JP2002106550A - Spiral bearing and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性および耐
凝着性に優れたスパイラル状軸受とその製造方法に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spiral bearing excellent in wear resistance and adhesion resistance and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、建設機械の作業機に用いられるブ
ッシュは、高面圧、低速の条件下で使用されることか
ら、その材質として通常の青銅系軸受材を用いた場合に
は、簡単に摩耗し、硬度が十分に高くないことから容易
にへたってしまう。このため、耐摩耗性を重視した浸炭
焼入れもしくは高周波焼入れを施した鋼製のものが用い
られている。しかし、この作業機ブッシュにおいては、
作業中に偏荷重がかかり易く、より高面圧で潤滑条件が
厳しくなって作業時に不快な異音を発生することが多い
ため、これを防止するために、高力黄銅製のブッシュや
鋼製ブッシュに潤滑皮膜処理を施したものも多く使用さ
れている。このうち、特に高力黄銅製ブッシュは馴染み
性に優れていることから注目されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a bush used in a working machine of a construction machine is used under a condition of a high surface pressure and a low speed. And it easily falls off because the hardness is not high enough. For this reason, steel made of carburized quenching or induction hardening with emphasis on wear resistance is used. However, in this work machine bush,
Uneven loads are likely to be applied during work, and lubricating conditions are more severe at higher surface pressures, which often causes unpleasant noise during work.To prevent this, use high-strength brass bushes or steel Many bushings having a lubricating film treatment are also used. Among them, the high-strength brass bush has attracted attention because of its excellent familiarity.
【0003】また、作業機の軸受部への給脂時間間隔を
伸ばすために、高力黄銅製ブッシュに機械加工穴を設
け、この穴部に多孔質黒鉛を埋め込んで含油させた軸受
材料(例えばオイレス工業社製、500SP)や、含油
焼結鋼軸受および固体潤滑剤を多量に添加した金属焼結
体(例えば東芝タンガロイ社製、SL合金)等も利用さ
れている。Further, in order to extend the time interval for lubricating the bearing portion of the working machine, a machining hole is provided in a high-strength brass bush, and a porous graphite is embedded in the hole portion to impregnate the bearing material (for example, Oil-impregnated sintered steel bearings and metal sintered bodies (for example, SL alloy manufactured by Toshiba Tungaloy Co., Ltd.) to which a large amount of a solid lubricant is added are also used.
【0004】さらに、特開平3−232905号公報に
おいては、高荷重、衝撃荷重が断続的に作用する過酷な
条件下においても使用可能な摺動部材を得ることを目的
として、表面に複数個の独立した突出部を備えた鋼板か
らなる裏金、または表面に連続した突出部と各突出部に
よって形成された複数個の独立した凹部とを備えた鋼板
からなる裏金と、この裏金の表面の突出部を覆って一体
に被着形成された潤滑性成分として少なくとも3重量%
の黒鉛を分散含有した銅系焼結合金層とからなり、この
焼結合金層には低密度高含油合金層と高密度低含油合金
層が形成された複層焼結摺動部材が提案されている。Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-232905, a plurality of sliding members are provided on the surface in order to obtain a sliding member which can be used under severe conditions in which a high load and an impact load intermittently act. A back metal made of a steel plate having independent protrusions, or a back metal made of a steel plate having a protrusion continuous to the surface and a plurality of independent recesses formed by each protrusion, and a protrusion on the surface of the back metal At least 3% by weight as a lubricating component integrally formed over the
A multi-layer sintered sliding member comprising a copper-based sintered alloy layer containing graphite dispersedly in which a low-density high-oil-impregnated alloy layer and a high-density low-oil-impregnated alloy layer are formed has been proposed. ing.
【0005】一方、潤滑が行き届かない部位において、
FRPプラスチック、セラミックスを一体成形したブッ
シュを用いることも知られている。On the other hand, in a part where lubrication is not perfect,
It is also known to use a bush in which FRP plastic and ceramics are integrally formed.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
浸炭焼入れもしくは高周波焼入れを施した鋼製ブッシュ
においては、材料自身の耐焼付き性が十分でないため
に、耐焼付き性不足による不愉快な異音の発生や焼付き
による急速摩耗の発生、さらには軸受ピンなどの折損事
故などが起こり易く、このため、軸受摺動部への給脂作
業を頻繁に実施することが必要となり、常にメインテナ
ンスを行わねばならないという問題がある。However, in the case of the steel bush which has been carburized or induction hardened as described above, since the material itself does not have sufficient seizure resistance, unpleasant noise is generated due to insufficient seizure resistance. It is easy to cause rapid abrasion due to heat and seizure, as well as breakage of bearing pins etc., so it is necessary to frequently perform greasing work on the sliding parts of the bearing, and maintenance must always be performed There is a problem.
【0007】また、潤滑皮膜処理を施した鋼製ブッシュ
を用いる場合には、一般に潤滑膜を厚く形成することが
困難で、かつ高価な処理となるため、この潤滑膜が摩耗
除去されると前述の鋼製ブッシュと同様の異音発生と焼
付きの問題が発生する。Further, when a steel bush subjected to a lubricating film treatment is used, it is generally difficult and expensive to form a thick lubricating film. As with the steel bush, the problem of noise and seizure occurs.
【0008】また、へたりをほぼ無くする高硬度で、か
つ耐焼付き性に優れているとされる高力黄銅系摺動材料
を作業機ブッシュに用いた場合にも、異音発生の防止お
よび急速な摩耗の防止を図る上では不十分である。Further, even when a high-strength brass-based sliding material, which is considered to have high hardness and excellent seizure resistance, which almost eliminates set, is used for the working machine bush, it is possible to prevent generation of abnormal noise and to prevent generation of abnormal noise. It is not enough to prevent rapid wear.
【0009】さらに、高力黄銅製ブッシュに形成した穴
に、潤滑油を含有させた黒鉛を埋め込むようにしたもの
では、高い自己潤滑性を得るために非常に多数の穴加工
工程と黒鉛の充填工程を経る必要があるために、コスト
を顕著に引き上げてしまうという問題点がある。また、
土砂などの侵入し易い部位に使用するときには、十分な
耐摩耗性を発揮するほどに硬化されず、使用寿命が短く
なるなどの問題点がある。Further, in the case where graphite containing lubricating oil is embedded in the hole formed in the high-strength brass bush, a large number of hole forming steps and graphite filling are required to obtain high self-lubricating properties. Since it is necessary to go through a process, there is a problem that the cost is significantly increased. Also,
When used in a site where soil and the like easily enter, there is a problem that the material is not cured to exhibit sufficient abrasion resistance and the service life is shortened.
【0010】また、固体潤滑剤(黒鉛、BN、MoS2
等)を多量に添加した金属焼結体では、焼結性が困難と
なり、高密度化を図るためにホットプレス等の加圧焼結
手段が必要となってより高価になるという問題点がある
ほか、高密度化された金属焼結体においても従来の固体
潤滑剤がきわめて軟質であるために脆弱性が高く、土砂
侵入による耐摩耗性が悪いなどの問題点がある。Further, solid lubricants (graphite, BN, MoS 2
Metal sinters added with a large amount of sintering agent) have a problem that sinterability becomes difficult and pressure sintering means such as a hot press is required in order to achieve high density, resulting in higher cost. In addition, even in a high-density metal sintered body, there is a problem that the conventional solid lubricant is extremely soft and very brittle, and has poor abrasion resistance due to penetration of earth and sand.
【0011】さらに、焼付き性に優れたセラミックス材
等を利用した作業機ブッシュにおいては、衝撃的な偏荷
重がかかった場合の破損が問題となる。Further, in a working machine bush using a ceramic material or the like having excellent seizure properties, there is a problem of breakage when an imbalanced load is applied.
【0012】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、高面圧、低摺動速度においても耐
凝着性に優れ、かつ土砂の侵入に対しても有効な耐摩耗
性を示し、潤滑剤を多量に含有して摺動時に摺動面全体
に潤滑剤が均一かつ十分に供給でき、偏荷重に対しても
衝撃的な荷重に対しても柔軟な構造体で、機械加工コス
トも低減することのできるスパイラル状軸受とその製造
方法を提供することを目的とするものである。The present invention has been made to solve such problems, and has excellent adhesion resistance even at a high surface pressure and a low sliding speed, and has an effective resistance to entry of earth and sand. Shows abrasion, contains a large amount of lubricant, can supply lubricant uniformly and completely to the entire sliding surface during sliding, and has a flexible structure against uneven loads and impact loads It is another object of the present invention to provide a spiral bearing which can reduce the machining cost and a method of manufacturing the same.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段および作用・効果】前記目
的を達成するために、第1発明によるスパイラル状軸受
は、耐摩耗性および耐凝着性に優れた摺動材料よりな
り、断面が略円形もしくは略角形の線材または帯材をス
パイラル状の円筒体に形成してなることを特徴とするも
のである。In order to achieve the above object, a spiral bearing according to the first invention is made of a sliding material having excellent wear resistance and adhesion resistance, and has a substantially cross section. It is characterized in that a circular or substantially rectangular wire or strip is formed in a spiral cylindrical body.
【0014】本発明によれば、線材または帯材をスパイ
ラル状の円筒体に形成したものが用いられているので、
このスパイラル状の円筒体の間隙部がグリースなどの潤
滑剤の供給路となり、摺動面全体に潤滑剤が供給される
とともに、その間隙部にグリースなどの潤滑剤が十分に
溜められることになり、耐凝着性を顕著に向上させるこ
とができる。また、このようにスパイラル状の円筒体と
いう柔軟な構造が採用されているので、偏荷重や衝撃的
な荷重が付加された場合においても、セラミックスなど
の脆性的な摺動材が用いられていてもその摺動材が破壊
するのを防止することができる。また、スパイラルの巻
数を調整することによって、面圧に対する耐荷重性の調
整や、巻直径もしくは巻数を部分的に変えることによっ
て面圧の平均化や衝撃荷重の緩衝役割を付加することが
できる。According to the present invention, a wire or a band formed in a spiral cylindrical body is used.
The gap between the spiral cylindrical body serves as a supply path for lubricant such as grease, and the lubricant is supplied to the entire sliding surface, and the lubricant such as grease is sufficiently stored in the gap. , The adhesion resistance can be significantly improved. In addition, since a flexible structure such as a spiral cylindrical body is employed, brittle sliding materials such as ceramics are used even when an eccentric load or an impact load is applied. This also prevents the sliding material from breaking. In addition, by adjusting the number of turns of the spiral, it is possible to adjust the load resistance against the surface pressure, and to partially change the winding diameter or the number of turns to add the role of averaging the surface pressure and buffering the impact load.
【0015】次に、第2発明は、第1発明において、ス
パイラル状の円筒体を円筒状金属管の内周面および/ま
たは外周面に接合するように構成したものである。耐凝
着性および耐摩耗性に優れた摺動材料はきわめて高価な
材料であることが多いことから、本発明のように例えば
鋼のような円筒状金属管の内周面および/または外周面
に前記円筒体を接合するようにすれば、材料使用量を低
減することができて効果的である。なお、前記スパイラ
ル状の円筒体を円筒状金属管の内周面に配する際には、
円筒状金属管の内周面部に円筒体の外周面が固定される
ことが必要となるが、その固定方法としては一般的なロ
ー付けや接着などの方法を用いることが有効である。Next, according to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the spiral cylindrical body is joined to the inner peripheral surface and / or the outer peripheral surface of the cylindrical metal tube. Since sliding materials having excellent adhesion resistance and wear resistance are often very expensive materials, the inner and / or outer peripheral surfaces of a cylindrical metal tube such as steel, as in the present invention, are used. If the cylindrical body is joined to the above, the amount of material used can be reduced, which is effective. When disposing the spiral cylindrical body on the inner peripheral surface of the cylindrical metal tube,
It is necessary that the outer peripheral surface of the cylindrical body be fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical metal tube. As a fixing method, it is effective to use a general method such as brazing or bonding.
【0016】この場合、スパイラル状の円筒体と円筒状
金属管とを樹脂などの防振機能部材を介して一体化する
のが好ましく(第3発明)、こうすることで、異音発生
のない複層軸受を提供することが可能となる。In this case, it is preferable that the spiral cylindrical body and the cylindrical metal tube be integrated via a vibration-proofing member such as resin (third invention), so that no abnormal noise is generated. It is possible to provide a multilayer bearing.
【0017】前記各発明において、スパイラル状の円筒
体における、潤滑油の溜りを形成する間隙部の面積は摺
動面の面積の20%以上になるようにするのが好ましい
(第4発明)。このようにすれば、潤滑油が摺動面に良
く行き渡るようになり、摩擦係数を高面圧側においても
より低く安定させることができる。In each of the above-mentioned inventions, it is preferable that the area of the gap forming the reservoir of the lubricating oil in the spiral cylindrical body is 20% or more of the area of the sliding surface (fourth invention). By doing so, the lubricating oil spreads well on the sliding surface, and the friction coefficient can be stabilized lower even on the high surface pressure side.
【0018】また、前記スパイラル状の円筒体に使用す
る摺動材料としては特に制限はないが、例えば作業機ブ
ッシュのように高面圧で、摺動速度が遅いといった、鋼
に対し凝着し易い環境下で使用する際には、前述の高力
黄銅材も良いが、土砂の侵入に対する耐摩耗性をより重
視する場合には、炭化物、窒化物、炭窒化物、とりわけ
Cr炭化物、Cr窒化物、Cr炭窒化物のいずれかが分
散された高Cr鋼材を用いることが好ましい(第5発
明)。この他に、金属間化合物系摺動材料(第6発
明)、耐火金属系摺動材料(第7発明)、セラミックス
系摺動材料(第8発明)などを使用することができる。The sliding material used for the spiral cylindrical body is not particularly limited. For example, the sliding material has a high surface pressure and a low sliding speed such as a working machine bush. The above-mentioned high-strength brass material is also good when used in an easy environment, but when the wear resistance against intrusion of earth and sand is more important, carbide, nitride, carbonitride, especially Cr carbide, Cr nitride It is preferable to use a high Cr steel material in which one of a material and Cr carbonitride is dispersed (fifth invention). In addition, an intermetallic compound-based sliding material (sixth invention), a refractory metal-based sliding material (seventh invention), a ceramics-based sliding material (eighth invention), and the like can be used.
【0019】ここで、前記炭化物、窒化物、炭窒化物を
含有する耐摩耗摺動材料としては、高Cr鋼材のほか、
Cr,Mo,V,Ti,W等の炭化物、窒化物形成能の
大きい元素を多量に添加した各種工具鋼が好ましく、超
硬、サーメット等も好ましい。これら超硬、サーメット
は切削工具に多数利用されていることからも明らかに耐
摩耗性と耐凝着性に優れている。コスト的な観点から
は、熱間鍛造性に優れた工具鋼を利用することが好まし
いが、スプリング様のスパイラル加工をより簡単にする
ためには、例えばCrを高濃度に含有するステンレス鋼
や、V,Ti,Mo,W,Al等を含有する線状、リボ
ン状、帯状、バー状の鋼をスパイラル状に曲げ加工した
後に、浸炭、浸窒、浸炭浸窒処理を施して利用すること
がより好ましい。Here, as the wear-resistant sliding material containing the carbide, nitride and carbonitride, in addition to a high Cr steel material,
Various tool steels containing a large amount of an element having high ability to form carbides and nitrides, such as Cr, Mo, V, Ti, and W, are preferable, and carbide and cermet are also preferable. Since these carbides and cermets are used in a large number of cutting tools, they clearly have excellent wear resistance and adhesion resistance. From the viewpoint of cost, it is preferable to use tool steel excellent in hot forgeability, but in order to make spring-like spiral processing easier, for example, stainless steel containing a high concentration of Cr, It is possible to use a wire, ribbon, band, bar-shaped steel containing V, Ti, Mo, W, Al, etc., after bending it into a spiral shape, and then subjecting it to carburizing, carbonitriding, carbonitriding. More preferred.
【0020】また、前記金属間化合物系摺動材料として
は、TiNi、CuAlZn等の形状記憶合金やNiA
l、CoAl等の金属間化合物が好ましい。このうち、
形状記憶合金TiNi(Hv=500)はきわめて耐土
砂摩耗性に優れており、かつ耐凝着性に対して優れてい
る。これは摺動時の凝着点における過負荷状態が形状記
憶効果の発現する変態塑性によって緩和されることによ
り耐摩耗性および耐凝着性を発揮することによるものと
考えられる。このTiNiはブッシュ材として用いるの
にきわめて有効である。As the intermetallic compound-based sliding material, a shape memory alloy such as TiNi or CuAlZn or NiA
1, intermetallic compounds such as CoAl are preferred. this house,
Shape memory alloy TiNi (Hv = 500) is extremely excellent in earth and sand wear resistance and also excellent in adhesion resistance. This is considered to be due to the fact that the overload state at the adhesion point during sliding is alleviated by the transformation plasticity in which the shape memory effect appears, thereby exhibiting wear resistance and adhesion resistance. This TiNi is extremely effective for use as a bush material.
【0021】さらに、セラミックス系摺動材料として
は、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、サイ
アロン、Al2O3−TiC、黒鉛−SiC等を適用す
るのが好ましい。Further, as the ceramic-based sliding material, it is preferable to use zirconia, silicon nitride, silicon carbide, alumina, sialon, Al 2 O 3 —TiC, graphite-SiC, or the like.
【0022】また、前記第4発明において、前記潤滑油
の溜りを形成する間隙部に、黒鉛、二硫化モリブデン、
含油プラスチック、ワックス類等の潤滑機能剤が配置さ
れるのが好ましい(第9発明)。In the fourth aspect of the present invention, graphite, molybdenum disulfide,
It is preferable that a lubricating function agent such as an oil-impregnated plastic or a wax is disposed (ninth invention).
【0023】前記各発明における軸受を作業機ブッシュ
として利用するに際して、スパイラル状の円筒体の内周
面を摺動面として利用する場合には、ブッシュを挿入す
る穴部内周面にスパイラル状の円筒体の外周面がスプリ
ング力によって押し付けられた状態になるようにセット
するのが好ましい。また、外周面接触面積が内周面接触
面積よりも大きくなるようにし、かつ外周面の面粗さを
内周面の面粗さより荒くするなどの工夫によって稼動時
のブッシュの供回りを防止することが好ましい。When the inner peripheral surface of the spiral cylindrical body is used as a sliding surface when the bearing in each of the above-mentioned inventions is used as a working machine bush, a spiral cylindrical body is formed on the inner peripheral surface of the hole into which the bush is inserted. It is preferable to set the outer peripheral surface of the body so as to be pressed by the spring force. In addition, the outer peripheral surface contact area is made larger than the inner peripheral surface contact area, and the bush rotation during operation is prevented by devising the outer peripheral surface to be rougher than the inner peripheral surface. Is preferred.
【0024】さらに、稼動中の軸受(例えば作業機ブッ
シュ)の両端面からグリースなどの潤滑剤が流出し易
く、長期間の連続使用において潤滑切れが起こり易くな
ることが懸念される場合には、この軸受の両端部での隙
間が詰まるように加工を行うのが好ましい。Further, when there is a concern that lubricant such as grease easily flows out from both end surfaces of the bearing (for example, a working machine bush) in operation, and that the lubrication may be likely to occur during long-term continuous use. It is preferable to perform processing so that gaps at both ends of the bearing are closed.
【0025】次に、前記第2発明によるスパイラル状軸
受に関して、第10発明によるスパイラル状軸受の製造
方法は、耐摩耗性および耐凝着性に優れた線状もしくは
帯状の摺動部材をスパイラル状の円筒体に曲げ加工した
後、この円筒体を円筒状金属管の内周面および/または
外周面に配置して両者間を接合することを特徴とするも
のである。Next, regarding the spiral bearing according to the second aspect of the present invention, the method for manufacturing a spiral bearing according to the tenth aspect of the present invention is a method for manufacturing a spiral or linear sliding member having excellent wear resistance and adhesion resistance. After bending into a cylindrical body, the cylindrical body is disposed on the inner peripheral surface and / or the outer peripheral surface of the cylindrical metal tube, and the two are joined together.
【0026】本発明においても、前記スパイラル状の円
筒体における、潤滑油の溜りを形成する間隙部の面積が
摺動面の面積の20%以上になるようにされるのが好ま
しい(第11発明)。また、前記潤滑油の溜りを形成す
る間隙部に、黒鉛、二硫化モリブデン、含油プラスチッ
ク、ワックス類等の潤滑機能剤が配置されるのが良い
(第12発明)。さらに、前記摺動部材がCr炭化物、
Cr窒化物、Cr炭窒化物のいずれかを分散させた高C
r鋼材よりなり、この摺動部材の曲げ加工後に、浸炭、
浸窒、浸炭浸窒によってそれらCr炭化物、Cr窒化
物、Cr炭窒化物の分散粒子が微細に析出されるように
するのが好ましい(第13発明)。Also in the present invention, it is preferable that the area of the gap forming the pool of the lubricating oil in the spiral cylindrical body is 20% or more of the area of the sliding surface (the eleventh invention). ). Further, it is preferable that a lubricating agent such as graphite, molybdenum disulfide, oleoresin, wax or the like is disposed in the gap forming the pool of the lubricating oil (twelfth invention). Further, the sliding member is a Cr carbide,
High C in which either Cr nitride or Cr carbonitride is dispersed
After the bending process of this sliding member, carburizing,
It is preferable that the dispersed particles of Cr carbide, Cr nitride, and Cr carbonitride be finely precipitated by nitriding or carbonitriding (the thirteenth invention).
【0027】これら各発明において、外周用金属円筒管
としては焼結金属円筒管を用いるのが好ましい。この場
合、焼結金属円筒管を成形する際に前記スパイラル状の
円筒体を埋めた状態で成形し、この後に焼結するのが好
ましい。とりわけ、この外周用金属円筒管としては、コ
ストおよび強度の点で鋼系の材料を用いるのが好まし
く、これらを成形する際には、例えば冷間静水圧加機
(CIP)等を用いてスパイラル状の円筒体の半径方向
への加圧力が作用するように成形するのが好ましい。こ
の理由は、円筒体の半径方向およびそれと直角方向への
両方の加圧力が作用するような成形を実施した場合に
は、加圧力を除去した後にスパイラル状の円筒体のスプ
リングバック力によって成形体が破損するためである。
なお、内径部にマンドレルを配置して成形すると、スパ
イラル状の円筒体の内径面が精度良く成形され、内周面
部の後加工量を低減することができる。In each of these inventions, it is preferable to use a sintered metal cylindrical tube as the outer peripheral metal cylindrical tube. In this case, when the sintered metal cylindrical tube is formed, it is preferable to form the hollow cylindrical body in a state where it is buried, and then to perform sintering. In particular, it is preferable to use a steel-based material for the outer peripheral metal cylindrical tube in terms of cost and strength. When forming these, for example, using a cold isostatic press (CIP) or the like It is preferable to form the cylindrical body so that a pressing force acts on the cylindrical body in the radial direction. The reason for this is that, when the molding is performed such that the pressing force acts both in the radial direction and in the direction perpendicular to the cylindrical body, the molded body is formed by the spring-back force of the spiral cylindrical body after removing the pressing force. Is to be damaged.
In addition, when the mandrel is arranged and formed on the inner diameter portion, the inner diameter surface of the spiral cylindrical body is accurately formed, and the post-processing amount of the inner peripheral surface portion can be reduced.
【0028】前記スパイラル状の円筒体の断面形状とし
ては、線材を使用した場合には略円形となるが、焼結体
に埋め込んで利用する場合には、アンカー効果によって
焼結体との接合が安定するように略四角形形状もしくは
略台形形状であるのが好ましい。The cross-sectional shape of the spiral cylindrical body is substantially circular when a wire is used, but when the spiral cylindrical body is embedded in a sintered body and used, it is bonded to the sintered body by an anchor effect. Preferably, it has a substantially square or trapezoidal shape for stability.
【0029】さらに、焼結材に例えば銅系摺動材料に用
いられるSn,Pb,Ni,Zn等を含有する銅合金を
溶浸して、鉄系焼結材料の摺動特性を改質したり、強度
を高めたり、焼結温度を調整したりすることが好まし
い。また、これ以外に、焼結材の空孔中に潤滑油を含有
させることによって耐凝着性を高めるようにすることも
できる。Further, the sliding characteristics of the iron-based sintered material are improved by infiltrating the sintered material with a copper alloy containing Sn, Pb, Ni, Zn or the like used for the copper-based sliding material. It is preferable to increase the strength or adjust the sintering temperature. In addition, the adhesion resistance can be enhanced by incorporating a lubricating oil into the pores of the sintered material.
【0030】[0030]
【実施例】次に、本発明によるスパイラル状軸受とその
製造方法の具体的な実施例について、図面を参照しつつ
説明する。Next, specific embodiments of the spiral bearing and the method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
【0031】(実施例1)図1には、本実施例で使用さ
れたブッシュ(スプリングタイプ)1が一部破断して示
されている。本実施例において使用した摺動材料は、S
US410相当材(Fe−0.3Mn−16.7Cr−
1.1Si−2Mo−1Ni−1.4V−0.8A
l)、SCM420およびZrO2(3%Y2O3部分
安定ジルコニア)であり、内周面は直径40mmに加工
してある。SUS410相当材については、スパイラル
の隙間がそれぞれ0.1〜0.2,1,2,4,6mm
になるようにそれぞれの水準で巻加工し、この後100
0℃で2hrの浸炭焼入れおよび浸炭浸窒焼入れ処理を
施して、Cr炭化物およびCr窒化物を析出分散させた
ものを使用した。浸炭、浸炭浸窒したSUS410材の
表面炭素濃度および表面窒素濃度はそれぞれ3.4重量
%C、1.6重量%Nであった。また、ZrO2とSC
M420材のスパイラルブッシュについては隙間が2m
mのもののみを準備した。(Embodiment 1) FIG. 1 shows a bush (spring type) 1 used in this embodiment, partially cut away. The sliding material used in this example was S
US410 equivalent material (Fe-0.3Mn-16.7Cr-
1.1Si-2Mo-1Ni-1.4V-0.8A
1), SCM420 and ZrO 2 (3% Y 2 O 3 partially stable zirconia), the inner peripheral surface of which is machined to a diameter of 40 mm. For SUS410 equivalent material, spiral gaps are 0.1 to 0.2, 1, 2, 4, 6 mm, respectively.
Winding at each level so that
Carburizing and quenching and quenching and quenching for 2 hours at 0 ° C. were used to precipitate and disperse Cr carbide and Cr nitride. The surface carbon concentration and surface nitrogen concentration of the carburized and carburized and nitrocarburized SUS410 material were 3.4% by weight C and 1.6% by weight N, respectively. ZrO 2 and SC
For M420 spiral bush, the gap is 2m
m were prepared.
【0032】また、比較のために、図2に示されるよう
な内周面に溝加工2を施したSUS410材、SCM4
20材の浸炭焼入れブッシュを準備した。なお、ZrO
2材のブッシュには溝加工を実施していない。For comparison, SUS410 material and SCM4, each of which has a groove 2 formed on the inner peripheral surface as shown in FIG.
20 carburized and quenched bushes were prepared. Note that ZrO
The two bushes are not grooved.
【0033】上述のように準備したブッシュについて、
図3(a)の設備概念図に示される往復動軸受試験装置
を用い、図3(b)に示される試験条件にて摺動試験を
行った。この摺動試験は、一定の面圧で1000回の往
復動を行った後に順次面圧を上げていき、その摩擦係数
が急上昇する面圧とそのときの摩耗量(摩耗深さmm)
または異音の発生する面圧を測定した。図4にはその試
験結果が示されている。Regarding the bush prepared as described above,
A sliding test was performed using the reciprocating bearing test device shown in the conceptual diagram of the equipment in FIG. 3A under the test conditions shown in FIG. In this sliding test, after reciprocating 1000 times at a constant surface pressure, the surface pressure is sequentially increased, and the surface pressure at which the friction coefficient sharply increases and the wear amount at that time (wear depth mm)
Alternatively, the surface pressure at which abnormal noise occurred was measured. FIG. 4 shows the test results.
【0034】この試験結果から次のことがわかる。 (1)SUS410材およびSCM420材において、
スパイラル構造のブッシュとすることによって、グリー
ス潤滑が摺動面に良く行き渡るようになり、とりわけス
パイラルの隙間が摺動面の20%以上においては、摩擦
係数が高面圧側でもより低く安定する。 (2)SCM420材に比べて、Cr炭化物、Cr窒化
物を分散させたSUS410材の方が摩擦係数がより高
面圧側まで低く安定する。 (3)SUS410材のスパイラルブッシュにおいて、
スパイラルの隙間が大きくなるにしたがって、グリース
潤滑効果が大きくなり、摩擦係数が高面圧側において低
く安定するが、その隙間が大きくなり過ぎると摺動面積
が小さくなり過ぎることによる凝着性が問題となるの
で、摺動材料に合わせた最大隙間がある。 (4)ZrO2においては、1000kg/cm2の最
高面圧まで凝着性が認められなかったが、スパイラル化
することによって、グリース潤滑性が向上して、低摩擦
係数化している。なお、ZrO2一体ブッシュでは、面
圧700〜800kg/cm2で欠損していることか
ら、スパイラルブッシュが偏荷重下での耐欠損性にも優
れている。The following can be understood from the test results. (1) In SUS410 material and SCM420 material,
By using a bush having a spiral structure, grease lubrication can spread well on the sliding surface, and particularly when the spiral gap is 20% or more of the sliding surface, the friction coefficient is lower and more stable even on the high surface pressure side. (2) Compared to SCM420 material, SUS410 material in which Cr carbide and Cr nitride are dispersed has a lower coefficient of friction up to higher surface pressure and is more stable. (3) In the spiral bush of SUS410 material,
As the spiral gap increases, the grease lubrication effect increases, and the friction coefficient decreases and stabilizes on the high surface pressure side.However, if the gap is too large, the sliding area becomes too small, and the adhesion becomes a problem. Therefore, there is a maximum gap according to the sliding material. (4) In ZrO 2 , no adhesiveness was observed up to a maximum surface pressure of 1000 kg / cm 2 , but by making the spiral, the grease lubricity is improved and the friction coefficient is reduced. In addition, since the ZrO 2 integrated bush is broken at a surface pressure of 700 to 800 kg / cm 2 , the spiral bush is also excellent in fracture resistance under an uneven load.
【0035】なお、本実験中において比較例のブッシュ
では、摩擦係数が増大し始める付近において異音が発生
し易くなるが、本実施例のスパイラルブッシュにおいて
は、SCM420材が僅かに鈍い音を発生したことを除
けば、その他の材料では摩擦係数の増大によっても異音
が発生することがなかった。In this experiment, in the bush of the comparative example, an abnormal noise is likely to be generated in the vicinity where the coefficient of friction starts to increase, but in the spiral bush of the present embodiment, the SCM420 material generates a slightly dull sound. Except for the above, other materials did not generate noise even when the friction coefficient was increased.
【0036】(実施例2)図5には、本実施例で使用さ
れたブッシュ(接合タイプ)3が一部破断して示されて
いる。本実施例において使用した摺動材料は、実施例1
と同じ浸炭焼入れ処理を施したSUS410相当材(F
e−0.3Mn−16.7Cr−1.1Si−2Mo−
1Ni−1.4V−0.8Al)、SCM420、Ni
Ti、Wであり、内周面は直径40mmに加工してあ
る。なお、スパイラル間の隙間は2mmに統一してあ
る。外周用金属円筒管4にはS45C炭素鋼の素材調質
管を用いた。そのビッカース硬さはほぼHv=400に
なるようにした。(Embodiment 2) FIG. 5 shows a bush (joining type) 3 used in this embodiment, partially cut away. The sliding material used in this embodiment is the same as that of the first embodiment.
SUS410 equivalent material (F
e-0.3Mn-16.7Cr-1.1Si-2Mo-
1Ni-1.4V-0.8Al), SCM420, Ni
Ti and W, and the inner peripheral surface was machined to a diameter of 40 mm. The gap between the spirals is unified to 2 mm. An S45C carbon steel material tempered tube was used for the outer peripheral metal cylindrical tube 4. The Vickers hardness was set to approximately Hv = 400.
【0037】また、外周用金属円筒管4の内径はスパイ
ラル円筒体5の外周面より僅かに小さいものとして、ス
パイラル円筒体5を外周用金属円筒管4の内周面に配し
て、金属用アラルダイト接着剤を用いて両者間を接着し
た。また、この接着後に内径を加工した。Further, it is assumed that the inner diameter of the outer peripheral metal cylindrical tube 4 is slightly smaller than the outer peripheral surface of the spiral cylindrical body 5, and the spiral cylindrical body 5 is disposed on the inner peripheral surface of the outer peripheral metal cylindrical tube 4. Both were adhered using an araldite adhesive. After the bonding, the inner diameter was processed.
【0038】摺動試験は実施例1と同じ条件で実施し
た。この試験結果が図6に示されている。この結果か
ら、形状記憶合金であり、防振合金であるNiTiの摩
擦係数が低く、かつ最高面圧まで焼付くことなく、異音
発生のない、優れた摺動材料としての機能を有している
ことがわかる。The sliding test was performed under the same conditions as in Example 1. FIG. 6 shows the test results. From these results, it was found that NiTi, which is a shape memory alloy and a vibration-proof alloy, has a low friction coefficient, does not seize up to the maximum surface pressure, does not generate abnormal noise, and has a function as an excellent sliding material. You can see that there is.
【0039】また、実施例1の摩擦係数の増大に伴って
異音を発生したSCM420材においても異音の発生が
なく焼付いた。これは外周用金属円筒管4とスパイラル
円筒体5との間を弾性係数のより小さな有機接着剤をも
って接着したことによる防振作用に起因する。このこと
から、スパイラル円筒体5と外周用金属円筒管4とを有
機材料などの防振材料を介して接合することは、異音の
発生を防止できるブッシュを得る上で効果的であること
が明らかである。Further, even in the SCM420 material in which the noise was generated due to the increase in the coefficient of friction in Example 1, no noise was generated and the image was seized. This is due to the anti-vibration effect caused by bonding the outer peripheral metal cylindrical tube 4 and the spiral cylindrical body 5 with an organic adhesive having a smaller elastic coefficient. For this reason, joining the spiral cylindrical body 5 and the outer peripheral metal cylindrical tube 4 via an anti-vibration material such as an organic material may be effective in obtaining a bush capable of preventing generation of abnormal noise. it is obvious.
【0040】(実施例3)本実施例では、油潤滑下での
SiC含有(20重量%)ポルトランドセメント円盤に
摺動材料を押し付けた時の土砂摩耗性を調査した。図7
には、本実施例で用いられた試験装置の概念図が示され
ている。この試験装置は、ドーナッツ形の砥石6を回転
させながら、その表面に潤滑剤7を供給しつつ、基準材
(S45C焼入れ焼戻し材)8と試験材9とを同時に取
り付けてそれらを自転させて摩耗量を測定するように構
成されている。なお、試験条件は図7中に示されている
とおりである。Example 3 In this example, the abrasion resistance of a sliding material against a SiC-containing (20% by weight) Portland cement disk under oil lubrication was investigated. FIG.
FIG. 1 shows a conceptual diagram of the test apparatus used in this embodiment. This test apparatus attaches a reference material (S45C quenched and tempered material) 8 and a test material 9 at the same time while rotating a donut-shaped grindstone 6 while supplying a lubricant 7 to the surface thereof, and rotates them to wear. It is configured to measure an amount. The test conditions are as shown in FIG.
【0041】図8には、この試験結果が示されている。
この結果は、試験材9の摩耗性を基準材8に対する摩耗
量の比で評価したものである。この結果から明らかなよ
うに、NiTi,CoTiなどの形状記憶金属間化合物
の耐摩耗性が硬さの割りにきわめて優れていることがわ
かる。FIG. 8 shows the test results.
This result is obtained by evaluating the wear property of the test material 9 by the ratio of the wear amount to the reference material 8. As is clear from the results, it can be seen that the wear resistance of the shape memory intermetallic compounds such as NiTi and CoTi is extremely excellent in terms of hardness.
【図1】図1は、実施例1で使用されたブッシュの一部
破断正面図である。FIG. 1 is a partially cutaway front view of a bush used in a first embodiment.
【図2】図2は、実施例1の比較例のブッシュを示す断
面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a bush of a comparative example of the first embodiment.
【図3】図3は、実施例1で用いた試験装置の概念図
(a)と試験条件(b)である。FIG. 3 is a conceptual diagram (a) and a test condition (b) of the test apparatus used in Example 1.
【図4】図4は、実施例1の試験結果を示すグラフであ
る。FIG. 4 is a graph showing test results of Example 1.
【図5】図5は、実施例2で使用されたブッシュの一部
破断正面図である。FIG. 5 is a partially cutaway front view of a bush used in the second embodiment.
【図6】図6は、実施例2の試験結果を示すグラフであ
る。FIG. 6 is a graph showing test results of Example 2.
【図7】図7は、実施例3に用いた試験装置の概念図で
ある。FIG. 7 is a conceptual diagram of a test apparatus used in Example 3.
【図8】図8は、実施例3の試験結果を示すグラフであ
る。FIG. 8 is a graph showing test results of Example 3.
【符号の説明】 1 ブッシュ(スプリングタイプ) 2 溝加工 3 ブッシュ(接合タイプ) 4 外周用金属円筒体 5 スパイラル円筒体 6 砥石 7 潤滑剤 8 基準材 9 試験材[Description of Signs] 1 Bush (spring type) 2 Groove processing 3 Bush (joining type) 4 Metal cylinder for outer periphery 5 Spiral cylinder 6 Grinding stone 7 Lubricant 8 Reference material 9 Test material
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成12年10月18日(2000.10.
18)[Submission date] October 18, 2000 (2000.10.
18)
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図6[Correction target item name] Fig. 6
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図6】 FIG. 6
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C21D 1/06 C21D 1/06 A F16C 27/02 F16C 27/02 Z 33/10 33/10 D 33/12 33/12 A 33/14 33/14 Z 33/24 33/24 A // C10N 10:12 C10N 10:12 40:02 40:02 Fターム(参考) 3J011 BA20 DA02 KA02 SB02 SB12 SC01 SD01 SE05 SE06 3J012 AB07 BB01 CB04 EB20 HB01 4H104 AA04A AA19A BA02A CA01A DA05A FA06 PA01 QA21 RA03 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C21D 1/06 C21D 1/06 A F16C 27/02 F16C 27/02 Z 33/10 33/10 D 33 / 12 33/12 A 33/14 33/14 Z 33/24 33/24 A // C10N 10:12 C10N 10:12 40:02 40:02 F term (reference) 3J011 BA20 DA02 KA02 SB02 SB12 SC01 SD01 SE05 SE06 3J012 AB07 BB01 CB04 EB20 HB01 4H104 AA04A AA19A BA02A CA01A DA05A FA06 PA01 QA21 RA03
Claims (13)
料よりなり、断面が略円形もしくは略角形の線材または
帯材をスパイラル状の円筒体に形成してなることを特徴
とするスパイラル状軸受。1. A spiral cylindrical body made of a sliding material having excellent wear resistance and adhesion resistance and having a substantially circular or substantially square cross section. Spiral bearing.
管の内周面および/または外周面に接合されてなる請求
項1に記載のスパイラル状軸受。2. The spiral bearing according to claim 1, wherein said spiral cylindrical body is joined to an inner peripheral surface and / or an outer peripheral surface of a cylindrical metal tube.
材を介して前記円筒状金属管に一体化されている請求項
2に記載のスパイラル状軸受。3. The spiral bearing according to claim 2, wherein the spiral cylindrical body is integrated with the cylindrical metal pipe via a vibration-proof function member.
滑油の溜りを形成する間隙部の面積が摺動面の面積の2
0%以上になるようにされる請求項1〜3のうちのいず
れかに記載のスパイラル状軸受。4. In the spiral cylindrical body, the area of a gap forming a pool of lubricating oil is two times the area of a sliding surface.
The spiral bearing according to any one of claims 1 to 3, which is set to 0% or more.
物、Cr炭窒化物のいずれかが分散された高Cr鋼材で
ある請求項1〜4のうちのいずれかに記載のスパイラル
状軸受。5. The spiral bearing according to claim 1, wherein the sliding material is a high Cr steel material in which any one of Cr carbide, Cr nitride, and Cr carbonitride is dispersed. .
料である請求項1〜4のうちのいずれかに記載のスパイ
ラル状軸受。6. The spiral bearing according to claim 1, wherein the sliding material is an intermetallic compound-based sliding material.
ある請求項1〜4のうちのいずれかに記載のスパイラル
状軸受。7. The spiral bearing according to claim 1, wherein the sliding material is a refractory metal-based sliding material.
料である請求項1〜4のうちのいずれかに記載のスパイ
ラル状軸受。8. The spiral bearing according to claim 1, wherein the sliding material is a ceramic sliding material.
黒鉛、二硫化モリブデン、含油プラスチック、ワックス
類等の潤滑機能剤が配置される請求項4に記載のスパイ
ラル状軸受。9. A gap that forms a pool of the lubricating oil,
The spiral bearing according to claim 4, wherein a lubricating function agent such as graphite, molybdenum disulfide, oil-impregnated plastic, or wax is disposed.
もしくは帯状の摺動部材をスパイラル状の円筒体に曲げ
加工した後、この円筒体を円筒状金属管の内周面および
/または外周面に配置して両者間を接合することを特徴
とするスパイラル状軸受の製造方法。10. A linear or belt-like sliding member having excellent wear resistance and adhesion resistance is bent into a spiral cylindrical body, and then this cylindrical body is formed into an inner peripheral surface of a cylindrical metal pipe and / or a spiral cylindrical body. Alternatively, a method for manufacturing a spiral bearing, comprising disposing the spiral bearing on an outer peripheral surface and joining the two.
潤滑油の溜りを形成する間隙部の面積が摺動面の面積の
20%以上になるようにされる請求項10に記載のスパ
イラル状軸受の製造方法。11. The spiral cylindrical body,
The method for manufacturing a spiral bearing according to claim 10, wherein the area of the gap forming the pool of the lubricating oil is set to be 20% or more of the area of the sliding surface.
に、黒鉛、二硫化モリブデン、含油プラスチック、ワッ
クス類等の潤滑機能剤が配置される請求項11に記載の
スパイラル状軸受の製造方法。12. The method for manufacturing a spiral bearing according to claim 11, wherein a lubricating functional agent such as graphite, molybdenum disulfide, oil-impregnated plastic, wax or the like is arranged in the gap forming the pool of lubricating oil.
物、Cr炭窒化物のいずれかを分散させた高Cr鋼材よ
りなり、この摺動部材の曲げ加工後に、浸炭、浸窒、浸
炭浸窒によってそれらCr炭化物、Cr窒化物、Cr炭
窒化物の分散粒子が微細に析出される請求項10〜12
のうちのいずれかに記載のスパイラル状軸受の製造方
法。13. The sliding member is made of a high Cr steel material in which any one of Cr carbide, Cr nitride and Cr carbonitride is dispersed, and after bending of the sliding member, carburizing, carbonitriding, carburizing and carburizing are performed. The dispersed particles of Cr carbide, Cr nitride and Cr carbonitride are finely precipitated by nitriding.
The method for manufacturing a spiral bearing according to any one of the above.
Priority Applications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009108902A (en) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Denso Corp | Shaft supporting structure |
CN102364139A (en) * | 2011-11-11 | 2012-02-29 | 济南大学 | High-temperature self-compensating lubricating bearing and preparation method thereof |
CN102454706A (en) * | 2010-10-25 | 2012-05-16 | 鸿进科技股份有限公司 | Snake belly type bearing, bearing composition structure by using bearing and miniature rotary device |
-
2000
- 2000-09-27 JP JP2000293350A patent/JP2002106550A/en active Pending
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