JP2001304267A

JP2001304267A - 摺動部材およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001304267A
Application number: JP2000119939A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kano; 納眞加; Hirotaka Chiba; 葉啓貴千; Toshikazu Nanbu; 部俊和南; Masahiro Komata; 又正博小; Minoru Ota; 田稔太
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2001-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】バレル研磨により表面仕上げをした従来の摺
動部材に対して、摩擦係数のさらなる低減が求められて
いた。【解決手段】表面に、高低差０．２μｍ以下の凹部２
と凸部３を等間隔で交互に形成し、凹凸の配列方向の断
面において、凹凸の１／２の高さを通る中心線Ｃ上での
凹部の長さＬｃが凸部の長さＬｍよりも大きく形成した
摺動部材１とすることにより、摩擦係数の充分な低減を
実現すると共に、低摩擦の状態が継続的に得らるものと
なった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低摩擦な摺動部
材、例えば、自動車のエンジンを構成する軸受やローラ
等の各種部品として用いられる摺動部材およびその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の摺動部材としては、例え
ば自動車のエンジンに用いられるニードルベアリングの
構成部品があり、この部品はバレル研磨によって所定の
表面粗さとなるように仕上げられる。すなわち、図１２
に示すように、バレル１０１内に研磨材１０２とともに
部品（摺動部材）１００を投入し、バレル１０１を回転
させることで部品１００の表面を研磨材１０２により研
磨するものである。このように仕上げられた部品１００
の表面は、その粗さ断面曲線を図１３に示すように、微
細な加工痕をランダムに有する面に仕上げられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たようなバレル研磨により表面仕上げをしたニードルベ
アリングの部品１００にあっては、潤滑状態が厳しい摩
擦条件下での使用において０．０２程度の摩擦係数を発
生するものとなっていたため、摩擦係数のさらなる低減
が求められていた。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、上記従来の状況に鑑みて成さ
れたもので、摩擦係数の低減を実現することができると
共に、その低摩擦の状態を継続的に得ることができる摺
動部材およびその製造方法を提供することを目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる摺動部材
は、請求項１として、表面に、高低差０．２μｍ以下の
凹部と凸部を等間隔で交互に形成すると共に、凹凸の配
列方向の断面において、凹凸の１／２の高さを通る中心
線上での凹部の長さＬｃが凸部の長さＬｍよりも大きく
形成してある構成とし、請求項２として、凹部の長さＬ
ｃの凸部の長さＬｍに対する比Ｌｃ／Ｌｍが１．１以上
１．５以下である構成とし、請求項３として、凸部のピ
ッチが１０μｍ以上１００μｍ以下である構成とし、請
求項４として、凸部の頂部の表面粗さがＲｚ４０ｎｍ以
下である構成とし、請求項５として、凹部および凸部が
相手部材に対する摺動方向に沿って連続的に形成してあ
る構成とし、請求項６として、表面硬さがＨｖ６００以
上である構成とし、請求項７として、浸炭鋼、軸受鋼、
高速度鋼および窒化珪素から選択した材料から成る構成
としており、上記構成をもって従来の課題を解決するた
めの手段としている。

【０００６】本発明に係わるニードルベアリングは、請
求項８に記載しているように、請求項１〜７のいずれか
に記載の摺動部材を用いたことを特徴としている。ま
た、本発明に係わるエンジン動弁系用ローラカムフォロ
アは、請求項９に記載しているように、請求項１〜７の
いずれかに記載の摺動部材をローラロッカーアームのア
ウタロータに用いたことを特徴とし、請求項１０に記載
しているように、アウタローラの相手部材であるカムの
表面粗さがＲａ０．１μｍ以下であることを特徴とし、
請求項１１に記載しているように、カムの幅方向両端側
のエッジが面取りしてあることを特徴としている。な
お、請求項１１におけるカムの面取りは、例えばＲ０．
３ｍｍ以上Ｒ０．６ｍｍ以下とするのが望ましい。

【０００７】本発明に係わる摺動部材の製造方法は、請
求項１２として、請求項１〜７のいずれかに記載の摺動
部材を製造するに際し、摺動部材の表面に深さ１．５μ
ｍ以下の凹部を等間隔で形成して凹部および凸部を交互
に形成したのち、凹凸の高低差が０．２μｍ以下になる
まで凸部を除去加工する構成とし、請求項１３として、
請求項１〜７のいずれかに記載の摺動部材を製造するに
際し、摺動部材の表面を表面粗さがＲｚ４０ｎｍ以下と
なる状態に形成したのち、深さ０．２μｍ以下の凹部を
等間隔で形成して凹部および凸部を交互に形成する構成
とし、請求項１４として、切削加工、研削加工、ブラス
ト加工、レーザ加工およびエッチング加工の少なくとも
１つの加工により凹部を形成し、超仕上げ加工、ラッピ
ング加工、切削加工、研削加工および電解研磨加工の少
なくとも１つの加工により凸部を形成する構成とし、請
求項１５として、凹部と凸部に各々対応する切刃を有し
且つ双方の切刃の段差が０．２μｍ以下である工具を用
いて凹部と凸部を同時に形成する構成とし、請求項１６
として、平均砥粒径が３μｍ以下の固定砥粒工具を用い
て凸部を加工する構成とし、請求項１７として、平均砥
粒径が３０μｍ以下で且つ樹脂で結合した弾性砥石を用
いて凸部を加工する構成とし、請求項１８として、摺動
部材が、外周面を摺動面とする円柱体であって、摺動部
材を中心軸回りに回転させると共に、摺動部材と工具と
を摺動部材の軸線方向に相対的に移動させて摺動部材の
外周面に凹部を螺旋状に形成する構成としており、上記
構成をもって従来の課題を解決するための手段としてい
る。

【０００８】なお、上記構成において、切削あるいは研
削を行う工具には、例えば、加工を行う先端形状がＲ１
ｍｍ以上Ｒ１０ｍｍ以下の工具を用いるのが望ましく、
ＣＢＮ工具、ダイヤモンド工具、ＴｉＮ等の被覆を施し
たコーティング工具などを用いることができる。また、
固定砥粒工具には、砥石やラッピングフィルムなどを用
いることができる。さらに、弾性砥石には、ゴムと砥粒
を結合したものや、エポキシ、フェノールおよびＰＶＡ
等の樹脂と砥粒を結合したものを用いることができる。

【０００９】

【発明の作用】本発明の請求項１に係わる摺動部材で
は、図１に摺動部材１の表面の微細断面形状を示すよう
に、凹部２と凸部３が規則的に形成してあり、このと
き、凹凸の高低差Ｈを０．２μｍ以下とし、且つ、凹凸
の高さの１／２を通る中心線Ｃ上での凹部２の長さＬｃ
を凸部３の長さＬｍよりも大きくしている。これによ
り、表面に加工痕をランダムに有する摺動部材に比べ
て、相手部材との接触状態が均一で安定したものとな
り、摩擦係数を充分に低減し得ると共に、低摩擦の状態
が継続的に得られる。この場合、凹凸の高低差Ｈを０．
２μｍよりも大きくすると、油切れによるスカッフィン
グ（Ｓｃｕｆｆｉｎｇ）が発生して摩擦係数の低減が妨
げられることとなり、また、凹凸の高さの１／２を通る
中心線Ｃ上での凹部２の長さＬｃを凸部３の長さＬｍよ
りも小さくすると、相手部材に対する接触面積が増大し
て摩擦係数を充分に低減させることが困難になる。

【００１０】本発明の請求項２に係わる摺動部材では、
凹部の長さＬｃの凸部の長さＬｍに対する比Ｌｃ／Ｌｍ
を１．１以上１．５以下としているので、摩擦係数を充
分に低減し得ると共に、低摩擦の状態が継続的に得られ
る。この場合、上記の比Ｌｃ／Ｌｍを１．１よりも小さ
くすると、相手部材に対する接触面積が増大して摩擦係
数を充分に低減させることが困難になり、また、上記の
比Ｌｃ／Ｌｍを１．５よりも大きくすると、凸部の摩滅
が発生して低摩擦の状態を継続的に得ることが困難にな
る。

【００１１】本発明の請求項３に係わる摺動部材では、
図１に示す凸部３の頂点のピッチＰを１０μｍ以上１０
０μｍ以下としているので、摩擦係数を充分に低減し得
ると共に、低摩擦の状態が継続的に得られる。この場
合、凸部３のピッチＰを１０μｍよりも小さくすると、
相手部材に対する接触面積が増大して摩擦係数を充分に
低減させることが困難になり、また、凸部３のピッチＰ
を１００μｍよりも大きくすると、凸部３の摩滅が発生
して低摩擦の状態を継続的に得ることが困難になる。

【００１２】本発明の請求項４に係わる摺動部材では、
凸部の頂部の表面粗さをＲｚ４０ｎｍ以下としているの
で、摩擦係数を充分に低減し得ると共に、低摩擦の状態
が継続的に得られる。表面粗さは原子力間顕微鏡で測定
される。この場合、凸部の頂部の表面粗さをＲｚ４０ｎ
ｍよりも大きくすると、当然摩擦係数が減少することと
なり、表面に加工痕をランダムに有する摺動部材に比べ
て、摩擦係数を充分に低減させることが困難になる。

【００１３】本発明の請求項５に係わる摺動部材では、
凹部および凸部を相手部材に対する摺動方向に沿って連
続的に形成してあるので、相手部材との接触状態が均一
で安定したものとなり、摩擦係数を充分に低減し得ると
共に、低摩擦の状態が継続的に得られる。

【００１４】本発明の請求項６に係わる摺動部材では、
表面硬さをＨｖ６００以上としたので、耐摩耗性が向上
して低摩擦の状態が継続的に得られる。この場合、表面
硬さをＨｖ６００よりも小さくすると、スカッフィング
が発生するとともに凹凸形状が摩滅し、摩擦係数を充分
に低減させることも低摩擦の状態を継続的に得ることも
困難になる。

【００１５】本発明の請求項７に係わる摺動部材では、
浸炭鋼、軸受鋼、高速度鋼および窒化珪素から選択した
材料から成る摺動部材としたので、充分な耐摩耗性が得
られると共に、摩擦係数を充分に低減させることや低摩
擦状態を継続的に得ることが可能になる。

【００１６】本発明の請求項８に係わるニードルベアリ
ングでは、請求項１〜７のいずれかに記載の摺動部材を
用いているので、転動面の摩擦係数を低減し得ると共
に、低摩擦の状態が継続的に得られるものとなり、ま
た、耐摩耗性も向上することとなる。

【００１７】本発明の請求項９に係わるエンジン動弁系
ローラカムフォロアでは、請求項１〜７のいずれかに記
載の摺動部材を図２および図３に示すローラロッカーア
ーム１１のアウタロータ１２に用いているので、アウタ
ローラ１２の転動面１２Ａの摩擦係数を低減し得ると共
に、低摩擦の状態が継続的に得られるものとなり、ま
た、耐摩耗性も向上することとなる。

【００１８】本発明の請求項１０に係わるエンジン動弁
系ローラカムフォロアでは、アウタローラの相手部材で
あるカムの表面粗さをＲａ０．１μｍ以下としているの
で、アウタローラとカムとの間において、低摩擦の状態
を長期にわたって維持し得るものとなる。この場合、カ
ムの表面粗さをＲａ０．１μｍよりも大きくすると、ス
カッフィングが発生して低摩擦の状態を長期にわたって
維持することが困難になる。

【００１９】本発明の請求項１１に係わるエンジン動弁
系ローラカムフォロアでは、カムの幅方向両端側のエッ
ジが、例えばＲ０．３ｍｍ以上Ｒ０．６ｍｍ以下の範囲
となるように面取りしてあるので、カムのエッジによる
スカッフィングの発生や凹凸の摩滅が防止され、低摩擦
の状態を長期にわたって維持し得るものとなる。

【００２０】本発明の請求項１２に係わる摺動部材の製
造方法では、摺動部材の表面に深さが１．５μｍ以下の
凹部２を等間隔で形成したのち、凹凸の高低差が０．２
μｍ以下になるまで凸部を除去加工することにより、請
求項１〜７のいずれかに記載の摺動部材となるように、
凹凸の高低差、凹凸の１／２の高さを通る中心線上での
凹部の長さＬｃと凸部の長さＬｍとの関係、凸部のピッ
チおよび凸部の頂部の表面粗さが所定の値に形成され
る。

【００２１】本発明の請求項１３に係わる摺動部材の製
造方法では、摺動部材の表面を表面粗さがＲｚ４０ｎｍ
以下となる状態に形成したのち、深さ０．２μｍ以下の
凹部を等間隔で形成するので、先に摺動部材の表面を形
成した段階で未形成の凸部の頂部の表面粗さがＲｚ４０
ｎｍ以下に形成されたことになり、その後の凹部の形成
により、請求項１〜７のいずれかに記載の摺動部材とな
るように、凹凸の高低差、凹凸の１／２の高さを通る中
心線上での凹部の長さＬｃと凸部の長さＬｍとの関係、
および凸部のピッチが所定の値に形成される。

【００２２】本発明の請求項１４に係わる摺動部材の製
造方法では、切削加工、研削加工、ブラスト加工、レー
ザ加工およびエッチング加工の少なくとも１つの加工に
より凹部を形成し、超仕上げ加工、ラッピング加工、切
削加工、研削加工および電解研磨加工の少なくとも１つ
の加工により凸部を形成することにより、凹凸の高低
差、凹凸の１／２の高さを通る中心線上での凹部の長さ
Ｌｃと凸部の長さＬｍとの関係、凸部のピッチおよび凸
部の頂部の表面粗さが所定の値に形成され、凹凸の微細
断面形状を高精度に形成し得ることとなる。

【００２３】本発明の請求項１５に係わる摺動部材の製
造方法では、凹部と凸部に各々対応する切刃を有し且つ
双方の切刃の段差が０．２μｍ以下である工具を用いて
凹部と凸部を同時に形成するので、１つの工具を使用し
て高低差が０．２μｍ以下の凹部と凸部を短時間に形成
し得ることとなる。

【００２４】本発明の請求項１６に係わる摺動部材の製
造方法では、平均砥粒径が３μｍ以下の固定砥粒工具を
用いて凸部を加工することにより、凸部の頂部の表面粗
さがＲｚ４０ｎｍ以下に形成される。

【００２５】本発明の請求項１７に係わる摺動部材の製
造方法では、平均砥粒径が３０μｍ以下で且つ樹脂で結
合した弾性砥石を用いて凸部を加工することにより、凸
部の頂部の表面粗さがＲｚ４０ｎｍ以下に形成される。

【００２６】本発明の請求項１８に係わる摺動部材の製
造方法では、摺動部材が、外周面を摺動面とする円柱体
であって、摺動部材を中心軸回りに回転させると共に、
摺動部材と工具とを摺動部材の軸線方向に相対的に移動
させて摺動部材の外周面に凹部を螺旋状に形成すること
により、凹部および凸部が相手部材に対する摺動方向に
沿って連続的に且つ短時間で形成される。

【００２７】

【発明の効果】本発明の請求項１に係わる摺動部材によ
れば、表面の微細断面形状において、高低差Ｈが０．２
μｍ以下であり且つ凹凸の高さの１／２を通る中心線上
での凹部の長さＬｃが凸部の長さＬｍよりも大きい規則
的な凹凸形状を形成したことにより、潤滑状態が厳しい
摩擦条件下においても、表面に加工痕をランダムに有す
る摺動部材に比べて摩擦係数を充分に低減することがで
き、また、低摩擦の状態を継続的に得ることができると
いう著大なる効果がもたらされる。

【００２８】本発明の請求項２に係わる摺動部材によれ
ば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、
凹凸の配列方向の断面において、凹部の長さＬｃの凸部
の長さＬｍに対する比Ｌｃ／Ｌｍを１．１以上１．５以
下としたことから、摩擦係数のさらなる低減を実現する
ことができると共に、凸部の磨滅を防止して低摩擦の状
態を継続的に得ることができる。

【００２９】本発明の請求項３に係わる摺動部材によれ
ば、請求項１および２と同様の効果を得ることができる
うえに、凸部のピッチを１０μｍ以上１００μｍ以下と
したことから、摩擦係数のさらなる低減を実現すること
ができると共に、凸部の磨滅を防止して低摩擦の状態を
継続的に得ることができる。

【００３０】本発明の請求項４に係わる摺動部材によれ
ば、請求項１〜３と同様の効果を得ることができるうえ
に、凸部の頂部の表面粗さをＲｚ４０ｎｍ以下としたこ
とから、摩擦係数のさらなる低減を実現することができ
る。

【００３１】本発明の請求項５に係わる摺動部材によれ
ば、請求項１〜４と同様の効果を得ることができるうえ
に、凹部および凸部を相手部材に対する摺動方向に沿っ
て連続的に形成したことから、相手部材との接触状態を
より均一で安定したものにすることができ、摩擦係数の
さらなる低減および低摩擦状態の維持に貢献することが
できる。

【００３２】本発明の請求項６に係わる摺動部材によれ
ば、請求項１〜５と同様の効果を得ることができるうえ
に、表面硬さをＨｖ６００以上としたことから、耐摩耗
性が高められることとなって、とくに低摩擦状態の維持
に貢献することができる。

【００３３】本発明の請求項７に係わる摺動部材によれ
ば、請求項１〜６と同様の効果を得ることができるうえ
に、浸炭鋼、軸受鋼、高速度鋼および窒化珪素から選択
した材料から成る摺動部材としたことから、摩擦係数の
さらなる低減や低摩擦状態の維持に貢献することができ
る。

【００３４】本発明の請求項８に係わるニードルベアリ
ングによれば、内外輪やニードルの転動面の摩擦係数を
充分に低減させることができると共に、低摩擦の状態を
継続的に得ることができ、また、耐摩耗性を向上させる
ことも可能となって、ニードルベアリングの機能を大幅
に高めることができる。

【００３５】本発明の請求項９に係わるエンジン動弁系
ローラカムフォロアによれば、ロッカーアームにおける
アウタローラの転動面の摩擦係数を充分に低減すること
ができると共に、低摩擦の状態を継続的に得ることがで
き、また、耐摩耗性を向上させることも可能となって、
アウタローラの機能を大幅に高めることができる。

【００３６】本発明の請求項１０に係わるエンジン動弁
系ローラカムフォロアによれば、請求項９と同様の効果
を得ることができるうえに、アウタローラの相手部材で
あるカムの表面粗さをＲａ０．１μｍ以下としたことか
ら、アウタローラとカムとの間において、低摩擦の状態
を長期にわたって維持することができる。

【００３７】本発明の請求項１１に係わるエンジン動弁
系ローラカムフォロアによれば、請求項９および１０と
同様の効果を得ることができるうえに、カムの幅方向両
端側のエッジを面取りしたことから、カムのエッジによ
るスカッフィングの発生や凹凸の摩滅をより確実に防止
することができ、低摩擦状態の維持に貢献することがで
きる。

【００３８】本発明の請求項１２に係わる摺動部材の製
造方法によれば、請求項１〜７のいずれかに記載の摺動
部材を製造するに際し、表面の凹凸の微細断面形状を高
精度に且つ簡単に形成することができる。

【００３９】本発明の請求項１３に係わる摺動部材の製
造方法によれば、請求項１〜７のいずれかに記載の摺動
部材を製造するに際し、表面の凹凸の微細断面形状を高
精度に且つ簡単に形成することができる。

【００４０】本発明の請求項１４に係わる摺動部材の製
造方法によれば、請求項１２および１３と同様の効果を
得ることができるうえに、凹部の加工手段および凸部の
加工手段を各々選択することにより、表面の凹凸の様々
な設定に応じて高精度な微細断面形状を形成することが
できる。

【００４１】本発明の請求項１５に係わる摺動部材の製
造方法によれば、凹部と凸部に各々対応する切刃を有し
且つ双方の切刃の段差が０．２μｍ以下である工具を用
いて凹部と凸部を同時に形成することから、１つの工具
を使用して高低差が０．２μｍ以下の凹部と凸部を高精
度に且つ短時間で効率良く形成することができる。

【００４２】本発明の請求項１６に係わる摺動部材の製
造方法によれば、請求項１２，１３および１５と同様の
効果を得ることができるうえに、平均砥粒径が３μｍ以
下の固定砥粒工具を用いて凸部を加工することから、凸
部の頂部の表面粗さをＲｚ４０ｎｍ以下とする高精度な
加工を行うことができる。

【００４３】本発明の請求項１７に係わる摺動部材の製
造方法によれば、請求項１２，１３および１５と同様の
効果を得ることができるうえに、平均砥粒径が３０μｍ
以下の弾性砥石を用いて凸部を加工することから、凸部
の頂部の表面粗さをＲｚ４０ｎｍ以下とする高精度な加
工を行うことができる。

【００４４】本発明の請求項１８に係わる摺動部材の製
造方法によれば、請求項１２，１３，１５〜１７と同様
の効果を得ることができるうえに、外周面を摺動面とす
る円柱体の摺動部材を製造するに際して、凹部および凸
部を相手部材に対する摺動方向に沿って連続的に且つ短
時間で効率良く形成することができる。

【００４５】

【実施例】図４および図５は、本発明に係わる摺動部材
およびその製造方法の一実施例を説明する図である。

【００４６】図示の摺動部材１は、自動車のエンジン駆
弁系用ローラカムフォロアを構成するローラロッカーア
ーム（図２および図３参照）であって、その外周面を摺
動面とする円筒状を成しており、例えばＳＣＭ４２０浸
炭鋼を浸炭熱処理したものである。

【００４７】この実施例では、図４（ａ）に示すよう
に、摺動部材１の表面に、深さＤが１．５μｍ以下の凹
部２を等間隔で形成することで、凹部２と凸部３を交互
に形成する。すなわち、図４（ｂ）に示すように、摺動
部材１の一端部を主軸台２１のチャック２１Ａで回転可
能に保持すると共に、摺動部材１の他端部を心押し台２
２のセンタ２２Ａで回転自在に保持する。そして、摺動
部材１を中心軸回りに回転させると共に、切削用あるい
は研削用の工具２３を中心軸方向に一定速度で送ること
により、摺動部材１の外周面に凹部２を螺旋状に形成
し、これにより凹部２と凸部３を等間隔で交互に形成す
る。この際、工具２３としては、鋭利な刃先先端（例え
ばＲ１ｍｍ）を有する多結晶ＣＢＮ工具、ダイヤモンド
工具あるいはＴｉＮ等の被覆を施したコーティング工具
が用いられる。なお、図４（ｂ）においては、凹部２お
よび凸部３を大きく示しているが、実際には微細な凹凸
形状である。

【００４８】その後、摺動部材１には、図５（ａ）に示
すように、凹凸の高低差Ｈが０．２μｍ以下となるまで
凸部３の除去加工が行われる。すなわち、図５（ｂ）に
示すように、一対の送りローラ２４，２５の間に、粒径
３μｍの酸化アルミニウム粒子を有するラッピングフィ
ルム２６を張り渡し、このラッピングフィルム２６に摺
動部材１の外周面を接触させると共に、バックシュー２
７によりラッピングフィルム２６を摺動部材１に押し付
ける状態にする。そして、図中の矢印で示す如く、送り
ローラ２４，２５でラッピングフィルム２６を一方向に
送ると共に、摺動部材１を中心軸回りに回転させること
により、摺動部材１の表面における凸部３を研削する。

【００４９】このようにして得られた摺動部材１は、凹
部２および凸部３が相手部材に対する摺動方向、つまり
円周方向に沿って連続的に形成されていて、図１に示す
ように、表面に、高低差０．２μｍ以下の凹部２と凸部
３が等間隔で交互に形成されると共に、凹凸の配列方向
の断面において、凹凸の１／２の高さを通る中心線Ｃ上
での凹部２の長さＬｃが凸部３の長さＬｍよりも大きく
形成されている。より詳しくは、凹部２の長さＬｃの凸
部３の長さＬｍに対する比Ｌｃ／Ｌｍが１．１以上１．
５以下となるように形成され、凸部３のピッチＰが１０
μｍ以上１００μｍ以下となるように形成され、凸部３
の頂部の表面粗さがＲｚ４０ｎｍ以下となるように形成
されており、且つ表面硬さがＨｖ６００以上を有するも
のとなっている。これにより、摺動部材１は、表面に加
工痕をランダムに有する摺動部材に比べて、相手部材と
の接触状態が均一で安定したものとなり、摩擦係数を充
分に低減し得ると共に、低摩擦の状態が継続的に得られ
ることとなる。

【００５０】図６および図７は、本発明に係わる摺動部
材およびその製造方法の他の実施例を説明する図であ
る。

【００５１】この実施例では、図６に示すように、電解
研磨加工により、摺動部材１の表面をその粗さがＲｚ４
０ｎｍ以下となるように形成する。すなわち、主軸台２
１のチャック２１Ａと心押し台２２のセンタ２２Ａによ
り回転可能に保持した摺動部材１を陽極側とし、砥石２
８を備えた陰極側の電解液供給部２９から摺動部材１の
外周面に電解液３０を供給して、摺動部材１の外周面を
鏡面加工する。この場合、摺動部材１の表面粗さは原子
力間顕微鏡により測定される。このように、摺動部材１
の外周面を形成することにより、この時点では未形成の
凸部３の頂部が表面粗さＲｚ４０ｎｍ以下に形成される
ことになる。

【００５２】その後、摺動部材１には、図７に示すよう
に凹部２が形成される。すなわち、主軸台２１のチャッ
ク２１Ａと心押し台２２のセンタ２２Ａにより摺動部材
１を回転軸回りに回転させながら、例えば刃先断面の両
側に中心が異なる円弧形状を有する薄刃砥石３１を用い
て、凹部２と凸部３が所定の寸法関係となるように凹部
２を等間隔に形成する。なお、図７においては、摺動部
材１の周方向に連続する凹部２を中心軸方向に等間隔で
形成する場合を示したが、凹部２を螺旋状に形成しても
良い。このようにして、この実施例の場合も先の実施例
と同様に、摩擦係数が小さく且つ低摩擦状態を維持する
ことができる摺動部材１が得られることとなる。

【００５３】図８および図９は、本発明に係わる摺動部
材およびその製造方法のさらに他の実施例を説明する図
である。

【００５４】この実施例では、凹部２と凸部３に各々対
応する切刃３２Ａ，３２Ｂを有し且つ双方の切刃３２
Ａ，３２Ｂの段差Ｓが０．２μｍ以下である工具３２を
用い、主軸台２１のチャック２１Ａと心押し台２２のセ
ンタ２２Ａにより摺動部材１を回転軸回りに回転させな
がら、摺動部材１の外周面に凹部２と凸部３を同時に螺
旋状に形成する。すなわち、この実施例の場合には、先
の実施例と同様に、摩擦係数が小さく且つ低摩擦状態を
維持することができる摺動部材１が得られるうえに、所
定の寸法関係を有する凹部２と凸部３を短時間で効率良
く形成し得ることとなる。

【００５５】図１０および図１１は、本発明に係わる摺
動部材およびその製造方法のさらに他の実施例を説明す
る図である。

【００５６】この実施例における摺動部材１は、ニード
ルベアリングを構成するものであって、図１０に示すよ
うに、主軸台２１のチャック２１Ａと心押し台２２のセ
ンタ２２Ａにより摺動部材１を回転軸回りに回転させな
がら、切削用あるいは研削用の工具３３を用いて摺動部
材１の外周に凹部２を螺旋状に形成する。こののち、図
１１に示すように、同じく主軸台２１のチャック２１Ａ
と心押し台２２のセンタ２２Ａにより摺動部材１を回転
軸回りに回転させながら、平均砥粒径が１２μｍのフェ
ノール系結合材を含む弾性砥石３４で凸部３を超仕上げ
加工する。この実施例にあっても先の各実施例と同様
に、摩擦係数が小さく且つ低摩擦状態を維持することが
できる摺動部材１が得られることとなる。

【００５７】なお、上記実施例以外に、凹部２は、ブラ
スト加工、レーザ加工およびエッチング加工によっても
形成することができると共に、凸部３は、切削加工や研
削加工によっても形成することかでき、とくに、凸部３
にあっては、平均砥粒径が３μｍ以下の砥石もしくはラ
ッピングフィルムなどの固定砥粒工具を用いて加工する
ことが可能であると共に、平均砥粒径が３０μｍ以下で
且つゴムで結合した弾性砥石あるいはエポキシやＰＶＡ
等の樹脂で結合した弾性砥石を用いて加工することも可
能である。

【００５８】ここで、本発明に係わる摺動部材の効果を
確認するために、摺動部材として、エンジン駆弁系用ロ
ーラカムフォロアに用いられているローラロッカーアー
ムのアウタローラを作成し、エンジン・モータリング試
験に供した。アウタローラの材料は、ＳＣＭ４２０浸炭
鋼を浸炭熱処理したものである。

【００５９】このとき、実施例１〜６は、凹凸の高低差
（凹部の深さ）が０．２μｍ以下の範囲で異なるものと
し、凹凸の中心線上での凹部の長さＬｃの凸部の長さＬ
ｍに対する比Ｌｃ／Ｌｍが１．１以上１．５以下の範囲
で異なるものとし、凹部の底面のＲが１〜１０ｍｍの範
囲で異なるものとし、凸部のピッチが１０〜１００μｍ
の範囲で異なるものとし、凸部の頂部の表面粗さがＲｚ
４０ｎｍ以下の範囲で異なるものとした。また、表面硬
さは、実施例４のみをＨｖ７００とし、それ以外をＨｖ
７２０とした。凹凸の仕上げ方法は、いずれも切削によ
る凹部の形成とラッピングによる凸部の除去加工の組合
わせとした。さらに、相手部材となるカムは、低合金の
チルド鋳鉄材料から成るものであって、いずれも表面粗
さをＲａ０．０８μｍとし、実施例２および３以外には
幅方向両側のエッジに面取りを施した。

【００６０】実施例１〜６に対して、比較例１は、バレ
ル研磨（図１２参照）により表面仕上げを施したもの
で、この比較例１を試験結果の基準とした。比較例２〜
９は、いずれも切削による凹部の形成とラッピングによ
る凸部の除去加工を組合わせたものであり、凹凸の形状
ならびに表面粗さおよび硬さを適宜異ならせたものとし
た。また、相手部材となるカムは、比較例９以外には幅
方向両側のエッジに面取りを施した。

【００６１】実施例１〜６および比較例１〜９の仕様を
表１に示す。

【００６２】

【表１】

【００６３】そして、各々の仕様を備えたアウタローラ
を組込んだロールロッカーアームと相手部材であるカム
とから成るローラカムフォロアをエンジンに装着し、以
下の試験条件で各々のフリクション・トルクを計測し
た。

【００６４】エンジン：排気量・２．０リッター、ＤＯ
ＨＣ型ガソリンエンジン駆動方式：外部モータエンジンオイル：５Ｗ−３０ＳＧ油温：８０℃ エンジン回転数：６００ｒｐｍヘルツ接触面圧：７００ＭＰａ試験時間：６０分上記試験の結果を表２に示す。なお、フリクション・ト
ルクの低減率は、比較例１のフリクション・トルクを基
準とするものである。

【００６５】

【表２】

【００６６】比較例２では、凹凸の高低差が０．６μｍ
と大きいため、油切れによるスカッフィングが試験初期
から発生し、フリクション低減の効果認められなかっ
た。

【００６７】比較例３では、凹部の長さＬｃの凸部の長
さＬｍに対する比Ｌｃ／Ｌｍが１と小さいために、フリ
クション低減の効果が認められなかった。

【００６８】比較例４では、凹部の長さＬｃの凸部の長
さＬｍに対する比Ｌｃ／Ｌｍが１．６と大きいために、
試験開始から３０分間まではフリクション低減の効果が
見られたものの、６０分経過した時点では凸部が摩滅し
てフリクション低減の効果が無くなった。

【００６９】比較例５では、凸部のピッチが９μｍと小
さいために、スカッフィングハ見られないものの、フリ
クション低減の効果が小さかった。

【００７０】比較例６では、凸部のピッチが１１０μｍ
と大きいために、比較例４と同様にフリクション低減の
効果を持続することができなかった。

【００７１】比較例７では、凸部の頂部の表面粗さが大
きいために、顕著なフリクション低減の効果が認められ
なかった。

【００７２】比較例８では、表面硬さがＨｖ６００以下
と低いために、スカッフィングが発生して凹凸形状が摩
滅した。

【００７３】比較例９では、相手部材であるカムの表面
粗さがＲａ０．３と大きいうえに、カムのエッジがある
ために、スカッフィングが発生して凹凸形状が摩滅し
た。

【００７４】上記の比較例１〜９に対して、実施例１〜
６では、いずれも１５％以上のフリクション低減率を確
認することができ、その低摩擦の状態を継続的に得られ
ることを確認した。

【００７５】なお、上記の試験では、摺動部材としてロ
ーラロッカーアームのアウタローラを対象としたが、種
々の機械に使用されるニードルベアリング等においても
上記試験結果と同様の効果が認められた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる摺動部材の微細断面形状を拡大
した断面図である。

【図２】摺動部材の一例であるローラロッカーアームの
アウタローラを説明する側面図である。

【図３】図２に示すアウタローラを説明する斜視図であ
る。

【図４】本発明に係わる摺動部材およびその製造方法の
一実施例において、摺動部材に凹部を形成した状態を説
明する断面図（ａ）、および凹部を形成する装置を説明
する側面図（ｂ）である。

【図５】図４に続いて凸部を除去加工した状態を説明す
る断面図（ａ）、および凸部を除去加工する装置を説明
する側面図（ｂ）である。

【図６】本発明に係わる摺動部材およびその製造方法の
他の実施例において、摺動部材に電解研磨加工を行う状
態を説明する側面図である。

【図７】図６に続いて摺動部材に凹部を形成した状態を
説明する側面図である。

【図８】本発明に係わる摺動部材およびその製造方法の
さらに他の実施例において、摺動部材に凹部と凸部を同
時に形成する装置を説明する側面図である。

【図９】図８中の工具の刃先部分を拡大した側面図であ
る。

【図１０】本発明に係わる摺動部材およびその製造方法
のさらに他の実施例において、摺動部材に凹部を形成す
る装置を説明する側面図である。

【図１１】図１０に続いて凸部を除去加工する装置を説
明する側面図である。

【図１２】従来におけるバレル研磨を説明する図であ
る。

【図１３】バレル研磨で表面仕上げをした摺動部材の粗
さ断面曲線を示す図である。

【符号の説明】

１摺動部材（アウタローラ）２凹部３凸部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｃ 33/58 Ｆ１６Ｃ 33/58 33/64 33/64 Ｆ１６Ｈ 53/06 Ｆ１６Ｈ 53/06 (72)発明者南部俊和神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者小又正博神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者太田稔神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3C045 AA10 3C058 AA05 AA09 AA12 AB01 CA01 CB01 3C063 AA02 BB07 BC03 BC04 EE01 FF30 3J030 EA22 EB02 EB09 EC04 EC07 3J101 AA14 AA24 AA52 AA62 BA02 BA10 BA52 BA70 DA11 DA12 EA02 EA44 FA60

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に、高低差０．２μｍ以下の凹部と
凸部を等間隔で交互に形成すると共に、凹凸の配列方向
の断面において、凹凸の１／２の高さを通る中心線上で
の凹部の長さＬｃが凸部の長さＬｍよりも大きく形成し
てあることを特徴とする摺動部材。
【請求項２】凹部の長さＬｃの凸部の長さＬｍに対す
る比Ｌｃ／Ｌｍが１．１以上１．５以下であることを特
徴とする請求項１に記載の摺動部材。
【請求項３】凸部のピッチが１０μｍ以上１００μｍ
以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の
摺動部材。
【請求項４】凸部の頂部の表面粗さがＲｚ４０ｎｍ以
下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
載の摺動部材。
【請求項５】凹部および凸部が相手部材に対する摺動
方向に沿って連続的に形成してあることを特徴とする請
求項１〜４のいずれかに記載の摺動部材。
【請求項６】表面硬さがＨｖ６００以上であることを
特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の摺動部材。
【請求項７】浸炭鋼、軸受鋼、高速度鋼および窒化珪
素から選択した材料から成ることを特徴とする請求項１
〜６のいずれかに記載の摺動部材。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の摺動部
材を用いたことを特徴とするニードルベアリング。
【請求項９】請求項１〜７のいずれかに記載の摺動部
材をローラロッカーアームのアウタロータに用いたこと
を特徴とするエンジン動弁系用ローラカムフォロア。
【請求項１０】アウタローラの相手部材であるカムの
表面粗さがＲａ０．１μｍ以下であることを特徴とする
請求項９に記載のエンジン動弁系用ローラカムフォロ
ア。
【請求項１１】カムの幅方向両端側のエッジが面取り
してあることを特徴とする請求項９または１０に記載の
エンジン動弁系用ローラカムフォロア。
【請求項１２】請求項１〜７のいずれかに記載の摺動
部材を製造するに際し、摺動部材の表面に深さ１．５μ
ｍ以下の凹部を等間隔で形成して凹部および凸部を交互
に形成したのち、凹凸の高低差が０．２μｍ以下になる
まで凸部を除去加工することを特徴とする摺動部材の製
造方法。
【請求項１３】請求項１〜７のいずれかに記載の摺動
部材を製造するに際し、摺動部材の表面を表面粗さがＲ
ｚ４０ｎｍ以下となる状態に形成したのち、深さ０．２
μｍ以下の凹部を等間隔で形成して凹部および凸部を交
互に形成することを特徴とする摺動部材の製造方法。
【請求項１４】切削加工、研削加工、ブラスト加工、
レーザ加工およびエッチング加工の少なくとも１つの加
工により凹部を形成し、超仕上げ加工、ラッピング加
工、切削加工、研削加工および電解研磨加工の少なくと
も１つの加工により凸部を形成することを特徴とする請
求項１２または１３に記載の摺動部材の製造方法。
【請求項１５】凹部と凸部に各々対応する切刃を有し
且つ双方の切刃の段差が０．２μｍ以下である工具を用
いて凹部と凸部を同時に形成することを特徴とする摺動
部材の製造方法。
【請求項１６】平均砥粒径が３μｍ以下の固定砥粒工
具を用いて凸部を加工することを特徴とする請求項１
２，１３および１５のいずれかに記載の摺動部材の製造
方法。
【請求項１７】平均砥粒径が３０μｍ以下で且つ樹脂
で結合した弾性砥石を用いて凸部を加工することを特徴
とする請求項１２，１３および１５のいずれかに記載の
摺動部材の製造方法。
【請求項１８】摺動部材が、外周面を摺動面とする円
柱体であって、摺動部材を中心軸回りに回転させると共
に、摺動部材と工具とを摺動部材の軸線方向に相対的に
移動させて摺動部材の外周面に凹部を螺旋状に形成する
ことを特徴とする請求項１２，１３，１５〜１７のいず
れかに記載の摺動部材の製造方法。