JP2003239976A

JP2003239976A - 高精度すべり軸受

Info

Publication number: JP2003239976A
Application number: JP2002110266A
Authority: JP
Inventors: Akinari Ohira; 晃也大平; Masaki Egami; 正樹江上; Kazutoyo Murakami; 和豊村上; Kenji Nunome; 健治布目
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度を有しつつ、潤滑性に優れた高精度す
べり軸受を提供することを目的とする。【解決手段】軸受外周部として金属を用い、この軸受
外周部の摺動部に樹脂材料をインサート成形して樹脂層
を形成すると共に、この軸受外周部の表面のうち、少な
くとも上記樹脂層と接触する軸受外周部の表面部分に細
かい凹部を設け、上記樹脂層における（樹脂材料の線膨
張係数）×（樹脂層の肉厚）を０．１５以下とし、上記
凹部が占める見かけ面積の合計を、上記樹脂層と接触す
る軸受外周部の表面部分の面積の２５〜９５％とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高精度かつ摺動特性
に優れたすべり軸受材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、回転精度の高いすべり軸受と
して、焼結金属（多孔質）に油を含浸させたすべり軸受
が知られている。このすべり軸受は、焼結金属系の多孔
質材料に油を含浸させて使用する場合、油を継続的に摺
動界面に供給することが可能であるため、摩擦力を低く
することができる。このすべり軸受の相手材は、一般に
金属材料の場合が多く、線膨張の相違によるダキツキ、
抜け等の心配がない。また、この金属材料は加工精度を
高めることが可能であり、回転精度が要求される個所へ
の使用が適している。

【０００３】また、上記以外の自己潤滑性を有するすべ
り軸受としては、樹脂にＰＴＦＥや黒鉛、二硫化モリブ
デン等の固体潤滑剤配合したり、潤滑油やワックスを配
合したものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属系
の多孔質材料に油を含浸させてすべり軸受として使用し
た場合、相手材がアルミ材等の軟質材の場合は、相手材
を摩耗させる恐れがある。また、潤滑油の供給が途切れ
た場合、一時的に金属接触が発生するため、異音が発生
し、急速に摩擦が進行する恐れがある。さらに、荷重が
極端に大きい場合やすべり速度が低く油膜ができない場
合にも金属接触が生じやすい。

【０００５】一方、すべり軸受の材料が摺動特性のよい
樹脂材料を用いると、軟質材相手でも相手材を攻撃しな
い。しかし、一般的に樹脂材料は金属材料と比較して線
膨張係数、吸水率が大きく、使用温度領域が広い場合、
低温時の使用では樹脂すべり材の収縮によりダキツキを
発生したり、高温時の使用では、外径側ハウジングから
の形状拘束を受けて、体積膨張が内径側へ逃げて、内径
寸法が小さくなり軸へのダキツキが発生する。このた
め、樹脂軸受の場合、必然的に軸受の隙間を大きくとる
必要があり、回転精度が悪化するという問題を有する。
また、樹脂すべり軸受が吸水すれば、体積膨張が発生す
るため、軸との隙間が変化して好ましくないという問題
もある。

【０００６】この発明は、上記のような問題に対処する
ためになされたものであり、高精度を有しつつ、潤滑性
に優れた高精度すべり軸受を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、軸受外周部
として金属を用い、この軸受外周部の摺動部に樹脂材料
をインサート成形して樹脂層を形成すると共に、この軸
受外周部の表面のうち、少なくとも上記樹脂層と接触す
る軸受外周部の表面部分に細かい凹部を設け、上記樹脂
層における（樹脂材料の線膨張係数）×（樹脂層の肉
厚）を０．１５以下とし、上記凹部が占める見かけ面積
の合計を、上記樹脂層と接触する軸受外周部の表面部分
の面積の２５〜９５％とすることにより、上記課題を解
決したのである。

【０００８】軸受外周部の摺動部に所定の樹脂層を形成
したので、樹脂層の温度変化による寸法変化が抑えられ
る。このため、高精度を有しつつ、潤滑性に優れたもの
となる。

【０００９】また、軸受外周部の表面のうち、少なくと
も上記樹脂層と接触する軸受外周部の表面部分に所定の
細かい凹部を設けたので、樹脂層を形成する際、この細
かい凹部に樹脂が入り込むので、アンカー効果によっ
て、軸受外周部と樹脂層との密着性を向上させることが
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明にかかる高精度すべり軸
受は、軸受外周部として金属を用い、この軸受外周部の
摺動部に樹脂材料をインサート成形して樹脂層を形成し
たものである。

【００１１】上記軸受外周部とは、すべり軸受の外周部
を構成する筒状の部材であり、摺動部を有する部材であ
る。この摺動部とは、ラジアル方向の荷重を支持するた
めの内径側摺動部をいい、また、スラスト方向にも荷重
を支持する場合には、上記の内部摺動部だけでなく、端
面摺動部も含む。

【００１２】上記軸受外周部を構成する金属は、上記樹
脂層との接合性の点から細かい凹部を有する金属を用い
るのが好ましく、焼結金属がより好ましい。特に、焼結
金属を用いると、焼結金属が有する凹部が内部で連通し
て連通孔を形成しているので、樹脂材料をインサート成
形する際に、上記連通孔に樹脂が浸入し、上記の軸受外
周部と樹脂層とがより強固に保持される。

【００１３】この焼結金属の材質としては、Ｃｕ系、Ｆ
ｅ−Ｃｕ系等があげられ、成分としてＣ、Ｚｎ、Ｓｎ等
を含んでもよい。また、成形性や離型性を向上させるた
めバインダーを少量添加してもよい。さらに、アルミニ
ウム系でＣｕ、Ｍｇ、Ｓｉ等を配合した材料や金属−合
成樹脂で鉄粉をエポキシ系の合成樹脂で結合させた材料
でもよい。さらにまた、上記樹脂層との密着性を向上さ
せるため、成形を阻害しない程度であれば表面処理を行
ったり、接着剤等を使用することも可能である。

【００１４】なお、上記焼結金属は、加圧成形、脱脂、
焼成、サイジングの各工程を経て製造することができ
る。

【００１５】上記軸受外周部の表面のうち、少なくとも
上記樹脂層と接触する軸受外周部の表面部分には、細か
い凹部が設けられる。樹脂層を形成する際、この細かい
凹部に樹脂が入り込むので、アンカー効果によって、軸
受外周部と樹脂層との密着性を向上させることができ
る。

【００１６】上記凹部が占める見かけ面積の合計は、上
記樹脂層と接触する軸受外周部の表面部分の面積の２０
〜９５％がよく、４０〜９０％が好ましい。２０％より
少ないと、アンカー効果が発揮できず、容易に樹脂が剥
がれる場合がある。一方、９５％を超えると、寸法精度
及び強度を保持できなくなる場合がある。なお、上記見
かけ面積とは、上記の軸受外周部の表面部分を上方から
見たときに、凹部が占める面積をいう。

【００１７】上記凹部の大きさは、５〜３００μｍがよ
く、１０〜２５０μｍが好ましい。上記の凹部の大きさ
とは、図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、絶対最大長
（凹部の周囲に存在する任意の２点の最大長さ）を表
す。大きさが５μｍ未満だと、溶融樹脂が容易に孔に入
り込むことができないため、十分なアンカー効果を発揮
することができない。一方、大きさが３００μｍを超え
ると寸法精度が出難くかつ機械的強度も極端に低下する
為好ましくない。上記凹部の大きさは、金属粒子の粒子
径や焼結金属の密度、あるいはサイジング金型の寸法等
を調整することで調整できる。

【００１８】上記凹部の深さは、３〜５００μｍがよ
く、３〜３００μｍが好ましい。３μｍ未満だと、溶融
樹脂が容易に孔に入り込むことができないため、十分な
アンカー効果を発揮することができない場合がある。一
方、５００μｍより大きいと、寸法精度がでにくく、か
つ機械的強度も極端に低下する場合がある。

【００１９】上記凹部の形成は、例えば、機械加工やサ
ンドブラスト、エッチング、圧力による凹凸の転写等で
所定の表面形状にすることができる。また、コスト面を
考慮すれば、焼結金属を利用することが好ましい。焼結
金属は、金属粒子の粒子径や焼結金属の密度、あるいは
サイジング金型の寸法、成形圧力、焼成温度等を調整す
ることによって金属粒子間の隙間に起因する凹部の大き
さや深さ、割合を最適化することができ、後加工なしで
所定の表面形状を得ることができ、コスト的に安価とな
る。

【００２０】上記の樹脂層は、樹脂材料を上記軸受外周
部の摺動部表面にインサート成形して形成される。この
樹脂材料は、樹脂層としたときに摺動性に優れる材料が
好ましく、固体潤滑材や潤滑油を配合することも可能で
ある。上記樹脂材料としては、ポリエチレン、ポリアミ
ド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフ
ェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリ
エーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエー
テルケトン、熱可塑性ポリイミド、熱硬化性ポリイミ
ド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等があげられる。

【００２１】上記固体潤滑材としては、ポリテトラフル
オロエチレン、黒鉛、二硫化モリブデン、窒化硼素、二
硫化タングステン等一般的な固体潤滑材、スピンドル
油、冷凍機油、タービン油、マシン油、ダイナモ油等の
鉱油、炭化水素、エステル、ポリグリコール、シリコー
ン油、フッ素化油、等の合成油等、一般に使用されてい
る潤滑油等の油があげられる。また、これらの油を焼結
金属製の軸受外周部に含浸し、樹脂層を介して摺動面に
滲出させて潤滑させることも可能である。含浸は、真空
含浸等の方法で行うことができる。

【００２２】上記樹脂材料は、摩擦・摩耗特性を改善さ
せたり、線膨張係数を小さくするために、適当な充填材
を添加することができる。例としては、ガラス繊維、カ
ーボン繊維、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、ア
ラミド繊維、アルミナ繊維、ポリエステル繊維、ボロン
繊維、炭化珪素繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、金
属繊維、アスベスト、石英ウール等の繊維類やこれらを
布状に編んだもの、炭酸カルシウムやタルク、シリカ、
クレー、マイカ等の鉱物類、硼酸アルミニウムウィスカ
ー、チタン酸カリウムウィスカー等の無機ウィスカー
類、カーボンブラック、黒鉛、ポリイミド樹脂やポリベ
ンゾイミダゾール等の各種耐熱性樹脂等があげられる。
さらに、潤滑性組成物の熱伝導性を向上させる目的で、
カーボン繊維、金属繊維、黒鉛粉末、酸化亜鉛等を添加
しても良い。さらにまた、炭酸リチウム、炭酸カルシウ
ム等の炭酸塩、リン酸リチウム、リン酸カルシウム等の
リン酸塩等を配合しても良い。

【００２３】なお、この発明の効果を阻害しない配合量
で一般合成樹脂に広く適用しえる添加剤を併用しても良
い。例えば離型剤、難燃剤、帯電防止剤、耐候性改良
剤、酸化防止剤、着色剤等の工業用添加剤を適宜添加し
ても良く、これらを添加する方法も特に限定されるもの
ではない。

【００２４】更に、この発明の樹脂組成物の潤滑性を損
なわない限り、中間製品または最終製品の形態におい
て、別途、たとえばアニール処理等の化学的または物理
的な処理によって性質改善のための変性が可能である。

【００２５】上記樹脂層における、（樹脂材料の線膨張
係数（単位：℃^-1））×（樹脂層の肉厚（単位：μ
ｍ））は、０．１５以下がよく、０．１３以下が好まし
く、０．１０以下がさらに好ましい。上記値が０．１５
より大きい場合、樹脂部の肉厚又は膨張も大きくなる。
このとき、樹脂部の外径側は金属で拘束されていること
から、金属の膨張分以上は膨張できず、内径側へ膨張
し、内径寸法が小さくなる。その結果、隙間が減少し、
初期の隙間設定によっては、温度上昇により軸へのダキ
ツキが発生する可能性がある。また、過度の隙間の変動
は、トルク変動を引き起こすため好ましくなく、回転精
度の点からは隙間は小さいほうが好ましい。また、吸水
による寸法変化も大きくなり、過度の隙間の変動が生じ
る場合がある。

【００２６】また、成形可能な樹脂層の厚みは、５０μ
ｍ位であり、これより薄いと形成が困難となる。従っ
て、樹脂膨張係数×肉厚は０．００３以上が必要であ
り、好ましくは０．０１以上、さらに好ましくは０．０
１５以上必要である。

【００２７】この発明にかかる高精度すべり軸受は、金
型内に軸受外周部を配置し、摺動部となる内径面又は端
面、及び、必要に応じて、外径面に上記樹脂材料をイン
サート成形することにより製造することができる。具体
的には、金型内に軸受外周部をあらかじめ投入し、フィ
ルムゲートやサイドゲートを利用して軸受外周部とコア
ピンなどの金型部品の隙間に溶融樹脂を注入することで
製造される。

【００２８】この発明にかかる高精度すべり軸受の形状
としては、ラジアル型、フランジ付きブッシュ等、摺動
部の形状に合わせて、最適な軸受形状を選択することが
できる。

【００２９】また、樹脂層の軸受外周部へインサート成
形する場所は、軸受外周部の摺動部であれば特に限定さ
れない。例えば、図２（ａ）〜（ｆ）に示すような場合
があげられる。図２（ａ）（ｆ）は、ラジアル方向への
荷重を支持するため、軸受外周部１の内径側摺動部に樹
脂層２を形成したものである。図２（ｄ）は、スラスト
方向への荷重を支持するため、軸受外周部１の端面摺動
部に樹脂層２を形成したものである。図２（ｂ）（ｃ）
（ｅ）は、ラジアル方向及びスラスト方向への荷重を支
持するため、軸受外周部１の内径側摺動部及び端面摺動
部に樹脂層２を形成したものである。なお、図示しない
が、必要に応じて、軸受の外径部に樹脂層を付与するこ
とも可能である。なお、図２（ｃ）（ｆ）に示すよう
に、軸受外周部と樹脂層とが剥がれないような引っ掛け
部を有する樹脂層の形状を採用してもよい。

【００３０】この発明にかかる高精度すべり軸受は、軸
の回転精度向上のため、軸受と軸との隙間を小さくする
ことができる。このとき、摺動によって摩耗粉が発生す
ると、この摩耗粉が上記の隙間に介在することがある。
この場合、回転トルクを上昇させたり、摩耗粉が研磨材
として働いて、軸や軸受の異常摩耗を引き起こす場合が
ある。

【００３１】上記の異常摩耗の回避策として、軸受の内
径側摺動部に設けた樹脂層２や、スラスト荷重用の端面
摺動部に設けた樹脂層２に凹部を設けることができる。
この凹部を設けることにより、この凹部に摩耗粉を捕捉
し、異常摩耗の発生を抑制することができる。

【００３２】内径側摺動部の樹脂層２に上記凹部を設け
る場合、凹部１個当たりの見かけ面積は、全内径面面積
の０．５〜１０％が好ましく、かつ、上記凹部の見かけ
面積の総和が、全内径面面積の０．５〜３０％が好まし
い。

【００３３】また、端面摺動部の樹脂層２に上記凹部を
設ける場合、片側端面に設けられた上記凹部１個当たり
の見かけ面積は、片側端面全体の面積の０．５〜１０％
が好ましく、かつ、片側端面に設けられた上記凹部の見
かけ面積の総和が、片側端面全体の面積の０．５〜３０
％が好ましい。

【００３４】いずれの場合も、０．５％未満の場合は、
凹部は十分な容積を持たず、長期間の運転に支障がでる
場合がある。一方、３０％を超えると、荷重を受ける面
積が減少して面圧過大となり、異常摩耗の原因となり得
る。

【００３５】上記凹部は、内径側摺動部や端面摺動部に
設けた樹脂層２上に、独立して分散した窪みや、溝状に
形成することができ、その形状、寸法及び凹部の個数に
特に限定されない。この凹部のうち、最も好ましい形態
は、溝状のものであり、この溝状の凹部を、軸受内径の
中心軸と平行に配置したり、角度を持たせた、いわゆる
螺旋溝の配置をとることができる。また、その凹部の長
さ及び個数は、上記の凹部の見かけ面積の比を満たす程
度の長さ及び個数を採用することができる。さらに、上
記凹部を複数設ける場合、これらを内径側摺動部又は端
面摺動部の全体からみて等間隔に配置するのが好まし
い。

【００３６】上記凹部の形成は、機械加工、サンドブラ
スト、エッチング、圧力による転写等で、所定の形状に
することができる。また、予めインサート成形時の金型
に凸部形状を設定しておくことで、成形と同時に凹部が
形成される手法を採用してもよい。

【００３７】さらに、この発明にかかる高精度すべり軸
受の軸受外周部を構成する金属として多孔質焼結金属を
用いる場合、この焼結金属に潤滑油を含浸して用いるこ
とができる。この潤滑油が樹脂層２を通じて摺動面に滲
み出すことにより、摺動性を更に向上させ、長寿命化さ
せることができる。その際、樹脂層２として多孔質構造
を有する樹脂や、潤滑油との親和性に優れる樹脂、多孔
質構造を有する充填材を配合した樹脂等を採用した場
合、一層効果的となる。

【００３８】上記の多孔質構造を有する樹脂は、下記の
方法で製造することができる。まず、２種類の樹脂（樹
脂材料Ａと樹脂材料Ｂ）とを混練した後、射出成形して
合成樹脂層を得る。その後、樹脂材料Ｂを溶解させず、
樹脂材料Ａを溶解させる溶剤を用いて処理する。これに
より、多孔質構造を有する樹脂を製造することができ
る。

【００３９】上記連通孔を付与させるための樹脂材料
（上記樹脂材料Ｂ）としては、ポリエチレン、ポリアミ
ド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフ
ェニレンスルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリ
エーテルイミド、ポリエポキシ樹脂、フェノール樹脂等
があげられる。また、溶剤に溶解しやすい樹脂材料（上
記樹脂材料Ａ）としては、ケトン系溶剤に溶解するポリ
スチレン、水や熱水に溶解するポリビニルアルコール、
ポリビニルピロリドン等があげられる。

【００４０】上記の多孔質構造を有する充填材を配合し
た樹脂とは、樹脂材料に連通孔を有する充填材を配合し
たものをいう。この連通孔を有する充填材としては、多
孔質シリカ等の多孔質粉末等があげられる。上記多孔質
シリカとして好ましいものは、非晶質の二酸化ケイ素を
主成分とする粉末である。例えば、一次粒子径が１５ｎ
ｍ以上の微粒子の集合体である沈降性シリカ、特開２０
００−１４３２２８号等に開示されている、アルカリ金
属塩又はアルカリ土類金属塩を含有したケイ酸アルカリ
水溶液を有機溶媒中で乳化し、二酸化炭素でゲル化させ
ることにより得られる粒子径が３〜８ｎｍの一次微粒子
の集合体である真球状多孔質シリカ等があげられる。

【００４１】この発明においては、粒子径が３〜８ｎｍ
の一次微粒子が集合して真球状シリカ粒子を形成した多
孔質シリカが、連通孔を有しているため特に好ましい。
この真球状シリカ粒子の平均粒子径は、０．５〜１００
μｍが好ましく、取扱い易さや摺動特性の付与を考慮し
た場合は、１〜２０μｍが特に好ましい。

【００４２】このような真球状多孔質シリカとしては、
旭硝子社製；サンスフェア、鈴木油脂工業社製；ゴッド
ボール等があげられる。また、多孔質バルク状シリカと
しては、（株）東海化学工業所製；マイクロイド等があ
げられる。

【００４３】粒子径が３〜８ｎｍの一次微粒子が集合し
た真球状シリカ粒子は、比表面積が２００〜９００ｍ²
／ｇ、好ましくは３００〜８００ｍ²／ｇ、細孔容積が
１〜３．５ｍｌ／ｇ、細孔径が５〜３０ｎｍ、好ましく
は２０〜３０ｎｍ、吸油量が１５０〜４００ｍｌ／１０
０ｇ、好ましくは３００〜４００ｍｌ／１００ｇの特性
を有することが好ましい。また、水に浸漬した後に再度
乾燥しても、上記細孔容積及び吸油量が浸漬前の９０％
以上を保つことが好ましい。

【００４４】なお、上記の比表面積及び細孔容積は窒素
吸着法により、吸油量はＪＩＳＫ５１０１に準じて測
定した値である。

【００４５】また、上記真球状シリカ粒子の内部と外表
面は、シラノール（Ｓｉ−ＯＨ）で覆われていること
が、潤滑剤を内部に保持しやすくなるため好ましい。

【００４６】さらに、多孔質シリカは、母材に適した有
機系、無機系等の表面処理を行うことができる。上記多
孔質シリカは、粒子の形状は特に限定されず、平均粒子
径、比表面積、吸油量等が上記真球状シリカ粒子の範囲
内であれば、非球状多孔質シリカであっても使用でき
る。なお、摺動相手材への攻撃性や混練性の観点から、
球状、真球状の粒子がより好ましい。なお、ここで、球
状とは、長径に対する短径の比が０．８〜１．０の球を
いい、真球状とは、上記球状よりもっと真球に近い球を
いう。

【００４７】この発明にかかる高精度すべり軸受は、高
精度であり、摺動特性に優れており、かつ、アルミ軸等
の軟質相手材を攻撃しない特徴を有する。このため、上
記高精度すべり軸受を、複写機やプリンター等の事務機
の感光ドラム、現像部及び／又は定着部等の回転精度が
必要な支持軸受等の箇所に使用できる。これらに使用す
ることにより、異音の発生を抑制することができる。

【００４８】また、上記高精度すべり軸受を、キャリッ
ジ軸受として使用することができる。上記キャリッジ軸
受のキャリッジ材には焼結金属が使用されており、摺動
性には優れるが、相手軸と金属同士の摺動となるため、
潤滑状態が悪化した場合、異音が発生する場合がある。
また、キャリッジとして樹脂製を用いた場合、異音は発
生しないが、精度維持が困難である。これに対し、この
発明にかかる高精度すべり軸受をキャリッジ軸受として
使用すると、高精度を保ち続けて樹脂層で摺動するた
め、異音の発生を抑制することができる。

【００４９】さらに、異音の発生抑制を目的に、比較的
低荷重、低速で使用される転がり軸受との置き換えも可
能である。

【００５０】

【実施例】（実施例１）φ８．５ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t
５ｍｍの焼結金属（Ｃｕ：９０ｗｔ％−Ｓｎ：１０ｗｔ
％系，孔の大きさの平均値：１２５μｍ，平均深さ：２
０μｍ，凹部の割合：３０％、線膨張係数：２．０×１
０^-5／℃）からなる軸受外周部を用意する。射出成形用
の金型内にこの軸受外周部を装着し、内径面に下記に示
す樹脂材料を用いて、下記の方法でインサート成形を行
い、φ８ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５ｍｍの複合すべり軸受
を製作した（形状；図２（ａ）、樹脂層の肉厚：２５０
μｍ）。得られた複合すべり軸受を用いて、以下の条件
で試験を行った。試験結果を表１に示す。

【００５１】＜樹脂材料＞・ベース樹脂：ポリエチレン（三井石油化学社製：リュ
ブマーＬ５０００）−６８．４ｗｔ％・充填剤：シリコーン油（信越シリコーン社製：ＫＦ９
６Ｈ）、多孔質シリカ（旭硝子（株）製：サンスフェア
Ｈ３３）を用意する。多孔質シリカ：シリコーン油の混
合比を１：２．７６（重量換算）とし、混合物：３１．
６ｗｔ％とポリエチレン樹脂：６８．４ｗｔ％を２軸押
し出し装置で溶融混練し、ペレットを作製した。

【００５２】＜インサート成形条件＞金型内に所定形状
の焼結金属を固定し、油含有ペレットを用いてインサー
ト成形を行った。・金型温度：１００℃ ・成形温度：２１０℃ ・射出圧力：１４０ＭＰａ

【００５３】＜試験条件＞［摩耗・摩擦試験］・相手材軸：Ａ５０５６（アルミニウム合金、Ｒａ＝
０．８μｍ）、φ７．９８５ｍｍ・面圧：１ＭＰａ（投影面積に換算）・周速：３ｍ／ｍｉｎ・温度：３０℃ ・時間：１２０ｈ・測定項目は、試験軸受の比摩耗量、軸の摩耗の有無、
及び試験終了時の動摩擦係数。なお、軸とすべり軸受の
隙間は、１５μｍ（２０℃で測定）とした。

【００５４】［内径側寸法の変化の測定］熱による膨張
の影響を調査するため、すべり軸受の外径側を焼結金属
で拘束し、内径側のみ寸法が変化できるようにして−１
０℃から６０℃までの変化させ、内径側寸法がどの程度
変化するか測定した（２０℃の寸法を基準とし、−１０
℃と６０℃での寸法変化量を求めた）。各温度での試験
片内径の寸法変化量と軸の寸法変化量を測定し、隙間が
０〜２５μｍ未満の場合：○、隙間が０未満（軸へのダ
キツキ発生）あるいは２５μｍ以上の場合：×と判定し
た。

【００５５】［隙間の測定］樹脂層と内挿したＡ５０５
６からなる軸との隙間を、−１０℃及び６０℃の場合に
測定した。なお、初期の隙間は、１５μｍに設定した。
また、軸の寸法変化量は、−５．２μｍ（−１０℃の場
合）、７μｍ（６０℃の場合）であった（軸材質の線膨
張係数は、２．２×１０^-5／℃）。

【００５６】（実施例２）φ９ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５
ｍｍの焼結金属（Ｃｕ：９０ｗｔ％−Ｓｎ：１０ｗｔ％
系，孔の大きさの平均値：１２５μｍ，平均深さ：３０
μｍ，凹部の割合：３０％、線膨張係数：２．０×１０
^-5／℃）からなる軸受外周部を用いた以外は、実施例１
と同様にして、φ８ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５ｍｍの複合
すべり軸受を製作した（形状；図２（ａ）、樹脂層の肉
厚：５００μｍ）。得られた複合すべり軸受を用いて、
上記の条件で試験を行った。試験結果を表１に示す。

【００５７】（実施例３）φ９．５４ｍｍ×φ１４ｍｍ
×^t５ｍｍの焼結金属（Ｃｕ：９０ｗｔ％−Ｓｎ：１０
ｗｔ％系，孔の大きさの平均値：１２５μｍ，平均深
さ：３０μｍ，凹部の割合：３０％、線膨張係数：２．
０×１０^-5／℃）からなる軸受外周部を用いた以外は、
実施例１と同様にして、φ８ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５ｍ
ｍの複合すべり軸受（形状；図２（ａ）、樹脂層の肉
厚：７７０μｍ）を製作した。得られた複合すべり軸受
を用いて、上記の条件で試験を行った。試験結果を表１
に示す。

【００５８】（実施例４）φ９．８ｍｍ×φ１４ｍｍ×
^t５ｍｍの焼結金属（Ｃｕ：９０ｗｔ％−Ｓｎ：１０ｗ
ｔ％系，孔の大きさの平均値：１２５μｍ，平均深さ：
３０μｍ，凹部の割合：３０％、線膨張係数：２．０×
１０^-5／℃）からなる軸受外周部を用いた以外は、実施
例１と同様にして、φ８ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５ｍｍの
複合すべり軸受（形状；図２（ａ）、樹脂の肉厚：９０
０μｍ）を製作した。得られた複合すべり軸受を用い
て、上記の条件で試験を行った。試験結果を表１に示
す。

【００５９】（実施例５）φ１０．３ｍｍ×φ１４ｍｍ
×^t５ｍｍの焼結金属（Ｃｕ：９０ｗｔ％−Ｓｎ：１０
ｗｔ％系，孔の大きさの平均値：１２５μｍ，平均深
さ：３０μｍ，凹部の割合：３０％、線膨張係数：２．
０×１０^-5／℃）からなる軸受外周部を用いた以外は、
実施例１と同様にして、φ８ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５ｍ
ｍの複合すべり軸受（形状；図２（ａ）、樹脂の肉厚：
１１５０μｍ）を製作した。得られた複合すべり軸受を
用いて、上記の条件で試験を行った。試験結果を表１に
示す。

【００６０】（実施例６）φ８．５ｍｍ×φ１４ｍｍ×
^t５ｍｍの焼結金属（Ｃｕ：９０ｗｔ％−Ｓｎ：１０ｗ
ｔ％系，孔の大きさの平均値：２５０μｍ，平均深さ：
５０μｍ，凹部の割合：９０％、線膨張係数：２．０×
１０^-5／℃）からなる軸受外周部を用いた以外は、実施
例１と同様にして、φ８ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５ｍｍの
複合すべり軸受（形状；図２（ａ）、樹脂の肉厚：２５
０μｍ）を製作した。得られた複合すべり軸受を用い
て、上記の条件で試験を行った。試験結果を表１に示
す。

【００６１】（実施例７）φ８．５ｍｍ×φ１４ｍｍ×
^t５ｍｍの焼結金属（Ｃｕ：９０ｗｔ％−Ｓｎ：１０ｗ
ｔ％系，孔の大きさの平均値：１０μｍ，平均深さ：５
μｍ，凹部の割合：８０％、線膨張係数：２．０×１０
^-5／℃）からなる軸受外周部を用いた以外は、実施例１
と同様にして、φ８ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５ｍｍの複合
すべり軸受（形状；図２（ａ）、樹脂の肉厚：２５０μ
ｍ）を製作した。得られた複合すべり軸受を用いて、上
記の条件で試験を行った。試験結果を表１に示す。

【００６２】（実施例８）φ８．５ｍｍ×φ１４ｍｍ×
^t５ｍｍの焼結金属（Ｃｕ：９０ｗｔ％−Ｓｎ：１０Ｗ
ｔ％系，孔の大きさの平均値：１２５μｍ，平均深さ：
５０μｍ，凹部の割合：３０％、線膨張係数：２．０×
１０^-5／℃）からなる軸受外周部を用い、樹脂材料とし
て下記のものを用い、下記のインサート成形条件を用い
た以外は、実施例１と同様にして、φ８ｍｍ×φ１４ｍ
ｍ×^t５ｍｍの複合すべり軸受（形状；図２（ａ）、樹
脂の肉厚：２５０μｍ）を製作した。得られた複合すべ
り軸受を用いて、上記の条件で試験を行った。試験結果
を表１に示す。

【００６３】＜樹脂材料＞・ベース樹脂：ポリフェニレンサルファイド（トープレ
ン製：Ｔ４ＡＧ）−４３．６ｗｔ％・充填剤：ポリテトラフルオロエチレン（住友３Ｍ製：
ホスタフロンＴＦ９２０５）−２５．４ｗｔ％アラミド
繊維（アクゾノーベル製：トワロンＭｉｃｒｏｌ０８
８）−８．５ｗｔ％リン酸リチウム米山化学製：リン酸
リチウム）−２２．５ｗｔ％を用意する。これらの材料
を２軸押し出し装置を用いて溶融混練し、ペレットを作
製した。

【００６４】＜インサート成形条件＞金型内に所定形状
の焼結金属を固定し、ペレットを用いてインサート成形
を行った。金型温度：１５０℃ 成形温度：３０５℃ 射出圧力：２００ＭＰａ

【００６５】（実施例９）φ９ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５
ｍｍの焼結金属（Ｃｕ：９０ｗｔ％−Ｓｎ：１０ｗｔ％
系，孔の大きさの平均値：２５０μｍ，平均深さ：５０
μｍ，凹部の割合：９０％、膨張係数：２．０×１０^-5
／℃）からなる軸受外周部を用いた以外は、実施例８と
同様にして、φ８ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５ｍｍの複合す
べり軸受（形状；図２（ａ）、樹脂の肉厚：５００μ
ｍ）を製作した。得られた複合すべり軸受を用いて、上
記の条件で試験を行った。試験結果を表１に示す。

【００６６】（実施例１０）実施例１で製作された複合
すべり軸受の軸受外周部の金属部にシリコーンオイル
（信越シリコーン社製：ＫＦ９６Ｈ）を含浸させた。こ
れを用いて、上記の条件で試験を行った。試験結果を表
１に示す。

【００６７】（実施例１１）実施例１で製作された複合
すべり軸受の軸受内径面の樹脂層に、溝状の凹部（幅×
長さ×深さ＝１ｍｍ×５ｍｍ×１５０μｍ、断面形状：
半円状、配置場所：アキシアル方向に３箇所等配で配
置）を形成した。このときの凹部一箇所あたりの見かけ
面積の全内径面積に対する割合は、｛（１ｍｍ×５ｍ
ｍ）／（８ｍｍ×５ｍｍ×π）｝×１００＝３．９７
（％）である。これを用いて、上記の条件で試験を行っ
た。試験結果を表１に示す。

【００６８】（実施例１２）実施例１１で製作された軸
受内径面の樹脂層に溝状の凹部を有する複合すべり軸受
の軸受外周部の金属部にシリコーンオイル（信越シリコ
ーン社製：ＫＦ９６Ｈ）を含浸させた。これを用いて、
上記の条件で試験を行った。試験結果を表１に示す。

【００６９】（比較例１）φ８ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５
ｍｍの焼結金属（Ｃｕ：９０ｗｔ％−Ｓｎ：１０ｗｔ％
系，孔の大きさの平均値：２５０μｍ，平均深さ：５０
μｍ，凹部の割合：３０％、膨張係数：２．０×１０^-5
／℃、Ｃｕ−Ｓｎ系）からなる軸受外周部をすべり軸受
として使用する。この焼結金属軸受をエステル油（日本
油脂製：Ｈ４８１Ｒ）中に浸し、真空含浸処理を行い気
孔の部分に油を封入した。この試験軸受を用いて実施例
１と同様の条件で各種試験を行った。試験結果を表１に
示す。

【００７０】（比較例２）実施例１に使用した樹脂材料
のみでφ８ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５ｍｍのすべり軸受を
製造し、実施例１と同様の条件で摩擦・摩耗試験と各種
評価試験を行った。試験結果を表１に示す。

【００７１】（比較例３）φ１１．２ｍｍ×φ１４ｍｍ
×^t５ｍｍの焼結金属（Ｃｕ：９０ｗｔ％−Ｓｎ：１０
ｗｔ％系，孔の大きさの平均値：２５０μｍ、平均深
さ：５０μｍ，凹部の割合：３０％、膨張係数：２．０
×１０^-5／℃）からなる軸受外周部を用意する。射出成
形用の金型内にこの軸受外周部を装着し、内径面に実施
例１の樹脂材料のインサート成形を行い、φ８ｍｍ×φ
１４ｍｍ×^t５ｍｍの複合すべり軸受（形状；図２
（ａ）、樹脂の肉厚：１６００μｍ）を製作した。実施
例１と同様の条件で各種試験を行った。試験結果を表１
に示す。

【００７２】（比較例４）φ９ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５
ｍｍのＳＵＳ３０４（表面あらさＲａ＝０．０１μｍ）
からなる軸受外周部を用いた以外は、実施例２と同様に
して、φ８ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５ｍｍの複合すべり軸
受を製作した。得られた複合すべり軸受は、焼結金属層
と樹脂層の間で剥がれが発生したため、試験を行うこと
ができなかった。

【００７３】（比較例５）φ８．５ｍｍ×φ１４ｍｍ×
^t５ｍｍの焼結金属（Ｃｕ：９０ｗｔ％−Ｓｎ：１０Ｗ
ｔ％系，孔の大きさの平均値：２５０μｍ，平均深さ：
１００μｍ，凹部の割合：１０％、膨張係数：２．０×
１０^-5／℃）からなる軸受外周部を用いた以外は、実施
例１と同様にして、φ８ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５ｍｍの
複合すべり軸受を（樹脂の肉厚：２５０μｍ）製作し
た。得られた複合すべり軸受は、焼結金属層と樹脂層の
間で剥がれが発生したため、試験を行うことができなか
った。

【００７４】（比較例６）φ８．５ｍｍ×φ１４ｍｍ×
^t５ｍｍの焼結金属（Ｃｕ：９０ｗｔ％−Ｓｎ：１０ｗ
ｔ％系，孔の大きさの平均値：３μｍ，平均深さ：１μ
ｍ，凹部の割合：３０％、膨張係数：２．０×１０^-5／
℃）からなる軸受外周部を用いた以外は、実施例１と同
様にして、φ８ｍｍ×φ１４ｍｍ×^t５ｍｍの複合すべ
り軸受（樹脂の肉厚：２５０μｍ）を製作した。得られ
た複合すべり軸受は、焼結金属層と樹脂層の間で剥がれ
が発生したため、試験を行うことができなかった。

【００７５】

【表１】

【００７６】（結果）実施例１〜１１に示すように適切
な孔の大きさ、深さ、凹部の割合を持った焼結金属と樹
脂層を併用した場合、焼結金属と樹脂層の間で密着力の
不足によるはがれは発生しなかった。比摩耗量は１００
×１０^-8ｍｍ³／（Ｎ・ｍ）以下と少なく、かつ相手材
軸の摩耗はなく、また動摩擦係数も０．２以下と低い値
を示した。また、熱膨張による寸法変化も小さく、寸法
安定性に優れていた。

【００７７】それに対し、比較例１の焼結金属層のみで
すべり軸受を構成した場合、寸法変化は小さいが、軸の
摩耗が発生しかつ摩擦係数も０．５と高い値を示した。
また、比較例２の樹脂材料のみですべり軸受を構成した
場合、比摩耗量は少なく、かつ軸の摩耗もなく、摩擦係
数も小さいが、熱膨張による寸法変化が大きかったた
め、高精度が要求される個所への使用には適さない。比
較例３の樹脂層と焼結金属層を併用した軸受の場合、比
摩耗量は少なく、かつ軸の摩耗はなく摩擦係数も小さい
が、樹脂層が厚いため、高温時、金属層からの形状拘束
を受けて、体積膨張が内径側へ逃げて、内径寸法が小さ
くなる。その結果、軸との隙間が初期値よりも大幅に小
さくなり、軸へのダキツキが発生するため好ましくな
い。比較例４のＳＵＳ３０４と樹脂層を併用した場合、
ＳＵＳ３０４の表面が滑らかであり、樹脂層との密着力
が弱いため、成形収縮により界面ではがれが生じた。金
属層表面に凹凸がない場合、金属と樹脂の複合体を得る
ことは困難である。比較例５の凹部の割合が３％と少な
い焼結金属の場合、比較例４のＳＵＳ３０４を使用した
場合と同様に樹脂層との密着力が弱いため、成形収縮に
より界面ではがれが生じた。比較例６の孔の大きさが３
μｍと小さい場合、溶融樹脂が孔に入り込めない為に密
着力が低下し成形収縮により界面ではがれが生じた。

【００７８】

【発明の効果】この発明にかかる高精度すべり軸受は、
軸受外周部の摺動部に所定の樹脂層を形成させるので、
樹脂層の温度変化による寸法変化が抑えられる。このた
め、高精度を有しつつ、潤滑性に優れたものとなる。

【００７９】さらに、摺動部に所定の樹脂層を形成させ
るので、軟質相手材を攻撃したり、異音の発生を抑える
ことが可能となる。

【００８０】また、軸受外周部の表面のうち、少なくと
も上記樹脂層と接触する軸受外周部の表面部分に所定の
細かい凹部を設けることができる。これにより、樹脂層
を形成する際、この細かい凹部に樹脂が入り込むので、
アンカー効果によって、軸受外周部と樹脂層との密着性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）凹部の大きさを説明するための
模式図

【図２】（ａ）〜（ｆ）軸受外周部への樹脂層の形成す
る位置の例を示す断面図

【符号の説明】

１軸受外周部２樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村上和豊三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌティエヌ株式会社内 (72)発明者布目健治三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌティエヌ株式会社内Ｆターム(参考） 2C480 CA48 DB09 2H171 FA04 KA26 PA13 PA14 PA15 UA02 UA03 UA16 VA02 VA06 XA16 3J011 AA06 AA08 AA20 BA02 CA05 DA01 JA01 JA02 KA02 KA03 LA01 MA02 QA05 RA03 SC02 SC03 SC12 SC13 SC14 SC15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸受外周部として金属を用い、この軸受
外周部の摺動部に樹脂材料をインサート成形して樹脂層
を形成すると共に、この軸受外周部の表面のうち、少な
くとも上記樹脂層と接触する軸受外周部の表面部分に細
かい凹部を設け、上記樹脂層における（樹脂材料の線膨張係数）×（樹脂
層の肉厚）を０．１５以下とし、上記凹部が占める見かけ面積の合計を、上記樹脂層と接
触する軸受外周部の表面部分の面積の２５〜９５％とし
た高精度すべり軸受。
【請求項２】上記軸受外周部の摺動部は、ラジアル方
向の荷重を支持するための内径側摺動部である請求項１
に記載の高精度すべり軸受。
【請求項３】上記軸受外周部の摺動部は、ラジアル方
向とスラスト方向の両方の荷重を支持するための内径側
摺動部及び端面摺動部である請求項１に記載のすべり軸
受。
【請求項４】上記凹部の大きさが５〜３００μｍ、深
さが３μｍ以上である請求項１乃至３のいずれかに記載
の高精度すべり軸受。
【請求項５】上記軸受外周部を構成する金属が焼結金
属である請求項１乃至４のいずれかに記載の高精度すべ
り軸受。
【請求項６】上記樹脂材料は、油又は固体潤滑剤が配
合されたものである請求項１乃至５のいずれかに記載の
高精度すべり軸受。
【請求項７】複写機やプリンターの感光ドラム、現像
部及び／又は定着部に使用される請求項１乃至６のいず
れかに記載の高精度すべり軸受。
【請求項８】キャリッジ軸受として使用される請求項
１乃至６のいずれかに記載の高精度すべり軸受。