WO2005116468A1 - 高精度すべり軸受 - Google Patents

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WO2005116468A1
WO2005116468A1 PCT/JP2005/009411 JP2005009411W WO2005116468A1 WO 2005116468 A1 WO2005116468 A1 WO 2005116468A1 JP 2005009411 W JP2005009411 W JP 2005009411W WO 2005116468 A1 WO2005116468 A1 WO 2005116468A1
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WO
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bearing
resin layer
resin
sliding
precision
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PCT/JP2005/009411
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Masaki Egami
Seiji Shimizu
Takeshi Tanimaru
Original Assignee
Ntn Corporation
Nakanishi Metal Works Co., Ltd.
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Publication date
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Priority to US11/596,530 priority patent/US7785013B2/en
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    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
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    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/106Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
    • F16C33/1065Grooves on a bearing surface for distributing or collecting the liquid
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
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    • B29C45/14622Lining the inner or outer surface of tubular articles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C45/2701Details not specific to hot or cold runner channels
    • B29C45/2708Gates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2705/00Use of metals, their alloys or their compounds, for preformed parts, e.g. for inserts

Definitions

  • the present invention relates to a high-precision plain bearing.
  • a sliding bearing having high rotation accuracy a sliding bearing in which porous sintered metal is impregnated with oil has been known.
  • a plain bearing is used by impregnating oil into a sintered metal-based porous material, it is possible to continuously supply oil to the sliding interface. it can.
  • the mating material of the sliding bearing is of the same metal material as that of the sliding bearing, and there is no fear of swelling, detachment, and the like due to the difference in linear expansion that is often large.
  • this metal material can improve the processing accuracy and is suitable for use in places where rotation accuracy is required.
  • a plain bearing having self-lubricating properties includes a resin mixed with a solid lubricant such as polytetrafluoroethylene, graphite, molybdenum disulfide, etc., or a compounded lubricant or lubricating oil. It has been known.
  • a metal is used for the outer peripheral portion of the bearing, a resin material is insert-molded in a sliding portion of the outer peripheral portion of the bearing to form a resin layer, and at least the surface of the outer peripheral portion of the bearing is formed.
  • a fine force and a concave portion are provided on the outer surface of the bearing in contact with the resin layer, and (the coefficient of linear expansion of the resin material) X (the thickness of the resin layer) in the resin layer is set to 0.15 or less.
  • the total of the four areas of the visual acuity occupied by the concave part is determined by the A high-precision plain bearing having an area of 25 to 95% is known (see Patent Document 1).
  • the high-precision plain bearing has excellent lubricity while having high accuracy, because dimensional change due to temperature change of the resin layer is suppressed.
  • a resin layer is formed on the sliding portion, it is possible to prevent a soft counterpart material from being attacked or to generate abnormal noise.
  • the resin layer enters into the fine recesses, there is a feature that the adhesion between the outer peripheral portion of the bearing and the resin layer is improved by the anchor effect.
  • gate marks during injection molding may adversely affect bearing performance.
  • the processing of gate marks increases the number of production steps, and may lower productivity.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-239976
  • the present invention has been made to address such a problem, and has high precision and excellent mechanical strength without processing gate marks, and has high productivity and excellent productivity.
  • the purpose is to provide plain bearings.
  • a sintered metal is used as an outer peripheral portion of a bearing, and a resin material is insert-molded in a sliding portion of the outer peripheral portion of the bearing to form a resin layer.
  • the resin layer is insert-molded through a tunnel gate, and the coefficient of linear expansion of the resin material in the present invention represents an average coefficient of linear expansion at a temperature of 25 ° C to 75 ° C. .
  • the resin layer of the high-precision plain bearing has a plurality of grooves on a bearing sliding surface, and has a gate mark of a tunnel gate at a bottom position of the groove.
  • the plurality of grooves are formed on one of the radial sliding surface and the thrust sliding surface of the cylindrical bearing.
  • the plurality of grooves are composed of a groove A having a gate mark and a groove B having no gate mark, and the grooves B are formed so that the distance on both sides of the groove A on the bearing sliding surface is equal. Is placed It is characterized by having.
  • the resin material is characterized in that polyethylene resin is mixed with porous silica, and at least one of the resin layer and the sintered metal is impregnated with lubricating oil.
  • the high-precision sliding bearing of the present invention is excellent in productivity because it is not necessary to treat gate marks since the resin layer is a resin layer formed by insert molding through a tunnel gate.
  • the tunnel gate is located at the bottom of the plurality of grooves formed on the bearing sliding surface, it is formed on one of the radial sliding surface and the thrust sliding surface of the cylindrical bearing. Since it is located at the bottom of the groove, the gate mark remains on the sliding surface, and the wear powder generated by sliding escapes into this groove and does not remain on the sliding surface. As a result, a high-precision plain bearing can be obtained.
  • the plurality of grooves are composed of a groove A having a gate mark and a groove B having no gate mark, and the grooves B are formed so that the distance on both sides of the groove A on the bearing sliding surface is equal. Are arranged, the weld occurrence position is formed in the groove B. Therefore, no weld portion is formed on the sliding surface, and a high-precision plain bearing having excellent mechanical strength can be obtained.
  • FIG. 1 is a view showing a high-precision plain bearing.
  • FIG. 2 is a view showing insert molding.
  • FIG. 3 is a perspective view of a high-precision plain bearing in which grooves are provided on both radial and thrust sliding surfaces.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a sliding surface of a bearing outer peripheral portion.
  • FIG. 1 shows a high-precision plain bearing of the present invention.
  • FIG. 1 (a) shows a perspective view
  • FIG. 1 (b) shows an AA sectional view.
  • the outer peripheral portion 2 of the bearing is formed of a sintered metal, and a resin layer 3 is insert-molded on a sliding portion of the outer peripheral portion 2 of the bearing via a tunnel gate.
  • the resin layer 3 has a plurality of grooves 4 on the bearing sliding surface, and a gate mark 5 is formed at the bottom of the groove 4.
  • the plurality of grooves 4 are formed as axial grooves 4A and 4B on the radial sliding surface of the cylindrical bearing, and a gate mark 5 is formed at the bottom of the axial groove 4A to form an axial groove. Gate mark 5 is formed on 4B.
  • the plurality of grooves 4 can be provided on the radial sliding surface, the thrust sliding surface, or both the radial sliding surface and the thrust sliding surface of the cylindrical bearing.
  • Fig. 3 shows an example in which both the radial sliding surface and the thrust sliding surface are provided.
  • FIG. 3 is a perspective view of a high-precision plain bearing.
  • the axial groove force formed on the radial sliding surface S is formed in communication with the thrust sliding surface as radial grooves 4A and 4B.
  • a gate mark 5 is formed at the bottom of the radial groove 4A formed on the thrust sliding surface, and no gate mark 5 is formed on the radial groove 4B.
  • FIG. 2 (a) shows a state in which a sintered metal body is arranged in a cavity of a mold
  • FIG. 2 (b) is a partially enlarged view showing a state in which resin is filled.
  • reference numeral 6 denotes a stationary mold plate, the molten resin being supplied to a central portion thereof.
  • a sprue 7 is formed.
  • the movable mold plate 8 is abutted against the fixed mold plate 6.
  • the movable mold plate 8 is provided with a runner 9 communicating with the sprue 7, and a cavity 10 is formed in a portion adjacent to the runner 9.
  • the sintered metal body 2 is inserted and arranged in the cavity 10.
  • the portion forming the bottom of the groove on the inner peripheral surface serving as the radial sliding surface of the slide bearing is connected to the runner 9 by a tunnel gate (submarine gate) 12, and the protruding pin 11 is provided at the bottom of the cavity 10.
  • Movable fitting is arranged.
  • the above-mentioned fixed-side mold plate 6, movable-side mold plate 8, and projecting pin 11 are subjected to mold clamping (abutment), mold opening, and the like by a hydraulic cylinder (not shown) or the like.
  • the molding of a high-precision plain bearing using this mold is performed as follows. As shown in FIG. 2 (a), after inserting the sintered metal body 2 into the cavity 10, the fixed mold plate 6 and the movable mold plate 8 are clamped by a hydraulic cylinder or the like (not shown). , And abut each parting surface.
  • the sintered metal body 2 is preferably preheated and inserted and arranged.
  • the resin composition 3a in a molten state is supplied from the sprue 7, the resin composition 3a is supplied to the cavity 10 via the runner 9 and the tunnel gate 12.
  • the movable mold plate 8 is opened with a hydraulic cylinder (not shown) or the like. At this time, the die force molded body is taken out by the protruding pin 11, and the gate mark 5 (FIG. 1 (a)) is automatically cut off. According to the method, the high-precision plain bearing 1 of the present invention can be obtained.
  • the high-precision sliding bearing 1 has a plurality of axial grooves 4 formed on the surface of a resin layer constituting the inner peripheral surface of the bearing, and has a gate mark 5 of the tunnel gate at a bottom position of the groove ( Figure 1 (a)).
  • the high-precision plain bearing 1 can reduce the gap between the bearing and the shaft in order to improve the rotational accuracy of the shaft. At this time, if abrasion powder is generated by sliding, the abrasion powder may intervene in the gap. In this case, the rotational torque may be increased, or the abrasion powder may act as an abrasive, causing abnormal wear of the shaft or bearing.
  • the axial groove 4 is arranged in parallel with the center axis of the inner diameter of the bearing because the die can be easily removed.
  • the apparent area per one of the plurality of axial grooves 4 is preferably 0.5 to 10% of the total inner diameter surface area.
  • the total force of the apparent area of the groove 4 is preferably 0.5 to 30% of the total inner diameter surface area. If it is less than 0.5%, the axial groove does not have sufficient volume, which may hinder long-term operation. On the other hand, if it exceeds 30%, the area receiving the load decreases and the surface pressure becomes excessive, which may cause abnormal wear.
  • the plurality of axial grooves 4 include a groove 4A having a tunnel gate mark and a groove 4B having no tunnel gate mark.
  • the grooves 4A are arranged so that the distance from the force on both sides of the groove 4A to the groove 4B on the bearing sliding surface is equal.
  • the same number of grooves A and grooves B are formed at equal intervals. With this arrangement, a weld portion during injection molding is formed in the groove B.
  • the outer peripheral portion 2 of the bearing is a cylindrical member that constitutes the outer peripheral portion of the slide bearing, and has a sliding portion.
  • the sliding portion refers to the sliding portion on the inner diameter side for supporting the load in the radial direction.
  • the end surface sliding portion can be connected only with the internal sliding portion. Including moving parts.
  • the sintered metal forming the bearing outer peripheral portion 2 includes Fe-based sintered metal, Cu-based sintered metal, Fe-Cu-based sintered metal and the like, and may include C, Zn, Sn and the like as components. In addition, a small amount of noinder may be added to improve moldability and mold release properties. Further, an aluminum-based material containing Cu, Mg, Si, or the like, or a metal-synthetic resin in which iron powder is bonded with an epoxy-based synthetic resin may be used. Furthermore, in order to improve the adhesiveness with the resin layer, it is possible to perform a surface treatment or use an adhesive or the like as long as the molding does not hinder the molding.
  • Fe-based sintered metal In order to obtain a plain bearing having high mechanical strength and durability as well as high dimensional accuracy and rotational accuracy, Fe-based sintered metal is preferable.
  • Fe-based means that the content of Fe is 90% or more by weight. As long as this condition is satisfied, other components such as Cu, Sn, Zn, and C may be contained.
  • Fe also includes stainless steel.
  • a raw metal powder containing Fe in the above-mentioned content (a small amount of a binder may be added to improve moldability and mold release properties) is formed into a predetermined shape.
  • the sintered body obtained by degreased and fired can be formed by performing post-processing such as sizing as necessary.
  • the inside of the sintered metal has a large number of internal pores formed by a porous structure, and the surface of the sintered metal has a large number of surface openings formed by opening the internal pores to the outside. Inside pore Can be impregnated with oil, for example by vacuum impregnation.
  • a resin layer 3 is insert-formed through a tunnel gate at a sliding portion of a bearing outer peripheral portion 2 made of a sintered metal to form a bearing surface that slides with a shaft member.
  • the molten resin that forms the resin layer enters the internal pores of the surface layer and solidifies, and the resin layer firmly adheres to the base body surface by a kind of anchor effect. For this reason, high durability can be obtained, in which the resin layer is not easily peeled or dropped due to sliding with the shaft member.
  • the surface porosity of the surface on which the sintered metal resin layer is formed is preferably 20 to 50%. If the surface porosity is less than 20%, a sufficient anchor effect on the resin layer cannot be obtained, and if the surface porosity exceeds 50%, dimensional accuracy and mechanical strength may not be maintained.
  • the “surface porosity” is the ratio (area ratio) of the total area of surface porosity per unit area of the surface.
  • the resin material forming the resin layer is preferably a material having excellent slidability when formed into a resin layer, and a solid lubricant or a lubricating oil may be blended.
  • the resin material is not particularly limited as long as it is a synthetic resin which can be formed by injection molding and can be used as a sliding material.
  • polyethylene resin such as low-density polyethylene, high-density polyethylene, ultra-high-molecular-weight polyethylene, modified polyethylene resin, water-crosslinked polyolefin resin, polyamide resin, polystyrene resin, polypropylene resin, urethane resin, black mouth trifle Polyethylene resin, tetrafluoroethylene'hexafluoropropylene copolymer resin, tetrafluoroethylene / perfluoroalkylbutyl ether copolymer resin, bifluoridene fluoride resin, ethylene ' Tetrafluoroethylene copolymer resin, polyacetal resin, polyethylene terephthalate resin, polybutylene terephthalate resin, polyphenylene ether resin, polycarbonate resin, aliphatic polyketone resin, polyphenylene sulfide resin, , Polyethersulfone fat, polyet Teruimido ⁇ , polyamideimide ⁇ , polyether ketone
  • the resin material that can provide the lowest friction is polyethylene resin, and it can be said that polyethylene resin containing an ultrahigh molecular weight component is the most preferable synthetic resin from the viewpoint of abrasion resistance.
  • the solid lubricant and lubricating oil include common solid lubricants such as polytetrafluoroethylene, graphite, disulfide molybdenum, boron nitride, disulfide tungsten, spindle oil, and refrigerating machine oil.
  • Oils such as commonly used lubricating oils, such as mineral oils such as turbine oil, machine oil, and dynamo oil; synthetic oils such as hydrocarbons, esters, polyglycols, silicone oils, and fluorinated oils. It is also possible to impregnate these bearing oils into the outer periphery of the sintered metal bearing and to lubricate the sliding surfaces through the resin layer by oozing out the sliding surfaces. The impregnation can be performed by a method such as vacuum impregnation.
  • an appropriate filler can be added in order to improve friction and wear characteristics and to reduce the coefficient of linear expansion.
  • examples include glass fiber, carbon fiber, pitch carbon fiber, PAN carbon fiber, aramide fiber, alumina fiber, polyester fiber, boron fiber, silicon carbide fiber, boron nitride fiber, silicon nitride fiber, metal fiber, asbestos, Fibers such as quartz wool, or those obtained by knitting them into a cloth, minerals such as calcium carbonate, talc, silicic acid, clay, and mai force; aluminum borate whiskers; inorganic whiskers such as potassium titanate whiskers; carbon black And various heat-resistant resins such as graphite, polyimide resin and polybenzoimidazole.
  • carbon fibers, metal fibers, graphite powder, zinc oxide, etc. may be added for the purpose of improving the thermal conductivity of the lubricating composition.
  • carbonates such as lithium carbonate and calcium carbonate
  • phosphates such as lithium phosphate and calcium phosphate may be blended.
  • a carotenoid that can be widely applied to general synthetic resins may be used in combination with a compounding amount that does not impair the effects of the present invention.
  • industrial additives such as a release agent, a flame retardant, an antistatic agent, a weather resistance improving agent, an antioxidant, and a coloring agent may be appropriately added. Absent.
  • the resin composition that can be used in the present invention includes a resin composition in which a filler having communication holes is mixed with the above resin material.
  • the filler having the communicating holes examples include a porous powder such as porous silica.
  • Preferred as the porous silica is a powder mainly composed of amorphous silicon dioxide.
  • sedimentable silica as an aggregate of fine particles having a primary particle diameter of 15 nm or more, an alkali silicate aqueous solution containing an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt disclosed in JP-A-2000-143228, etc.
  • a spherical porous silica which is an aggregate of primary fine particles having a particle diameter of 38 nm obtained by emulsifying in a solvent and gelling with carbon dioxide, may be mentioned.
  • the present invention it is particularly preferable because it has a porous silica force communication hole in which primary fine particles having a particle diameter of 38 nm are aggregated to form spherical silica particles.
  • the average particle diameter of the spherical silica particles is preferably from 0.5 to: LOO / zm. In view of ease of handling and imparting of sliding properties, 120 m is particularly preferable.
  • Examples of such a spherical porous silica include Asahi Glass; Sunsphere, Suzuki Yushi Kogyo; and Godball.
  • Examples of the porous silica are microids manufactured by Tokai Chemical Industry Co., Ltd.
  • Spherical silica particles in which primary fine particles having a particle diameter of 38 nm are aggregated have a specific surface area of 200
  • It preferably has the following characteristics: 900 m 2 Zg, preferably 300 800 m 2 Zg, pore volume of 13.5 ml Zg, pore diameter of 5 30 preferably 20 30 nm, oil absorption capacity of 150 400 ml Zl00 g, preferably 300 400 ml Zl00 g. Further, even if the film is dried again after being immersed in water, it is preferable that the pore volume and the oil absorption are maintained at 90% or more before immersion.
  • the above specific surface area and pore volume are values measured by a nitrogen adsorption method in accordance with the oil absorption amount, ie, according to IS K5101.
  • the inside and the outside surface of the spherical silica particles are covered with silanol (Si-OH) V, because the lubricant can be easily held inside.
  • the porous silica can be subjected to an organic or inorganic surface treatment suitable for the base material.
  • the shape of the porous silica is not particularly limited, and non-spherical porous silica can be used as long as the average particle diameter, specific surface area, oil absorption, etc. are within the range of the true spherical silica particles. .
  • spherical and true spherical particles are more preferable from the viewpoint of aggressiveness to the sliding partner material and kneading properties.
  • the term “spherical” refers to a sphere having a ratio of the minor axis to the major axis of 0.81.0, and the term “spherical” refers to a sphere closer to a true sphere than the above-mentioned sphere.
  • the coefficient of linear expansion of the resin material (unit: 1Z ° C) X (the thickness of the resin layer (unit: m)) is preferably 0.15 or less. The following is preferred: 0.10 or less is more preferred.If the above value is larger than 0.15, the thickness or expansion of the resin portion also increases, and the outer diameter side of the resin portion is made of metal.
  • the metal cannot expand beyond the expansion of the metal, but expands to the inner diameter side and the inner diameter decreases, resulting in a decrease in the clearance with the shaft and, depending on the initial clearance setting, a rise in temperature. Shaking of the shaft may occur, and excessive fluctuations in the clearance may cause torque fluctuations. , Excessive gap fluctuations may occur.
  • the thickness of the moldable resin layer is about 50 m, and if it is smaller than this, it will be difficult to form. Therefore, the resin expansion coefficient X thickness needs to be 0.003 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.015 or more.
  • an optimal bearing shape can be selected according to the shape of the sliding portion, such as a radial type or a bush with a flange.
  • the place where the resin layer is insert-molded into the outer peripheral portion of the bearing is not particularly limited as long as it is a sliding portion of the outer peripheral portion of the bearing.
  • FIGS. 4 (a) and 4 (e) show a resin layer 3 formed on the radially inner side radial sliding surface of the bearing outer peripheral portion 2 in order to support a load in the radial direction.
  • Fig. 4 (b), (c), and (d) show the resin layer 3 on the radial radial sliding surface and the thrust sliding surface of the bearing outer peripheral part 2 to support loads in the radial and thrust directions. It was formed.
  • a resin layer may be provided on the outer diameter portion of the bearing as necessary.
  • FIGS. 4 (c) and (e) a resin layer having a hooked portion so that the outer peripheral portion of the bearing and the resin layer are not peeled off is adopted.
  • a plurality of grooves formed in the sliding portion are radial sliding surfaces, thrust sliding surfaces, or radial sliding surfaces and thrust surfaces of a not-shown force cylindrical bearing. It is preferable to provide a plurality of grooves on both of the sliding surfaces.
  • the high-precision plain bearing of the present invention has high accuracy, excellent sliding characteristics, and does not attack soft mating materials such as aluminum shafts.
  • the above high precision plain bearings Can be used for photosensitive drums of office machines, such as copiers and printers, as well as supporting bearings and the like that require rotational accuracy, such as developing units and Z or fixing units. By using them, generation of abnormal noise can be suppressed.
  • the high-precision slide bearing can be used as a carriage bearing.
  • Sintered metal is used for the carriage material of the above-mentioned carriage bearings, and it has excellent slidability.However, since sliding occurs between the mating shaft and the metal, if the lubrication condition deteriorates, abnormal noise is generated. May be. When a resin is used for the carriage, no abnormal noise is generated, but it is difficult to maintain accuracy. On the other hand, when the high-precision sliding bearing of the present invention is used as a carriage bearing, the occurrence of abnormal noise can be suppressed because the sliding is performed with the resin layer while maintaining high accuracy.
  • Base resin polyethylene (Mitsui Petrochemical: Lubmar L5000)
  • Filler silicone oil (Shin-Etsu Silicone: KF96H)
  • Porous silica manufactured by Asahi Glass Co., Ltd .: Sunsphere H33.
  • a mixture having a mixing ratio of porous silica and silicone oil of 1: 2.76 (weight conversion) was obtained, and 31.6% by weight of this mixture and 68.4% by weight of polyethylene resin were melted by a twin screw extruder. The mixture was melt-kneaded to produce pellets.
  • the linear expansion coefficient of this resin composition was 0.0013Z ° C. Since the thickness of the resin layer is 250 m, (the coefficient of linear expansion of the resin material) X ( ⁇ Thickness) is 0.0325.
  • a sintered metal having a predetermined shape was fixed in a mold, and insert molding was performed through a tunnel gate using oil-containing pellets.
  • the outer diameter side of the plain bearing was constrained with sintered metal so that the dimensions could be changed only on the inner diameter side.
  • the degree of change in the method was measured (based on the dimensions at 20 ° C, the dimensional changes at 10 ° C and 60 ° C were determined).
  • the gap was less than 25 ⁇ m.
  • the gap between the resin layer and the interpolated A5056 axis was measured at -10 ° C and 60 ° C. The results were 17. and 11., respectively.
  • the initial gap was set to 15 / zm.
  • the dimensional change of the shaft was -5.2111 (at -10) and 7111 (at 60 ° C) (the coefficient of linear expansion of the shaft material was 2.2 X 10V ° O o
  • the high-precision plain bearing of the present invention has a resin layer that is insert-molded through a tunnel gate, so that gate processing is not required in the molding process. For this reason, mass production becomes possible while having high accuracy. Therefore, it can be used in place of rolling bearings for office machines and general-purpose equipment.

Abstract

 ゲート痕の処理をすることなく、高精度でかつ機械的強度に優れ、また、生産性に優れた高精度すべり軸受を提供する。  軸受外周部として焼結金属2を用い、この軸受外周部の摺動部に樹脂材料をインサート成形して樹脂層3を形成し、該樹脂層における(樹脂材料の線膨張係数)×(樹脂層の肉厚)を0.15以下とし、上記樹脂層がトンネルゲートを経てインサート成形された樹脂層であり、上記樹脂層は軸受摺動面に複数の軸方向溝4A、4Bを有し、該溝の底部位置に上記トンネルゲート痕5が交互に形成されている。

Description

明 細 書
高精度すベり軸受
技術分野
[0001] 本発明は高精度すベり軸受に関する。
背景技術
[0002] 従来から、回転精度の高いすべり軸受として、多孔質の焼結金属に油を含浸させ たすベり軸受が知られている。このすベり軸受は、焼結金属系の多孔質材料に油を 含浸させて使用する場合、油を継続的に摺動界面に供給することが可能であるため 、摩擦力を低くすることができる。このすベり軸受の相手材は、一般に該すべり軸受と 同じ金属材料の場合が多ぐ線膨張の相違によるダキツキ、抜け等の心配がない。ま た、この金属材料は加工精度を高めることが可能であり、回転精度が要求される箇所 への使用に適している。
また、上記以外の自己潤滑性を有するすべり軸受としては、榭脂にポリテトラフルォ 口エチレンや黒鉛、二硫ィ匕モリブデン等の固体潤滑剤を配合したり、潤滑油やヮック スを配合したりしたものが知られている。
しかし、多孔質の焼結金属に油を含浸させたすべり軸受は、相手材が軟質材料で ある場合、相手材を摩耗させるおそれがある。また、潤滑油の供給が途切れた場合 などに金属接触が生じたりするというおそれがある。一方、すべり軸受の材料が摺動 特性のよ!ヽ榭脂材料を用いた場合、軟質材相手でも相手材を攻撃しな!ヽが榭脂す ベり材の収縮膨張などにより軸へのダキツキが発生するという問題がある。また、この 場合では、軸受の隙間を大きくとる必要があり、回転精度が悪くなるという問題がある
[0003] このため、軸受外周部として金属を用い、この軸受外周部の摺動部に榭脂材料を インサート成形して榭脂層を形成するとともに、この軸受外周部の表面のうち、少なく とも上記榭脂層と接触する軸受外周部の表面部分に細力 、凹部を設け、上記榭脂 層における (榭脂材料の線膨張係数) X (榭脂層の肉厚)を 0. 15以下とし、上記凹 部が占める見力 4ナ面積の合計を、上記榭脂層と接触する軸受外周部の表面部分の 面積の 25〜95%とした高精度すベり軸受が知られている(特許文献 1参照)。
[0004] 上記高精度すベり軸受は、榭脂層の温度変化による寸法変化が抑えられるため、 高精度を有しつつ潤滑性に優れる。また、摺動部に榭脂層を形成させるので、軟質 相手材を攻撃したり、異音の発生を抑える。さらに、榭脂層が細かい凹部に入り込む ので、アンカー効果によって、軸受外周部と榭脂層との密着性が向上するなどの特 徴がある。
し力しながら、高精度すベり軸受の精度が高くなるにつれて、射出成形時のゲート 痕が軸受性能に悪影響を及ぼす場合がある。また、ゲート痕の処理をすることにより 生産工程が増え、生産性に劣る場合がある。
特許文献 1:特開 2003 - 239976号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、ゲート痕の処理をしな いでも、高精度でかつ機械的強度に優れ、また、生産性に優れた高精度すベり軸受 の提供を目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明は、軸受外周部として焼結金属を用い、この軸受外周部の摺動部に榭脂材 料をインサート成形して榭脂層を形成し、該榭脂層における (榭脂材料の線膨張係 数 (単位: 1Z°C) X (榭脂層の肉厚 (単位: /z m) )を 0. 15以下とする高精度すベり 軸受であって、上記榭脂層がトンネルゲートを経てインサート成形された榭脂層であ ることを特徴とする。なお、本発明における榭脂材料の線膨張係数は、温度 25°C〜7 5°Cにおける平均線膨張係数を表す。
また、上記高精度すベり軸受の榭脂層は軸受摺動面に複数の溝を有し、該溝の底 部位置にトンネルゲートのゲート痕を有することを特徴とする。
また、この複数の溝は、円筒状軸受のラジアル摺動面およびスラスト摺動面のいず れカ 1つの面に形成されていることを特徴とする。
また、上記複数の溝は、ゲート痕を有する溝 Aと、ゲート痕を有さない溝 Bとから構 成され、溝 Aの両側からの軸受摺動面上の距離が等しくなるように溝 Bが配置されて いることを特徴とする。
[0007] 上記榭脂材料は、ポリエチレン榭脂に多孔質シリカを配合してなることを特徴とする また、上記榭脂層および前記焼結金属の少なくとも一方に潤滑油が含浸されること を特徴とする。
発明の効果
[0008] 本発明の高精度すベり軸受は、榭脂層がトンネルゲートを経てインサート成形され た榭脂層であるので、ゲート痕の処理をする必要がなぐ生産性に優れる。特に、トン ネルゲートが軸受摺動面に形成された複数の溝の底部位置に配置されているので、 特に円筒状軸受のラジアル摺動面およびスラスト摺動面のいずれか 1つの面に形成 されている溝の底部位置に配置されているので、ゲート痕が摺動面に残らなぐまた 摺動で発生した摩耗粉がこの溝内に逃げ、摺動面に残らない。その結果、高精度な すべり軸受が得られる。
また、上記複数の溝は、ゲート痕を有する溝 Aと、ゲート痕を有さない溝 Bとから構 成され、溝 Aの両側からの軸受摺動面上の距離が等しくなるように溝 Bが配置されて いるので、ウエルド発生位置が溝 B内に形成される。そのため、摺動面にウエルド部 が形成されないので、機械的強度に優れた高精度なすべり軸受が得られる。
図面の簡単な説明
[0009] [図 1]高精度すベり軸受を示す図である。
[図 2]インサート成形を示す図である。
[図 3]ラジアルおよびスラスト両摺動面に溝を設けた高精度すベり軸受の斜視図であ る。
[図 4]軸受外周部の摺動面を表す断面図である。
符号の説明
[0010] 1 高精度すベり軸受
2 軸受外周部 6 固定側型板
7 スプル
8 可動側型板
9 ランナ
10 キヤビティ
11 突出しピン
12 トンネノレゲート
発明を実施するための最良の形態
[0011] 本発明の高精度すベり軸受を図 1に示す。図 1 (a)は斜視図を、図 1 (b)は A— A断 面図をそれぞれ示す。
高精度すベり軸受 1は、軸受外周部 2が焼結金属で形成され、この軸受外周部 2の 摺動部に榭脂層 3がトンネルゲートを経てインサート成形されている。この榭脂層 3は 軸受摺動面に複数の溝 4を有し、該溝 4の底部位置にゲート痕 5が形成されている。 図 1 (a)において、この複数の溝 4は円筒状軸受のラジアル摺動面に軸方向溝 4A、 4Bとして形成され、軸方向溝 4Aの底部位置にゲート痕 5が形成され、軸方向溝 4B にはゲート痕 5が形成されて ヽな 、。
なお、複数の軸方向溝 4全てにトンネルゲート痕を有する構造とすることもできる。
[0012] 複数の溝 4は、円筒状軸受のラジアル摺動面、スラスト摺動面、またはラジアル摺動 面およびスラスト摺動面の両方に設けることができる。ラジアル摺動面およびスラスト 摺動面の両方に設けた例を図 3に示す。図 3は高精度すベり軸受の斜視図である。 図 3において、ラジアル摺動面に形成された軸方向溝力 Sスラスト摺動面に放射状溝 4A、 4Bとして連通形成されている。スラスト摺動面に形成された放射状溝 4Aの底部 位置にゲート痕 5が形成され、放射状溝 4Bにはゲート痕 5が形成されていない。
[0013] 本発明の高精度すベり軸受を得るための榭脂インサート成形について図 2により説 明する。図 2 (a)は金型のキヤビティ内に焼結金属体を配置した状態を示し、図 2 (b) は榭脂が充填された状態を示す部分拡大図である。
図 2 (a)において、 6は固定側型板であって、その中央部分には溶融榭脂を供給す るスプル 7が形成されている。この固定側型板 6に可動側型板 8が衝合される。この可 動側型板 8には、スプル 7に連通するランナ 9が形成されており、それに隣接する部 分にはキヤビティ 10が形成されて 、る。キヤビティ 10内には焼結金属体 2が挿入配 置されている。キヤビティ 10は、すべり軸受のラジアル摺動面となる内周面の溝の底 部を形成する部分がトンネルゲート (サブマリンゲート) 12によってランナー 9と連結さ れ、突出ピン 11がキヤビティ 10の底部に移動可能に嵌合 '配置されている。上述の 固定側型板 6および可動側型板 8、突出ピン 11は図示しない油圧シリンダなどによつ て型締め (衝合)、型開き等が行なわれる。
[0014] この金型を用いる高精度すベり軸受の成形は次のように行なわれる。図 2 (a)に示 すように、焼結金属体 2をキヤビティ 10内に挿入配置した後、固定側型板 6および可 動側型板 8を図示しな ヽ油圧シリンダなどによって型締めし、それぞれのパーテング 面を衝合させる。なお、焼結金属体 2は予め予熱されて挿入配置することが好ましい 。次に、溶融状態の榭脂組成物 3aをスプル 7から供給すると、榭脂組成物 3aはラン ナ 9、トンネルゲート 12を経てキヤビティ 10に供給される。
次に、榭脂組成物 3aの固化後、可動側型板 8を図示しない油圧シリンダなどによつ て型開きする。この際に、突出しピン 11により金型力 成形体が取り出され、ゲート痕 5 (図 1 (a) )は自動的に切り放される。該方法により、本発明の高精度すベり軸受 1が 得られる。
[0015] 高精度すベり軸受 1は、軸受内周面を構成する榭脂層表面に複数の軸方向溝 4が 形成され、該溝の底部位置に上記トンネルゲートのゲート痕 5を有する(図 1 (a) )。 高精度すベり軸受 1は、軸の回転精度向上のため、軸受と軸との隙間を小さくする ことができる。このとき、摺動によって摩耗粉が発生すると、この摩耗粉が上記の隙間 に介在することがある。この場合、回転トルクを上昇させたり、摩耗粉が研磨材として 働いて、軸や軸受の異常摩耗を引き起こす場合がある。複数の軸方向溝 4を設ける ことにより、この溝 4に摩耗粉を捕捉し、異常摩耗の発生を抑制することができる。軸 方向溝 4は軸受内径の中心軸と平行に配置することが型抜きが容易となるので好ま しい。
[0016] 複数の軸方向溝 4の 1個当たりの見かけ面積は、全内径面面積の 0. 5〜10%が好 ましぐかつ、上記溝 4の見かけ面積の総和力 全内径面面積の 0. 5〜30%が好ま しい。 0. 5%未満の場合は、軸方向溝は十分な容積を持たず、長期間の運転に支 障がでる場合がある。一方、 30%をこえると、荷重を受ける面積が減少して面圧過大 となり、異常摩耗の原因となり得る。
[0017] 複数の軸方向溝 4は、トンネルゲート痕を有する溝 4Aと、トンネルゲート痕を有さな い溝 4Bとから構成される。また溝 4Aの両側力ゝら溝 4Bに至る軸受摺動面上の距離が 等しくなるように配置されている。好ましくは溝 Aと溝 Bとが等間隔で同数形成される。 この配置とすることにより、射出成形時のウエルド部が溝 B内に形成される。
[0018] 軸受外周部 2は、すべり軸受の外周部を構成する筒状の部材であり、摺動部を有 する部材である。この摺動部とは、ラジアル方向の荷重を支持するための内径側摺 動部をいい、また、スラスト方向にも荷重を支持する場合には、上記の内部摺動部だ けでなぐ端面摺動部も含む。
軸受外周部 2を構成する焼結金属は、 Fe系焼結金属、 Cu系焼結金属、 Fe-Cu 系焼結金属等が挙げられ、成分として C、 Zn、 Sn等を含んでもよい。また、成形性や 離型性を向上させるためノインダーを少量添加してもよい。さらに、アルミニウム系で Cu、 Mg、 Si等を配合した材料や金属—合成樹脂で鉄粉をエポキシ系の合成樹脂 で結合させた材料でもよい。さらにまた、榭脂層との密着性を向上させるため、成形 を阻害しない程度であれば表面処理を行なったり、接着剤等を使用することも可能で ある。
[0019] 高い寸法精度および回転精度と共に、機械的強度および耐久性に優れたすベり 軸受を得る場合には Fe系焼結金属が好ましい。ここで、 「Fe系」とは Feの含有量が 重量比で 90%以上であることを意味する。この条件を満たす限り、 Cu、 Sn、 Zn、 C 等の他の成分を含有していてもよい。また、「Fe」にはステンレスも含まれる。
[0020] Fe系焼結金属は、例えば、 Feを上記の含有量配合した原料金属粉末 (成形性や 離型性を向上させるためノ インダーを少量添加してもよい)を所定形状に成形し、脱 脂し、焼成して得られた焼結体に、必要に応じてサイジング等の後処理を施して形成 できる。焼結金属の内部には多孔質組織による多数の内部細孔があり、また、その表 面には内部細孔が外部に開口して形成された多数の表面開孔がある。内部細孔に は、例えば真空含浸によって油を含浸させることができる。
[0021] 焼結金属製の軸受外周部 2の摺動部には榭脂層 3がトンネルゲートを経てインサー ト成形され、軸部材と摺動する軸受面を形成する。成形時、榭脂層を形成する溶融 榭脂が上記表面開孔力 表層部の内部細孔に入り込んで固化するため、榭脂層は 一種のアンカー効果によって母体表面に強固に密着する。そのため、軸部材との摺 動による榭脂層の剥離、脱落が生じにくぐ高い耐久性が得られる。
[0022] 焼結金属製の榭脂層が形成される表面の表面開孔率は 20〜50%とするのが好ま しい。表面開孔率が 20%未満であると、榭脂層に対するアンカー効果が十分に得ら れず、表面開孔率が 50%をこえると寸法精度および機械的強度を保持できなくなる 場合がある。なお、「表面開孔率」とは表面の単位面積当りに占める表面開孔の総面 積の割合 (面積比)である。
[0023] 榭脂層を形成する榭脂材料は、榭脂層としたときに摺動性に優れる材料が好ましく 、固体潤滑剤や潤滑油を配合することも可能である。上記榭脂材料としては、射出成 形でき摺動材として使用できる形態を形成できる合成樹脂であれば特に限定されな い。例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン等の ポリエチレン榭脂、変性ポリエチレン榭脂、水架橋ポリオレフイン榭脂、ポリアミド榭脂 、ポリスチレン榭脂、ポリプロピレン榭脂、ウレタン榭旨、クロ口トリフルォロエチレン榭 脂、テトラフルォロエチレン'へキサフルォロプロピレン共重合体榭脂、テトラフルォロ エチレン ·パーフルォロアルキルビュルエーテル共重合体榭脂、フッ化ビ-リデン榭 脂、エチレン'テトラフルォロエチレン共重合体榭脂、ポリアセタール榭脂、ポリエチレ ンテレフタレート榭脂、ポリブチレンテレフタレート榭脂、ポリフエ二レンエーテル榭脂 、ポリカーボネート榭脂、脂肪族ポリケトン樹脂、ポリフエ-レンサルファイド榭脂、、ポ リエーテルサルフォン榭脂、ポリエーテルイミド榭脂、ポリアミドイミド榭脂、ポリエーテ ルエーテルケトン樹脂、熱可塑性ポリイミド榭脂等を例示できる。
また、上記合成樹脂から選ばれた 2種以上の材料の混合物、すなわちポリマーァロ ィなどを例示できる。これらの内、最も低摩擦が得られる榭脂材料はポリエチレン榭 脂であり、耐摩耗性の点から超高分子量成分を含むポリエチレン榭脂が最も好まし い合成樹脂といえる。 [0024] 上記固体潤滑剤および潤滑油としては、ポリテトラフルォロエチレン、黒鉛、二硫ィ匕 モリブデン、窒化硼素、二硫ィ匕タングステン等の一般的な固体潤滑剤、スピンドル油 、冷凍機油、タービン油、マシン油、ダイナモ油等の鉱油、炭化水素、エステル、ポリ グリコール、シリコーン油、フッ素化油等の合成油等、一般に使用されている潤滑油 等の油が挙げられる。また、これらの油を焼結金属製の軸受外周部に含浸し、榭脂 層を介して摺動面に滲出させて潤滑させることも可能である。含浸は、真空含浸等の 方法で行なうことができる。
[0025] 上記榭脂材料は、摩擦'摩耗特性を改善させたり、線膨張係数を小さくするため〖こ 、適当な充填材を添加することができる。例としては、ガラス繊維、カーボン繊維、ピッ チ系炭素繊維、 PAN系炭素繊維、ァラミド繊維、アルミナ繊維、ポリエステル繊維、 ボロン繊維、炭化珪素繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、金属繊維、アスベスト、 石英ウール等の繊維類やこれらを布状に編んだもの、炭酸カルシウムやタルク、シリ 力、クレー、マイ力等の鉱物類、硼酸アルミニウムウイスカー、チタン酸カリウムウイスカ 一等の無機ウイスカ一類、カーボンブラック、黒鉛、ポリイミド榭脂やポリべンゾイミダ ゾール等の各種耐熱性榭脂等が挙げられる。さらに、潤滑性組成物の熱伝導性を向 上させる目的で、カーボン繊維、金属繊維、黒鉛粉末、酸ィ匕亜鉛等を添加してもよい 。さらにまた、炭酸リチウム、炭酸カルシウム等の炭酸塩、リン酸リチウム、リン酸カル シゥム等のリン酸塩等を配合してもよ 、。
[0026] なお、この発明の効果を阻害しない配合量で一般合成樹脂に広く適用しえる添カロ 剤を併用してもよい。例えば離型剤、難燃剤、帯電防止剤、耐候性改良剤、酸化防 止剤、着色剤等の工業用添加剤を適宜添加してもよぐこれらを添加する方法も特に 限定されるものではない。
さらに、この発明の榭脂組成物の潤滑性を損なわない限り、中間製品または最終 製品の形態において、別途、たとえばァニール処理等の化学的または物理的な処理 によって性質改善のための変性が可能である。
[0027] 本発明に使用できる榭脂組成物として、上記榭脂材料に連通孔を有する充填材を 配合した榭脂組成物が挙げられる。
この連通孔を有する充填材としては、多孔質シリカ等の多孔質粉末等が挙げられる 。上記多孔質シリカとして好ましいものは、非晶質の二酸化ケイ素を主成分とする粉 末である。例えば、一次粒子径が 15nm以上の微粒子の集合体である沈降性シリカ 、特開 2000— 143228号等に開示されている、アルカリ金属塩またはアルカリ土類 金属塩を含有したケィ酸アルカリ水溶液を有機溶媒中で乳化し、二酸化炭素でゲル 化させることにより得られる粒子径が 3 8nmの一次微粒子の集合体である真球状 多孔質シリカ等が挙げられる。
[0028] 本発明にお 、ては、粒子径が 3 8nmの一次微粒子が集合して真球状シリカ粒子 を形成した多孔質シリカ力 連通孔を有しているため特に好ましい。この真球状シリカ 粒子の平均粒子径は、 0. 5〜: LOO /z mが好ましぐ取扱い易さや摺動特性の付与を 考慮した場合は、 1 20 mが特に好ましい。
このような真球状多孔質シリカとしては、旭硝子社製;サンスフ ア、鈴木油脂工業 社製;ゴッドボール等が挙げられる。また、多孔質バルタ状シリカとしては、(株)東海 化学工業所製;マイクロイド等が挙げられる。
[0029] 粒子径が 3 8nmの一次微粒子が集合した真球状シリカ粒子は、比表面積が 200
900m2Zg、好ましくは 300 800m2Zg、細孔容積が 1 3. 5mlZg、細孔径が 5 30 好ましくは 20 30nm、吸油量力 l50 400mlZl00g、好ましくは 300 400mlZl00gの特性を有することが好ましい。また、水に浸漬した後に再度乾燥 しても、上記細孔容積および吸油量が浸漬前の 90%以上を保つことが好ましい。な お、上記の比表面積および細孔容積は窒素吸着法により、吸油量 ίお IS K5101に 準じて測定した値である。
[0030] また、上記真球状シリカ粒子の内部と外表面は、シラノール(Si— OH)で覆われて V、ることが、潤滑剤を内部に保持しやすくなるため好ま U、。
さらに、多孔質シリカは、母材に適した有機系、無機系等の表面処理を行なうことが できる。上記多孔質シリカは、粒子の形状は特に限定されず、平均粒子径、比表面 積、吸油量等が上記真球状シリカ粒子の範囲内であれば、非球状多孔質シリカであ つても使用できる。なお、摺動相手材への攻撃性や混練性の観点から、球状、真球 状の粒子がより好ましい。なお、ここで、球状とは、長径に対する短径の比が 0. 8 1 . 0の球をいい、真球状とは、上記球状よりもっと真球に近い球をいう。 [0031] 上記榭脂層における、(榭脂材料の線膨張係数 (単位: 1Z°C) X (榭脂層の肉厚( 単位: m) )は、0. 15以下がよぐ 0. 13以下が好ましぐ 0. 10以下がさらに好まし い。上記値が 0. 15より大きい場合、榭脂部の肉厚または膨張も大きくなる。このとき 、榭脂部の外径側は金属で拘束されていることから、金属の膨張分以上は膨張でき ず、内径側へ膨張し、内径寸法が小さくなる。その結果、軸との隙間が減少し、初期 の隙間設定によっては、温度上昇により軸へのダキツキが発生する可能性がある。ま た、過度の隙間の変動は、トルク変動を引き起こすため好ましくなぐ回転精度の点 力もは隙間は小さいほうが好ましい。また、吸水による寸法変化も大きくなり、過度の 隙間の変動が生じる場合がある。
[0032] また、成形可能な榭脂層の厚みは、 50 m位であり、これより薄いと形成が困難と なる。従って、榭脂膨張係数 X肉厚は 0. 003以上が必要であり、好ましくは 0. 01以 上、さらに好ましくは 0. 015以上必要である。
本発明の高精度すベり軸受の形状としては、ラジアル型、フランジ付きブッシュ等、 摺動部の形状に合わせて、最適な軸受形状を選択することができる。
[0033] また、榭脂層の軸受外周部へインサート成形する場所は、軸受外周部の摺動部で あれば特に限定されない。例えば、図 4 (a)〜(e)に示すような場合が挙げられる。図 4 (a) (e)は、ラジアル方向への荷重を支持するため、軸受外周部 2の内径側ラジア ル摺動面に榭脂層 3を形成したものである。図 4 (b) (c) (d)は、ラジアル方向および スラスト方向への荷重を支持するため、軸受外周部 2の内径側ラジアル摺動面およ びスラスト摺動面に榭脂層 3を形成したものである。なお、図示しないが、必要に応じ て、軸受の外径部に榭脂層を付与することも可能である。なお、図 4 (c) (e)に示すよ うに、軸受外周部と榭脂層とが剥がれないような引っ掛け部を有する榭脂層の形状を 採用してちょい。
図 4 (a)〜(e)においては、摺動部に形成される複数の溝は図示を省略した力 円 筒状軸受のラジアル摺動面、スラスト摺動面、またはラジアル摺動面およびスラスト摺 動面の両方に複数の溝を設けることが好ま 、。
[0034] 本発明の高精度すベり軸受は、高精度であり、摺動特性に優れており、かつ、アル ミ軸等の軟質相手材を攻撃しない特徴を有する。このため、上記高精度すベり軸受 を、複写機やプリンタ一等の事務機の感光ドラム、現像部および Zまたは定着部等 の回転精度が必要な支持軸受等の箇所に使用できる。これらに使用することにより、 異音の発生を抑制することができる。
[0035] また、上記高精度すベり軸受を、キャリッジ軸受として使用することができる。上記キ ャリッジ軸受のキャリッジ材には焼結金属が使用されており、摺動性には優れるが、 相手軸と金属同士の摺動となるため、潤滑状態が悪化した場合、異音が発生する場 合がある。また、キャリッジとして榭脂製を用いた場合、異音は発生しないが、精度維 持が困難である。これに対し、本発明の高精度すベり軸受をキャリッジ軸受として使 用すると、高精度を保ち続けて榭脂層で摺動するため、異音の発生を抑制すること ができる。
さらに、異音の発生抑制を目的に、比較的低荷重、低速で使用される転がり軸受と の置き換えも可能である。
実施例
[0036] φ 8. 5mm X φ 14mm Xt5mmの Feの含有量が 90%以上の焼結金属(線膨張係 数: 1. 1 X 10— 5Z°C)からなる軸受外周部を用意する。射出成形用の金型内にこの 軸受外周部を挿入配置し、内径面に下記に示す榭脂材料を用いて、下記の方法で トンネルゲートを経てインサート成形を行ない、ゲート痕のある軸方向溝とゲート痕の ない軸方向溝を等間隔に交互に合計 6本有する φ 8mm X φ 14mm Xt5mmの複 合すべり軸受を作製した (形状;図 1 (a)、榭脂層の肉厚: 250 m)。得られた高精 度すベり軸受を用いて、以下に示す条件で試験を行なった。
[0037] (1)榭脂材料
ベース榭脂:ポリエチレン (三井石油化学社製:リュブマー L5000) 充填剤:シリコーン油 (信越シリコーン社製: KF96H)、
多孔質シリカ(旭硝子 (株)製:サンスフ ア H33)。
多孔質シリカとシリコーン油との混合比を 1: 2. 76 (重量換算)とする混合物を得て 、この混合物 31. 6重量%とポリエチレン榭脂 68. 4重量%を 2軸押し出し装置で溶 融混練し、ペレットを作製した。この榭脂組成物の線膨張係数は 0. 00013Z°Cであ つた。榭脂層の肉厚さは 250 mであるので、(榭脂材料の線膨張係数) X (榭脂層 の肉厚)の値は 0. 0325である。
[0038] (2)インサート成形条件
金型内に所定形状の焼結金属を固定し、油含有ペレットを用いてトンネルゲートを 経てインサート成形を行なった。
金型温度: 100°C
成形温度: 210°C
射出圧力: 140MPa
[0039] (3)試験条件
[摩耗'摩擦試験]
相手材軸: A5056 (アルミニウム合金、 Ra = 0. 8 /ζ πι)、 7. 985mm
面圧: IMPa (投影面積に換算)
Jき」速: 3mz min
温度: 30°C
時間: 120h
試験終了後の動摩擦係数は 0. 08であり、摩耗量は 10 m以下であり、軸の摩耗 は見られなかった。なお、軸とすべり軸受の隙間は 15 m(20°Cで測定)とした。
[0040] [内径側寸法の変化の測定]
熱による膨張の影響を調査するため、すべり軸受の外径側を焼結金属で拘束し、 内径側のみ寸法が変化できるようにして— 10°Cから 60°Cまでの変化させ、内径側寸 法がどの程度変化するか測定した(20°Cの寸法を基準とし、 10°Cと 60°Cでの寸法 変化量を求めた)。各温度での試験片内径の寸法変化量と軸の寸法変化量を測定 した結果、隙間は 25 μ m未満であった。
[0041] [隙間の測定]
榭脂層と内挿した A5056からなる軸との隙間を、 - 10°Cおよび 60°Cの場合に測 定した結果、それぞれ 17. および 11. であった。なお、初期の隙間は、 1 5 /z mに設定した。また、軸の寸法変化量は、 -5. 2 111(ー10での場合)、7 111 ( 60°Cの場合)であった (軸材質の線膨張係数は、 2. 2 X 10V°O o
産業上の利用可能性 本発明の高精度すベり軸受は、トンネルゲートを経てインサート成形された榭脂層 を有するので、成形工程におけるゲート処理が必要ない。このため、高精度を有しつ つ、大量生産が可能となる。このため事務機、汎用機器等の転がり軸受の代わりに使 用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 軸受外周部として焼結金属を用い、この軸受外周部の摺動部に榭脂材料をインサ ート成形して榭脂層を形成し、該榭脂層における (榭脂材料の線膨張係数 (単位: 1 /°C) X (榭脂層の肉厚 (単位: m) )を 0. 15以下とする高精度すベり軸受であって 前記榭脂層はトンネルゲートを経てインサート成形された榭脂層であることを特徴と する高精度すベり軸受。
[2] 前記榭脂層は軸受摺動面に複数の溝を有し、該溝の底部位置に前記トンネルゲ ートのゲート痕を有することを特徴とする請求項 1記載の高精度すベり軸受。
[3] 前記複数の溝は、円筒状軸受のラジアル摺動面およびスラスト摺動面のいずれか
1つの面に形成されていることを特徴とする請求項 2記載の高精度すベり軸受。
[4] 前記複数の溝は、前記ゲート痕を有する溝 Aと、前記ゲート痕を有さな!/、溝 Bとから 構成され、前記溝 Aの両側からの軸受摺動面上の距離が等しくなるように前記溝 Bが 配置されていることを特徴とする請求項 3記載の高精度すベり軸受。
[5] 前記榭脂材料は、ポリエチレン榭脂に多孔質シリカを配合してなることを特徴とする 請求項 1記載の高精度すベり軸受。
[6] 前記榭脂層および前記焼結金属の少なくとも一方に潤滑油が含浸されることを特 徴とする請求項 1記載の高精度すベり軸受。
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