JP3152970B2 - 含油摺動体を有する機械要素の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸受あるいはアイドル
プーリ等のような含油摺動体を有する機械要素の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本件出願人は、軸受、歯車、カム等のよ
うな高度の耐摩耗性が必要とされる機械要素に使用して
最適な工業材料として、ナイロン粉末と熱硬化性樹脂と
を化学的に結合した共結ナイロンの製造方法を既に提案
している（特公昭３５−３３８３号公報参照）。この共
結ナイロンを使用して機械要素を得るには、粉末を突き
固め、その後加熱しなければならないことから、また使
用する樹脂粉末の荒さの影響もあって、完成品の寸法精
度はかなりのバラツキがある。このため、精度の高いも
のを得るには、突き固め等により成形した成形品に対し
て機械加工を施している。例えば、６−ナイロン、フェ
ノール樹脂、充填剤（銅や鉄等）の各粉末を計量し、ボ
ールミルなどに入れて混合した後に、これを乾燥して原
料粉体とする。この原料粉体を所定量取出し、加熱され
た金型内に充填し、これをプレスにより加圧することに
より内部の粉末を物理的に結合させる。この成形品を金
型から取出し、オイルバス内に入れて加熱することによ
り６−ナイロンとフェノール樹脂とを化学的に結合させ
る。このようにして得られたものに機械加工を施し、所
定の形状、長さ寸法等を有する樹脂成形品である機械要
素に仕上げている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかして、ボルト、軸
受等種々ある機械要素中には、例えば、ボルト、歯車、
カム等のように、前述した製造方法により成形した成形
品に他の付帯部品を取付けることなく、そのまま使用す
ることができるものもあれば、軸受、アイドルプーリ等
のように、前述した製造方法により成形した成形品に外
輪や内輪を取付ける必要があるものもある。ところが、
後者の軸受等に関しては、前記製法による成形後に、樹
脂成形品に金属製の外輪や内輪を取付ける必要があるの
で、この取付作業は面倒なばかりでなく、寸法精度が出
にくく、しかも金属と成形品との間に隙間も生じやすい
という問題がある。

【０００４】従来から行われている樹脂成形品に金属製
の外輪や内輪を取付ける軸受の製造方法についてさらに
詳述する。まず、図８に示すように、定盤（図示せず）
上に中高部１０a を有する下型１０を設置し、その上に
所定の高さを有する支持台１１を置く。そしてこの支持
台１１上に前記中高部１０a を取囲む円筒状の中型１２
を設置し、図９に示すように、この中型１２内に前述し
た原料粉体１３を所定量入れる。さらに図１０に示すよ
うに、中型１２を覆うように上型１４を被せた後に、こ
の上型１４をプレスポンチ１５により加圧し、上型１４
の中高部１４a により原料粉体１３を加圧する。この加
圧が下降限に到達すれば、図１１に示すように、前記支
持体１１を外し、再度プレスにより加圧し、中型１２内
の温度が所定の温度になると、加圧を停止し、離型して
内部の樹脂成形品Ｗa を取出し、図１２に示すように、
篭１６に入れる。この篭１６を、図１３に示すように、
スピンドル油が充填されオイルバス１７内に浸漬する。
このオイルバス１７をヒーター１８に通電して加熱し、
温度計１９あるいはサーモスタット等により温度を測定
する。所定温度となったことを検知すると、ヒーター１
８への通電を停止し、徐冷する。そして、適当な温度と
なると、樹脂成形品Ｗa を取出し、機械加工を行う。例
えば、旋盤のチャックに樹脂成形品Ｗa を固定し、バイ
ト等により内径切削あるいは外径切削を施して所定の形
状あるいは寸法に加工する。この加工後に寸法精度を測
定し所定の値が得られていると、樹脂成形品Ｗa を比較
的粘度の高い潤滑油Ｏが貯溜されているデシケータ２０
内に入れ、このデシケータ２０を閉鎖した状態で真空ポ
ンプ２１を作動し、樹脂成形品Ｗa から泡が出なくなる
まで吸引作業を行い、樹脂成形品Ｗa 中に潤滑油を含浸
させる。このようにして含油摺動体が形成されると、こ
の含油摺動体の内外周に金属製の外輪と内輪を圧入によ
り嵌着する。ところが、前述した機械要素の製造方法の
ように、含油摺動部材を形成した後に金属の外輪や内輪
を取付けるようにすれば、多孔質の含油摺動部材である
ため、相手金属製外輪等の形状によっては取付けが不安
定となり、内径側の寸法精度も十分でなく、金属製の外
内輪と含油摺動部材との間に隙間も生じ易く、軸に装着
したときに振れ、振動あるいは騒音の原因となる。

【０００５】本発明は、上述した従来技術に伴う課題を
解決するためになされたもので、含油摺動部材と金属外
輪等の嵌合を別途行う必要もなく、作業工程も簡素化さ
れ、寸法精度的にも優れ、強度的及びコスト的な面でも
優れた含油摺動部材を有する機械要素が得られる製造方
法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、下型上に外部
環状体と内部環状体とを両者間に空間部を形成するよう
に同心的にかつ固定的に配置し、この空間部内に、ポリ
アミド粉末、熱硬化性樹脂粉末及び充填剤を混合し乾燥
した原料粉体を充填する工程と、前記原料粉体を加圧
し、前記外部環状体と内部環状体との間に樹脂成形品を
形成する加圧工程と、この加圧により一体化された前記
外部環状体、内部環状体及び樹脂成形品からなる成形品
をオイルバス中で加熱することによりポリアミド粉末及
び熱硬化性樹脂粉末を化学的に結合させる加熱工程と、
前記成形品を真空雰囲気中に設置して、前記樹脂成形品
中に比較的粘性の高い潤滑油を含浸させる潤滑油含浸工
程と、からなる機械要素の製造方法である。前記充填工
程は、射出成形機により原料粉体をインサートするよう
にしてもよい。また、前記外部環状体は外輪により、内
部環状体は内輪により構成すれば、軸受を形成すること
ができ、さらに、前記外部環状体を外周面に周溝が形成
されたものとし、これと内部環状体との間に原料粉体を
充填加圧して樹脂成形品が挟持された仮成形品を形成
し、この仮成形品から内部環状体を除去した後に、前記
樹脂成形品に潤滑油を含浸させるようにすれば、アイド
ルプーリを形成することができる。

【０００７】

【作用】本発明によれば、外部環状体と内部環状体との
間に原料粉体を充填し、加圧して、少なくとも外部環状
体と樹脂成形品とを凹凸嵌合により一体化し、加熱した
後に潤滑油を樹脂成形品に含浸させるようにしたので、
硬くて脆い樹脂成形品を補強する金属製の外部環状体等
を簡単に取付けることができる。この場合の作業工程は
簡素化され、コスト的にも有利で、成形後の寸法精度も
十分なものとなり、含油摺動部材を有する機械要素を軸
に装着したときにガタも生じにくく、振動あるいは騒音
が生じることもない。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は本発明方法の充填工程における断面図、
図２は図１の中型内に設けられた治具等の斜視図、図３
は同方法の加圧工程における断面図、図４は同方法の加
熱段階の断面図、図５は本発明方法により成形された軸
受を示す一部破断した斜視図、図６は同軸受の他の実施
例を示す断面図、図７は本発明方法により成形したプー
リの断面図であり、図８〜１４に示す部材と同一部材に
は同一符号を付している。

【０００９】本発明に係る製造方法で製造されるもの
は、図５に示すような、外輪３２と内輪３３との間に含
油摺動部材３１が設けられた軸受３０である。この軸受
３０を製造するに当っては、まず、図１に示すように、
定盤（図示せず）上に設けられた下型１０上に環状の中
型１２を載せ、下型１０の中高部１０a 上には軸受カラ
ー用治具４０を載置する。そして、この軸受カラー用治
具４０上に、図２に示すように、割溝４１により分割可
能とされた外輪固定用カラー４２と、この外輪固定用カ
ラー４２に内接するように設けられた外部環状体３２、
つまりＳＵＳ材よりなる外輪３２とを載置する。前記軸
受カラー用治具４０の中心部には、内輪位置決めボス４
３が突出するように形成されているので、この内輪位置
決めボス４３の外周に嵌合するように内部環状体３３、
つまりＳＵＳ材よりなる内輪３３を設置する。これによ
り外輪３２と内輪３３との間に空間部３４が形成され
る。この外輪３２の内周面と内輪３３の外周面には、溝
部が形成されているので、この間に後述する原料粉体１
３が充填され、成形された樹脂成形品Ｗa は、外輪３２
や内輪３３から外れることはない。

【００１０】この空間部３４内に入り込むように上方か
ら原料粉体１３を中型１２内に充填する。ここに、原料
粉体１３とは、６−ナイロン等からなるポリアミド粉末
と、フェノール樹脂、尿素樹脂あるいはメラミン樹脂等
からなる熱硬化性樹脂粉末と、銅や鉄等からなる充填剤
の粉末からなっている。例えば、６−ナイロン粉末を４
０容量部、ベークライトを４０容量部、充填剤として鉄
及び銅を１６容量部、特に、潤滑性あるいは耐摩耗性を
高める必要がある場合には、二硫化モリブデンを４容量
部を加え、これらを計量し、攪拌混合したものである。

【００１１】この配合によっては、特性が著しく変化す
るので、用途に適した配合とすることが好ましく、例え
ば、高速度低荷重の軸受用とする場合には、金属の含有
量を多くし、逆に低速度高荷重に使用する場合には、樹
脂の量を多くすることが好ましい。また、ナイロン粉末
とベークライトとの関係は、製造する機械要素が寸法安
定性が要求される場合には、ベークライトの量を多く
し、摩擦係数を小さくしたり軸の摩耗を低減するには、
ナイロンの量を多くする。

【００１２】次に、中型１２を覆うように上型１４を被
せ、図３に示すように、上型１４をプレスポンチ１５に
より加圧し、上型１４の中高部１４a により原料粉体１
３を加圧する。この加圧が下降限に到達すれば、加圧を
停止し、内部の軸受カラー用治具４０等を取出し、これ
を離型して外輪３２と内輪３３との間に樹脂成形品Ｗa
が挟持された成形品Ｗを取出す。この場合、外輪３２と
内輪３３との間の樹脂成形品Ｗa は、充填された他の原
料粉体１３とは簡単に破断され、また、その破断面も金
型等を用いて簡単にかつきれいに成形できる。

【００１３】このように成形された外輪３２、内輪３３
及び樹脂成形品Ｗa の三者が一体化された成形品Ｗを篭
１６に入れた状態で、図４に示すように、スピンドル油
が充填されたオイルバス１７内に浸漬する。オイルバス
１７がヒーター１８により所定温度まで加熱されると、
ヒーター１８への通電を停止する。オイルバス１７で
は、樹脂成形品Ｗa のポリアミド粉末と熱硬化性樹脂粉
末が化学的に結合された状態となる。ヒーター１８への
通電停止後、樹脂成形品Ｗa が所定温度以下まで徐冷さ
れると、成形品Ｗを取出す。そして、これを比較的粘度
の高い潤滑油Ｏが貯溜されているデシケータ２０内に入
れ、デシケータ２０を閉鎖した状態で真空ポンプ２１を
作動し、樹脂成形品Ｗa から泡が出なくなるまで吸引作
業を行い、樹脂成形品Ｗa に潤滑油を含浸させる（図１
４参照）。

【００１４】これにより、含油摺動部材３１が外輪３２
と内輪３３との間で挟持された成形品Ｗである軸受が形
成されることになる。添加された潤滑油は、含油摺動部
材３１内で近接して独立分散しているため、含油焼結金
属のようにポンピング効果により内部の潤滑油が消耗せ
ず、潤滑効果が高く、また、高温時においても、潤滑油
が揮散することがなく、ベースとなる樹脂の耐熱性を損
なうことがない。しかも、成形品Ｗの表面がべとつか
ず、取扱いも容易である。なお、含油摺動部材３１と外
輪３２との間には、金属と樹脂の膨張率及び収縮率の相
違から、通常０．０５〜０．４mm程度の隙間が生じる
が、この程度の隙間は、原料粉体１３の配合量を調節す
ることにより十分対処することができる。

【００１５】また、このように構成した軸受では、シャ
フトの回転は含油摺動部材３１の回転となるので、通常
の軸受より周速の点で相当大きなものとなるが、この摺
動部材３１自体が含油体であるため、問題はない。さら
に、通常軸受の場合、内外輪の大きさによってベアリン
グの球を決めなければならないが、本発明の場合には、
このような必要はなく、外輪を基準に内輪径等の大き
さ、逆に内輪を基準に外輪径等の大きさを簡単に調節で
き、これにより製造作業が極めて簡単になる。

【００１６】本発明は、上述した実施例のみに限定され
るものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で
種々改変することができる。例えば、図５に示すよう
に、含油摺動部材３１の内周面と外周面が円弧状に膨出
されたもののみでなく、図６に示すように、内輪３３、
外輪３２ともに中高状突起３３ａ，３２ａを有するもの
とし、含油摺動部材３１が内輪３３と外輪３２とにより
形成された溝状部分に嵌合するようにしてもよい。ま
た、原料粉体を充填する工程においては、射出成形機を
用いて原料粉体を環状体間の空間部３４内にインサート
すれば、簡単に大量生産することができ、一層利便性が
向上する。さらに、本発明は、上述した軸受のみでな
く、図７に示すように、アイドルプーリの製造にも使用
すことができる。例えば、前述した実施例は軸受である
ために、含油摺動部材の内外周面に内輪又は外輪が設け
られているが、アイドルプーリＰの場合には、外部環状
体４５を外周面に周溝４４を有するものにより構成し、
この外部環状体４５の内周面に含油摺動部材３１を凹凸
嵌合により取付けたものである。このアイドルプーリＰ
を製造する場合には、先の軸受と同様に下型１０上に外
部環状体４５と内部環状体４６とを同心的に載置し、こ
れら環状体間の空間部３４内に原料粉体１３を充填し、
これを加圧して外部環状体４５と内部環状体４６との間
に樹脂成形品Ｗa を形成し、この一体化されたものから
内部環状体４６を外してオイルバス１７中で加熱し、さ
らに真空引きして潤滑油Ｏを含浸させることにより行
う。アイドルプーリＰは、軸に直接含油摺動部材３１が
接触するようにすればよいので、樹脂成形品Ｗa が形成
された後に内部環状体４６を除去することになる。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、外
部環状体と内部環状体との間に原料粉体を充填し、加圧
して、少なくとも外部環状体と樹脂成形品とを一体化
し、加熱した後に潤滑油を含浸させるようにしたので、
硬くて脆い含油摺動部材に対して金属製の外部環状体等
を簡単に取付けることができ、作業工程が簡素化され、
コスト的にも有利となるのみでなく、硬くて脆い樹脂成
形品を金属製の外部環状体が補強することにもなる。ま
た、成形後の寸法精度も十分なものとなるので、軸に装
着したときに振れ、振動あるいは騒音が生じることもな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明方法の充填工程における断面図、

【図２】は、図１の中型内に設けられた治具等の斜視
図、

【図３】は、同方法の加圧工程における断面図、

【図４】は、同方法の加熱段階の断面図、

【図５】は、同方法により製造の軸受を示す一部破断斜
視図、

【図６】は、同軸受の他の実施例を示す断面図、

【図７】は、本発明方法により成形したプーリの断面
図、

【図８】は、従来方法の下型と中型を示す断面図、

【図９】は、同方法の充填工程における断面図、

【図１０】は、同方法の加圧工程における断面図、

【図１１】は、同方法の最終加圧工程におけ断面図、

【図１２】は、同方法の樹脂成形品を篭に収納した状態
の正面図、

【図１３】は、同方法の加熱工程における断面説明図、

【図１４】は、同方法の潤滑油含浸工程における説明図
である。

【符号の説明】

１０…下型、 １３…原料粉
体、１７…オイルバス、 ３１…含油摺動部材、３２，
４５…外部環状体、 ３３，４６…内部環状
体、３４…空間部、 Ｏ…潤滑
油、Ｐ…アイドルプーリ、 Ｗa …樹脂
成形品。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下型(10)上に外部環状体(32)と内部環状
   体(33)とを両者間に空間部(34)を形成するように同心的
   にかつ固定的に配置し、この空間部(34)内に、ポリアミ
   ド粉末、熱硬化性樹脂粉末及び充填剤を混合し乾燥した
   原料粉体(13)を充填する工程と、 前記原料粉体(13)を加圧し、前記外部環状体(32)と内部
   環状体(33)との間に樹脂成形品(Wa)を形成する加圧工程
   と、 この加圧により一体化された前記外部環状体(32)、内部
   環状体(33)及び樹脂成形品(Wa)からなる成形品(W) をオ
   イルバス(17)中で加熱することによりポリアミド粉末及
   び熱硬化性樹脂粉末を化学的に結合させる加熱工程と、 前記成形品(W) を真空雰囲気中に設置して、前記樹脂成
   形品(Wa)中に比較的粘性の高い潤滑油(O) を含浸させる
   潤滑油含浸工程と、 からなる機械要素の製造方法。
2. 【請求項２】前記充填工程は、射出成形機により原料粉
   体をインサートするようにしたことを特徴とする請求項
   １に記載の機械要素の製造方法。
3. 【請求項３】前記外部環状体(32)を外輪により、前記内
   部環状体(33)を内輪により構成したことを特徴とする請
   求項１又は２に記載の機械要素の製造方法。
4. 【請求項４】前記外部環状体(45)は、外周面に周溝(44)
   を有するものにより構成し、該外部環状体(45)と内部環
   状体(46)との間に前記樹脂成形品(Wa)を形成した後に、
   前記内部環状体(46)を除去し、前記樹脂成形品(Wa)に潤
   滑油(O) を含浸させるようにしたことを特徴とする請求
   項１又は２に記載の含油摺動体を有する機械要素の製造
   方法。