JPS6280242A - Copper-base sintered thrust bearing containing oil - Google Patents
Copper-base sintered thrust bearing containing oilInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、銅系焼結含油スラスト軸受に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a copper-based sintered oil-impregnated thrust bearing.
(従来技術)
テープレコーダーやVTRのキャプスタンフライホイー
ルあるいはダイレクトドライブ型キャプスタンモーター
などにおいては、第5図(A)、(B)に示すように、
シャフト先端でスラスト荷重を受けることが多い。(Prior Art) In the capstan flywheel or direct drive type capstan motor of a tape recorder or VTR, as shown in FIGS. 5(A) and (B),
Thrust loads are often received at the tip of the shaft.
第6図(A)に示すベルト駆動型のキャプスタンにおい
ては、シャフトlは、円筒状のメタル2゜2を固定した
ハウジング3の貫通孔内にメタル2゜2に支持され、回
転自在に取り付けられる。ハウジング3は、シャーシ4
にネジで固定される。シャフト1は、フライホイール5
に固定され、図示しないベルトで駆動される。シャフト
lの下端は、R型の形状を有し、スラスト軸受6で支持
される。In the belt-driven capstan shown in Fig. 6(A), the shaft l is supported by the metal 2゜2 in a through hole of a housing 3 to which a cylindrical metal 2゜2 is fixed, and is rotatably attached. It will be done. Housing 3 is chassis 4
is fixed with screws. Shaft 1 is flywheel 5
and is driven by a belt (not shown). The lower end of the shaft l has an R-shape and is supported by a thrust bearing 6.
テープ走行時には、テープは、矢印方向にシャフト1の
上部と図示しないピンチローラとの間にはさまれ、フラ
イホイール5のベルト駆動により送られる。スラスト軸
受6にはフライホイール5等の荷重が働く。When the tape runs, the tape is sandwiched between the upper part of the shaft 1 and a pinch roller (not shown) in the direction of the arrow, and is fed by the belt drive of the flywheel 5. A load from the flywheel 5 and the like acts on the thrust bearing 6 .
第6図(B)に示すダイレクトドライブ型のキャプスタ
ンにおいては、シャフト2は、同様に、円筒状のメタル
12.12を固定したハウジング13に回転自在に取り
付けられる。ハウジング13は、シャーシ14にネジで
固定される。シャフト11の下端は、ローター15に固
定される。シャフト11の上端は、R型の形状を有し、
スラスト軸受16に接する。スラスト軸受16は、圧入
によりハウジング13に固定される。シャーン14にス
テーター17を介して固定されたマグネット18.18
が、ローター15と所定のエアギャップを隔てて対向す
る。In the direct drive type capstan shown in FIG. 6(B), the shaft 2 is similarly rotatably attached to a housing 13 to which a cylindrical metal 12.12 is fixed. The housing 13 is fixed to the chassis 14 with screws. The lower end of the shaft 11 is fixed to the rotor 15. The upper end of the shaft 11 has an R-shape,
In contact with the thrust bearing 16. The thrust bearing 16 is fixed to the housing 13 by press fitting. Magnet 18.18 fixed to Shaan 14 via stator 17
is opposed to the rotor 15 with a predetermined air gap in between.
テープ走行時には、テープは、矢印方向にシャフト11
の中央部と、図示しないピンチローラとの間にはさまれ
、マグネット18.18により回転駆動される。スラス
ト軸受16には、マグネット18.18の吸引力が作用
する。When the tape runs, the tape moves along the shaft 11 in the direction of the arrow.
It is sandwiched between the central part of the holder and a pinch roller (not shown), and is rotationally driven by magnets 18 and 18. The thrust bearing 16 is acted upon by the attractive force of the magnet 18.18.
(発明の解決すべき問題点)
一般にキヤプスタン軸1.l!のスラスト荷重は、第7
図に示すように、シャフト先端のR部と表面がフラット
な潤滑性のある樹脂、例えば、ナイロンやポリアセクー
ルの[6,16で受けることか多い。このとき、シャフ
トのスラスト方向にはフライホイールやローターの自重
あるいはマグネット吸引力が働き、その大きさが数百グ
ラムから1〜2キログラムに至るときもある。このよう
に荷重が大きいと、しばしば樹脂の摩耗を招き、スラス
ト方向のエアギャップが変化するなどの支障を来す。(Problems to be solved by the invention) Generally, the capstan shaft 1. l! The thrust load of
As shown in the figure, the R part at the tip of the shaft and the surface are often covered with a flat, lubricating resin such as nylon or polyacecool [6,16]. At this time, the weight of the flywheel or rotor or the magnetic attraction force acts in the thrust direction of the shaft, and the size of the force may range from several hundred grams to 1 to 2 kilograms. Such a large load often causes problems such as abrasion of the resin and a change in the air gap in the thrust direction.
樹脂にグラファイトなどの固体潤滑剤を含有させたりす
ることらあるか、摩耗を防ぐことは困難である。It is difficult to prevent wear, perhaps because the resin contains a solid lubricant such as graphite.
一方、硬くて、かつ、潤滑性のある材料、例えば、セラ
ミックなどをスラスト軸受材として使用すると、スラス
ト軸受材の摩耗はおこらないが、逆に、シャフト先端の
R部が摩耗をおこし、却って、悪い結果を招くことにな
る。On the other hand, if a hard and lubricating material such as ceramic is used as the thrust bearing material, the thrust bearing material will not wear out, but on the contrary, the R part at the tip of the shaft will wear out, and on the contrary, This will lead to bad results.
このように、シャフト先端のR部を受けるスラスト軸受
は、硬くても、軟らかすぎても、良い結果を示さない。In this way, the thrust bearing that receives the R portion at the tip of the shaft will not give good results whether it is too hard or too soft.
つまり、既成の材料では、シャフトあるいはスラスト軸
受のいずれら摩耗を最小に抑えることはむづかしい。従
って、スラスト軸受に適した材料の開発が要請されるに
至った。In other words, it is difficult to minimize wear on either the shaft or the thrust bearing using off-the-shelf materials. Therefore, there has been a demand for the development of materials suitable for thrust bearings.
本発明の目的は、潤滑性にすぐれ、耐摩耗性にとみ、相
手材のシャフトを傷つけたり、摩耗させたりすることの
ない高負荷用のスラスト軸受を堤供することである。An object of the present invention is to provide a thrust bearing for high loads that has excellent lubricity and wear resistance, and does not damage or wear out the mating shaft.
(問題点を解決するための手段)
本発明に係る銅系焼結含油スラスト軸受は、2〜l0v
ol%の周期表第IV〜VI族元素の炭化物の粉末、2
〜10vol%の固体潤滑剤粉末および残部の銅系焼結
含油軸受材の粉末を焼結し、且つ、含油してなる。(Means for solving the problems) The copper-based sintered oil-impregnated thrust bearing according to the present invention has a
ol% carbide powder of elements from groups IV to VI of the periodic table, 2
It is made by sintering and oil-impregnating ~10 vol% solid lubricant powder and the remaining copper-based sintered oil-impregnated bearing material powder.
銅系焼結含油軸受材の粉末の組成は、JIS[3K15
81 5BKI種(青銅系)および2種(鉛青銅系)に
規定されたものに限らず、広く銅系焼結材からなじみ性
および潤滑性を考慮して選べばよい。また、固体潤滑剤
としては、グラファイト、二硫化モリブデン等か使用さ
れる。The composition of the powder of copper-based sintered oil-impregnated bearing material is JIS [3K15
It is not limited to those specified in 815BKI type (bronze type) and type 2 (lead bronze type), but may be selected from a wide range of copper type sintered materials in consideration of conformability and lubricity. Further, as the solid lubricant, graphite, molybdenum disulfide, etc. are used.
(作 用)
周期表第IV〜VI族元索の炭化物は、銅系焼結含油ス
ラスト軸受の耐摩耗性を改善する。また、固体潤滑剤は
、スラスト軸受の潤滑性を改善する。(Function) The carbide of groups IV to VI of the periodic table improves the wear resistance of the copper-based sintered oil-impregnated thrust bearing. Solid lubricants also improve the lubricity of thrust bearings.
(実施例) 以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明者等は、銅系焼結含油軸受材に使用される粉末の
焼結、含油により作製したスラスト軸受は、樹脂に比べ
て摩耗が少なく、また、セラミックに比べてシャフト先
端を摩耗させないと予想した。この銅系焼結含油スラス
ト軸受の成分は、JIs K1581 5BK1種(青
銅系)および2種(鉛青銅系)に規定されたものに限ら
ず、広く銅系焼結材からなじみ性および潤滑性を考慮し
て選べばよい。The present inventors have discovered that thrust bearings manufactured by sintering and oil-impregnating powder used in copper-based sintered oil-impregnated bearing materials have less wear compared to resin, and do not wear out the tip of the shaft compared to ceramic. I expected it. The components of this copper-based sintered oil-impregnated thrust bearing are not limited to those stipulated by JIs K1581 5BK type 1 (bronze-based) and type 2 (lead bronze-based), but are made from a wide range of copper-based sintered materials with good conformability and lubricity. Just consider and choose.
スラスト軸受材に含まれる油は、シャフトとスラスト軸
受の潤滑に寄与するしのであるが、両者の間に油膜を形
成する完全(流体)潤滑は期待できず、境界潤滑となる
。したがって、これを補うために、固体潤滑剤(たとえ
ば、グラファイト、二硫化モリブデン)の添加が必要と
なる。The oil contained in the thrust bearing material contributes to the lubrication of the shaft and thrust bearing, but complete (fluid) lubrication that forms an oil film between the two cannot be expected, resulting in boundary lubrication. Therefore, to compensate for this, it is necessary to add a solid lubricant (eg, graphite, molybdenum disulfide).
グラファイトまたは二硫化モリブデンを添加した銅系焼
結含油材からなるスラスト軸受は、低負荷、つまり、数
百グラム以下の負荷に対しては、樹脂材に比し耐摩耗性
において著しい改良が認められた。Thrust bearings made of copper-based sintered oil-impregnated materials with graphite or molybdenum disulfide added have significantly improved wear resistance compared to resin materials at low loads, that is, loads of several hundred grams or less. Ta.
しかし、負荷が大きくなると、スラスト軸受の摩耗が大
きくなり、使用に耐えられなくなった。However, as the load increased, the thrust bearing became more abrasive, making it unusable.
そこで、スラスト軸受の耐摩耗性を改良するために、周
期表の第IV〜VI族に属する元素の炭化物を銅系焼結
含油材に添加した所、以下に説明するように、耐摩耗性
について著しい改善がされることを見出した。Therefore, in order to improve the wear resistance of thrust bearings, carbides of elements belonging to Groups IV to VI of the periodic table were added to copper-based sintered oil-impregnated material, and as explained below, the wear resistance was improved. We found that there was a significant improvement.
スラスト軸受の作製は、次のように行った。Sn粉末1
0wt%、グラファイト粉末3wt%、WC粉末l0w
t%(5,4vol%)およびCu粉末残部なる組成を
もつ混合粉をφ11.3X10 のタブレット形に圧縮
成形した。これを水素ガス雰囲気中で700℃で30分
焼結した後、減圧下にてISOVG220相当の鉱油を
含浸させた。このとき、含油率は18vol%になった
。(なお、銅系焼結含油スラスト軸受の製造は、他の方
法を用いてもよい。)この焼結含油スラスト軸受に、第
6図に示すごとく、ステンレス5US420J2からな
るφ3のシャフト先端R部を通じて2kgの荷重をかけ
、シャフトの回転数を90 Orpmとして、1000
時間のランニングテストを実施した。The thrust bearing was manufactured as follows. Sn powder 1
0wt%, graphite powder 3wt%, WC powder 10w
A mixed powder having a composition of t% (5.4 vol%) and the balance being Cu powder was compression molded into a tablet shape of φ11.3×10 2 . After sintering this at 700° C. for 30 minutes in a hydrogen gas atmosphere, it was impregnated with mineral oil equivalent to ISO VG 220 under reduced pressure. At this time, the oil content was 18 vol%. (It should be noted that other methods may be used to manufacture the copper-based sintered oil-impregnated thrust bearing.) As shown in Fig. 6, the end R portion of the φ3 shaft made of stainless steel 5US420J2 is inserted into the sintered oil-impregnated thrust bearing. Applying a load of 2 kg and setting the rotation speed of the shaft to 90 Orpm, 1000
A time running test was conducted.
第2図に示すように、摩耗量は、はじめ急に増加した後
、約500時間後はほぼ一定になった。As shown in FIG. 2, the amount of wear increased rapidly at first, and then became almost constant after about 500 hours.
これは、シャフト先端とスラスト軸受との摩擦により両
者のなじみがよくなり、摩擦がしだいに軽減され、両者
が十分になじむと、定常状聾になることを示す。比較材
として、WCおよびC(グラファイト)を含有さけずに
同様に作製した銅系焼結含油軸受および現在一般に使用
されているポリアセタール樹脂を用いたスラスト軸受に
ついて、同様なランニングテストを行った。This indicates that the friction between the tip of the shaft and the thrust bearing improves their familiarity, the friction is gradually reduced, and when the two become sufficiently familiar, steady-state deafness occurs. As comparison materials, similar running tests were conducted on a copper-based sintered oil-impregnated bearing produced in the same manner without containing WC and C (graphite), and a thrust bearing using polyacetal resin, which is currently commonly used.
その結果、500時間経過時において比較すると、表に
示すように、本発明品は、WCおよびCを含有しない銅
系焼結含油スラスト軸受に比し、耐摩耗性に関して著し
い改善がみられた。As a result, when comparing the results after 500 hours, as shown in the table, the product of the present invention showed a significant improvement in wear resistance compared to a copper-based sintered oil-impregnated thrust bearing that does not contain WC or C.
表
第1図に、WC添加量を変化させたときのスラスト軸受
の摩耗量の変化を示す。炭化物の含有量がlovol%
を越えて多くなると、急速にスラスト軸受の摩耗が進行
する。これは、スラスト軸受が硬くなりすぎたために、
シャフトが摩耗しはじめ、その影響でスラスト軸受の方
も摩耗したものである。一方、炭化物が約2v01%よ
り少なくなると、炭化物を含まないものと同様にスラス
ト軸受の摩耗か大きくなる。したがって、WCの含有量
は、2vol%以上10vol%以下の範囲内が好まし
い。Table 1 shows the change in the wear amount of the thrust bearing when the amount of WC added is changed. Carbide content lovol%
When the amount exceeds , the wear of the thrust bearing progresses rapidly. This is because the thrust bearing has become too hard.
The shaft began to wear out, and as a result, the thrust bearing also wore out. On the other hand, if the carbide content is less than about 2v01%, the wear of the thrust bearing will increase, similar to those without carbide. Therefore, the content of WC is preferably in the range of 2 vol% or more and 10 vol% or less.
添加物として、WC以外の周期表第IV〜VI族元素の
炭化物(代表的なものとしては、TiC,VC。As additives, carbides of elements from groups IV to VI of the periodic table other than WC (typical examples include TiC and VC.
CrJCt、NbC,Mo、C,HrC,TaCなど)
を用いた場合も、同様に耐摩耗性が改善され、また、そ
の効果には、いずれも大きな差が認められなかった。CrJCt, NbC, Mo, C, HrC, TaC, etc.)
A similar improvement in abrasion resistance was observed when using the following methods, and no significant difference was observed in the effects.
第3図(A)〜(D]こ、銅系焼結含油材にそれぞれ周
期表第IV〜VI族元素の炭化物WC,’1’iC。3(A) to (D) Carbides of elements from groups IV to VI of the periodic table WC and '1'iC are respectively added to the copper-based sintered oil-impregnated material.
MoC,TaCを添加したものについての圧環強さを示
す。添加量が10vol%以下であれば、圧環強さ15
kg/mm2以上を確保できる。圧環強さは、円筒状焼
結含油軸受の一種の曲げ強度を表わす量である。(JI
SBI581では、銅系焼結含油軸受は、含油率185
以上で圧環強さ15kg/mm”以上と規定されている
。)銅系焼結含油材は、炭化物量が増すにつれ、硬くは
なるが、もろくなるので、圧環強さは低下する。炭化物
添加量がlovol%で、圧環強さは、炭化物の種類に
よらず、はとんど同じ値であり、l 5 kg/n+n
+2よりやや大きい。したがって、炭化物の含有量は、
10 vol%以下であることが好ましい。The radial crushing strength is shown for those to which MoC and TaC are added. If the amount added is 10 vol% or less, the radial crushing strength is 15
kg/mm2 or more can be secured. Radial crushing strength is a quantity representing a type of bending strength of a cylindrical sintered oil-impregnated bearing. (JI
In SBI581, copper-based sintered oil-impregnated bearings have an oil content of 185
(The above specifies that the radial crushing strength is 15 kg/mm" or more.) Copper-based sintered oil-impregnated materials become harder but more brittle as the amount of carbide increases, so the radial crushing strength decreases. Amount of carbide added is lovol%, and the radial crushing strength is almost the same value regardless of the type of carbide, l 5 kg/n+n
Slightly larger than +2. Therefore, the carbide content is
It is preferably 10 vol% or less.
第4図に示すように、固体潤滑剤としてのグラファイト
の含有量が2vol%より少ないと、炭化物の含有量に
よって程度は異なるが、シャフトの摩耗をおこしやすく
なる。一方、グラファイトの含有量が増加するにつれて
、圧環強さが低下し、10vol%を越えると15kg
/mm”を確保できなくなるとともに、強度低下に起因
するスラスト軸受の摩耗が大きくなる。よって、グラフ
ァイトの含有量は、2〜l0vol%が好ましい。As shown in FIG. 4, if the content of graphite as a solid lubricant is less than 2 vol %, the shaft is likely to wear, although the degree varies depending on the carbide content. On the other hand, as the graphite content increases, the radial crushing strength decreases, and when it exceeds 10 vol%, the radial crushing strength decreases to 15 kg.
/mm'' cannot be ensured, and the wear of the thrust bearing due to the decrease in strength increases.Therefore, the graphite content is preferably 2 to 10 vol%.
以上のように、銅系焼結含油材に周期表第IV〜VI族
元素の炭化物を2vol%以上10vol%以下含有す
ることにより銅系焼結含油スラスト軸受の耐摩耗性が改
善される。As described above, the wear resistance of the copper-based sintered oil-impregnated thrust bearing is improved by containing 2 vol% or more and 10 vol% or less of carbides of Group IV to VI elements of the periodic table in the copper-based sintered oil-impregnated material.
これらの炭化物は、ビッカース硬度1800kg/mm
”以上の硬さをもち、銅系焼結含油材の中に微細に分散
する。したがって、スラスト軸受は、適当な組成におい
て、
■マトリックスを構成する銅系焼結材のシャフトとのな
じみ性および潤滑性、
■含浸された油による潤滑性、
■グラファイト(固体潤滑材)の固体潤滑性、■硬い周
期表第IV〜VI族元木炭化物のマトリックス中への分
散による耐摩耗性、
のいずれをも発揮し、耐摩耗性と潤滑性との両者ともす
ぐれている。These carbides have a Vickers hardness of 1800 kg/mm
It has a hardness of more than Lubricity, ■ Lubricity due to impregnated oil, ■ Solid lubricity of graphite (solid lubricant), ■ Wear resistance due to dispersion of hard Group IV to VI group charcoal carbide in the matrix. It also exhibits excellent wear resistance and lubricity.
以上に説明したスラスト軸受は、第6図(A)。The thrust bearing explained above is shown in FIG. 6(A).
(B)に示した構成のキャプスタンに使用できる。It can be used for the capstan having the configuration shown in (B).
ただし、第6図(B)に示した構成においては、スラス
ト軸受16をネジ化めする場合は、第5図に示すように
、銅系焼結含油材16°を、側面にネジ加工した、樹脂
等の支持材16”に埋め込み、支持材16“をネジで固
定する。However, in the configuration shown in FIG. 6(B), when the thrust bearing 16 is threaded, as shown in FIG. It is embedded in a support material 16'' such as resin, and the support material 16'' is fixed with screws.
(発明の効果)
本発明によれば、シャフトとのなじみがよく、したがっ
て、シャフトを傷つけたり、摩耗させたりすることなく
、また、自らも摩耗しにくいスラスト荷重受用焼結含油
スラスト軸受を提供することができる。(Effects of the Invention) According to the present invention, it is possible to provide a sintered oil-impregnated thrust bearing for thrust load receiving that has good compatibility with the shaft, therefore does not damage or wear the shaft, and is also resistant to wear itself. be able to.
第1図はWCを添加した銅系焼結含油スラスト軸受の耐
摩耗量をWC添加量に対して示すグラフである。
第2図はWCを添加した銅系焼結含油スラスト軸受の耐
摩耗量のランニング特性を示すグラフである。
第3図(A)〜(D)は、それぞれWC,TiClMo
C,TaCを添加した銅系焼結含油材の圧環強さのグラ
フである。
第4図はグラファイトを添加した銅系焼結含油スラスト
軸受の耐摩耗量をグラファイト添加量に対して示すグラ
フである。
第5図はスラスト軸受の一例の断面図である。
第6図(A)、(B)は、それぞれキャプスタンシャフ
トとスラスト軸受の配置を示す断面図である。
第7図は、シャフト先端とスラスト軸受との接触部分の
拡大断面図である。
1・・・キャプスタンのシャフト、
6・・・スラスト軸受、
11・・・キャプスタンのシャフト、
16・・・スラスト軸受。
特許出願人 日本科学冶金株式会社代 理
人 弁理士 前出 葆ばか2名113図FIG. 1 is a graph showing the wear resistance of a copper-based sintered oil-impregnated thrust bearing to which WC has been added versus the amount of WC added. FIG. 2 is a graph showing the running characteristics of the wear resistance of a copper-based sintered oil-impregnated thrust bearing to which WC is added. Figure 3 (A) to (D) are WC, TiClMo, respectively.
It is a graph of the radial crushing strength of a copper-based sintered oil-impregnated material to which C and TaC are added. FIG. 4 is a graph showing the wear resistance of a copper-based sintered oil-impregnated thrust bearing to which graphite has been added versus the amount of graphite added. FIG. 5 is a sectional view of an example of a thrust bearing. FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views showing the arrangement of the capstan shaft and thrust bearing, respectively. FIG. 7 is an enlarged sectional view of the contact portion between the shaft tip and the thrust bearing. 1... Shaft of capstan, 6... Thrust bearing, 11... Shaft of capstan, 16... Thrust bearing. Patent applicant: Nippon Kagaku Yakin Co., Ltd.
People Patent Attorneys Previously 2 Idiots Figure 113
Claims (1)
物の粉末、2〜10vol%の固体潤滑剤粉末および残
部の銅系焼結含油軸受材の粉末を焼結し、且つ、含油し
てなる銅系焼結含油スラスト軸受。(1) Sintering 2 to 10 vol% of carbide powder of Group IV to VI elements of the periodic table, 2 to 10 vol% of solid lubricant powder, and the remaining powder of copper-based sintered oil-impregnated bearing material, and Copper-based sintered oil-impregnated thrust bearing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22054085A JPS6280242A (en) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | Copper-base sintered thrust bearing containing oil |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22054085A JPS6280242A (en) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | Copper-base sintered thrust bearing containing oil |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6280242A true JPS6280242A (en) | 1987-04-13 |
JPH0535205B2 JPH0535205B2 (en) | 1993-05-26 |
Family
ID=16752590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22054085A Granted JPS6280242A (en) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | Copper-base sintered thrust bearing containing oil |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS6280242A (en) |
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