JPH1068413A - 摺動部材 - Google Patents

摺動部材

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JPH1068413A
JPH1068413A JP22504096A JP22504096A JPH1068413A JP H1068413 A JPH1068413 A JP H1068413A JP 22504096 A JP22504096 A JP 22504096A JP 22504096 A JP22504096 A JP 22504096A JP H1068413 A JPH1068413 A JP H1068413A
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JP
Japan
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sliding
sliding member
undulation
ring
wavy
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Pending
Application number
JP22504096A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Kiyohara
耕一 清原
Katsutoshi Muramatsu
勝利 村松
Toshiaki Kaneko
敏昭 兼子
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 摺動面に微細な波状形状を設けた摺動部材を
提供する。 【解決手段】 摺動面に波状のうねりを形成することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】この発明は、摺動面に波状のうねりを設け
た摺動部材に関する。
【0002】
【従来の技術】腐食や高温等の特殊条件の環境下で使用
される滑り軸受には、耐熱、耐蝕鋼やAl2 3 、Zr
2 等の酸化物セラミックス、Si3 4 、SiC等の
非酸化物セラミックスが広く使用されている。これら
は、各材料が有する耐熱性、耐蝕性、耐摩耗性を活用し
たものである。潤滑条件の厳しい用途では、固体接触を
防止して液膜を生じやすくするため、表面粗さの細かい
鏡面仕上げする方法が知られている。しかしこの場合、
リンギングが発生しやすくなり、かえって摩擦係数が高
くなり、耐摩耗性が十分でなくなる。
【0003】この点を解決するため、含油軸受の内周面
にステップ状のうねりを設けることにより、動圧を発生
させたり、ホワールに代表される不安定振動を抑制する
方法が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ステップ状のうねりを上記の鋼製やセラミックス製の軸
受に適用する場合、これらの硬さが加工上問題となる。
特に難削セラミックスの表面加工においては、通常最も
硬いダイヤモンド工具が使用されるが、それでも加工速
度は通常の金属等に比べて遅い。また、欠けやすいた
め、微細加工が難しく、加工コスト増大の原因となって
いた。特に、表面に微細で、屈折部のない波状形状を加
工することは非常に困難であった。
【0005】例えば、セラミック円盤の中心に精度よく
浅い窪みをつける場合、通常はダイヤモンド砥石或いは
レーザ等により加工するが、前者の場合、硬いセラミッ
クスを加工すると、砥石が短時間で摩耗し、その都度砥
石のドレス加工をする必要がある。このため、加工時間
が長くなると共に、精度のよい形状に仕上げるのが非常
に困難となる。さらに、屈折部のない、なめらかな波状
形状を加工することがより困難となる。
【0006】そこで、この発明の課題は、摺動面に微細
な波状形状を設けた摺動部材を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明にかかる摺動部材は、摺動面に波状のうね
りを形成したものであり、上記波状形状の高さ(h(μ
m))を、0.1≦h≦3とすることができる。また、
上記摺動面の中心線平均粗さ(Ra(μm))を、Ra
<hとすることもできる。
【0008】摺動部材の摺動面に滑らかな波状のうねり
を設けたので、摩擦係数が小さくなってリンギングの発
生を防止することができ、本来、摺動部材に用いられる
材料自体が有する耐摩耗性を十分に発揮することができ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
を参照して説明する。
【0010】この発明にかかる摺動部材は、摺動面に波
状のうねりを設けたものである。摺動部材がリング状
で、その端面を摺動面として使用する場合は、図1
(a)に示すように、リング状摺動部材1の端面に波状
のうねりが形成される。また、摺動部材が円筒状で、そ
の内周面を摺動面として使用する場合は、図2に示すよ
うに、円筒状摺動部材2の内周面に波状のうねりが形成
される。
【0011】この波状のうねりの高さ〔h〕は、図1
(b)に示すように、うねりの最深部と最高部の差をい
う。これは、摺動部材が円筒状である場合についても同
様である。
【0012】これらのうねりの高さ〔h〕(単位:μ
m)は、0.1〜3μmが好ましい。0.1μm未満の
ときは、リンギング等が発生しやすく、摩擦係数が高く
なる場合がある。3μmを越えるときは、摺動面全体と
してのあらさの影響が大きくなり、局部的に面圧が高く
なって摩擦係数が大きくなる場合もある。
【0013】また、摺動部材の摺動面の中心線平均あら
さ〔Ra〕(単位:μm)は、hが上記の範囲内におい
て、Ra<hとなることが好ましい。Raがh以上とな
ると、上記のうねりは、摺動面のあらさに包含されてし
まい、うねりを設けることにより生ずる効果を発揮でき
ないからである。
【0014】摺動面に設けられたうねりの山の数は、特
に限定されるものではなく、摺動部材の使用場所、リン
ギングの発生頻度等を考慮して設ければよく、例えば、
図1や図2に示すような3個の山を設けてもよい。
【0015】上記のうねりを設けた摺動面の動摩擦係数
〔μ〕は、0を越え、0.20未満がよい。0.20以
上となると、耐摩耗性が十分でなくなり好ましくない。
【0016】次に、この摺動部材の摺動面に波状のうね
りを設ける方法を説明する。
【0017】まず、図1に示した、端面を摺動面とする
リング状摺動部材11の端面に波状のうねりを設ける方
法を図3及び図4を用いて説明する。
【0018】この方法に用いられるリング状素材11
は、所定の幅と厚さを有し、その幅方向の剛性は、厚さ
方向の剛性より大きい。
【0019】このリング状素材11を平面研削盤等で研
削を行って仕上げ、図3に示すリング状素材固定治具1
2に入れ、このリング状素材固定治具12に取り付けら
れた複数の押圧子13を締めつけ固定する。このときの
締めつける力は、取り付けられたリング状素材11を破
壊せず、弾性変形の範囲内で加えられればよい。押圧子
13でリング状素材11の外周面を押圧すると、図4
(a)に示すように、このリング状素材11の押圧部相
互間の部分が厚さ方向に弾性変形する。この弾性変形の
ため、このリング状素材11の両端面は、平面状となら
ず、平面を基準として滑らかな波状のうねりを有する形
状、例えば、うねりを形成する。なお、図4(a)の矢
印は、押圧子13によりリング状素材11の外周面に加
えられる力を示す。
【0020】上記の押圧子13は、図3に示すようなボ
ルト状のものや爪状チャック等、リング状素材1の外周
面に加えられるものであれば特に限定されない。また、
押圧子13の個数は、複数であれば特に限定されるもの
ではない。図4(a)に示すように、押圧によって波状
のうねりが生ずるが、この山の数と押圧子13の数とは
同一となるため、必要な山の数の押圧子13を設ければ
よい。
【0021】また、押圧によって生ずる波状のうねりの
高さは、押圧力を弾性変形の範囲内で調節することによ
り調節することができる。
【0022】図4(a)に示すように弾性変形されたリ
ング状素材11は、その一方の端面又は両方の端面を平
面研削等の研削を行って、平面状に研削する。次いで、
リング状素材11にかけられた押圧を解除すると、リン
グ状素材11に生じていた弾性変形が回復し、元の状態
に戻る。このとき、弾性変形時に平面状に研削されたリ
ング状素材11の端面は、図4(b)に示すように、平
面でなく、平面を基準として滑らかな波状のうねりを形
成する。このうねりの高さ〔h〕は、上記の押圧時にお
いて生ずるうねりの高さとほぼ同等となる。また、波状
のうねりを有する形状の山の数は、上記の押圧子13の
数と同一となる。
【0023】この波状のうねりを設けるためのリング状
素材11の材料としては、弾性変形を生じるものなら特
に限定されるものではなく、例えばSi3 4 、Si
C、Al2 3 、ZrO2 等のセラミックスや焼き入れ
した軸受鋼等をあげることができる。
【0024】また、端面に波状のうねりを設けるための
素材11の形状としては、リング状に限られず、円盤状
のものであってもよい。
【0025】次に、図2に示す内周面に波状のうねりを
設けた円筒状摺動部材の製造法について図5を用いて説
明する。
【0026】センタレス研削等の研削を行って仕上げた
円筒状素材15の外周面の複数箇所に、押圧子を押し当
てて押圧する。押圧子としては、上記のリング状素材の
場合と同様の押圧子の他、この円筒状素材15の軸心方
向と平行な板状体を用いることができる。この円筒状素
材15の軸心方向と平行な板状体を用いれば、円筒状素
材15の軸方向に均一に押圧することができ、また、上
記のリング状素材の場合に用いられたボルト状のものを
用いると、その部分のみが押圧される。
【0027】円筒状の素材15の外周面の所定箇所を破
壊を生じさせない程度に押圧すると、押圧される部分は
押圧される方向である径方向内向きに弾性変形する。こ
の弾性変形のため、図5(a)に示すように、円筒状素
材の内周面の断面は、真円でなく、真円を基準として滑
らかな波状のうねりを形成する。
【0028】この形状を有した状態で図5(b)に示す
ように、この内周面を真円状に研削する。次いで、押圧
を解除すると、図5(c)に示すように、押圧されてい
た部分の内向きの弾性変形、及び押圧されていない部分
の外向きの弾性変形は回復して元の状態に戻る。内周面
は、弾性変形時に真円状に研削されたので、押圧が解除
されると真円でなく、真円を基準として滑らかな波状の
うねりを有する形状、例えば、うねりを形成する。
【0029】押圧子として円筒状素材15の軸心方向と
平行な板状体を用いた場合、円筒状素材15の軸心方向
と垂直な断面においての波状のうねりを有する形状の山
の数は、用いた押圧子の数と同一となる。また、使用で
きる円筒状素材15の材質は、上記のリング状素材11
の場合と同様である。
【0030】
【実施例】
〔実施例1〜7〕平面研削されたφ6×φ34×5tの
Al2 3 セラミックス製のリングを図3に記載のリン
グ状素材固定治具に固定し、3つの押圧子を用いて、上
記リングを弾性変形させた。次に、上端面を平面研削
し、平面上とした。そして、上記押圧子を解除し、一方
の端面にうねりの山を3つ有するAl2 3 セラミック
ス製のリングを得た。得られたリングのうねりの高さ
〔h〕及び中心線平均あらさ〔Ra〕を表1に示す。上
記摺動リングの摺動特性について、下記の方法によって
評価した。その結果を、表1及び図7に示した。
【0031】〔比較例1、2、6〕平面研削されたφ6
×φ34×5tのAl2 3 セラミックス製のリングそ
のまま、上記摺動リングの摺動特性について、下記の方
法によって評価した。その結果を、表1及び図7に示
す。なお、このリングのうねりの高さ〔h〕及び中心線
平均あらさ〔Ra〕を表1に示す。 〔比較例3〜5、7〕実施例1と同様にして一方の端面
にうねりの山を3つ有するAl2 3 セラミックス製の
リングを得た。得られたリングのうねりの高さ〔h〕及
び中心線平均あらさ〔Ra〕を表1に示す。
【0032】上記摺動リングの摺動特性について、下記
の方法によって評価した。その結果を、表1及び図7に
示す。
【0033】
【表1】
【0034】摺動特性の評価 摺動特性として、水中における動摩擦係数を図6に示す
リングオンディスク試験機を用いて測定した。この装置
は、モータからプーリ28を介して駆動される駆動側軸
21の先端部分に、水(W)を入れた容器22の底部に
オイルシールリング23を介して回転自在にかつ水漏れ
がないように取り付けられ、この軸21の先端に動摩擦
係数を測定するリング状試験片25をネジ24で固定し
たものである。この試験片25の上面には、φ13×φ
24×10tのAl2 3 セラミックス製固定リング2
6の下端面を摺動可能に密接されており、その上端部を
支持軸27、荷重側軸29を介して荷重(P)がかけら
れる。荷重P(kgf)、接触面圧Pmax(MPa)
として表2に示す値を負荷し、駆動側軸21を表2に示
す回転速度V(m/min)で回転させた。このとき、
固定リング26の回転力を検出し、試験片25の動摩擦
係数を求めた。
【0035】
【表2】
【0036】結果 摺動面がフラットな比較例1、2、6は、摩擦係数が
0.2以上となり、Raが小さい比較例1の場合、リン
ギングが発生した。また、波状のうねりの高さ(h)が
Raより大きい場合、実施例1〜7に示すように、動摩
擦係数は0.2より小さくなり、逆に波状のうねりの高
さ(h)がRaより大きい場合は、比較例3〜5及び7
に示すように、摩擦係数が0.2以上となった。
【0037】
【発明の効果】この発明によれば、摩擦係数が小さくな
るのでリンギングの発生を防止することができ、本来、
摺動部材に用いられる材料自体が有する耐摩耗性を十分
に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)この発明にかかるリング状摺動部材の例
を示す斜視図 (b)(a)の側面図
【図2】この発明にかかる円筒状摺動部材の例を示す斜
視図
【図3】図1のリング状摺動部材を製造するためのリン
グ状素材固定治具を示す斜視図
【図4】(a)図3の治具を用いて、リング状素材の弾
性変形した様子を示す斜視図 (b)(a)の一方の端面を研削し、弾性変形を解除し
た様子を示す斜視図
【図5】(a)円筒状素材の弾性変形の例を示す斜視図 (b)(a)の内周面を真円状に研削した例を示す斜視
図 (c)(b)の弾性変形を解除した様子を示す斜視図
【図6】リングオンディスク試験機の例を示す一部断面
【図7】うねり高さ(h)と中心線平均あらさ(Ra)
の関係を示す図表
【符号の説明】
1 リング状摺動部材 2 円筒状摺動部材 3 押圧子 11 リング状素材 12 リング状素材固定治具 13 押圧子 15 円筒状素材 21 駆動側軸 22 容器 23 オイルシールリング 24 ネジ 25 試験片 26 固定リング 27 支持軸 28 プーリ 29 荷重側軸

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 摺動面に波状のうねりを形成した摺動部
    材。
  2. 【請求項2】 上記摺動面に設けた波状のうねりの高さ
    (h(μm))が、0.1≦h≦3である請求項1に記
    載の摺動部材。
  3. 【請求項3】 上記摺動面の中心線平均粗さ(Ra(μ
    m))が、Ra<hである請求項2に記載の摺動部材。
JP22504096A 1996-08-27 1996-08-27 摺動部材 Pending JPH1068413A (ja)

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JP22504096A JPH1068413A (ja) 1996-08-27 1996-08-27 摺動部材

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JPH1068413A true JPH1068413A (ja) 1998-03-10

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102732665A (zh) * 2012-03-29 2012-10-17 鞍钢股份有限公司 一种转炉冶炼末期进行钢水增氮的方法
WO2019106901A1 (ja) * 2017-11-30 2019-06-06 大豊工業株式会社 スラストワッシャ

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