專利名稱：滑動軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有高精度、優(yōu)異滑動彈性以及優(yōu)異強(qiáng)度特性的滑動軸承。
背景技術(shù)：
以往，作為旋轉(zhuǎn)精度高的滑動軸承，由Cu系、Cu-Sn系、Fe-Cu系的燒結(jié)金屬材構(gòu)成的滑動軸承已被周知。該滑動軸承，若在由多孔質(zhì)的燒結(jié)金屬材構(gòu)成的軸承構(gòu)件中使其浸漬潤滑劑而使用(燒結(jié)含油軸承)，則能夠繼續(xù)向與軸構(gòu)件的滑動部供給潤滑劑。另外，由燒結(jié)金屬材構(gòu)成的軸承構(gòu)件能夠提高加工精度，適合用于要求旋轉(zhuǎn)精度的位置。
另外，作為滑動軸承，在樹脂材中調(diào)配有PTFE、石墨、二硫化鉬等的固體潤滑劑、潤滑油和蠟等的樹脂制的滑動軸承已被周知。
此外，在由燒結(jié)金屬材形成的母體的規(guī)定表面上，形成有樹脂層的滑動軸承也被周知(例如，參照特開2002-364647號公報(bào)(以下稱專利文獻(xiàn)1))。
燒結(jié)金屬制的滑動軸承，在應(yīng)該支撐的軸構(gòu)件是由鋁合金材等的軟質(zhì)金屬材形成的情況下，有可能會損傷軸構(gòu)件的滑動面。
在樹脂制的滑動軸承的情況下，不會產(chǎn)生上述的問題，但是由于通常樹脂材料與金屬材料相比線膨脹系數(shù)、吸水率較大，因此在使用溫度范圍較寬的情況下，在低溫時的使用中，因樹脂材的收縮而產(chǎn)生相對于軸構(gòu)件的晃動，在高溫時的使用中，因樹脂材的膨脹而產(chǎn)生外徑尺寸的增大?；蛘?，在外徑側(cè)由外殼等限制的情況下，內(nèi)徑尺寸縮小而產(chǎn)生相對于軸構(gòu)件的所謂的晃動。另外，因?yàn)橛捎陔S著吸水的體積膨脹，會使與軸構(gòu)件之間的滑動間隙發(fā)生變化，所以很難用于辦公設(shè)備等的要求旋轉(zhuǎn)精度的領(lǐng)域。
雖然在由燒結(jié)金屬材形成的母體的規(guī)定表面上形成樹脂層的滑動軸承中，能夠消除上述的問題，但是例如在如凸輪從動件(cam follower)的母體的外周部與配合構(gòu)件相接觸而轉(zhuǎn)動或滑動的用途中，會因?yàn)槟阁w的強(qiáng)度不足而具有易于損傷母體的外周部的傾向。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有高尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度，并且即使對由軟質(zhì)金屬構(gòu)成的軸構(gòu)件沖擊性也較小，而且，機(jī)械強(qiáng)度和耐久性優(yōu)異的滑動軸承。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明在提供一種結(jié)構(gòu)，即在備有由金屬形成的母體、以及形成于母體的規(guī)定表面，并具有與軸構(gòu)件進(jìn)行滑動的軸承面的滑動層的滑動軸承中，母體具有與配合構(gòu)件進(jìn)行轉(zhuǎn)動或者滑動的接觸面，并且由Fe系的燒結(jié)金屬形成。
因?yàn)橛蒄e系燒結(jié)金屬材形成母體，所以能夠得到高尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度。而且，形成于母材的規(guī)定表面的滑動層，以樹脂材料或人造橡膠等比較軟的材料作為基材，在其軸承面上與軸構(gòu)件進(jìn)行滑動，因此即使在軸構(gòu)件是由軟質(zhì)金屬形成的情況下，也不會損傷軸構(gòu)件的滑動面。另外，因?yàn)镕e系的燒結(jié)金屬材與Cu系等的燒結(jié)金屬材相比具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，所以在與配合構(gòu)件進(jìn)行轉(zhuǎn)動或者滑動的母體的接觸面上不容易產(chǎn)生損傷，可得到較高的耐久性。
這里，所謂“Fe系”表示Fe的含量以重量比計(jì)在90％以上。只要滿足該條件，也可以含有Cu、Sn、Zn、C等其他的成分。另外，這里的“Fe”也包含不銹鋼。
由Fe系燒結(jié)金屬材構(gòu)成的母體，是在將例如調(diào)配有上述含量Fe的原料金屬粉末(為了提高成型性和離型性，也可以根據(jù)需要添加少量的粘合劑)成形為規(guī)定形狀，進(jìn)行脫脂、燒固而得到的燒結(jié)體中，根據(jù)需要進(jìn)行定型(sizing)等的后處理而形成。在母體的內(nèi)部，具有由燒結(jié)金屬的多孔質(zhì)組織形成的多個內(nèi)部細(xì)孔，另外，在母體的表面，具有由內(nèi)部細(xì)孔向外部開口而形成的多個表面開孔。通常，母體形成圓筒狀，在其內(nèi)周插入軸構(gòu)件，在其外周設(shè)置與配合構(gòu)件進(jìn)行轉(zhuǎn)動或滑動的接觸面。在母體的內(nèi)部細(xì)孔中，可通過例如真空浸漬等使其浸漬潤滑油等。
滑動層形成于母體的規(guī)定表面，并具有與軸構(gòu)件進(jìn)行滑動的軸承面。特別是，在形成滑動層的滑動材組成物是以樹脂為基材的情況下，滑動層成形時，形成滑動層的熔融樹脂組成物從母體的規(guī)定表面的表面開孔進(jìn)入表層的內(nèi)部細(xì)孔中而固化。由此，因?yàn)榛瑒訉油ㄟ^一種固定效果而被牢固地結(jié)合在母體表面，所以因與軸構(gòu)件的滑動而引起的剝離、脫落得到抑制，能夠得到較高的耐久性。
優(yōu)選母體的表面、至少形成滑動層的規(guī)定表面的表面開孔率是20％～50％。若表面開孔率低于20％，則不能夠充分地得到相對于滑動層的上述固定效果，若表面開孔率超過50％，則不能夠得到所需要的尺寸精度和機(jī)械強(qiáng)度。另外，所謂“表面開孔率”表示表面的每單位面積內(nèi)表面開孔的總面積所占的比率(面積比)。并且，表面開孔率也可以在母體的整個表面中相同，也可以使形成滑動層的規(guī)定表面與其他表面不同。
滑動層的{形成滑動層的滑動材組成物的線膨脹系數(shù)(℃-1)}×{滑動層的壁厚(μm)}，可以優(yōu)選為0.15以下，更優(yōu)選為0.13以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.10以下。若上述的值比0.15大，則由于隨著溫度變化以及吸水使滑動層的尺寸變化，與軸構(gòu)件之間的滑動間隙會有較大的變動，容易引起扭矩變動和旋轉(zhuǎn)精度的降低。另一方面，在以樹脂為基材的情況下，可形成的滑動層(樹脂層)的厚度是50μm左右，若比此更薄則會發(fā)生成形困難。因此，上述的值可以優(yōu)選為0.003以上，更優(yōu)選為0.01以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.015以上。
上述的滑動層優(yōu)選以滑動特性優(yōu)異的合成樹脂、彈性材料等為基材而形成。作為上述的合成樹脂例如可以使用如下材料低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等聚乙烯樹脂；變性聚乙烯樹脂；水交聯(lián)聚烯烴樹脂、聚酰胺樹脂、芳香族聚酰胺樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、硅酮樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、聚四氟乙烯樹脂、三氟氯乙烯樹脂、四氟乙烯·六氟丙烯共聚合體樹脂、四氟乙烯·全氟代烷基乙烯基醚共聚合體樹脂、亞乙烯基(vinylidene)樹脂、乙烯·四氟乙烯共聚合體樹脂、聚縮醛樹脂、聚乙烯對苯二酸鹽樹脂、聚丁烯對苯二酸鹽樹脂、聚亞苯基乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、脂肪族聚酮樹脂、聚乙烯基吡咯烷酮、聚噁唑啉樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醚砜樹脂、聚醚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂、聚醚醚酮樹脂、熱塑性聚亞胺樹脂、熱硬化性聚亞胺樹脂、環(huán)氧化劑樹脂、苯酚樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂等。另外，也可以使用從上述合成樹脂中任選的兩種以上的材料的混合物，即聚合物混合體等。在這些中，聚乙烯樹脂具有非常優(yōu)異的低摩擦特性，適于作為上述基材。若進(jìn)一步考慮耐磨損性，則包含超高分子量成分的聚乙烯樹脂更為優(yōu)選。
另外，上述的滑動層可以形成為例如膜狀，此時，在例如合成樹脂中，適于使用能夠在有機(jī)溶劑中溶解或分散的樹脂。此外，同樣也可以使用通過成膜時的硬化反應(yīng)而高分子量化的初期縮合物等。
在上述的基材中，為進(jìn)一步提高潤滑性，也可以調(diào)配固體潤滑劑或潤滑油等潤滑劑。在上述潤滑劑中，作為固體潤滑劑，可以使用例如，氨基酸化合物和聚氧苯甲?；埘渲⒕郾奖溥驑渲?、液晶樹脂、芳族聚酰胺樹脂的漿液、聚四氟乙烯、石墨、二硫化鉬、氮化硼、二硫化鎢等。另外，作為潤滑油可以使用通常被使用的潤滑油，例如錠子油、冷凍機(jī)油、渦輪機(jī)油、機(jī)械油、發(fā)電機(jī)油等礦物油、聚丁烯油、聚d烯烴油、烷基萘油、脂環(huán)式化合物油等碳化氫系合成油、或者天然油脂和多元醇的酯油、磷酸酯油、二酯油、聚乙二醇油、硅油、聚苯醚油、烷基二苯基醚油、烷基苯油、氟化油等非碳化氫系合成油等。另外，也可以使這些潤滑劑浸漬于母體的內(nèi)部細(xì)孔內(nèi)，并通過滑動層滲出到軸承面而進(jìn)行潤滑劑的潤滑。
特別是在將潤滑油調(diào)配于上述滑動層的基材中時，因?yàn)槟軌蚴古c滑動配合材的滑動狀態(tài)，形成潤滑油的邊界潤滑，所以與調(diào)配有上述固體潤化劑的情況相比，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低摩擦化。
但是，在上述基材中僅調(diào)配有潤滑劑時，有時會產(chǎn)生如下所示問題。即，在使用由調(diào)配了潤滑油等潤滑劑的滑動材組成物形成的滑動層時(與滑動配合材滑動時)，滑動層慢慢地磨損而在滑動面上出現(xiàn)潤滑油層，潤滑油滲出到滑動部表面。因?yàn)闈櫥偷臐B出情況難以控制，因此向滑動面穩(wěn)定地供給潤滑油較為困難。另外，潤滑油滲出后的空孔有可能會引起滑動層的強(qiáng)度降低。因此，在本發(fā)明中，在形成滑動層的滑動材組成物的基材中調(diào)配潤滑劑，還調(diào)配了浸漬有潤滑劑的多孔質(zhì)二氧化硅。
根據(jù)所述的結(jié)構(gòu)，能夠得到如下等的優(yōu)點(diǎn)，(1)因?yàn)槟軌蛟诨瑒用嫔线B續(xù)地供給潤滑劑，所以能夠穩(wěn)定地付與優(yōu)異的摩擦·磨損特性；(2)通過在能夠確保成形性的范圍內(nèi)在基材中調(diào)配潤滑劑，而且調(diào)配浸漬有潤滑劑(特別是潤滑油)的多孔質(zhì)二氧化硅，因此能夠增加滑動材組成物所含有的潤滑劑的數(shù)量；(3)通過調(diào)配浸漬有潤滑劑的多孔質(zhì)二氧化硅，潤滑劑被保持在多孔質(zhì)二氧化硅內(nèi)的空間，因此與單純地調(diào)配大量的潤滑劑的情況相比，特別是基材是樹脂時，能夠回避在注塑成形等中螺絲(screw)打滑、計(jì)量變得不穩(wěn)定、周期時間(cycle time)變長、尺寸精度不易形成，潤滑劑附著在模具表面成形面不佳等的問題；(4)即使基材與潤滑劑的相溶性多少有些問題，也能夠通過使?jié)櫥瑒┙n于多孔質(zhì)二氧化硅內(nèi)的空間，而組合兩者使用。
作為上述多孔質(zhì)二氧化硅，如果是能夠浸漬·保持潤滑劑的物質(zhì)均可，可以使用例如沉積性二氧化硅(例如，原始顆粒直徑在15nm以上)等多種物質(zhì)。其中優(yōu)選具有連續(xù)孔且球狀的多孔質(zhì)二氧化硅，特別是圓球狀的多孔質(zhì)二氧化硅更佳。這里，所謂球狀說的是短徑對于長徑的比是0.8～1.0的球，所謂圓球狀是比球狀更接近真球的球。
因?yàn)榍驙疃嗫踪|(zhì)二氧化硅，在露出滑動面的狀態(tài)下，被滑動面的剪切力破壞，所以即使滑動配合材是軟質(zhì)材(包含軟質(zhì)金屬)，也不會損傷滑動配合材。另外，在考慮將這些填充材調(diào)配于基材的滑動組成物中，再度調(diào)配增強(qiáng)材的情況下，在分別以單體將潤滑劑和增強(qiáng)材進(jìn)行調(diào)配混煉中，因?yàn)槭節(jié)櫥瑒┚植看嬖谟谠鰪?qiáng)材和基材(例如合成樹脂)的界面，所以不能充分發(fā)揮增強(qiáng)材的增強(qiáng)效果。但是，若將潤滑劑和多孔質(zhì)二氧化硅，特別是將在球狀多孔質(zhì)二氧化硅中浸漬有潤滑劑的物質(zhì)與增強(qiáng)材混煉，因?yàn)槟軌虼蠓鹊販p少局部存在于增強(qiáng)材和基材的界面的潤滑劑，因此得到了所希望的增強(qiáng)效果。
在使用上述球狀的多孔質(zhì)二氧化硅時，需要注意其大小。例如，若球狀多孔質(zhì)二氧化硅的平均顆粒直徑低于0.5μm，則潤滑劑的浸漬量不充分，并且在作業(yè)性等方面存在問題。若平均顆粒直徑超過100μm，則在熔融狀態(tài)的滑動材組成物中的分散性較差。另外，由于上述熔融狀態(tài)的滑動材組成物的混煉時所引起的剪切力，使原始顆粒的凝聚體被破壞，有可能不能夠保持球狀。從這些觀點(diǎn)出發(fā)，上述球狀的多孔質(zhì)二氧化硅，特別是圓球狀的多孔質(zhì)二氧化硅的平均顆粒直徑優(yōu)選為0.5μm～100μm。特別是若考慮操作容易度(操作性)和滑動特性，更優(yōu)選為1μm～20μm。若是具有這種平均顆粒直徑的圓球狀二氧化硅顆粒，則能夠在其內(nèi)部保持充分的潤滑劑，并能夠使保持于內(nèi)部的潤滑劑一點(diǎn)一點(diǎn)地供給到滑動面。具有上述平均顆粒直徑的圓球狀多孔質(zhì)二氧化硅，可以將含有例如堿金屬鹽或堿土類金屬鹽的硅酸堿水溶液在有機(jī)溶劑中進(jìn)行乳化，并通過由碳酸氣體凝膠化而生成。另外，這里所得到的圓球狀多孔質(zhì)二氧化硅的原始顆粒直徑是3～8nm。
另外，在上述的多孔質(zhì)二氧化硅中，從高吸油性(高潤滑劑保持性)的觀點(diǎn)出發(fā)，其比表面積優(yōu)選為200～900m2/g，更優(yōu)選為300～800m2/g。另外，細(xì)孔面積為1～3.5ml/g，細(xì)孔徑可以為5～30nm，優(yōu)選為20～30nm。關(guān)于吸油量，優(yōu)選為150～400ml/100g，更優(yōu)選為300～400ml/100g。另外，若考慮通常氣氛下的使用，即使在水中浸漬后再度干燥，上述細(xì)孔容積以及吸油量也優(yōu)選為保持在浸漬前的90％以上。這里，比表面積和細(xì)孔容積是通過氮吸附法而測定的值，吸油量是以JIS K5101為標(biāo)準(zhǔn)而測定的值。
這樣，雖然本發(fā)明所使用的多孔質(zhì)二氧化硅，是圓球狀，且優(yōu)選為具有上述范圍內(nèi)的平均顆粒直徑、比表面積、細(xì)孔面積、細(xì)孔直徑、吸油量，但是如果即使是例如平均顆粒直徑、比表面積、吸油量等在上述范圍內(nèi)的非球狀多孔質(zhì)二氧化硅，也不會有特別的問題，能夠進(jìn)行使用。同樣，即使平均顆粒直徑是1000μm左右，也能夠通過和基材的相容性和配合比例，而毫無問題地進(jìn)行使用?；蛘呒词古c基材的相容性存在問題，對于多孔質(zhì)二氧化硅，通過進(jìn)行對無論是有機(jī)系還是無機(jī)系的種表面處理，也能夠進(jìn)行使用。以上，作為能夠優(yōu)選使用的多孔質(zhì)二氧化硅，可以例舉出旭硝子社制サンスフュア；鈴木油脂工業(yè)社制ゴツトボ一ル；富士硅社制サイロスフエア等。另外，除此之外，東?；瘜W(xué)工業(yè)所(株)制マイクロイド等也能夠作為多孔質(zhì)二氧化硅使用。
作為最初用潤滑油做成的潤滑劑，如上例述示，能夠使用各種物質(zhì)，但是其中，考慮到對滑動材組成物(特別是樹脂組成物)的混煉、成型溫度的耐熱性方面、具有非常優(yōu)異的摩擦特性方面，以及與殘存于上述的多孔質(zhì)二氧化硅的表面或內(nèi)部的硅烷醇基(Si-OH)的親和性方面，特別優(yōu)選使用硅油。由此，因?yàn)橐子趯⒐栌捅３钟谏鲜龆嗫踪|(zhì)二氧化硅的內(nèi)部，所以能夠得到更高的油保持性。作為硅油，使用不具有功能基的硅油和具有功能基的硅油均可。
多孔質(zhì)二氧化硅在上述滑動層中優(yōu)選含有1～20容量％，若考慮保持潤滑劑的效果和強(qiáng)度方面，進(jìn)一步優(yōu)選為2～15容量％。還有滑動層中潤滑劑的含量優(yōu)選為5～40容量％。這是因?yàn)槿魸櫥瑒┑暮康陀?容量％，則潤滑劑的潤滑效果不充分，若超過40容量％，則基材的量變少，強(qiáng)度有可能大幅度降低。另外，通過在各配合物的容量％的值上乘以該密度能夠算出配合重量。這里多孔質(zhì)二氧化硅的容量％，是假定調(diào)配了非多孔質(zhì)的二氧化硅而求出的比例。即，不是多孔質(zhì)二氧化硅的毛體積比重，而是利用絕對比重而算出的值。為此，在內(nèi)部具有連通的空孔的狀態(tài)下的實(shí)際的容量比率成為更大的值。
在上述的基材中，除了上述多孔質(zhì)二氧化硅和潤滑劑以外，為了改善摩擦·磨損特性、以及降低線形膨脹系數(shù)，可以添加適當(dāng)?shù)奶畛洳?。例如，可以舉例如下玻璃纖維、碳纖維、瀝青(pitch)系碳素纖維、PAN系碳素纖維、芳族聚酰胺纖維、氧化鋁纖維、聚酯纖維、硼纖維、碳化硅纖維、氮化硼纖維、氮化硅纖維、金屬纖維、石棉纖維、木炭羊毛等的纖維類、把它們編成布狀的物質(zhì)、碳酸鈣或滑石、硅石、粘土、云母等礦物類、氧化鈦晶須、硼酸鋁晶須、鈦酸鉀晶須、硫酸鈣晶須等無機(jī)晶須類、碳黑、石墨、聚亞胺樹脂和聚苯丙咪唑等各種耐熱性樹脂等。此外，為了提高滑動層的熱傳導(dǎo)性，也可以添加碳纖維、金屬纖維、石墨粉末、氧化鋅等。另外，也可以調(diào)配碳酸鋰、碳酸鈣等碳酸鹽，磷酸鋰、磷酸鈣等磷酸鹽等。還有，也可以將上述填充材多個進(jìn)行組合而使用。
另外，在不防礙該發(fā)明效果的范圍內(nèi)，也可以并用能夠廣闊適用于一般合成樹脂的添加劑。例如，可以適當(dāng)添加離型劑、阻燃劑、防帶電劑、耐候性改良劑、防氧化劑、著色劑等工業(yè)用添加劑。另外，在不損傷滑動層的潤滑性的范圍內(nèi)，在中間制品或最終制品的形態(tài)中，可以使用別的方法，通過退火處理等化學(xué)的或物理的處理進(jìn)行旨在改善性能的變更。
在上述滑動材組成物中，特別是在樹脂組成物的混煉中，可以利用現(xiàn)有周知的方法。通過例如亨舍爾混煉機(jī)、球磨機(jī)、攪拌混煉機(jī)等混合樹脂組成物后，供給到熔融混煉性好的注塑成形機(jī)或或熔融擠壓機(jī)(例如兩軸擠壓機(jī))，或者也可以利用預(yù)熱輥、連續(xù)攪拌機(jī)、密閉式攪拌機(jī)、熔融擠壓機(jī)等進(jìn)行熔融混煉，或者也可以進(jìn)行真空成型、吹塑成型、發(fā)泡成型、多層成型、加熱壓縮成型等。另外，在將基材(這里是樹脂)和多孔質(zhì)二氧化硅和潤滑劑混煉時，混煉順序沒有特別限定，但是可以優(yōu)選為預(yù)先混煉多孔質(zhì)二氧化硅和潤滑劑，在使多孔質(zhì)二氧化硅含有潤滑劑后，使其與基材進(jìn)行混煉。另外，由于多孔質(zhì)二氧化硅容易吸濕·吸水，因此優(yōu)選為在混煉前進(jìn)行干燥。作為干燥方法不做特別限制，可以采用由電爐的干燥、真空干燥等。
在上述滑動層，例如形成膜狀時，將浸漬有潤滑劑的多孔質(zhì)二氧化硅調(diào)配到由合成樹脂形成的基材中，并與通常的涂層溶液混合。在涂層處理中，可以使用通用的涂層處理方法，可以使用例如噴射法或靜電涂裝法、流動浸漬法等各種處理方法。
在預(yù)先混煉多孔質(zhì)二氧化硅和潤滑劑的情況下，若潤滑劑粘度高則難以使?jié)櫥瑒┙傅角驙疃嗫踪|(zhì)二氧化硅的內(nèi)部。此時可以采用如下方法，即由潤滑劑溶解的適當(dāng)?shù)娜軇┻M(jìn)行稀釋，并使該稀釋液浸透到多孔質(zhì)二氧化硅中，通過慢慢地干燥而使溶劑揮發(fā)，從而在多孔質(zhì)內(nèi)部浸漬潤滑劑?；蛘撸跐櫥瑒┦菨櫥偷那闆r下，可以采用將多孔質(zhì)二氧化硅浸入潤滑油中，進(jìn)行真空提拉而強(qiáng)制地將潤滑油浸入多孔質(zhì)二氧化硅的內(nèi)部的方法。在潤滑劑在常溫下是固體的情況下，采用加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋節(jié)櫥瑒┤芙舛n的方法。在潤滑劑在常溫下是液體的情況下，在粘度高的情況下，也可以采用加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，使?jié)櫥瑒┑恼扯冉档投n的方法等。另外，除了在不飽和聚酯等液狀樹脂中混合含油球狀多孔質(zhì)二氧化硅之外，也可以使各種織布浸漬，將其層疊作為滑動層使用。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提高一種在具有高尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度的同時，對由軟質(zhì)金屬形成的軸構(gòu)件的損傷性也較小，并且機(jī)械強(qiáng)度以及耐久性優(yōu)異的滑動軸承。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的凸輪從動構(gòu)件的剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的滑動軸承的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1表示的是實(shí)施方式的凸輪從動構(gòu)件。該凸輪從動構(gòu)件，備有軸構(gòu)件(stud)1，其未圖示的一端部被單臂支撐；滑動軸承2，其安裝在軸構(gòu)件1的另一端部外周上。
軸構(gòu)件1，由例如黃銅、鋁合金等軟質(zhì)金屬材形成，在其另一端部，備有形成小直徑的外周面1a和臺肩部1b。
如圖2所示，滑動軸承2，由例如Fe的含量90wt％以上的Fe系的燒結(jié)金屬材形成的圓筒狀母體2a，和從母體2a的內(nèi)周面2a1到兩端面2a2形成的滑動層2b構(gòu)成?；瑒訉?b，由例如在聚乙烯樹脂等基材中，調(diào)配有硅油等的潤滑劑以及使該潤滑劑浸漬的球狀多孔質(zhì)二氧化硅的滑動材組成物形成。在該實(shí)施方式中，通過在母體2a的上述表面，將上述滑動材組成物(樹脂組成物)嵌入而形成。在母體2a的外周面2a3上沒有形成滑動層。另外，也可以在母體2a的內(nèi)部細(xì)孔內(nèi)浸漬上述潤滑劑。
如圖1所示，滑動軸承2，套在軸構(gòu)件1的外周面1a上，并通過軸構(gòu)件1的臺肩部1b和嵌套在軸構(gòu)件2的外周面1a上的止推墊圈3以及防脫環(huán)4而被限制向周方向的移動。例如，止推墊圈3，由滑動特性優(yōu)異的樹脂材料形成，防脫環(huán)4，由Al合金等的軟金屬材形成。
滑動軸承2，其母體2a的外周面2a3與被稱作凸輪或?qū)к壍呐浜蠘?gòu)件5的接觸面5a相接觸，并在接觸面5a上轉(zhuǎn)動或者滑動。此時，滑動軸承2相對于軸構(gòu)件1旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)通過相對于滑動層2b的軸構(gòu)件1的滑動，而被旋轉(zhuǎn)自由地支撐。即，在滑動層2b中，形成于母體2a的內(nèi)周面2a1的區(qū)域與軸構(gòu)件2的外周面1a相接觸，并作為支撐徑向載荷的徑向軸承面2b1而發(fā)揮作用。同時，在滑動層2b中，形成于母體2a的兩端面2a2的區(qū)域，分別與軸構(gòu)件1的臺肩部1b、止推墊圈3相接觸，作為支撐軸向載荷的軸向軸承面2b2、2b3而發(fā)揮作用。
另外，滑動軸承2的滑動層2b，其構(gòu)成為僅具有徑向軸承面2b1，也可以構(gòu)成為除了徑向軸承面2b1之外，僅有軸向軸承面2b2以及2b3的其中之一。即，滑動層2b，可以僅在母體2a的內(nèi)周面2a1上形成，或者也可以形成為從母體2a的內(nèi)周面2a1到其中一個端面2a2。
(實(shí)施例)表1


1)系數(shù)＝樹脂的線膨脹系數(shù)(1/℃)×樹脂層的層厚(μm)
表2


(實(shí)施例1)準(zhǔn)備由Φ8.5mm×Φ14mm×5mm的燒結(jié)金屬(Fe98.5wt％-Cu1.5wt％系、孔的大小的平均值125μm、平均深度20μm、凹部的比率30％、線膨脹系數(shù)1.1×10-5/℃)形成的軸承母體。將該軸承母體置于注塑成形用模具內(nèi)，在軸承母體的內(nèi)周面，使用下述所示的樹脂組成物(滑動材組成物)，以下述方法形成樹脂層(滑動層)，制作成Φ8mm×Φ14mm×5mm的復(fù)合滑動軸承(樹脂組成物的線膨脹系數(shù)1.3×10-4/℃、樹脂層的層厚250μm)。使用所得到的復(fù)合滑動軸承，以如下條件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果在表1中表示。
<樹脂材料>
基材，以三井石油化學(xué)社制造的リュブマ一L5000作為聚乙烯樹脂使用。在潤滑劑中，分別以信越硅社制造的KF96H-6000型作為硅油、以旭硝子(株)制造的サンスフュアH33作為多孔質(zhì)二氧化硅使用。將以混合比1∶2.76(重量換算)進(jìn)行混煉的多孔質(zhì)二氧化硅和硅油的混合物(31.6wt％)和聚乙烯樹脂(68.4wt％)，由兩軸擠壓裝置熔融攪拌，制作成顆粒。
<嵌入成形條件>
將給定形狀的軸承母體固定于模具內(nèi)部，使用上述含油的顆粒而進(jìn)行嵌入成形。此時模具的溫度是100℃，成型溫度是210℃，噴射壓力是140MPa。
<試驗(yàn)條件>
(摩擦·磨損試驗(yàn))在配合材中，使用A5056(Al合金、Ra＝0.8μm)、Φ7.98mm的軸構(gòu)件。試驗(yàn)時的承載是1MPa(換算為投影面積)、圓周速度是3m/min、試驗(yàn)溫度是30℃、試驗(yàn)時間是120h。測定項(xiàng)目有試驗(yàn)軸承的比磨損量、是否有軸的磨損、以及試驗(yàn)結(jié)束時的動摩擦系數(shù)。另外，軸構(gòu)件和滑動軸承的間隙設(shè)為是20μm(在20℃的測定)。
(內(nèi)徑側(cè)尺寸的變化的測定)為了調(diào)查由熱引起的膨脹的影響，以燒結(jié)金屬限制滑動軸承的外徑側(cè)，使溫度從-10℃到60℃發(fā)生變化從而使僅有內(nèi)徑側(cè)的尺寸發(fā)生變化，測定內(nèi)徑側(cè)尺寸的變化程度(以20℃的尺寸為基準(zhǔn)，求出-10℃和60℃的尺寸變化量)。測定各溫度下的試驗(yàn)片內(nèi)徑的尺寸變化量和軸構(gòu)件的尺寸變化量，在間隙為0～30μm時判定為○，在間隙低于0(軸的晃動發(fā)生)或者在30μm以上時判定為×。
(間隙的測定)樹脂層和內(nèi)插的由A5056形成的軸構(gòu)件之間的間隙，在-10℃以及60℃的情況下進(jìn)行了測定。另外，初期的間隙設(shè)定為15μm。另外，軸構(gòu)件的尺寸變化量是-5.2μm(-10℃時)、7μm(60℃時)(軸材質(zhì)的線膨脹系數(shù)是2.2×10-5/℃)。
(實(shí)施例2)除了使樹脂層的層厚不同(500μm)外，與實(shí)施例1相同而進(jìn)行，制作成Φ8mm×Φ14mmm×t5mm的復(fù)合滑動軸承。使用所得到的復(fù)合滑動軸承，以上述的條件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果在表1中示出。
(實(shí)施例3)除了使樹脂層的層厚不同(770μm)外，與實(shí)施例1相同而進(jìn)行，制作成Φ8mm×Φ14mm×t5mm的復(fù)合滑動軸承。使用所得到的復(fù)合滑動軸承，以上述的條件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果在表1中示出。
(實(shí)施例4)除了使樹脂層的層厚不同(900μm)外，與實(shí)施例1相同而進(jìn)行，制作成Φ8mm×Φ14mm×t5mm的復(fù)合滑動軸承。使用所得到的復(fù)合滑動軸承，以上述的條件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果在表1中示出。
(實(shí)施例5)除了使樹脂層的層厚不同(1150μm)外，與實(shí)施例1相同而進(jìn)行，制作Φ8mm×Φ14mmm×t5mm的復(fù)合滑動軸承。使用所得到的復(fù)合滑動軸承，以上述的條件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果在表1中示出。
(實(shí)施例6)除了使用由Φ8.5mmm×Φ14mm×t5mm的燒結(jié)金屬(Fe98.5wt％-Cu1.5wt％系、孔的大小的平均值250μm、平均深度50μm、凹部的比率50％、線膨脹系數(shù)1.1×10-5/℃)構(gòu)成的軸承母體外，與實(shí)施例1相同而進(jìn)行，制作成Φ8mm×Φ14mm×t5mm的復(fù)合滑動軸承(樹脂層層厚250μm)。使用所得到的復(fù)合滑動軸承，以上述的條件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)在表1中示出果。
(實(shí)施例7)使由實(shí)施例1所制作的復(fù)合滑動軸承的軸承母體浸漬硅油(信越硅社制造KF96H)。使用其以上述條件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果在表1中示出。
(實(shí)施例8)在由實(shí)施例1所制作的復(fù)合滑動軸承的軸承內(nèi)徑面的樹脂層上，形成環(huán)狀的凹部(寬度×長度×深度＝1mm×5mm×150μm、剖面形狀半圓狀、配置部位在軸向上3個位置等分配置)。此時的凹部每一部位表觀面積占整個內(nèi)徑的面積的比例是{(1mm×5mm)/(8mm×5mm×π)}×100＝3.97％。使用其以上述條件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果在表1中示出。
(實(shí)施例9)使由實(shí)施例8所制作的復(fù)合滑動軸承的軸承母體浸漬硅油(信越硅社制造KF96H)。使用其以上述條件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果在表1中示出。
(比較例1)將由Φ8mm×Φ14mm×t5mm的燒結(jié)金屬(Fe98.5wt％-Cu1.5wt％系、孔的大小的平均值250μm、平均深度50μm、凹部的比率30％、線膨脹系數(shù)1.1×10-5/℃、Cu-Sn系)構(gòu)成的軸承母體作為滑動軸承而使用。將該燒結(jié)金屬軸承浸入酯油(日本油脂制造H481R)中，在真空進(jìn)行浸漬處理，在氣孔部分封入油。使用該試驗(yàn)軸承以與實(shí)施例1相同的試驗(yàn)條件進(jìn)行各種試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果在表1中示出。
(比較例2)僅以實(shí)施例1中所使用的樹脂組成物制作Φ8mm×Φ14mm×t5mm的滑動軸承，以與實(shí)施例1相同的條件進(jìn)行摩擦·磨損試驗(yàn)以及各種評價(jià)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果在表1中示出。
(比較例3)準(zhǔn)備由Φ11.2mm×Φ14mm×t5mm的燒結(jié)金屬(Fe98.5wt％-Cu1.5wt％系、孔的大小的平均值250μm、平均深度50μm、凹部的比率30％、線膨脹系數(shù)1.1×10-5/℃)構(gòu)成的軸承母體。將該軸承母體置于注塑成形用的模具內(nèi)，以實(shí)施例1的樹脂組成物在所述軸承母體的內(nèi)周面進(jìn)行嵌入成形，由此制作成Φ8mm×Φ14mm×t5mm的復(fù)合滑動軸承(樹脂層的層厚1600μm)。以與實(shí)施例1相同的條件進(jìn)行各種試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果在表1中示出。
(比較例4)除了使用由Φ9mm×Φ14mm×t5mm的SUS304(表面粗糙度Ra＝0.01μm)構(gòu)成的軸承母體外，與實(shí)施例3相同，制成作Φ8mm×Φ14mm×t5mm的復(fù)合滑動軸承(樹脂層的層厚500μm)。所得到的復(fù)合滑動軸承，由于軸承母體和樹脂層之間發(fā)生了剝離，因此無法進(jìn)行試驗(yàn)。
(比較例5)除使用由Φ8.5mm×Φ14mm×t5mm的燒結(jié)金屬(Fe98.5wt％-Cu1.5wt％系、孔的大小的平均值250μm、平均深度100μm、凹部的比率10％、線膨脹系數(shù)1.1×10-5/℃)構(gòu)成的軸承母體外，與實(shí)施例1相同，制作成Φ8mm×Φ14mm×tSmm的復(fù)合滑動軸承(樹脂層的層厚250μm)。所得到的復(fù)合滑動軸承，由于軸承母體和樹脂層之間發(fā)生了剝離，因此無法進(jìn)行試驗(yàn)。
(比較例6)除使用由Φ8.5mm×Φ14mm×t5mm的燒結(jié)金屬(Fe98.5wt％-Cu1.5wt％系、孔的大小的平均值3μm、平均深度1μm、凹部的比率30％、線膨脹系數(shù)1.1×10-5/℃)構(gòu)成的軸承母體外，與實(shí)施例1相同，制作成Φ8mm×Φ14mm×t5mm的復(fù)合滑動軸承(樹脂層的層厚250μm)。所得到的復(fù)合滑動軸承，由于燒結(jié)金屬和樹脂層之間發(fā)生了剝離，因此無法進(jìn)行試驗(yàn)。
(比較例7)除了用聚乙烯樹脂單體(三井石油化學(xué)社制リュブマ一L5000)形成樹脂層以外，以與實(shí)施例1相同的內(nèi)容制作成Φ8mm×Φ14mm×t5mm的復(fù)合滑動軸承(樹脂層的層厚250μm)。使用所得到的復(fù)合滑動軸承，以上述的條件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果在表1中示出。
(比較例8)除了用縮聚醛樹脂單體(ポリプラスつチツク社制ジュラコンM 90-02、線膨脹系數(shù)1.0×10-4/℃)構(gòu)成樹脂層以外，以與實(shí)施例1相同的內(nèi)容制作成Φ8mm×Φ14mm×t5mm的復(fù)合滑動軸承(樹脂層的層厚250μm)。使用所得到的復(fù)合滑動軸承，以上述的條件進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果在表1中示出。
(結(jié)果)在并用如實(shí)施例1～9所示的具有適當(dāng)?shù)目椎拇笮?、深度、凹部比率的Fe系燒結(jié)金屬和在聚乙烯上調(diào)配有硅油和多孔質(zhì)二氧化硅的樹脂層的情況下，沒有產(chǎn)生因燒結(jié)金屬和樹脂層間的結(jié)合力不足而引起的剝離。比磨損量降低至100×10-8mm3/(N·m)以下，并且配合構(gòu)件(軸構(gòu)件)沒有磨損，還有動摩擦系數(shù)也表示出0.2以下的較低的值。另外，由熱膨脹引起的尺寸變化也較小，尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異。
對此，在如比較例1的僅以燒結(jié)金屬層構(gòu)成滑動軸承的情況下，雖然尺寸變化較小，但是發(fā)生了軸構(gòu)件的磨損且摩擦系數(shù)也表示出0.7的較高值。另外，在如比較例2的僅以樹脂材料構(gòu)成滑動軸承的情況下，雖然比磨損量較少，而且軸構(gòu)件沒有磨損，摩擦系數(shù)也較小，但是因?yàn)橛蔁崤蛎浺鸬某叽缱兓^大，所以不適于使用于要求高精度的位置。在如比較例3的并用樹脂層和燒結(jié)金屬層的軸承的情況下，雖然比磨損量較少，而且軸構(gòu)件沒有磨損，摩擦系數(shù)也較小，但是由于樹脂層較厚，所以在高溫時受到來自金屬層的形狀限制，體積膨脹向內(nèi)側(cè)偏離，內(nèi)徑尺寸變小。其結(jié)果為，與軸構(gòu)件的間隙與初始值相比大幅地減小，而且發(fā)生向軸構(gòu)件的晃動，因此并非優(yōu)選。在如比較例4的并用SUS304和樹脂層的情況下，因?yàn)镾US304的表面較為光滑，與樹脂層的結(jié)合力較弱，所以因成型收縮而在分界面產(chǎn)生了剝離。在金屬表面沒有凹凸的情況下，得到金屬和樹脂的復(fù)合體較為困難。在如比較例5的其凹部的比率為3％較少的燒結(jié)金屬的情況下，與使用比較例4的SUS304的情況相同，因?yàn)榕c樹脂層的結(jié)合力較弱，所以因成型收縮而在分界面產(chǎn)生剝離。在如比較例6的孔的尺寸為3μm較小的情況下，因?yàn)槿廴跇渲茨苓M(jìn)入孔內(nèi)，所以結(jié)合力低下，因成型收縮而在分界面產(chǎn)生剝離。在如比較例7的在樹脂層上使用聚乙烯樹脂單體的情況下，雖然摩擦系數(shù)顯示出較低的值，但是磨損較大。在如比較例8的在樹脂層上使用縮聚醛樹脂擔(dān)體的情況下，摩擦系數(shù)、比磨損量均較大，可以看到在配合構(gòu)件(軸構(gòu)件)的表面有磨損。
本發(fā)明的滑動軸承，適用于例如凸輪從動件，特別是適用于要求旋轉(zhuǎn)精度的辦公設(shè)備用的凸輪從動件。
權(quán)利要求
1.一種滑動軸承，備有母體，其由金屬形成；滑動層，其形成在該母體的規(guī)定表面，具有與軸構(gòu)件進(jìn)行滑動的軸承面，其特征在于，所述母體具有與配合構(gòu)件進(jìn)行轉(zhuǎn)動或者滑動的接觸面，并且，由Fe系的燒結(jié)金屬材形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑動軸承，其特征在于，形成所述滑動層的所述母體的表面的表面開孔率是20％～50％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滑動軸承，其特征在于，所述滑動層的，形成滑動層的滑動材組成物的線膨脹系數(shù)與滑動層的層厚的乘積，為0.15以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的滑動軸承，其特征在于，在形成所述滑動層的滑動材組成物中含有潤滑劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的滑動軸承，其特征在于，在形成所述滑動層的滑動材組成物中，還包含有浸漬了潤滑劑的多孔質(zhì)二氧化硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的滑動軸承，其特征在于，所述多孔質(zhì)二氧化硅是具有連續(xù)孔的球狀多孔二氧化硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的滑動軸承，其特征在于，所述多孔質(zhì)二氧化硅的平均顆粒直徑是0.5～100μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的滑動軸承，其特征在于，形成所述滑動層的滑動材組成物的基材是聚乙烯樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的滑動軸承，其特征在于，所述潤滑劑是硅油。
10.一種凸輪從動件，其特征在于，備有被單臂支撐的軸構(gòu)件；安裝于該軸構(gòu)件上的權(quán)利要求1～9中任一項(xiàng)所記載的滑動軸承。
全文摘要
凸輪從動件，其具有一端部被單臂支承的軸構(gòu)件(1)以及安裝于該軸構(gòu)件(1)的另一端部外周的滑動軸承(2)?；瑒虞S承(2)，由Fe的含量為90wt％以上的Fe系燒結(jié)金屬材構(gòu)成的圓筒狀母體(2a)、以及從母體(2a)的內(nèi)周面(2a1)向兩端面(2a2)伸展而形成的滑動層(2b)構(gòu)成。滑動層(2b)，由例如在聚乙烯樹脂等基材上，調(diào)配有硅油等潤滑劑以及浸漬該潤滑劑的球狀多孔質(zhì)硅的滑動材組成物構(gòu)成。
文檔編號F16C13/00GK1806131SQ200480016279
公開日2006年7月19日 申請日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月10日
發(fā)明者江上正樹, 清水政次, 田中敏彥 申請人:Ntn株式會社