专利名称：滑动轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有高精度、优异滑动弹性以及优异强度特性的滑动轴承。
背景技术：
以往，作为旋转精度高的滑动轴承，由Cu系、Cu-Sn系、Fe-Cu系的烧结金属材构成的滑动轴承已被周知。该滑动轴承，若在由多孔质的烧结金属材构成的轴承构件中使其浸渍润滑剂而使用(烧结含油轴承)，则能够继续向与轴构件的滑动部供给润滑剂。另外，由烧结金属材构成的轴承构件能够提高加工精度，适合用于要求旋转精度的位置。
另外，作为滑动轴承，在树脂材中调配有PTFE、石墨、二硫化钼等的固体润滑剂、润滑油和蜡等的树脂制的滑动轴承已被周知。
此外，在由烧结金属材形成的母体的规定表面上，形成有树脂层的滑动轴承也被周知(例如，参照特开2002-364647号公报(以下称专利文献1))。
烧结金属制的滑动轴承，在应该支撑的轴构件是由铝合金材等的软质金属材形成的情况下，有可能会损伤轴构件的滑动面。
在树脂制的滑动轴承的情况下，不会产生上述的问题，但是由于通常树脂材料与金属材料相比线膨胀系数、吸水率较大，因此在使用温度范围较宽的情况下，在低温时的使用中，因树脂材的收缩而产生相对于轴构件的晃动，在高温时的使用中，因树脂材的膨胀而产生外径尺寸的增大。或者，在外径侧由外壳等限制的情况下，内径尺寸缩小而产生相对于轴构件的所谓的晃动。另外，因为由于随着吸水的体积膨胀，会使与轴构件之间的滑动间隙发生变化，所以很难用于办公设备等的要求旋转精度的领域。
虽然在由烧结金属材形成的母体的规定表面上形成树脂层的滑动轴承中，能够消除上述的问题，但是例如在如凸轮从动件(cam follower)的母体的外周部与配合构件相接触而转动或滑动的用途中，会因为母体的强度不足而具有易于损伤母体的外周部的倾向。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种具有高尺寸精度和旋转精度，并且即使对由软质金属构成的轴构件冲击性也较小，而且，机械强度和耐久性优异的滑动轴承。
为达到上述目的，本发明在提供一种结构，即在备有由金属形成的母体、以及形成于母体的规定表面，并具有与轴构件进行滑动的轴承面的滑动层的滑动轴承中，母体具有与配合构件进行转动或者滑动的接触面，并且由Fe系的烧结金属形成。
因为由Fe系烧结金属材形成母体，所以能够得到高尺寸精度和旋转精度。而且，形成于母材的规定表面的滑动层，以树脂材料或人造橡胶等比较软的材料作为基材，在其轴承面上与轴构件进行滑动，因此即使在轴构件是由软质金属形成的情况下，也不会损伤轴构件的滑动面。另外，因为Fe系的烧结金属材与Cu系等的烧结金属材相比具有较高的机械强度，所以在与配合构件进行转动或者滑动的母体的接触面上不容易产生损伤，可得到较高的耐久性。
这里，所谓“Fe系”表示Fe的含量以重量比计在90％以上。只要满足该条件，也可以含有Cu、Sn、Zn、C等其他的成分。另外，这里的“Fe”也包含不锈钢。
由Fe系烧结金属材构成的母体，是在将例如调配有上述含量Fe的原料金属粉末(为了提高成型性和离型性，也可以根据需要添加少量的粘合剂)成形为规定形状，进行脱脂、烧固而得到的烧结体中，根据需要进行定型(sizing)等的后处理而形成。在母体的内部，具有由烧结金属的多孔质组织形成的多个内部细孔，另外，在母体的表面，具有由内部细孔向外部开口而形成的多个表面开孔。通常，母体形成圆筒状，在其内周插入轴构件，在其外周设置与配合构件进行转动或滑动的接触面。在母体的内部细孔中，可通过例如真空浸渍等使其浸渍润滑油等。
滑动层形成于母体的规定表面，并具有与轴构件进行滑动的轴承面。特别是，在形成滑动层的滑动材组成物是以树脂为基材的情况下，滑动层成形时，形成滑动层的熔融树脂组成物从母体的规定表面的表面开孔进入表层的内部细孔中而固化。由此，因为滑动层通过一种固定效果而被牢固地结合在母体表面，所以因与轴构件的滑动而引起的剥离、脱落得到抑制，能够得到较高的耐久性。
优选母体的表面、至少形成滑动层的规定表面的表面开孔率是20％～50％。若表面开孔率低于20％，则不能够充分地得到相对于滑动层的上述固定效果，若表面开孔率超过50％，则不能够得到所需要的尺寸精度和机械强度。另外，所谓“表面开孔率”表示表面的每单位面积内表面开孔的总面积所占的比率(面积比)。并且，表面开孔率也可以在母体的整个表面中相同，也可以使形成滑动层的规定表面与其他表面不同。
滑动层的{形成滑动层的滑动材组成物的线膨胀系数(℃-1)}×{滑动层的壁厚(μm)}，可以优选为0.15以下，更优选为0.13以下，进一步优选为0.10以下。若上述的值比0.15大，则由于随着温度变化以及吸水使滑动层的尺寸变化，与轴构件之间的滑动间隙会有较大的变动，容易引起扭矩变动和旋转精度的降低。另一方面，在以树脂为基材的情况下，可形成的滑动层(树脂层)的厚度是50μm左右，若比此更薄则会发生成形困难。因此，上述的值可以优选为0.003以上，更优选为0.01以上，进一步优选为0.015以上。
上述的滑动层优选以滑动特性优异的合成树脂、弹性材料等为基材而形成。作为上述的合成树脂例如可以使用如下材料低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯等聚乙烯树脂；变性聚乙烯树脂；水交联聚烯烃树脂、聚酰胺树脂、芳香族聚酰胺树脂、聚苯乙烯树脂、聚丙烯树脂、硅酮树脂、氨基甲酸乙酯树脂、聚四氟乙烯树脂、三氟氯乙烯树脂、四氟乙烯·六氟丙烯共聚合体树脂、四氟乙烯·全氟代烷基乙烯基醚共聚合体树脂、亚乙烯基(vinylidene)树脂、乙烯·四氟乙烯共聚合体树脂、聚缩醛树脂、聚乙烯对苯二酸盐树脂、聚丁烯对苯二酸盐树脂、聚亚苯基乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、脂肪族聚酮树脂、聚乙烯基吡咯烷酮、聚噁唑啉树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚砜树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚醚醚酮树脂、热塑性聚亚胺树脂、热硬化性聚亚胺树脂、环氧化剂树脂、苯酚树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂等。另外，也可以使用从上述合成树脂中任选的两种以上的材料的混合物，即聚合物混合体等。在这些中，聚乙烯树脂具有非常优异的低摩擦特性，适于作为上述基材。若进一步考虑耐磨损性，则包含超高分子量成分的聚乙烯树脂更为优选。
另外，上述的滑动层可以形成为例如膜状，此时，在例如合成树脂中，适于使用能够在有机溶剂中溶解或分散的树脂。此外，同样也可以使用通过成膜时的硬化反应而高分子量化的初期缩合物等。
在上述的基材中，为进一步提高润滑性，也可以调配固体润滑剂或润滑油等润滑剂。在上述润滑剂中，作为固体润滑剂，可以使用例如，氨基酸化合物和聚氧苯甲酰基聚酯树脂、聚苯丙咪唑树脂、液晶树脂、芳族聚酰胺树脂的浆液、聚四氟乙烯、石墨、二硫化钼、氮化硼、二硫化钨等。另外，作为润滑油可以使用通常被使用的润滑油，例如锭子油、冷冻机油、涡轮机油、机械油、发电机油等矿物油、聚丁烯油、聚d烯烃油、烷基萘油、脂环式化合物油等碳化氢系合成油、或者天然油脂和多元醇的酯油、磷酸酯油、二酯油、聚乙二醇油、硅油、聚苯醚油、烷基二苯基醚油、烷基苯油、氟化油等非碳化氢系合成油等。另外，也可以使这些润滑剂浸渍于母体的内部细孔内，并通过滑动层渗出到轴承面而进行润滑剂的润滑。
特别是在将润滑油调配于上述滑动层的基材中时，因为能够使与滑动配合材的滑动状态，形成润滑油的边界润滑，所以与调配有上述固体润化剂的情况相比，能够进一步实现低摩擦化。
但是，在上述基材中仅调配有润滑剂时，有时会产生如下所示问题。即，在使用由调配了润滑油等润滑剂的滑动材组成物形成的滑动层时(与滑动配合材滑动时)，滑动层慢慢地磨损而在滑动面上出现润滑油层，润滑油渗出到滑动部表面。因为润滑油的渗出情况难以控制，因此向滑动面稳定地供给润滑油较为困难。另外，润滑油渗出后的空孔有可能会引起滑动层的强度降低。因此，在本发明中，在形成滑动层的滑动材组成物的基材中调配润滑剂，还调配了浸渍有润滑剂的多孔质二氧化硅。
根据所述的结构，能够得到如下等的优点，(1)因为能够在滑动面上连续地供给润滑剂，所以能够稳定地付与优异的摩擦·磨损特性；(2)通过在能够确保成形性的范围内在基材中调配润滑剂，而且调配浸渍有润滑剂(特别是润滑油)的多孔质二氧化硅，因此能够增加滑动材组成物所含有的润滑剂的数量；(3)通过调配浸渍有润滑剂的多孔质二氧化硅，润滑剂被保持在多孔质二氧化硅内的空间，因此与单纯地调配大量的润滑剂的情况相比，特别是基材是树脂时，能够回避在注塑成形等中螺丝(screw)打滑、计量变得不稳定、周期时间(cycle time)变长、尺寸精度不易形成，润滑剂附着在模具表面成形面不佳等的问题；(4)即使基材与润滑剂的相溶性多少有些问题，也能够通过使润滑剂浸渍于多孔质二氧化硅内的空间，而组合两者使用。
作为上述多孔质二氧化硅，如果是能够浸渍·保持润滑剂的物质均可，可以使用例如沉积性二氧化硅(例如，原始颗粒直径在15nm以上)等多种物质。其中优选具有连续孔且球状的多孔质二氧化硅，特别是圆球状的多孔质二氧化硅更佳。这里，所谓球状说的是短径对于长径的比是0.8～1.0的球，所谓圆球状是比球状更接近真球的球。
因为球状多孔质二氧化硅，在露出滑动面的状态下，被滑动面的剪切力破坏，所以即使滑动配合材是软质材(包含软质金属)，也不会损伤滑动配合材。另外，在考虑将这些填充材调配于基材的滑动组成物中，再度调配增强材的情况下，在分别以单体将润滑剂和增强材进行调配混炼中，因为使润滑剂局部存在于增强材和基材(例如合成树脂)的界面，所以不能充分发挥增强材的增强效果。但是，若将润滑剂和多孔质二氧化硅，特别是将在球状多孔质二氧化硅中浸渍有润滑剂的物质与增强材混炼，因为能够大幅度地减少局部存在于增强材和基材的界面的润滑剂，因此得到了所希望的增强效果。
在使用上述球状的多孔质二氧化硅时，需要注意其大小。例如，若球状多孔质二氧化硅的平均颗粒直径低于0.5μm，则润滑剂的浸渍量不充分，并且在作业性等方面存在问题。若平均颗粒直径超过100μm，则在熔融状态的滑动材组成物中的分散性较差。另外，由于上述熔融状态的滑动材组成物的混炼时所引起的剪切力，使原始颗粒的凝聚体被破坏，有可能不能够保持球状。从这些观点出发，上述球状的多孔质二氧化硅，特别是圆球状的多孔质二氧化硅的平均颗粒直径优选为0.5μm～100μm。特别是若考虑操作容易度(操作性)和滑动特性，更优选为1μm～20μm。若是具有这种平均颗粒直径的圆球状二氧化硅颗粒，则能够在其内部保持充分的润滑剂，并能够使保持于内部的润滑剂一点一点地供给到滑动面。具有上述平均颗粒直径的圆球状多孔质二氧化硅，可以将含有例如碱金属盐或碱土类金属盐的硅酸碱水溶液在有机溶剂中进行乳化，并通过由碳酸气体凝胶化而生成。另外，这里所得到的圆球状多孔质二氧化硅的原始颗粒直径是3～8nm。
另外，在上述的多孔质二氧化硅中，从高吸油性(高润滑剂保持性)的观点出发，其比表面积优选为200～900m2/g，更优选为300～800m2/g。另外，细孔面积为1～3.5ml/g，细孔径可以为5～30nm，优选为20～30nm。关于吸油量，优选为150～400ml/100g，更优选为300～400ml/100g。另外，若考虑通常气氛下的使用，即使在水中浸渍后再度干燥，上述细孔容积以及吸油量也优选为保持在浸渍前的90％以上。这里，比表面积和细孔容积是通过氮吸附法而测定的值，吸油量是以JIS K5101为标准而测定的值。
这样，虽然本发明所使用的多孔质二氧化硅，是圆球状，且优选为具有上述范围内的平均颗粒直径、比表面积、细孔面积、细孔直径、吸油量，但是如果即使是例如平均颗粒直径、比表面积、吸油量等在上述范围内的非球状多孔质二氧化硅，也不会有特别的问题，能够进行使用。同样，即使平均颗粒直径是1000μm左右，也能够通过和基材的相容性和配合比例，而毫无问题地进行使用。或者即使与基材的相容性存在问题，对于多孔质二氧化硅，通过进行对无论是有机系还是无机系的种表面处理，也能够进行使用。以上，作为能够优选使用的多孔质二氧化硅，可以例举出旭硝子社制サンスフュア；铃木油脂工业社制ゴツトボ一ル；富士硅社制サイロスフエア等。另外，除此之外，东海化学工业所(株)制マイクロイド等也能够作为多孔质二氧化硅使用。
作为最初用润滑油做成的润滑剂，如上例述示，能够使用各种物质，但是其中，考虑到对滑动材组成物(特别是树脂组成物)的混炼、成型温度的耐热性方面、具有非常优异的摩擦特性方面，以及与残存于上述的多孔质二氧化硅的表面或内部的硅烷醇基(Si-OH)的亲和性方面，特别优选使用硅油。由此，因为易于将硅油保持于上述多孔质二氧化硅的内部，所以能够得到更高的油保持性。作为硅油，使用不具有功能基的硅油和具有功能基的硅油均可。
多孔质二氧化硅在上述滑动层中优选含有1～20容量％，若考虑保持润滑剂的效果和强度方面，进一步优选为2～15容量％。还有滑动层中润滑剂的含量优选为5～40容量％。这是因为若润滑剂的含量低于5容量％，则润滑剂的润滑效果不充分，若超过40容量％，则基材的量变少，强度有可能大幅度降低。另外，通过在各配合物的容量％的值上乘以该密度能够算出配合重量。这里多孔质二氧化硅的容量％，是假定调配了非多孔质的二氧化硅而求出的比例。即，不是多孔质二氧化硅的毛体积比重，而是利用绝对比重而算出的值。为此，在内部具有连通的空孔的状态下的实际的容量比率成为更大的值。
在上述的基材中，除了上述多孔质二氧化硅和润滑剂以外，为了改善摩擦·磨损特性、以及降低线形膨胀系数，可以添加适当的填充材。例如，可以举例如下玻璃纤维、碳纤维、沥青(pitch)系碳素纤维、PAN系碳素纤维、芳族聚酰胺纤维、氧化铝纤维、聚酯纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氮化硼纤维、氮化硅纤维、金属纤维、石棉纤维、木炭羊毛等的纤维类、把它们编成布状的物质、碳酸钙或滑石、硅石、粘土、云母等矿物类、氧化钛晶须、硼酸铝晶须、钛酸钾晶须、硫酸钙晶须等无机晶须类、碳黑、石墨、聚亚胺树脂和聚苯丙咪唑等各种耐热性树脂等。此外，为了提高滑动层的热传导性，也可以添加碳纤维、金属纤维、石墨粉末、氧化锌等。另外，也可以调配碳酸锂、碳酸钙等碳酸盐，磷酸锂、磷酸钙等磷酸盐等。还有，也可以将上述填充材多个进行组合而使用。
另外，在不防碍该发明效果的范围内，也可以并用能够广阔适用于一般合成树脂的添加剂。例如，可以适当添加离型剂、阻燃剂、防带电剂、耐候性改良剂、防氧化剂、着色剂等工业用添加剂。另外，在不损伤滑动层的润滑性的范围内，在中间制品或最终制品的形态中，可以使用别的方法，通过退火处理等化学的或物理的处理进行旨在改善性能的变更。
在上述滑动材组成物中，特别是在树脂组成物的混炼中，可以利用现有周知的方法。通过例如亨舍尔混炼机、球磨机、搅拌混炼机等混合树脂组成物后，供给到熔融混炼性好的注塑成形机或或熔融挤压机(例如两轴挤压机)，或者也可以利用预热辊、连续搅拌机、密闭式搅拌机、熔融挤压机等进行熔融混炼，或者也可以进行真空成型、吹塑成型、发泡成型、多层成型、加热压缩成型等。另外，在将基材(这里是树脂)和多孔质二氧化硅和润滑剂混炼时，混炼顺序没有特别限定，但是可以优选为预先混炼多孔质二氧化硅和润滑剂，在使多孔质二氧化硅含有润滑剂后，使其与基材进行混炼。另外，由于多孔质二氧化硅容易吸湿·吸水，因此优选为在混炼前进行干燥。作为干燥方法不做特别限制，可以采用由电炉的干燥、真空干燥等。
在上述滑动层，例如形成膜状时，将浸渍有润滑剂的多孔质二氧化硅调配到由合成树脂形成的基材中，并与通常的涂层溶液混合。在涂层处理中，可以使用通用的涂层处理方法，可以使用例如喷射法或静电涂装法、流动浸渍法等各种处理方法。
在预先混炼多孔质二氧化硅和润滑剂的情况下，若润滑剂粘度高则难以使润滑剂浸透到球状多孔质二氧化硅的内部。此时可以采用如下方法，即由润滑剂溶解的适当的溶剂进行稀释，并使该稀释液浸透到多孔质二氧化硅中，通过慢慢地干燥而使溶剂挥发，从而在多孔质内部浸渍润滑剂。或者，在润滑剂是润滑油的情况下，可以采用将多孔质二氧化硅浸入润滑油中，进行真空提拉而强制地将润滑油浸入多孔质二氧化硅的内部的方法。在润滑剂在常温下是固体的情况下，采用加热到适当的温度，使润滑剂溶解而浸渍的方法。在润滑剂在常温下是液体的情况下，在粘度高的情况下，也可以采用加热到适当的温度，使润滑剂的粘度降低而浸渍的方法等。另外，除了在不饱和聚酯等液状树脂中混合含油球状多孔质二氧化硅之外，也可以使各种织布浸渍，将其层叠作为滑动层使用。
根据本发明，能够提高一种在具有高尺寸精度和旋转精度的同时，对由软质金属形成的轴构件的损伤性也较小，并且机械强度以及耐久性优异的滑动轴承。
图1是表示本发明的实施方式的凸轮从动构件的剖面图。
图2是表示本发明的实施方式的滑动轴承的剖面图。
具体实施例方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。
图1表示的是实施方式的凸轮从动构件。该凸轮从动构件，备有轴构件(stud)1，其未图示的一端部被单臂支撑；滑动轴承2，其安装在轴构件1的另一端部外周上。
轴构件1，由例如黄铜、铝合金等软质金属材形成，在其另一端部，备有形成小直径的外周面1a和台肩部1b。
如图2所示，滑动轴承2，由例如Fe的含量90wt％以上的Fe系的烧结金属材形成的圆筒状母体2a，和从母体2a的内周面2a1到两端面2a2形成的滑动层2b构成。滑动层2b，由例如在聚乙烯树脂等基材中，调配有硅油等的润滑剂以及使该润滑剂浸渍的球状多孔质二氧化硅的滑动材组成物形成。在该实施方式中，通过在母体2a的上述表面，将上述滑动材组成物(树脂组成物)嵌入而形成。在母体2a的外周面2a3上没有形成滑动层。另外，也可以在母体2a的内部细孔内浸渍上述润滑剂。
如图1所示，滑动轴承2，套在轴构件1的外周面1a上，并通过轴构件1的台肩部1b和嵌套在轴构件2的外周面1a上的止推垫圈3以及防脱环4而被限制向周方向的移动。例如，止推垫圈3，由滑动特性优异的树脂材料形成，防脱环4，由Al合金等的软金属材形成。
滑动轴承2，其母体2a的外周面2a3与被称作凸轮或导轨的配合构件5的接触面5a相接触，并在接触面5a上转动或者滑动。此时，滑动轴承2相对于轴构件1旋转，该旋转通过相对于滑动层2b的轴构件1的滑动，而被旋转自由地支撑。即，在滑动层2b中，形成于母体2a的内周面2a1的区域与轴构件2的外周面1a相接触，并作为支撑径向载荷的径向轴承面2b1而发挥作用。同时，在滑动层2b中，形成于母体2a的两端面2a2的区域，分别与轴构件1的台肩部1b、止推垫圈3相接触，作为支撑轴向载荷的轴向轴承面2b2、2b3而发挥作用。
另外，滑动轴承2的滑动层2b，其构成为仅具有径向轴承面2b1，也可以构成为除了径向轴承面2b1之外，仅有轴向轴承面2b2以及2b3的其中之一。即，滑动层2b，可以仅在母体2a的内周面2a1上形成，或者也可以形成为从母体2a的内周面2a1到其中一个端面2a2。
(实施例)表1
1)系数＝树脂的线膨胀系数(1/℃)×树脂层的层厚(μm)
表2
(实施例1)准备由Φ8.5mm×Φ14mm×5mm的烧结金属(Fe98.5wt％-Cu1.5wt％系、孔的大小的平均值125μm、平均深度20μm、凹部的比率30％、线膨胀系数1.1×10-5/℃)形成的轴承母体。将该轴承母体置于注塑成形用模具内，在轴承母体的内周面，使用下述所示的树脂组成物(滑动材组成物)，以下述方法形成树脂层(滑动层)，制作成Φ8mm×Φ14mm×5mm的复合滑动轴承(树脂组成物的线膨胀系数1.3×10-4/℃、树脂层的层厚250μm)。使用所得到的复合滑动轴承，以如下条件进行试验。试验结果在表1中表示。
<树脂材料>
基材，以三井石油化学社制造的リュブマ一L5000作为聚乙烯树脂使用。在润滑剂中，分别以信越硅社制造的KF96H-6000型作为硅油、以旭硝子(株)制造的サンスフュアH33作为多孔质二氧化硅使用。将以混合比1∶2.76(重量换算)进行混炼的多孔质二氧化硅和硅油的混合物(31.6wt％)和聚乙烯树脂(68.4wt％)，由两轴挤压装置熔融搅拌，制作成颗粒。
<嵌入成形条件>
将给定形状的轴承母体固定于模具内部，使用上述含油的颗粒而进行嵌入成形。此时模具的温度是100℃，成型温度是210℃，喷射压力是140MPa。
<试验条件>
(摩擦·磨损试验)在配合材中，使用A5056(Al合金、Ra＝0.8μm)、Φ7.98mm的轴构件。试验时的承载是1MPa(换算为投影面积)、圆周速度是3m/min、试验温度是30℃、试验时间是120h。测定项目有试验轴承的比磨损量、是否有轴的磨损、以及试验结束时的动摩擦系数。另外，轴构件和滑动轴承的间隙设为是20μm(在20℃的测定)。
(内径侧尺寸的变化的测定)为了调查由热引起的膨胀的影响，以烧结金属限制滑动轴承的外径侧，使温度从-10℃到60℃发生变化从而使仅有内径侧的尺寸发生变化，测定内径侧尺寸的变化程度(以20℃的尺寸为基准，求出-10℃和60℃的尺寸变化量)。测定各温度下的试验片内径的尺寸变化量和轴构件的尺寸变化量，在间隙为0～30μm时判定为○，在间隙低于0(轴的晃动发生)或者在30μm以上时判定为×。
(间隙的测定)树脂层和内插的由A5056形成的轴构件之间的间隙，在-10℃以及60℃的情况下进行了测定。另外，初期的间隙设定为15μm。另外，轴构件的尺寸变化量是-5.2μm(-10℃时)、7μm(60℃时)(轴材质的线膨胀系数是2.2×10-5/℃)。
(实施例2)除了使树脂层的层厚不同(500μm)外，与实施例1相同而进行，制作成Φ8mm×Φ14mmm×t5mm的复合滑动轴承。使用所得到的复合滑动轴承，以上述的条件进行试验。试验结果在表1中示出。
(实施例3)除了使树脂层的层厚不同(770μm)外，与实施例1相同而进行，制作成Φ8mm×Φ14mm×t5mm的复合滑动轴承。使用所得到的复合滑动轴承，以上述的条件进行试验。试验结果在表1中示出。
(实施例4)除了使树脂层的层厚不同(900μm)外，与实施例1相同而进行，制作成Φ8mm×Φ14mm×t5mm的复合滑动轴承。使用所得到的复合滑动轴承，以上述的条件进行试验。试验结果在表1中示出。
(实施例5)除了使树脂层的层厚不同(1150μm)外，与实施例1相同而进行，制作Φ8mm×Φ14mmm×t5mm的复合滑动轴承。使用所得到的复合滑动轴承，以上述的条件进行试验。试验结果在表1中示出。
(实施例6)除了使用由Φ8.5mmm×Φ14mm×t5mm的烧结金属(Fe98.5wt％-Cu1.5wt％系、孔的大小的平均值250μm、平均深度50μm、凹部的比率50％、线膨胀系数1.1×10-5/℃)构成的轴承母体外，与实施例1相同而进行，制作成Φ8mm×Φ14mm×t5mm的复合滑动轴承(树脂层层厚250μm)。使用所得到的复合滑动轴承，以上述的条件进行试验。试验结在表1中示出果。
(实施例7)使由实施例1所制作的复合滑动轴承的轴承母体浸渍硅油(信越硅社制造KF96H)。使用其以上述条件进行试验。试验结果在表1中示出。
(实施例8)在由实施例1所制作的复合滑动轴承的轴承内径面的树脂层上，形成环状的凹部(宽度×长度×深度＝1mm×5mm×150μm、剖面形状半圆状、配置部位在轴向上3个位置等分配置)。此时的凹部每一部位表观面积占整个内径的面积的比例是{(1mm×5mm)/(8mm×5mm×π)}×100＝3.97％。使用其以上述条件进行试验。试验结果在表1中示出。
(实施例9)使由实施例8所制作的复合滑动轴承的轴承母体浸渍硅油(信越硅社制造KF96H)。使用其以上述条件进行试验。试验结果在表1中示出。
(比较例1)将由Φ8mm×Φ14mm×t5mm的烧结金属(Fe98.5wt％-Cu1.5wt％系、孔的大小的平均值250μm、平均深度50μm、凹部的比率30％、线膨胀系数1.1×10-5/℃、Cu-Sn系)构成的轴承母体作为滑动轴承而使用。将该烧结金属轴承浸入酯油(日本油脂制造H481R)中，在真空进行浸渍处理，在气孔部分封入油。使用该试验轴承以与实施例1相同的试验条件进行各种试验。试验结果在表1中示出。
(比较例2)仅以实施例1中所使用的树脂组成物制作Φ8mm×Φ14mm×t5mm的滑动轴承，以与实施例1相同的条件进行摩擦·磨损试验以及各种评价试验。试验结果在表1中示出。
(比较例3)准备由Φ11.2mm×Φ14mm×t5mm的烧结金属(Fe98.5wt％-Cu1.5wt％系、孔的大小的平均值250μm、平均深度50μm、凹部的比率30％、线膨胀系数1.1×10-5/℃)构成的轴承母体。将该轴承母体置于注塑成形用的模具内，以实施例1的树脂组成物在所述轴承母体的内周面进行嵌入成形，由此制作成Φ8mm×Φ14mm×t5mm的复合滑动轴承(树脂层的层厚1600μm)。以与实施例1相同的条件进行各种试验。试验结果在表1中示出。
(比较例4)除了使用由Φ9mm×Φ14mm×t5mm的SUS304(表面粗糙度Ra＝0.01μm)构成的轴承母体外，与实施例3相同，制成作Φ8mm×Φ14mm×t5mm的复合滑动轴承(树脂层的层厚500μm)。所得到的复合滑动轴承，由于轴承母体和树脂层之间发生了剥离，因此无法进行试验。
(比较例5)除使用由Φ8.5mm×Φ14mm×t5mm的烧结金属(Fe98.5wt％-Cu1.5wt％系、孔的大小的平均值250μm、平均深度100μm、凹部的比率10％、线膨胀系数1.1×10-5/℃)构成的轴承母体外，与实施例1相同，制作成Φ8mm×Φ14mm×tSmm的复合滑动轴承(树脂层的层厚250μm)。所得到的复合滑动轴承，由于轴承母体和树脂层之间发生了剥离，因此无法进行试验。
(比较例6)除使用由Φ8.5mm×Φ14mm×t5mm的烧结金属(Fe98.5wt％-Cu1.5wt％系、孔的大小的平均值3μm、平均深度1μm、凹部的比率30％、线膨胀系数1.1×10-5/℃)构成的轴承母体外，与实施例1相同，制作成Φ8mm×Φ14mm×t5mm的复合滑动轴承(树脂层的层厚250μm)。所得到的复合滑动轴承，由于烧结金属和树脂层之间发生了剥离，因此无法进行试验。
(比较例7)除了用聚乙烯树脂单体(三井石油化学社制リュブマ一L5000)形成树脂层以外，以与实施例1相同的内容制作成Φ8mm×Φ14mm×t5mm的复合滑动轴承(树脂层的层厚250μm)。使用所得到的复合滑动轴承，以上述的条件进行试验。试验结果在表1中示出。
(比较例8)除了用缩聚醛树脂单体(ポリプラスつチツク社制ジュラコンM 90-02、线膨胀系数1.0×10-4/℃)构成树脂层以外，以与实施例1相同的内容制作成Φ8mm×Φ14mm×t5mm的复合滑动轴承(树脂层的层厚250μm)。使用所得到的复合滑动轴承，以上述的条件进行试验。试验结果在表1中示出。
(结果)在并用如实施例1～9所示的具有适当的孔的大小、深度、凹部比率的Fe系烧结金属和在聚乙烯上调配有硅油和多孔质二氧化硅的树脂层的情况下，没有产生因烧结金属和树脂层间的结合力不足而引起的剥离。比磨损量降低至100×10-8mm3/(N·m)以下，并且配合构件(轴构件)没有磨损，还有动摩擦系数也表示出0.2以下的较低的值。另外，由热膨胀引起的尺寸变化也较小，尺寸稳定性优异。
对此，在如比较例1的仅以烧结金属层构成滑动轴承的情况下，虽然尺寸变化较小，但是发生了轴构件的磨损且摩擦系数也表示出0.7的较高值。另外，在如比较例2的仅以树脂材料构成滑动轴承的情况下，虽然比磨损量较少，而且轴构件没有磨损，摩擦系数也较小，但是因为由热膨胀引起的尺寸变化较大，所以不适于使用于要求高精度的位置。在如比较例3的并用树脂层和烧结金属层的轴承的情况下，虽然比磨损量较少，而且轴构件没有磨损，摩擦系数也较小，但是由于树脂层较厚，所以在高温时受到来自金属层的形状限制，体积膨胀向内侧偏离，内径尺寸变小。其结果为，与轴构件的间隙与初始值相比大幅地减小，而且发生向轴构件的晃动，因此并非优选。在如比较例4的并用SUS304和树脂层的情况下，因为SUS304的表面较为光滑，与树脂层的结合力较弱，所以因成型收缩而在分界面产生了剥离。在金属表面没有凹凸的情况下，得到金属和树脂的复合体较为困难。在如比较例5的其凹部的比率为3％较少的烧结金属的情况下，与使用比较例4的SUS304的情况相同，因为与树脂层的结合力较弱，所以因成型收缩而在分界面产生剥离。在如比较例6的孔的尺寸为3μm较小的情况下，因为熔融树脂未能进入孔内，所以结合力低下，因成型收缩而在分界面产生剥离。在如比较例7的在树脂层上使用聚乙烯树脂单体的情况下，虽然摩擦系数显示出较低的值，但是磨损较大。在如比较例8的在树脂层上使用缩聚醛树脂担体的情况下，摩擦系数、比磨损量均较大，可以看到在配合构件(轴构件)的表面有磨损。
本发明的滑动轴承，适用于例如凸轮从动件，特别是适用于要求旋转精度的办公设备用的凸轮从动件。
权利要求
1.一种滑动轴承，备有母体，其由金属形成；滑动层，其形成在该母体的规定表面，具有与轴构件进行滑动的轴承面，其特征在于，所述母体具有与配合构件进行转动或者滑动的接触面，并且，由Fe系的烧结金属材形成。
2.根据权利要求1所述的滑动轴承，其特征在于，形成所述滑动层的所述母体的表面的表面开孔率是20％～50％。
3.根据权利要求1或2所述的滑动轴承，其特征在于，所述滑动层的，形成滑动层的滑动材组成物的线膨胀系数与滑动层的层厚的乘积，为0.15以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的滑动轴承，其特征在于，在形成所述滑动层的滑动材组成物中含有润滑剂。
5.根据权利要求4所述的滑动轴承，其特征在于，在形成所述滑动层的滑动材组成物中，还包含有浸渍了润滑剂的多孔质二氧化硅。
6.根据权利要求5所述的滑动轴承，其特征在于，所述多孔质二氧化硅是具有连续孔的球状多孔二氧化硅。
7.根据权利要求6所述的滑动轴承，其特征在于，所述多孔质二氧化硅的平均颗粒直径是0.5～100μm。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的滑动轴承，其特征在于，形成所述滑动层的滑动材组成物的基材是聚乙烯树脂。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的滑动轴承，其特征在于，所述润滑剂是硅油。
10.一种凸轮从动件，其特征在于，备有被单臂支撑的轴构件；安装于该轴构件上的权利要求1～9中任一项所记载的滑动轴承。
全文摘要
凸轮从动件，其具有一端部被单臂支承的轴构件(1)以及安装于该轴构件(1)的另一端部外周的滑动轴承(2)。滑动轴承(2)，由Fe的含量为90wt％以上的Fe系烧结金属材构成的圆筒状母体(2a)、以及从母体(2a)的内周面(2a1)向两端面(2a2)伸展而形成的滑动层(2b)构成。滑动层(2b)，由例如在聚乙烯树脂等基材上，调配有硅油等润滑剂以及浸渍该润滑剂的球状多孔质硅的滑动材组成物构成。
文档编号F16C13/00GK1806131SQ200480016279
公开日2006年7月19日 申请日期2004年6月10日 优先权日2003年6月10日
发明者江上正树, 清水政次, 田中敏彦 申请人:Ntn株式会社