燃料噴射ポンプ用黒鉛添加軸受
【課題】 従来燃料噴射ポンプ用に使用されていた焼結銅合金系に代わる黒鉛添加樹脂系軸受を提供する。
【解決手段】 黒鉛−平均径が５〜５０μｍであり、黒鉛化度が０．６以上であり、かつ平均径の０．５倍以下である微粒子を除いた粒子の平均形状係数（ＹＡＶＥ）が１〜４であって、かつ形状係数（Ｙ）＝１〜１．５の範囲の粒子が個数割合で７０％以上存在する黒鉛５〜６０重量％と、残部ポリイミド樹脂及び／又はポリアミドイミド樹脂からなる摺動層を裏金上に焼成した軸受。
ＹＡＶＥ＝ｔｏｔａｌ[{ＰＭｉ２/４πＡｉ}]／ｉ
Ｙ＝ＰＭ２／４πＡ
ここで、ここで、ｔｏｔａｌは［ ］内の値のｉ個についての合計、ＰＭは粒子１個の周囲長さ、Ａは粒子１個当りの断面積、ｉは測定個数である。
【解決手段】 黒鉛−平均径が５〜５０μｍであり、黒鉛化度が０．６以上であり、かつ平均径の０．５倍以下である微粒子を除いた粒子の平均形状係数（ＹＡＶＥ）が１〜４であって、かつ形状係数（Ｙ）＝１〜１．５の範囲の粒子が個数割合で７０％以上存在する黒鉛５〜６０重量％と、残部ポリイミド樹脂及び／又はポリアミドイミド樹脂からなる摺動層を裏金上に焼成した軸受。
ＹＡＶＥ＝ｔｏｔａｌ[{ＰＭｉ２/４πＡｉ}]／ｉ
Ｙ＝ＰＭ２／４πＡ
ここで、ここで、ｔｏｔａｌは［ ］内の値のｉ個についての合計、ＰＭは粒子１個の周囲長さ、Ａは粒子１個当りの断面積、ｉは測定個数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射ポンプ用軸受に関するものであり、さらに詳しく述べるならば、本出願人が以前提案した公知の黒鉛添加樹脂系軸受を焼結銅合金軸受に匹敵する特性に改良した燃料噴射ホンプ用軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの燃料噴射装置は、燃料を微粒化して空気との均一噴霧混合状態を作り出し、かつ燃料噴射に必要な圧力を発生させ、エンジンの負荷・回転に応じた適切な噴射量・噴射時間で燃焼室内へ燃料を噴射する役目をする。
【０００３】
燃料噴射ポンプは、通常、クランク軸によりベルト駆動され、片持ち構造となるため、軸受にはベルト張力による偏荷重がかかる。軸受はエンジンの燃料によって潤滑されるが、粘度が低いことと偏荷重の負荷により境界潤滑状態になりやすい。このため軸受材には耐摩耗性・耐焼付き性といった性能が要求される。最近では、ディーゼルエンジンにおいて環境保護を目的に軽油燃料の低硫黄化が検討されており、潤滑性が低下するので特に耐焼付性が必要である。
【０００４】
燃料微粒化のためには、燃料噴射装置には高い圧力が求められる。しかし、従来の燃料噴射装置では、エンジン回転速度に依存するため、低回転、高負荷時には高圧力が得られ難い。また、高圧噴射で得られた微粒化噴霧を燃焼させると多量のＮＯｘ、騒音が発生するという問題が起こる。従来の燃料噴射ポンプは分配型であったが、コモンレール方式の燃料噴射装置が開発され、現在さらに高圧化が進んでいる。高圧化に対応するため、燃料噴射ポンプにはアウタカム圧送方式を採用している。この方式では内部にリングカムと呼ばれる部位があり、その摺動部には軸受が使用される。
【０００５】
本出願人らは特許文献１：特開２００５−３５０７２２号公報において燃料噴射ポンプ用焼結銅合金系すべり軸受を提案しており、この公報に示された燃料噴射ポンプを図１及び図２に引用する。図中、１は偏心カム、２は軸受（ブシュ）、３はリングカムハウジングであり、軸受２はカムハウジングの内面に固設され、偏心カム１を軸支し、公転する。また４はハウジング、５は高圧バルブ、６はプランジャー、７は吸引制御バルブ、８は供給ポンプ、９はカムシャフト、１０は吸引バルブ、１１は接続管である。ここで使用される軸受は高圧化に伴い、軸受にかかる繰り返し面圧は高くなり、また、燃料による潤滑のため、油膜厚さは非常に薄い。
【０００６】
特許文献２：特開２０１０−１９０１１７号公報及び特許文献３：特開２０１０−２２３１８１号公報は、ディーゼル機関用燃料噴射装置の軸受には銅もしくはアルミ合金あるいは樹脂が使用されると説明されている。
【０００７】
本出願人の特許文献４：特許第２５１７５０４号明細書は、次の組成をもつ黒鉛−樹脂系週動材料を提案している。黒鉛−５〜６０重量％の黒鉛；樹脂−２０〜９０重量％のポリイミド及び／又はポリイミドアミド；摩擦調整剤−０．５〜２０重量％のクレー、ムライト、シリカ及び／又はアルミナ。また前記黒鉛は人造又は天然グラファイト、形状は粒状もしくは扁平状であるが、片状又は鱗片状黒鉛は平坦面が摺動面に配列されるので好ましいと説明されている。また、摺動材料の用途として、クーラーコンプレッサ、トランスミッション、ターボチャージャー、スーパーチャージャー、ウォーターポンプ、エンジン、パワーステアリングなどが挙げられていが、燃料噴射ポンプは用途としては挙げられていない。
【０００８】
また、特許文献５：特開平７−２２３８０９号公報によると、高度に配向した黒鉛類似の結晶構造をもつ球状の炭素微粒子は等方性しており、各種樹脂に分散して摺動部材として使用できる。この炭素微粒子は、メソフェーズ小球体（メソカーボンマイクロビーズ）であり、コールタール、コールタールピッチ、アスファルトなどを３５０〜４５０℃で熱処理し、生成した球状結晶を分離したものであり、これを粉砕した後１５００〜３０００℃にて黒鉛化処理することにより、球状化が進行すると説明されている。しかしながら、この公報の顕微鏡写真に示されたメソフェーズ小球体は真球形態からは著しく変形している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３５０７２２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９０１１７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２３１８１号公報
【特許文献４】特許第２５１７６０４号明細書
【特許文献５】特開平７−２２３８０９号公報
【特許文献６】特開平５−３３１３１４号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】トライボロジストＶｏｌ．４９／Ｎｏ．７／２００４「炭素材料の使い方」第５６１頁
【非特許文献２】トライボロジストＶｏｌ．５４／Ｎｏ．１／２００９「グラファイト材料のトライボロジ」第６−７頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来、ディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの軸受に使用されている焼結銅合金に潤滑成分として使用されるビスマスなどは、資源供給が潤沢でないという懸念がある。樹脂系軸受としては高温強度が劣るために、高速・高圧時に塑性流動を起し易い。さらに、特許文献４で提案されている黒鉛添加樹脂系軸受は、樹脂がポリアミド又はポリアミドイミドが使用されているために高温強度及び耐食性に優れているが、耐摩耗性及び耐焼付性は銅系焼結合金より甚だしく劣っているために、燃料噴射ポンプの軸受としては使用されていない。
本発明者らは、樹脂系摺動材料に添加される球状炭素材料に着目し、例えば特許文献６：特開平５−３３１３１４号に提案される真球性が高い黒鉛も検討したが、この硬度はＨｖ８００〜１２００と高いために、相手軸を摩耗させる問題があると結論した。
したがって、本発明は、燃料噴射ポンプ用軸受として従来の銅合金焼結材料に匹敵する特性を有する黒鉛添加樹脂系摺動材料を開発することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、燃料噴射ポンプのカム軸の周りを公転するカムリング本体内側に固接され、前記カム軸を軸支する樹脂系軸受において、前記樹脂系軸受が、平均径が５〜５０μｍであり、黒鉛化度が０．６以上であり、かつ平均径の０．５倍以下である微粒子を除いた粒子の下記定義による平均形状係数（ＹＡＶＥ）が１〜４であって、かつ形状係数（Ｙ）＝１〜１．５の範囲の粒子が個数割合で７０％以上存在する黒鉛５〜６０重量％と、残部ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂の少なくとも１種とからなる摺動層を裏金上に焼成したすべり軸受としたことを特徴とする燃料噴射ポンプ軸受を提供する。
ＹＡＶＥ＝ｔｏｔａｌ［｛ＰＭｉ２／４πＡｉ｝］／ｉ
Ｙ＝ＰＭ２／４πＡ
ここで、ここで、ｔｏｔａｌは［ ］内の値のｉ個についての合計、ＰＭは粒子１個の周囲長さ、Ａは粒子１個当りの断面積、ｉは測定個数である。平均形状係数（ＹＡＶＥ）＝１〜１．５の範囲の粒子の個数割合を以下の説明では球状化率（Ｙ’）という。以下、本発明を詳しく説明する。
【００１３】
本発明のすべり軸受は、図３に断面を示すように、裏金２１と摺動層２２からなる。 裏金２１には一般に普通鋼板（ＪＩＳ−ＳＰＣＣ）を使用することができるが、強度が高い高炭素鋼板などを使用しても支障ない。裏金２１の厚さは一般に０．５〜２ｍｍであり、その表面には焼結により形成された粗面化部２１ａが示されている。粗面化部はエッチング、ショットブラストなどにより形成してもよい。摺動層２２は樹脂と黒鉛を溶剤中に分散したものを粗面化部２１ａに含浸させ、その後焼成を行い、厚さを一般には５〜２００μｍの範囲としたものである。
【００１４】
摺動層２２の表面１２ａを研磨、研削、切削加工を行うことが可能であり、これらを単独で行うことも、組み合わせて行うことも可能である。組合せ機械加工は、例えば、研磨にて表面粗さを小さく加工した後、切削で溝加工をする、あるいは切削で粗加工した後研磨で仕上げるなどである。
【００１５】
次に、摺動層２２の必須成分のうち黒鉛について説明する。
完全黒鉛結晶の黒鉛化度が１とする黒鉛化度で表して、本発明の黒鉛は結晶化度が０．６以上であり、天然黒鉛に近くあるいは天然黒鉛自体であり、潤滑性及びなじみ性が優れているものである。好ましくは、球状黒鉛の黒鉛化度が０．８以上である。なお、黒鉛化度(degree of graphitization)は、非特許文献１：トライボロジストＶｏｌ．４９／Ｎｏ．７／２００４「炭素材料の使い方」第５６１頁に定義されているＣ．Ｒ．Ｈｏｕｓａｋａの式のとおりである。
黒鉛粒子の平均粒径が５μｍ未満であると、黒鉛が凝集してしまい、一方平均粒径が５０μｍを超えると、分散性が不良となるために、本発明の黒鉛は平均径が５〜５０μｍの範囲である。さらに、好ましい平均径は５〜２０μｍである。
【００１６】
黒鉛は一般に天然黒鉛と人造黒鉛の二種類に分類され、また分類によっては、さらに膨張黒鉛の三種類に大別される。天然黒鉛は鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛及び土状黒鉛に分けられ、また人造黒鉛は人造黒鉛電極を破砕したもの、石油系タールやコークスを黒鉛化したもの、メソフェーズ小球体などが含まれる。鱗状黒鉛は塊状黒鉛といわれることもある。これらの黒鉛は製造方法が違っているのみならず、製品形状も明らかに識別される。最近は、球状化破砕技術の開発により球状化黒鉛もしくは球状黒鉛という粉末が入手できる（日本黒鉛工業株式会社の技術資料：製品名ＣＧＣ−１００、５０．２０；ITO GRAPHITEのホームページ；http://www.graphite.co.jp/seihin.htm）。
【００１７】
上記した黒鉛の摺動層中の配向を、図３と同じ要素は同じ参照符号を使用している図４及びを参照して説明する。図３、４において、３０は黒鉛粒子、３２は樹脂である。鱗（片）状黒鉛３０ａはほぼ平坦な面が大きな面積を占めており、厚さが小さいために、樹脂３２中に分散されると平坦面が表面２２ａ方向を向いているために、摺動層２２の断面で測定する平均形状係数ＹＡＶＥは大きくなる。一方、図５に示す本発明における摺動層２２に分散した黒鉛は、球状３０ｂ、フランスパン（バケット）やラグビーボール状３０ｃ、勾玉３０ｄ状などであるために、図４に示す断面視でも表面２２ａと平行方向の断面視でも同じような黒鉛形状が現れ、平均形状係数ＹＡＶＥは小さくなる。なお、黒鉛が全部球状３０ｂの場合は平均形状係数ＹＡＶＥ＝１となる。
また、図６には、同じ面積をもつ球状黒鉛３０ｂとメソフェーズ小球体３３を示す。メソフェーズ小球体は周囲長さが大きいために、平均形状係数ＹＡＶＥの分子が大きくなり、この結果平均形状係数ＹＡＶＥ自体が大きくなる。
平均形状係数ＹＡＶＥが４を超えると黒鉛粒子の形状異方性が大きく、図４のような配向になるために好ましくない。好ましい平均形状係数ＹＡＶＥは１〜２．５である。さらに、球状黒鉛３０ｂの割合が大きいことが必要であるので、球状化率（Ｙ’）は７０％以上でなければならない。以下、平均形状係数ＹＡＶＥの測定法を説明する。
【００１８】
黒鉛の平均径（ＭＶ）は次式で表される。
ＭＶ＝{ｔｏｔａｌ（Ｖ＊ｄｉ）}／ｔｏｔａｌＶｉ＝ｔｏｔａｌ（ｄｉ３）／ｔｏｔａｌ（ｄｉ２）・・・・・（１）式
ここで、ｔｏｔａｌは（ ）内の値又はＶｉの値のｉ個についての合計、ｄｉは黒鉛粒子１個の円相当径、Ｖｉは黒鉛粒子１個の体積である。０．５ＭＶ以下の粒子は（２）式の平均形状係数測定においては考慮しない。
平均形状係数（ＹＡＶＥ）はｉ＝１．．．．ｎ個の粒子の測定を行い、黒鉛粒子の周囲長さを断面積で割った比率であり、次の式で求められる。
Ｙ＝ｔｏｔａｌ[{ＰＭｉ２／４πＡｉ}／]ｉ ・・・・・・・・・・・・・・・（２）式
ここで、ここで、ｔｏｔａｌは［ ］内の値のｉ個についての合計、ＰＭｉは粒子１個の周囲長さ、Ａｉは粒子１個当りの断面積である。
黒鉛粒子の円相当径及び黒鉛粒子の形状係数の測定方法は、すべり軸受を任意の位置で切断し、図７に示すような切断面を倍率２００倍、視野範囲０．３７ｍｍ×０．４４ｍｍにて写真撮影し、摺動層を例えば株式会社ニコレ製ＬＵＺＥＸ−ＦＳを用いて２値化した画像の計測を行なう。
【００１９】
図５に示すように、本発明の黒鉛３０ｂ、ｃ、ｄは全体として湾曲面から構成される。このために本発明の黒鉛は相手軸（通常は鋼軸）を傷つけることが少ない。この結果として相手軸の凹凸面が摺動層を摩滅することがなく、摺動層の耐摩耗性が優れ、また耐焼付性が良好になる。さらに、鱗（片）状黒鉛３０ａ（図４）は粒子の平坦面が接近し、接触し、また粒子どうしが絡み合うために均一に分散させることが困難である。これに対して本発明の黒鉛は、全体的に曲面から構成され、粒子どうしが絡み合うことがないために、樹脂３２中に均一に分散し易い。このことも摺動特性向上に寄与している。なお、鱗状黒鉛はエッジ（図４、３０ａ’）どうしが凝着して潤滑性を示さないという考え方がある（非特許文献２：トライボロジストＶｏｌ．５４／Ｎｏ．１／２００９「グラファイト材料のトライボロジ」第６−７頁）が、本発明の黒鉛３０ｂ、ｃ、ｄエッジが消失するかあるいは丸くなっているために、エッジどうしが接触することはない。
【００２０】
本発明において使用される黒鉛粒子は、実質的に球状化粉砕黒鉛であることが好ましい。この球状化粉砕黒鉛は、全体が湾曲もしくは曲面で構成される、エッジがないなど、上述した特長をもっている。「実質的」とは粉砕精度に起因して、原料黒鉛粉末の形態をとどめているものが少量、具体的には１０質量％以下は許容されるが、全部が先の段落で説明した形状の粒子からなるという意味である。
【００２１】
黒鉛の量：黒鉛の含有量が５重量％未満であると、低摩擦性が得られず、耐焼付性が劣り、一方黒鉛の含有量が６０重量％を超えると摺動材料の強度が低下する。
【００２２】
上記した黒鉛の残部は、ポリイミド（ＰＩ）及び／又はポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂である。ポリイミドとしては、液状もしくは固体粉末状のポリエステルイミド、芳香族ポリイミド、ポリエーテルイミド、ビスマレインイミドなどを使用することができる。
ポリアミドイミド樹脂としては、芳香族ポリアミドイミド樹脂を使用することができる。これらの樹脂は何れも耐熱性に優れ、摩擦係数が小さいという特長を有している。
【００２３】
本発明のすべり軸受の摩擦を低減させるために、摩擦調整剤として、粒径が１０μｍ未満のクレー、ムライト、タルクの少なくとも１種以上を摺動層２２全体に対して０．５〜２０重量％含有させることができる。ただし、その際この摩擦調整剤と黒鉛との合計量を５．５〜８０重量％の範囲とすることが望ましい。
上記クレーやムライトは硬質物であることを利用して摺動層の耐摩耗性を向上させるために使用され、またタルクに含まれる滑石は層間が弱いファンデルワールス力で結合されていることから層間ではがれ易く、摺動層に混合することにより摩擦調整作用を得ることができる。
そして、前記摩擦調整剤の含有量は、０．５重量％未満であると、摩擦低減効果が不充分であり、一方２０重量％を超えると相手材を傷つけて耐摩耗性を不充分にする。ここで含有量としては５〜１５重量％含有することがより好ましい。
なお、摩擦調整剤の粒径が１０μｍを超えると相手材への攻撃性が高くなり、さらに球状黒鉛との合計量が５．５重量％未満であると摺動層の摩耗量が増大し、８０重量％を超えると耐熱性や強度不足などの問題が発生する。
【００２４】
さらに、本発明のすべり軸受の潤滑性を向上させるために、固体潤滑剤として、ＰＴＦＥ、ＭｏＳ２、ＢＮのうち１種以上を摺動層２２全体に対して１から４０重量％含有させることができる。ただしその際、黒鉛及び摩擦調整剤との合計含有量を６．５〜８０重量％の範囲とすることが望ましい。固体潤滑剤の含有量が１重量％未満であるとその効果が少なく、４０重量％を超えるかもしくは黒鉛及び摩擦調整剤との合計が８０重量％を超えると耐熱性や強度の低下などの問題が発生する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る燃料噴射ポンプ軸受用すべり軸受が、特許文献４の黒鉛添加樹脂系摺動材料よりも特性が優れているのは、黒鉛が結晶性に優れ、かつ全体として湾曲した面から構成されているために樹脂に均一に分散され、かつ相手材を傷つけないことに起因すると考えられる。この結果、相手軸摩耗が少なくなり、また摩耗した相手軸がすべり軸受を摩耗することも少なくなり、惹いては摺動面での凝着が起こり難くなり、耐焼付性が改善される。これに対して従来の鱗片状黒鉛は、黒鉛そのものが大きな形状異方性を有し、かつ樹脂に分散する際に均一分散できないために、好ましくない方位に配向された黒鉛粒子やエッジをもつ黒鉛粒子は摩耗を起こし易く、摺動面は凹凸化する。さらに、黒鉛粒子の分散が不均一であるために、摩耗が均一に進行せず、摺動面は凹凸化する。これらの様々な原因による摩耗面は粗さが大きいのみならず、局部的に深い奥部が発生するために焼付きが起こり易い。
【００２６】
さらに、本発明の黒鉛添加樹脂系摺動材料、特許文献３で提案された従来の黒鉛添加樹脂系摺動材料及び特許文献１などで提案されている銅系焼結合金摺動材料の耐焼付性は次の表のとおりである。なお試験条件は、潤滑−灯油、潤滑法−油浴、荷重−漸増、周速−５．４ｍ／ｓｅｃである。
【００２７】
【表１】
【００２８】
一般に、銅系焼結合金はビスマスなどの軟質成分を含有しているために鉄系材料に対する耐焼付性が優れているが、本発明の黒鉛添加樹脂系摺動材料はこれに匹敵する耐焼付性を有していることが分かる。
【００２９】
本発明において使用される球状化粉砕黒鉛（請求項２）は樹脂中に均一・無配向で分散するので、摺動特性が優れている。
【００３０】
摩擦調整剤（請求項３）及び固体潤滑剤（請求項４）は、湾曲面から構成される黒鉛と共存して摺動特性を改良する。オイル（請求項５）は潤滑油を摺動面に供給する。また、機械加工された摺動面（請求項６）では黒鉛粒子形状が湾曲面から構成されているために、黒鉛粒子が機械加工の際に樹脂から脱落し、欠け、あるいはエッジが削り取られることが少ない。このために本発明の機械加工された摺動面は一定の微細粗さを有しており、相手材との間に燃料が安定して介在することが期待される。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、実施例によりさらに詳しく本発明を説明する。
裏金として１４０ｍｍ×１．５ｍｍの普通鋼板を、またその上に形成する粗面化部用の青銅粉末（Ｓｎ１０％含有、＋８０、−１５０メッシュ）を、それぞれ用意した。裏金を脱脂後、青銅粉末を裏金上に単位面積（ｃｍ２）当り０．０５〜０．１ｇ配置し、その後８３０〜８５０℃で焼成を行なって粗面化部を形成した。粗面化部の厚さは約１５０μｍであり、青銅の比重に基づいて計算した気孔率は４０〜８０％であった。 表１に組成を示す摺動層成分は溶剤とともに十分に混合した後、粗面化部への含浸を行ない、１００℃で乾燥し、続いて冷間状態で圧下して摺動層成分を固め、最後に２５０℃で焼成を行ない、厚さが約８０μｍの摺動層を形成してバイメタル材試料とし、さらにブシュに加工した。表１２において、「黒鉛」は日本黒鉛工業株式会社が生産している球状化粉砕黒鉛（製品名ＣＧＢ１０）である。黒鉛の平均形状係数（ＹＡＶＥ）及び球状化率（Ｙ’）は表２に示したとおりである。
【００３２】
また、黒鉛以外の成分の詳細は次のとおりである。
ポリイミド樹脂：東レ社製品
ポリアミドイミド樹脂：日立化成工業社製品
クレー：白石カルシウム社製品；平均粒径１μｍ
ムライト：共立マテリアル社製品；平均粒径０．８μｍ
ＰＴＦＥ：旭硝子社製品；平均粒径９μｍ
ＭｏＳ２：住鉱潤滑剤社製品；平均粒径１．４μｍ
試験方法は次のとおりである。
【００３３】
耐摩耗性試験
回転数：０⇔１０００ｒｐｍ
荷重：４９０Ｎ
油温：室温
油種:灯油
【００３４】
耐焼付性試験
試験機：静荷重ブシュジャーナル試験機
油種：灯油
潤滑法：油浴５０℃
荷重：漸増
回転数:４５００ｒｐｍ
軸材質：ＳＣＭ４１５
軸粗さ：０．４μｍ Ｒｚｊｉｓ
試験結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】
比較例１は従来の塊状黒鉛を使用しているために黒鉛化度が低く、かつ平均形状係数（ＹＡＶＥ）及び球状化率（Ｙ’）が本発明範囲外であるために、耐摩耗性及び耐焼付性が不良である。従来例の銅系焼結合金であり、硬質粒子であるＦｅＰを含有しているために耐摩耗性が良好であり、さらにビスマスを含有するために耐焼付性が良好である。これに対して、本発明実施例は硬質粒子やビスマスなどを含有しないにも拘らず、これらの特性が優れている。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上説明したように、本発明の燃料噴射ポンプ用軸受の特性は、従来使用されていた樹脂系すべり軸受よりも性能を大幅に凌駕し、銅系焼結合金と同等以上のレベルに達成する。
また、本発明のすべり軸受は銅合金焼結軸受に比べて次のような利点がある。
（イ）ビスマスのような資源供給の面で問題がある成分を使用しない。
（ロ）黒鉛添加樹脂系摺動材料は燃料による腐食が起こり難い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施例にかかる燃料噴射ポンプ軸受の断面図である。
【図２】図１とは直交する方向の燃料噴射ポンプ軸受の断面図である。
【図３】すべり軸受の断面図である。
【図４】従来の鱗（片）状黒鉛を樹脂中に分散したすべり軸受の模式的断面図である。
【図５】本発明の黒鉛を樹脂中に分散したすべり軸受の模式的断面図である。
【図６】メソフェーズ小球体と球状黒鉛の平均形状係数を説明する図面である。
【図７】黒鉛粒子形状測定の説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
２１ 裏金
２２ 摺動層
３０ 黒鉛
３２ 樹脂
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射ポンプ用軸受に関するものであり、さらに詳しく述べるならば、本出願人が以前提案した公知の黒鉛添加樹脂系軸受を焼結銅合金軸受に匹敵する特性に改良した燃料噴射ホンプ用軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの燃料噴射装置は、燃料を微粒化して空気との均一噴霧混合状態を作り出し、かつ燃料噴射に必要な圧力を発生させ、エンジンの負荷・回転に応じた適切な噴射量・噴射時間で燃焼室内へ燃料を噴射する役目をする。
【０００３】
燃料噴射ポンプは、通常、クランク軸によりベルト駆動され、片持ち構造となるため、軸受にはベルト張力による偏荷重がかかる。軸受はエンジンの燃料によって潤滑されるが、粘度が低いことと偏荷重の負荷により境界潤滑状態になりやすい。このため軸受材には耐摩耗性・耐焼付き性といった性能が要求される。最近では、ディーゼルエンジンにおいて環境保護を目的に軽油燃料の低硫黄化が検討されており、潤滑性が低下するので特に耐焼付性が必要である。
【０００４】
燃料微粒化のためには、燃料噴射装置には高い圧力が求められる。しかし、従来の燃料噴射装置では、エンジン回転速度に依存するため、低回転、高負荷時には高圧力が得られ難い。また、高圧噴射で得られた微粒化噴霧を燃焼させると多量のＮＯｘ、騒音が発生するという問題が起こる。従来の燃料噴射ポンプは分配型であったが、コモンレール方式の燃料噴射装置が開発され、現在さらに高圧化が進んでいる。高圧化に対応するため、燃料噴射ポンプにはアウタカム圧送方式を採用している。この方式では内部にリングカムと呼ばれる部位があり、その摺動部には軸受が使用される。
【０００５】
本出願人らは特許文献１：特開２００５−３５０７２２号公報において燃料噴射ポンプ用焼結銅合金系すべり軸受を提案しており、この公報に示された燃料噴射ポンプを図１及び図２に引用する。図中、１は偏心カム、２は軸受（ブシュ）、３はリングカムハウジングであり、軸受２はカムハウジングの内面に固設され、偏心カム１を軸支し、公転する。また４はハウジング、５は高圧バルブ、６はプランジャー、７は吸引制御バルブ、８は供給ポンプ、９はカムシャフト、１０は吸引バルブ、１１は接続管である。ここで使用される軸受は高圧化に伴い、軸受にかかる繰り返し面圧は高くなり、また、燃料による潤滑のため、油膜厚さは非常に薄い。
【０００６】
特許文献２：特開２０１０−１９０１１７号公報及び特許文献３：特開２０１０−２２３１８１号公報は、ディーゼル機関用燃料噴射装置の軸受には銅もしくはアルミ合金あるいは樹脂が使用されると説明されている。
【０００７】
本出願人の特許文献４：特許第２５１７５０４号明細書は、次の組成をもつ黒鉛−樹脂系週動材料を提案している。黒鉛−５〜６０重量％の黒鉛；樹脂−２０〜９０重量％のポリイミド及び／又はポリイミドアミド；摩擦調整剤−０．５〜２０重量％のクレー、ムライト、シリカ及び／又はアルミナ。また前記黒鉛は人造又は天然グラファイト、形状は粒状もしくは扁平状であるが、片状又は鱗片状黒鉛は平坦面が摺動面に配列されるので好ましいと説明されている。また、摺動材料の用途として、クーラーコンプレッサ、トランスミッション、ターボチャージャー、スーパーチャージャー、ウォーターポンプ、エンジン、パワーステアリングなどが挙げられていが、燃料噴射ポンプは用途としては挙げられていない。
【０００８】
また、特許文献５：特開平７−２２３８０９号公報によると、高度に配向した黒鉛類似の結晶構造をもつ球状の炭素微粒子は等方性しており、各種樹脂に分散して摺動部材として使用できる。この炭素微粒子は、メソフェーズ小球体（メソカーボンマイクロビーズ）であり、コールタール、コールタールピッチ、アスファルトなどを３５０〜４５０℃で熱処理し、生成した球状結晶を分離したものであり、これを粉砕した後１５００〜３０００℃にて黒鉛化処理することにより、球状化が進行すると説明されている。しかしながら、この公報の顕微鏡写真に示されたメソフェーズ小球体は真球形態からは著しく変形している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３５０７２２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９０１１７号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２３１８１号公報
【特許文献４】特許第２５１７６０４号明細書
【特許文献５】特開平７−２２３８０９号公報
【特許文献６】特開平５−３３１３１４号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】トライボロジストＶｏｌ．４９／Ｎｏ．７／２００４「炭素材料の使い方」第５６１頁
【非特許文献２】トライボロジストＶｏｌ．５４／Ｎｏ．１／２００９「グラファイト材料のトライボロジ」第６−７頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来、ディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプの軸受に使用されている焼結銅合金に潤滑成分として使用されるビスマスなどは、資源供給が潤沢でないという懸念がある。樹脂系軸受としては高温強度が劣るために、高速・高圧時に塑性流動を起し易い。さらに、特許文献４で提案されている黒鉛添加樹脂系軸受は、樹脂がポリアミド又はポリアミドイミドが使用されているために高温強度及び耐食性に優れているが、耐摩耗性及び耐焼付性は銅系焼結合金より甚だしく劣っているために、燃料噴射ポンプの軸受としては使用されていない。
本発明者らは、樹脂系摺動材料に添加される球状炭素材料に着目し、例えば特許文献６：特開平５−３３１３１４号に提案される真球性が高い黒鉛も検討したが、この硬度はＨｖ８００〜１２００と高いために、相手軸を摩耗させる問題があると結論した。
したがって、本発明は、燃料噴射ポンプ用軸受として従来の銅合金焼結材料に匹敵する特性を有する黒鉛添加樹脂系摺動材料を開発することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、燃料噴射ポンプのカム軸の周りを公転するカムリング本体内側に固接され、前記カム軸を軸支する樹脂系軸受において、前記樹脂系軸受が、平均径が５〜５０μｍであり、黒鉛化度が０．６以上であり、かつ平均径の０．５倍以下である微粒子を除いた粒子の下記定義による平均形状係数（ＹＡＶＥ）が１〜４であって、かつ形状係数（Ｙ）＝１〜１．５の範囲の粒子が個数割合で７０％以上存在する黒鉛５〜６０重量％と、残部ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂の少なくとも１種とからなる摺動層を裏金上に焼成したすべり軸受としたことを特徴とする燃料噴射ポンプ軸受を提供する。
ＹＡＶＥ＝ｔｏｔａｌ［｛ＰＭｉ２／４πＡｉ｝］／ｉ
Ｙ＝ＰＭ２／４πＡ
ここで、ここで、ｔｏｔａｌは［ ］内の値のｉ個についての合計、ＰＭは粒子１個の周囲長さ、Ａは粒子１個当りの断面積、ｉは測定個数である。平均形状係数（ＹＡＶＥ）＝１〜１．５の範囲の粒子の個数割合を以下の説明では球状化率（Ｙ’）という。以下、本発明を詳しく説明する。
【００１３】
本発明のすべり軸受は、図３に断面を示すように、裏金２１と摺動層２２からなる。 裏金２１には一般に普通鋼板（ＪＩＳ−ＳＰＣＣ）を使用することができるが、強度が高い高炭素鋼板などを使用しても支障ない。裏金２１の厚さは一般に０．５〜２ｍｍであり、その表面には焼結により形成された粗面化部２１ａが示されている。粗面化部はエッチング、ショットブラストなどにより形成してもよい。摺動層２２は樹脂と黒鉛を溶剤中に分散したものを粗面化部２１ａに含浸させ、その後焼成を行い、厚さを一般には５〜２００μｍの範囲としたものである。
【００１４】
摺動層２２の表面１２ａを研磨、研削、切削加工を行うことが可能であり、これらを単独で行うことも、組み合わせて行うことも可能である。組合せ機械加工は、例えば、研磨にて表面粗さを小さく加工した後、切削で溝加工をする、あるいは切削で粗加工した後研磨で仕上げるなどである。
【００１５】
次に、摺動層２２の必須成分のうち黒鉛について説明する。
完全黒鉛結晶の黒鉛化度が１とする黒鉛化度で表して、本発明の黒鉛は結晶化度が０．６以上であり、天然黒鉛に近くあるいは天然黒鉛自体であり、潤滑性及びなじみ性が優れているものである。好ましくは、球状黒鉛の黒鉛化度が０．８以上である。なお、黒鉛化度(degree of graphitization)は、非特許文献１：トライボロジストＶｏｌ．４９／Ｎｏ．７／２００４「炭素材料の使い方」第５６１頁に定義されているＣ．Ｒ．Ｈｏｕｓａｋａの式のとおりである。
黒鉛粒子の平均粒径が５μｍ未満であると、黒鉛が凝集してしまい、一方平均粒径が５０μｍを超えると、分散性が不良となるために、本発明の黒鉛は平均径が５〜５０μｍの範囲である。さらに、好ましい平均径は５〜２０μｍである。
【００１６】
黒鉛は一般に天然黒鉛と人造黒鉛の二種類に分類され、また分類によっては、さらに膨張黒鉛の三種類に大別される。天然黒鉛は鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛及び土状黒鉛に分けられ、また人造黒鉛は人造黒鉛電極を破砕したもの、石油系タールやコークスを黒鉛化したもの、メソフェーズ小球体などが含まれる。鱗状黒鉛は塊状黒鉛といわれることもある。これらの黒鉛は製造方法が違っているのみならず、製品形状も明らかに識別される。最近は、球状化破砕技術の開発により球状化黒鉛もしくは球状黒鉛という粉末が入手できる（日本黒鉛工業株式会社の技術資料：製品名ＣＧＣ−１００、５０．２０；ITO GRAPHITEのホームページ；http://www.graphite.co.jp/seihin.htm）。
【００１７】
上記した黒鉛の摺動層中の配向を、図３と同じ要素は同じ参照符号を使用している図４及びを参照して説明する。図３、４において、３０は黒鉛粒子、３２は樹脂である。鱗（片）状黒鉛３０ａはほぼ平坦な面が大きな面積を占めており、厚さが小さいために、樹脂３２中に分散されると平坦面が表面２２ａ方向を向いているために、摺動層２２の断面で測定する平均形状係数ＹＡＶＥは大きくなる。一方、図５に示す本発明における摺動層２２に分散した黒鉛は、球状３０ｂ、フランスパン（バケット）やラグビーボール状３０ｃ、勾玉３０ｄ状などであるために、図４に示す断面視でも表面２２ａと平行方向の断面視でも同じような黒鉛形状が現れ、平均形状係数ＹＡＶＥは小さくなる。なお、黒鉛が全部球状３０ｂの場合は平均形状係数ＹＡＶＥ＝１となる。
また、図６には、同じ面積をもつ球状黒鉛３０ｂとメソフェーズ小球体３３を示す。メソフェーズ小球体は周囲長さが大きいために、平均形状係数ＹＡＶＥの分子が大きくなり、この結果平均形状係数ＹＡＶＥ自体が大きくなる。
平均形状係数ＹＡＶＥが４を超えると黒鉛粒子の形状異方性が大きく、図４のような配向になるために好ましくない。好ましい平均形状係数ＹＡＶＥは１〜２．５である。さらに、球状黒鉛３０ｂの割合が大きいことが必要であるので、球状化率（Ｙ’）は７０％以上でなければならない。以下、平均形状係数ＹＡＶＥの測定法を説明する。
【００１８】
黒鉛の平均径（ＭＶ）は次式で表される。
ＭＶ＝{ｔｏｔａｌ（Ｖ＊ｄｉ）}／ｔｏｔａｌＶｉ＝ｔｏｔａｌ（ｄｉ３）／ｔｏｔａｌ（ｄｉ２）・・・・・（１）式
ここで、ｔｏｔａｌは（ ）内の値又はＶｉの値のｉ個についての合計、ｄｉは黒鉛粒子１個の円相当径、Ｖｉは黒鉛粒子１個の体積である。０．５ＭＶ以下の粒子は（２）式の平均形状係数測定においては考慮しない。
平均形状係数（ＹＡＶＥ）はｉ＝１．．．．ｎ個の粒子の測定を行い、黒鉛粒子の周囲長さを断面積で割った比率であり、次の式で求められる。
Ｙ＝ｔｏｔａｌ[{ＰＭｉ２／４πＡｉ}／]ｉ ・・・・・・・・・・・・・・・（２）式
ここで、ここで、ｔｏｔａｌは［ ］内の値のｉ個についての合計、ＰＭｉは粒子１個の周囲長さ、Ａｉは粒子１個当りの断面積である。
黒鉛粒子の円相当径及び黒鉛粒子の形状係数の測定方法は、すべり軸受を任意の位置で切断し、図７に示すような切断面を倍率２００倍、視野範囲０．３７ｍｍ×０．４４ｍｍにて写真撮影し、摺動層を例えば株式会社ニコレ製ＬＵＺＥＸ−ＦＳを用いて２値化した画像の計測を行なう。
【００１９】
図５に示すように、本発明の黒鉛３０ｂ、ｃ、ｄは全体として湾曲面から構成される。このために本発明の黒鉛は相手軸（通常は鋼軸）を傷つけることが少ない。この結果として相手軸の凹凸面が摺動層を摩滅することがなく、摺動層の耐摩耗性が優れ、また耐焼付性が良好になる。さらに、鱗（片）状黒鉛３０ａ（図４）は粒子の平坦面が接近し、接触し、また粒子どうしが絡み合うために均一に分散させることが困難である。これに対して本発明の黒鉛は、全体的に曲面から構成され、粒子どうしが絡み合うことがないために、樹脂３２中に均一に分散し易い。このことも摺動特性向上に寄与している。なお、鱗状黒鉛はエッジ（図４、３０ａ’）どうしが凝着して潤滑性を示さないという考え方がある（非特許文献２：トライボロジストＶｏｌ．５４／Ｎｏ．１／２００９「グラファイト材料のトライボロジ」第６−７頁）が、本発明の黒鉛３０ｂ、ｃ、ｄエッジが消失するかあるいは丸くなっているために、エッジどうしが接触することはない。
【００２０】
本発明において使用される黒鉛粒子は、実質的に球状化粉砕黒鉛であることが好ましい。この球状化粉砕黒鉛は、全体が湾曲もしくは曲面で構成される、エッジがないなど、上述した特長をもっている。「実質的」とは粉砕精度に起因して、原料黒鉛粉末の形態をとどめているものが少量、具体的には１０質量％以下は許容されるが、全部が先の段落で説明した形状の粒子からなるという意味である。
【００２１】
黒鉛の量：黒鉛の含有量が５重量％未満であると、低摩擦性が得られず、耐焼付性が劣り、一方黒鉛の含有量が６０重量％を超えると摺動材料の強度が低下する。
【００２２】
上記した黒鉛の残部は、ポリイミド（ＰＩ）及び／又はポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂である。ポリイミドとしては、液状もしくは固体粉末状のポリエステルイミド、芳香族ポリイミド、ポリエーテルイミド、ビスマレインイミドなどを使用することができる。
ポリアミドイミド樹脂としては、芳香族ポリアミドイミド樹脂を使用することができる。これらの樹脂は何れも耐熱性に優れ、摩擦係数が小さいという特長を有している。
【００２３】
本発明のすべり軸受の摩擦を低減させるために、摩擦調整剤として、粒径が１０μｍ未満のクレー、ムライト、タルクの少なくとも１種以上を摺動層２２全体に対して０．５〜２０重量％含有させることができる。ただし、その際この摩擦調整剤と黒鉛との合計量を５．５〜８０重量％の範囲とすることが望ましい。
上記クレーやムライトは硬質物であることを利用して摺動層の耐摩耗性を向上させるために使用され、またタルクに含まれる滑石は層間が弱いファンデルワールス力で結合されていることから層間ではがれ易く、摺動層に混合することにより摩擦調整作用を得ることができる。
そして、前記摩擦調整剤の含有量は、０．５重量％未満であると、摩擦低減効果が不充分であり、一方２０重量％を超えると相手材を傷つけて耐摩耗性を不充分にする。ここで含有量としては５〜１５重量％含有することがより好ましい。
なお、摩擦調整剤の粒径が１０μｍを超えると相手材への攻撃性が高くなり、さらに球状黒鉛との合計量が５．５重量％未満であると摺動層の摩耗量が増大し、８０重量％を超えると耐熱性や強度不足などの問題が発生する。
【００２４】
さらに、本発明のすべり軸受の潤滑性を向上させるために、固体潤滑剤として、ＰＴＦＥ、ＭｏＳ２、ＢＮのうち１種以上を摺動層２２全体に対して１から４０重量％含有させることができる。ただしその際、黒鉛及び摩擦調整剤との合計含有量を６．５〜８０重量％の範囲とすることが望ましい。固体潤滑剤の含有量が１重量％未満であるとその効果が少なく、４０重量％を超えるかもしくは黒鉛及び摩擦調整剤との合計が８０重量％を超えると耐熱性や強度の低下などの問題が発生する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る燃料噴射ポンプ軸受用すべり軸受が、特許文献４の黒鉛添加樹脂系摺動材料よりも特性が優れているのは、黒鉛が結晶性に優れ、かつ全体として湾曲した面から構成されているために樹脂に均一に分散され、かつ相手材を傷つけないことに起因すると考えられる。この結果、相手軸摩耗が少なくなり、また摩耗した相手軸がすべり軸受を摩耗することも少なくなり、惹いては摺動面での凝着が起こり難くなり、耐焼付性が改善される。これに対して従来の鱗片状黒鉛は、黒鉛そのものが大きな形状異方性を有し、かつ樹脂に分散する際に均一分散できないために、好ましくない方位に配向された黒鉛粒子やエッジをもつ黒鉛粒子は摩耗を起こし易く、摺動面は凹凸化する。さらに、黒鉛粒子の分散が不均一であるために、摩耗が均一に進行せず、摺動面は凹凸化する。これらの様々な原因による摩耗面は粗さが大きいのみならず、局部的に深い奥部が発生するために焼付きが起こり易い。
【００２６】
さらに、本発明の黒鉛添加樹脂系摺動材料、特許文献３で提案された従来の黒鉛添加樹脂系摺動材料及び特許文献１などで提案されている銅系焼結合金摺動材料の耐焼付性は次の表のとおりである。なお試験条件は、潤滑−灯油、潤滑法−油浴、荷重−漸増、周速−５．４ｍ／ｓｅｃである。
【００２７】
【表１】
【００２８】
一般に、銅系焼結合金はビスマスなどの軟質成分を含有しているために鉄系材料に対する耐焼付性が優れているが、本発明の黒鉛添加樹脂系摺動材料はこれに匹敵する耐焼付性を有していることが分かる。
【００２９】
本発明において使用される球状化粉砕黒鉛（請求項２）は樹脂中に均一・無配向で分散するので、摺動特性が優れている。
【００３０】
摩擦調整剤（請求項３）及び固体潤滑剤（請求項４）は、湾曲面から構成される黒鉛と共存して摺動特性を改良する。オイル（請求項５）は潤滑油を摺動面に供給する。また、機械加工された摺動面（請求項６）では黒鉛粒子形状が湾曲面から構成されているために、黒鉛粒子が機械加工の際に樹脂から脱落し、欠け、あるいはエッジが削り取られることが少ない。このために本発明の機械加工された摺動面は一定の微細粗さを有しており、相手材との間に燃料が安定して介在することが期待される。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、実施例によりさらに詳しく本発明を説明する。
裏金として１４０ｍｍ×１．５ｍｍの普通鋼板を、またその上に形成する粗面化部用の青銅粉末（Ｓｎ１０％含有、＋８０、−１５０メッシュ）を、それぞれ用意した。裏金を脱脂後、青銅粉末を裏金上に単位面積（ｃｍ２）当り０．０５〜０．１ｇ配置し、その後８３０〜８５０℃で焼成を行なって粗面化部を形成した。粗面化部の厚さは約１５０μｍであり、青銅の比重に基づいて計算した気孔率は４０〜８０％であった。 表１に組成を示す摺動層成分は溶剤とともに十分に混合した後、粗面化部への含浸を行ない、１００℃で乾燥し、続いて冷間状態で圧下して摺動層成分を固め、最後に２５０℃で焼成を行ない、厚さが約８０μｍの摺動層を形成してバイメタル材試料とし、さらにブシュに加工した。表１２において、「黒鉛」は日本黒鉛工業株式会社が生産している球状化粉砕黒鉛（製品名ＣＧＢ１０）である。黒鉛の平均形状係数（ＹＡＶＥ）及び球状化率（Ｙ’）は表２に示したとおりである。
【００３２】
また、黒鉛以外の成分の詳細は次のとおりである。
ポリイミド樹脂：東レ社製品
ポリアミドイミド樹脂：日立化成工業社製品
クレー：白石カルシウム社製品；平均粒径１μｍ
ムライト：共立マテリアル社製品；平均粒径０．８μｍ
ＰＴＦＥ：旭硝子社製品；平均粒径９μｍ
ＭｏＳ２：住鉱潤滑剤社製品；平均粒径１．４μｍ
試験方法は次のとおりである。
【００３３】
耐摩耗性試験
回転数：０⇔１０００ｒｐｍ
荷重：４９０Ｎ
油温：室温
油種:灯油
【００３４】
耐焼付性試験
試験機：静荷重ブシュジャーナル試験機
油種：灯油
潤滑法：油浴５０℃
荷重：漸増
回転数:４５００ｒｐｍ
軸材質：ＳＣＭ４１５
軸粗さ：０．４μｍ Ｒｚｊｉｓ
試験結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】
比較例１は従来の塊状黒鉛を使用しているために黒鉛化度が低く、かつ平均形状係数（ＹＡＶＥ）及び球状化率（Ｙ’）が本発明範囲外であるために、耐摩耗性及び耐焼付性が不良である。従来例の銅系焼結合金であり、硬質粒子であるＦｅＰを含有しているために耐摩耗性が良好であり、さらにビスマスを含有するために耐焼付性が良好である。これに対して、本発明実施例は硬質粒子やビスマスなどを含有しないにも拘らず、これらの特性が優れている。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上説明したように、本発明の燃料噴射ポンプ用軸受の特性は、従来使用されていた樹脂系すべり軸受よりも性能を大幅に凌駕し、銅系焼結合金と同等以上のレベルに達成する。
また、本発明のすべり軸受は銅合金焼結軸受に比べて次のような利点がある。
（イ）ビスマスのような資源供給の面で問題がある成分を使用しない。
（ロ）黒鉛添加樹脂系摺動材料は燃料による腐食が起こり難い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施例にかかる燃料噴射ポンプ軸受の断面図である。
【図２】図１とは直交する方向の燃料噴射ポンプ軸受の断面図である。
【図３】すべり軸受の断面図である。
【図４】従来の鱗（片）状黒鉛を樹脂中に分散したすべり軸受の模式的断面図である。
【図５】本発明の黒鉛を樹脂中に分散したすべり軸受の模式的断面図である。
【図６】メソフェーズ小球体と球状黒鉛の平均形状係数を説明する図面である。
【図７】黒鉛粒子形状測定の説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
２１ 裏金
２２ 摺動層
３０ 黒鉛
３２ 樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射ポンプのカム軸の周りを公転するカムリング本体内側に固接され、前記カム軸を軸支する樹脂系軸受において、前記樹脂系軸受が、平均径が５〜５０μｍであり、黒鉛化度が０．６以上であり、かつ平均径の０．５倍以下である微粒子を除いた粒子の下記定義による平均形状係数（ＹＡＶＥ）が１〜４の範囲内であって、かつ形状係数（Ｙ）＝１〜１．５の範囲の粒子が個数割合で７０％以上存在する黒鉛５〜６０重量％と、残部ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂の少なくとも１種とからなる摺動層を裏金上に焼成してなることを特徴とする燃料噴射ポンプ用黒鉛添加樹脂系軸受。
ＹＡＶＥ＝ｔｏｔａｌ[{ＰＭｉ２/４πＡｉ}]／ｉ
Ｙ＝ＰＭ２／４πＡ
ここで、ここで、ｔｏｔａｌは［ ］内の値のｉ個についての合計、ＰＭは粒子１個の周囲長さ、Ａは粒子１個当りの断面積、ｉは測定個数である。
【請求項２】
前記黒鉛が実質的に球状化粉砕黒鉛からなることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ポンプ用黒鉛添加樹脂系軸受。
【請求項３】
前記摺動層が、粒径が１０μｍ未満のクレー、ムライト及びタルクの少なくとも１種以上からなる摩擦調整剤を０．５〜２０重量％さらに含有し、かつ前記摩擦調整剤と前記黒鉛との合計量を５．５〜８０重量％の範囲としたことを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射ポンプ用黒鉛添加樹脂系軸受。
【請求項４】
前記摺動層が、ＰＴＦＥ、ＭｏＳ２、ＢＮの少なくとも１種以上からなる固体潤滑剤を１〜４０重量％さらに含有し、かつ前記固体潤滑剤、黒鉛及び摩擦調整剤との合計含有量を６．５〜８０重量％の範囲としたことを特徴とする請求項１から３までの何れか１項記載の燃料噴射ポンプ用黒鉛添加樹脂系軸受。
【請求項５】
前記摺動層が、１０容量％以下のシリコン油、機械油、タービン油、鉱物油の少なくとも１種以上のオイルをさらに含むことを特徴とする請求項３又は４記載の燃料噴射ポンプ用黒鉛添加樹脂系軸受。
【請求項６】
前記摺動層の表面が、研磨、研削及び切削加工の何れか加工を施されていることを特徴とする請求項１から５までの何れか１項記載の燃料噴射ポンプ用黒鉛添加樹脂系軸受。
【請求項１】
燃料噴射ポンプのカム軸の周りを公転するカムリング本体内側に固接され、前記カム軸を軸支する樹脂系軸受において、前記樹脂系軸受が、平均径が５〜５０μｍであり、黒鉛化度が０．６以上であり、かつ平均径の０．５倍以下である微粒子を除いた粒子の下記定義による平均形状係数（ＹＡＶＥ）が１〜４の範囲内であって、かつ形状係数（Ｙ）＝１〜１．５の範囲の粒子が個数割合で７０％以上存在する黒鉛５〜６０重量％と、残部ポリイミド樹脂及びポリアミドイミド樹脂の少なくとも１種とからなる摺動層を裏金上に焼成してなることを特徴とする燃料噴射ポンプ用黒鉛添加樹脂系軸受。
ＹＡＶＥ＝ｔｏｔａｌ[{ＰＭｉ２/４πＡｉ}]／ｉ
Ｙ＝ＰＭ２／４πＡ
ここで、ここで、ｔｏｔａｌは［ ］内の値のｉ個についての合計、ＰＭは粒子１個の周囲長さ、Ａは粒子１個当りの断面積、ｉは測定個数である。
【請求項２】
前記黒鉛が実質的に球状化粉砕黒鉛からなることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射ポンプ用黒鉛添加樹脂系軸受。
【請求項３】
前記摺動層が、粒径が１０μｍ未満のクレー、ムライト及びタルクの少なくとも１種以上からなる摩擦調整剤を０．５〜２０重量％さらに含有し、かつ前記摩擦調整剤と前記黒鉛との合計量を５．５〜８０重量％の範囲としたことを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射ポンプ用黒鉛添加樹脂系軸受。
【請求項４】
前記摺動層が、ＰＴＦＥ、ＭｏＳ２、ＢＮの少なくとも１種以上からなる固体潤滑剤を１〜４０重量％さらに含有し、かつ前記固体潤滑剤、黒鉛及び摩擦調整剤との合計含有量を６．５〜８０重量％の範囲としたことを特徴とする請求項１から３までの何れか１項記載の燃料噴射ポンプ用黒鉛添加樹脂系軸受。
【請求項５】
前記摺動層が、１０容量％以下のシリコン油、機械油、タービン油、鉱物油の少なくとも１種以上のオイルをさらに含むことを特徴とする請求項３又は４記載の燃料噴射ポンプ用黒鉛添加樹脂系軸受。
【請求項６】
前記摺動層の表面が、研磨、研削及び切削加工の何れか加工を施されていることを特徴とする請求項１から５までの何れか１項記載の燃料噴射ポンプ用黒鉛添加樹脂系軸受。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８３３０４（Ｐ２０１３−８３３０４Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３４８８（Ｐ２０１１−２２３４８８）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００２０７７９１）大豊工業株式会社 (152)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（０００２０７７９１）大豊工業株式会社 (152)
【Ｆターム（参考）】
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