JPS62501294A - 改良された複合自己潤滑性軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 改良された複合自己潤滑性軸受 発明の行田 本発明は、複合自己潤滑性軸受の改良に関する。更に詳細には、本発明は従来ｒ ＤＵＪ軸受の名称で販売されている軸受の改良に関する。かかる軸受け、裏金層 、裏金層上の通常焼結青銅の多孔質層、および多孔質層上の自己ａ′／ｌ滑性材 料の冷間成形焼結層より成るものとして当業者に周知である。該自己潤滑性材料 は従来から密な混合物状のポリテトラフルオロエチレンと鉛からなっている。か かる軸受は、高温押出成形や高温射出成形を使用するごとぎ熱加工軸受とは異な る。

このような複合軸受は、衝撃緩衝装置、歯車ポンプ、マクファーソンストラット （ＨａｃＰｈｅｒｓｏｎ　５ｔｒｕｔ）および他の種々の応用等広範な用途に使 用されるが、その一方、深刻な欠点、制限に悩まされてきている。特にこれらの 軸受はキャビテーション（ＣａＶｉｔａ口ｏｎ）を受ける傾向、即ち、穴、層剥 離その他の一般的な摩耗に通じる、上記自己潤滑性層における浸蝕部位の形成の 傾向を示してぎた。−これらの欠点は、耐荷重性およびり゛べり性能がより多く 要求される衝撃緩衝装置やマクファーソンストラットにおいてこのような軸受が 次第に多く使用される傾向とともに更に深刻なものとなってきている。更に、か かる軸受は、軸受の多くの応用において油の乱流にさらされることにより受ける 水力学的圧力に耐えなければならない。従って、キャビテーションが減少し、軸 受の滑り面からの材の剥離が避けられ、耐摩耗性が改善され、それに伴い艮庁命 化されるような軸受材料に対するかねてからの要請があった。この要請は前述の 問題点を解決するための他人の試みの中にも反映されている。

米国特許第３，８８２，０３０号は、圧縮成形もしくは射出成形により製造され 得る軸受に関するものである。

この発明においては、射出成形工程用のキャリヤー樹脂として子爪のポリフェニ レンスルフィドが使用されている。またこの軸受は通常ポリフッ化物材をベース として使用していない。

米国特許第３，９９４，８１４号は、軸受製造のための射出成形および溶融押出 製造法に関するものである。

開示されている方法は高コストの冷間成形および焼結技法を避けるためのもので あり、かかる処理方法を可能にする大部分の熱可塑性樹脂が包含されている。熱 可塑性樹脂にはポリアリーレンスルフィドも含まれ得る。

米国特許第４，０００，９８２号は、従来使用されていた鉛の代わりに亜鉛を包 含させることによる冷開成形軸受の改良に関するものである。この特許は、１９ ７５年の出願日現在において、衝撃緩衝装置等の往復動装置が受ける摩耗の問題 点を認めたという点で重要である。

米国特許第４．１７２．６２２号によれば、ボリフエの複合構造軸受における摩 擦が低減される。ＰＴＦＥおよび他の成分がＰＰＳに添加され得る。

米国特許第４，１１５，２８３号は、主としてポリアリーレンスルフィドより成 る軸受用減摩材組成物に関するものである。ＰＴＦＥその他の固体潤滑剤を少量 混合することができる。含水ケイ酸アルミニウム等の充填剤もまた含有させるこ とができる。カーボン、ガラス、ホウ素、または他の繊維等の増強剤は必須の構 成成分である。かかる材料は射出成形その他の熱可塑性成形工程における使用に 適したものである。

米国特許第４．１３９．５７６号は、非粘着性等を与えるための調理道具表面の 簿Ｗ！ｉ覆物に有用な組成物に関するものである。該被覆物はポリアリーレンス ルフィド樹脂、イミド樹脂および過フッ化炭化水素ポリマーから成る。

米国特許第４．３１２．９７２号は複合軸受材にある種の改良を与えるものであ り、更なる改良に対する前述の要請を反映している。この発明は軸受の潤滑層材 料として特定の鉛化合物および合金を開示している。

米国特許第４，３９４，２７５号によれば、フッ化ポリビニリデン３０〜６０％ を含有する軸受材が提供され、加工性が改善される。

米国時ｒ［第４，１５７．２７３号は、ポリアリーレンスルフィドをＰＴＦＥと 共に接着剤用に使用することに関する。ポリアリーレンスルフィドは該組成物中 ＰＴＦＥに対し少なくとも２：１の比率で存在する。この参考例はこれらのＩＩ Ｉの軸受以外の用途への使用を教示するものである。

米国特許第４．４３９．４８４号は、自己潤滑性軸受が被る摩耗およびキャビテ ーションの問題を開示している。この発明は、ＰＦＡ／ＰＴＦＥ低摩擦性被覆を 複合軸受体上に施すことによりこれらの問題を克服しようと試みている。

軸受としては「クリーンメタル」の名称で日本のセンシュ社から販売されている ものがある。この軸受は、潤滑層がＰＴＦＥ−アセタール共重合体、ポリフェニ レンスルフィドおよび鉛から成る複合軸受であると考えられる。この軸受は、高 割合のアセタールポリマー、あるいは材料を溶融、流動させるのに十分な争のア セタールコポリマーの使用が要求される押出工程により成形されるものと思われ る。

本発明は、焼結自己潤滑性層のために、相乗的な組合せ材料を使用づ゛る改良さ れた複合軸受を提供することにより、従来の複合軸受の欠点を克服し、あるいは その影響を低減させるものである。

発明の概要 本発明は、剥離やキャビテーションに対する抵抗性が改善され、耐摩耗性が改善 された自己ｖＪ滑性複合軸受を提供づるちのである。かかる軸受は、実金、裏金 上の好ましくは焼結青銅粉体の如き多孔質金属より成る多孔質層、および混合物 から形成される該多孔質層上の、および内部にまで浸透した、焼結ライニングよ り成る。この混合物は鉛または潤滑性鉛合金と過フッ化物ポリマーから成り、鉛 もしくは合金対ポリマーの重量比は約１．０〜約１．５である。過フッ化物ポリ マーは、ポリテトラフルオロエチレンもしくはポリテトラフルオロエチレンのほ とんど過フッ素化されたコポリマーより成る。混合物は、更に約３〜約１５重量 ％の粒状熱可塑性ポリマーおよび約１〜約５重量％のクレーを含有する。

熱可塑性ポリマーは幾つかの重大な特性を持っていなければならない。即ち、ポ リマーは平均粒径約２０ミクロン以下の粒状形態でなければならない。更に、熱 可塑性ポリマーとしては、焼結ライニングの多孔質層への接着、および焼結ライ ニング材自身の密着性を改善するようなものが選ばれる。まｌζ熱可塑性ポリマ ーは、混合物を焼結させ軸受を形成する際にほとんど分解（ｄｅｇｒａｄａｔｔ ｏｎ　）　Ｌないものでなければならない。熱可塑性ポリマーは、軸受の種々の 応用において、軸受の潤滑面とそれと接触する鋼面との間に生ずる静止摩擦およ び運動摩擦をあまり増大させず、好ましくは減少させるものでなければならない 。好ましい具体例においては、熱可塑性樹脂はポリフェニレンスルフィド等のポ リアリーレンスルフィドである。

免団立旦勇 本発明の主要な目的は、熱可塑的押出や高温成形を行なわずに形成され、キャビ テーション、剥離および摩耗に対する抵抗性が改善された複合軸受を提供するこ とである。

本発明の別の目的は、軸受潤滑性層の多孔質層に対する接着性が改善され、潤滑 性層の密着性が改善された複合軸受を提供することである。

本発明のまた別の目的は、商業的応用において使用される鋼面に対する静止およ び運動摩擦係数について、従来の複合軸受により得られる値を維持し、あるいは 減少させるような複合軸受を提供することである。

本発明の更に別の目的は、冷間成形とそれに続く焼結により軸受に成形され得る 改良された軸受材を得ることである。

本発明のまた更に別の目的は、油乱流に耐え１する新規な軸受を使用した衝撃緩 衝装置、マクファーソンストラット等を提供することである。

これらの目的並びに他の目的は本明細書の記載により明らかとなろう。

発明の詳細な説明 本発明は、特定の層構造を有する複合軸受を改良するものである。かかる軸受は 裏金層および裏金層上の多孔質層を有する。好ましくは、多孔質層は焼結銅合金 、特に青銅から成る。低摩擦層が多孔質層表面を覆い、また多孔質層内部にまで 浸透している。低摩擦層は、鉛および／または低摩擦性の鉛合金とポリテトラフ ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ化物ポリマーとの混合物より成る。このタ イプの従来の軸受は一製造業者によりｒＤＵＪ軸受と命名されている。かかる軸 受は多岐の用途、特にｍ撃緩衝装置、マクファーソンストラット、歯車ポンプそ の他において使用されてきている。このタイプの軸受については、上述した幾つ かの特許以外の特許文献、例えば米国特許第２．６８９．３８０号明細書、同第 ２，６９１，８１４号明細書、同第２．７０４．２３４号明細書、同第２，７３ １．３６０号明細書、同第２，７８８．．３２４号明細書、同第２．７９８．０ ０５号明細出および同第２．８１３．４１号明細書に記載されている。

従来の複合軸受の構成は、当該技術分野における通常の知識を有する者の一般に 知るところである。ステンレス鋼その他の金属の裏金層は、銅ベース合金等の粉 体材ＩＩ、特に青銅粉体により好ましく被覆される。扮体芒は続いて所望の形状 に調整され、適当な時間および温度条件下で焼結されて、該金属下層に良好に接 着、積医された多孔質金属層あるいは他の多孔質層となる。複合軸受の低摩擦層 を形成する材料のスラリーあるいは［条環（ｍｕｓｈ）　Ｊが次に調製される。

この「柔Ｉ」は、好ましくは、主要重量割合（ｍａｊｏｒ　ｗｅｉｇｈｔ　ｐｒ ｏｐｏｒＮｏｎ　）の鉛また【ま低摩擦性鉛合金と過フッ素化もしくはほとｌν どフッ水化されたポリマーもしくはコポリマー、特にポリテトラフルオロエチレ ン（ＰＴＦＥ）とから成る。「条環」は次に多孔質層上に置かれ、条環のポリマ ー成分および鉛もしくは鉛合金の融点よりもかなり低い温度下で加圧されて多孔 質層に浸透させられ、多孔質層上に囮を形成する。以上の工程は冷間成形として 公知である。条環成分としては、多孔質層の空隙にほぼ完全にくまなく浸透でき るようなものが選ばれる。従って、低摩擦性組成物は多孔質層への漸次的変遷を なす。低摩擦層の外表面は次に所望の物理的形態に調整され、適当な時間、温度 条材下に焼結されて、種々の寸法の滑り軸受に加工され得る連続コイル状複合ス トリップに成形される。

上述の軸受は、押出しあるいは高温で行なわれる成形工程ににり形成される複合 軸受とは区別されなければならない。射出成形機および類似のシステムは、低摩 擦材が熱処理や押出しを受けることを可能にする、種々の割合のキャリヤー樹脂 を必要とづる。このような低Ｉｇ際材は一般に５０％を大きく超える量、通常６ ０％を超える吊のポリマー樹脂を含む。この場合、該樹脂組成物は、一般的に熱 処理のための変質必要性を反映し、通常かかる処理に適したアセタール、ボリエ チレンその他の樹脂である。低ＩＦＡｍ性のために要求されるポリテトラフルオ ロエチレンＪ３よび他の過フッ化炭化水素は、該熱可塑性キャリヤー樹脂に比べ て一般に小さい割合で存在し、従って軸受のノンスリップ特性（ｎｏｎ−ｓｌｉ ｐ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　）における効果が低減する。

本発明が改良を意図するところの冷間成形−焼結工程におけるＰＴＦＥおよびそ のコポリマーに対する焼結工程での湿度は、典型的な高温押出工程での温度より も高い。従って、高温押出等に適した材料および材料割合が必ずしも冷間成形− 焼結工程に適したものであるということにはならないであろう。より詳細にいう と、ポリフェニレンスルフィド等の特定のポリマーの使用に関していえば、ポリ フェニレンスルフィドの融点がポリテトラフルオロエチレンの焼結温度よりも低 いので、焼結を含む工程において高い割合で使用することはできない。高割合の ポリフェニレンスルフィドは、焼結の際に液体として流動することが知れよう。

結晶性を改善し、それにより軸受の耐摩耗性、潤滑性を改善するために、本発明 においては軸受を比較的高温で焼結することが望ましいので、当該分野の通常の 知識を有する者であるならば、ポリフェニレンスルフィドや類似のポリマーを使 用することは禁忌であると考えるであろう。

ノンスリップ被覆どなる「条環」において、綿密に規定された粒径を持つ特定の 熱可塑性ポリマーとクレーの相乗的組み合わせを用いることにより、複合軸受の 耐摩耗性が改善され、複合軸受上の非粘着性焼結被覆の密着性が増大し、ｈη状 輪軸軸受中間多孔質層対する該被覆の接着性が増大することが明らかとなった。

より詳細にいえば、複合軸受の多孔質層に被覆され、浸透する混合物ｆｆ［の約 ３〜約１５重量％の粒状熱可塑性ポリマーと約１〜約５重伍％のクレーを添加す ることにより、主１アビチージョン、剥離および摩耗の傾向が低減した焼結軸受 が得られることが見出された。また、混合物中に含有させた場合に焼結の際の分 解により軸受の品質劣化につながるものと当業考なら考えるであろうポリアリー レンスルフィド等の特定の熱可塑性ポリマーが、本発明の場合にはほと／υど分 解せず、かかる複合軸受の物理的性質を効果的、有益的に変質させるのに貢献す るということが明らかとなった。

より詳細にいえば、非粘る性表面となる「条環」中に比較的小ざい割合で含有さ せた場合、ポリフェニレンスルフィド等のポリアリーレンスルフィドは、焼結工 程に４５いて、１抽受の品質劣化につながるにうな溶解、流動をおこさないとい うことが見出された。ポリフェニレンスルフィドが、複合軸受の通例の焼結温度 である６７５丁よりもかなり低い約５５０丁というそのガラス転移温度を通過し ているわけであるから、このことは驚くべきことである。然るに、本発明による 改良点の１つである錯体の生成においては、軸受に悪影響を及ぼす程には分解が 進行しないということが判明した。また、限られた計のポリフェニレンスルフィ ド（もしくは他の適当な熱可塑性物）は、他の成分に囲まれ、閉じ込められた場 合、ガラス転移温度以上の温度においても自由流動しないのである。

本発明の自己側滑性組成物は更にクレーを包含する。

本発明の相乗的組み合わせにおいて粒状クレーが果たす正確な機能については詳 細にはわかっていないが、モース硬さが約３以下、好ましくは約２，５以下、更 に好ましくは約２〜約２．５であるカオリン等のクレーを含有することにより、 軸受の諸性性が改善されるということが見出された。更に詳細にいうと、ポリア リーレンスルフィド等の特定の熱可塑性樹脂とカオリン等の特定のクレーは、互 いに相乗的な効果を及ぼし合うことが見出されたのである。この効果については いまだ正（イＣには説明されてい４ｒいが、集積されたテストデータにＪ：り十 分に示されている。

本発明によれば、剥離に対する抵抗性および摩耗に対づ゛る抵抗性が改；ｊされ た自己潤滑性複合軸受が提供される。この軸受は裏金、裏金上の多孔質層および 多孔質層上おＪ：び内部に浸透した焼結ライニングより成る。ライニングは、鉛 もしくは潤滑性鉛合金、過フッ化物ポリマー、および粒径約２０ミクロン以下の 熱可塑性ポリマーとクレーとの組み合わせから成る混合物から形成される。

熱可塑性ポリマーは焼結ライニングの多孔質層に対する接着性を改善するような ものが選ばれ、また、軸受形成のため混合物を焼結する際に実質的に分解しない ようなものが選ばれる。

裏金および多孔質層については、当該分野の通常の知識を有する者により、かか る目的に有効であるものとして知られる材であればどんなものでも良い。従って 、裏金はステンレン鋼、他の鋼および種々の伯の金属であることができる。裏金 に唯一要求されることは、軸受を形成、焼結するのに必要な処理工程に耐え得る だけの物理的強度および温度安定性を有しているということである。

裏金層上の多孔質層は、粉体から成形され続いて焼結された青銅等の銅合金であ ることが好ましい。然しながら、これ以外の多くの多孔質形成物、例えばアルミ ナ粉体、合金粉体、更にはＰＴＦＥストランド、耐熱プラスチック繊維、耐熱プ ラスチック粉体等の特定のポリマー材料であっても使用され得る。

焼結ライニングは、鉛または鉛−スズ合金等の潤滑性鉛合金と過フッ化物ポリマ ーから成る混合物もしくは「梁間」から形成される。過フッ化物ポリマーは、ポ リテトラフルオロエチレンの実質的にフッ素化された任意のポモポリマーまたは コポリマーであり得る。鉛または鉛合金と過フッ化物ポリマーは、鉛または鉛合 金のポリマーに対する重量比が約１．０〜１．５の範囲で存在する。鉛および過 フッ化物ポリマーは、混合物中で細粒子形態もしくは複合軸受製造業者により知 られる他の任意の形態であることが好ましい。

粒状熱可塑性ポリマーは混合物重量に対し約３〜約１５％、好ましくは約５〜約 １５％のはで混合物に添加される。該熱可塑性ポリマーの平均粒径は約２０ミク ロン以下、好ましくは約１５ミクロン以下、そして更に好ましくは１０ミクロン 以下である。ある好ましい具体例においては、熱可塑性ポリマーはｕ合物重債に 対し約６〜約１２％の吊で存在する。粒状熱可塑性ポリマーは、それが何である かということによってよりも、それが何を為すかということにより最善に記述さ れる。本発明のポリマーとしては、細粒子化が可能で、複合軸受の多孔質層の低 ＦＪ５ＰＴＦＥ−鉛表層への接着に寄与し、そして焼結による軸受形成の際にほ とんど分解しないものが適当である。かかるポリマーは好ましくはポリアリ−レ ボリアミド、ポリアミド−イミド、ポリイミドおよびボリエーテルエーテルケ１ −ン等の他のポリマーも場合により使用され（ｑる。

混合物は、更に、混合物重量の約１〜約５％、好ましくは約２〜約４％のクレー を含む。クレーとしては、モース硬さ約３以下、好ましくは約２〜約２．５のち のが選ばれる。クレーは細粒子形態で存在する。上述の性質を持つ任意のクレー が使用され得るが、中でもカオリンが好ましい。クレーは平均粒径約１ミクロン 以下、好ましくは約０．５ミクロン以下の粒子形態で存在する。

上述した熱可塑性粒状ポリマーとクレーとの相乗的組み合わせは、複合軸受の潤 滑面形成祠である混合物あるいは「梁間」に包含される。かかるライニング材料 あるいは混合物の調製、塗布および焼結のための方法については、通常実質的な 変更は要求されない。本発明の軸受は、ライニングを焼結するのに十分な、そし て熱可塑性ポリマーの実質的な分解を生ぜしめないにうな時間おＪ：び温度にお いて、自己潤滑層の合着のために焼結される。

以下の非制限的な実施例は本発明の好ましい具体例の幾つかを示すものであり、 また幾つかの観点について本発明を従来の軸受と比較づるｂのである。また特定 の熱可塑性ポリマーとクレーの組み合わせによる相乗作用性が示される。

実施例１ 鉛およびＰＴＦＥに種々の添加剤を加えて混合物を調製し、その混合物を層状物 上に塗布し、塗布物粒子を焼結することにより市販の複合軸受および種々の変成 軸受を製造した。層状物の下層としては軟鋼が使用され、その上に青銅粒子が従 来の方法で焼結され、多孔質層を形成している。

ＰＴＦＥと鉛の自己潤滑性被覆用混合物への添加剤として種々のポリマーおよび 鉱物が評価された。該上塗り混合物が均一に分散し、個々の粒子の粒径が自己潤 滑性上塗り層に望ましい約２０ミクロン以下になるようにするために、添加剤成 分について、その粒径の減少および／または梁間の破砕がしばしば要求された。

必要により原料添加剤の大ぎさを減少させる場合、まず添加剤１重量部、水３． ８重吊部および潤滑剤Ｔｔ　ｔａｎｏｘｌｏｏ（Ｒｏｈｍ　＆　Ｈａａｓ社製） ０．０９重量部より成る水スラリー中で添加剤をミキシングした。次にスラリー を強力ミキサ−（Ｌ＋ｒｉｎａブレンダー）の剪断にかけた。同様に効果的な寸 法低減は、適当なボールミル法または粒子間衝撃粉砕法により為されるであろう 。

添加剤を含有するスラリーは、鉛添加前のＰＴＦＥサスペンション（チクロン３ ５．Ｅ、１．デュポン社製またはフルオン　ＡＤ　５８４．インペリアルケミカ ルインダストリーズアメリカズ社製）を含有する従来の混合物調製用の一般的な 混合サイクル内に導入された。鉛（ＳＦグレードパウダー、Ｓ、Ｃ，Ｍ、メタル プロダクツ社製）を続いて添加し、温合した。上記潤滑剤により促進（Ｐｒｏｎ ｏｔｅ　）された懸濁状態を［破る（ｂｒｅａｋ　）　Ｊためにイオン性塩溶液 を添加した（なミキシングを終了した。Ｕ合物の急速な沈殿に続いて固体成分の 凝析が起こった。上澄み液を除去し、均一に分散し、ている顆粒大の、パテ様の 感触の残漬を分離した。この８ｉ合物は、ＰＴＦＥ１鉛および添加物から成る全 固型物約８９％を含有しており、残りは水であった。

従来の軸受、本発明の例である軸受および比較用の軸受を下記の混合物から製造 した。数字は全固型物重量に対する重量％を示す。

従来例　実験２ 実験　１１災」　友１」　末−１且　友１ＵＰＴＦＥ　４４．９　４２，３　４ ２，３　４０．０　３７．９鉛　５５．１　５１．９　５１．９　４９．０　４ ６．４単一添加剤　０　５．８　０　０　０ 二成分添加剤　０　０　５．８　１１．０　１５．７添加剤組成は次の通りであ る。

実験２　タルク：　Ｈｉｓｔｒｏｎ　Ｖａｐｏｒ　Ｇｒａｄｅ、　Ｔａ１ｃ　Ｄ ｉｖ。

Ｃｙｐｒｕｓ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｍｉｎｅｒａｌｓ　Ｃｏ。

実験３　パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）：Ｇｒａｄｅ　３３５Ｊ、　Ｅ 、　１．　Ｄｕｐｏｎｔ　ｄｅ　Ｎｅｍｏｒｓ実験４　アセタールコポリ？　− ：　Ｇｒａｄｅ　Ｃ２０２，Ｃｅ１ａｎｅｓｅＣｈｅｎｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎ ｙ 実験５　ボリフＪニレンスルフイド：　Ｇｒａｄｅ　Ｐ−６゜Ｐｈ１１ｉｐｓ　 Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ実験６　ポリフェニレンスルフィド：　Ｇｒ ａｄｅ　Ｐ−４゜Ｐｈ１１ｉｐｓ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ実験７　 ボリフ丁二１ノンスルフィド：　Ｇｒａｄｅ　Ｖ−１゜Ｐｈ１１ｉｐｓ　Ｃｈｅ ｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ実験８　クレー：　Ｇｒａｄｅ　”Ｒｅｃｃｏ　” 　（カオリンクレー）。

Ｗ、　Ｒ，Ｇｒａｃｅ　＆　Ｃｏ、、　Ｄａｖｉｄｓｏｎ　Ｃｈｃ＋ｎ１ｃａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ 実験９〜１１　ポリフェニレンスルフィドＧｒａｄｅ　Ｖ−１／”Ｒｅｃｃｏ　 ”クレーのｆｆ１ｆｆｉ比３／１の混合物実施例１の変成または未変成組成物が 浸透、上塗りされ、通常の方法に従い６７５丁で３時間焼結されている銅および 焼結青銅の層状コイルからスラスト座金（ｔｈｒｕｓｔ　ｗａｓｈｅｒ　）およ びプツシ］、　（ｂｕｓｈｉｎｇ　）を加工製造した。

支ｉ盟ユ 摩耗寿命試験−非潤滑方式 内径３／４インチＸ外径（１＋１／８）インチのスラスト座金を、４マイクロイ ンチの仕上げ層（ｆｉｎｉｓｈ）を持つ鋼（ＡＩＳＩ規格番号１０４０）の耐久 面に接合させた。鋼面を４５Ｏｒｐｍ　（１１５ｆｐｍ　）で回転させ、１１７ ｐｓｉの接触圧をかけた。試験は各軸受について２００時間行い、試験中定期的 に摩耗深さを記録した。

相乗的組成物の重量損失を未変成材料のそれと比較した。

静止および運動摩ｖＡ電験（μＳ、μｋ）についても、一対の上記摩耗試験用ス ラスト座金を用いて行なった。

上記内径３／４インチ、外径（１＋１／８）インチの座金を、１２ミクロンイン チ仕上げ層の！ＩＱ（ＡＩＳ１１０４０）の耐久面に接合させた。鋼耐久面を１ ４フィート／分で回転させる一方、スラスト座金に対して１７ｐＳｉの接触荷重 をかけた。上記回転速瓜を開始、および保持するのに要する力を測定し、その値 から静止および運動摩擦係数を計鋒した。

１２３　無添加　３．０　０．１７　０．２００．１６２３　タルク　２．５− ０．１９０．＋５　不均一な摩耗跡（ｃｕｒｉｎす）にＪ５い てアセクールの 一部が分析 ５２　ポリフエニ　２．０−０．２５０．２０　粗大粒子の存在Ｇｒａｄｅ　Ｐ −６ ６４ポリフエニ　２．６−０．２５０．２０　粗大粒子の存在レンスルフ　０　 −不安定な摩擦 イド（ＰＰＳ）　係数 Ｇｒａｄｅ　Ｐ−４ ７３ボリフエニ　２．３−０．２１０．１８Ｇｒａｄｅ　Ｖ−１ ８３カオリンク　２．８−０．１９０．１５レー ９　４　ＰＰ５（Ｖ−１）／　１．５　０．１０　０．１８０．１４クレー＝３ ７１ （５，８％） １０　５　ＰＰ５（Ｖ−１）／　１．０　０．０９　０．１６０．１６１１　３ 　ＰＰ５（Ｖ−１１／　２．０　０．０７　０．２６０．１８ＰＰＳ　（Ｖ−１ ’）とクレーの二成分添加剤（実験９゜１０．１１＞についての１１耗深さ損失 は、対照従来軸受ｒＤＵＪ　（実験１）の場合Ｊ：りも少なく、また単一添加剤 （実験７，８）の場合よりも少なかった。

ＰＰＳ　（Ｖ−１）とクレーの二成分添加剤（実験９゜１０．１１）につい“Ｃ の重量損失（％）は、対照従来軸受（実験１）の１ｕ合Ｊ：リム少なかった。こ れらの確認的な重量損失（％）値により、上述の１１耗深さ１（］失の低減が確 証される。

静止おＪ：び運動摩擦係数については、添加剤含有による低減が見られなかった 。実験９，１０の二成分添加組成物については、未変成対照物（実験１）に比べ て僅かに低減しているらのの、実験１１の二成分添加組成物についてみると、未 変成対照物（実験１）に比べて優かに増大している。

支流■１ 摩耗寿命試験−潤滑方式 ％式％ ｔＥｉ　（Ｍｏｄｅ　ｌ　＃５）において、内径３／４インチ×長さ０．５９イ ンチの軸受に１２ミクロンの仕上げ層を持つ鋼（ＡＩＳＩ　１０４０）シャフト をはめ込んだ。軸受およびシャフトを油（Ｍｏｂｉｌブランド、ＤＴＥ　−２６ ）に浸漬させた。シャフトを７７Ｏｒｐｍ（１５０ｒｐｍ　）で回転させ、１０ ０ｐｓｉの接触圧をかけた。各々の試験の実施時間は３５０時間であり、その間 定期的に摩耗深さを記録した。

最上被覆層（厚さ０．００１インチ） ｆＰＰｓ）Ｇｒａｄｅ　Ｖ−１ クレー添加剤を含有する軸受（実験８）、およびＰＰ５（Ｖ−１＞とクレーの二 成分添加剤を含有する軸受についての摩耗深さ損失は、やはり未変形対照物（実 １１）のそれよりも小さかった。単−ＰＰＳ　（Ｖ−１）添加剤を含有する軸受 〈実験７）の摩耗深さ損失については、未変成対象物（実験１）のそれよりもは ｌυの僅かに小さいだけであった。ＰＰＳ　（Ｖ−１）添加剤のみを含有する軸 受による摩耗寿命の改善は、この潤滑型試験においては、実施例３の非潤滑型摩 耗寿命試験における場合に比べて非常に小さいものであった。

友凰亘１ 自動車用ストラットアセンブリにおけるブツシュ性能試験（各試験につき１，０ ００，０００サイクル（総試賎数２７）） 内径２０ｍ×長さ１５履ブツシユから、自動車用ストラットアセンブリ、＜　５ ｔｒｕｔ　ａｓｓｅｍｂｌｙ）の製造業者用ロントガイドスリーブハウジング（ ｒｏｄ　ｇｕｉｄｅ　ｓｌｅｅｖｅｈｏｕｓｉｎｇ　）を組み立てた。ロッドを １０６サイクル／分の頻度で５インチ間ストロークさせる間、ストラット容器の ガイドスリーブ部に対し、漸次６０．１００および２００ボンドの脈動側面荷重 を、一方向に１５秒間、そしてその８０’異なる方向に２０秒間かけた。試験終 了後、ブツシュ内側表面について、多孔質青銅基層からの上塗り自己潤滑層の分 子１１ｔ（剥離）を調べた。

青銅基層から剥離し た最上被覆層　試験 実験Ｎ０　添加剤の種類　−仁１０迷」エム２喧」【Ｊシ敗Ｄ−１１無添加　３ 　１０ ８　クレー　６９ ＰＰＳ（Ｖ−１）／タレ ９　−：３／１　０　８ （５，８重量％） ＰＰＳ（Ｖ−１＞およびクレーを含有する二成分添加剤軸受は、試験を行ったど の軸受についても上塗り層の剥離が起こらず、この百方サイクルテストに耐えた 。

及魔■ヱ 高速衝撃時の自動車用ストラットアセンブリにおけるブツシュ性能試験 自動車用ストラット製造業者により、内計２０ｍｍＸ長さ１５ｍのブツシュを用 いてストラッ］−アセンブリのロッドガイドスリーブが組み立てられ、高速試験 装置により性能評価された。この高速試験（反動速度１０４インチ／秒、圧縮速 度３．９インチ／秒）は、自動車が高速道路上の穴（ｐｏｔｌｌｏｌｅｓ）に落 ち込んで衝撃を受けた時のストラット機能の極限を評価することを意図したもの である。４インチ間隔ストロークが１．１２秒間に１サイクルの頻度で、合計１ ０．０００サイクル行なわれる間、ストラットのガイドスリーブ部分に１００ボ ンドの側面荷重がかけられた。試験終了後、ブツシュの内側表面について、多孔 質青銅基層からの上塗り自己潤滑層の分離（剥離）を調べた。

青銅基層か　最上被覆層 ら剥離した　が剥離しな 最上被覆層　かった軸受 実験　（剥離した　試験　の重は損失 監　添加剤の種類　１１」ユ　ｌ　記１−一１　無　添　加　４４ ７　ＰＰ５（Ｖ−１）　０　３０．１６２８　カオリンクレー　２　３０．１４ ４ＰＰＳ（Ｖ−１）／クレ ９　−：３／１　（５，８０５０，１２５重呈％） ＰＰＳ（Ｖ−１１／クレ １０−；３／１　（１１，００１０，１４１重量％） ＰＰ５（Ｖ−１＞およびクレーを含有づる二成分添加剤軸受（実験９および１０ ）並びに１）ＰＳ（Ｖ−１）を含有づる単一添加剤軸受は、この高速反動スｌ− ラッ１−試験にＪ３いて、自己潤滑性被覆の剥離から完全に免れた。

対照未変成軸受（実験１）ａ５よび単一添加剤のクレーで変成した軸受（実験８ ）については、やはり被覆の剥離が起こった。

剥離破損、特に高速衝撃ストラッドロッドスピードにお１プる剥離破損のメカニ ズムについては未だ十分にわかっていないが、シャフトと軸受自己潤滑性最上層 間の油流は、層表面にて非常にその勢いを増大させるものと考えられる。この勢 いは、焼結青銅粒子表面層と上塗り自己潤消性拐との間の結合を破壊づるのに十 分なものであると思われる。自己潤滑性軸受組成物に関する本発明の好ましい具 体例（実験例９〜１１）においては明らかに剥離抵抗性が改善されモいる。

本発明の好ましい具体例においては、クレーの油保持能力により、また別の相乗 効果が生じるものと考えられる。軸受が使用されている間に最上層は摩耗される が、この摩耗により常に新たなりレー粒子が表面に露出し、表面での油との緊密 な接触がなされる。そしてクレー粒子に保持された防護的油膜の形成により、損 傷を受けやすい表面部分が高速流を直接受けることを防ぐことができるのである 。

国際ｘ、’ｉｉ査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．裏金、裏金上の多孔質層、そして多孔質層上の、および内部に浸透した焼結 ライニングより成る自己潤滑性複合軸受において、前記ライニングが、主要重量 割合の鉛または潤滑性鉛合金、少い重量割合のポリテトラフルオロエチレンのホ モポリマーおよびコポリマーから成る群より選ばれる過フッ化物ポリマー、平均 粒径約２０ミクロン以下の粒状熱可塑性ポリマー約３〜約１５重量％、およびク レー約１〜約５重量％より成る混合物から形成され、また前記熱可塑性ポリマー が、多孔質層に対する焼結ライニングの接着性を改善し、前記混合物を焼結して ライニングを形成する際にほとんど分解しないようなものから選ばれることを特 徴とする、剥離抵抗性および耐摩耗性が改善された自己潤滑性の複合軸受。 ２．熱可塑性ポリマーが、ポリアリーレンスルフィドである請求の範囲第１項に 記載の軸受。 ３．粒状熱可塑性ポリマーがポリフェニレンスルフィドである請求の範囲第１項 に記載の軸受。 ４．クレーがモール硬さ約３以下のものである請求の範囲第１項に記載の軸受。 ５．クレーがカオリンである請求の範囲第１項に記載の軸受。 ６．鉛または鉛合金が、過フッ化物ポリマーに対する重量比約１．０〜１．５の 範囲で存在する請求の範囲第１項に記載の軸受。 ７，クレーが平均粒径約２０ミクロン以下のものである請求の範囲第１項に記載 の軸受。 ８．ライニングが、焼結されるに十分な、しかしライニング中の熱可塑性樹脂の 実質的な分解を生ぜしめないような温度および時間にて焼結される、請求の範囲 第１項に記載の軸受。 ９．焼結温度が少なくとも約６７５°Ｆであり、焼結時間が３分間である、請求 の範囲第８項に記載の軸受。 １０．請求の範囲第１項に記載の軸受を含有する衝撃緩衝装置またはマクファー ソンストラット。 １１．多孔質層を有する積層部材を用意し、主要割合の鉛または潤滑性鉛合金、 少い割合のポリテトラフルオロエチレンのホモポリマーおよびコポリマーから成 る群より選ばれる過フッ化物ポリマー、平均粒径約２０ミクロン以下の粒状熱可 塑性ポリマー約３〜約１５重量％、およびクレー約１〜約５重量％より成る混合 物から形成されるライニングを前記多孔質層上に適用し、該ライニングを多孔質 層内に浸透させ、ライニングを焼結するのに十分な、しかしライニング中の熱可 塑性樹脂が実質的に分解しないような時間および温度にてライニングを加熱する ことを特徴とする、自己潤滑性軸受の製造方法。 １２．粒状熱可塑性ポリマーがポリアリーレンスルフィドである請求の範囲第１ １項に記載の方法。 １３．粒状熱可塑性ポリマーがポリフェニレンスルフィドである請求の範囲第１ １項に記載の方法。 １４．クレーがモール硬さ約３以下のものである請求の範囲第１１項に記載の方 法。 １５．クレーがカオリンである請求の範囲第１１項に記載の方法。 １６．鉛または鉛合金が、過フッ化物ポリマーに対する重量比約１．０〜１．５ の範囲で存在する請求の範囲第１１項に記載の方法。 １７．クレーが平均粒径約２０ミクロン以下のものである請求の範囲第１１項に 記載の方法。 １８．焼結温度が少なくとも約６７５下であり、焼結時間が３分間である、請求 の範囲第１１項に記載の方法。 １９．請求の範囲第１１項に記載の方法により製造される軸受。