TWI416021B - 含油軸襯、無油鏈條及含油軸襯的製造方法 - Google Patents

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Tsubakimoto Chain Co
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Description

含油軸襯、無油鏈條及含油軸襯的製造方法
本發明係有關於一由浸潤潤滑油之金屬燒結體所形成的含油軸襯，用在動力傳動機構及搬運機構等，且無須補給含油即可以在使得浸潤在含油軸襯的潤滑油滲出的狀態下，讓含油軸襯與銷可滑動之無油鏈條及含油軸襯的製造方法。
習知上，皆使用軸襯鏈條，滾輪鏈條等鏈條來作為動力傳動機構及搬運機構。其中軸襯鏈條，係讓兩端部藉由兩個軸襯(軸承軸襯)所連結的一組內部平板、以及插通到兩組內部平板相鄰接者之軸襯之兩個銷所連結的一組外部平板，交互連結而構成之。如果用在滾輪鏈條情況下須進一步具備可由外嵌入到軸襯的滾輪。
作為構成上述鏈條的軸襯，眾所皆知者是一種無油鏈條，其利用由浸潤有潤滑油的燒結構件所構成的含油軸襯，無須補給含油即可在使得浸潤在含油軸襯的潤滑油滲出的狀態下讓含油軸襯與銷滑動所構成者。
在專利文獻1中揭示有讓具有直鏈結構或側鏈結構之氟元素鍵結油浸潤於軸襯之無油鏈條的發明。
專利文獻1特開2004-286115號公報
一般眾所皆知，就如專利文獻1所示，讓氟元素鍵結油(Perfluroropolyether phosphate,PFPE)浸潤於軸襯內來達到提高在高溫區中的潤滑功能。在專利文獻1之中，係於PFPE中搭配聚聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene：PTFE)來達到提高更佳的潤滑功能。
如果將上述潤滑油浸潤在由金屬燒結體所構成的軸襯時，要進行真空抽取將軸襯浸潤於潤滑油中之後，再將外部氣體引入然後進行一連串的將潤滑油浸潤於軸襯的處理步驟。
將含油軸襯用在鏈條軸承時，則不同於用在馬達等之高速旋轉軸承之情況，一般而言，含油軸襯與銷(或者軸)的滑動較為低速、高面壓，且由於係進行擺動運動，所以浸潤於含油軸襯的潤滑油之最佳動黏度必須大於用在馬達等旋轉運動之軸承專用的潤滑油。
而專利文獻1的無油鏈條，由於在高溫環境下PFPE的動黏度會變小，因此PFPE較容易從含油軸襯的氣孔流出，且較容易從滑動部流出而產生油膜中斷，無法長時間保有滑動面的潤滑性，進而衍生出縮短鏈條的抗磨損延伸壽命之類問題。
本發明乃有鑒於上述實情而完成者。目的在提供一含油軸襯，其係藉由使40℃中的動黏度大於等於350mm2 /s的潤滑油浸潤在軸襯中所構成，將此含油軸襯用在無油鏈條等的軸承情況下，即使在高溫環境下也充分具有潤滑油的動黏度，因此於滑動部不會產生油膜中斷現象而可保有良好的抗磨損壽命。
另外，本發明目的將提供一種無油鏈條，係藉由使用前述含油軸襯，即使用在環境溫度為150℃~250℃等的高溫環境下，也充分具有潤滑油的動黏度，不會於滑動部產生油膜中斷且可長時間良好保持有磨損面的潤滑性，進而可保有良好的抗磨損延伸壽命。
而且，本發明目的在提供一種含油軸襯的製造方法，藉由包含一將動黏度對應於含油軸襯使用溫度的潤滑油浸潤於軸襯的步驟，當該含油軸襯用在無油鏈條等的軸承情況時，在高溫環境下也充分具有潤滑油的動黏度，因此不會在滑動部產生油膜中斷，能夠長時間具有良好的抗磨損壽命。
本發明群於精心研討解決上述課題下，發現將40℃中的動黏度為既定的數值範圍之潤滑油浸潤於軸襯而構成含油軸襯，將此含油軸襯用在軸承時，在高溫環境下，不會於滑動部產生油膜中斷、而具有良好的抗磨損壽命。又，以下所示的動黏度數值範圍，乃基於在獲得良好抗磨損壽命時，含油軸襯所含之潤滑油動黏度的規格幅度(針對規格中間值的幅度)下限值所制定之。
也就是說，第一發明係一種含油軸襯，係由浸潤有主要成份為全氟聚醚(Perfluroropolyether)的潤滑油之金屬燒結體所構成者，其中前述潤滑油在40℃的動黏度為大於等於350mm2 /s。
第二發明之含油軸襯，係於第一發明中前述動黏度為大於等於720mm2 /s。
第三發明之含油軸襯，係於第一發明中前述動黏度為大於等於1020mm2 /s。
第四發明之無油鏈條，係交互連結有一組內部平板及一組外部平板而構成者，該一組內部平板係藉由兩個含油軸襯所連結者；該一組外部平板係由插通到相鄰接內部平板之相鄰接含油軸襯之兩個銷所連結者；其中，前述含油軸襯為前述第一發明至第三發明之含油軸襯。
第五發明之含油軸襯之製造方法，係包含一在由金屬燒結體所構成之軸襯中浸潤主要成份為全氟聚醚的潤滑油之步驟，其中該步驟係於前述軸襯中浸潤在40℃的動黏度為大於等於350mm2 /s的潤滑油。
第六發明之含油軸襯之製造方法，係包含一在由金屬燒結體所構成之軸襯中浸潤主要成份為全氟聚醚的潤滑油之步驟，其中該步驟係於前述軸襯中浸潤在40℃的動黏度為大於等於720mm2 /s的潤滑油。
第七發明之含油軸襯之製造方法，係包含一在由金屬燒結體所構成之軸襯中浸潤主要成份為全氟聚醚的潤滑油之步驟，其中該步驟係於前述軸襯中浸潤在40℃的動黏度為大於等於1020mm2 /s的潤滑油。
在本發明之含油軸襯中，如果將前述含油軸襯用在無油鏈條等軸承時，即使在高溫環境下潤滑油動黏度仍夠大，因此能夠抑制潤滑油從含油軸襯的氣孔中過度流出，進而抑制從滑動部過量流出。因此，可以長時間於含油軸襯的內圍面供應具有適當動黏度的潤滑油，而不會於滑動部產生油膜中斷，且可保持滑動面之良好潤滑性而使軸承具有良好的抗磨損壽命。
在本發明之無油鏈條中，即使用在環境溫度為150℃~250℃等之高溫環境下時，潤滑油動黏度仍夠大，因此能夠抑制潤滑油從含油軸襯的氣孔中過度流出，進而抑制從滑動部過量流出，而不會於滑動部產生油膜中斷，且可保持磨損面之良好潤滑性。因此，具有良好的抗磨損延伸壽命。
在本發明之含油軸襯的製造方法中，由於包含一將動黏度對應於含油軸襯的使用溫度之潤滑油浸潤在軸襯的步驟，因此使用此含油軸襯來構成無油鏈條等機械要素時，由於在高溫環境下潤滑油動黏度仍夠大，因此能夠抑制潤滑油從含油軸襯的氣孔中過度流出，進而抑制從滑動部過量流出，而不會於滑動部產生油膜中斷，且可長時間保有磨損面之良好潤滑性而使機械要素具有良好的抗磨損壽命。同時，由於動黏度過高，因此潤滑油本身的溫度不會因摩擦熱而升高。
如果藉由本發明之含油軸襯的話，由於在軸襯中浸潤有於40℃中的動黏度大於等於350mm2 /s之潤滑油，因此將前述含油軸襯用在無油鏈條等軸承時，即使在高溫環境下也具有充分的潤滑油動黏度，不會於滑動部產生油膜中斷且具有良好的抗磨損延伸壽命。
如果藉由本發明之無油鏈條的話，由於使用本發明之含油軸襯，即使是用在環境溫度為150℃~250℃等的高溫環境下，也具有充分的潤滑油動黏度而不會於滑動部產生油膜斷，可使得無油鏈條長時間保有磨損面之良好潤滑性且具有良好的抗磨損壽命。
如果藉由本發明之含油軸襯的製造方法的話，由於具備有一將動黏度對應於含油軸襯使用溫度的潤滑油浸潤在軸襯的步驟，因此將此含油軸襯用在無油鏈條等之軸承時，即使在高溫環境下也具有充分的潤滑油動黏度，因此不會於滑動部產生油膜中斷進而可長時間具有良好的抗磨損壽命。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
以下，將藉由實施形態所示圖面來具體說明本發明。
第一實施形態
第一圖為表示本發明之第一實施形態無油鏈條1局部立體圖。
無油鏈條1的內部平板2及外部平板4，係於長圓形之平板構件中央部兩端邊緣形成有往內側下凹的圓弧狀，且於長圓兩端附近具有各開鑿孔2a，2a及孔4a，4a之略為8字狀，其中平板寬度及所鑿開之孔徑係內部平板2大於外部平板4。內部平板2的兩個孔2a，2a各嵌緊有圓筒狀之含油軸襯3，3之其中一端，藉由將含油軸襯3，3之另一端嵌緊到兩個孔2a，2a來連結內部平板2，2。於含油軸襯3，3可旋轉自如從外嵌入有大於前述含油軸襯3，3外徑之內徑的筒狀滾輪6，6。
於另外之外部平板4的兩個孔4a，4a各嵌緊有圓柱狀的銷5，5之其中一端。其中銷5，5的直徑小於含油軸襯3，3之內徑，而長度大於內部平板2，2間的距離。
將銷5，5插通到相鄰之內部平板2，2的相鄰含油軸襯3，3之狀態下，利用將銷5，5的另一端嵌緊到另一側之外部平板4的孔4a，4a，來連結外部平板4，4和兩對內部平板2，2。如以上所述，利用交互連結外部平板4，4和內部平板2，2來構成無油鏈條1。
含油軸襯3係一由鐵類之燒結金屬所構成且具有複數個氣孔。
浸潤於含油軸襯3，3之潤滑油，其主要成分為PFPE。其中PFPE係由碳、氧及氟所構成，且完全不含氫及氯，因此具有極佳之高溫抗熱性及抗氧化性且為低蒸氣壓，即使在高度真空下也具有幾乎毫無蒸發的性質。以下化學式1~5為表示PFPE之結構式中之範例。
化學式4~5的PFPE係一具有直鏈結構，化學式1~3的PFPE具有側鏈基。一般而言，具有直鏈結構的PFPE雖然在高溫下的分子結合力較強且熱穩定性佳，但太昂貴。一般而言，具有側鏈基的PFPE動黏度較高，由於可抑制該PFPE從含油軸襯3的氣孔過量流出、從滑動部過量流出、且抑制油膜中斷，因此最好係使用具有側鏈基之PFPE、或混合使用前述PFPE與直鏈結構之PFPE。對具有側鏈基之PFPE的PFPE整體質量比例最好為50~100質量百分率。
前述潤滑油，除了PFPE外，也可配合譬如PTFE等增稠劑等。
潤滑油最好係在40℃中的動黏度為大於等於350mm2 /s。如果無油鏈條1用在環境溫度為大於等於120℃而小於200℃時，則在40℃中的動黏度最好為大於等於720mm2 /s。如果無油鏈條1用在環境溫度為大於等於200℃時，則在40℃中的動黏度最好為大於等於1020mm2 /s。
當前述動黏度為大於等於350mm2 /s時，即使讓無油鏈條1用在環境溫度為150℃~250℃情況下，由於具有充分之潤滑油的動黏度，因此可以抑制潤滑油過量從含油軸襯3氣孔流出，且可抑制從滑動部過量流出，不會產生油膜中斷，進而可長時間保持良好的磨損面之潤滑性，讓無油鏈條1具有良好的抗磨損延伸壽命。
以下，將說明含油軸襯3的製造方法。
讓潤滑油浸潤於由鐵類之燒結體所構成的軸襯來製造含油軸襯3之情況時，首先先進行真空吸引，將軸襯浸潤於主要成分為PFPE的潤滑油中之後，再導入外部氣體來進行一連串將潤滑油浸潤於軸襯處理步驟。另外，也可將軸襯浸潤於前述潤滑油之後，再進行真空吸引，且導入外部氣體，使潤滑油浸潤於軸襯中。其中處理溫度大約為100~150℃。
如果無油鏈條1用在環境溫度為大於等於150而小於200℃情況時，最好將在40℃中的動黏度為大於等於350mm2 /s之潤滑油浸潤於軸襯中，而將前述動黏度為大於等於720mm2 /s的潤滑油浸潤於軸襯中更佳。
如果無油鏈條1用在環境溫度為大於等於200℃情況時，最好將在40℃中的動黏度為大於等於720mm2 /s之潤滑油浸潤於軸襯中，而將前述動黏度為大於等於1020mm2 /s的潤滑油浸潤於軸襯中更佳。
在本實施形態之無油鏈條1中，係對應於無油鏈條1的使用溫度且於軸襯中浸潤有適當的動黏度之潤滑油，因此可長時間抑制在滑動部中的油膜中斷，進而可保持良好的磨損面的潤滑性而不須補給油既可抑制含油軸襯3及銷5的磨損。因此，可提高無油鏈條1的抗磨損延伸壽命。而且，動黏度不會過高，因此不會發生讓潤滑油本身的溫度因為摩擦熱而提高溫度的現象。
第二實施形態
第二圖為表示本發明之第二實施形態無油鏈條11局部立體圖。其中，凡與第一圖相同的部分皆標識相同符號而省略詳細說明。
本實施形態之無油鏈條11中，於外部平板4，4內面，讓形狀大約等同於前述外部平板4，4之密封構件7，7抵接這一點，係不同於第一實施形態的無油鏈條1。其中密封構件7，7係使用PTFE構成為毛毯狀，讓PFPE滲透。
在本實施形態中，等同於第一實施形態，也就是在含油軸襯3的氣孔中浸潤有前述潤滑油。因此，於含油軸襯3的內圍面可供給具有適當的動黏度之潤滑油，因此可長時間良好保持含油軸襯3與銷5之磨損面的潤滑性。同時，利用前述密封構件7，7能夠抑制潤滑油從含油軸襯3和銷5間溢出，而且由於也可從前述密封構件7，7供給PFPE，因此可進一步提高潤滑性進而提高抗磨損延伸壽命。
第三實施形態
第三圖為表示本發明之第三實施形態無油鏈條12局部立體圖。其中，凡與第一圖相同的部分皆標識相同符號而省略詳細說明。
本實施形態之無油鏈條12，不具有滾輪6，6這一點，不同於實施形態1的無油鏈條1。
在本實施形態中，等同於第一實施形態，也就是在含油軸襯3的氣孔中浸潤有前述潤滑油。因此，於含油軸襯3的內圍面可供給具有適當的動黏度之潤滑油，因此可長時間良好保持含油軸襯3與銷5之磨損面的潤滑性，進而可提高在高溫下的抗磨損延伸壽命。
實施例
以下，將藉由實施例來具體說明本發明。
實施例1
實施例1的無油鏈條具有等同於前述第一實施形態的無油鏈條1的相同結構。
浸潤於這種無油鏈條之含油軸襯之潤滑油，使用NOK股份有限公司製造之「BARRIERTA J 400 FLUID」(40℃的動黏度：型錄換算值390mm2 /s、規格幅度351~429mm2 /s)之PFPE。
將軸襯浸潤於前述潤滑油，再將前述潤滑油浸潤於軸襯的氣孔，而使用所取得之含油軸襯來製作出實施例1之無油鏈條。
實施例2
實施例2的無油鏈條具有等同於前述實施例1的無油鏈條1的相同結構。浸潤於含油軸襯之潤滑油，除了使用NOK股份有限公司製造之「BARRIERTA J 800 FLUID」(40℃的動黏度：型錄換算值800mm2 /s、規格幅度720~880mm2 /s)之PFPE外，其於皆等同實施例1來製作出無油鏈條。
實施例3
實施例3的無油鏈條具有等同於前述實施例1的無油鏈條1的相同結構。浸潤於含油軸襯之潤滑油，除了使用NOK股份有限公司製造之「BARRIERTA J」系列之40℃動黏度1200mm2 /s替代品(規格幅度1020~1380mm2 /s)之PFPE外，其於皆等同實施例1來製作出無油鏈條。
比較例1
比較例1之無油鏈條，具有等同於前述實施例1的無油鏈條1的相同結構。浸潤於含油軸襯之潤滑油，除了使用有NOK股份有限公司製造之「BARRIERTA J 180 FLUID」(40℃的動黏度：型錄換算值180mm2 /s、規格幅度162~198mm2 /s)之PFPE外，其於皆等同實施例1來製作出無油鏈條。
為了要評估實施例1~3及比較例1之無油鏈條的抗磨損延伸壽命，分別以環境溫度為150℃，200℃及250℃來測定無油鏈條的抗磨損延伸量。其中，於環境溫度為250℃中，比較例1的無油鏈條，由於超過使用溫度範圍故不進行實驗。
將各無油鏈條以無端環狀騰空懸掛於兩個鏈輪齒(sprocket)(齒輪數：16T，轉速：500r/min)，環境溫度為150℃情況下使用傳動力：6.33Kw，200℃情況下使用傳動力：4.75Kw，環境溫度為250℃情況下使用傳動力：3.17Kw，來各自進行運轉實驗。第四圖至第六圖之圖表為表示其結果。其中第四圖為表示於環境溫度為150℃中之運轉時間比與磨損延伸量之關係圖表，第五圖為表示於環境溫度為200℃中之運轉時間比與磨損延伸量之關係圖表，第六圖為表示於環境溫度為250℃中之運轉時間比與磨損延伸量之關係圖表。無論任一圖表，皆將實施例1的磨損延伸量到達0.5%時之運轉時間設為1。
從第四圖圖表可知，於環境溫度為150℃實驗中，實施例1至3的無油鏈條，皆具有約等同之抗磨損延伸壽命，比較例1無油鏈條之抗磨損延伸壽命比其他之無油鏈條降低約20%。
另外，從第五圖圖表可知，於環境溫度為200℃實驗中，實施例2無油鏈條之抗磨損延伸壽命比實施例1之無油鏈條增加約20%，實施例3無油鏈條之抗磨損延伸壽命比實施例1之無油鏈條增加約50%，比較例1無油鏈條之抗磨損延伸壽命比實施例1之無油鏈條降低約30%。
另外，從第六圖圖表可知，於環境溫度為250℃實驗中，實施例2無油鏈條之抗磨損延伸壽命比實施例1之無油鏈條增加約20%，實施例3無油鏈條之抗磨損延伸壽命比實施例1之無油鏈條增加約65%。
由上述可知，使動黏度對應於無油鏈條之使用溫度的潤滑油浸潤於軸襯中，並使用此含油軸襯來構成無油鏈條時，可提高無油鏈條之抗磨損延伸壽命。
無論前述第二及第三實施形態及之無油鏈條，皆可確認於軸襯中浸潤有動黏度對應於無油鏈條之使用溫度的潤滑油，而使用此含油軸襯來構成無油鏈條，可提高無油鏈條之抗磨損延伸壽命。
本發明之含油軸襯可適用在用於動力傳動機構及搬運機構等之軸襯鏈條，滾輪鏈條等型態之無油鏈條等機械要素。
以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利保護範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之權利保護範圍內，合予陳明。
1、11、12．．．無油鏈條
2．．．內部平板
2a．．．孔
3．．．含油軸襯
4．．．外部平板
4a．．．孔
5．．．銷
6．．．滾輪
7．．．密封構件
第一圖。第一圖為表示本發明之第一實施形態無油鏈條局部立體圖。
第二圖為表示本發明之第二實施形態無油鏈條局部立體圖。
第三圖為表示本發明之第三實施形態無油鏈條局部立體圖。
第四圖為表示在環境溫度為150℃中的運轉時間比與磨損延伸量的關係圖表。
第五圖為表示在環境溫度為200℃中的運轉時間比與磨損延伸量的關係圖表。
第六圖為表示在環境溫度為250℃中的運轉時間比與磨損延伸量的關係圖表。
1．．．無油鏈條
2．．．內部平板
2a．．．孔
3．．．含油軸襯
4．．．外部平板
4a．．．孔
5．．．銷
6．．．滾輪
7．．．密封構件

Claims (5)

  1. 一種含油軸襯，係由浸潤有主要成份為全氟聚醚(Perfluroropolyether)的潤滑油之金屬燒結體所構成且使用於無油鏈條，其中前述潤滑油在4()℃的動黏度為大於等於720mm2 /s。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之含油軸襯，其中前述動黏度為大於等於1020mm2 /s。
  3. 一種無油鏈條，係交互連結有一組內部平板及一組外部平板而構成者，該一組內部平板係藉由兩個含油軸襯所連結者；該一組外部平板係由插通到相鄰接內部平板之相鄰接含油軸襯之兩個銷所連結者；其中，前述含油軸襯為申請專利範圍第1或2項中任一項所述之含油軸襯。
  4. 一種含油軸襯之製造方法，係包含一在由金屬燒結體所構成且使用於無油鏈條之軸襯中浸潤主要成份為全氟聚醚的潤滑油之步驟，其中該步驟係於前述軸襯中浸潤在40℃的動黏度為大於等於720mm2 /s的潤滑油。
  5. 一種含油軸襯之製造方法，係包含一在由金屬燒結體所構成且使用於無油鏈條之軸襯中浸潤主要成份為全氟聚醚的潤滑油之步驟，其中該步驟係於前述軸襯中浸潤在40℃的動黏度為大於等於1020mm2 /s的潤滑油。
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