾燥される。これにより、樹脂バインダ２０は、吹き付けられた層の内部に先行して表面つまりノズル４３に近い側が固化する。そのため、バイメタル４０に付着した樹脂バインダ２０は、表面が固化するとともに、内部が半乾き状態となる。これにより、樹脂バインダ２０に含まれる固体潤滑剤の粒子２１は、長軸３１の表面に近い側が他の部分に先行して固化した樹脂バインダ２０に捕捉されて姿勢の変化が制限される。一方、固体潤滑剤の粒子２１は、樹脂バインダ２０の内部が固化するまで、半乾きの樹脂バインダ２０の内部で姿勢の変化が可能である。そのため、固体潤滑剤の粒子２１は、バイメタル４０の回転によって加わる遠心力によって、半乾きの樹脂バインダ２０の内部で摺動面１４に対する角度θが変化する。そして、樹脂バインダ２０が内側まで完全に乾燥することにより、固体潤滑剤の粒子２１はその姿勢が固定される。

【0027】

このように、本実施形態では、例えばバイメタル４０の回転数、熱源４２の温度、熱源４２から形成される樹脂バインダ２０までの距離などを調整することにより、樹脂バインダ２０に含まれる固体潤滑剤の粒子２１の角度θが制御される。なお、バイメタル４０の回転数は、樹脂オーバレイ層１３を形成する初期から終期まで一定であってもよく、形成の途中に加速及び減速してもよい。

【0028】

以上のように、固体潤滑剤の粒子２１を含む樹脂バインダ２０をバイメタル４０に噴射し、固化した樹脂バインダ２０が所望の厚さまで形成されると、樹脂オーバレイ層１３を備える摺動部材１０が形成される。

【0029】

以下、本実施形態による摺動部材１０の実施例を比較例と対比しながら説明する。
上記の手順によって製造した摺動部材１０の実施例及び比較例の試料は、図６に示す条件を用いて摩耗量から耐摩耗性を評価するとともに、摩擦係数を測定した。図６に示す試験条件において、回転数は、５００ｒｐｍで一定ではなく、５秒ごとに０ｒｐｍと５００ｒｐｍとを繰り返す「起動－停止」試験である。

【0030】

図７に示すように、割合Ｒ１及び割合Ｒ２の双方を充足する実施例１～実施例５は、いずれも摩擦係数の増大を招くことなく、樹脂オーバレイ層１３の強度が向上し、耐摩耗性が向上している。これに対し、比較例１は、割合Ｒ１及び割合Ｒ２をいずれも充足しておらず、実施例１～実施例５と比較して摩耗量が増大している。同様に、割合Ｒ１を充足しない比較例２及び比較例３は、実施例１～実施例５と比較して摩耗量が増大している。これにより、粒子２１のうち角度θが７０°～９０°となる第一粒子の割合Ｒ１が増加すると、厚さ方向の荷重をこの第一粒子が受け止め、この荷重に対する耐性が大きくなると考えられる。これにより、厚さ方向で支持する第一粒子が増加した樹脂オーバレイ層１３は、強度が向上し、耐摩耗性が向上する。一方、割合Ｒ１が過大となる比較例５及び比較例６は、耐摩耗性が向上するものの、摩擦係数が悪化している。これは、樹脂オーバレイ層１３に含まれる固体潤滑剤の粒子２１のうち立ち上がった状態の第一粒子の割合Ｒ１が過大になると、摺動面１４に露出する固体潤滑剤の粒子２１の露出面積が減少するためと考えられる。同様に、粒子２１のうち第二粒子の割合Ｒ２が減少した比較例４及び比較例６は、摩擦係数が悪化することが分かる。第二粒子は、樹脂オーバレイ層１３において摺動面１４に沿って寝た状態となる。そのため、摺動面１４に露出したとき、相手部材と比較的大きな面で接する。そのため、第二粒子は、樹脂オーバレイ層１３の摩擦係数の低減に寄与する。
以上、図７に示すように第一粒子の割合Ｒ１及び第二粒子の割合Ｒ２を適切な範囲に制御することにより、樹脂オーバレイ層１３は摩擦係数の増大を招くことなく、耐摩耗性の向上を図ることができる。

【0031】

図８は、樹脂オーバレイ層１３に含まれる固体潤滑剤の粒子２１のうち第三粒子の割合Ｒ３について検証している。第三粒子の割合Ｒ３が５％≦Ｒ３≦１５％となる実施例７～実施例９は、割合Ｒ１及び割合Ｒ２を充足するものの割合Ｒ３がこれらの範囲に属していない実施例６と比較して摩耗量が顕著に減少している。これは、第三粒子は、樹脂オーバレイ層１３において第一粒子と第二粒子との中間の姿勢となる。そのため、第三粒子は、樹脂オーバレイ層１３の内側において筋交いのような役割を果たす。これにより、第三粒子は、樹脂オーバレイ層１３の強度の向上に寄与すると考えられる。一方、割合Ｒ１及び割合Ｒ２を充足するものの第三粒子の割合Ｒ３が上限を超えた実施例１０は、摩耗量が減少するものの、摩擦係数がやや悪化している。このことからも、第三粒子の割合Ｒ３は、適切な範囲に制御することが好ましいことが分かる。

【0032】

図９は、樹脂オーバレイ層１３に含まれる固体潤滑剤の粒子２１の垂直成分率Ｒｘについて検証している。垂直成分率Ｒｘが０．２０≦Ｒｘ≦０．５０となる実施例１２～実施例１８は、耐摩耗性が向上するとともに、摩擦係数が維持又は減少することが分かる。特に、垂直成分率Ｒｘが０．２５≦Ｒｘ≦０．４０となる実施例１３～実施例１６は、耐摩耗性と摩擦係数とを両立していることが分かる。このことから、垂直成分率Ｒｘは、耐摩耗性の向上と摩擦係数の減少との両立に寄与していることが分かる。

【0033】

図１０は、固体潤滑剤の粒子２１の分布について検証している。図１０に示すように、固体潤滑剤の粒子２１の分布が式（１）を充足している実施例２１及び実施例２２は、摩擦係数が維持されたまま、摩耗量のさらなる顕著な減少が図られている。このことから、固体潤滑剤の粒子２１の分布が式（１）を充足するとき、摩擦係数を維持しつつ、耐摩耗性の向上が図られることが分かる。

【0034】

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

【符号の説明】

【0035】

図面中、１０は摺動部材、１２は軸受合金層、１３は樹脂オーバレイ層、１４は摺動面、２０は樹脂バインダ、２１は粒子を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】