大豊工業・トライボロジーの歴史

「軸受加工工場」からのスタート

支給材から始まった軸受生産

1944年に大豊工業株式会社が発足、翌年8月に敗戦、GHQの管理下で平和産業への転換をはかりつつ、ネジやナット、ダイスコマの加工をはじめた。 復興の輸送力確保を前提に1945年にトラック（月産1,500台）、1947年に乗用車（1500cc以下、年間300台）の生産許可を受けて自動車生産は再開した。トラックに関しては材料不足で実質500台にも満たなかった時代であった。

1946年秋、「部品製造については今後、協力工場の専門化を図り、任せていく」というトヨタ自動車工業（株）の方針により、当社はすべり軸受である「青銅ブシュ」の機械加工を引き受けることとなった。 しかし、町工場に過ぎなかった当社には、すべり軸受の知識どころか精密加工用設備もなく、その一式をトヨタ自動車工業（株）から譲り受けるとともに、技術指導を受けて1947年から納入を開始、主にトラック向けのブシュだった。 当初は支給材（直径15㎜、長さ250㎜の青銅パイプ、通称ちくわ）を切削加工して仕上げていたが、巣が多く生産は不安定だった。それらを解消するため、鋳物技術を習得し1949年には鋳物工場を新設し、素材から加工までの一環生産体制を整えた。 戦後の日本で初めて新設計開発されたトヨペットSA（S型エンジン）やトヨペットスーバー（R型エンジン）などが発売されたのもこのころである。

「すべり軸受メーカー」への布石

1954年、プレス工場を新設し、巻ブシュの生産を開始した。このとき当社では銅板を切断し油溜まりや油溝をプレス成形した後、荒曲げして鉄パイプに打ち込こんで仕上げたものを巻ブシュとして販売していた。 鉄に銅板を打ち込んだだけのこのブシュは銅と鉄の間に隙間ができ、軸の回転に伴って抜け落ちたり、熱伝導が悪く激しく摩耗するなど、バイメタル軸受とは言い難いものだった。 この時期、アメリカ・フォード社の巻ブシュを見る機会があった。それは銅と鉄を圧着もしくは溶着してあった。早速、これをサンプルに品質改良に取り掛かった。 最初は圧着から試みたが、温度管理が難しく品質は安定しなかった。 次に溶着を試みた。250㎜×150㎜の鉄板に10㎜の縁をつけお盆状にして燐青銅の切子を乗せ溶解する方法で試作品を作った。これで安定した品質を得ることはできたが、鉄盆作りから完成までの工程は20工程、その内5工程を数回繰り返すため合計30工程以上になり、量産にはあまりにも不向きだった。 そこで、1500㎜×100㎜の鋼板シートを樋状にし、一定の速度で移動させながら燐青銅の湯を落とす連続溶着に切り替えた。この方法で効率は格段に良くなったが、溶着が不安定で歩留まりは低かった。 その後、名古屋大学の久垣教教授と西成助教授から指導を受け改良を重ねた結果、1956年には品質、量ともに安定した生産を実現した。 当初、品質改良を目的として始めたこの動きは、最終的に新たなバイメタル素材と生産技術確立へと発展、加工工場だった当社が「すべり軸受専門メーカー」へ進化するための布石となった。 トヨペットクラウンRS、コロナST10などが発売され、モータリゼーションの兆しが見えた時期だった

「すべり軸受メーカー」としての生き残り策

戦後さまざまな制約はあったものの、先進諸国からの輸入を厳しく管理・規制するなど、日本の産業は保護されていた。 しかし、諸外国からの要請もあり、日本政府は1960年に「貿易為替自由化大綱」を策定、国際競争力の高まった産業から順次輸入を自由化するとし、自動車産業は1965年を期日と定められた。 当時、日本の自動車技術は欧米に比べ20年のギャップがあるとされていた。 当社でもブシュ用バイメタル素材の生産において鋼板シートからコイル材を使用するまで技術開発を進めていたが、まだ課題は多く、1965年までにそれらを解消するためには先進国からの技術導入が必須と判断された。 早速、アメリカに出向き技術供与先のリサーチを開始、その結果、合金粉末を焼結する方法でエンジンベアリング・ブシュ・ワッシャなどのすべり軸受を生産していたアメリカ最大手のFMBB社（FEDERAL‐MOGUL、BOWER BEARING）に的を絞り技術供与の交渉を進めた。

FMBB社からは技術供与ではなく技術提携とするか、合弁会社設立が条件という回答だった。 また、通産省の「産業合理化審議会」において、国内自動車関連会社を事業別にグループ化し、コスト・性能・生産規模などを少しでも海外自動車関連企業に近づけようという構想があった。当社以外の国内軸受メーカー3社は既に海外メーカーとの提携を終えていたことと、規模的に弱小だった当社は不利な立場にあり、一部には諦め感もあった。 しかし、ここで、当社にとってその先を左右する好機を迎えることとなる。 トヨタ自動車工業（株）においても独自製法で内製していたエンジンベアリングに関して、アメリカから技術を導入し新工場にラインを設置する計画があった。

しかし、戦後まもなく「協力工場の専門化」という方針の下、ブシュを主とした軸受メーカーとして実績のあった当社の状況を知り、エンジンベアリングの生産も委託する意向があるこ伝えられた。 早速、政府当局の承認を前提にFMBB社との技術援助契約交渉を具現化、この中には当社株式の15%をFMBB社に譲渡するという条件も含まれていた。 国内に4社の軸受メーカーを存続させることで過剰競争を懸念する通産省・大蔵省・科学技術省に対し、連日のように訪問し説得、申請後半年を経て政府からの承認を取り付け、1961年12月、正式に「技術導入10ヶ年契約」を締結した。 これで当社は名実ともに「日本の軸受メーカー」としての位置づけが明確になった。 残る課題はトヨタ自動車工業（株）が危惧する外資の受け入れであった。危惧とはエンジンの心臓部に用いるエンジンベアリングを海外メーカーに制される恐れである。当社の企業規模からすれば致し方ないことだった。

その解決方法として、エンジンベアリング部門新設のため1961年に資本金を1億円に増資、続き1962年に7,000万円を増資してこれをトヨタ自動車工業（株）に譲渡、さらに同年3,000万円の増資を行いFMBB社に割り当てた。 これにより、トヨタ自動車工業（株）の当社株式保有割合が約51%となった。

遠心鋳造法によるバイメタル生産を習得

軸受メーカーとして政府認証、トヨタ自動車工業（株）からのエンジンベアリンク生産委託、増資による企業規模の拡大、FMBB社からの技術導入など、短期間で目覚しい変化を遂げた当社であったが、FMBB方式によるエンジンベアリングの生産開始に関して、課題がなかったわけではない。 その最も大きなものは当社はそれまで、エンジンベアリングの生産を経験したことがないということであった。3/100㎜の精度が要求されるブシュに対してエンジンベアリングは3/1000㎜の精度が要求された。 当時、当社の技術者は「初めてエンジンベアリングを見たときは、内面ピカピカで難しそうだなと思った」くらいで、流体潤滑に関する知識はもちろん、とくに海外から導入する生産技術に関しては、全てが未知のものだった。 そこで基本に返り、まず国内在来の技術を経験し、それによってエンジンベアリングの知識を深めるという観点から、1961年にトヨタ自動車工業（株）にあったエンジンベアリング生産設備の何ラインかを当社に移設し実際にエンジンに搭載できるまでの加工精度に高めることになった。

このときの製法は遠心鋳造方式を用いており、長さ30～40㎜の鉄パイプを回転させ、遠心力によって合金を溶着、これを縦に切断し、合せ面、内面を機械加工して半割りメタル（エンジンベアリング）に仕上げていた。 100点を超える設備の移設には4～5ヶ月かかることが想定され、その間生産を止めることができないためトヨタ自動車工業（株）に残っている設備をフル回転させるため、当社から96名の社員を派遣することとなった。 これは生産量確保のみならず、実践的で細かな技術習得となり、移設完了後もスムーズに生産を開始することができた。当社へ移設した設備での生産量は月産9万個、当時のクラウンやニューコロナ、トラックなどに用いられた。

FMBB社の合金粉末と焼結法

ブシュの連帯鋳造法に続き、トヨタ自動車工業(株)から移設した遠心鋳造法によるエンジンベアリングの生産を軌道に乗せていた当社であったが、更なる技術革新においてはさまざまな課題を抱えていた。 それは材料技術、生産技術、品質管理など技術的課題から安全性、収益性にいたるまで多岐にわたり、さらには貿易の自由化による国際競争力の強化も急がれていた。これは当社に限らず、日本の軸受メーカー全てに共通したものだった。 特に技術的課題に関しては、欧米メーカーが1920年代(昭和初期)に既に経験し克服していた内容だった。 FMBB社の合金粉末の組成には目を見張るものがあった。巧みなアトマイズマシンによって製造される焼結用銅鉛合金粉末は、銅が鉛を被服する状態となっており、当社が抱えていた鉛の偏折やブローホールなどを解決し、鉛含有量50%という銅鉛合金製法の領域を超えた超高鉛を実現していた。

鉛の含有量調整域の広さは、低速・高荷重から高速・中低荷重にたいるまで幅広い領域で最適な特性をもった軸受の製造を可能とし、なじみ性の上でもホワイトメタルの性能を上回っていた。とくに、高鉛の軸受は耐圧強度が高いわりに軟らかく、オーバレイ処理や、軸の焼入れが不要でコストダウンにもつながるものだった。 生産技術の大きな違いは軸受素材の製法であった。日本では遠心鋳造法によるバイメタル軸受素材生産が主流であったが、欧米では既に焼結法が主流となっていた。 とくにFMBB社は焼結法に関して高い技術を持っており、裏金との密着性、組織の微細性、鉛の分布状態などが非常に良好で、軸とのなじみや耐圧強度、耐疲労性などに優れた性能を発揮していた。

また、生産性においてもストリップ製造で従来の8倍、ブシュやワッシャの加工においては5倍、エンジンベアリングの加工で3倍以上の増加が見込まれ、さらに人員は従来の1/4での稼動が可能だった。 これにより技術、品質、価格ともに国際水準での製品競争力強化、日本のモータリゼーションの進行にともなう国内需要拡大への対応に期待が高まった。

無給油樹脂軸受[FBシリーズ]誕生

1971年、当社独自開発の[FB209B]を使用したに無給油軸受軸受（ブシュ）の量産を開始した。 FBシリーズは裏金に焼結された銅合金にフッ素樹脂を含浸したもので、銅合金のマトリックス部で荷重を支え、樹脂がもつ自己潤滑性により無給で使用できた。

日本の自動車設計思想に適応した独自の軸受開発

当社の技術部では生産を中心としたFM社からの技術導入と並行して独自に合金研究も進めていた。 しかし、大部分は客先から与えられた仕様に忠実に応えるための研究が主で、軸受そのものの開発とはいいがたかった。FM社からは軸受材料の技術も教示されていたが、大排気量・高出力が前提で全体的に余裕のあるエンジン設計だったアメリカと、小排気量・高出力の設計思想を持っていた日本では、おのずとして軸受に対する品質・性能要求に差がみられ、日本独自の軸受開発が必要だった。

これらを背景に、技術部を解消し開発室を新設した。 ここでは客先が設定するエンジン仕様に対し、最適な軸受を設計し、満足できる品質と価格、納期でのハードウエア提供はもちろん、流体潤滑理論をはじめとする、すべり軸受のノウハウをエンジン設計へフィードバックできるソフトウエアの構築を目指した。 開発室が立ち上がると、豊田中央研究所との技術契約も実現し、研究や特許の面で援助と指導を受けることができるようになった。

具体的な研究対象としては、

などであった。

実験棟の設置

1972年2月、細谷工場敷地内に実験棟が新設され、同工場は生産拠点としての位置づけだけでなく、当社がすべり軸受のリーディングカンパニーとして揺ぎない地位を獲得していくための拠点となった。 この間、研究内容の拡大に伴い、開発室は研究開発室へと進化してが、「研究棟」とせず「実験棟」と命名したのは、研究開発が机上の空論とならず、実地、実体、実機を対象とし、その結果が確実に製品に生かされることを願ったものだった。 また、軸受の本質的な研究のため、永年ご指導を頂いていた金属工学の西成基教授(名古屋大学)に加え、戦前より内燃機関の権威だった富塚清名誉教授(東京大学)をはじめ、潤滑・塑性加工の権威、曽田範宗教授(東京大学)、木村好次教授(東京大学)、鈴木弘教授(東京大学)、戸沢康寿教授らとの親交を深め、ご指導頂くとともに、当社技術者の研究室留学の門戸を開くことができたのもこの時期である。

流体潤滑理論に基づく、画期的なエンジン荷重計算システムを完成

このように設備の充実や、各界の権威との交流により、当社の研究開発おけるフィロソフィーが明確になっていくとともに、トライボロジーを中心とする研究体制を確立して、潤滑諸元診断、摩擦特性解析、材料解析などの「システム的解析」に拍車がかっていった。 実験棟には走査線電子顕微鏡、アイソスタティクプレス、各種実態試験装置、さらに独自設計による基礎試験機、ベンチ試験機などが整備され、軸受関係の基礎解析は実験室ですべて解明できるようになった。 また当時、軸受や素材の複雑なメカニズム解明のため、多変量解析手法を応用していたが、軸受設計や潤滑理論計算などが高度化するにつれ、膨大な量のデータ処理が必要となっており、1973年2月、DEMOSを導入した。 これは、300bpsのモデムを使ってオンラインで利用できる当時としては画期的な科学技術計算サービスシステムで、東海地区で導入したのは当社が初めてだった。 多変量解析とDEMOSの組み合わせは当社の研究開発の信頼性向上とスピードアップに大いに役立った。 さらに1973年、実験棟と並んでエンジン棟が設置された。日本のエンジンすべてに対応できるテストベンチを設置したこのエンジン棟の完成で、基礎研究による理論確立から実機試験による理論の検証までが社内で実施できるようになった。 これらをバックグランドとし、1975年に軸受動荷重解析プログラムを開発、1977年には軸受トラブル予防システムを確立し、その集大成として、1980年に「エンジン荷重計算システム」を完成させた。 この開発に当たっては木村好次教授ご指導のもと、流体潤滑理論をコンピュータのソフトウエア化するため、プログラミングの基礎から勉強し完成させたものだった。 このシステムは、客先のエンジン仕様・諸元を入力し、リアルタイムに計算する方式をとっており、他社が経験則を主としたデータベースに頼っていたことに比べ、より正確で確かな結果をフィードバックすることができる画期的なものだった。 この時期の一連の開発努力は、トライボロジーで摩擦・摩耗を軽減し、日本の自動車産業が目指す「低燃費化」「小型高性能化」「メンテナンスフリー」に貢献するトライボジースペシャリストとして当社の役割が明確になっていった。

特殊軸受「シュー」の生産を開始

1976年、斜板式クーラコンプレッサ用すべり軸受「シュー」の生産を開始、エンジンベアリング、ブシュ、ワッシャに次ぐすべり軸受の主力製品となった。 これまではクランク式クーラコンプレッサーが主流だったが、小型高効率コンプレッサとして、斜めにした円盤を回転させその軌道に沿わせてピストンを作動させる斜板式クーラコンプレッサーが開発された。 鋳鉄製の斜板とピストンとの間にすべり軸受の一種であるシューが用いられており、当社が開発した銅合金[HF16]を用いたシューが採用された。 斜板に接触する部分に[HF16]を用い、ピストン側には鋼球を用いた2ピースタイプだった。 これまではアルミニウムとシリコンの合金が使用されており、潤滑用のオイルポンプが必要だったが、[HF16]は、冷媒を潤滑剤とすることができ、ポンプを廃止することができた。 はじめは国内自動車メーカー向けに生産を始めたが、1978年からはアメリカの大手自動車メーカーへも大量に出荷されるようになり、当社の世界戦略製品となった。

常識を覆したマイクログループベアリング

1989年、トヨタレクサス（セルシオ）用エンジン1UZ-FE型 (4000cc V型8気筒 DOHC 最高出力260PS 最大トルク36.0kg·m)に、当社が開発した「マイクログルーブベアリング」が採用された。

1980年半ばから、自動車にはこれまで以上の高出力化に加え「快適性」「安全性」「静粛性」が強く望まれるようになっていた。その中でもレクサスは、あらゆる面に最新技術を投入した「最高の車」づくりを目指していた。 こうしたニーズに応えるため当社では、開発パートナーとしてデザイン・インを一歩進めたコンセプト・インの姿勢でエンジンの企画段階から参加、付加価値の高い技術提案を目指した。 その結果、低温時の始動性やアイドリングから中・高速走行時のエンジン音、性能の維持（耐久性）に至るまで細部に亘り徹底的に検討した結果、軸受のすべり面全体に極めて細い溝を儲けるといった発想が生まれた。エンジン停止時にもこの溝に油を残し、始動により早く安定した流体潤滑状態に移行できるようにしたのである。これはすべり軸受の「すべり面は滑らかであるべき」とした今までの常識を覆すものだった。

また、この溝は始動性だけでなく、なじみ性、荷重の変化による打音などにも好影響をもたらした。 さらに、始動時の良特性はエネルギーロスを抑え、軽自動車用低出力エンジンに対しても有効で、その後開発が進んだ低燃費エンジンにも広く採用されていく。 フレキシブルな発想から生まれた「マイクログルーブベアリング」は、1996年に日本トライボロジー学会「技術賞」をはじめ、さまざまな賞を受賞、当社のトライボロジーのレベルの高さを世界に知らしめることになった。

技術標準の設定とデザインガイドの発行

1992年1月、「エンジンベアリング&クランクワッシャ」と「ブシュ&ワッシャ」のデザインガイドが完成した。 これまではFM社のデザインガイドを翻訳して流用していたが、設計思想や材料開発、製法など、当社独自の技術革新が進み、様々な不具合が生じてきていた。 そこで、社内標準となる“大豊工業技術標準（製品設計技術標準）”を設定し、設計の確からしさとスピードアップを図ると共に、後継者への技術伝承ツールとした。

さらに並行して、この技術標準から要素を抜粋し、社外展開を目的とした「デザインガイド」を発刊した。 当時、自動車エンジン用すべり軸受に関する潤滑理論から軸受設計、トラブル事例、要因解析などを一貫して掲載する専門書は存在しておらず、当社が独自で構築した実践的な軸受技術をまとめたこのデザインガイドは客先にも好評だった。 これにより「軸」側の条件が前提だった軸受設計や材料選択に対し、「軸受」側の要素に関しても客先技術者の意識が高まり、軸と軸受周辺の全体での最適設計を目指す当社のデザイン・イン姿勢が客先と新しいのコミュニケーションを生むこととなった。

瞬時に8000rpmのレスポンスに対応

1992年、ホンダNSX用エンジンC30A型（3000cc V型6気筒 DOHC 最高出力280PS 最大トルク30kgf・m）に当社が開発した「LN762/HD240」が搭載された。NSXのエンジンはアイドリング状態から瞬時に8000rpmまで立ち上がる。 このとき、軸受は一瞬、境界潤滑状態にさらされ最も過酷な状態になる。 レーシングカーならば一応の策もあるが、一般ユーザーが使用するスポーツカーで、求められる条件は通常の乗用車とそれ程変わらない。エンジンの耐用年数も同じだった。 当社としては、この要求をクリアすることに挑戦、境界潤滑下での耐久性を大幅に向上させたオーバレイ「LN762」を開発し、銅合金「HD240」と組み合わせて製品化した。

トヨタ｢技術開発賞｣

1994年1月、長期間使用での信頼性を大幅に向上させた「TN300/SA151｣が、トヨタ｢技術開発賞｣を受賞した。 この軸受はアルミニウム合金[SA151]に、すずオーバレイ[TN300]を施したもので、1993年6月より量産していた。 ライニングに薄いニッケル中間層と特殊オーバレイで凹凸界面をつくり、なじみを良くするとともに、中性の薄膜すずオーバレイめっきを施し、有機添加物の分散効果を最適な状態にしてめっき層の耐疲労性を向上させた。また、生産技術的にも「無公害めっきプロセス」を採用するなど、さまざまな新しい技術が盛り込まれている。

「技術本館」が担うもの

1998年8月、細谷工場内に摩擦技術研究センターと結ぶ形で「技術本館」が完成、「技術の生産工場」として位置づけられた。 技術本館では新製品の生産準備、品質管理までを収容し、基礎研究から出荷にいたるまで実践的で具体的な管理ができるようになった。さらに、開発・設計段階でのIT化や、各種実験・測定をフレキシブルに行うことができるスペースや設備などを充実させ、少しでも気になること、疑問に思うことを早期解決できるようになっていた。 これによりトライボロジーをコアとし、その応用や、フィードバック、さらにはコラボレーションの可能性が高まり、ノウハウを構築するのではなく創造するという姿勢で「技術の生産工場」を成立させていくことになる。

鉛からの呪縛から離脱した高性能軸受

約160年の昔から、「金属製のすべり軸受に鉛は不可欠」という定説があり、技術者はその呪縛から逃れられなかった。 しかしエンジンの小型・高出力化が進むと軸受には高い負荷がかかり温度も上昇、鉛の特性を生かせる環境ではなくなる。 急速に小型・高出力化するエンジンに対し、当社技術者は意を決して鉛からの離脱を決意、未知の技術に挑戦することとした。 高速・高負荷対応の軸受には銅鉛合金を用い、さらに合金特性を補助するために鉛やむすずめっき（オーバレイ）を施すことが一般的で、合金・オーバレイともに鉛が使われていた。 この2つの鉛フリー化にあたって、2つが補完し合って性能を維持するのではなく、両方ともに最高の性能を持たせ、それを組み合わせることで更に上の性能を目指した。

こうして1997年に完成したのが、固体潤滑オーバレイ[RAシリーズ]、銅合金[HB・HSシリーズ]、翌年にはアルミニウム合金[SAシリーズ]も加わり、世界に先駆けて鉛フリー軸受を実用化することができた。 ELV指令最初の法案発表と同じ年であり、2000年以降で施行されていく環境負荷物質撤廃の流れとは一線を区くものであった。 1998年、国内メーカーの欧州向けディーゼルエンジンに採用され、2002年にはその性能が認められ「技術開発賞」を受賞、その後も、学協会から多くの賞を受賞している。 固体潤滑オーバレイ[RAシリーズ]はアルミニウム合金軸受にも適用でき、高出力エンジンの合金選択肢にアルミニウム合金を加えることができるようになった。

2003年には、RA520/SA250が欧州大手自動車メーカーの高出力エンジンW12（6050cc W型12気筒 最高出力450PS 最大トルク57.0kgm）に採用され、「このベアリングが無かったら、W12は量産できなかったであろう」という意図のコメントを聞くことができた。 当社では現在、[RA/SA]により、ほとんどのガソリンエンジンに対応可能で、コストパフォーマンスに優れた軸受を展開しており、いまだに追随する他社は存在しない。 ブシュ用合金についても並行して開発を進めており、既存材料の改良および新規材料の開発において、他社に先駆けて代替を開始することができた。 また、鉛フリー合金を用いた軸受素材の生産においては、いままでのラインとは切り離し専用ラインを設置、ガスアトマイズ・高周波誘導加熱による焼結・高速圧接など、当社独自開発の新方式を採用、スピート・コスト・スペースで総合的に生産効率を高めることに成功した。

TTRF設立とトライボロジーとの関わり

2000年10月、当社が東証・名証へ上場したことを記念して、「大豊工業トライボロジー研究財団:TTRF」を設立した。 当社はトライボロジーという言葉が成立する以前より、すべり軸受の開発・生産を通し、摩擦・摩耗・潤滑に携わっており、今後はトライボロジストの育成・支援を含め、さらにトライボロジーとの関わりを深めて行くことになる。 また、2011年には当社技術顧問の熊田善生(元専務取締役)が、社団法人日本トライボロジー学会の会長に就任したことも、当社とトライボロジーとの深い関わりの証として特筆すべきことといえる。