JP2001511502A - 自己潤滑軸受け - Google Patents

自己潤滑軸受け

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JP2001511502A JP2000504379A JP2000504379A JP2001511502A JP 2001511502 A JP2001511502 A JP 2001511502A JP 2000504379 A JP2000504379 A JP 2000504379A JP 2000504379 A JP2000504379 A JP 2000504379A JP 2001511502 A JP2001511502 A JP 2001511502A
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プチ，ドミニク
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ノートン パンパス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
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Abstract

(57)【要約】 自己潤滑軸受けが、金属製基部、及びそれと一体に形成され、そこから垂直に伸長する一連の突起構造の重なりとして製造される。フルオロポリマーの軸受け層が、基部と、それに埋め込まれる突起構造に重ねられる。突起構造は、軸受け層を所定位置に保持し、軸受け稼働中に基部表面に沿った滑りの防止を補助する。この基部の固定により、比較的厚い軸受け層がクリープする傾向を低減する。これとは別に構造は、その寿命において比較的一定の摩擦係数を有し、基部と回転軸等の支持される物体間の比較的高い熱と電気の伝導性を持たせるために熱的及び電気的な橋となる構造を有する薄い荷重支持層を有する軸受けを提供する。構造はまた、支持される物体と直接接触して、扁平化の防止を補助する。これにより、軸受けは比較的低摩擦係数、長軸受け寿命、耐クリープ性と耐機械的応力性、更に導電性と熱伝導性を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ・発明の背景 １．発明の属する技術分野 本発明は、軸受けに係り、より特別には耐クリープ性を有する滑らかな磨耗層
を有する保守不要の軸受けに関する。
【０００２】 ２．情報の背景 金属サポート及びプラスチック層を具備する保守不要の滑り軸受けは、既知の
ものである。その様な軸受けは、保守不要な状態で、回転、旋回、又は滑動可能
な多くの部分をお互いに固定するための有効な手段として提供される。その様な
軸受けの用途として、駆動軸支持用ジャーナル等の連続回転運動に使用されるも
のがある。これらの軸受けは、自動車のドアヒンジ、ドアチェック、ブレーキ及
び加速用ペダル等の繰り返しの旋回運動を伴う用途にも適している。その他の用
途として、自動車の衝撃吸収器や支柱等の繰り返し往復運動への用途がある。こ
れらの軸受けは、自動車産業において一般的に使用されているトランクの蓋やフ
ードヒンジ等の複数支柱構造のようなより軽荷重の用途にも使用可能である。そ
の様な保守不要の軸受けは、例えばブッシュやジャーナル軸受け、スラスト軸受
けやワッシャー、取付用パッド、弁出入り口板、及び各種の機構の磨耗要素等の
各種の形態を形成できる。
【０００３】 特にその様な軸受けの１つとして、ここでは英国のグラシアメタル社（Ｇｌａ
ｃｉｅｒ Ｍｅｔａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ａｒｇｕｌｅ Ｈｏ
ｕｓｅ，Ｊｏｅｌ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｎｏｒｔｈｗｏｏｄ Ｈｉｌｌｓ，Ｍｉｄｄ
ｌｅｓｅｘ ＨＡ６１ＬＮ，Ｅｎｇｌａｎｄ）により供給可能な「ＤＵ」軸受け
を説明する。ＤＵ軸受けは、多孔性青銅層を金属製裏張りに接着した構造の合成
材料により構成されている。多孔性青銅層にはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエ
チレン）等の重合体が含浸されており、更にその上に重合体の表面層又はライニ
ングが配置されている。
【０００４】 この構造の１つの特徴は、青銅に対する重合体の比率が、深さにより変化する
傾向があり、金属裏張りに近づくにつれ青銅の濃度がより高くなる。このことに
より、裏張り金属付近で低摩擦材料の濃度が低くなる。このように、摩擦係数は
軸受けの寿命において変化（増加）する傾向があり不都合である。この濃度傾斜
の他の欠点は、据付後の寸法出しのための軸受けの穴開け、ブローチ穴加工、バ
ニシ仕上げ等の軸受け層から材料を削除する一般的な加工作業があり、この作業
は一般的に軸受け性能の低減なしには達成出来ない。
【０００５】 これらの制限を克服した軸受けが、「ノルグライド（Ｎｏｒｇｌｉｄｅ）」の
名称で販売されており、ドイツのノートンパンパス社（Ｎｏｒｔｏｎ Ｐａｍｐ
ｕｓ，ＧｍｂＨ, Ｗｉｌｌｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）により供給可能である。ノ
ルグライドは、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）化合物等の薄い
シート軸受け材料を具備しており、その軸受け材料は鋼製裏張りに高温熱可塑性
フィルム（例えば、ＰＦＡやＥＴＦＥ）により、熱と圧力で接着されている。軸
受け層が前述のＤＵ軸受けのような散布より、むしろ個別のシートとして製造さ
れているので、ノルグライドの軸受け層は、均質である。この特性は、軸受けの
寿命を通して摩擦係数の一定値保持を実現する。更に、摩擦係数関してマイナス
の効果のより少ない軽減充填材成分又は充填材の作用による性能により、ノルグ
ライド軸受けの摩擦係数は、従来技術の軸受けより低くできる。例えば、ノルグ
ライド軸受けは、上記で説明した青銅よりむしろ黒鉛（グラファイト）充填材を
使用できる。更に、その様な均質性により、性能を低減することなく、取付後の
ノルグライド軸受けの軸受け面の穴開け、ブローチ穴加工、バニシ仕上げの寸法
出し加工が可能である。
【０００６】 この構造には、制限がない訳ではない。特に、ＰＴＦＥ化合物が比較的厚く、
充填材成分が少ない場合は、軸受け層は高い応力においてクリープあるいはベッ
ドが生じる。更に、軸受け層は、層が特に小半径で曲げられた場合、金属製裏張
りから剥がれる傾向がある。ＰＴＦＥ化合物はまた、熱伝導性が悪くなる傾向が
ある。ＰＴＦＥシートを充填した青銅（下記の「ノルグライドＭ」軸受けの説明
参照）を使用した場合でさえも、これらの軸受けは、比較的低い熱伝導を示す傾
向がある。つまり、ＰＴＦＥは電気的導体として製作できるが、軸受け層の金属
製裏張りへの接着に使用する高温溶融フィルムが電気的に絶縁体である。この特
性は、ノルグライド軸受けを、例えば自動車や他の金属製造産業において静電塗
装等の導電性に依存する用途に適応できなくする傾向がある。
【０００７】 クリープ及び剥離の問題は、軸受け面を取り付ける前にサンドブラスト等によ
り金属製裏張り面を粗くすることにより対応できる。しかし、その工程は比較的
やっかいで、その工程のために時間を要し、追加の費用を要する。
【０００８】 上述のごとく、ノートンパンパス社により供給可能なノルグライドの修正品は
、「ノルグライドＭ」として知られている。ノルグライドＭは、実質的にノルグ
ライドと同等であるが、オープンメッシュの金属製織物状の補強を有する軸受け
層を具備している。この補強の適用により、前述したクリープと伝導性の欠点は
改善する傾向にあるが、剥離と導電性に関しては対応できない。 このように、従来技術の問題点に対応する改善された保守不要の軸受けの実現
が必要である。
【０００９】 ・発明の概要 本発明の第１の形態によれば、保守不要な滑り軸受けが、表面と、それに沿っ
て間隔を持って配置されており、そこから実質的に垂直に伸びる複数の構造を有
する基部を具備している。荷重支持層は、複数の構造との係合において、表面に
重ねられているので、構造はそこに埋め込まれる。
【００１０】 本発明の第２の形態として、保守不要な軸受けの製造方法は次の手順よりなる
。 （１）表面を有する基部を提供すること （２）その表面に沿って複数の構造を間隔を持って一体に配置し、そこから実
質的に垂直に伸長すること （３）複数の構造との係合において、荷重支持層を表面に重ねて配置すること
により、構造を荷重支持層に埋め込むこと 本発明の上記及びその他の特徴及び利点は、添付図を参照し、発明の種々の形
態に関する以下の詳細な説明を読むことにより、直ちに明白になるであろう。
【００１１】 ・好適な実施の形態の詳細な説明 簡単に説明すると、図面に示すように、本発明は金属製裏張り（又は支持部又
は基部）１１２、そこから垂直に伸長している一連の突起構造１１３、及びそれ
に重ねられた重合体の荷重（又は滑り又は磨耗）支持層１１４により重ねて造ら
れている自己潤滑軸受け１１０よりなる。突起構造１１３は、青銅製であること
が好ましく、基部１１２に一体に固定され、荷重支持層１１４に埋め込まれてい
る。
【００１２】 構造１１３は、荷重支持層１１４を所定位置に保持し、軸受けの稼動時にそれ
が基部１１２の表面に沿って滑ることを防止するよう補助する。この改善された
基部への固定方法は、比較的厚い軸受け層がクリープする傾向を軽減するよう作
用する。これとは別に、比較的薄い軸受け層により造られており、摩擦係数がそ
の寿命において比較的一定に保持される軸受け１１０を、構造１１３は提供する
。更に、構造１１３は、支持部１１２と回転軸等の支持された物体間において比
較的高い熱伝導性及び導電性を有する熱的及び電気的な橋として作用する。突起
構造はこの様にして、自己潤滑材料の個別のポケットであり、潤滑剤として局部
的に作用し、軸受けの稼働中にそこから脱落することがないよう作用し、囲い又
は支持境界として作用する。構造１１３はまた、支持される物体に直接接触して
、扁平化（ＢＥＤＤＩＮＧ）防止の補助となる。このように好都合にも、軸受け
１１０は比較的低い摩擦係数と、長い軸受け寿命と、耐クリープ性と耐機械的応
力性、及び導電性と熱伝導性を具備する。
【００１３】 本開示を通して、「自己潤滑された」又は「自己潤滑する」という用語は、十
分な潤滑性を有し、軸受け表面に別個の潤滑材適用の必要性を名目上は排除する
材料を使用していることを意味している。
【００１４】 ここで図面を詳細に参照すると、メタルハウジング１１、及び上記で一般的に
説明したようなプラスチック製荷重支持層を具備する保守不要軸受け１０により
形成されている従来技術のジャーナル軸受けに関して、図１はクリープの効果に
ついて示している。軸受け１０は、矢１６の指示方向に重量荷重が作用する軸１
５を支持するよう使用される。この荷重により、荷重支持層はクリープするか又
は、軸方向（「軸方向クリープ」非表示）も同様であって、軸が結果的に軸受け
に対して「扁平化（ｂｅｄ ｉｎ）」する矢１８及び２０の指示方向（「半径方
向クリープ」）に移動する傾向がある。不都合にも、この作用により２２で示す
ように軸１６の中心の整列が損なわれる。
【００１５】 図２と３を参照すると、本発明は、意図する用途に対して要求される構造的一
体性を備え、軸受け１１０を構成し得る金属又は他の材料から造られた裏張り部
又は基部１１２を有する軸受け１１０を具備する。図示するごとく突起構造１１
３は、支持部１１２の表面１１８に重なる状態で連続的に伸びる中間層１１６の
一体的要素として造られることが好ましい。好適な実施の形態として、構造１１
３は実際的には図示するように一般的にハニコーン状の模様を具備するが、下記
で説明するように、磨耗層を固定するのに十分な実質的に幾何学的な模様で作成
してもよい。例えば、構造１１３は四角形や円形や三角形等の一連の連結される
か又は連続した多角形であってもよいし、又は支持部１１２の表面１１８に対し
て概略垂直に伸長する一連の個別の支柱（図示していない）を具備してもよい。
図示するように、好適な形態では、層１１６は約６０ミクロン（μ）の厚みを有
し、構造１１３は約１００ミクロン（μ）の高さで約５０ミクロンの幅（ｗ）を
有し、約３００ミクロンの内側寸法（ｄ）となるよう間隔が設けられている。更
に、当業者であれば、構造１１３が少し円錐形であれば浮彫りや型により、その
構造の製造は容易であると認識できる。
【００１６】 図３に示すように、荷重支持層１１４は、接着剤１２０の層により接着されて
、構造１１３と中間層１１６に重ねられている。この様に、図示のごとく、構造
１１３は、実質的に滑らかな最外面１２２を有する軸受け層と共に、構造１１３
からあらかじめ決められた垂直距離ｖを保つように、荷重支持層１１４内に埋め
込まれている。距離ｖは、軸受け１１０の意図された用途により異ってもよい。
【００１７】 基部１１２は、鋼やアルミニウム、又はその他の同様な金属であるステンレス
、従来の延性鋼板、黄銅又はその他の合金等の種々の金属、あるいはプラスチッ
ク、セラミックス、又はガラスや炭素繊維の化合物から製作されてもよい。その
表面１１８は、非処理のままでも良いし、亜鉛メッキ、クロマイト又は燐酸処理
、保護被膜処理（アルミニウム製基部の場合）、機械的なサンドブラスト、およ
び／または化学的酸化処理等の種々の技術により処理されても良い。前で記述し
たＤＵ軸受けで使用されているような多孔性の青銅で被膜された鋼製基部が、本
発明の形成に使用されても良いことが予想される。更に、不連続性レーザービー
ムを面１１８に選択的に照射し、その比較的小さい部分を溶かし、その面１１８
に一定の間隔のクレータを形成することにより、基部１１２に、構造１１３を取
り付けてもよい。
【００１８】 荷重支持層１１４は、例えば、１９９６年１２月１１日に発行し、ここで参考
資料として組み込んでいる米国特許第５，５７３，８４６号の名称「ポリフルオ
ロカーボン（ＰＯＬＹＦＬＵＯＲＯＣＡＲＢＯＮ）を塗布された金属製軸受け」
で開示されている化合物であるフルオロポリマー（ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒ
）を含み、重合体あるいはプラスチック材料等の適切且つ滑らかな基部を具備し
てもよい。好適なプラスチック材料としては、高温溶融性有機重合体を含む耐温
度性重合体システム、及び／又は比較的低い摩擦係数特性を有するシステムを一
般的に含む。材料は、その用途、又は基盤を製造する材料に重ねるために適切で
なければならない。この観点から、フルオロポリマーは接着剤として好ましい。
例えば、適切な接着層１２０を選択することにより、名目上は有機重合体を荷重
支持層１１４として、金属製基部に重ねてもよい。
【００１９】 荷重支持層１１４として有用な重合体材料の例としては、フルオロポリマー（
即ち、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化エチレンプロピレン（
ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレ
ン（ＰＣＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、パー
フルオロアルコキシ ポリマー（ＰＦＡ））、アセタール、ポリカーボネート、
ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテル エーテルケトン（ＰＥＥＫ）
、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルフォン（即ち、ポリエーテルスルフ
ォン）、ポリアミド（ナイロン）、硫化ポリフェニレン、ポリウレタン、ポリエ
ステル、ポリフェニレンオキシド、及びそれらの混合物を含む。加えて、ＰＰＳ
、ＰＰＳＯ2 、及び芳香族又は脂肪族ポリケトン／エーテル、ＰＥＩ及び／又は
ナイロン４６を連続的なマトリックスとして使用してもよい。ポリイミド等の反
応性重合体を、固体（非反応性フィルム）又は溶解状態で使用してもよい。これ
らの反応性重合体は、このように連続的マトリックスを構成する。非常に分子量
の大きいポリエチレン（エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）のような低温性接
着剤によりその後接着できる）又はポリアミド等のその他の重合体を使用しても
よい。更に、軸受け層に、付加的潤滑用のグリース穴が開けられてもよいことが
予想される。
【００２０】 潤滑剤又は充填材は有効である。これらは、潤滑性、機械的強度、耐磨耗性、
及び熱的・電気的伝導性等の重合体の特性に影響する種々の添加物を含む。有効
な添加物としては、これらに限られるわけではないが、ガラス及び／又はカーボ
ンファイバー、シリコン、グラファイト、二硫化モリブデン、芳香族ポリエステ
ル、炭素粒子、青銅、フルオロポリマー及びそれらの組み合わせを体積比率の少
数側（即ち、０．５〜４９．５パーセント）として含む。
【００２１】 与えられた用途のための特定の材料が、材料の摩擦係数（μ）に基づいて選定
されてもよい。２面間の摩擦係数は、１つの面がもう１方の面上を移動するため
に必要な力の２面を同時に押す力の合計に対する比として、化学及び物理学ＣＲ
Ｃハンドブック（第６２版、１９８１−１９８２）で規定されている。このよう
にＦが、１つの面がもう１方の面上を移動するために必要な力であり、Ｗが２面
を同時に押す力である場合、摩擦係数（μ）は、式 μ＝Ｆ／Ｗ により表され
る。
【００２２】 比較的通常又は軽い負荷の用途では、受け入れられる材料は、静摩擦係数（μ
）が少なくとも鋼と鋼の場合（０．５８）以下であり、ポリエチレンと同等（０
．２）であることが好ましい。自動車又は一般産業用等のより重い負荷の用途で
は、比較的より低い摩擦係数を有する材料が好まれる。これらの用途に好適な材
料は、例えば静摩擦係数（μ）がＰＴＦＥ（約０．０４−０．１０）と同等のも
のである。上記静摩擦係数は比較のためには有効であるが、動的又は動摩擦係数
（μ）は、軸受けと典型的な関係を有する連続的及び／又は繰り返しの軽負荷用
途に関して、本発明との関連でより以上に意味がある。次に説明するテストは各
種の材料の動摩擦係数（μ）の決定及び比較のために使用された。そのテストで
は、一連の前もって決定された寸法のディスクが製作され、各々がプラスチック
又はテストされるべき特別の材料の荷重支持層を有している。２つの名目上同一
なディスクの荷重支持層を、滑らかな鋼板の両側に前もって決められた圧力又は
荷重Ｗで押しつける。その後、ディスクの間から鋼板を所定の速度で引き抜く。
板を動かすのに必要な力Ｆが計測され、Ｗで割り、動摩擦係数（μ）が得られる
。次に説明するテスト結果は、５６５Ｎ（ニュートン）の荷重Ｗにより得られて
おり、鋼板は５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き抜かれた。例えばこのテストでは、
ＰＴＦＥ充填材の動摩擦係数（μ）は典型的には約０．０８〜０．１であった。
【００２３】 上述のように、層１１４はまた、普通の充填材を含んでもよい。これに関して
は、従来技術で説明したように本発明では、多孔性の青銅の中にそれを貫入し易
くするために、ＰＴＦＥ散布は使用しないので、充填材の粒子のサイズは一般的
に関係しない。むしろ、本発明の好適な実施の形態では、薄く削られたＰＴＦＥ
シートの使用により、実質的に全ての粒子サイズの充填材が使用可能であり、Ｐ
ＴＦＥによる濃縮は粒子が結合した連続的な層である。
【００２４】 接着剤１２０については、種々の代案が適用できる。適切な接着材としては、
ＰＦＡ，ＭＦＡ，ＥＴＦＥ，ＦＥＰ，ＰＣＴＦＥ，ＰＶＤＦ等のフルオロポリマ
ーや、エポキシ、ポリイミド接着材等の矯正式接着剤、及びＥＶＡやポリエーテ
ル／ポリアミド コポリマー（ペバックス（ＰｅｂａｘTM））等の低温性熱溶融
物質を含む。
【００２５】 更にそれとは別の実施の形態として、層１１４と１２０は、重合体の混合物か
らなる単一層として製作される。例えば、溶融押し出し（ＰＦＡが支配的であれ
ば）又は薄層シート（ＰＴＦＥが支配的であれば）で製作されたＰＦＡ／ＰＴＦ
Ｅの混合物は、接着剤１２０と荷重支持層１１４の両方の役割で使用できる。Ｐ
ＦＡの存在により、純粋のＰＴＦＥより耐クリープ性が向上する。この効果は、
上記で述べたように、充填材の添加により向上してもよい。更に、構造１１３に
より形成される空隙は、粉体状の選定された重合体（ＰＴＦＥ，ＰＰＳ、それら
の組み合わせ等）で充填されてもよく、粉体は乾燥され、加圧されて、荷重支持
層１１４が形成される。例えば、レンディング社（Ｌｅｎｄｉｎｇ Ｃｏ．，）
により供給可能なポリイミドＰ８４は充填材としてＰＴＦＥを含むことが好まし
く、構造１１３に直接塗布されてもよく、この場合溶剤は消失し、重合体は全て
イミド化される。
【００２６】 本発明の軸受け１１０では、基部１１２が金属シートであり、それに青銅を重
ねて一体的な中間層１１６を形成する形態で製作されることが好ましい。この金
属膜又は中間層１１６は、熱と圧力の適用により一体複合体を形成する方法を含
む従来の金属膜技術により、基部１１２に接着される。その後この複合体は、図
２に図示するハニコーン模様のような構造１１３の要求する模様の反対型を形成
するように溝が設けられている従来型の圧搾ローラーを通される。軸受け層１１
４は、その後で、上記のように適当な接着剤により、ＰＴＦＥ等の滑らかな材料
の従来型シートを重ねることにより形成されてもよい。重ねられた層全体はそれ
から、加熱及び加圧状態下で従来型のプレスに挿入されることが好ましいが、そ
こで軸受け層１１４には、図３に示すような最外面１２２が形成される。この状
態で、軸受け１１０は実質的に完成状態である。その様に製作されれば、軸受け
は、従来技術により種々の用途の特有の形状に形成できる。更に、荷重支持層１
１４を基部１１２の両面に重ねることにより、両面軸受けを形成してもよい。
【００２７】 前に記述した方法で、平面状に製作された軸受け１１０は、ブッシュ又はジャ
ーナル軸受け、スラストワッシャー、及び台用の板等のあらゆるタイプの軸受け
に形成できる。例えば、ブッシュ及びジャーナル軸受けは、軸受け１１０を紐状
に切断して形成できる。各紐は、順に中空シリンダーとして形成されてもよく、
特定の用途に応じて、荷重支持層１１４は、図１の従来技術に示すものと同様に
そのシリンダー面の内側、あるいはこれとは別の場合にはその外側の面に配置さ
れる。シリンダー状の軸受けは、その後、例えば「ノルグライド、ノートン パ
フォーマンス プラスチック」のカタログ番号PPL-E-067-1,１９９３年１２月，
（以下「ノルグライド カタログ」と呼ぶ）に記載されていおり、ここではそれ
をそのまま参照するが、そのような当業者が良く知る技術によりフランジが取り
付けられてもよい。
【００２８】 好適な製作方法を説明したが、その手順は異なる順序で修正、削除、又は実行
されてもよい。例えば、それとは別に軸受け１１０は、荷重支持層１１４を取り
付ける前に、例えばシリンダーのような必要な形状に基部１１２を形成し製作さ
れてもよい。この場合には、基部は、上述したように構造１１３が取り付けられ
た後、構造を内側か外側のいづれか又はシリンダーの両面に配置するように、従
来方法によりチューブ状に製作されてもよい。それから、荷重支持層１１４は、
例えば、噴き付け塗装やどぶ浸け等のあらゆる適切な方法でチューブに適用され
てもよい。荷重支持層の取付は、１方又は両端のフランジ取付の前後のいづれに
行ってもよい。
【００２９】 種々の製造技術として、基部１１２をチューブに製造する場合、継ぎ目あり／
なしのいづれの形状に係わらず、ロール成形、切削、引き抜き又は押し出し方法
を含む熱間又は冷間製造法等のあらゆる従来方法が使用可能である。その様に形
成した後、構造１１３には、化学的エッチング方法又は前述したレーザー処理の
ような表面仕上げ技術の適用が可能である。荷重支持層１１４は、既に説明した
ように、その後取り付けてもよい。
【００３０】 本発明について、次の例及びテストにより、更に詳細に説明する。本発明の好
適な実施の形態の一例において、支持部１１２は、ドイツ工業規格（Ｄｅｕｔｓ
ｃｈｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅ Ｎｏｒｍ）「ＤＩＮ １６２４」のＳｔ４１．０
３３８ＬＧの品質の鋼板として形成された。この板は、厚み０．８ｍｍで、約８
０ミクロン厚の青銅層（青銅品質はＣｕＳｎ６）を有していた。構造１１３は、
図２に示す要求するハニコーン模様の反対の型溝を有する従来型の圧搾ローラー
に、支持部１１２を通過させ形成された。ハニコーン模様を形成する構造１１３
の寸法は、実質的に上記で説明され、図２と３に示すようなものであった。荷重
支持層１１４は、その後、従来の２５ミクロン厚のＰＦＡ（デュポン（ＤｕＰｏ
ｎ（登録商標））製のテフロン（登録商標）ＰＦＡ）の接着剤１２０を使用して
、従来のＰＴＦＥ化合物（成分は２５％のカーボン／グラファイトで、７５％の
ＰＴＦＥ）の薄板を重ねて形成された。軸受け層１１４のパラメーターは、約３
０ミクロンの構造１１３上に厚みｖ（図３）を形成するように前もって決定され
た。この化合物はその後、荷重４ＭＰａで温度約３７５゜Ｃの条件で、従来型の
プレスに挿入された。その圧力と温度は約３分間一定に保持され、同じ荷重のま
ま１００゜Ｃまで冷却され、プレスから開放された。形成された薄層は切断され
、角が落され、所定の形状に成形された。
【００３１】 他の例では、支持部１１２は、０．８ｍｍ厚のアルミニウム（品質はＡｌＭｇ
０４ Ｓｉ１．２）のシートであり、７００−８００ｍｇ／ｍ2 のクロム加工コ
ーティングとして一般的に説明されており、周知技術の方法に従ったクロム酸処
理が両面に施された。その他の製造手順は、同様な軸受け１１０の製造で上述し
た例と実質的に同一であった。
【００３２】 一連の比較的な実験が、上記で説明した従来技術のＤＵやノルグライド（ＮＧ
）軸受けとの関連で、本発明（ＰＩ）の改善を証明するために行われた。テスト
された特別なＤＵ軸受けは、タイプ「Ｎｒ ＰＧ２５２８２５Ｆ」として一般的
に説明されているものであった。ＮＧ軸受けは、本発明との関連で上記で説明し
た条件において、従来の２５ミクロン厚のＰＦＡを使用して、２３０ミクロン厚
のＰＴＦＥシート（成分は２５％のカーボン／グラファイトで、７５％のＰＴＦ
Ｅ）の薄板を重ねた標準鋼板を使用して製作されていた。本発明の軸受けは、上
記で説明したように製造された。テストのまとめは、表１に示されている。
【表１】
【００３３】 摩擦係数のテストは、ＤＵ、ＮＧ、及び本発明の軸受けのそれぞれの小型（１
０ｍｍ直径）ディスクで実施された。その軸受け表面から前もって決められた量
が、その最外面１２２から交互に削除されて、その後摩擦係数が計測された。こ
れにより、各軸受けの軸受け寿命における種々の深さ又は磨耗の程度による摩擦
係数の概要を提供する。テストは、上記で開示されたテストの方法論を適用して
実施された。その結果を表２に示す。
【表２】
【００３４】 これらの結果は、ＤＵ軸受けの摩擦係数がその寿命の比較的初期に増加し始め
ることを示している。更に、摩擦係数は一定ではないので、アセンブリ（例えば
、回転軸やハウジング）は、その寿命において滑らかさや熱放出等に関して同じ
稼動状態にならないであろう。
【００３５】 深さ６０ミクロンにおける値０．１９が、純粋な青銅と鋼間の摩擦係数であり
、これは当初の最外面１２２から潤滑材料の適用可能な深さは約６０ミクロンで
あることを示している。この値は、ＤＵ軸受けの２５０−３５０ミクロンのＰＴ
ＦＥ／青銅の混合物の全体的な理論深さに比べかなり少ない。
【００３６】 しかし本発明では、約８０ミクロンまでの低摩擦係数値の比較的長い横這い区
域を示す。テストでは、この横這い範囲が青銅のない層（図３における深さ「Ｖ
」）又は３０ミクロンの頂部の深さにおいてのみ続くと予想されるので、この結
果は驚くべきものである。この驚異的に長い低摩擦の横這い区域を示す特定のメ
カニズムは分かっていない。この横這い区域は、重合体との混合よりむしろ不連
続な位置に青銅が配置されていることにより、深さｖの２倍以上広がっていると
仮定される。
【００３７】 ＮＧの結果は参考として提供されている。ＮＧは軸受け層に青銅を含まず、均
質であるので、摩擦係数はその寿命において変化しない。しかし、本発明の軸受
けは、かなりの期間においてＮＧ軸受けより良好な磨耗率示すであろう。言い換
えれば、実際に使用する期間において、本発明の軸受けはＮＧ軸受けに比べ、所
定の深さまで磨耗するのに実質的により長い時間を要するであろうと予想される
。
【００３８】 前記の耐クリープテストは、次のように実施された。前もって決められた厚み
を有する平面軸受けのサンプルが、３０ｍｍ ｘ ３０ｍｍの寸法形状に切断さ
れ、対向する平行な円板の間に挟まれ加圧された。これらの板は、８４０ＨＶ（
ビッカース硬さ）でＩＳＯ規格番号４２８７／１によるＲt ＝１．３ミクロンの
粗さを有する鋼から製作された表面積１ｃｍ2 の軸受けを具備していた。それぞ
れ１０及び３０ＫＮ／ｃｍ2 の圧縮荷重が板からサンプル上に２３゜Ｃと１００
゜Ｃの両条件で１時間かけられた。それから荷重が外され、サンプルは１５分の
回復時間が与えられた。サンプルの厚みが計測され、厚みの減少が計算された。
本発明のサンプルが、同様なＰＴＦＥ軸受け層の厚みを有するＮＧに比較された
。ＮＧは、前述の如く標準のカーボン／グラファイト充填物により製作されてい
た。本発明のこれとは別の実施の形態として、「エコノルTM タイプＴ１０１（
ＥｋｏｎｏｌTM, Ｔｙｐｅ Ｔ１０１）の名称で米国のカーボルンダム社（Ｃａ
ｒｂｏｒｕｎｄｕｍ Ｃｏ．，）により販売されている芳香族ポリエステル充填
材を２５質量パーセント含有したものが製作された。結果を次の表３に示す。
【表３】
【００３９】 本発明の軸受けの熱伝導率については、ドイツのメイティンゲン（Ｍｅｉｔｉ
ｎｇｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）のゼムラーアンドリーンハート社（Ｓｅｍｍｌｅｒ ａｎｄ Ｒｅｉｎｈａｒｔ Ｃｏｍｐａｎｙ）がタイプＷＬＭ２０／１１２と
して供給している装置を使用してテストされた。２０ｍｍ直径のディスクが、そ
れぞれ３０゜Ｃと５０゜Ｃの設定において、２つの計測ヘッド間に挿入された。
熱伝導率値が、製造者の指示書に従い計測された。次の表４に示す結果によると
、本発明の軸受けはＮＧより約３倍性能が良く、全厚みにおいてＤＵよりも性能
がよいことを示している。この優れた熱伝導率は、明確に金属製支持部１１２に
固体結合している構造１１３によるものであり、支持部１１２から荷重支持層１
１４の表面に向かって伸びているフィン構造を効果的に形成していることによる
。このことにより、伝導値は、軸受け層１１４が構造１１３まで磨耗した場合で
さえも（図３に示す深さｖ、又はテストされた実施の形態における約３０ミクロ
ン）比較においてより高い。
【表４】
【００４０】 軸受けのサンプルの導電率については、実質的に従来のＤＩＮ ５３４８２規
格に従いテストされたが、下記の修正があった。すなわち、厚み＝軸受けの全厚
み、荷重＝３０００Ｎ（１０Ｎ／ｍｍ2 に等しい）で、計測は室温で５時間の待
機時間後に実施された。結果を表５に示す。
【表５】
【００４１】 本発明の軸受けは、機械的応力に関して、標準ＮＧに比べより大きな耐力を有
する。この関係において、本発明の軸受けは、０．８ｍｍ厚みの鋼製基部に、図
３に図示し更に上記で説明した寸法を有する青銅製中間層１１６とＰＴＦＥ製軸
受け層１１４を使用して製作されていた。これらの軸受け１１０は、その後、図
１に一般的に示す従来技術のタイプの円筒状のブッシュに形成され、フランジが
取り付けられた。検査において、本発明のブッシュには剥離が見られなかったが
、ＮＧサンプルには剥離が見られた。
【００４２】 この様に、本発明の突起構造１１３は、基部１１２と一体に結合して形成され
、荷重支持層１１４に埋め込まれており、低摩擦の自己潤滑材料の比較的厚い軸
受け層１１４の適用を可能にする。これにより、軸受け１１０は比較的長い軸受
け寿命を有する。更に、軸受けの摩擦係数は、低く更にその寿命を通して名目上
一定に保持され、その上驚くべきことは、荷重支持層１１４が構造１１３まで、
更にその中まで磨耗した場合でさえも保持される。軸受け１１０はまた、好都合
にも耐クリープ性と耐機械的応力性を有し、電気的及び熱的に導体である。
【００４３】 前の記述は、まず図示することを目的としている。本発明について、その典型
的な実施の形態を図示し、説明しているが、当業者には、本発明の精神及び範囲
から逸脱することなく、その形状及び詳細において、前記及び種々の他の修正、
削除及び追加をしても良いことが認識できるはずである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、ジャーナル軸受けとして製作され、その中の軸を支持する従来技術の
保守不要な軸受けの端面概要図である。
【図２】 図２は、本発明の軸受けの一部分の拡大透視図である。
【図３】 図３は、図２の３−３に沿って見た断面図であり、そこに配置された滑り又は
軸受け層を具備する図２に示す軸受けの一部分を図示する。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１月２０日（２０００．１．２０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】 上述のごとく、ノートンパンパス社により供給可能なノルグライドの修正品は
、「ノルグライドＭ」として知られている。ノルグライドＭは、実質的にノルグ
ライドと同等であるが、オープンメッシュの金属製織物状の補強を有する軸受け
層を具備している。この補強の適用により、前述したクリープと伝導性の欠点は
改善する傾向にあるが、剥離と導電性に関しては対応できない。 このように、従来技術の問題点に対応する改善された保守不要の軸受けの実現
が必要である。 書類ＤＥ ２９ ４４ ０５２は、金属製軸受け層及びプラスチック製滑り層
を有する滑り軸受け要素を開示する。金属層の上面は機械的又は化学的処理によ
り外形が形成され、その上面から伸長する突起を提供する。図面で示すように、
化学的に処理された場合、該層の上面は任意の形状を形成し、機械的に処理され
た場合は、平行な開口溝を形成するようである。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年８月３日（２０００．８．３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハリーク，フリードリッヒ ドイツ連邦共和国，デー−47877 ビルリ ッヒ，クニケルスドルフ 69 Ｆターム(参考） 3J011 DA02 QA04 QA05 QA11 SB02 SB03 SB04 SB05 SC01 SC03 SC04 SC05 SC20 SD03 SD04 SD10 SE02 SE06

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 保守不要の軸受け（１１０）において、この軸受けが、 表面を有する基部（１１２）と、 該表面に沿って、間隔を持って配置され、そこから実質的に垂直に伸長してい
    る複数の構造（１１３）と、 該構造が該荷重支持層に埋め込まれており、該複数の構造との係合において、
    該表面に重ねられる荷重支持層（１１４）と、 を具備する保守不要の軸受け。
  2. 【請求項２】 該複数の構造が、該基部上に一体に配置されている請求項１
    に記載の軸受け。
  3. 【請求項３】 該複数の構造が、中間層（１１６）に配置されており、該中
    間層が、該基部上に一体に配置されている請求項２に記載の軸受け。
  4. 【請求項４】 該基部が金属材料から製造される請求項１に記載の軸受け。
  5. 【請求項５】 該基部が鋼から製造される請求項４に記載の軸受け。
  6. 【請求項６】 該基部がアルミニウムから製造される請求項４に記載の軸受
    け。
  7. 【請求項７】 該荷重支持層が滑らかなプラスチック材料を具備している請
    求項１に記載の軸受け。
  8. 【請求項８】 該荷重支持層が、フルオロポリマー、ポリイミドと芳香族ケ
    トン及びそれらの組み合わせにより構成されるグループから選択される請求項７
    に記載の軸受け。
  9. 【請求項９】 該荷重支持層が、カーボン、グラファイト、酸化アルミニウ
    ム、シリコンカーバイド、窒化ホウ素、窒化シリコン、ガラス、青銅、フルオロ
    ポリマー、シリコン、二硫化モリブデン及びそれらの組み合わせにより構成され
    るグループから選択された少なくとも１つの充填材を更に具備する請求項８に記
    載の軸受け。
  10. 【請求項１０】 該中間層が延性金属材料よりなる請求項３に記載の軸受け
    。
  11. 【請求項１１】 該中間層が青銅よりなる請求項１０に記載の軸受け。
  12. 【請求項１２】 該複数の構造が、該表面との同空間にわたり伸長し、多角
    形の模様を具備する請求項１に記載の軸受け。
  13. 【請求項１３】 該基部が実質的に平面である請求項１に記載の軸受け。
  14. 【請求項１４】 該基部が実質的に円筒状である請求項１に記載の軸受け。
  15. 【請求項１５】 該基部が中空チューブよりなり、少なくとも一方の端部に
    フランジを装着する請求項１４に記載の軸受け。
  16. 【請求項１６】 該複数の構造が、構造の要求する模様の反対の型を取り付
    けられた圧搾装置を通して、該中間層を含む該基部を通すことにより製造される
    請求項３に記載の軸受け。
  17. 【請求項１７】 該荷重支持層が熱と圧力により該基部に取り付けられる請
    求項１６に記載の軸受け。
  18. 【請求項１８】 該荷重支持層が接着剤により該基部に取り付けられる請求
    項１６に記載の軸受け。
  19. 【請求項１９】 該荷重支持層と該接着剤が、重合体の混合物よりなる単一
    層として製造されている請求項１６に記載の軸受け。
  20. 【請求項２０】 該単一層が、ＰＦＡ及びＰＴＦＥからなる請求項１９に記
    載の軸受け。
  21. 【請求項２１】 該単一層が、溶融押し出し法により、ＰＦＡから製造され
    る請求項２０に記載の軸受け。
  22. 【請求項２２】 該単一層が、薄く削られたシートにより、ＰＴＦＥから製
    造される請求項２０に記載の軸受け。
  23. 【請求項２３】 保守不要な滑り軸受け（１１０）の製造方法において、こ
    の製造方法が、 （１）表面を有する基部（１１２）を提供すること、 （２）表面に沿って間隔を持って配置され、それから実質的に垂直に伸長する複
    数の構造（１１３）を一体に配置すること、 （３）荷重支持層（１１４）を、該複数の構造との係合において、該表面に対し
    て重ねるように配置し、それにより該構造を該荷重支持層に埋め込むこと、 の各手順からなる保守不要な滑り軸受け（１１０）の製造方法。
  24. 【請求項２４】 該一体的な配置手順（２）が、（ｉ）基部と荷重支持層間
    で、基部上に中間層（１１６）を一体的に配置する手順、及び（ｉｉ）中間層内
    に複数の構造を形成する手順を具備し、 更に、該荷重支持層の配置手順（３）が、熱と圧力を使用して基部に荷重支持
    層を取り付ける手順を更に具備する請求項２３に記載の方法。
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