WO2017175688A1 - 複層軸受 - Google Patents

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WO2017175688A1
WO2017175688A1 PCT/JP2017/013778 JP2017013778W WO2017175688A1 WO 2017175688 A1 WO2017175688 A1 WO 2017175688A1 JP 2017013778 W JP2017013778 W JP 2017013778W WO 2017175688 A1 WO2017175688 A1 WO 2017175688A1
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WO
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bearing
layer
resin
resin composition
fibrous filler
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PCT/JP2017/013778
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English (en)
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Inventor
石井　卓哉
Original Assignee
Ntn株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics

Definitions

  • the present invention relates to a multilayer bearing comprising a metal substrate, a porous layer, and a resin layer (porous impregnated coating layer).
  • the bearing is known as a bearing excellent in sliding characteristics under high surface pressure. Since these fillers have the effect of improving wear resistance, which is a drawback of PTFE resin, and promoting the transfer of PTFE resin to the mating material during sliding, the bearing and mating material
  • the slides of the main body are mutually sliding with PTFE resin as a main component, and have excellent effects in terms of friction coefficient and wear resistance.
  • these multi-layer bearings are thin, they can save space, and radial bearings can be press-fitted into the housing, so they are used in a variety of equipment in the automotive and consumer electronics fields.
  • a multilayer bearing that can be used under higher surface pressure has a low friction coefficient, and low wear characteristics.
  • a multi-layer bearing that can be used at a high surface pressure a multi-layer bearing having a resin layer in which carbon fiber and whisker having a Mohs hardness of 4 or less are blended with a resin mainly composed of PTFE resin (see Patent Document 1). ) Has been proposed.
  • the multi-layer bearing described in Patent Document 1 has a possibility that the sliding characteristics may rapidly decrease when the surface pressure becomes higher. In addition, the friction coefficient tends to vary greatly with time in the sliding characteristics.
  • a multi-layer bearing having a resin layer in which a granular inorganic filler having an average particle diameter of 1 to 50 ⁇ m is blended with a resin mainly composed of PTFE resin (see Patent Document 2). Proposed.
  • the multilayer bearing described in Patent Document 2 may not have sufficient wear resistance under conditions where the surface pressure exceeds 10 MPa.
  • a multi-layer bearing see Patent Document 3 in which a thermoplastic resin, carbon fiber, and molybdenum disulfide are blended into a resin mainly composed of PTFE resin.
  • a seat reclining device In a general seat reclining device, there is a method in which a backrest inclination angle can be adjusted by using a differential transmission mechanism of a gear in order to adjust an opening angle of a hinge connecting a seat surface portion and a backrest portion of the seat. It is well known.
  • a differential transmission mechanism for example, a bearing bush is provided inside an external gear, and a wedge-shaped piece is frictionally slid on the bearing bush.
  • the multi-layer bearing as described above is used as the bearing bush. It's being used.
  • the multi-layer bearing described in Patent Document 3 has a risk that the coefficient of friction increases and becomes higher with time under conditions of rotational swing, fine swing, or reciprocating motion exceeding 10 MPa. Further, when this multi-layer bearing is used as a bearing bush of a reclining device for a seat such as an automobile, repeated frictional contact occurs at a high surface pressure, so that the resin layer of the multi-layer bearing may be peeled off or worn.
  • the present invention has been made to cope with such a problem, and the dynamic friction coefficient and wear resistance are high under the condition where the surface pressure exceeds 10 MPa, and under the condition of rotational swing, fine swing, or reciprocating motion.
  • An object is to provide a multilayer bearing having excellent characteristics and stable sliding characteristics.
  • the multilayer bearing of the present invention is a multilayer bearing comprising a metal substrate, a porous layer provided on one surface of the metal substrate, and an impregnated coating layer of a resin composition for the porous layer.
  • the resin composition is characterized in that the PTFE resin contains a molten fluororesin having a melting point lower than that of the PTFE resin and a non-fibrous filler, and does not contain a fibrous filler.
  • the molten fluororesin is a fluororesin having a melt viscosity in the range of 1 ⁇ 10 3 to 1 ⁇ 10 6 poise at melting points of 250 to 310 ° C. and 300 to 380 ° C.
  • the molten fluororesin is a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (hereinafter referred to as PFA) resin.
  • the non-fibrous filler is a granular or spherical filler.
  • the granular or spherical filler may be graphite or wholly aromatic polyester resin.
  • the resin composition contains 3 to 30% by volume of the molten fluororesin and 5 to 30% by volume of the non-fibrous filler with respect to the total volume of the resin composition.
  • the porous layer is a non-ferrous metal sintered layer or sprayed layer. Further, the non-ferrous metal is copper or a copper alloy containing copper as a main component.
  • the multi-layer bearing is a radial bearing, a radial bearing with a flange, or a washer-like thrust bearing that slides with a relatively swinging or slightly swinging member and the impregnating coating layer.
  • the multi-layer bearing is a sliding bearing that slides on a relatively reciprocating member and the impregnated coating layer.
  • the above-mentioned multilayer bearing is used as a bearing bush of a differential transmission mechanism for adjusting an opening angle of a hinge connecting a seat surface portion and a backrest portion of a seat in a seat reclining device.
  • the multilayer bearing of the present invention comprises a metal substrate, a porous layer provided on one surface of the metal substrate, and a resin composition impregnated coating layer for the porous layer.
  • a resin composition containing a molten fluororesin having a melting point lower than that of PTFE resin and a non-fibrous filler in PTFE resin and does not contain a fibrous filler. Even under conditions of dynamic and reciprocating motion, it has better friction and wear resistance than conventional multilayer bearings.
  • the low melting point fluororesin blended with the PTFE resin softens and melts when the porous layer is impregnated with the resin composition and then fired at a required temperature exceeding the melting point of the PTFE resin in the production of the multi-layer bearing.
  • PTFE resin has high non-adhesiveness, it cannot be easily welded to other heat-resistant thermoplastic resins such as thermoplastic polyimide resin, polyether ketone resin, polyphenylene sulfide resin, etc. Since it is the same fluororesin as the resin, it is easily welded to the PTFE resin.
  • the molten molten fluororesin can be welded to the porous layer and the non-fibrous filler.
  • the molten fluororesin serves as an adhesive between the non-fibrous filler and the PTFE resin, and can prevent the filler from falling off during sliding.
  • the impregnated coating layer resin layer
  • the porous layer since there is an effect of an adhesive between the impregnated coating layer (resin layer) and the porous layer, it is possible to suppress the wear-off of the impregnated coating layer from the porous layer during sliding.
  • the non-fibrous filler is non-fibrous
  • the wear resistance of the impregnated coating layer is improved without impairing the inherent low friction characteristic of the PTFE resin.
  • shear force is repeatedly applied in different directions. Therefore, a composition containing a fibrous filler has a high coefficient of friction and falls off in large units to promote wear.
  • the molten fluororesin is a fluororesin having a melt viscosity in the range of 1 ⁇ 10 3 to 1 ⁇ 10 6 poise at melting points of 250 to 310 ° C. and 300 to 380 ° C.
  • the PTFE resin is not decomposed when the PTFE resin is fired. Or a porous layer and a non-fibrous filler. Thereby, wear-off of the impregnated coating layer from the porous layer during sliding can be suppressed.
  • the molten fluororesin having a lower melting point than that of PTFE resin is particularly PFA resin, it can perform the above-mentioned role without being decomposed when the PTFE resin is fired in the manufacture of the composite bearing, and has low friction and low wear. It becomes a layer bearing.
  • the non-fibrous filler is granular or spherical, there is no anisotropy and excellent low friction properties.
  • the granular or spherical filler is graphite or non-melting wholly aromatic polyester resin having excellent lubricity, it is excellent in low friction and wear resistance, and is oscillated and rotated at a high surface pressure exceeding 10 MPa.
  • the multi-layer bearing can be suitably used under the condition of fine swing or reciprocating motion.
  • the resin composition contains 3 to 30% by volume of molten fluororesin and 5 to 30% by volume of non-fibrous filler with respect to the total volume of the resin composition, low friction and low wear characteristics can be obtained more reliably. .
  • the porous layer is a sintered or sprayed layer of non-ferrous metal, the adhesive strength to the metal substrate as the sintered or sprayed layer is excellent.
  • the metal substrate is a steel plate and the non-ferrous metal of the porous layer is softer than the steel plate or a copper alloy containing copper as the main component.
  • seizure can be prevented by a porous layer made of a soft metal.
  • the multilayer bearing of the present invention has a three-layer structure composed of a metal substrate, a porous layer on one surface of the metal substrate, and an impregnated coating layer made of the predetermined resin composition, It can be used as a relatively oscillating or slightly oscillating member and a radial bearing that slides on the impregnated coating layer, a radial bearing with a flange, or a washer-like thrust bearing. It can also be used as a sliding bearing that slides with a member that reciprocates relatively. In particular, in seat reclining devices, it is preferably used as a bearing bush (radial bearing that swings and rotates relatively) for adjusting the opening angle of the hinge connecting the seat surface portion and the backrest portion of the seat it can.
  • a bearing bush radial bearing that swings and rotates relatively
  • FIG. 1 is a partially enlarged sectional view of a multilayer bearing.
  • the multi-layer bearing 1 includes a porous layer 3 such as a sintered metal formed on the surface of a metal substrate 2 such as a steel plate, and an impregnated coating layer formed by impregnating and coating the porous layer 3 with a resin composition. 4.
  • the multi-layer bearing 1 is a three-layer structure including (1) the metal base 2, (2) the porous layer 3, and (3) the impregnated coating layer (resin layer) 4.
  • the surface of the impregnated coating layer 4 becomes a sliding surface, and is excellent in sliding characteristics under high surface pressure.
  • the PTFE resin contains a molten fluororesin having a melting point lower than that of the PTFE resin and a non-fibrous filler, and does not contain a fibrous filler. It has the feature in using.
  • the fibrous filler examples include carbon fiber, glass fiber, and whisker.
  • a general PTFE resin represented by — (CF 2 —CF 2 ) n — can be used as the PTFE resin serving as a base resin of the resin composition for forming the impregnated coating layer 4.
  • a general PTFE resin has a perfluoroalkyl ether group (—C p F 2p —O—) (p is an integer of 1-4) or a polyfluoroalkyl group (H (CF 2 ) q —) (q is 1-
  • Modified PTFE resin introduced with an integer of 20) or the like can also be used.
  • the modified PTFE resin can be suitably used because it has better compression resistance than general PTFE resin.
  • a general PTFE resin and a modified PTFE resin may be used in combination. These PTFE resin and modified PTFE resin may be obtained by employing either a suspension polymerization method for obtaining a general molding powder or an emulsion polymerization method for obtaining a fine powder.
  • a molten fluororesin having a melting point lower than that of the PTFE resin (melting point 327 ° C.) used in the resin composition has a melting viscosity in the range of 1 ⁇ 10 3 to 1 ⁇ 10 6 poises at a melting point of 250 to 310 ° C. and 300 to 380 ° C. It is a fluororesin and can be injection molded.
  • melt viscosity examples include: (1) PFA resin: melt viscosity at 310 ° C., 380 ° C., melt viscosity of 1 ⁇ 10 4 to 1 ⁇ 10 5 poise, (2) tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (hereinafter referred to as “melting viscosity”) Resin: Melting point: 260 ° C. Melting viscosity at 380 ° C .: 4 ⁇ 10 4 to 1 ⁇ 10 5 poise (3) Tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (hereinafter referred to as ETFE) resin: Melting point: 270 ° C. And melt viscosity at 300 ° C.
  • PFA resin melt viscosity at 310 ° C., 380 ° C., melt viscosity of 1 ⁇ 10 4 to 1 ⁇ 10 5 poise
  • melt viscosity tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
  • PFA resin is most preferable. This is because the PFA resin has a molecular structure similar to that of the PTFE resin and has the highest heat resistance, so that it has excellent wear resistance and is most difficult to be decomposed during the firing of the PTFE resin composition in the production of a multilayer bearing.
  • the average particle diameter of the molten fluororesin used in the resin composition is preferably 5 to 100 ⁇ m.
  • the average particle diameter in this invention is a measured value by a laser analysis method. If the average particle size of the molten fluororesin is less than 5 ⁇ m, the mutual adhesive strength of the porous layer, the non-fibrous filler, and the PTFE resin may be reduced, and the wear resistance may not be improved. On the other hand, if it exceeds 100 ⁇ m, the number of particles in the composition decreases, the contact ratio with the porous layer, the non-fibrous filler, and the PTFE resin decreases, and there is a possibility that the wear resistance cannot be improved uniformly. . An average particle size of 10 to 50 ⁇ m is preferable in order to improve the wear resistance by adhesion.
  • the non-fibrous filler used in the resin composition may be other than a fibrous form having an aspect ratio such as carbon fiber, glass fiber, whisker, etc., and examples thereof include an irregular granular shape, a spherical shape, a scale shape, and a plate shape. .
  • the friction coefficient can be kept low if there is no anisotropy. More preferred.
  • the non-fibrous filler used in the resin composition is preferably graphite or wholly aromatic polyester resin. These may be used in combination. Graphite and wholly aromatic polyester resins are lubricious and non-melting, and the wear of the filler itself is low, so the coefficient of friction is kept low, the wear resistance of the resin layer is excellent, and the counterpart material is not easily damaged. .
  • the average particle size of the non-fibrous filler used in the resin composition is preferably 5 to 60 ⁇ m.
  • the wear resistance may be insufficiently provided.
  • it exceeds 60 ⁇ m it tends to fall off during swinging rotation, fine swinging or reciprocating motion, and wear resistance may be reduced.
  • the compounding ratio in the resin composition is preferably 3 to 30% by volume of the molten fluororesin and 5 to 30% by volume of the non-fibrous filler with respect to the total volume of the resin composition. If the blending ratio of the molten fluororesin is less than 3% by volume, the adhesion between the porous layer, the non-fibrous filler, and the PTFE resin is poor, and there is a possibility that the wear resistance cannot be improved. Moreover, when it exceeds 30 volume%, there exists a possibility that a friction coefficient may increase.
  • the wear resistance may be insufficiently provided.
  • the wear resistance decreases due to the decrease in the strength of the impregnated coating layer, the uniform dispersibility decreases due to mixing, and the impregnation property deteriorates in the impregnation step into the porous layer, and unimpregnated parts are generated There is a risk.
  • the remainder excluding the molten fluororesin and the non-fibrous filler is PTFE resin which is a base resin, and substantially consists of three components.
  • the above resin composition may contain thermoplastic resin powder, molybdenum disulfide, pigment (carbon) as needed, as long as the required properties such as wear resistance, low friction characteristics, and compression creep resistance are not deteriorated. And other fillers such as iron oxide).
  • the above-mentioned raw materials are blended at a predetermined blending ratio into a disperse (for example, 31-JR, manufactured by Mitsui / Dupont Fluorochemical Co., Ltd.) in which PTFE resin is dispersed in a solvent, and the mixture is stirred to form a paste.
  • the impregnated coating layer 4 used for the multi-layer bearing 1 is obtained by impregnating the porous layer 3 and drying and removing the solvent.
  • the porous layer 3 is preferably formed as a non-ferrous metal sintered layer or sprayed layer in order to ensure excellent adhesion strength to the metal substrate 2.
  • the non-ferrous metal copper or a copper alloy containing copper as a main component is preferable because of excellent frictional wear characteristics.
  • the sintered layer of non-ferrous metal is, for example, a copper alloy powder dispersed on a steel plate with a thickness of 0.3 mm, and then heated to a temperature of 750 to 900 ° C. in a reducing atmosphere. Is obtained by sintering.
  • the metal base 2 steel (such as structural rolled steel such as SPCC) or a metal other than steel, for example, a copper alloy such as stainless steel or bronze can be used. Even when abnormal wear occurs during operation, in order to prevent seizure, it is preferable that the metal base material is a steel plate and the non-ferrous metal of the porous layer is a metal softer than the steel plate. Moreover, the seizure prevention effect can be further improved by using the above-mentioned copper or a copper alloy containing copper as a main component as the non-ferrous metal of the porous layer.
  • the porous layer 3 In order to further increase the adhesion strength of the porous layer 3 to the metal substrate 2, it is preferable to plate a metal equivalent to the non-ferrous metal of the porous layer 3 on the surface of the metal substrate 2 on which the porous layer 3 is formed. .
  • a rust-preventive plating to the other surface of the metal substrate 2 (the surface opposite to the surface on which the porous layer 3 is formed). Further, in order to reduce the environmental load and make it possible to use it for any purpose, it is preferable to use tin plating as the rust-proof plating.
  • the surface shape of the sliding surface (sliding surface) of the impregnated coating layer 4 of the multi-layer bearing 1 can be provided with various uneven patterns depending on the roller surface shape at the time of impregnation.
  • the sliding surface has an uneven shape at a high surface pressure, the contact area is reduced to a higher surface pressure, and the resin material is likely to be worn and deformed. Therefore, the flat shape (no unevenness) is preferable.
  • FIGS. 2 to 4 are perspective views of the respective multilayer bearings.
  • a multi-layer bearing 1 shown in FIG. 2 is a cylindrical radial plain bearing having a cutting part in a part in the circumferential direction.
  • a porous layer (not shown) and an impregnated coating layer 4 are formed on the inner diameter surface of the metal substrate 2.
  • Such a multi-layer bearing is formed, for example, by forming a porous layer and an impregnated coating layer on a steel plate (flat plate) as a metal substrate by the above-described method, and rounding the steel plate having a three-layer structure into a cylindrical shape. Can be manufactured.
  • the multi-layer bearing 1 ′ shown in FIG. 3 is a flanged radial sliding bearing that supports a radial load and an axial load.
  • a porous layer (not shown) and an impregnated coating layer 4 are formed on the inner diameter surface of the metal base 2 and the surface (lower surface in the figure) of the flange 2a.
  • This multi-layer bearing can be manufactured by producing a steel sheet having a three-layer structure in the same manner as in FIG. 2, then bending one side of the steel sheet at a right angle, and further rounding it into a cylindrical shape. This bent portion becomes the flange 2a.
  • a multi-layer bearing 1 '' shown in FIG. 4 is a washer-shaped thrust bearing.
  • a porous layer (not shown) and an impregnated coating layer 4 are formed on the surface of a washer-shaped (hollow disk-shaped) metal substrate 2.
  • Each of the multi-layer bearings of the present invention shown in FIGS. 2 to 4 is suitable for an application that slides between a relatively swinging or slightly swinging member and an impregnated coating layer. Moreover, it is suitable also for the use sliding with the member which reciprocates relatively, and an impregnation coating layer.
  • These multi-layer bearings have a three-layer structure composed of a metal substrate, a porous layer on one surface of the metal substrate, and an impregnated coating layer made of the predetermined resin composition.
  • a low friction coefficient can be continuously maintained and low wear characteristics can be obtained even under conditions of surface pressure (10 MPa or more), rocking rotation, fine rocking or reciprocating motion.
  • it can be used under various lubrication conditions such as no lubrication, grease lubrication, and in oil.
  • the multi-layer bearing of the present invention is suitable as a bearing bush (radial bearing) of a differential transmission mechanism for adjusting an opening angle of a hinge connecting a seat surface portion and a backrest portion of a seat in a reclining device of a seat such as an automobile.
  • a bearing bush radial bearing
  • a differential transmission mechanism for adjusting an opening angle of a hinge connecting a seat surface portion and a backrest portion of a seat in a reclining device of a seat such as an automobile.
  • a differential transmission mechanism for adjusting an opening angle of a hinge connecting a seat surface portion and a backrest portion of the seat, and the differential transmission mechanism Meshes an internal gear with an external gear having a smaller number of teeth, and a pair of wedge-shaped pieces are placed in an arcuate gap formed between the shaft hole of the external gear and the shaft of the internal gear.
  • the tapered end portions are arranged opposite to each other, and a spring is provided for applying an elastic force in the direction in which both wedge-shaped pieces are separated from each other, and the wedge-shaped pieces are pushed by a cam provided on the shaft of the internal gear so that the arc-shaped gap is provided.
  • the multi-layer bearing (bearing bush) of the present invention is disposed in the shaft hole of the external gear of the apparatus and slides with the wedge-shaped piece.
  • FIG. 5 is a partially cutaway sectional view of a seat reclining device.
  • the differential transmission mechanism of this apparatus includes a bearing bush 11 that meshes with an internal gear 8 and an external gear 9 having a slightly smaller number of teeth and is disposed in a shaft hole 10 of the external gear 9.
  • a pair of wedge-shaped pieces 6 and 6 'in the arcuate gap formed between the small diameter portion of the cam 5 integral with the shaft 12 of the internal gear 8 and their tapered ends 6a and 6a' are opposite to each other. Is arranged.
  • a compression coil spring 7 is provided for applying an elastic force in a direction in which the wedge-shaped pieces 6 and 6 ′ are separated from each other, and the wedge-shaped pieces 6 and 6 ′ are pushed by the cam 5 provided integrally with the shaft 12 of the internal gear 8, When sliding inside, the external gear 9 is disengaged from the internal gear 8, and the opening angle of the hinge can be adjusted.
  • the bearing bush 11 is a multilayer bearing of the present invention, and an impregnating coating layer serving as a sliding layer is provided on the inner diameter surface.
  • the shaft 12 of the internal gear 8 is also provided with a bearing bush.
  • the inner peripheral surface of the pair of wedge-shaped pieces 6 and 6 ′ slides on the outer diameter surface of the bearing bush formed on the shaft 12.
  • the bearing bush provided on the shaft 12 of the internal gear 8 is provided with an impregnation coating layer serving as a sliding layer on the outer diameter surface.
  • the external gear 9 is required to have one or more teeth less than the internal gear 8, for example, 1 to 10, preferably about 2 to 5, and usually about 1 to 3.
  • the wedge-shaped pieces 6 and 6 ′ only need to have tapered end portions 6 a and 6 a ′ formed at one end, and the details of the overall shape, the degree of bending, and the like can be appropriately changed.
  • the wedge-shaped pieces 6, 6 ' are formed of a sintered compact of metal powder.
  • the compression coil spring 7 is illustrated as one that imparts an elastic force in the direction in which the two wedge-shaped pieces 6 and 6 ′ are separated from each other, the present invention is not limited to this.
  • a well-known component having an elastic action such as a partially cut ring spring, a damper, rubber, or an elastic resin can be used.
  • the wedge-shaped piece 6 is a friction sliding surface mainly composed of an outer surface 6 b that slides with the bearing bush 11 of the external gear 9 and an inner surface 6 c that slides with the cam 5 integral with the shaft 12 of the internal gear 8.
  • the outer surface 6b that slides with the bearing bush 11 is particularly required to have wear resistance, and it is necessary to form a low friction sliding material.
  • the multilayer bearing of the present invention is used as the bearing bush 11, Even if such a low friction sliding material is not formed, it can be used.
  • the seat reclining device configured as described above rotates the shaft 12 by a manual lever or the like when the differential transmission mechanism is operated to adjust the opening angle of the hinge connecting the seat surface portion and the backrest portion of the seat.
  • the wedge-shaped pieces 6 and 6 ′ are slid and moved within the arc-shaped gap by being pushed by the cam 5 provided integrally with the shaft 12, so that the angle can be adjusted or the angle is fixed.
  • the outer surfaces 6b and 6b 'of the wedge-shaped pieces 6 and 6' slide with the impregnated coating layer of the bearing bush 11 to act a differential transmission mechanism (taumel mechanism).
  • the impregnation coating layer of the bearing bush 11 has the above-described configuration, the impregnation coating layer is difficult to peel off from the surface when sliding with the wedge-shaped pieces 6 and 6 ′.
  • the wedge-shaped piece 6 is made of an oil-impregnated sintered molded body, or a low-friction sliding material such as a fluororesin coating on the friction sliding surface of the wedge-shaped piece 6 Can also be formed.
  • PTFE resin manufactured by Mitsui & DuPont Fluorochemicals; Teflon (registered trademark) 31-JR
  • PFA resin manufactured by Mitsui / Dupont Fluorochemicals; Teflon MJ-102 (melting point: 310 ° C., average particle size: 20 ⁇ m)
  • Graphite (scale-like) [GRP-1] Imeris GC Corporation; TIMREX-KS25 (average particle size 25 ⁇ m)
  • Graphite (spherical) [GRP-3] manufactured by Air Water Bell Pearl Co .; Bell Pearl C2000 (average particle size 15 ⁇ m) (6) Totally aromatic polyester resin [OBP]: manufactured by Sumi
  • Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 Sprinkle bronze powder (# 100 mesh pass, # 200 mesh on) on one surface of SPCC steel plate (Nisshin Steel Co., Ltd .; Copper Tight) with copper plating on both sides, and heat and pressurize on the steel plate A porous layer (sintered metal layer) having a uniform layer thickness was formed. On this porous layer, a dispersion of a PTFE resin composition adjusted at the blending ratio shown in Tables 1 and 2 was applied, the solvent was evaporated in a drying furnace, and the solid component was removed by heating and pressurizing. Impregnated.
  • the thus obtained three-layer plate having a thickness of 1 mm was slit, cut, and rounded to obtain a bush-shaped multi-layer bearing test piece having an inner diameter of 30 mm and a width of 6 mm.
  • This test piece has a porous layer and an impregnated coating layer on the inner diameter side.
  • the obtained multilayer bearing test piece was subjected to a frictional wear test by a radial test shown below, and a friction coefficient and a wear amount were measured.
  • the resulting multilayer bearing test piece was subjected to a frictional wear test under the test conditions shown in Table 3 using a radial tester shown in FIG. As shown in FIG. 6, the radial tester applies a load to the multi-layer bearing test piece 13 (fixed) press-fitted into the housing 14 and swings and rotates the mating metal shaft 15 (S45C: turning 0.4 ⁇ mRa). The frictional force generated during rotation is measured with a load cell and the friction coefficient is calculated. Further, the amount of bearing wear was measured from the inner diameter shape of the multilayer bearing specimen before and after the test. The dynamic friction coefficient immediately before the end of the test and the amount of wear after the test are shown in Tables 1 and 2.
  • the multilayer bearings of Examples 1 to 6 of the present invention had a low dynamic friction coefficient even under conditions of rocking rotation and high surface pressure, and were excellent in wear resistance.
  • the wear resistance is inferior to each example as shown in the test results shown in Table 2. Since the wear resistance is inferior, the exposure rate of the porous layer is high and the dynamic friction coefficient is high.
  • Comparative Examples 4 and 5 containing carbon fiber have a high friction coefficient.
  • the multi-layer bearing of the present invention has excellent dynamic friction coefficient and wear resistance characteristics under high surface pressure conditions where the surface pressure exceeds 10 MPa, and rotational rocking, fine rocking, or reciprocating motion, and stable sliding characteristics. Therefore, it can be used for bearings of various devices such as the automobile field and the household appliance field.
  • a reclining device for an automobile seat it can be suitably used as a bearing bush for a differential transmission mechanism for adjusting an opening angle of a hinge connecting a seat surface portion and a backrest portion of the seat.

Abstract

面圧が１０ＭＰａをこえる高面圧条件、かつ、回転揺動、微揺動、または往復運動する条件において動摩擦係数や耐摩耗特性に優れ、安定した摺動特性を有する複層軸受を提供する。複層軸受１は、金属基材２と、金属基材２の一方の表面に設けられた多孔質層３と、多孔質層３に対する樹脂組成物の含浸被覆層４とからなり、上記樹脂組成物は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂に、ポリテトラフルオロエチレン樹脂より低融点の溶融フッ素樹脂と、非繊維状充填材とを含み、繊維状充填材を含まない樹脂組成物である。

Description

複層軸受
　本発明は、金属基材と多孔質層と樹脂層（多孔質層の含浸被覆層）とからなる複層軸受に関する。
　鋼板などの金属板に裏打ちされた多孔質層に、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記す）樹脂と、炭素繊維、無機化合物などの充填材を含む樹脂組成物を含浸被覆させてなる複層軸受は、高面圧下での摺動特性に優れた軸受として知られている。これらの充填材は、ＰＴＦＥ樹脂の欠点である、耐摩耗特性を向上させるとともに、摺動時、相手材へのＰＴＦＥ樹脂の移着を助長する効果を有しているため、軸受と相手材との摺動が、相互にＰＴＦＥ樹脂を主体としたもの同士の摺動となり、摩擦係数および耐摩耗特性の点で、優れた効果をもたらしている。
　これらの複層軸受は薄肉であるため省スペース化が可能であり、ラジアル軸受はハウジングに圧入使用可能であることから、自動車分野、家電分野などの様々な機器に使用されている。しかし、これらの機器の小型化のために、更に高面圧下にて使用可能で、低摩擦係数、低摩耗特性の複層軸受が求められている。例えば、高面圧化で使用可能な複層軸受として、ＰＴＦＥ樹脂を主成分とする樹脂に炭素繊維およびモース硬度４以下のウィスカを配合してなる樹脂層を有する複層軸受（特許文献１参照）が提案されている。
　ここで、特許文献１に記載の複層軸受は、面圧がより高くなると摺動特性が急激に低下するおそれがある。また、摺動特性の中で経時的な摩擦係数のばらつきが大きい傾向がある。これらの課題を解決する複層軸受として、ＰＴＦＥ樹脂を主成分とする樹脂に平均粒子径１～５０μｍの粒状無機充填材を配合してなる樹脂層を有する複層軸受（特許文献２参照）が提案されている。しかしながら、特許文献２に記載の複層軸受は、面圧が１０ＭＰａをこえる条件では耐摩耗性が十分でないおそれがある。そこで、これを解決すべく、ＰＴＦＥ樹脂を主成分とする樹脂に熱可塑性樹脂、炭素繊維および二硫化モリブデンを配合してなる複層軸受（特許文献３参照）が提案されている。
　また、自動車分野における複層軸受の具体的な用途として、座席のリクライニング装置が挙げられる。一般的な座席のリクライニング装置では、座席の座面部分と背もたれ部分を結合するヒンジの開き角度の調節のために、歯車の差動伝動機構を用いて、背もたれ傾斜角度を調整可能とする方式が周知である。この差動伝動機構では、例えば、外歯車の内部に軸受ブッシュが設けられ、この軸受ブッシュに楔形片が摩擦摺動する構造を有しており、該軸受ブッシュとして上記のような複層軸受が利用されている。
特開２０００－０５５０５４号公報 特開２００２－３２７７５０号公報 特許５３４２８８３号公報
　しかし、特許文献３に記載の複層軸受は、１０ＭＰａをこえて回転揺動、微揺動、または往復運動する条件では経時的に摩擦係数が増加し高くなるおそれがある。また、この複層軸受を自動車などの座席のリクライニング装置の軸受ブッシュとして利用する場合、高面圧で繰り返し摩擦接触が起こるため、複層軸受の樹脂層が剥離や摩耗するおそれがある。
　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あり、面圧が１０ＭＰａをこえる高面圧条件、かつ、回転揺動、微揺動、または往復運動する条件において動摩擦係数や耐摩耗特性に優れ、安定した摺動特性を有する複層軸受を提供することを目的とする。
　本発明の複層軸受は、金属基材と、該金属基材の一方の表面に設けられた多孔質層と、該多孔質層に対する樹脂組成物の含浸被覆層とからなる複層軸受であって、上記樹脂組成物は、ＰＴＦＥ樹脂に、ＰＴＦＥ樹脂より低融点の溶融フッ素樹脂と、非繊維状充填材とを含み、繊維状充填材を含まない樹脂組成物であることを特徴とする。
　上記溶融フッ素樹脂は、融点２５０～３１０℃、３００～３８０℃における溶融粘度が１×１０３～１×１０６ポイズの範囲のフッ素樹脂であることを特徴とする。
　また、上記溶融フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（以下、ＰＦＡと記す）樹脂であることを特徴とする。
　上記非繊維状充填材は、粒状または球状の充填材であることを特徴とする。また、上記粒状または球状の充填材は、黒鉛または全芳香族ポリエステル樹脂であること特徴とする。
　上記樹脂組成物は、該樹脂組成物全体積に対して、上記溶融フッ素樹脂を３～３０体積％、上記非繊維状充填材を５～３０体積％含むことを特徴とする。
　上記多孔質層は、非鉄金属の焼結層または溶射層であることを特徴とする。また、上記非鉄金属は、銅または銅を主成分とする銅合金であることを特徴とする。
　上記複層軸受は、相対的に揺動回転あるいは微揺動する部材と上記含浸被覆層で摺動するラジアル軸受、フランジ付ラジアル軸受、またはワッシャ状スラスト軸受であることを特徴とする。また、上記複層軸受は、相対的に往復運動する部材と上記含浸被覆層で摺動する滑り軸受であることを特徴とする。
　上記複層軸受は、座席のリクライニング装置において、座席の座面部分と背もたれ部分を結合するヒンジの開き角度の調節のための差動伝動機構の軸受ブッシュとして用いられることを特徴とする。
　本発明の複層軸受は、金属基材と、該金属基材の一方の表面に設けられた多孔質層と、該多孔質層に対する樹脂組成物の含浸被覆層とからなり、上記樹脂組成物は、ＰＴＦＥ樹脂に、ＰＴＦＥ樹脂より低融点の溶融フッ素樹脂と、非繊維状充填材とを含み、繊維状充填材を含まない樹脂組成物であるので、１０ＭＰａをこえて回転揺動、微揺動、往復運動する条件においても従来の複層軸受より優れた摩擦特性、耐摩耗特性を有する。
　ここで、ＰＴＦＥ樹脂に配合した低融点の溶融フッ素樹脂は、複層軸受の製造において、多孔質層に樹脂組成物を含浸後、ＰＴＦＥ樹脂の融点をこえる所要温度で焼成した際に軟化溶融する。ＰＴＦＥ樹脂は高い非粘着性を有しているので、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂などの他の耐熱性熱可塑性樹脂とは容易に溶着できないが、溶融フッ素樹脂はＰＴＦＥ樹脂と同じフッ素樹脂であるため、ＰＴＦＥ樹脂と溶着し易い。溶融した溶融フッ素樹脂は多孔質層、非繊維状充填材とも溶着可能である。従って、溶融フッ素樹脂が、非繊維状充填材とＰＴＦＥ樹脂の接着剤の役割を果たし、摺動時の充填材脱落を抑制できる。また、含浸被覆層（樹脂層）と多孔質層との接着剤の効果もあるので、摺動時における多孔質層からの含浸被覆層の摩耗脱落を抑制できる。
　また、非繊維状充填材は、非繊維状であるため、ＰＴＦＥ樹脂の本来の低摩擦特性を阻害することなく、含浸被覆層の耐摩耗性を向上させている。特に、揺動回転、微揺動あるいは往復運動時においては、繰り返し異なる方向にせん断力が加わるため、繊維状充填材を配合した組成物は摩擦係数が高く、大きな単位で脱落し摩耗促進する。繊維状充填材を含まずに、非繊維状充填材と溶融フッ素樹脂を併用することで、上記の効果により低摩擦、低摩耗特性が得られる。
　溶融フッ素樹脂が、融点２５０～３１０℃、３００～３８０℃における溶融粘度が１×１０３～１×１０６ポイズの範囲のフッ素樹脂であるので、ＰＴＦＥ樹脂の焼成時に分解することなく、ＰＴＦＥ樹脂や多孔質層および非繊維状充填材と溶着することができる。これにより摺動時における多孔質層からの含浸被覆層の摩耗脱落を抑制できる。
　また、ＰＴＦＥ樹脂より低融点の溶融フッ素樹脂が特にＰＦＡ樹脂であるので、複合軸受の製造におけるＰＴＦＥ樹脂の焼成時に分解することなく、上記の役割を果たすことができ、低摩擦で低摩耗の複層軸受となる。
　非繊維状充填材が、粒状または球状であるので、異方性がなく低摩擦特性に優れる。また、この粒状または球状の充填材が、潤滑性に優れた黒鉛または不溶融の全芳香族ポリエステル樹脂であるので、低摩擦で耐摩耗性に優れ、１０ＭＰａをこえる高面圧で、揺動回転、微揺動あるいは往復運動の条件下で好適に使用可能な複層軸受となる。
　樹脂組成物が、該樹脂組成物全体積に対して溶融フッ素樹脂を３～３０体積％、非繊維状充填材を５～３０体積％含むので、より確実に低摩擦、低摩耗特性が得られる。
　多孔質層が、非鉄金属の焼結層または溶射層であるので、焼結層または溶射層としての金属基材への接着強度に優れる。
　金属基材が鋼板であり、多孔質層の非鉄金属が上記鋼板より軟質の銅または銅を主成分とする銅合金であるので、複層軸受を誤った条件で使用し異常摩耗が発生した場合でも、軟質金属からなる多孔質層によって焼き付きを未然に防止し得る。
　本発明の複層軸受は、金属基材と、該金属基材の一方の表面の多孔質層と、上記所定の樹脂組成物からなる含浸被覆層とで構成される三層構造を有するので、相対的に揺動回転あるいは微揺動する部材と上記含浸被覆層で摺動するラジアル軸受、フランジ付ラジアル軸受、ワッシャ状スラスト軸受として使用できる。また、相対的に往復運動する部材と摺動する滑り軸受としても使用できる。特に、座席のリクライニング装置において、座席の座面部分と背もたれ部分を結合するヒンジの開き角度の調節のための差動伝動機構の軸受ブッシュ（相対的に揺動回転するラジアル軸受）として好適に利用できる。
本発明の複層軸受の一例を示す断面図である。 本発明の複層軸受の適用例を示す斜視図である。 本発明の複層軸受の適用例を示す斜視図である。 本発明の複層軸受の適用例を示す斜視図である。 座席のリクライニング装置の一部切り欠き断面図である。 ラジアル試験の概略図である。
　本発明の複層軸受の一例を図１に示す。図１は複層軸受の一部拡大断面図である。複層軸受１は、鋼板などの金属基材２の表面に形成された焼結金属などの多孔質層３と、この多孔質層３に樹脂組成物を含浸被覆して形成された含浸被覆層４とを有する。このように複層軸受１は、（１）金属基材２、（２）多孔質層３、（３）含浸被覆層（樹脂層）４とからなる三層構造体とされている。複層軸受１は、含浸被覆層４の表面が摺動面となり、高面圧下での摺動特性に優れる。本発明では、この含浸被覆層４を形成する樹脂組成物として、ＰＴＦＥ樹脂に、ＰＴＦＥ樹脂より低融点の溶融フッ素樹脂と、非繊維状充填材とを含み、繊維状充填材を含まない組成物を用いている点に特徴を有する。ここで、含まないようにする繊維状充填材としては、炭素繊維、ガラス繊維、ウィスカなどが挙げられる。以下、含浸被覆層４を形成する樹脂組成物について詳細に説明する。
　含浸被覆層４を形成する樹脂組成物のベース樹脂となるＰＴＦＥ樹脂は、－（ＣＦ２－ＣＦ２）ｎ－で表される一般のＰＴＦＥ樹脂を使用できる。また、一般のＰＴＦＥ樹脂にパーフルオロアルキルエーテル基（－ＣｐＦ２ｐ－Ｏ－）（ｐは１－４の整数）あるいはポリフルオロアルキル基（Ｈ（ＣＦ２）ｑ－）（ｑは１－２０の整数）などを導入した変性ＰＴＦＥ樹脂も使用できる。上記の変性ＰＴＦＥ樹脂は、耐圧縮特性が一般のＰＴＦＥ樹脂より優れているため、好適に使用できる。なお、一般のＰＴＦＥ樹脂と変性ＰＴＦＥ樹脂を併用してもよい。これらのＰＴＦＥ樹脂および変性ＰＴＦＥ樹脂は、一般的なモールディングパウダーを得る懸濁重合法、ファインパウダーを得る乳化重合法のいずれを採用して得られたものであってもよい。
　上記樹脂組成物に用いるＰＴＦＥ樹脂（融点３２７℃）より低融点の溶融フッ素樹脂とは、融点２５０～３１０℃、３００～３８０℃における溶融粘度が１×１０３～１×１０６ポイズの範囲のフッ素樹脂であり、射出成形が可能なフッ素樹脂である。このような溶融フッ素樹脂としては、（１）ＰＦＡ樹脂：融点３１０℃、３８０℃における溶融粘度１×１０４～１×１０５ポイズ、（２）テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（以下、ＦＥＰと記す）樹脂：融点２６０℃、３８０℃における溶融粘度４×１０４～１×１０５ポイズ、（３）テトラフルオロエチレン－エチレン共重合体（以下、ＥＴＦＥと記す）樹脂：融点２７０℃、３００℃における溶融粘度１×１０４～１×１０５ポイズ、などが挙げられる。これらは粉末状または粒子状で樹脂組成物に配合される。これらの溶融フッ素樹脂の中でも、ＰＦＡ樹脂が最も好ましい。ＰＦＡ樹脂は、ＰＴＦＥ樹脂に分子構造が類似しており、最も高耐熱性であるため、耐摩耗性に優れ、複層軸受の製造におけるＰＴＦＥ樹脂組成物の焼成時に最も分解しにくいからである。
　上記樹脂組成物に用いる溶融フッ素樹脂の平均粒径は５～１００μｍであることが好ましい。なお、本発明における平均粒径は、レーザー解析法による測定値である。溶融フッ素樹脂の平均粒径が５μｍ未満では、多孔質層、非繊維状充填材、ＰＴＦＥ樹脂の相互の接着力が低下し、耐摩耗性の向上が図れないおそれがある。また、１００μｍをこえると組成物中の粒子数が少なくなり、多孔質層、非繊維状充填材、およびＰＴＦＥ樹脂との接触割合が低くなり、耐摩耗性の均一な向上が図れないおそれがある。接着力による耐摩耗性向上のためには、平均粒径１０～５０μｍが好ましい。
　上記樹脂組成物に用いる非繊維状充填材は、炭素繊維、ガラス繊維、ウィスカなどのアスペクト比を有する繊維状以外であればよく、不定形の粒状、球状、鱗片状、板状などが挙げられる。揺動回転、微揺動あるいは往復運動時の繰り返し異なる方向にせん断力が加わる場合は、異方性がない方が摩擦係数を低く維持できるため、上記の形状の中でも、粒状、球状の方がより好ましい。
　上記樹脂組成物に用いる非繊維状充填材としては、黒鉛または全芳香族ポリエステル樹脂が好ましい。また、これらを併用してもよい。黒鉛および全芳香族ポリエステル樹脂は、潤滑性を有し不溶融であり、充填材自身の摩耗も少ないので、摩擦係数を低く維持し、樹脂層の耐摩耗性に優れ、相手材を損傷し難い。
　上記樹脂組成物に用いる非繊維状充填材の平均粒径は５～６０μｍであることが好ましい。非繊維状充填材の平均粒径が５μｍ未満では、耐摩耗性の付与が不十分となるおそれがある。また、６０μｍをこえると揺動回転、微揺動あるいは往復運動時に脱落し易く、耐摩耗性が低下するおそれがある。
　上記樹脂組成物における配合比は、該樹脂組成物全体積に対して溶融フッ素樹脂が３～３０体積％であり、非繊維状充填材が５～３０体積％であることが好ましい。溶融フッ素樹脂の配合比が３体積％未満では、多孔質層、非繊維状充填材、ＰＴＦＥ樹脂の相互の接着力が乏しく、耐摩耗性の向上が図れないおそれがある。また、３０体積％をこえると摩擦係数が増加するおそれがある。
　非繊維状充填材の配合比が５体積％未満では、耐摩耗性の付与が不十分となるおそれがある。また、３０体積％をこえると、含浸被覆層の強度低下による耐摩耗性の低下、混合による均一分散性の低下、ならびに多孔質層への含浸工程で含浸性が悪くなり、未含浸部が発生するおそれがある。
　上記樹脂組成物において、溶融フッ素樹脂と非繊維状充填材を除いた残部をベース樹脂であるＰＴＦＥ樹脂とし、実質的に３成分とすることが好ましい。また、上記樹脂組成物には、耐摩耗性、低摩擦特性、耐圧縮クリープ特性などの必要特性を低下させない範囲であれば、必要に応じて、熱可塑性樹脂粉末、二硫化モリブデン、顔料（カーボン、酸化鉄）などの他の充填剤を配合してもよい。
　上記樹脂組成物を用いて含浸被覆層４を形成する方法を例示する。溶媒にＰＴＦＥ樹脂を分散させたディスバージョン（例えば、三井・デュポンフロロケミカル社製３１－ＪＲ）に、上述の各原料を所定の配合比で配合し、撹拌することによりペースト状にした後、多孔質層３に含浸させて、溶媒を乾燥除去、焼成することにより、複層軸受１に用いる含浸被覆層４が得られる。
　複層軸受１において、多孔質層３は、金属基材２に対し優れた接着強度を確保するために、非鉄金属の焼結層または溶射層として形成することが好ましい。非鉄金属としては、摩擦摩耗特性に優れることから、銅または銅を主成分とする銅合金が好ましい。非鉄金属（銅合金）の焼結層は、例えば、鋼板上に、銅合金粉末を厚さ０．３ｍｍで散布し、次いで、還元雰囲気中で７５０～９００℃の温度に加熱して銅合金粉末を焼結することによって得られる。
　金属基材２としては、鋼（ＳＰＣＣなどの構造用圧延鋼など）あるいは鋼以外の金属、例えばステンレス鋼または青銅などの銅系合金などを使用できる。運転時に異常摩耗が発生した場合でも、焼き付きを未然に防止するため、金属基材を鋼板とし、多孔質層の非鉄金属を上記鋼板より軟質の金属とすることが好ましい。また、多孔質層の非鉄金属を、上述の銅または銅を主成分とする銅合金とすることで、焼き付き防止効果をさらに向上できる。
　金属基材２に対する多孔質層３の密着強度をさらに高めるために、金属基材２の多孔質層３を形成する表面に、多孔質層３の非鉄金属と同等の金属をメッキすることが好ましい。
　また、金属基材２が使用中に錆びることを防止するため、金属基材２の他方の表面（多孔質層３を形成する面の反対面）に防錆用メッキを付けることが好ましい。また、環境負荷を小さくし、どのような用途でも広く使用可能とするためには、この防錆用メッキを錫メッキとすることが好ましい。
　複層軸受１の含浸被覆層４の滑り面（摺動面）の表面形状は、含浸時のローラー表面形状などによって、様々な凹凸模様を付けることが可能である。しかしながら、高面圧において、すべり面が凹凸形状の場合、接触面積が低下しより高面圧となり、樹脂材の摩耗、変形が起こりやすいので、フラット形状（凹凸なし）であることが好ましい。
　本発明の複層軸受の適用例を図２～図４に示す。図２～図４は、それぞれの複層軸受の斜視図である。図２に示す複層軸受１は、円周方向の一部に切断部を有する円筒状のラジアル滑り軸受である。金属基材２の内径面に多孔質層（図示省略）と含浸被覆層４が形成されている。なお、金属基材２の外径面に多孔質層と含浸被覆層４を設けた構成としてもよい。このような複層軸受は、例えば、金属基材となる鋼板（平板）の上に多孔質層と含浸被覆層とを上述の方法で形成し、この三層構造の鋼板を円筒状に丸め加工することで製造できる。
　図３に示す複層軸受１'は、ラジアル荷重とアキシャル荷重を支持するフランジ付きラジアル滑り軸受である。金属基材２の内径面とフランジ２ａの表面（図中下面）に多孔質層（図示省略）と含浸被覆層４が形成されている。この複層軸受は、図２と同様に三層構造の鋼板を作製した後、該鋼板の一辺を直角に曲げ加工し、さらに円筒状に丸め加工することで製造できる。この曲げ加工部分がフランジ２ａとなる。また、図４に示す複層軸受１''は、ワッシャ状スラスト軸受である。ワッシャ状（中空円盤状）の金属基材２の表面に多孔質層（図示省略）と含浸被覆層４が形成されている。
　図２～図４に示す本発明の各複層軸受は、相対的に揺動回転あるいは微揺動する部材と含浸被覆層で摺動する用途に好適である。また、相対的に往復運動する部材と含浸被覆層で摺動する用途にも好適である。これらの複層軸受は、金属基材と、該金属基材の一方の表面の多孔質層と、上記所定の樹脂組成物からなる含浸被覆層とで構成される三層構造を有するので、高面圧（１０ＭＰａ以上）、かつ、揺動回転、微揺動あるいは往復運動する条件においても、低摩擦係数を継続的に維持でき、かつ低摩耗特性が得られる。さらに、無潤滑、グリース潤滑、油中と多種の潤滑条件でも使用可能となる。
　本発明の複層軸受は、自動車などの座席のリクライニング装置において、座席の座面部分と背もたれ部分を結合するヒンジの開き角度の調節のための差動伝動機構の軸受ブッシュ（ラジアル軸受）として好適に利用できる。上述のとおり、この軸受ブッシュとして特許文献３の複層軸受を利用する場合でも、高面圧（１０ＭＰａ以上）で繰り返し摩擦接触が起こるため、複層軸受の樹脂層が剥離や摩耗するおそれがある。対策として、ワンサイズ大きな軸受ブッシュを採用することも考えられるが、近年の小型化の要求により、極力サイズの大きな軸受ブッシュを使用しない対策が望まれている。本発明の複層軸受は、このような要求に対応できるものである。
　本発明の複層軸受を適用できる座席のリクライニング装置としては、例えば、座席の座面部分と背もたれ部分を結合するヒンジの開き角度の調節のために差動伝動機構を設け、この差動伝動機構は、内歯車と、これより歯数の少ない外歯車とを噛み合わせ、該外歯車の軸孔と上記内歯車の軸との間に形成される弧状の間隙に、一対の楔形片をそれらの先細り端部が互いに反対向きになるよう配置するとともに、両楔形片が離れる方向に弾性力を付与するバネを設け、楔形片が上記内歯車の軸に設けたカムに押されて上記弧状の間隙内で摺動移動した際、上記外歯車が上記内歯車から離れてヒンジの開き角度が調整可能となるものが挙げられる。本発明の複層軸受（軸受ブッシュ）は、この装置の上記外歯車の軸孔に配置され、上記楔形片と摺動する。
　このような座席のリクライニング装置の詳細について図５に基づいて説明する。図５は座席のリクライニング装置の一部切り欠き断面図である。図５に示すように、この装置の差動伝動機構は、内歯車８と、これより僅かに歯数の少ない外歯車９とを噛み合わせ、外歯車９の軸孔１０に配置した軸受ブッシュ１１と内歯車８の軸１２と一体のカム５の小径部分の間に形成される弧状の間隙に、一対の楔形片６、６’をそれらの先細り端部６ａ、６ａ’が互いに反対向きになるよう配置している。また、楔形片６、６’が離れる方向に弾性力を付与する圧縮コイルバネ７を設け、楔形片６、６’が内歯車８の軸１２と一体に設けたカム５に押されて弧状の間隙内で摺動移動した際、外歯車９が内歯車８から離れて噛み合わせが外れ、ヒンジの開き角度が調整可能となる。
　軸受ブッシュ１１が、本発明の複層軸受であり、内径面に摺動層となる含浸被覆層が設けられている。また、内歯車８の軸１２にも軸受ブッシュを設ける場合があり、その場合、一対の楔形片６、６’の内周面と軸１２に形成した軸受ブッシュの外径面が摺動する。この場合では、内歯車８の軸１２に設けられる軸受ブッシュは外径面に摺動層となる含浸被覆層を設ける。
　外歯車９は、内歯車８より１以上歯数が少なければよく、例えば１～１０、好ましくは２～５程度、通常１～３程度の歯数が少ないものである。楔形片６、６’は、先細りの端部６ａ、６ａ’が一端に形成されているものであればよく、その全体形状の細部や曲がりの程度などは適宜変更できる。また、楔形片６、６’は、金属粉末の焼結成形体などで形成される。２つの楔形片６、６’が離れる方向に弾性力を付与するものとして圧縮コイルバネ７を図示したが、これに限定されるものではない。例えば、一部切り欠きのリング状バネ、ダンパーやゴム、弾性樹脂などの弾性作用のある周知の部品を採用できる。
　楔形片６は、外歯車９の軸受ブッシュ１１と摺動する外側面６ｂと、内歯車８の軸１２と一体のカム５と摺動する内側面６ｃが主たる摩擦摺動面である。通常、軸受ブッシュ１１と摺動する外側面６ｂには特に耐摩耗性が要求され、低摩擦摺動材を形成する必要があるが、軸受ブッシュ１１として本発明の複層軸受を用いる場合では、このような低摩擦摺動材を形成しなくても使用可能となる。
　以上のように構成された座席のリクライニング装置は、座席の座面部分と背もたれ部分を結合するヒンジの開き角度の調節のために差動伝動機構を作用させる際、手動レバーなどによる軸１２の回転により、軸１２と一体に設けたカム５に押されて楔形片６、６’が弧状の間隙内で摺動移動し、角度調節を可能な状態または角度固定状態になる。その状態の切換えの際に楔形片６、６’の外側面６ｂ、６ｂ’は、軸受ブッシュ１１の含浸被覆層と摺動して差動伝動機構（タウメル機構）を作用させる。
　軸受ブッシュ１１の含浸被覆層が、上述の構成であるため、楔形片６、６’との摺動の際に、含浸被覆層が表面から剥離し難くなる。また、耐摩耗性をより向上させるため、この座席のリクライニング装置では、楔形片６を含油焼結成形体とする、または、楔形片６の摩擦摺動面にフッ素樹脂被膜などの低摩擦摺動材を形成することもできる。
　各実施例および各比較例に用いた樹脂組成物の配合材料を以下に示す。
（１）ＰＴＦＥ樹脂［ＰＴＦＥ］：三井・デュポンフロロケミカル社製；テフロン（登録商標）３１－ＪＲ
（２）ＰＦＡ樹脂［ＰＦＡ］：三井・デュポンフロロケミカル社製；テフロンＭＪ－１０２（融点３１０℃，平均粒径２０μｍ）
（３）黒鉛（鱗片状）［ＧＲＰ－１］：イメリス・ジーシー社製；ＴＩＭＲＥＸ－ＫＳ２５（平均粒径２５μｍ）
（４）黒鉛（粒状）［ＧＲＰ－２］：日本黒鉛社製；ＣＧＢ２０（平均粒径２０μｍ）
（５）黒鉛（球状）［ＧＲＰ－３］：エア・ウォーター・ベルパール社製；ベルパールＣ２０００（平均粒径１５μｍ）
（６）全芳香族ポリエステル樹脂［ＯＢＰ］：住友化学工業社製；スミカスーパーＥ１０１Ｓ（平均粒径１５μｍ）
（７）ＰＰＳ樹脂［ＰＰＳ］：東ソー社製；Ｂ１６０（融点２８８℃，平均粒径７０μｍ）
（８）ＰＥＥＫ樹脂［ＰＥＥＫ］：ビクトレックス社製；ＰＥＥＫ１５０ＸＦ（融点３４３℃，平均粒径２５μｍ）
（９）ＰＡＮ系炭素繊維［ＣＦ］：東レ社製；トレカＭＬＤ３０（平均繊維長３０μｍ、平均繊維径７μｍ）
（１０）二硫化モリブデン［ＭｏＳ２］：ダウコーニング社製；モリコートＺパウダー（平均粒径４．３μｍ）
（１１）硫酸カルシウム［ＣａＳＯ４］：ノリタケカンパニーリミテド社製；Ｄ－１０１Ａ（平均粒径２４μｍ）
実施例１～実施例６および比較例１～比較例５
　両面に銅メッキの付けられたＳＰＣＣ鋼板（日新製鋼社製；カッパータイト）の片方の表面に青銅粉末（＃１００メッシュパス、＃２００メッシュオン）を散布し、加熱・加圧することにより鋼板上に均一な層厚の多孔質層（焼結金属層）を形成した。この多孔質層の上に、表１、２に示す配合割合で調整したＰＴＦＥ樹脂組成物のディスパージョンを塗布し、乾燥炉中で溶媒を蒸発させ、加熱・加圧により固形成分を多孔質層に含浸被覆した。
　このようにして得られた厚み１ｍｍの三層構造の板を、スリット、切断、丸め加工することで内径３０ｍｍ、幅６ｍｍのブッシュ状の複層軸受試験片を得た。この試験片は、内径側に多孔質層と含浸被覆層がある。得られた複層軸受試験片を以下に示すラジアル試験による摩擦摩耗試験に供し、摩擦係数および摩耗量を測定した。
＜摩擦摩耗試験＞
　得られた複層軸受試験片を図６に示すラジアル試験機を用いて、表３の試験条件にて摩擦摩耗試験を実施した。図６に示すようにラジアル試験機は、ハウジング１４に圧入した複層軸受試験片１３（固定）に荷重を負荷し、相手金属軸１５（Ｓ４５Ｃ：旋削加工０．４μｍＲａ）を揺動回転させる。回転時に発生する摩擦力をロードセルにより測定し摩擦係数を算出する。また、試験前後の複層軸受試験片の内径形状から軸受摩耗量を測定した。試験終了直前の動摩擦係数、試験後の摩耗量を表１、２に併記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 本発明の実施例１～実施例６の複層軸受は、表１に示す試験結果のとおり、揺動回転かつ高面圧条件においても低い動摩擦係数を有し、耐摩耗特性に優れていた。一方、各比較例の場合、表２に示す試験結果のとおり、各実施例より耐摩耗性が劣ることが明らかである。耐摩耗性が劣るために、多孔質層の露出率が高くなり、動摩擦係数が高くなっている。特に、炭素繊維を配合した比較例４、５は摩擦係数が高い。非繊維状充填材を配合した材料であっても、溶融フッ素樹脂以外の熱可塑性樹脂（ＰＰＳ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂）を配合した比較例２、３では耐摩耗性に劣る。
　本発明の複層軸受は、面圧が１０ＭＰａをこえる高面圧条件、かつ、回転揺動、微揺動、または往復運動する条件において動摩擦係数や耐摩耗特性に優れ、安定した摺動特性を有するので、自動車分野、家電分野などの様々な機器の軸受に利用できる。特に、自動車の座席のリクライニング装置において、座席の座面部分と背もたれ部分を結合するヒンジの開き角度の調節のための差動伝動機構の軸受ブッシュとして好適に利用できる。
　　１、１１　複層軸受
　　２　金属基材
　　３　多孔質層
　　４　含浸被覆層
　　５　カム
　　６、６’　楔形片
　　７　圧縮コイルバネ
　　８　内歯車
　　９　外歯車
　　１０　軸孔
　　１２　軸
　　１３　複層軸受試験片
　　１４　ハウジング
　　１５　相手金属軸

Claims (11)

  1. 　金属基材と、該金属基材の一方の表面に設けられた多孔質層と、該多孔質層に対する樹脂組成物の含浸被覆層とからなる複層軸受であって、
    　前記樹脂組成物は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂に、テトラフルオロエチレン樹脂より低融点の溶融フッ素樹脂と、非繊維状充填材とを含み、繊維状充填材を含まない樹脂組成物であることを特徴とする複層軸受。
  2. 　前記溶融フッ素樹脂は、融点２５０～３１０℃、３００～３８０℃における溶融粘度が１×１０３～１×１０６ポイズの範囲のフッ素樹脂であることを特徴とする請求項１記載の複層軸受。
  3. 　前記溶融フッ素樹脂は、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂であることを特徴とする請求項２記載の複層軸受。
  4. 　前記非繊維状充填材は、粒状または球状の充填材であることを特徴とする請求項１記載の複層軸受。
  5. 　前記粒状または球状の充填材は、黒鉛または全芳香族ポリエステル樹脂であること特徴とする請求項４記載の複層軸受。
  6. 　前記樹脂組成物は、該樹脂組成物全体積に対して、前記溶融フッ素樹脂を３～３０体積％、前記非繊維状充填材を５～３０体積％含むことを特徴とする請求項１記載の複層軸受。
  7. 　前記多孔質層は、非鉄金属の焼結層または溶射層であることを特徴とする請求項１記載の複層軸受。
  8. 　前記非鉄金属は、銅または銅を主成分とする銅合金であることを特徴とする請求項７記載の複層軸受。
  9. 　前記複層軸受は、相対的に揺動回転あるいは微揺動する部材と前記含浸被覆層で摺動するラジアル軸受、フランジ付ラジアル軸受、またはワッシャ状スラスト軸受であることを特徴とする請求項１記載の複層軸受。
  10. 　前記複層軸受は、相対的に往復運動する部材と前記含浸被覆層で摺動する滑り軸受であることを特徴とする請求項１記載の複層軸受。
  11. 　前記複層軸受は、座席のリクライニング装置において、座席の座面部分と背もたれ部分を結合するヒンジの開き角度の調節のための差動伝動機構の軸受ブッシュとして用いられることを特徴とする請求項１記載の複層軸受。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI645978B (zh) * 2017-12-13 2019-01-01 財團法人工業技術研究院 異質複合結構
CN110701233A (zh) * 2018-07-10 2020-01-17 本田技研工业株式会社 倒立构造的振动衰减装置
CN112673185A (zh) * 2018-09-19 2021-04-16 奥依列斯工业株式会社 多层滑动部件及使用了该多层滑动部件的汽车的齿条齿轮式转向装置
CN114407401A (zh) * 2022-03-07 2022-04-29 上海涟屹轴承科技有限公司 一种光伏旋转驱动装置用翻边轴承及其制备工艺

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03250097A (ja) * 1990-02-27 1991-11-07 Daido Metal Co Ltd 摺動部材およびその製造方法
JPH05186790A (ja) * 1992-01-17 1993-07-27 Daido Metal Co Ltd 複合摺動部材
JPH05339593A (ja) * 1992-06-05 1993-12-21 Taiho Kogyo Co Ltd すべり軸受材料

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03250097A (ja) * 1990-02-27 1991-11-07 Daido Metal Co Ltd 摺動部材およびその製造方法
JPH05186790A (ja) * 1992-01-17 1993-07-27 Daido Metal Co Ltd 複合摺動部材
JPH05339593A (ja) * 1992-06-05 1993-12-21 Taiho Kogyo Co Ltd すべり軸受材料

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI645978B (zh) * 2017-12-13 2019-01-01 財團法人工業技術研究院 異質複合結構
CN110701233A (zh) * 2018-07-10 2020-01-17 本田技研工业株式会社 倒立构造的振动衰减装置
CN112673185A (zh) * 2018-09-19 2021-04-16 奥依列斯工业株式会社 多层滑动部件及使用了该多层滑动部件的汽车的齿条齿轮式转向装置
CN112673185B (zh) * 2018-09-19 2023-03-24 奥依列斯工业株式会社 多层滑动部件及使用了该多层滑动部件的汽车的齿条齿轮式转向装置
US11878741B2 (en) 2018-09-19 2024-01-23 Oiles Corporation Multi-layer sliding member and automobile rack-and-pinion steering apparatus using same
CN114407401A (zh) * 2022-03-07 2022-04-29 上海涟屹轴承科技有限公司 一种光伏旋转驱动装置用翻边轴承及其制备工艺

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