專利名稱：高精度滑動(dòng)軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高精度滑動(dòng)軸承。
背景技術(shù)：
以往，作為旋轉(zhuǎn)精度高的滑動(dòng)軸承，使油滲透于多孔質(zhì)燒結(jié)金屬而制成的滑動(dòng)軸承被廣為所知。該滑動(dòng)軸承，在使油滲透于燒結(jié)金屬系的多孔質(zhì)材料進(jìn)行使用的情況下，由于可以連續(xù)不斷地向滑動(dòng)界面供給油，所以能夠使摩擦力降低。該滑動(dòng)軸承的配合材料，一般來(lái)講采用與該滑動(dòng)軸承一樣的金屬材料的情況居多，不用擔(dān)心因線膨脹不同而產(chǎn)生吸附收縮、脫落等現(xiàn)象。而且，該金屬材料可提高加工精度，適用于使用在對(duì)旋轉(zhuǎn)精度有要求的地方。
而且，作為上述以外的具有自身潤(rùn)滑性的滑動(dòng)軸承，已知有在樹(shù)脂中配合以聚四氟乙烯或石墨、二硫化鉬等固體潤(rùn)滑劑，或是配合以潤(rùn)滑油或蠟而制成的滑動(dòng)軸承。
然而，在多孔質(zhì)燒結(jié)金屬中滲透有油的滑動(dòng)軸承，在配合材料為軟質(zhì)材料的情況下，有可能會(huì)導(dǎo)致配合材料磨損。而且，由于在潤(rùn)滑油供給間歇等的情況下，有可能導(dǎo)致金屬接觸。另一方面，在滑動(dòng)軸承的材料使用滑動(dòng)特性好的樹(shù)脂材料的情況下，即使是軟質(zhì)配合件時(shí)，雖不會(huì)攻擊配合材料，然而卻由于樹(shù)脂滑動(dòng)材料的收縮膨脹等原因會(huì)產(chǎn)生朝向軸的吸附收縮這樣的問(wèn)題。而且，在這種情況下，必須加大軸承的間隙，存在旋轉(zhuǎn)精度下降的問(wèn)題。
為此，公開(kāi)有這樣的高精度滑動(dòng)軸承(參照專利文獻(xiàn)1)，其采用金屬作為軸承外周部，使樹(shù)脂材料嵌入成型在該軸承外周部的滑動(dòng)部而形成樹(shù)脂層，同時(shí)，在該軸承外周部的表面中的至少與上述樹(shù)脂層接觸的軸承外周部的表面部分設(shè)有細(xì)小的凹部，上述樹(shù)脂層的(樹(shù)脂材料的線性膨脹系數(shù))×(樹(shù)脂層的壁厚)在0.15以下，上述凹部占有的表觀面積的合計(jì)為與上述樹(shù)脂層接觸的軸承外周部的表面部分的面積的25～95％。
上述高精度滑動(dòng)軸承，由于能夠抑止樹(shù)脂層因溫度變化引起的尺寸變化，所以，既具有高精度又具有良好的潤(rùn)滑性。而且，由于在滑動(dòng)部形成有樹(shù)脂層，故可抑止對(duì)軟質(zhì)配合材料的攻擊及異常噪音的發(fā)生。而且，由于樹(shù)脂層嵌入于細(xì)小的凹部，所以，還具有借助錨固效果使軸承外周部和樹(shù)脂層之間的緊密接合性得到提高等的特點(diǎn)。
然而，隨著高精度滑動(dòng)軸承的精度的提高，射出成型時(shí)的澆口痕跡有可能對(duì)軸承性能產(chǎn)生不利影響。而且，澆口痕跡的處理也會(huì)增加生產(chǎn)工序，生產(chǎn)率降低。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2003-239976號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決這樣的問(wèn)題而做出，其目的在于提供一種即使不進(jìn)行澆口痕跡的處理也能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、且機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異、而且生產(chǎn)率良好的高精度滑動(dòng)軸承。
本發(fā)明的高精度滑動(dòng)軸承，采用燒結(jié)金屬作為軸承外周部，在該軸承外周部的滑動(dòng)部嵌入成型樹(shù)脂材料而形成樹(shù)脂層，將該樹(shù)脂層的(樹(shù)脂材料的線性膨脹系數(shù)(單位1/℃))×(樹(shù)脂層的壁厚(單位μm))設(shè)定在0.15以下，其特征在于，上述樹(shù)脂層是經(jīng)由隧道式澆口嵌入成型的樹(shù)脂層。并且，本發(fā)明的樹(shù)脂材料的線性膨脹系數(shù)表示的是在溫度25℃～75℃下的平均線性膨脹系數(shù)。
另外，還具有如下特征上述高精度滑動(dòng)軸承的樹(shù)脂層在軸承滑動(dòng)面具有多個(gè)槽，在該槽的底部位置具有隧道式澆口的澆口痕跡。
另外，還具有如下特征上述多個(gè)槽形成在圓筒狀軸承的徑向滑動(dòng)面以及推力滑動(dòng)面(軸向力滑動(dòng)面，スラスト摺動(dòng)面)的任意一個(gè)面上。
另外，還具有如下特征上述多個(gè)槽包括具有澆口痕跡的槽A和不具有澆口痕跡的槽B，以距槽A兩側(cè)在軸承滑動(dòng)面上的距離相等的方式配置槽B。
還具有如下特征上述樹(shù)脂材料通過(guò)在聚乙烯樹(shù)脂中配合多孔質(zhì)二氧化硅而制成。
另外，還具有如下特征在上述樹(shù)脂層以及上述燒結(jié)金屬的至少一方中滲透有潤(rùn)滑油。
本發(fā)明的高精度滑動(dòng)軸承，由于其樹(shù)脂層是經(jīng)由隧道式澆口嵌入成型的樹(shù)脂層，所以，無(wú)需進(jìn)行澆口痕跡的處理，生產(chǎn)率優(yōu)異。尤其是，隧道式澆口配置在形成于軸承滑動(dòng)面的多個(gè)槽的底部位置，尤其是，由于配置在形成于圓筒狀軸承的徑向滑動(dòng)面以及推力滑動(dòng)面的任意一個(gè)面的槽的底部位置上，所以，不會(huì)在滑動(dòng)面上留下澆口痕跡，而且因滑動(dòng)產(chǎn)生的磨耗粉末逃逸到該槽內(nèi)，而不會(huì)殘留于滑動(dòng)面。其結(jié)果，可獲得高精度的滑動(dòng)軸承。
而且，上述多個(gè)槽由帶有澆口痕跡的槽A及不帶有澆口痕跡的槽B構(gòu)成，以從槽A的兩側(cè)在軸承滑動(dòng)面上的距離相等的方式配置有槽B，所以，發(fā)生結(jié)合的位置形成在槽B內(nèi)。因此，在滑動(dòng)面上不形成結(jié)合部，因而可以得到機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的高精度滑動(dòng)軸承。


圖1是表示高精度滑動(dòng)軸承的圖。
圖2是表示嵌入成型的圖。
圖3是表示在徑向及軸向兩滑動(dòng)面上設(shè)置有槽的高精度滑動(dòng)軸承的立體圖。
圖4是表示軸承外周部的滑動(dòng)面的剖面圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明1高精度滑動(dòng)軸承2軸承外周部3樹(shù)脂層4槽
5 澆口痕跡6 固定側(cè)型板7 直澆道8 可動(dòng)側(cè)型板9 橫澆道10模穴11突出銷12隧道式澆口具體實(shí)施方式
在圖1中表示出本發(fā)明的高精度滑動(dòng)軸承。圖1(a)表示立體圖，圖1(b)表示A-A線剖面圖。
高精度滑動(dòng)軸承1，其軸承外周部2由燒結(jié)金屬形成，在該軸承外周部2的滑動(dòng)部上經(jīng)由隧道式澆口嵌入成型有樹(shù)脂層3。該樹(shù)脂層3在軸承滑動(dòng)面上具有多個(gè)槽4，在該槽4的底部位置形成有澆口痕跡5。在圖1(a)中，該多個(gè)槽4在圓筒狀軸承的徑向滑動(dòng)面上形成有軸向槽4A、4B，在軸向槽4A的底部位置形成有澆口痕跡5，在軸向槽4B內(nèi)沒(méi)有形成澆口痕跡5。
并且，也可以構(gòu)成多個(gè)軸向槽4均具有隧道式澆口痕跡的構(gòu)造。
多個(gè)槽4可以設(shè)置在圓筒狀軸承的徑向滑動(dòng)面、推力滑動(dòng)面、或者徑向滑動(dòng)面和推力滑動(dòng)面這兩個(gè)面上。圖3中表示的是在徑向滑動(dòng)面及推力滑動(dòng)面兩個(gè)面上均有設(shè)置的例子。圖3為高精度滑動(dòng)軸承的立體圖。
在圖3中，形成于徑向滑動(dòng)面的軸向槽在推力滑動(dòng)面上作為放射狀槽4A、4B連通形成。在形成于推力滑動(dòng)面的放射狀槽4A的底部位置形成有澆口痕跡5，在放射狀槽4B中則沒(méi)有澆口痕跡5形成。
現(xiàn)根據(jù)圖2就用于得到本發(fā)明的高精度滑動(dòng)軸承的樹(shù)脂嵌入成型進(jìn)行說(shuō)明。圖2(a)表示將燒結(jié)金屬體配置于模具的模穴內(nèi)的狀態(tài)，圖2(b)是表示樹(shù)脂被填充的狀態(tài)的局部放大圖。
在圖2(a)中，6是固定側(cè)型板，在其中央部分形成有供給熔融樹(shù)脂的直澆道7。在該固定側(cè)型板6上對(duì)接有可動(dòng)側(cè)型板8。在該可動(dòng)側(cè)型板8上，形成有與直澆道7連通的橫澆道9，在與其鄰接的部分形成有模穴10。在模穴10內(nèi)插入配置有燒結(jié)金屬體2。模穴10中形成作為滑動(dòng)軸承徑向滑動(dòng)面的內(nèi)周面的槽的底部的部分通過(guò)隧道式澆口(潛入式澆口)12與橫澆道9連結(jié)，突出銷11在模穴10的底部可移動(dòng)地配合配置。上述固定側(cè)型板6及可動(dòng)側(cè)型板8、突出銷11通過(guò)沒(méi)有圖示出的油壓缸等進(jìn)行合模(對(duì)接)、開(kāi)模等動(dòng)作。
使用該模具的高精度滑動(dòng)軸承的成型如下述那樣進(jìn)行。如圖2(a)所示那樣，將燒結(jié)金屬體2插入配置于模穴10內(nèi)后，將固定側(cè)型板6及可動(dòng)側(cè)型板8通過(guò)沒(méi)有圖示出的油壓缸等合模，使各分型面對(duì)接。而且，最好將燒結(jié)金屬體2預(yù)先加熱而插入配置。其次，當(dāng)將熔融狀態(tài)的樹(shù)脂組成物3a從直澆道7供給時(shí)，樹(shù)脂組成物3a經(jīng)由橫澆道9、隧道式澆口12向模穴10供給。
其次，樹(shù)脂組成物3a固化后，將可動(dòng)側(cè)型板8通過(guò)沒(méi)有圖示出的油壓缸等開(kāi)模。此時(shí)，通過(guò)突出銷11從模具中將成型體取出，澆口痕跡5(圖1(a))自動(dòng)地切斷開(kāi)。通過(guò)該方法，可以得到高精度滑動(dòng)軸承1。
高精度滑動(dòng)軸承1，在構(gòu)成軸承內(nèi)周面的樹(shù)脂層表面上形成有多個(gè)軸向槽4，在該槽的底部位置上具有上述隧道式澆口的澆口痕跡5(圖1(a))。
高精度滑動(dòng)軸承1，由于提高了軸的旋轉(zhuǎn)精度，所以能夠減小軸承與軸之間的間隙。這時(shí)，當(dāng)因滑動(dòng)產(chǎn)生磨耗粉末時(shí)，該磨耗粉末會(huì)夾雜在上述間隙中。在該場(chǎng)合，存在這樣的情況，即，旋轉(zhuǎn)扭矩上升，磨耗粉末作為研磨材料起作用，造成軸或者軸承的異常磨損。通過(guò)設(shè)置多個(gè)軸向槽4，從而可由該槽4捕集磨耗粉末，能夠抑制異常磨損的發(fā)生。軸向槽4最好與軸承內(nèi)徑的中心軸平行地配設(shè)，這樣容易進(jìn)行起模。
多個(gè)軸向槽4的每個(gè)槽的表觀面積最好為全部?jī)?nèi)徑面面積的0.5～10％，且優(yōu)選上述槽4的表觀面積的總和為全部?jī)?nèi)徑面面積的0.5～30％。在不足0.5％的情況下，軸向槽不具備足夠的容積，存在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)下出現(xiàn)故障的情況。另一方面，若超過(guò)30％的話，則承受負(fù)荷的面積就會(huì)減小而使得表面壓力過(guò)大，可能會(huì)成為異常磨損的原因。
多個(gè)軸向槽4由具有隧道式澆口痕跡的槽4A和沒(méi)有隧道式澆口痕跡的槽4B構(gòu)成。并且，從槽4A的兩側(cè)到槽4B的軸承滑動(dòng)面上的距離相等地配置。最好是槽A與槽B等間隔且同等數(shù)量地形成。通過(guò)這樣配置，射出成型時(shí)的結(jié)合部在槽B內(nèi)形成。
軸承外周部2是構(gòu)成滑動(dòng)軸承的外周部的筒狀部材，為具有滑動(dòng)部的部材。該滑動(dòng)部，可以說(shuō)是用于支承徑向方向的負(fù)荷的內(nèi)徑側(cè)滑動(dòng)部，而且，在推力方向上也支承負(fù)荷的情況下，不只包括上述的內(nèi)部滑動(dòng)部，還包括端面滑動(dòng)部。
構(gòu)成軸承外周部2的燒結(jié)金屬列舉有Fe系燒結(jié)金屬、Cu系燒結(jié)金、Fe-Cu系燒結(jié)金屬等，作為成分也可含有C、Zn、Sn等。并且，為了提高成型性或脫模性，也可少量添加粘合劑。另外，鋁系的配合有Cu、Mg、Si等的材料、或者金屬-合成樹(shù)脂的將鐵粉以環(huán)氧系合成樹(shù)脂結(jié)合而成的材料也可以。再者，為了提高與樹(shù)脂層的緊密接合性，只要是不阻礙成型的程度，還可以進(jìn)行表面處理或使用粘接劑等。
為了得到高尺寸精度及旋轉(zhuǎn)精度且機(jī)械強(qiáng)度及耐久性方面優(yōu)秀的滑動(dòng)軸承，最好使用Fe系燒結(jié)金屬。這里，“Fe系”是指Fe的含有量是重量比90％以上的情況。只要滿足該條件，也可含有Cu、Sn、Zn、C等其他成分。而且，“Fe”中也包括不銹鋼。
Fe系燒結(jié)金屬可按如下方式形成，即，例如將配合了上述含有量的Fe的原料金屬粉末(為了提高成型性或脫模性，也可少量添加粘合劑)按規(guī)定形狀成型、脫脂、燒制而得到燒結(jié)體，根據(jù)需要對(duì)該燒結(jié)體實(shí)施精壓加工等后處理，從而形成。在燒結(jié)金屬的內(nèi)部存在由多孔質(zhì)組織構(gòu)成的大量的內(nèi)部細(xì)孔，而且，在該表面上存在由內(nèi)部細(xì)孔向外部開(kāi)口而形成的大量的表面開(kāi)孔。例如可通過(guò)真空滲透使油滲透到內(nèi)部細(xì)孔中。
在燒結(jié)金屬制的軸承外周部2的滑動(dòng)部上，樹(shù)脂層3經(jīng)由隧道式澆口嵌入成型，形成了與軸部材進(jìn)行滑動(dòng)的軸承面。成型時(shí)，由于形成樹(shù)脂層的熔融樹(shù)脂從上述表面開(kāi)孔進(jìn)入表層部的內(nèi)部細(xì)孔而固化，所以，樹(shù)脂層通過(guò)一種錨固效果而牢固地緊密接合于母體表面。因而，難以產(chǎn)生因與軸部材的滑動(dòng)而導(dǎo)致的樹(shù)脂層的剝離、脫落，可以獲得高的耐久性。
對(duì)于形成有燒結(jié)金屬制的樹(shù)脂層的表面，其表面開(kāi)孔率最好為20％～50％。如果表面開(kāi)孔率不足20％，則不能充分得到相對(duì)樹(shù)脂層的錨固效果，如果表面開(kāi)孔率超過(guò)50％的話，則存在不能夠保持尺寸精度及機(jī)械強(qiáng)度的情況。而且，“表面開(kāi)孔率”是指表面的單位面積上占有的表面開(kāi)孔的總面積的比例(面積比)。
形成樹(shù)脂層的樹(shù)脂材料，優(yōu)選在作為樹(shù)脂層時(shí)滑動(dòng)性好的材料，也可以配合固體潤(rùn)滑劑或潤(rùn)滑油。作為上述樹(shù)脂材料，只要是能夠進(jìn)行射出成型、能夠形成可作為滑動(dòng)材料使用的形態(tài)的合成樹(shù)脂，就沒(méi)有特別的限定。例如，可以列舉出低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等聚乙烯樹(shù)脂、變性聚乙烯樹(shù)脂、水交聯(lián)聚烯烴樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂、聚苯乙烯樹(shù)脂、聚丙烯樹(shù)脂、氨基甲酸乙酯樹(shù)脂、氯三氟乙烯樹(shù)脂、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物樹(shù)脂、四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物樹(shù)脂、氟化乙烯叉樹(shù)脂、乙烯-四氟乙烯共聚物樹(shù)脂、聚縮醛樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂、聚苯撐醚樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂、脂肪族聚酮樹(shù)脂、聚苯撐硫酸酯樹(shù)脂、聚醚硫酸酯樹(shù)脂、聚醚酰亞胺樹(shù)脂、聚酰胺酰亞胺樹(shù)脂、聚醚醚酮樹(shù)脂、熱可塑性聚酰亞胺樹(shù)脂等。
并且，還可列舉有從上述合成樹(shù)脂中選擇的兩種以上的材料的混合物，即聚合物混合體等。其中，能夠得到最低摩擦的樹(shù)脂材料為聚乙烯樹(shù)脂，從耐磨損性這一點(diǎn)考慮，可以說(shuō)含有超高分子量成分的聚乙烯樹(shù)脂是最為優(yōu)選的合成樹(shù)脂。
作為上述固體潤(rùn)滑劑及潤(rùn)滑油，可以列舉有聚四氟乙烯、石墨、二硫化鉬、氮化硼、二硫化鎢等一般的固體潤(rùn)滑劑，以及錠子油、冷凍機(jī)油、渦輪機(jī)油、機(jī)油、發(fā)電機(jī)油等礦油、碳?xì)浠衔铩Ⅴ?、聚乙二醇、硅酮油、氟化油等合成油等一般被使用的?rùn)滑油等油。而且，也可將這些油滲透于燒結(jié)金屬制的軸承外周部，經(jīng)由樹(shù)脂層滲透至滑動(dòng)面進(jìn)行潤(rùn)滑。滲透可以通過(guò)真空滲漬法等方法進(jìn)行。
上述樹(shù)脂材料，為了改善摩擦/磨耗特性或減小線性膨脹系數(shù)，可以添加適當(dāng)?shù)奶畛洳牧稀＠?，可列舉出玻璃纖維、碳纖維、瀝青基碳纖維、PAN系碳纖維、芳綸纖維、氧化鋁纖維、聚酯纖維、硼纖維、碳化硅纖維、氮化硼纖維、氮化硅纖維、金屬纖維、石棉、石英毛纖維等纖維類或者用這些纖維編織成布狀的材料，碳酸鈣或滑石、二氧化硅、粘土、云母等礦物類，硼酸鋁晶須、鈦酸鉀晶須等無(wú)機(jī)晶須類，碳黑、石墨、聚酰亞胺樹(shù)脂或聚苯并咪唑等各種耐熱性樹(shù)脂等。進(jìn)而，以提高潤(rùn)滑性組成物的熱傳導(dǎo)性為目的，也可以添加碳纖維、金屬纖維、石墨粉末、氧化鋅等。而且，也可以配合碳酸鋰、碳酸鈣等碳酸鹽，磷酸鋰、磷酸鈣等磷酸鹽等。
而且，還可以按不影響本發(fā)明效果的配量并用一般合成樹(shù)脂中廣泛使用的添加劑。例如可以適當(dāng)添加脫模劑、阻燃劑、防靜電劑、耐候性改良劑、抗氧化劑、著色劑等工業(yè)用添加劑，并且不特別地限定添加這些添加劑的方法。
進(jìn)而，只要不損害本發(fā)明的樹(shù)脂組成物的潤(rùn)滑性，在中間制品或者最終制品的形態(tài)中，可通過(guò)另外的例如退火處理等化學(xué)或物理處理來(lái)實(shí)施用于改善性質(zhì)的變性。
作為本發(fā)明中能夠使用的樹(shù)脂組成物，可列舉出在上述樹(shù)脂材料中配合了具有連通孔的填充材料的樹(shù)脂組成物。
作為該具有連通孔的填充材料，列舉有多孔質(zhì)二氧化硅等多孔質(zhì)粉末等。作為上述多孔質(zhì)二氧化硅，最好為以非晶質(zhì)的二氧化硅作為主要成分的粉末。例如，可列舉有一次粒子直徑在15nm以上的微粒子的集合體的沉降性二氧化硅，特開(kāi)2000-143228號(hào)等中公開(kāi)的通過(guò)將含有堿金屬鹽或者堿土類金屬鹽的硅酸鹽水溶液在有機(jī)溶劑中乳化并用二氧化碳使其碳凝膠化而得到的粒子直徑在3～8nm的一次微粒子的集合體的圓球狀多孔質(zhì)二氧化硅等。
本發(fā)明中，粒子直徑在3～8nm的一次微粒子集合而形成圓球狀二氧化硅粒子的多孔質(zhì)二氧化硅由于具有連通孔而特別優(yōu)選。該圓球狀二氧化硅粒子的平均粒子直徑優(yōu)選為0.5～100μm，在考慮操作方便性及滑動(dòng)特性的附加時(shí)，特別優(yōu)選為1～20μm。
作為這樣的圓球狀多孔質(zhì)二氧化硅，可列舉有旭硝子公司制的Sunsphere(サソスフエア)、鈴木油脂工業(yè)公司制的Godbole(ゴツドボ一ル)等。而且，作為多孔質(zhì)塊狀二氧化硅，可列舉有東?；瘜W(xué)工業(yè)所(公司)制的Micloid(マイクロイド)等。
粒子直徑在3～8nm的一次微粒子集合成的圓球狀二氧化硅粒子優(yōu)選具有如下特性，即，比表面積在200～900m2/g，優(yōu)選300～800m2/g；細(xì)孔容積在1～3.5ml/g；細(xì)孔直徑在5～30nm，優(yōu)選20～30nm；吸油量在150～400ml/100g，優(yōu)選300～400ml/100g。而且，即使在滲透于水之后再度干燥，上述細(xì)孔容積及吸油量也最好能夠保持滲透前的90％以上。并且，上述的比表面積及細(xì)孔容積是通過(guò)氮吸附法測(cè)定的值，吸油量是依照J(rèn)IS K5101測(cè)定的值。
并且，為了容易將潤(rùn)滑劑保持在內(nèi)部，優(yōu)選用硅烷醇基(Si-OH)覆蓋上述圓球狀二氧化硅粒子的內(nèi)部和外表面。
進(jìn)而，多孔質(zhì)二氧化硅能夠進(jìn)行適合于母材的有機(jī)系、無(wú)機(jī)系等表面處理。上述多孔質(zhì)二氧化硅，不限定粒子的形狀，只要平均粒子直徑、比表面積、吸油量等處在上述圓球狀二氧化硅粒子的范圍內(nèi)，也可使用非球狀多孔質(zhì)二氧化硅。并且，從對(duì)滑動(dòng)配合材料的攻擊性或混練性的觀點(diǎn)出發(fā)，球狀、圓球狀的粒子較為優(yōu)選。而且，在這里，球狀是指相對(duì)長(zhǎng)徑的短徑的比在0.8～1.0的球，圓球狀是指比上述球狀更接近圓球的球。
上述樹(shù)脂層中(樹(shù)脂材料的線性膨脹系數(shù)(單位1/℃)×(樹(shù)脂層的壁厚(單位μm))最好在0.15以下，優(yōu)選在0.13以下，更優(yōu)選的是在0.10以下。上述值在大于0.15時(shí)，樹(shù)脂部的壁厚或者膨脹就會(huì)變大。這時(shí)，由于樹(shù)脂部的外徑側(cè)由金屬束縛，所以不能膨脹超出金屬膨脹量，而向內(nèi)徑側(cè)膨脹，內(nèi)徑尺寸會(huì)變小。其結(jié)果，與軸之間的間隙減小，根據(jù)初期的間隙設(shè)定，有可能因溫度上升而對(duì)軸產(chǎn)生吸附收縮。并且，過(guò)度的間隙的變動(dòng)會(huì)產(chǎn)生扭矩變動(dòng)，所以不理想，從旋轉(zhuǎn)精度這一點(diǎn)來(lái)講間隙最好小一些。而且，存在因吸水引起的尺寸變化也變大、產(chǎn)生過(guò)度的間隙變動(dòng)的情況。
而且，能夠成型的樹(shù)脂層的厚度在50μm左右，如果更薄的話，則形成較為困難。因此，樹(shù)脂膨脹系數(shù)×壁厚需要在0.003以上，優(yōu)選0.01以上，更優(yōu)選則在0.015以上。
作為本發(fā)明的高精度滑動(dòng)軸承的形狀，可以選擇徑向型、帶凸緣的襯套等與滑動(dòng)部形狀一致的最合適的軸承形狀。
而且，向樹(shù)脂層的軸承外周部嵌入成型的部位，只要為軸承外周部的滑動(dòng)部并不作特別限定。例如，列舉有圖4(a)～(e)所示的情況。圖4(a)(e)是為了支承徑向方向的負(fù)荷而在軸承外周部2的內(nèi)徑側(cè)徑向滑動(dòng)面上形成有樹(shù)脂層3的情況。圖4(b)(c)(d)是為了支承徑向方向及推力方向的負(fù)荷而在軸承外周部2的內(nèi)徑側(cè)徑向滑動(dòng)面及推力滑動(dòng)面上形成有樹(shù)脂層3的情況。并且，雖然沒(méi)有圖示出，但還可以根據(jù)需要在軸承的外徑部上附加樹(shù)脂層。而且，如圖4(c)(e)所示那樣，也可采用具有使得軸承外周部和樹(shù)脂層不能剝開(kāi)的鉤掛部的樹(shù)脂層的形狀。
圖4(a)～(e)中，形成于滑動(dòng)部的多個(gè)槽雖省略了圖示，然而優(yōu)選在圓筒狀軸承的徑向滑動(dòng)面、推力滑動(dòng)面、或者徑向滑動(dòng)面及推力滑動(dòng)面兩個(gè)面上設(shè)置多個(gè)槽。
本發(fā)明高精度滑動(dòng)軸承，具有高精度、滑動(dòng)特性方面優(yōu)異且不會(huì)攻擊鋁軸等軟質(zhì)配合材料的特點(diǎn)。因而，上述高精度滑動(dòng)軸承可以使用在復(fù)印機(jī)或打印機(jī)等辦公設(shè)備的感光鼓、顯影部及/或定影部等要求旋轉(zhuǎn)精度的支承軸承等地方。通過(guò)在該等地方使用，可以抑制異常噪音的產(chǎn)生。
并且，能夠?qū)⑸鲜龈呔然瑒?dòng)軸承作為滑架軸承加以使用。在上述滑架軸承的滑架材料上使用燒結(jié)金屬，滑動(dòng)性優(yōu)異，而由于形成為配合軸與金屬的滑動(dòng)，所以在潤(rùn)滑狀態(tài)惡化的場(chǎng)合，存在產(chǎn)生異常噪音的情況。另外，在使用樹(shù)脂制的滑架時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生噪音，但難以保證精度。對(duì)此，當(dāng)將本發(fā)明的高精度滑動(dòng)軸承作為滑架軸承使用時(shí)，能夠持續(xù)保證高精度且以樹(shù)脂層滑動(dòng)，因而能夠抑制異常噪音的產(chǎn)生。
另外，以抑制異常噪音產(chǎn)生為目的，也可替換較低負(fù)荷、在低速下使用的滾動(dòng)軸承。
實(shí)施例準(zhǔn)備由φ8.5mm×φ14mm×t5mm的Fe的含有量為90％以上的燒結(jié)金屬(線性膨脹系數(shù)1.1×10-5/℃)構(gòu)成的軸承外周部。在射出成型用的模具內(nèi)插入配置該軸承外周部，在內(nèi)徑面采用下述所示出的樹(shù)脂材料，通過(guò)下述的方法經(jīng)由隧道式澆口進(jìn)行嵌入成型，制作出交替地等間隔具備帶有澆口痕跡的軸向槽以及無(wú)澆口痕跡的軸向槽總計(jì)六個(gè)的φ8mm×φ14mm×t5mm復(fù)合滑動(dòng)軸承(形狀圖1(a)；樹(shù)脂層的壁厚250μm)。使用所得到的高精度滑動(dòng)軸承，按如下所示出的條件進(jìn)行試驗(yàn)。
(1)樹(shù)脂材料基礎(chǔ)樹(shù)脂聚乙烯(三井石油化學(xué)公司制LUBMER(リユブマ一)L5000)填充劑硅油(信越硅公司制KF96H)，多孔質(zhì)二氧化硅(旭硝子(公司)制Sunsphere H33)。
制得多孔質(zhì)二氧化硅與硅油的混合比為1∶2.76(重量換算)的混合物，將31.6重量％的該混合物與68.4重量％的聚乙烯樹(shù)脂通過(guò)雙軸擠出裝置熔融攪拌，制作出顆粒。該樹(shù)脂組成物的線性膨脹系數(shù)為0.00013/℃。樹(shù)脂層的壁厚為250μm，所以(樹(shù)脂材料的線性膨脹系數(shù))×(樹(shù)脂層的壁厚)的值為0.0325.
(2)嵌入成型條件在模具內(nèi)固定規(guī)定形狀的燒結(jié)金屬，使用含有油的顆粒經(jīng)由隧道式澆口進(jìn)行嵌入成型。
模具溫度100℃成型溫度210℃射出壓力140MPa(3)試驗(yàn)條件[磨耗/摩擦試驗(yàn)]配合材料軸A5056(鋁合金，Ra＝0.8μm)，φ7.985mm表面壓力1MPa(按投影面積換算)圓周速度3m/min溫度30℃時(shí)間120h試驗(yàn)結(jié)束后的動(dòng)摩擦系數(shù)為0.08，磨耗量為10μm以下，看不到軸的磨耗。另外，軸與滑動(dòng)軸承的間隙設(shè)定為15μm(在20℃測(cè)定)。
為了調(diào)查因熱產(chǎn)生的膨脹的影響，由燒結(jié)金屬束縛滑動(dòng)軸承的外徑側(cè)，以僅在內(nèi)徑側(cè)能夠使尺寸變化的方式從-10℃變化到60℃，測(cè)定內(nèi)徑側(cè)尺寸變化何種程度(以20℃的尺寸為基準(zhǔn)，求出-10℃與60℃時(shí)的尺寸變化量)。測(cè)定出在各溫度下的試驗(yàn)片內(nèi)徑的尺寸變化量與軸的尺寸變化量，其結(jié)果，間隙不足25μm。
在-10℃及60℃的場(chǎng)合測(cè)定出樹(shù)脂層與內(nèi)插的A5056所形成的軸之間的間隙，其結(jié)果，分別為17.2μm以及11.7μm。另外，初期的間隙為15μm。而且，軸的尺寸變化量為-5.2μm(-10℃的場(chǎng)合)、7μm(60℃的場(chǎng)合)(軸材質(zhì)的線性膨脹系數(shù)為2.2×10-5/℃)。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的高精度滑動(dòng)軸承由于具有經(jīng)由隧道式澆口嵌入成型的樹(shù)脂層，所以無(wú)需成型工序中的澆口處理。因而，具有高精度，而且能夠?qū)崿F(xiàn)大量生產(chǎn)。因此，能夠替代辦公設(shè)備、通用機(jī)器等的滾動(dòng)軸承而加以使用。
權(quán)利要求
1.一種高精度滑動(dòng)軸承，使用燒結(jié)金屬作為軸承外周部，在該軸承外周部的滑動(dòng)部嵌入成型樹(shù)脂材料而形成樹(shù)脂層，將該樹(shù)脂層的(樹(shù)脂材料的線性膨脹系數(shù)(單位1/℃))×(樹(shù)脂層的壁厚(單位μm))設(shè)定在0.15以下，其特征在于，所述樹(shù)脂層是經(jīng)由隧道式澆口嵌入成型的樹(shù)脂層。
2.如權(quán)利要求1所述的高精度滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述樹(shù)脂層在軸承滑動(dòng)面具有多個(gè)槽，在該槽的底部位置具有所述隧道式澆口的澆口痕跡。
3.如權(quán)利要求2所述的高精度滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述多個(gè)槽形成在圓筒狀軸承的徑向滑動(dòng)面以及推力滑動(dòng)面的任意一個(gè)面上。
4.如權(quán)利要求3所述的高精度滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述多個(gè)槽包括具有所述澆口痕跡的槽A和不具有所述澆口痕跡的槽B，按使距所述槽A的兩側(cè)在軸承滑動(dòng)面上的距離相等的方式配置所述槽B。
5.如權(quán)利要求1所述的高精度滑動(dòng)軸承，其特征在于，所述樹(shù)脂材料通過(guò)在聚乙烯樹(shù)脂中配合多孔質(zhì)二氧化硅而制成。
6.如權(quán)利要求1所述的高精度滑動(dòng)軸承，其特征在于，在所述樹(shù)脂層以及所述燒結(jié)金屬的至少一方中滲透有潤(rùn)滑油。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高精度滑動(dòng)軸承，其不用進(jìn)行澆口痕跡的處理，精度高且機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異，而且生產(chǎn)率良好。使用燒結(jié)金屬(2)作為軸承外周部，在該軸承外周部的滑動(dòng)部嵌入成型樹(shù)脂材料而形成樹(shù)脂層(3)，將該樹(shù)脂層的(樹(shù)脂材料的線性膨脹系數(shù))×(樹(shù)脂層的壁厚)設(shè)定為0.15以下，上述樹(shù)脂層是經(jīng)由隧道式澆口嵌入成型的樹(shù)脂層，上述樹(shù)脂層在軸承滑動(dòng)面上具有多個(gè)軸向槽(4A、4B)，在該槽的底部位置交替地形成有上述隧道式澆口痕跡(5)。
文檔編號(hào)F16C17/04GK1957185SQ20058001675
公開(kāi)日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月27日
發(fā)明者江上正樹(shù), 清水政次, 谷丸毅 申請(qǐng)人:Ntn株式會(huì)社, 中西金屬工業(yè)株式會(huì)社