DE112017004869T5

DE112017004869T5 - Gleitteil

Info

Publication number: DE112017004869T5
Application number: DE112017004869.9T
Authority: DE
Inventors: Takuji Harano; Toshihiko Mouri
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2019-07-04
Also published as: CN109790869A; KR20190052694A; US20190226525A1

Abstract

Ein Gleitteil (1) mit einer Gleitfläche ist vorgesehen, welche mindestens teilweise eine Fläche eines Schmiermittelelements (3) bildet. Das Gleitteil (1) beinhaltet einen Grundkörper (4) als einen Sinterkörper eines Presslings, welcher Metallpulver enthält, wobei der Grundkörper (4) mit dem Schmiermittelelement (3) integriert ist; und das Schmiermittelelement (3) ein Spritzgussteil aus einer Kunststoffzusammensetzung ist, welche einen Kunststoff auf Basis Polyarylensulfid und ein Kohlenstoffmaterial beinhaltet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitteil mit einer Gleitfläche.
STAND DER TECHNIK
Strenge Anforderungen bezüglich der für ein Gleitteil mit einem darin eingebetteten Feststoffschmiermittel gestellten Funktionen nehmen von Jahr zu Jahr zu. Dies führt dazu, Festschmiermittel zu entwickeln, die eine ausgezeichnete Gleitfähigkeit über eine lange Zeitperiode halten und bei geringen Kosten hergestellt werden können.
Für ein Gleitteil mit einem darin eingebetteten Feststoffschmiermittel schlägt beispielsweise das PTL 1 ( japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2013-14645 ) ein Gleitteil vor, das einen zylindrischen Basiskörper aufweist, der mit einer radialen Durchgangsöffnung versehen ist, in welche ein gesinterter Körper aus künstlichem Graphit als Hauptkomponente als ein Feststoffschmiermittel eingebettet ist.
ZITATLISTE
PA TENTLITERA TUR
PTL 1: japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2013-14645
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Um allerdings eine radiale Durchgangsöffnung in dem Grundkörper auszubilden und ein Feststoffschmiermittel in dieser Durchgangsöffnung einzubetten, muss das Feststoffschmiermittel am Grundkörper mit hoher Genauigkeit fixiert werden. Zusätzlich muss auch die Durchgangsöffnung im Grundkörper und das hierzu aufbereitete Feststoffschmiermittel mit hoher Genauigkeit hergestellt werden. In dieser Hinsicht besteht somit ein Bedürfnis zur Verbesserung bezüglich der Arbeitseffizienz und der Herstellkosten. Wenn insbesondere ein auf Kohlenstoff basierender gesinterter Körper (gesintertes Kunstgraphit) als ein Feststoffschmiermittel verwendet wird, ist es weniger wahrscheinlich, dass der Sinterkörper auf Basis von Kohlenstoff plastisch deformiert wird, welches eine Bearbeitung durch Schneidarbeit und dergleichen erfordert, um die Dimensionsgenauigkeit zu erhöhen. Dies führt zur Besorgnis, dass die Verarbeitungskosten noch weiter erhöht werden. Zusätzlich führt die Struktur mit einem in einer Durchgangsöffnung eingebetteten Feststoffschmiermittel zur Besorgnis, dass das Feststoffschmiermittel aus dem Grundkörper des Gleitteils während der Verwendung des Gleitteils herausfallen kann.
Somit besteht die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Gleitteil zu schaffen, welches in der Arbeitseffizienz und den Herstellungskosten für die Herstellung eines Gleitteils verbessert werden kann. Darüber hinaus besteht die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Gleitteil zu schaffen, welches in Arbeitseffizienz und den Herstellungskosten für die Herstellung eines Gleitteils verbessert werden kann und bei dem auch die Wahrscheinlichkeit reduziert wird, dass ein Feststoffschmiermittel aus einem Grundkörper des Gleitteils während der Verwendung des Gleitteils herausfallen kann.
PROBLEMLÖSUNG
Die vorliegende Erfindung schafft ein Gleitteil gemäß obiger Beschreibung und ein Verfahren zur Herstellung des Gleitteils.

[1] Ein Gleitteil mit einer Gleitfläche, die mindestens teilweise aus einer Fläche eines Schmiermittelelements gebildet ist, wird vorgesehen. Das Gleitteil umfasst: einen Grundkörper als einen Sinterkörper eines Presslings, der Metallpulver enthält, wobei der Grundkörper mit dem Schmiermittelelement integriert ist; und das Schmiermittelelement als ein spritzgegossenes Produkt aus einer Harzzusammensetzung mit einem Kunststoff auf Basis von Polyarylensulfid und einem Kohlenstoffmaterial.
[2] Ein Gleitteil mit einer Gleitfläche, welche mindestens teilweise aus einer Fläche eines Schmiermittelelements gebildet ist, ist vorgesehen. Das Gleitteil beinhaltet: einen Grundkörper als einen Sinterkörper eines Presslings enthaltend Metallpulver, wobei der Grundkörper einen Gehäuseabschnitt aufweist, in welchen das Schmiermittelelement untergebracht werden soll; und das Schmiermittelelement als ein Spritzgussteil einer Harzzusammensetzung enthaltend einen Kunststoff auf Basis Polyarylensulfid und ein Kohlenstoffmaterial, wobei das Schmiermittelelement innerhalb des Gehäuseabschnitts angeordnet ist.
[3] In dem Gleitteil gemäß Beschreibung in [1] oder [2] beträgt der Anteil des Kohlenstoffmaterials in der Kunststoffzusammensetzung etwa 5 Massen-% oder mehr und etwa 70 Massen-% oder weniger.
[4] Bei jedem der in [1] bis [3] beschriebenen Gleitteile hat der Grundkörper eine innere Pore, und die innere Pore ist mit Schmieröl imprägniert.
[5] Bei jedem der in [1] bis [4] beschriebenen Gleitteile weist der Grundkörper eine offene Porosität von etwa 5% oder mehr und etwa 50% oder weniger auf.
[6] In jedem der in [1] bis [5] beschriebenen Gleitteile weist der Grundkörper eine Oberflächenporosität von etwa 10% oder mehr und etwa 50% oder weniger auf.
[7] Bei dem in [2] beschriebenen Gleitteil weist der Gehäuseabschnitt des Grundkörpers eine innere Fläche mit einer Flächenporosität von etwa 10% oder mehr und etwa 50% oder weniger auf.
[8] Bei jedem der in [1] bis [7] beschriebenen Gleitteile ist das Kohlenstoffmaterial mindestens aus der Gruppe gewählt, welches besteht aus einer Kohlenstoffnanofaser, Ruß und Graphit.
[9] Ein Gleitteil mit einer Gleitfläche, die mindestens teilweise aus einer Fläche eines Schmiermittelelements gebildet ist, ist vorgesehen. Das Gleitteil beinhaltet: einen Grundkörper als einen Sinterkörper eines Presslings, enthaltend Metallpulver, wobei der Grundkörper mit dem Schmiermittelelement integriert ist; und das Schmiermittelelement als ein Spritzgussteil einer Kunststoffzusammensetzung enthaltend einen thermoplastischen Kunststoff und ein Kohlenstoffmaterial.
[10] Ein Gleitelement mit einer Gleitfläche ist vorgesehen, welche mindestens teilweise aus einer Fläche eines Schmiermittelelements gebildet ist. Das Gleitteil beinhaltet: einen Grundkörper als einen Sinterkörper eines Presskörpers enthaltend Metallpulver, wobei der Grundkörper einen Gehäuseabschnitt aufweist, in welchem das Schmiermittelelement untergebracht werden soll; und das Schmiermittelelement als ein Spritzgussteil einer Kunststoffzusammensetzung enthaltend einen thermoplastischen Kunststoff und ein Kohlenstoffmaterial, wobei das Schmiermittelelement in dem Gehäuseabschnitt angeordnet ist.
[11] Bei den in [9] oder [10] beschriebenen Gleitteilen beträgt der Anteil von Kohlenstoffmaterial in der Kunststoffzusammensetzung etwa 5 Massen-% oder mehr und etwa 70% in Masse oder weniger.
[12] Bei den in [9] bis [11] beschriebenen Gleitteilen weist der Grundkörper eine innere Pore auf, und die innere Pore ist mit Schmieröl imprägniert.
[13] In jedem der in [9] bis [12] beschriebenen Gleitteile weist der Grundkörper eine offene Porosität von etwa 5% oder mehr und etwa 50% oder weniger auf.
[14] In jedem der in [9] bis [13] beschriebenen Gleitteile hat der Grundkörper eine Flächenporosität von etwa 10% oder mehr und etwa 50% oder weniger.
[15] Bei dem in [2] beschriebenen Gleitteil hat der Gehäuseabschnitt des Grundkörpers eine innere Fläche mit einer Flächenporosität von etwa 10% oder mehr und etwa 50% oder weniger.
[16] Bei jedem in [9] bis [15] beschriebenen Gleitteil ist das Kunststoffmaterial mindestens aus der Gruppe bestehend aus einer Carbonnanofaser, Carbon Black (Ruß) und Graphit gewählt.
[17] Ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitteils mit einer Gleitfläche ist vorgesehen, die mindestens teilweise aus einer Fläche eines Schmiermittelelements gebildet ist. Das Verfahren beinhaltet: Sintern eines Presslings enthaltend Metallpulver zur Herstellung eines Grundkörpers; Spritzgießen eines Kunststoffs enthaltend ein Kohlenstoffmaterial und einen thermoplastischen Kunststoff zur Integration des Schmiermittelelements mit dem Grundkörper.
[18] Ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitteils ist vorgesehen, welches eine Gleitfläche aufweist, die mindestens teilweise aus einer Fläche eines Schmiermittelelements gebildet ist. Das Verfahren beinhaltet: Sintern eines Presslings enthaltend Metallpulver zur Herstellung eines Grundkörpers mit einem Gehäuseabschnitt, in welchem das Schmiermittelelement untergebracht werden soll; und Spritzgießen einer Kunststoffzusammensetzung enthaltend ein Kohlenstoffmaterial und einen thermoplastischen Kunststoff in den Gehäuseabschnitt zur Anordnung des Schmiermittelelements in dem Gehäuseabschnitt.
[19] Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Gleitteils nach [17] oder [18] beträgt der Anteil des Kohlenstoffmaterials in der Kunststoffzusammensetzung etwa 5 Masse-% oder mehr und etwa 70 Masse-% oder weniger.
[20] Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Gleitteils, wie es in jedem der Abschnitte [17] bis [19] beschrieben ist, umfasst der Grundkörper eine innere Pore und das Verfahren beinhaltet ferner das Imprägnieren der inneren Pore mit Schmieröl.
[21] Bei dem Verfahren zur Herstellung von Gleitteilen gemäß [17] bis [20] hat der Grundkörper eine offene Porosität von etwa 5% oder mehr und etwa 50% oder weniger.
[22] Bei dem Verfahren zur Herstellung von Gleitteilen gemäß jedem der Abschnitte [17] bis [21] weist der Grundkörper eine Flächenporosität von etwa 10% oder mehr und etwa 50% oder weniger auf.
[23] Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Gleitteils gemäß [18] weist der Gehäuseabschnitt des Grundkörpers eine innere Fläche mit einer Flächenporosität von etwa 10% oder mehr und etwa 50% oder weniger auf.
[24] Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Gleitteils gemäß jedem der Abschnitte [17] bis [23] ist das Kohlenstoffmaterial gewählt aus mindestens der Gruppe bestehend aus einer Kohlenstoffnanofaser, Carbon Black und Graphit.

VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Gleitteil zu schaffen, das in der Arbeitseffizienz und in den Herstellkosten zur Herstellung des Gleitteils verbessert ist. Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung es ermöglicht, ein Gleitteil vorzusehen, welches in Arbeitseffizienz und Produktionskosten zur Herstellung eines Gleitteils verbessert ist und auch eine geringere Wahrscheinlichkeit dahingehend hat, dass ein Feststoffschmiermittel aus einem Grundkörper des Gleitteils beim Gebrauch des Gleitteils herausfallen kann.
Figurenliste

1(a) ist eine Vorderansicht eines Gleitteils, welches nach Maßgabe des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, und 1(b) ist eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B in 1(a).
2 ist eine Vorderansicht eines Grundkörpers.
3 ist eine Querschnittsansicht einer Form zur Darstellung des Zustands, in welchem der Grundkörper und das Schmiermittelelement bezüglich des Einsatzes geformt werden.
4 ist eine Draufsicht einer fixierten Form der Form, gesehen von einer Richtung C in 3.
5 ist eine Vorderansicht eines Gleitteils, welches gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Gemäß den 1(a) und 1(b) wird ein Gleitteil 1 in einer zylindrischen Form ausgebildet und weist einen inneren Umfang auf, in welchen ein Schaft 2 (angegeben durch eine strichpunktierte Linie) als eine Werkstoffpaarung eingesetzt wird. Das Gleitteil 1 beinhaltet: einen Grundkörper 4 mit einer inneren Umfangsfläche 4a und einer Eingriffsfläche 4b, die in einer ausgesparten zylindrischen Form ausgebildet ist, und ein Schmiermittelelement 3, welches in einem Gehäuseabschnitt 4c des Grundkörpers 4 angeordnet ist, und eine innenseitige Fläche 3a aufweist, die auf die inneren Umfangsfläche zuweist, und eine außenseitige Fläche 3b in engem Kontakt mit der Eingriffsfläche 4b des Grundkörpers 4. Gemäß 1(a) kann die innenseitige Fläche 3a eines jeden Schmiermittelelements 3 und die innere Umfangsfläche 4a des Grundkörpers 4 einen Lagerflächenabschnitt 11 mit einer exakt kreisförmigen Querschnittsform bilden, was als Beispiel gedacht ist. Die äußere Umfangsfläche 12 des Lagers 1 ist an der inneren Umfangsfläche des (nicht dargestellten) Gehäuses befestigt, etwa durch Schrumpfpassung, Kleben oder dergleichen. Ferner ist der in den Innenumfang des Lagers 1 eingesetzte Schaft 2 drehbar gelagert. Zusätzlich zu dem Zustand, wo der Schaft 2 für eine Rotation angeordnet ist, kann der Schaft 2 auch stationär angeordnet sein, während das Lager 1 so angeordnet ist, dass es dreht. Obgleich 1(a) eine Konfiguration zeigt, in welcher fünf Schmiermittelelemente 3 vorgesehen sind, ist die Zahl der Schmiermittelelemente 3 darauf nicht eingeschränkt, jedoch wenigstens ein Teil der Gleitfläche kann aus der Fläche des Schmiermittelelements 3 gebildet sein.
Im Folgenden wird das Gleitteil gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele beschrieben.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
Das Gleitteil gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels beinhaltet: einen Grundkörper 4, der durch Kompressionsumformung von pulverförmigem Rohmaterial enthaltend Metallpulver unter Verwendung einer Form hergestellt und als ein Pressling (Metallpulverpressling) erhitzt wird, so dass er gesintert wird; und ein Schmiermittelelement 3, erzielt aus einer Kunstharzzusammensetzung, welches als ein spritzgegossenes Teil im Gehäuseabschnitt 4c des Grundkörpers 4 durch Spritzgießen einer Kunststoffzusammensetzung angeordnet ist, die einen Kunststoff auf Basis von Polyarylensulfid und ein Kohlenstoffmaterial aufweist, wobei der Grundkörper 4 als ein Einsetzbauteil verwendet wird. Vorzugsweise ist der auf Polyarylensulfid basierende Kunststoff eine Hauptkomponente der Kunststoffzusammensetzung (Bestandteil des schwersten Gewichtsverhältnisses).
Im Folgenden wird beispielhaft ein Lager des Gleitteils nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben.
Grundkörper 4
Gemäß 1 wird ein Grundkörper 4 als Sinterkörper durch Sinterung eines Presslings enthaltend metallisches Pulver erhalten, und zwar nach Maßgabe eines normalen Herstellungsvorgangs, welches bei der Herstellung eines Lagers verwendet wird. Der Grundkörper 4 beinhaltet einen Gehäuseabschnitt 4c, in welchen das Schmiermittelelement 3 untergebracht werden soll. Der das metallische Pulver enthaltende Pressling kann unter Verwendung einer Form für eine Kompressionsumformung von pulverförmigem Rohmaterial enthaltend metallisches Pulver als eine Hauptkomponente (Komponente des höchsten Gewichtsverhältnisses) beispielsweise verwendet werden. Durch Erhitzung und Sinterung des Presslings (Pressling aus Metallpulver), der durch Druckumformung erhalten wird, kann der Grundkörper 4 einschließlich dem Gehäuseabschnitt 4c erhalten werden, in welchen das Schmiermittelelement 3 untergebracht wird.
Gemäß 2 wird pulverförmiges Rohmaterial in eine Form eingeführt und darin komprimiert, wodurch ein Pressling 4' (ein Pressling aus Metallpulver) geformt wird, der eine Form entsprechend dem Grundkörper 4 aufweist. Ein ausgesparter Abschnitt 4a' entsprechend dem Gehäuseabschnitt 4c des Grundkörpers 4 wird in dem Pressling 4' aus Metallpulver während des Formvorgangs ausgebildet.
Dann wird der Pressling 4' aus Metallpulver auf Sintertemperatur erwärmt, die für die Sinterung des Presslings 4' erforderlich ist (beispielsweise etwa 750°C bis 900°C, falls der Pressling 4' aus Metallpulver aus einem Material basierend auf Kupfer-Eisen hergestellt ist), wodurch der Pressling 4' aus Metallpulver gesintert wird.
Der aus Metallpulver gesinterte Pressling 4' wird einem Kalibrierprozess zur Korrektur der Abmessungen unterzogen, in welchem die Abmessungen einer jeden Fläche (innere Umfangsfläche, äußere Umfangsfläche sowie beide Stirnflächen) durch eine Re-Komprimierung innerhalb der Form korrigiert werden. In diesem Fall kann durch Korrektur wenigstens der Abmessungen der inneren Umfangsfläche 4a, die als ein Teil des Lagerflächenabschnitts 11 geformt werden soll, der Lagerflächenabschnitt 11 mit hoher Rundung erzielt werden. Dadurch kann eine stabilisierte Lagerperformance erreicht werden. Auf diese Weise wird der Lagerflächenabschnitt 11 im Formvorgang fertig bearbeitet und der Grundkörper 4 einschließlich des Gehäuseabschnitts 4c, in welchen das Schmiermittelelement 3 untergebracht werden soll, kann erzielt werden.
Beispiele des Metallpulvers für die Herstellung des Grundkörpers 4 kann Metallpulver jeglicher Art aus Metall sein, wie etwa: Kupfer-basiertes Metall enthaltend Kupfer als eine Hauptkomponente (Komponente mit dem höchsten Gewichtsverhältnis); Eisen-basiertes Metall enthaltend Eisen als eine Hauptkomponente (die Komponente des höchsten Gewichtsverhältnisses); und Kupfer-Eisen-basiertes Metall enthaltend Kupfer und Eisen als Hauptkomponenten (Komponenten mit dem höchsten Gewichtsverhältnis). Ferner kann auch Metallpulver aus speziellem Metall, wie etwa Metall aus Aluminium-Bronze, verwendet werden.
Falls Metallpulver auf Basis von Kupfer-Eisen verwendet wird, kann Metallpulver verwendet werden, welches eine Mischung aus Eisenpulver, Kupferpulver und Metallpulver mit geringem Schmelzpunkt enthält. Metall mit niedrigem Schmelzpunkt ist eine Komponente, die während des Sintervorgangs schmilzt, um eine Sinterung auf Flüssigphase einzuleiten. Metall, das niedriger im Schmelzpunkt als Kupfer ist, wird als Metall mit geringem Schmelzpunkt verwendet. Insbesondere kann Metall verwendet werden mit einem Schmelzpunkt von 700°C oder niedriger, wie etwa Metall enthaltend Zinn (Sn), Zink (Zn) oder Phosphor (P), was als Beispiel dient. Unter anderem ist es bevorzugt, Zinn zu verwenden, welches mit Kupfer kompatibel ist. Bezüglich des Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt kann Pulver aus diesem Metall einem Pulvergemisch zugesetzt werden und auch dieses Metall, legiert mit anderem Metallpulver, mit niedrigem Schmelzpunkt, kann zugegeben werden.
Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Metallpulver können Sinterungshilfsmittel, wie etwa Kalziumfluorid, und Schmiermittel, wie etwa Zinkstearat, gegebenenfalls zugesetzt werden und ferner auch Graphitpulver als Feststoffschmiermittelpulver. Durch Zugabe von Graphitpulver können Graphitteilchen in der Sinterstruktur des gesinterten Grundkörpers 4 dispergiert werden. Dadurch kann das Schmiervermögen in dem Abschnitt des Lagerflächenabschnitts 11, der als Grundkörper 4 ausgebildet ist, verbessert werden.
In diesem Fall wird speziell das metallische Element, welches den Grundkörper 4 bildet, aus Fe-Pulver, Cu-Pulver und Sn-Pulver geformt, die als pulverförmige Materialien gemischt werden, was als Beispiel dient, wobei ferner Graphitpulver nach Maßgabe des vorliegenden Ausführungsbeispiels zugemischt werden kann. Jedes Pulver wird beispielsweise im folgenden Verhältnis gemischt: Cu-Pulver von etwa 10 bis 30 Masse-%, und insbesondere 10 bis 30 Masse-% (vorzugsweise etwa 15 bis 20 Masse-%, und speziell 15 bis 20 Masse-%); Sn-Pulver von etwa 0,5 bis 3,0 Masse-%, und speziell 0,5 bis 3,0 Masse-% (vorzugsweise etwa 1,5 bis 2,0 Masse-% und insbesondere 1,5 bis 2,0 Masse-%); Graphitpulver von etwa 0,5 bis 7,0 Masse-%, und insbesondere 0,5 bis 7,0 Masse-% (vorzugsweise etwa 0,5 bis 3 Masse-%, und insbesondere 0,5 bis 3 Masse-%); und einem Rest beinhaltend Fe-Pulver. Das Mischungsverhältnis des Cu-Pulvers wird eingestellt, dass es innerhalb des oben beschriebenen Bereichs fällt, da das Gleitvermögen der inneren Umfangsfläche 4a des Gleitflächenabschnitts 11 sich verringert, falls das Mischungsverhältnis zu gering ist, jedoch Schwierigkeiten auftreten können, was den Verschleißwiderstand der inneren Umfangsfläche 4a des Gleitflächenabschnitts 11 anbelangt, wenn das Mischungsverhältnis zu hoch ist.
Sn-Pulver wird zur Bildung einer Cu-Sn-Legierungsstruktur gemischt, verwendet für die Kopplung von Fe-Strukturen des Grundkörpers 4 miteinander durch Schmelzen von Cu-Pulver, wenn der Pressling 4' (grüner Pressling bzw. Rohling) gesintert wird. Wenn somit der Mischungsanteil von Sn-Pulver zu gering ist, kann die Festigkeit des Grundkörpers 4 nicht ausreichend erhöht werden. Wenn allerdings der Mischungsanteil von Sn-Pulver zu groß ist, können sich die Herstellungskosten für den Grundkörper 4 erhöhen. In dieser Hinsicht wird das Mischungsverhältnis von Cu-Pulver und Sn-Pulver innerhalb des oben beschriebenen Bereichs eingestellt.
Ferner wird Graphitpulver zugemischt, um zu veranlassen, dass dieses Graphitpulver als freies Graphit im Grundkörper 4 verbleibt, wodurch dieses Graphitpulver als ein Feststoffschmiermittel im Grundkörper 4 funktioniert. Wenn somit das Mischungsverhältnis des Graphitpulvers zu gering ist, wird der Effekt dieses Graphitpulvers als Feststoffschmiermittel herabgesetzt. Wenn allerdings das Mischungsverhältnis des Graphitpulvers zu hoch ist, wird eine Segregation des Pulvers, eine Verschlechterung der Fluidität und Verschlechterung der Pulverfüllperformance hervorgerufen, da das Graphit in seinem spezifischen Schwergewicht niedriger liegt als Fe und Cu. Folglich wird das Mischungsverhältnis des Graphitpulvers innerhalb des oben angegebenen Bereichs eingestellt.
Schmiermittelelement 3
Um das Schmiermittelelement 3 im Gehäuseabschnitt 4c des Grundkörpers 4 anzuordnen, wird eine Kunststoffzusammensetzung enthaltend einen Polyarylensulfid-Kunststoff und ein Kohlenstoffmaterial spritzgegossen unter Verwendung des Grundkörpers 4 als Einsetzkomponente. Dadurch wird eine Vielzahl von Schmiermittelelementen 3 mit dem Grundkörper 4 integriert. Insbesondere wird eine Vielzahlzahl von Schmiermittelelementen 3 als Spritzgussteile in Gehäuseabschnitte 4c des Grundkörpers 4 angeordnet (was im Folgenden als Einsetzformvorgang bezeichnet wird).
Gemäß 3 kann der Einsetzformvorgang ausgeführt werden unter Verwendung einer Formgebungsform 20, welche eine feststehende Form 21 und eine bewegliche Form 22 aufweist. Die feste Form 21 ist mit einem kreisförmigen Zylinderabschnitt 21a versehen. Die innere Umfangsfläche 4a des Grundkörpers 4 wird längs der äußeren Umfangsfläche des kreisförmigen zylindrischen Abschnitts 21a ausgebildet. Die feste Form 21 beinhaltet eine Formfläche 21c, längs der die Stirnfläche des Schmiermittelelements 3 geformt wird. Diese Formfläche 21c ist mit einem Fenster 21b versehen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind eine Anzahl von (im dargestellten Beispiel fünf) Fenstern 21 in regelmäßigen Intervallen in der Umfangsrichtung der Formfläche 21c der festen Form 21a angeordnet (siehe 4). Dieser Typ des Fensters ist nicht auf ein punktförmiges Fenster gemäß dem dargestellten Beispiel eingeschränkt, sondern kann auch ein ringförmig geformtes Filmfenster beispielsweise sein.
Gemäß dem Einsetzformvorgang wird zuerst der Grundkörper 4 in den kreisförmigen Zylinderabschnitt 21a der feststehenden Form 21 eingesetzt und darin angeordnet. In diesem Zustand sind die bewegbare Form 22 und die feststehende Form 21 geschlossen, wodurch ein Formhohlraum 23 gebildet wird. Zu dieser Zeit wird der Grundkörper 4 von beiden Seiten sandwichartig in der Axialrichtung zwischen der feststehenden Form 21 und der beweglichen Form 22 angeordnet. Dieser Hohlraum 23 entspricht dem Gehäuseabschnitt 4c des Grundkörpers 4.
Dann wird eine Kunststoffzusammensetzung enthaltend ein Polyarylensulfidharz und ein Kohlenstoffmaterial von einem Einspritzkanal 21d durch das Fenster 21b in den Hohlraum 23 gespritzt. Dadurch wird der Hohlraum 23 mit einer geschmolzenen Kunststoffverbindung gefüllt. Die Kunststoffzusammensetzung, die in den Formhohlraum 23 eingeführt wird, wird gekühlt und gehärtet, so dass das Schmiermittelelement 3 in der inneren Umfangsfläche 4a des Grundkörpers 4 angeordnet ist, wodurch das Lager hergestellt wird.
Gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird beispielsweise eine Kunststoffzusammensetzung enthaltend ein Polyarylensulfid-Kunstharz verwendet, welches ein thermoplastischer Kunststoff ist, und zwar als eine Hauptkomponente (Komponente mit dem höchsten Gewichtsverhältnis) und ferner enthaltend ein Kohlenstoffmaterial, wird in den Gehäuseabschnitt 4c eingespritzt. Dadurch kann in wirksamer Weise das Lager 1 mit dem Schmiermittelelement 3 hergestellt werden, welches im Gehäuseabschnitt 4c angeordnet ist, und zwar kontinuierlich in großer Menge. Da das Lager 1 sehr wirksam und kontinuierlich in großer Menge hergestellt werden kann, kann jedes Lager 1 bei reduzierten Kosten hergestellt werden. Ferner ist das Schmiermittelelement 3 im Gehäuseabschnitt 4c des Grundkörpers 4 angeordnet. Somit wird aufgrund des Verankerungseffekts des im Schmiermittelelement 3 enthaltenen Polyarylensulfid-basierten Kunststoffs die Kopplungsfestigkeit zwischen dem Grundkörper 4 und dem Schmiermittelelement 3 an der Eingriffsfläche 4b erhöht (die innere Fläche des Gehäuseabschnitts 4c). Dadurch wird es möglich, das Risiko des Herausfallens des Schmiermittelelements 3 aus dem Grundkörper 4 des Lagers 1 während des Einsatzes des Lagers 1 zu reduzieren.
Polyarylensulfid-basierter Kunststoff
Der Polyarylensulfid-basierte Kunststoff (welcher im Folgenden als ein PAS-Kunststoff bezeichnet wird), der nach Maßgabe der Erfindung bei der vorliegenden Anwendung verwendet wird, ist ein synthetischer Kunststoff, der allgemein durch die folgende Allgemeinformel (1) dargestellt wird. Ar in der folgenden allgemeinen Formel (1) ist eine Allylen-Gruppe. Beispiele von Ar können durch die folgenden allgemeinen Formeln (2) bis (7) dargestellt werden.
[n ist eine natürliche Zahl, die die wiederholende Zahl der wiederholenden Einheit repräsentiert „-Ar-S-“.]

[Q stellt CH₃ oder Halogen dar, welches gewählt ist aus F, C1 und Br, und m stellt ganze Zahlen von 1 bis 4 dar.]
Für das PAS-Harz, welches nach Maßgabe der Erfindung der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, kann in geeigneter Weise ein Polyphenylensulfid-Kunststoff (welcher im Folgenden als PPS-Kunststoff bezeichnet wird) repräsentiert durch die oben beschriebene Allgemeinformel (1) einschließlich der oben beschriebenen allgemeinen Formel (2) anstelle von Ar verwendet werden.
Für den PAS-Kunststoff beträgt der Anteil der wiederholenden Einheit (-Ar-S-) vorzugsweise 70 mol% oder mehr und insbesondere bevorzugt 90 bis 100 mol%. Der Anteil der hierbei verwendeten wiederholenden Einheit bedeutet die Proportion der wiederholenden Einheit, belegt in 100% der gesamten Monomere, die einen PAS-Kunststoff bildet. Wenn der PAS-Kunststoff mit dem Anteil der wiederholenden Einheit weniger als 70 mol% verwendet wird, ist es weniger wahrscheinlich, die Stabilität zu erreichen, wie etwa Reduktion in der Dimensionsänderung im Schmiermittelelement 3 basierend auf geringer Adsorptivität, wenn das Schmiermittelelement 3 ausgebildet wird.
Ein PAS-Kunststoff kann durch Verwendung allgemein bekannter Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise wird PAS-Kunststoff synthetisiert durch: Reaktion zwischen einem Halogen-substituierten aromatischen Compound und Alkalisulfid gemäß der Offenbarung in der japanischen Patentschrift Nr. 44-27671 und der japanischen Patentschrift Nr. 45-3368 ; die Kondensationsreaktion zwischen einem aromatischen Compound und einem Schwefelchlorid unter Vorhandensein eines Lewis-Säurekatalysators gemäß der Offenbarung in der japanischen Patentschrift Nr. 46-27255 ; Kondensationsreaktion von Thiophenolen in Gegenwart eines Alkalikatalysators, Kupfersalzes oder dergleichen gemäß Offenbarung im US-Patent Nr. 3274165 ; oder dergleichen, jedoch kann optional ein spezifisches Verfahren gewählt werden in Übereinstimmung mit den angedachten Zwecken.
Beispiele der spezifischen Verfahren können eine Reaktion von Natriumsulfid und p-Dichlorbenzen in einem Amid-basierten Lösungsmittel veranlassen, wie etwa N-MethylPyrrolidon und Dimethylacetamid oder einem Sulfon-basierten Lösungsmittel, wie etwa Sulfolan. Zusätzlich sind die durch die folgenden allgemeinen Formeln (8) bis (12) dargestellten Komponenten in dem PAS-Kunststoff enthalten, beispielsweise in dem Bereich, in welchem die Kristallinität des PAS-Kunststoffs nicht beeinflusst wird, wodurch eine copolymerisierte Komponente erzeugt wird. Der zusätzliche Betrag der Komponente, die jeweils durch die folgenden allgemeinen Formeln (8) bis (12) dargestellt sind, kann eingestellt werden auf weniger als 30 mol%, vorzugsweise weniger als 10 mol% und 1 mol% oder mehr bezüglich 100% der gesamten, einen PAS-Kunststoff bildenden Monomeren.

[R stellt eine Alkyl-Gruppe anders als eine Methyl-Gruppe, eine Nitro-Gruppe, eine Phenyl-Gruppe, eine Alkoxy-Gruppe und dergleichen dar.]
Ferner ist es bevorzugt, dass der PAS-Kunststoff ein Vernetzungstyp ist oder eine Teilvernetzungskopplung, das heißt eine teilweise Quervernetzung, beinhaltet. Der PAS-Kunststoff mit einer Teilvernetzungskopplung wird auch als ein Semi-Vernetzungstyp oder semi-linearer typ PAS bezeichnet. Der Vernetzungstyp PAS-Kunststoff erlaubt die Erhöhung des Molekulargewichts des Polymers auf den erforderlichen Level infolge Durchführung einer Wärmebehandlung bei Vorhandensein von Sauerstoff während des Schritts der Herstellung eines Polymers. Der PAS-Kunststoff des Vernetzungstypus beinhaltet Polymermoleküle, von denen einige eine zweidimensionale oder dreidimensionale Vernetzungsstruktur bilden, die wechselseitig durch Sauerstoff gebildet wird. Somit kann eine hohe Steifigkeit auch unter einer Hochtemperaturumgebung im Vergleich mit dem PAS-Harz des Lineartyps gemäß obiger Beschreibung erhalten werden, so dass der PAS-Kunststoff des Vernetzungstypus ausgezeichnet ist, da er in Sachen Kriechverformung reduziert ist und weniger wahrscheinlich spannungsentlastet wird. In dieser Hinsicht ist das PAS-Harz des Vernetzungstypus oder des Semi-Vernetzungstypus exzellent im Wärmewiderstand, Kriechfestigkeit und Verschleißfestigkeit im Vergleich mit dem PAS-Kunststoff des Lineartypus (Nicht-Vernetzungstypus). Dies hat einen Vorteil zur Folge, dass eine geringe Gratbildung im spritzgegossenen Gegenstand gegenüber einem PAS-Kunststoff des Lineartyps erfolgt.
Andererseits unterzieht sich der PAS-Kunststoff des Lineartyps nicht einer Wärmebehandlung im Polymer-Herstellvorgang. Somit ist in jedem Polymermolekül keine Vernetzungsstruktur inkludiert, aber Moleküle werden in einer ein-gerichteten geradlinigen Kettenform ausgebildet. Im Allgemeinen ist das Lineartyp-PAS-Harz dadurch charakterisiert, dass es eine geringere Steifigkeit aufweist und leicht höher in Zähigkeit und Dehnbarkeit ist als ein Vernetzungstyp-PAS-Kunststoff. Ferner ist der Lineartyp-PAS-Kunststoff ausgezeichnet in mechanischer Festigkeit in einer spezifischen Richtung. Ferner zeichnet sich der Lineartyp-PAS-Kunststoff durch eine hohe Polymerreinheit aus und absorbiert weniger Feuchtigkeit, welches insoweit vorteilhaft ist, dass die Dimensionsänderungen weiter reduziert werden und die Verschlechterung des elektrischen Isoliervermögens sogar auch in einer Atmosphäre hoher Temperatur und Feuchtigkeit reduziert wird. Ferner kann das PAS-Harz des Lineartypus in Schmelzviskosität beispielsweise reduziert werden, indem das Molekulargewicht eingestellt wird. Dadurch wird es möglich, eine Reduzierung der Ausbringrate während des Spritzvorgangs zu vermeiden aufgrund Reduktion in Fluidität der Kunststoffverbindung aus einem Lineartyp-PAS-Kunststoffs, gemischt mit einem großen Betrag an Kohlenstoffmaterialien und dergleichen und auch Schwierigkeiten bei der Durchführung des Spritzgießens zu vermeiden.
Beispiele des Verfahrens zur Bildung einer Vernetzung oder einer Teilvernetzungskopplung in dem PAS-Harz können sein: ein Verfahren zur Polymerisierung von Polymeren mit einem geringen Grad an Polymerisation und Erhitzung der polymerisierten Polymere in einer Atmosphäre, die Luft enthält; und ein Verfahren zur Zugabe eines Vernetzungsmittels oder eines Verzweigungsmittels.
Vorzugsweise wird die augenscheinliche Schmelzviskosität des PAS-Kunststoffs eingestellt, dass sie innerhalb des Bereichs von 1000 Poise oder mehr und 10000 Poise oder weniger fällt. Wenn die manifeste Schmelzviskosität zu niedrig ist, kann die Festigkeit des Schmiermittelelements 3 sich verschlechtern. Im Kontrast hierzu kann sich die Gießfähigkeit verschlechtern, wenn die augenscheinliche Schmelzviskosität zu hoch ist, und das geschmolzene Kunststoffmaterial gelangt weniger wahrscheinlich in die offenen Poren auf der Oberfläche des Grundkörpers 4. Dies kann den Verankerungseffekt reduzieren.
Die Schmelzviskosität des PAS-Kunststoffs des Vernetzungstyps kann auf 1000 Poise bis 5000 Poise, und vorzugsweise 2000 Poise bis 4000 Poise eingestellt werden. Wenn die Schmelzviskosität zu gering ist, können die mechanischen Eigenschaften, wie etwa Kriechwiderstand, in einem Bereich hoher Temperatur von 150°C oder höher abgesenkt werden. Wenn die Schmelzviskosität zu hoch ist, kann sich die Gießfähigkeit verschlechtern. Die Schmelzviskosität kann durch einen Koka-Typ-Strömungsmesser unter Bedingungen einer Messtemperatur von 300°C gemessen werden; eine Öffnung mit einem Öffnungsdurchmesser von 1 mm; einer Länge von 10 mm; einer Messbelastung von 20 kg/cm² und einer Vorheizzeit von 6 Minuten.
Ferner ist es mit Blickpunkt auf die thermische Stabilität des PAS-Kunststoffs mit einer teilweisen Vernetzungskopplung vorteilhaft, dass die Veränderungsrate der Schmelzviskosität bei 6 Minuten und 30 Minuten nach der Vorerhitzung innerhalb des Bereichs von - 50% bis -150% unter der oben beschriebenen Messbedingung für die Schmelzviskosität fällt. Die Änderungsrate wird durch folgende Gleichung ausgedrückt. $\begin{array}{l} [\ddot{A} nderungsrate = (P30 - P6) / P6 \times 100 (P6 : gemessener Wert bei 6 Minuten nach Vor - \\ heizen, Messwert bei 30 Minuten nach dem Vorheizen)] . \end{array}$
Beispiele des PAS-Kunststoffs mit einer Teilvernetzungskopplung, die den oben beschriebenen Bedingungen genügt, können die Kunststoffe T4, T4AG, TX-007 und dergleichen sein, welche durch Tohpren.co.jp hergestellt sind. Das durchschnittliche Molekulargewicht des PAS-Kunststoffs beträgt vorzugsweise 20000 bis 45000 und insbesondere bevorzugt 25000 bis 40000. Wenn das gewichtsmäßig mittlere Molekulargewicht größer als 45000 ist, gibt es eine Tendenz zur Abnahme der Gießfähigkeit relativ zur komplizierten und genauen Dimensionalgenauigkeit. Das gewichtsmäßig mittlere Molekulargewicht in der vorliegenden Erfindung bedeutet das mittlere durchschnittliche Molekulargewicht in Polystyrol-Umwandlung, gemessen durch ein Gleichchromatographieverfahren (GPC-Verfahren), nachdem das PAS-Harz in einem Lösungsmittel gelöst wurde. Diese Messung wird unter den Bedingungen durchgeführt, die in dem später beschriebenen Beispiel dargestellt sind.
Ferner beträgt das Molekulargewicht des PAS-Kunststoffs vorzugsweise 13000 bis 30000 im zahlenmäßig mittleren Molekulargewicht in Beachtung des Einspritzgießvermögens, und insbesondere bevorzugt 18000 bis 25000 im zahlenmäßig mittleren Molekulargewicht weiterhin in Beachtung des Ermüdungswiderstands und hoher Gießgenauigkeit. Wenn das zahlenmäßig mittlere Molekulargewicht weniger als 13000 ist, tendiert der Ermüdungswiderstand in Richtung einer Abnahme, da das Molekulargewicht zu gering ist. Im Kontrast hierzu wird der Ermüdungswiderstand verbessert, wenn das zahlenmäßig mittlere Molekulargewicht größer als 30000 ist, jedoch kann ein Bedarf für die Anwesenheit von Kohlenstofffasern (als Beispiel) vorhanden sein, um die mechanische Festigkeit, wie etwa Stoßfestigkeit, zu gewährleisten. Wenn beispielsweise Kohlenstofffasern von 10 bis 50 Masse-% beinhaltet sind, übersteigt die Schmelzviskosität während des Gießvorgangs den oben beschriebenen oberen Grenzwert (10000 Poise). Damit tendiert die Gießgenauigkeit des Schmiermittelelements 3 dahin, dass es schwierig sein kann, diese während des Spritzgießvorgangs einzuhalten. Das zahlenmäßig mittlere Molekulargewicht in der vorliegenden Erfindung bedeutet das zahlenmäßig mittlere Molekulargewicht in Polystyrol-Umsetzung, gemessen durch Gleichchromatographieverfahren (GPC-Verfahren), nachdem das PAS-Harz in einem Lösungsmittel gelöst wurde. Diese Messung wird zu den Bedingungen gemäß dem später beschriebenen Beispiel durchgeführt
Der Schmelzpunkt des PAS-Kunststoffs beträgt etwa 220°C bis 290°C, und vorzugsweise 280°C bis 290°C, was als Beispiel gilt. Da der Schmelzpunkt des PPS-Harzes im Allgemeinen etwa 285°C beträgt, ist es bevorzugt, einen PPS-Kunststoff als einen PAS-Kunststoff zu verwenden. Ferner ist das Absorptionsvermögen des PAS-Kunststoffs gering. Somit gibt es eine Tendenz bezüglich des Schmiermittelelements 3, welches einen PAS-Kunststoff enthält, dass eine Dimensionsänderung unter Wasserabsorption reduziert wird. Folglich gibt es bezüglich des Lagers 1, welches das Schmiermittelelement 3 enthaltend einen PAS-Kunststoff enthält, eine Tendenz dahingehend, dass es exzellente Stabilität aufweist, ein Fressen des Schmiermittelelements 3 weniger wahrscheinlich auftritt und die Dimensionsänderung durch Wasserabsorption reduziert wird.
Kohlenstoffmaterial
Beispiele des Kohlenstoffmaterials, gemischt mit einer Kunststoffzusammensetzung, können Graphit, Kohlenstoffnanofaser, Carbon black und dergleichen sein. Das Kohlenstoffmaterial kann in pulverförmigem Zustand ausgebildet sein. Das Kohlenstoffmaterialpulver kann beispielsweise unter Verwendung von Graphitpulver aufbereitet sein, wobei insbesondere natürliches Graphitpulver und künstliches Graphitpulver gleichermaßen verwendet werden kann. Natürliches Graphitpulver besitzt eine Schuppenform, so dass es eine ausgezeichnete Eigenschaft im Schmiervermögen aufweist. Andererseits hat künstliches Graphitpulver eine massive Form, so dass dieses in Bezug auf das Gießvermögen eine exzellente Eigenschaft aufweist. Zusätzlich kann Kohlenstoffmaterialpulver nicht nur unter Verwendung von Graphitpulver als kristallines Pulver aufbereitet werden, sondern es kann amorphes Pulver, wie etwa Pechpulver und Koksgrus, verwendet werden. Wenn Nanofasern als Kohlenstoffmaterial verwendet werden, kann die mechanische Festigkeit, wie etwa das elastische Biegemodul des Schmiermittelelements 3, verbessert werden. Kohlenstoff-Nanofasern werden grob in einen sogenannten Pitch-basierten Typ und einem PAN-basierten Typus klassifiziert, wobei beides verwendet werden kann. Eine Kohlenstoff-Nanofaser mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 20 µm oder weniger und eine durchschnittliche Faserlänge von 0,02 mm bis 0,2 mm kann beispielsweise verwendet werden.
Ein Bindemittel kann ebenfalls im Kohlenstoffmaterialpulver (beispielsweise Graphitpulver) enthalten sein. Kunststoffbindemittelpulver kann als ein Bindemittel verwendet werden, wobei Phenol-Kunststoffpulver als ein Kunststoffbindemittelpulver beispielsweise verwendet werden kann. Bevorzugt ist es, dass ein Gießhilfsmittel, ein Schmiermittel, ein Modifiziermittel oder dergleichen bedarfsweise zugesetzt werden kann, um das Kohlenstoffmaterialpulver mit dem Bindemittel gleichmäßig zu mischen.
Beispiele von Rohmaterialpulver, welche das Schmiermittelelement 3 bilden, können eine Pulvermischung aus Kohlenstoffmaterialpulver und Kunststoffbindemittelpulver gemäß obiger Beschreibung sein und auch granuliertes Pulver, welches durch Granulieren von Kohlenstoffmaterialpulver unter Hilfe des Kunststoffbindemittels erhalten werden kann. Granuliertes Pulver ist höher im spezifischen Gewicht und im Fluidverhalten als Kunststoffbindemittelpulver alleine oder Kohlenstoffmaterialpulver alleine. Somit kann die Kunststoffzusammensetzung enthaltend granuliertes Pulver einfach in eine Formgebungsform geführt werden und kann in eine vorgeschriebene Form mit hoher Genauigkeit gegossen werden.
Im Lager 1 dient das Schmiermittelelement 3, welches einen Teil des Lagerflächenabschnitts 11 bildet, als Zuführquelle eines Kohlenstoffmaterials. Das vom Schmiermittelelement 3 zugeführte Kohlenstoffmaterial wird durch die relative Bewegung des Lagerflächenabschnitts 11 und des Schafts 2 über den Lagerflächenabschnitt 11 verteilt. Somit kann der Schmiereffekt durch das Kohlenstoffmaterial über den Lagerflächenabschnitt 11 gewährleistet sein.
Andere Materialien
Die Harzzusammensetzung kann andere Füllmaterialien zusätzlich zu einem Polyarylensulfid-basierten Harz und einem Kohlenstoffmaterial enthalten. Beispiele von anderen Füllmaterialien können sein: Fasern, wie etwa eine Glasfaser, eine Aramidfaser, eine Aluminiumdioxid-Faser, eine aromatische Polyamidfaser, eine Polyesterfaser, eine Borfaser, eine Siliziumcarbidfaser, eine Bornitridfaser, eine Siliziumnitridfaser, und eine Metallfaser, und Fasern, die zu einem Tuch gewirkt sind; Mineralien, wie etwa Kalziumcarbonat, Talk, Siliziumdioxid, Ton und Mica; anorganische Whisker, wie etwa ein Aluminiumboratwhisker und ein Kaliumtitanatwhisker; und verschiedene Arten von hitzebeständigen Kunststoffen, wie etwa Polyimid-Kunststoff und Polybenzimidazol. Durch Einschluss dieser Füllmaterialien kann die Reibungsverschleißcharakteristik des Schmiermittelelements 3 verbessert werden, während der lineare Expansionskoeffizient reduziert werden kann. Auch zusätzliche Mittel, wie etwa ein Trennmittel, ein Brandschutzmittel, ein Modifiziermittel für Wetterbeständigkeit, ein Antioxidant und ein Pigment, können bedarfsweise auch geeignet zugegeben werden.
Anteil von Kohlenstoffmaterial
Der Gehalt des Kohlenstoffmaterials in Mischung mit der Kunststoffverbindung wird auf einen geeigneten Bereich eingestellt, um die Gleiteigenschaften der Gleitfläche des Schmiermittelelements 3 sicherzustellen. Der Anteil an Kohlenstoffmaterial wird auf etwa 5 Masse-% oder mehr und etwa 70 Masse-% oder weniger, insbesondere 5 Masse-% oder mehr und 70 Masse-% oder weniger, vorzugsweise etwa 10 Masse-% oder mehr und etwa 60 Masse-% oder weniger, insbesondere 10 Masse-% oder mehr und 60 Masse-% oder weniger, insbesondere vorzugsweise auf etwa 40 Masse-% oder weniger und insbesondere 40 Masse-% oder weniger eingestellt. In dem Fall, wo der Mischungsbetrag des Kohlenstoffmaterials in der Harzzusammensetzung geringer als etwa 5 Masse-% ist, insbesondere geringer als etwa 10 Masse-% und insbesondere geringer als 10 Masse-%, ist der Mischungsbetrag des Kohlenstoffmaterials relativ gering, so dass eine Tendenz dahingehend besteht, dass der Effekt der Verbesserung der Gleiteigenschaften der Gleitfläche durch das Kohlenstoffmaterial kaum gewährleistet wird. In dem Falle, wo der Mischbetrag des Kohlenstoffmaterials in der Kunststoffverbindung mehr als etwa 70 Masse-%, insbesondere mehr als 60 Masse-%, und vor allem insbesondere mehr als 60 Masse-%, beträgt, wird die Fluidität der Kunststoffverbindung reduziert, wodurch die Füllrate während des Spritzgießvorgangs reduziert wird und auch eine Neigung besteht, dass das Spritzgießen nur schwer ausgeführt werden kann. Um eine Reduktion in der Füllrate während des Spritzgießens zu vermeiden und gleichzeitig die Gleiteigenschaften sicherzustellen, wird der Anteil an Kohlenstoffmaterial in Mischung in die Kunststoffverbindung vorzugsweise in den oben genannten Bereich eingestellt und zwar insbesondere bevorzugt auf etwa 40 Masse-% oder weniger und insbesondere 40 Masse-% oder weniger.
Imprägnation mit Schmieröl
Das Lager 1 hat zahlreiche innere Poren. Auf diese Weise können die inneren Poren im Lager 1, die dem Einsetzvorgang unterworfen sind, mit Schmieröl imprägniert werden. Beispielsweise wird das im Einsetzformvorgang unterworfene Lager 1 in Schmieröl in einer Unterdruckumgebung eingetaucht, wobei der Unterdruck dann wieder auf Atmosphärendruck geführt wird, so dass die Innenporen im Lager 1 mit Schmieröl imprägniert werden können. Schmieröl ist nicht insbesondere eingeschränkt, solange es allgemein für ein Lager verwendet wird und Beispiele können sein: Mineralöl, wie etwa Lageröl, Kühleröl, Turbinenöl, Maschinenöl und Dynamoöl; Hydrocarbon-basiertes synthetisches Öl, wie etwa Polybuten, Poly-α-olefin, Alkylnaphthalen und ein alizyklischer Compound; oder Ester, wie etwa Esteröl aus natürlichem Öl/Fett und Polyol, Phosphatester und Diesteröl; nicht Hydrocarbon-basiertes synthetisches Öl, wie etwa Polyglycolöl, Silikonöl, Polyphenyletheröl, Alkyldiphenyletheröl, Alkylbenzen und Fluoröl; flüssiges Schmiermittel oder dergleichen.
Offene Porosität des Grundkörpers 4
Die offene Porosität des Grundkörpers 4 wird in einen geeigneten Bereich eingestellt, um die Gleitcharakteristik des Lagers 1 zu verbessern, wobei das Schmieröl als ein Schmiervermögen verleihendes Mittel in dem Fall funktioniert, wo jede innere Pore im Lager 1, welches dem Einsetzformvorgang ausgesetzt war, mit diesem Schmieröl imprägniert wird. Die offene Porosität des Grundkörpers 4 beträgt etwa 5% oder mehr, insbesondere 5% oder mehr, vorzugsweise etwa 10% oder mehr, insbesondere 10% oder mehr, insbesondere bevorzugt etwa 15% oder mehr und insbesondere 15% oder mehr. Darüber hinaus beträgt die offene Porosität des Grundkörpers 4 etwa 50% oder weniger, insbesondere 50% oder weniger, vorzugsweise etwa 40% oder weniger, insbesondere 40% oder weniger, insbesondere bevorzugt etwa 30% oder weniger, insbesondere 30% oder weniger, ferner insbesondere bevorzugt etwa 25% oder weniger, und insbesondere 25% oder weniger. Falls die offene Porosität weniger als etwa 5% (insbesondere 5%) beträgt, ist der Gesamtanteil des Schmieröls, mit welchem jede innere Pore im Grundkörper 4 imprägniert ist, relativ klein. Dies führt zu einer Neigung dahingehend, dass es schwierig wird, dass das Lager eine exzellente Schmiermittelperformance basierend auf dem Schmieröl über eine lange Zeitperiode gewährleistet. Wenn ferner die offene Porosität größer als etwa 50% (insbesondere 50%) ist, ist das Gießen des Grundkörpers 4 schwierig, so dass die Gießfähigkeit des Grundkörpers 4 abnimmt. Als Resultat hiervon wird es schwierig, den Grundkörper 4 mit einer ausgezeichneten Produktivität zu formen. Somit wird die Herstellung des Lagers unter Einschluss des Grundkörpers 4 schwierig in Bezug auf eine Kostenverringerung. Mit Blickpunkt auf eine exzellente Produktivität der Herstellung des Lagers 1 mit exzellentem Schmiervermögen für den Grundkörper 4 mithilfe des Schmieröls ist es bevorzugt, dass die offene Porosität des Grundkörpers 4 im oben angegebenen Bereich liegt. Zusätzlich stellt der Begriff „offene Porosität“ den Prozentsatz der inneren Poren bezüglich des Volumens des Grundkörpers 4 dar, welche imprägniert werden können, und wird berechnet durch Teilung des Volumens des Öls nach vollständiger Imprägnierung durch das Volumen des Grundkörpers 4 und Multiplikation des Divisionresultats um 100. Die offene Porosität kann nach Maßgabe der Veröffentlichung „Sintered metal materials-Determination of density, oil content and open porosity (JIS Z 2501: 2000)“, gemäß japanischen Industriestandards gemessen werden.
Ölanteil im Grundkörper 4
Die Innenporen in diesem Grundkörper 4 werden mit Schmieröl imprägniert, wie etwa Mineralöl oder synthetischem Öl als Beispiel für ein Schmiermittel. Wenn somit der Grundkörper 4 bezüglich der Welle 2 dreht, tritt das Schmieröl, welches in den Innenporen im Grundkörper 4 aufgenommen ist, aus den Oberflächenporen auf die innere Umfangsfläche 4a des Grundkörpers 4 aus, wodurch ein Ölfilm aus Schmieröl zwischen der inneren Umfangsfläche 4a (Gleitflächenabschnitt 11) und der äußeren Umfangsfläche des Schafts 2 gebildet wird. Dadurch wird der Verschleiß des Gleitflächenabschnitts 11 unterdrückt oder verhindert. Der Ölanteil im gesamten Grundkörper 4 wird eingestellt auf etwa 5 Vol.-% oder mehr, insbesondere 5 Vol.-% oder mehr, vorzugsweise etwa 10 Vol.-% oder mehr, insbesondere 10 Vol.-% oder mehr, insbesondere bevorzugt etwa 15 Vol.-% oder mehr und insbesondere 15 Vol.-% oder mehr. Ferner kann der Ölanteil im gesamten Grundkörper 4 auf etwa 50 Vol.-% oder weniger, insbesondere 50 Vol.-% oder weniger, vorzugsweise etwa 40 Vol.-% oder weniger, insbesondere 40 Vol.-% oder weniger, und insbesondere bevorzugt etwa 30 Vol.-% oder weniger, insbesondere 30 Vol.-% oder weniger, besonders bevorzugt etwa 25 Vol.-% oder weniger, und insbesondere 25 Vol.-% oder weniger eingestellt werden. Wenn der Ölanteil weniger als etwa 5 Vol.-%, insbesondere etwa 10 Vol.-%, insbesondere etwa 15 Vol.-%, und insbesondere speziell 15% ist, können die Schmiereigenschaften nicht stabil aufrechterhalten werden über eine lange Zeitperiode. Dies ist, weil die innere Porosität sich erhöht, wenn der Ölgehalt größer als etwa 50 Vol.-%, insbesondere etwa 40 Vol.-%, insbesondere mehr als 30 Vol.-%, insbesondere mehr als etwa 25 Vol.-%, und insbesondere 25 Vol.-% beträgt, dass dann die mechanische Festigkeit, die für den gesamten Grundkörper 4 erforderlich ist, nicht gewährleistet werden kann.
Bei einer zu geringen Viskosität des Schmieröls, mit dem die Innenporen im Grundkörper 4 imprägniert werden sollen, ist es weniger wahrscheinlich, dass das Schmieröl zur Außenseite strömt und die Ölfilmbeständigkeit wird reduziert, so dass der Effekt des Unterdrückens von Verschleiß des Gleitflächenabschnitts 11 ungenügend sein kann. Ist andererseits die Viskosität des Schmieröls zu hoch, ist der Betrag des von den Oberflächenporen im Gleitflächenabschnitt 11 ausgeschiedenen Schmieröl ungenügend, so dass der Ölfilm mit der vorgeschriebenen Dicke und Beständigkeit nicht ausgebildet werden kann. Vom oben beschriebenen Blickpunkt aus wird die kinematische Viskosität des Schmieröls bei 40°C eingestellt auf etwa 5 mm²/s oder mehr, insbesondere 5 mm²/s oder mehr, vorzugsweise etwa 30 mm²/s oder mehr, insbesondere 30 mm²/s oder mehr, insbesondere vorzugsweise etwa 50 mm²/s oder mehr, und insbesondere 50 mm²/s oder mehr. Ferner wird die kinematische Viskosität des Schmieröls bei 40°C eingestellt auf etwa 600 mm²/s oder weniger, insbesondere 600 mm²/s oder weniger, vorzugsweise etwa 550 mm²/s oder weniger, insbesondere 550 mm²/s oder weniger, insbesondere vorzugsweise etwa 500 mm²/s oder weniger, und insbesondere 500 mm²/s oder weniger.
Zusätzlich können die Innenporen im Grundkörper 4 mit flüssigem Schmierfett anstelle des oben beschriebenen Schmieröls imprägniert werden. Beispiele für solche flüssige Schmiere kann Schmiere sein, die durch Zugabe eines seifenbasierten Verdickungsmittels erhalten ist, wie etwa Lithiumseife oder ein nicht-seifenbasiertes Verdickungsmittel, wie etwa Harnstoff zum Schmieröl, als Basisöl mit einer kinematischen Viskosität, die in den oben genannten Bereich bei 40°C fällt.
Oberflächenporosität des Grundkörpers 4
Die Oberflächenporosität in der Eingriffsfläche 4b als eine Innenfläche des Gehäuseabschnitts 4c im Grundkörper 4 wird eingestellt, dass sie in einen geeigneten Bereich fällt, um die Kopplungsfestigkeit zwischen dem Grundkörper 4 und dem Schmiermittelelement 3 sicherzustellen durch den Verankerungseffekt des Polyarylensulfid-basierten Kunststoffs, der im Schmiermittelelement 3 beinhaltet ist, welches im Gehäuseabschnitt 4 c des Grundkörpers 4 angeordnet ist. Die Oberflächenporosität beträgt vorzugsweise 10% oder mehr und 50% oder weniger. Wenn die Oberflächenporosität geringer als 10% ist, wird der Betrag des Polyarylensulfid-basierten Kunststoffs, der im Schmiermittelelement 3 enthalten ist und in die Oberflächenporen in der Eingriffsfläche 4b strömt, reduziert. Demzufolge würde der Verankerungseffekt des Polyarylensulfid-basierten Kunststoffs in Richtung einer Abnahme tendieren. Ferner besteht eine Tendenz in einer Erschwerung des Gießvorgangs des Gehäuseabschnitts 4c, wenn die Oberflächenporosität mehr als 50% beträgt. Es ist bevorzugt, dass die Oberflächenporosität des Grundkörpers 4 in den oben beschriebenen Bereich fällt, um eine exzellente Produktivität der Formung des Lagers 1 zu erreichen und gleichwohl die Kopplungsfestigkeit zwischen dem Grundkörper 4 und dem Schmiermittelelement 3 zu erhöhen. Die „Oberflächenporosität“ bedeutet der Anteil (Flächenverhältnis) der Gesamtfläche der Oberflächenporen bezüglich der Flächeneinheit der Oberfläche. Auch die hierin zu verwendende Oberflächenporosität kann beispielsweise durch Berechnung der Fläche des Porenabschnitts unter Verwendung des Bildes berechnet werden, welches durch ein metallografisches Mikroskop, wie etwa ECLIPSE ME600, genommen wird, welches durch Nikon Corporation hergestellt wird (beispielsweise eine 500-fache Vergrößerung), was als Bilddatei in einem Computer zum Zwecke der Verfahrensführung aufgenommen werden kann.
Material des Schafts 2
Das Material des Schafts bzw. der Welle ist nicht im Besonderen eingeschränkt und der Schaft kann unter Verwendung verschiedener Materialien, wie etwa SS-Stahl, S-C-Stahl, SCM-Stahl, SUJ-Stahl und SUS-Stahl gebildet werden. Die Härte des Stahls kann etwa HRC30 bis HRC60 (HB286 bis HB654) oder kann etwa HB140 bis HB220 betragen. Auch die Härte nach dem Abschreckverfahren kann etwa HRC55 bis HRC70, vorzugsweise HRC55 bis HRC60 oder etwa HRC60 bis HRC65 betragen. Auf diese Weise kann eine gute Lagervorrichtung mit Gleitteil 1 und Schaft 2 hergestellt werden.
Das obige Ausführungsbeispiel wurde beschrieben bezüglich der Konfiguration, in welcher die innenseitige Fläche 3a des Schmiermittelelements 3 und die innere Umfangsfläche 4a des Grundkörpers 4 in derselben zylindrischen Oberflächenform angeordnet sind, um den Lagerflächenabschnitt 11 auszubilden, jedoch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht eingeschränkt. Im Folgenden werden andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei dieselbe Beschreibung wie jene der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht wiederholt wird.
[Andere Ausführungsbeispiele]
Bezug nehmend auf 5 kann das Lager 1 in solch einer Weise hergestellt sein, dass die innenseitige Fläche 3a des Schmiermittelelements 3 auf der inneren Durchmesserseite der inneren Umfangsfläche 4a des Grundkörpers 4 angeordnet ist, so dass der Lagerflächenabschnitt 11 lediglich unter Verwendung der innenseitigen Fläche 3a des Schmiermittelelements 3 gebildet ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die innenseitigen Flächen 3a der Anzahl von Schmiermittelelementen 3 auf derselben Zylinderfläche angeordnet sind.
Ferner kann das Schmiermittelelement 3 über die gesamte Länge des Lagers 1 in der axialen Richtung gemäß 1(b) angeordnet sein und kann zusätzlich lediglich längs eines Teilbereichs in der axialen Richtung oder an einer Anzahl von Positionen angeordnet sein, welche voneinander in der axialen Richtung beabstandet sind, was als Beispiel dient.
Ferner muss das Lager 1 und die Welle 2 nicht notwendigerweise längs dem gesamten Lagerflächenabschnitt 11 gleiten, sondern kann beispielsweise über einen begrenzten Teilbereich des Lagerflächenabschnitts 11 längs des Schafts 2 gleiten. Insbesondere wenn der Schaft 2 in einer horizontalen Lage positioniert ist, kann der Schaft unter Schwerkraft fallen und längs des Lagerflächenabschnitts 11 in dem unteren Bereich des Lagerflächenabschnitts 11 gleiten. In diesem Fall sind die Position und die Form des Schmiermittelelements 3 im Lager 1 oder die Phase des Lagers 1 in der Umfangsrichtung derart gestaltet und eingerichtet, dass das Schmiermittelelement 3 in dem Bereich angeordnet ist, wo das Schmiermittelelement 3 längs des Schafts 2 gleitet. Dadurch kann der Schaft 2 stets längs des Schmiermittelelements 3 gleiten. Auf diese Weise kann ein hoher Schmiereffekt gewährleistet werden. Demzufolge kann beispielsweise der Schaft 2 in einem ölarmen Zustand gelagert sein, in welchem kein Schmieröl zwischen Schaft 2 und Lagerflächenabschnitt 2 sich befindet. Selbstverständlich kann auch Schmieröl zwischen dem Lagerflächenabschnitt 11 und der Welle 2 verwendet werden. In diesem Fall wird der Schmiereffekt noch weiter vergrößert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Schmieröl zwischen dem Lagerflächenabschnitt 11 und dem Schaft 2 angeordnet, während die Innenporen im Substrat 4 mit Öl imprägniert sind. In diesem Fall scheidet Öl aus der Fläche (innenseitige Fläche 3a) des Substrats aufgrund erhöhter Temperatur bei Drehung des Schafts 2 aus. Dann wird dieses Öl dem Gleitbereich zwischen dem Lagerflächenabschnitt 11 und dem Schaft 2 zugeführt. Dadurch wird ein Abriss des Ölfilms in der Gleitregion zuverlässig vermieden, so dass ein exzellentes Gleitvermögen aufrechterhalten wird.
Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf Lager anwendbar, die mit Blickpunkt auf eine Lagerung einer Drehung des Schafts konzipiert sind, sondern auch auf Lager, die eine Axialbewegung des Schafts aufnehmen müssen. Ferner ist die Erfindung anwendbar nicht nur auf ein Gleitteil mit einer zylindrischen Form, sondern auch auf ein Gleitteil mit anderen Formen (beispielsweise einer halbzylindrischen Form oder einer rechteckigen parallelepipedischen Form).
Im Folgenden wird das Gleitteil nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung und das Verfahren zur Herstellung desselben im Detail unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele beschrieben.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
Das nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung durch das Herstellverfahren produzierte Gleitteil ist ein Gleitteil gemäß obiger Beschreibung.
Ein Gleitteil wird vorgesehen, welches eine Gleitfläche aufweist, die wenigstens teilweise aus einer Fläche eines Schmiermittelelements gebildet ist. Das Gleitteil beinhaltet: einen Grundkörper als einen Sinterkörper eines Metallpulver enthaltenden Presslings, wobei der Grundkörper mit dem Schmiermittelelement integriert ist; und das Schmiermittelelement als ein Spritzgussteil aus einer Kunststoffverbindung, die einen thermoplastischen Kunststoff und ein Kohlenstoffmaterial enthält.
Das Verfahren zur Herstellung des Gleitteils nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Gleitteils mit einem Schmiermittelelement 3, welches im Gehäuseabschnitt 4c des Grundkörpers 4 unter Verwendung eines Spritzgießverfahrens angeordnet ist. Das Verfahren beinhaltet die Schritte einer Druckformung von Rohmaterialpulver, enthaltend Metallpulver als eine Hauptkomponente (die Komponente mit dem höchsten Gewichtsverhältnis) unter Verwendung einer Formgebungsform sowie Erhitzung und Sintern eines Presslings (ein Metallpulverpressling), wodurch der Grundkörper 4 (Herstellungsschritt für den Grundkörper) erhalten wird; und Spritzgießen der Kunststoffverbindung, die ein Kohlenstoffmaterial und einen thermoplastischen Kunststoff enthält, unter Verwendung des Grundkörpers 4 als Einsetzkomponente, wodurch die Kunststoffverbindung als Schmiermittelelement 3 im Gehäuseabschnitt 4c des Grundkörpers 4 angeordnet wird (Einsetzformschritt). Die oben beschriebenen Schritte sind in der oben angegebenen Reihenfolge im Herstellverfahren beinhaltet.
Im Folgenden wird jeder der Schritte in Bezug auf das Lager als ein Beispiel des Gleitteils nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben.
Herstellschritt für den Grundkörper
Bezogen auf 1 beinhaltet der vorliegende Schritt den Schritt des Sinterns eines Presslings, enthaltend Metallpulver, gemäß dem normalen Herstellvorgang bei Verwendung der Herstellung eines Lagers, wodurch der Grundkörper 4 mit dem Gehäuseabschnitt 4c hergestellt wird, in welchem das Schmiermittelelement 3 untergebracht ist. Der Pressling aus Metallpulver kann beispielsweise durch Druckverformung von rohem Materialpulver enthaltend Metallpulver als eine Hauptkomponente (die Komponente mit dem höchsten Gewichtsverhältnis) unter Verwendung einer Formgebungsform hergestellt werden. Der Pressling (Metallpulver-Pressling), erhalten durch Kompressionsverformung, wird erhitzt und gesintert, so dass der Grundkörper 4 gebildet wird, der den Gehäuseabschnitt 4c beinhaltet, in welchem das Schmiermittelelement 3 untergebracht werden soll.
Bezug nehmend auf 2 wird Materialpulver als Rohmaterial in die Form eingeführt und darin komprimiert, wodurch ein Pressling 4' (Metallpulver-Pressling) mit einer Form entsprechend dem Grundkörper 4 geformt wird. Ein ausgesparter Abschnitt 4a' entsprechend dem Gehäuseabschnitt 4c des Grundkörpers 4 wird in diesem Metallpulver-Pressling 4' während der Formgebung ausgebildet.
Dann wird der Pressling 4' aus Metallpulver erhitzt bei einer Sintertemperatur, die für die Sinterung von dem Pressling 4' aus Metallpulver erforderlich ist (beispielsweise etwa 750°C bis 900°C, wenn der Metallpulver-Pressling 4 aus einem Material auf Kupfer-Eisen-Basis hergestellt ist), wodurch der Pressling 4' aus Metallpulver gesintert wird.
Der gesinterte Metallpulver-Pressling 4' wird einem Formgebungsschritt für die Korrektur der Abmessungen unterzogen, in welchem die Abmessungen einer jeder Fläche (die innere Umfangsfläche, die äußere Umfangsfläche und beide Stirnflächen) durch Re-Kompression korrigiert werden innerhalb der Form. In diesem Fall wird durch Korrektur mindestens der Dimensionen der inneren Umfangsfläche 4a, die als ein Teil des Lagerflächenabschnitts 11 geformt wird, der Lagerflächenabschnitt 11 mit hoher Rundheit erzielt. Dadurch kann eine stabile Lagerperformance erreicht werden. Auf diese Weise wird der Lagerflächenabschnitt 11 im Formgebungsschritt endbehandelt und der Grundkörper 4 mit dem Gehäuseabschnitt 4c, in welchem das Schmiermittelelement 3 untergebracht wird, kann erhalten werden.
Beispiele für das Metallpulver für die Verwendung des hergestellten Grundkörpers 4 können Metallpulver jeglichen Typus von Metall sein, wie etwa: Metall auf Kupferbasis enthaltend Kupfer als eine Hauptkomponente (die Komponente mit dem höchsten Gewichtsverhältnis); Metall auf Eisenbasis enthaltend Eisen als eine Hauptkomponente (die Komponente mit dem höchsten Gewichtsverhältnis); und Metall auf Kupfer-Eisen-Basis, enthaltend Kupfer und Eisen als Hauptkomponenten (die Komponenten mit den höchsten Gewichtsverhältnissen). Zusätzlich kann auch Metallpulver von speziellem Metall, wie etwa Aluminium-Bronze-basiertes Metall verwendet werden.
Wenn Metallpulver auf Kupfer-Eisen-Basis verwendet wird, kann Metallpulver enthaltend ein Gemisch aus Eisenpulver, Kupferpulver und Metallpulver mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet werden. Metall mit niedrigem Schmelzpunkt ist eine Komponente, die während der Sinterung schmilzt, um einen Flüssigphasen-Sinterungsvorgang durchzuführen. Metall mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als Kupfer wird als solches Metall mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet. Insbesondere kann Metall verwendet werden, welches einen Schmelzpunkt von 700°C oder darunter aufweist, wie etwa Metall enthaltend Zinn (Sn), Zink (Zn) oder Phosphor (P), was als Beispiel dient. Unter anderem ist es bevorzugt, Zinn zu verwenden, welches mit Kupfer verträglich ist. Bezüglich des Metalls mit niedrigem Schmelzpunkt kann solches Pulver alleine einem Mischpulver zugeführt werden und auch dieses Metall mit niedrigem Schmelzpunkt in Legierung mit anderem Metallpulver kann zugeführt werden.
Zusätzlich zum oben beschriebenen Metallpulver können bedarfsweise Sinterhilfsmittel, wie etwa Kalziumfluorid und Schmiermittel, wie etwa Zinkstearat, zugegeben werden und ferner Graphitpulver als ein Feststoffschmiermittelpulver, das ebenfalls zugegeben werden kann. Durch Zugabe von Graphitpulver können Graphitteilchen in der Sinterstruktur des gesinterten Grundkörpers 4 dispergiert sein. Demzufolge kann das Schmiervermögen im Abschnitt des Lagerflächenabschnitts 11, der im Grundkörper 4 ausgebildet wird, verbessert werden.
In diesem Fall wird insbesondere das Metall (Element), welches den Grundkörper 4 ausbildet, in Proportion aus Fe-Pulver, Cu-Pulver und Sn-Pulver ausgebildet, die als Pulvermaterial beispielsweise miteinander vermischt werden, wobei ferner auch Graphitpulver im vorliegenden Ausführungsbeispiel zumixbar ist. Jedes Pulver wird gemischt beispielsweise im folgenden Verhältnis: Cu-Pulver von etwa 10 bis 30 Masse-%, und insbesondere 10 bis 30 Masse-% (vorzugsweise etwa 15 bis 20 Masse-%, und insbesondere 15 bis 20 Masse-%); Sn-Pulver mit etwa 0,5 bis 3,0 Masse-%, und insbesondere 0,5 bis 3,0 Masse-% (vorzugsweise etwa 1,5 bis 2,0 Masse-% und insbesondere 1,5 bis 2,0 Masse-%); Graphitpulver von etwa 0,5 bis 7,0 Masse-% und insbesondere 0,5 bis 7,0 Masse-% (vorzugsweise etwa 0,5 bis 3,0 Masse-% und insbesondere 0,5 bis 3,0 Masse-%); und Rest beinhaltend Fe-Pulver. Das Mischungsverhältnis des Cu-Pulvers wird eingestellt, so dass es in den oben beschriebenen Bereich fällt, da die Gleitfähigkeit der inneren Umfangsfläche 4a des Gleitflächenabschnitts 11 abnimmt, wenn das Mischungsverhältnis zu niedrig ist, jedoch können Probleme im Verschleißwiderstand der inneren Umfangsfläche 4a des Gleitflächenabschnitts 11 auftreten, wenn das Mischungsverhältnis zu hoch ist.
Dann wird Sn-Pulver gemischt zur Bildung einer Cu-Sn-Legierungsstruktur, verwendet für die Kopplung von Fe-Strukturen des Grundkörpers 4 miteinander durch Schmelzen von Cu-Pulver, wenn der Pressling 4' (grüner Pressling) gesintert wird. Wenn hierbei der Mischungsbetrag von Sn-Pulver zu klein ist, kann die Festigkeit des Grundkörpers 4 nicht ausreichend erhöht werden. Wenn allerdings der Mischbetrag von Sn-Pulver zu groß ist, können die Kosten für die Herstellung des Grundkörpers 4 steigen. Unter Beachtung dieses Blickwinkels wird das Mischungsverhältnis des Cu-Pulvers und Sn-Pulvers so eingestellt, dass es in den oben beschriebenen Bereich fällt.
Ferner wird Graphitpulver zugemischt, so dass Graphitpulver als freies Graphit im Grundkörper 4 verbleibt, so dass das Graphitpulver als ein Feststoffschmiermittel im Grundkörper 4 wirken kann. Wenn hierbei das Mischungsverhältnis des Graphitpulvers zu gering ist, nimmt der Effekt dieses Graphitpulvers in seiner Funktionsweise als Feststoffschmiermittel ab. Wenn allerdings das Mischungsverhältnis von Graphitpulver zu hoch ist, kann eine Segregation des Pulvers, eine Verschlechterung der Fluidität und Verschlechterung der Pulverfüllperformance hervorgerufen werden, da Graphit einen niedrigeres spezifisches Gewicht als Fe und Cu aufweist. Deswegen wird das Mischungsverhältnis von Graphitpulver so eingestellt, dass es innerhalb des oben angegebenen Bereichs.
Einsetzformvorgang
In diesem Schritt wird für die Anordnung des Schmiermittelelements 3 im Gehäuseabschnitt 4c des Grundkörpers 4 eine ein Kohlenstoffmaterial und einen thermoplastischen Kunststoff enthaltende Kunststoffzusammensetzung durch Spritzgießen unter Verwendung des Grundkörpers 4 als Einsetzkomponente geformt. Dadurch wird eine Anzahl von Schmiermittelelementen 3 mit dem Grundkörper 4 integriert. Insbesondere wird in diesem Schritt eine Anzahl von Schmiermittelelementen 3 im Gehäuseabschnitt 4c des Grundkörpers 4 angeordnet.
Unter Bezugnahme auf 3 kann der vorliegende Schritt unter Verwendung einer Formgebungsform 20 mit einer feststehenden Form 21 und einer beweglichen Form 22 durchgeführt werden. Die feststehende Form 21 ist mit einem kreisförmigen Zylinderabschnitt 21a versehen. Die innere Umfangsfläche 4a des Grundkörpers 4 ist längs der äußeren Umfangsfläche des kreisförmigen Zylinderabschnitts 21a ausgebildet. Die feststehende Form 21 beinhaltet eine Formfläche 21c, die konfiguriert ist, um die Stirnfläche des Schmiermittelelements 3 zu bilden. Die Formfläche 21c ist mit einem Fenster 21b versehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Anzahl von (im dargestellten fünf) Fenstern 21b in regelmäßigen Intervallen in der Umfangsrichtung auf der Formfläche 21c der feststehenden Form 21 (siehe 4) angeordnet. Der Typus des Fensters ist nicht auf ein punktförmiges Fenster wie im dargestellten Ausführungsbeispiel eingeschränkt, sondern kann auch ein ringförmig geformtes Filmfenster beispielsweise sein.
Beim Einsetzvorgang wird der Grundkörper 4 zuerst in den kreisförmigen zylindrischen Abschnitt 21a der feststehenden Form 21 eingesetzt und darin angeordnet. In diesem Zustand werden die bewegliche Form 22 und die feststehende Form 21 zur Bildung eines Formhohlraums 23 geschlossen. Zu dieser Zeit ist der Grundkörper 4 sandwichartig von beiden Seiten zwischen der feststehenden Form 21 und der bewegbaren Form 22 angeordnet. Dieser Hohlraum 23 entspricht dem Gehäuseabschnitt 4c des Grundkörpers 4.
Dann wird eine Schmelze der Kunststoffverbindung enthaltend ein Kohlenstoffmaterial und einen thermoplastischen Kunststoff von einem Einspritzkanal 21d durch das Fenster 21b in den Hohlraum 23 gespritzt. Dadurch wird der Hohlraum 23 mit der Kunststoffschmelze gefüllt. Die Kunststoffverbindung, welche in den Hohlraum 23 eingeführt wurde, wird gekühlt und ausgehärtet, so dass das Schmiermittelelement 3 in der inneren Umfangsfläche 4a des Grundkörpers 4 angeordnet und dadurch das Lager 1 hergestellt ist.
Gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird als Beispiel eine Kunststoffverbindung enthaltend einen thermoplastischen Kunststoff als eine Hauptkomponente (die Komponente mit dem höchsten Gewichtsverhältnis) und weiterhin Kohlenstoffmaterial in den Gehäuseabschnitt 4c eingespritzt. Dadurch kann in wirksamer Weise das Lager 1 mit dem darin angeordneten Schmiermittelelement 3 in großer Anzahl hergestellt werden. Da das Lager 1 in großer Menge hergestellt werden kann, kann jedes Lager 1 bei geringen Kosten produziert werden. Ferner ist das Schmiermittelelement 3 im Gehäuseabschnitt 4c des Grundkörpers 4 angeordnet. Aufgrund des Verankerungseffekts des im Schmiermittelelement 3 enthaltenen thermoplastischen Kunststoffs ist die Kopplungsfestigkeit bzw. Bindefestigkeit zwischen dem Grundkörper 4 und dem Schmiermittelelement 3 in Bezug auf die Eingriffsfläche 4b (die innere Fläche des Gehäuseabschnitts 4c) erhöht. Dadurch ist es möglich, das Risiko des Herausfallens des Schmiermittelelements 3 aus dem Grundkörper 4 des Lagers 1 während des Einsatzes des Lagers 1 zu reduzieren.
Beispiele des thermoplastischen Kunststoffs als eine Hauptkomponente (die Komponente mit dem höchstens Gewichtsverhältnis) der Kunststoffzusammensetzung können Kunststoffe sein enthaltend: ein flüssiges Kristall-Polymer (LCP), wie etwa Polyamid (PA), Polycarbonat (PC), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyacetal (POM) und ein vollaromatisches Polyester-basiertes Kristall-Polymer, ein Fluor-Harz (ein Polyfluor-Olefin-basierter Kunststoff), wie etwa ein Polyarylensulfid-basierter Kunststoff (welches Polyphenylensulfid (PPS) beispielsweise sein kann), Polyetheretherketon (PEEK), Polyamid-Imid (PAI), Polyetherimid (PEI), Polyimid (PI), Polytetrafluorethylenperfluoralkylvinylether-Copolymer (PFA), Tetrafluorethylenhexafluorpropylen-Copolymer (FEP), Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer (ET-FE); und ein Olefin-basiertes Harz, wie etwa Polyethylen. Jeder dieser synthetischen Kunststoffe kann alleine verwendet werden oder kann eine Polymerlegierung sein, welche ein Gemisch aus zwei oder mehr Typen der oben genannten Kunststoffe beinhaltet. Wenn der thermoplastische Kunststoff einen Polyarylensulfid-basierten Kunststoff beinhaltet, kann das Gleitteil gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel durch das Herstellverfahren nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hergestellt werden.
Beispiele des Kohlenstoffmaterials in Mischung mit einer Kunststoffzusammensetzung kann Graphit sein, eine Kohlenstoff-Nanofaser, Carbon black und dergleichen. Das Kohlenstoffmaterial kann in pulverförmigem Zustand ausgebildet sein. Das Kohlenstoffmaterialpulver kann beispielsweise unter Verwendung von Graphitpulver aufbereitet sein, und zwar insbesondere natürlichem Graphitpulver und künstlichem Graphitpulver, wobei beide verwendet werden können. Natürliches Graphitpulver hat eine schuppenartige Form, so dass es eine exzellente Eigenschaft in Bezug auf Schmierfähigkeit besitzt. Andererseits hat künstliches Graphitpulver eine massive Form, so dass es eine exzellente Eigenschaft in Bezug auf das Gieß- bzw. Spritzverhalten hat. Zusätzlich kann das Kohlenstoffmaterialpulver unter Verwendung nicht lediglich von Graphitpulver als kristallines Pulver aufbereitet werden, sondern auch unter Verwendung von amorphem Pulver, wie etwa Teerpulver und Koksrus.
Um mechanische Festigkeit, etwa eine erforderliche Stoßfestigkeit, zu gewährleisten, was als Beispiel dient, können Kohlenstofffasern beinhaltet sein. Beispielsweise können Kohlenstofffasern von 10 bis 50 Masse-% beinhaltet sein.
Wenn Kohlenstoff-Nanofasern als ein Kohlenstoffmaterial eingemischt werden, wird die mechanische Festigkeit, wie etwa das Biege-Elastizitätsmodul, verbessert. Wenn Kohlenstoffmaterialpulver zugemischt wird, werden die Gleiteigenschaften für den Schaft 2, den kreisförmigen Zylinderabschnitt 21a der Formgebungsform 20 und dergleichen verbessert. Kohlenstoff-Nanofasern werden grob in einen sogenannten Pitch-basierten Typus und einen PAN-basierten Typus klassifiziert, wobei beide verwendet werden können. Eine Kohlenstoff-Nanofaser mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 20 µm oder weniger und einer durchschnittlichen Faserlänge von 0,02 mm bis 0,2 mm kann beispielsweise verwendet werden.
Auch kann ein Bindemittel im Kohlenstoffmaterialpulver (beispielsweise Graphitpulver) beinhaltet sein. Harzbindemittelpulver kann als ein Bindemittel verwendet werden, wobei Phenolharzpulver als ein Kunststoffbindemittelpulver beispielsweise verwendet werden kann. Vorzugsweise wird ein Spritzgießhilfsmittel, ein Schmiermittel, ein Modifizierer oder dergleichen bedarfsweise zugegeben, um das Kohlenstoffmaterialpulver gleichförmig mit dem Bindemittel zu mischen.
Beispiele des Pulvers des Rohmaterials, welches das Schmiermittelelement 3 bildet, können eine Pulvermischung von Kohlenstoffmaterialpulver und Harzbindemittelpulver gemäß obiger Beschreibung sein und auch granuliertes Pulver, welches durch Granulierung des Kohlenstoffmaterialpulvers unter Mitwirkung des Kunststoffbindemittels erhalten wird. Granuliertes Pulver ist höher im spezifischen Gewicht und Fließverhalten als Kunststoffbindemittelpulver alleine oder Kohlenstoffmaterialpulver alleine. Somit kann eine Kunststoffzusammensetzung enthaltend granuliertes Pulver in einfacher Weise einer Formgebungsform zugeführt und in eine vorgeschriebene Gestalt mit Genauigkeit gegossen werden.
Im Lager 1 dient das Schmiermittelelement 3, welches einen Teil des Lagerflächenabschnitts 11 bildet, als eine Zuführquelle von Kohlenstoffmaterial. Das über das Schmiermittelelement 3 zugeführte Kohlenstoffmaterial wird über den Lagerflächenabschnitt 11 durch die Relativbewegung des Lagerflächenabschnitts 11 und des Schafts 2 verteilt. Dadurch kann der Schmiereffekt durch das Kohlenstoffmaterial über den Lagerflächenabschnitt 11 gewährleistet werden.
Die Harzzusammensetzung kann andere Füllmaterialien zusätzlich zu einem thermoplastischen Kunststoff und einem Kohlenstoffmaterial enthalten. Beispiele anderer Füllstoffmaterialien können sein: Fasern, wie etwa Glasfaser, Aramidfaser, Aluminiumdioxidfaser, aromatische Polyamidfaser, Polyesterfaser, Borfaser, Siliziumcarbidfaser, Bornitridfaser, eine Siliziumnitridfaser und eine Metallfaser sowie Fasern, die in Tuchform gewirkt sind; Mineralien, wie Kalziumcarbonat, Talk, Siliziumdioxid, Ton und Mica; anorganische Whisker, wie etwa ein Aluminium-Borat-Whisker und ein Kaliumtitanatwhisker, ein Polyimidharz, Polybenzimidazol und dergleichen. Durch Einbau dieser Füllmaterialien kann die Reibverschleißeigenschaft des Schmiermittelelements 3 verbessert werden, wohingegen der lineare Expansionskoeffizient reduziert werden kann. Auch additive Mittel, wie etwa ein Trennmittel, ein Flammenschutzmittel, ein Modifizierer für Wetterbeständigkeit, ein Antioxidant und ein Pigment kann bei Bedarf geeignet zugegeben werden.
Der Anteil des Kohlenstoffmaterials in Mischung mit der Kunststoffzusammensetzung ist so eingestellt, dass er in einen geeigneten Bereich fällt, um die Gleiteigenschaften der Gleitfläche des Schmiermittelelements 3 sicherzustellen. Der Anteil an Kohlenstoffmaterial ist eingestellt auf etwa 5 Masse-% oder mehr und etwa 70 Masse-% oder weniger, speziell 5 Masse-% oder mehr und 70 Masse-% oder weniger, vorzugsweise etwa 10 Masse-% oder mehr und etwa 60 Masse-% oder weniger, insbesondere 10 Masse-% oder mehr und 60 Masse-% oder weniger, insbesondere vorzugsweise etwa 50 Masse-% oder weniger, speziell 50 Masse-% oder weniger und weiterhin bevorzugt etwa 40 Masse-% oder weniger, und insbesondere 40 Masse-% oder weniger. In dem Falle, wo der Mischanteil des Kohlenstoffmaterials in der Kunststoffzusammensetzung geringer als etwa 5 Masse-% ist, speziell geringer als etwa 10 Masse-%, und insbesondere speziell geringer als 10 Masse-%, ist der Mischanteil des Kohlenstoffmaterials relativ klein, so dass die Wirkung der Verbesserung der Gleiteigenschaften der Gleitfläche durch das Kohlenstoffmaterial dazu tendiert, nicht ausreichend gewährleistet zu sein. In dem Falle, wo der Mischanteil des Kohlenstoffmaterials in der Kunststoffzusammensetzung mehr als etwa 70 Masse-%, insbesondere mehr als 60 Masse-%, insbesondere mehr als etwa 50 Masse-%, und insbesondere speziell mehr als 50 Masse-% beträgt, wird die Fließfähigkeit der Kunststoffzusammensetzung reduziert, wodurch die Füllrate während des Spritzgießvorgangs reduziert wird, und auch das Spritzgießen neigt dazu, schwierig in der Ausführung zu sein. Um die Verringerung in der Füllrate während des Spritzgießens zu vermeiden und die Gleiteigenschaften sicherzustellen, wird der Anteil an Kohlenstoffmaterial in Mischung mit der Kunststoffzusammensetzung vorzugsweise eingestellt dergestalt, dass er innerhalb des oben beschriebenen Bereichs fällt, und zwar vorzugsweise etwa 40 Masse-% oder weniger und insbesondere 40 Masse-% oder weniger.
Das Lager 1 hat zahllose innere Poren. Die inneren Poren im Lager 1, welche dem Einsatzformvorgang unterzogen wurden, können mit Öl imprägniert werden. Speziell nachdem das Lager 1 dem Einsetzformvorgang unterzogen wurde, wird dieses in das Schmieröl und Unterdruckbedingungen eingetaucht, wobei der Unterdruck rückgeführt wird auf Atmosphärendruck, so dass die Innenporen im Lager 1 mit Öl getränkt werden. Schmieröl ist nicht in besonderer Weise eingeschränkt, solange es im allgemeinen für ein Lager verwendet wird, und beispielsweise können verwendet werden: Mineralöl, wie etwa Lauföl, Kühlöl, Turbinenöl, Maschinenöl und Dynamoöl; Kohlenwasserstoff-basiertes synthetisches Öl, wie etwa Polybuten, Poly-α-Olefin, Alkylnaphthalen und ein alizyklischer Compound; oder Ester, wie etwa Esteröl aus natürlichem Öl/Fett und Polyol, Phosphatester, und Diesteröl; nicht-Kohlenwasserstoff-basiertes synthetisches Öl, wie etwa Polyglycolöl, Silikonöl, Polyphenyletheröl, Alkyldiphenyletheröl, Alkylbenzen und fluorhaltiges Öl; flüssiges Fetter; oder dergleichen.
Die offene Porosität des Grundkörpers 4 wird eingestellt, dass sie in einen geeigneten Bereich fällt, um die Gleiteigenschaften des Lagers 1 durch das Öl zu verbessern, welches als ein Schmierungshilfsmittel in dem Falle dient, wo jede innere Pore im Lager 1, welches dem Einsetzformvorgang unterzogen wurde, mit diesem Öl imprägniert wird. Die offene Porosität des Grundkörpers 4 beträgt etwa 5% oder mehr, speziell 5% oder mehr, vorzugsweise etwa 10% oder mehr, spezifisch 10% oder mehr, insbesondere vorzugsweise etwa 15% oder mehr, und spezifisch 15% oder mehr. Ferner beträgt die offene Porosität des Grundkörpers 4 etwa 50% oder weniger, speziell 50% oder weniger, vorzugsweise etwa 40% oder weniger, speziell 40% oder weniger, insbesondere vorzugsweise etwa 30% oder weniger, spezifisch 30% oder weniger, insbesondere vorzugsweise etwa 25% oder weniger, und spezifisch 25% oder weniger. Wenn die offene Porosität geringer als etwa 5% (speziell 5%) ist, ist die Gesamtmenge des Öls, mit dem innere Pore im Grundkörper 4 getränkt ist, relativ klein. Dies führt zu einer Tendenz, dass es in Bezug auf das Lager 1 schwierig wird, ausgezeichnete Schmiereigenschaften basierend auf dem Schmieröl über eine längere Zeitperiode zu gewährleisten. Wenn ferner die offene Porosität größer als etwa 50% (speziell 50%) ist, ist der Grundkörper 4 schwierig zu formen, so dass die Gießfähigkeit des Grundkörpers 4 abnimmt. Als Folge hiervon wird es schwierig, den Grundkörper 4 mit einer exzellenten Produktivität herzustellen. Somit wird die Herstellung des Lagers 1 mit dem Grundkörper 4 kostenmäßig problematisch. Um das Lager 1 mit einer exzellenten Produktivität herzustellen, und gleichwohl eine exzellente Schmiereigenschaft für den Grundkörper 4 zu gewährleisten mithilfe des Schmieröls, ist es bevorzugt, dass die offene Porosität des Grundkörpers 4 innerhalb des oben beschriebenen Bereichs fällt. Zusätzlich stellt die „offene Porosität“ den Prozentsatz der inneren Poren, die getränkt werden können, in Bezug auf das Volumen des Grundkörpers 4 dar und wird berechnet durch Division des Volumens des Öls nach vollständiger Tränkung durch das Volumen des Grundkörpers 4 und Multiplikation des Divisionsresultats um 100. Die offene Porosität kann gemessen werden durch „Sintered metal materials-Determination of density, oil content and open porosity (JIS Z 2501: 2000)“ in Definition durch japanische Industriestandards.
Die inneren Poren in diesem Grundkörper 4 werden mit Schmieröl imprägniert, wie etwa Mineralöl oder synthetisches Öl, beispielsweise als ein Schmiermittel. Wenn somit der Grundkörper 4 bezüglich des Schafts 2 dreht, wird das in den Innenporen im Grundkörper 4 befindliche Schmieröl aus den Oberflächenporen auf der inneren Umfangsfläche 4a des Grundkörpers 4 ausgeschieden, wodurch sich ein Ölfilm aus Schmieröl zwischen der inneren Umfangsfläche 4a (Gleitflächenabschnitt 11) und der äußeren Umfangsfläche des Schafts 2 ausbildet. Dadurch wird der Verschleiß des Gleitflächenabschnitts 11 unterdrückt oder verhindert. Der Ölgehalt im gesamten Grundkörper 4 ist eingestellt auf etwa 5 Vol.-% oder mehr, speziell 5 Vol.-% oder mehr, vorzugsweise etwa 10 Vol.-% oder mehr, speziell 10 Vol.-% oder mehr, insbesondere bevorzugt etwa 15 Vol.-% oder mehr, und speziell 15 Vol.-% oder mehr. Ferner wird der Ölgehalt im gesamten Grundkörper 4 eingestellt auf etwa 50 Vol.-% oder weniger, speziell 50 Vol.-% oder weniger, vorzugsweise etwa 40 Vol.-% oder weniger, speziell 40 Vol.-% oder weniger, insbesondere vorzugsweise etwa 30 Vol.-% oder weniger, speziell 30 Vol.-% oder weniger, ferner insbesondere vorzugsweise etwa 25 Vol.-% oder weniger, und speziell 25 Vol.-% oder weniger. Wenn der Ölgehalt weniger als etwa 5 Vol.-%, speziell etwa 10 Vol.-%, und insbesondere etwa 15 Vol.-%, und ferner vorzugsweise weniger als 15 Vol.-% beträgt, können die gewünschten Schmiereigenschaften nicht aufrechterhalten werden über eine lange Zeitperiode. Dies deswegen, da dann, wenn der Ölgehalt mehr als 50 Vol.-%, speziell etwa 40 Vol.-%, insbesondere speziell etwa 30 Vol.-%, ferner weiter spezifisch etwa 25 Vol.-%, und insbesondere speziell 25 Vol.-% beträgt, ist die innere Porosität erhöht, so dass die mechanische Festigkeit, die für den gesamten Grundkörper 4 erforderlich ist, nicht sichergestellt werden kann.
Bei zu niedriger Viskosität des Schmieröls, mit dem die inneren Poren im Grundkörper 4 getränkt sind, besteht eine größere Wahrscheinlichkeit für das Schmieröl, dass dieses zur Außenseite strömt und dadurch die Ölfilmstabilität reduziert wird, so dass der Effekt der Unterdrückung von Verschleiß des Gleitflächenabschnitts 11 ungenügend sein kann. Ist andererseits die Viskosität des Schmieröls zu hoch, ist die Menge an Schmieröl, die aus den Oberflächenporen im Gleitflächenabschnitt 11 austritt, ungenügend, so dass kein Ölfilm mit vorgeschriebener Dicke und Stabilität ausgebildet werden kann. Unter diesem Blickpunkt wird die kinematische Viskosität des Schmieröls bei 40°C eingestellt auf etwa 5 mm²/s oder mehr, speziell 5 mm²/s oder mehr, vorzugsweise etwa 30 mm²/s oder mehr, speziell 30 mm²/s oder mehr, insbesondere vorzugsweise etwa 50 mm²/s oder mehr, und speziell 50 mm²/s oder mehr. Auch die kinematische Viskosität des Schmieröls bei 40°C wird eingestellt auf etwa 600 mm²/s oder weniger, speziell 600 mm²/s oder weniger, vorzugsweise etwa 550 mm²/s oder weniger, spezifisch 550 mm²/s oder weniger, insbesondere vorzugsweise etwa 500 mm²/s oder weniger, und spezifisch 500 mm²/s oder weniger.
Zusätzlich können die inneren Poren im Grundkörper 4 mit flüssigem Schmierfett anstelle des oben beschriebenen Schmieröls imprägniert werden. Beispiele des liquiden Fetts kann Fett sein, welches durch Zugabe eines seifenbasierten Verdickungsmittels erhalten wird, wie etwa Lithiumseife oder nicht-seifenbasiertes Verdickungsmittel, wie etwa Harnstoff, zum Schmieröl als Basisöl, wobei die kinematische Viskosität in den oben beschriebenen Bereich bei 40°C fällt.
Die Oberflächenporosität in der Eingriffsfläche 4b als eine innere Fläche des Gehäuseabschnitts 4c im Grundkörper 4 wird eingestellt, dass sie innerhalb eines geeigneten Bereichs liegt, um die Bindungsfestigkeit zwischen dem Grundkörper 4 und dem Schmiermittelelement 3 durch den Ankereffekt des thermoplastischen Harzes zu vergrößern, das im Schmiermittelelement 3 enthalten ist, welches im Gehäuseabschnitt 4c des Grundkörpers 4 angeordnet ist. Die Oberflächenporosität beträgt vorzugsweise 10% oder mehr und 50% oder weniger. Wenn die Oberflächenporosität weniger als 10% beträgt, wird die Menge an thermoplastischem Kunststoff, der im Schmiermittelelement 3 enthalten ist und in die Oberflächenporen in der Eingriffsfläche 4b strömt, reduziert. Infolgedessen gibt es eine Tendenz, dass der Verankerungseffekt des thermoplastischen Kunststoffs abnimmt. Wenn ferner die Oberflächenporosität mehr als 50% beträgt, tendiert die Gießfähigkeit für den Gehäuseabschnitt 4c dazu, schwierig zu werden. Es ist bevorzugt, dass die Oberflächenporosität des Grundkörpers 4 in den oben angegebenen Bereich fällt, um ein Lager 1 mit ausgezeichneter Produktivität herzustellen und gleichzeitig die Bindungsfestigkeit zwischen dem Grundkörper 4 und dem Schmiermittelelement 3 zu verbessern. Die „Oberflächenporosität“ bedeutet die Proportion (Flächenverhältnis) der Gesamtfläche der Oberflächenporen pro Flächeneinheit Oberfläche. Auch die hierin verwendete Oberflächenporosität kann beispielsweise durch Berechnung der Fläche der Porenportion unter Verwendung des Bilds über ein metallografisches Mikroskop, wie etwa ECLIPSE ME600, hergestellt durch Nikon Corporation (beispielsweise mit 500-facher Vergrößerung) berechnet und als Bilddatei in einem Computer zweckmäßigerweise gespeichert werden.
Das Material des Schafts ist nicht in besonderer Weise eingeschränkt und der Schaft kann unter Verwendung verschiedener Materialien hergestellt werden, wie etwa SS-Stahl, S-C-Stahl, SCM-Stahl, SUJ-Stahl und SUS-Stahl. Die Härte des Stahls kann etwa HRC30 bis HRC60 (HB286 bis HB654) oder etwa HB140 bis HB220 betragen. Auch die Härte nach dem Abschreckvorgang kann etwa HRC55 bis HRC70, vorzugsweise HRC55 bis HRC60 oder etwa HRC60 bis HRC65 betragen. Auf diese Weise kann eine gute Lagervorrichtung mit Gleitteil 1 und Schaft 2 hergestellt werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sind in Bezug auf die Konfiguration beschrieben, in welcher die innenseitige Fläche 3a des Schmiermittelelements 3 und die innere Umfangsfläche 4a des Grundkörpers 4 in derselben zylindrischen Flächenform angeordnet sind, um den Lagerflächenabschnitt 11 auszubilden, jedoch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht eingeschränkt. Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei dieselbe Beschreibung wie im Falle der vorgenannten Ausführungsbeispiele nicht mehr wiederholt wird.
[Weitere Ausführungsbeispiele]
Unter Bezugnahme auf 5 kann das Lager 1 in solch einer Weise hergestellt werden, dass die innenseitige Fläche 3a des Schmiermittelelements 3 auf der inneren Durchmesserseite der inneren Umfangsfläche 4a des Grundkörpers 4 derart angeordnet ist, dass diese den Lagerflächenabschnitt 11 einzig ausformt unter Verwendung der innenseitigen Fläche 3a des Schmiermittelelements 3. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die innenseitigen Flächen 3a der Anzahl der Schmiermittelelemente 3 auf derselben Zylinderfläche angeordnet sind.
Ferner kann das Schmiermittelelement 3 über die gesamte Länge des Lagers 1 in der axialen Richtung gemäß 1(b) angeordnet sein und zusätzlich lediglich längs eines Teilbereichs in der axialen Richtung oder an einer Anzahl von Positionen, die voneinander in der axialen Richtung beabstandet sind, was beispielhaft dient.
Bezugszeichenliste
1 Gleitteil (Lager), 2 Schaft, 3 Schmiermittelelement, 3a innenseitige Fläche, 3b außenseitige Fläche, 4 Grundkörper, 4' Pressling, 4a innere Umfangsfläche, 4a' ausgesparter Abschnitt, 4b Eingriffsfläche, 4c Gehäuseabschnitt, 11 Lagerflächenabschnitt (Gleitflächenabschnitt), 12 äußere Umfangsfläche, 20 Formgebungsform, 21 feststehende Form, 21a kreisförmiger zylindrischer Abschnitt, 21b Fenster, 21c Formfläche, 21d Füllkanal, 22 bewegliche Form, 23 Hohlraum.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013014645 [0003, 0004]
JP 4427671 [0031]
JP 453368 [0031]
JP 46027255 [0031]
US 3274165 [0031]

Claims

Gleitteil mit einer Gleitfläche, die mindestens teilweise als eine Fläche eines Schmiermittelelements ausgebildet ist, wobei das Gleitteil umfasst: einen Grundkörper als einen Sinterkörper eines Metallpulver enthaltenden Presslings, wobei der Grundkörper mit dem Schmiermittelelement integriert ist; und wobei das Schmiermittelelement ein spritzgegossenes Teil aus einer Kunststoffzusammensetzung ist, welche einen Kunststoff auf Polyarylensulfid-Basis und ein Kohlenstoffmaterial enthält.
Gleitteil mit einer Gleitfläche, die mindestens teilweise als eine Fläche eines Schmiermittelelements geformt ist, wobei das Gleitteil umfasst: einen Grundkörper als einen gesinterten Körper eines Presslings, welcher Metallpulver enthält, wobei der Grundkörper einen Gehäuseabschnitt aufweist, in welchen das Schmiermittelelement unterbringbar ist; und wobei das Schmiermittelelement ein spritzgegossenes Bauteil aus einer Kunststoffzusammensetzung ist, welche einen Kunststoff auf Polyarylensulfid-Basis und ein Kohlenstoffmaterial enthält, wobei das Schmiermittelelement in dem Gehäuseabschnitt angeordnet ist.
Gleitelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehalt des Kohlenstoffmaterials in der Kunststoffzusammensetzung etwa 5 Masse-% oder mehr und etwa 70 Masse-% oder weniger aufweist.
Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper eine innere Pore aufweist, und die innere Pore mit Schmieröl getränkt ist.
Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper eine offene Porosität von etwa 5% oder mehr und etwa 50% oder weniger aufweist.
Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper eine Oberflächenporosität von etwa 10% oder mehr und etwa 50% oder weniger aufweist.
Gleitelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseabschnitt des Grundkörpers eine innere Fläche mit einer Oberflächenporosität von etwa 10% oder mehr und etwa 50% oder weniger aufweist.
Gleitelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoffmaterial wenigstens ein Material aus der Gruppe ist, welche aus einer CarbonNanofaser, Ruß und Graphit besteht.