JP2009115107A

JP2009115107A - 含油ブシュ、無給油チェーン及び含油ブシュの製造方法

Info

Publication number: JP2009115107A
Application number: JP2007285184A
Authority: JP
Inventors: Goji Kondo; 剛司近藤; Toshihiko Takashima; 利彦高嶋; Ikutaro Nakagawa; 幾太郎中川; Takanao Ando; 崇尚安藤; Masahide Yoneda; 真秀米田
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2007-11-01
Publication date: 2009-05-28
Also published as: US8136339B2; WO2009057503A1; TWI416021B; CN101809318A; EP2216564B1; KR20100080547A; KR101172458B1; EP2216564A1; US20100275571A1; CN101809318B; EP2216564A4; TW200928146A

Abstract

【課題】その内周面で油膜切れが生じず、良好な耐摩耗寿命を有する含油ブシュ、該含油ブシュを備える無給油チェーン、及び前記含油ブシュの製造方法を提供する。
【解決手段】無給油チェーン１は、ピン５，５により連結された一対の外プレート４，４と、相隣る外プレート４，４の相隣るピン５，５を内嵌させる含油ブシュ３，３により連結された一対の内プレート２，２とを交互に連結してなる。含油ブシュ３は、金属焼結体からなるブシュに、４０℃における動粘度が３５０ｍｍ²／ｓ以上であるパーフルオロポリエーテルを含浸してなる。ブシュには、無給油チェーン１の使用温度に対応する動粘度を有するパーフルオロポリエーテルを含浸させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、潤滑油を含浸させた金属焼結体からなる含油ブシュ、動力伝達機構及び搬送機構等に用いられ、追加給油されることなく、含油ブシュに含浸された潤滑油が滲み出た状態で含油ブシュとピンとが摺接するように構成された無給油チェーン及び含油ブシュの製造方法に関する。

従来、動力伝達機構及び搬送機構として、ブシュチェーン、ローラチェーン等のチェーンが用いられている。ブシュチェーンは、両端部が２本のピンにより連結される一対の外プレートと、二対の外プレートの相隣る側のピンを内嵌させるように２つのブシュ（ベアリングブシング）が両端部に設けられた、一対の内プレートとを交互に連結して構成されている。ローラチェーンの場合、ブシュに外嵌されたローラをさらに備えている。

上述の構成のチェーンのブシュとして、潤滑油を含浸させた焼結部材からなる含油ブシュを用い、追加給油されることなく、含油ブシュに含浸された潤滑油が滲み出た状態で含油ブシュとピンとが摺接するように構成された無給油チェーンが知られている。
特許文献１には、直鎖構造又は側鎖構造を有するフッ素結合オイルをブシュに含浸させた無給油チェーンの発明が開示されている。
特開２００４−２８６１１５号公報

特許文献１に開示されているように、フッ素結合オイル（パーフルオロポリエーテル：ＰＦＰＥ）をブシュに含浸させ、高温域における潤滑性能の向上を図ることは、一般的に知られている。特許文献１においては、ＰＦＰＥにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を配合して、さらなる潤滑性能の向上を図っている。

金属焼結体からなるブシュへ上述の潤滑油を含浸させる場合、真空引きを行い、ブシュを潤滑油中に浸漬した後、外気を導入して、ブシュを潤滑油に浸透させるという一連の処理が行なわれる。

含油ブシュがチェーンの軸受として用いられる場合は、モータ等の高速回転運動の軸受として用いられる場合と異なり、一般的に、含油ブシュとピン（又は軸）との摺動が低速、高面圧であり、かつ揺動運動をするので、含油ブシュに含浸される潤滑油の最適動粘度は、モータ等の回転運動用の軸受用の潤滑油より大きくする必要がある。

特許文献１の無給油チェーンの場合、高温環境下では、ＰＦＰＥの動粘度が小さくなるので、ＰＦＰＥが含油ブシュの空孔から流出しやすく、摺動部から流出しやすくなり、油膜切れが生じ、長期に亘って、摺接面の潤滑性を保持することができなくなり、チェーンの耐摩耗伸び寿命が短くなるという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、４０℃における動粘度が３５０ｍｍ²／ｓ以上である潤滑油をブシュに含浸させて含油ブシュを構成することにより、この含油ブシュを無給油チェーン等の軸受として用いた場合に、高温環境下でも潤滑油の動粘度が十分に大きいので、摺動部で油膜切れが生じず、良好な耐摩耗寿命を有することができる含油ブシュを提供することを目的とする。

また、本発明は、雰囲気温度１５０℃〜２５０℃で使用される無給油チェーンに、前記含油ブシュを用いることにより、高温環境下で使用される場合においても、潤滑油の動粘度が十分に大きいので、摺動部で油膜切れが生じず、長期に亘って、摺接面の潤滑性が良好に保持され、良好な耐摩耗伸び寿命を有することができる無給油チェーンを提供することを目的とする。

そして、本発明は、含油ブシュの使用温度に対応する動粘度を有する潤滑油をブシュに含浸させる工程を有することにより、この含油ブシュを無給油チェーン等の軸受に用いた場合、高温環境下で、潤滑油の動粘度が十分に大きいので、摺動部で油膜切れが生じず、長期に亘って、良好な耐摩耗寿命を有することができる含油ブシュが得られる製造方法を提供することを目的とする。

本発明者等は上述の課題を解決すべく鋭意検討した結果、４０℃における動粘度が所定の数値範囲である潤滑油をブシュに含浸させて含油ブシュを構成し、この含油ブシュを軸受として用いた場合、高温環境下で、摺動部で油膜切れが生じず、良好な耐摩耗寿命を有することを見出した。なお、以下に示す動粘度の数値範囲は、良好な性能を有する含油ブシュに含まれる潤滑油の動粘度の規格幅（規格の中央値との差）に基づいて定めたものである。
すなわち、第１発明に係る含油ブシュは、パーフルオロポリエーテルを主成分とする潤滑油を含浸させた金属焼結体からなる含油ブシュにおいて、前記潤滑油の４０℃における動粘度が３５０ｍｍ²／ｓ以上であることを特徴とする。

本発明に係る含油ブシュにおいては、この含油ブシュを無給油チェーン等の軸受として用いた場合に、高温環境下でも、潤滑油の動粘度が十分に大きいので、潤滑油が含油ブシュの空孔から過度に流出することが抑制され、摺動部から過度に流出することが抑制される。従って、長期に亘って、含油ブシュの内周面に好適な動粘度を有する潤滑油が供給され、摺動部で油膜切れが生じることがなく、摺接面の潤滑性が良好に保持され、軸受として良好な耐摩耗寿命を有する。

第２発明に係る無給油チェーンは、２本のピンにより連結される一対の外プレートと、相隣る前記外プレートの相隣るピンを内嵌させる２つの含油ブシュにより連結される一対の内プレートとを交互に連結してなり、雰囲気温度１５０℃〜２５０℃で使用される無給油チェーンにおいて、前記含油ブシュは、第１発明の含油ブシュであることを特徴とする。

本発明に係る無給油チェーンにおいては、雰囲気温度１５０℃〜２５０℃で使用される場合においても、潤滑油の動粘度が十分に大きいので、潤滑油が含油ブシュの空孔から過度に流出することが抑制され、摺動部から過度に流出することが抑制され、摺動部で油膜切れが生じることがなく、摺接面の潤滑性が良好に保持される。従って、良好な耐摩耗伸び寿命を有する。

第３発明に係る含油ブシュの製造方法は、金属焼結体からなるブシュに、パーフルオロポリエーテルを主成分とする潤滑油を含浸させる工程を有する含油ブシュの製造方法において、前記工程は、前記含油ブシュが雰囲気温度１５０℃以上２００℃未満で使用される場合、４０℃における動粘度が３５０ｍｍ²／ｓ以上である潤滑油を前記ブシュに含浸させ、前記含油ブシュが雰囲気温度２００℃以上で使用される場合、４０℃における動粘度が７２０ｍｍ²／ｓ以上である潤滑油を前記ブシュに含浸させる工程であることを特徴とする。

本発明に係る含油ブシュの製造方法においては、含油ブシュの使用温度に対応する動粘度を有する潤滑油をブシュに含浸させる工程を有するので、この含油ブシュを用いて無給油チェーン等の機械要素を構成した場合、高温環境下で、潤滑油の動粘度が十分に大きいため、潤滑油が含油ブシュの空孔から過度に流出することが抑制され、摺動部から過度に流出することが抑制され、摺動部で油膜切れが生じることがなく、長期に亘って、摺接面の潤滑性が良好に保持され、機械要素は良好な耐摩耗寿命を有する。しかも、動粘度は高すぎないので、潤滑油自体の温度が摩擦熱により上昇することがない。

第１発明によれば、４０℃における動粘度が３５０ｍｍ²／ｓ以上である潤滑油をブシュに含浸させて含油ブシュを構成するので、この含油ブシュを無給油チェーン等の軸受として用いた場合、高温環境下でも潤滑油の動粘度が十分に大きいため、摺動部で油膜切れが生じず、良好な耐摩耗寿命を有する。

第２発明によれば、雰囲気温度１５０℃〜２５０℃で使用される無給油チェーンに、第１発明の含油ブシュを用いるので、高温環境下で使用される場合においても、潤滑油の動粘度が十分に大きいため、摺動部で油膜切れが生じず、無給油チェーンは、長期に亘って、摺接面の潤滑性が良好に保持され、良好な耐摩耗伸び寿命を有する。

第３発明によれば、含油ブシュの使用温度に対応する動粘度を有する潤滑油をブシュに含浸させる工程を有するので、この含油ブシュを無給油チェーン等の軸受に用いた場合、高温環境下でも、潤滑油の動粘度が十分に大きいため、摺動部で油膜切れが生じず、長期に亘って、良好な耐摩耗寿命を有する。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る無給油チェーン１を示す一部斜視図である。
無給油チェーン１の内プレート２及び外プレート４は、長円形の平板な部材の中央部両側縁に内側に向かう円弧状の窪みを形成し、長円の両極近傍に穴２ａ，２ａ及び穴４ａ，４ａをそれぞれ開設した略８の字型をしており、プレート幅及び開設してある穴の直径は外プレート４より内プレート２の方が大きい。内プレート２の２つの穴２ａ，２ａには、円筒状の含油ブシュ３，３の一端がそれぞれしまりばめしてあり、含油ブシュ３，３の他端を他方の内プレート２の穴２ａ，２ａにしまりばめすることによって内プレート２，２が連結されている。含油ブシュ３，３には該含油ブシュ３，３の外径より大きな内径を有する筒状のローラ６，６が回転自在に外嵌されている。

外プレート４の２つの穴４ａ，４ａには、円柱状のピン５，５の一端がそれぞれしまりばめされている。ピン５，５は、直径が含油ブシュ３，３の内径より小さく、長さが内プレート２，２間の距離より長い寸法であり、ピン５，５の他端を他方の外プレート４の穴４ａ，４ａにしまりばめすることで、外プレート４，４が連結されるように構成されている。

そして、外プレート４に嵌め込んだピン５，５の一方を内プレート２，２の一方の含油ブシュ３に挿通し、上述したように他方の外プレート４の穴４ａにしまりばめすることで、外プレート４，４と内プレート２，２とが交互に連結され、無給油チェーン１が構成される。

含油ブシュ３は、鉄系の焼結金属からなり、多数の空孔を有する。

含油ブシュ３に含浸される潤滑油はＰＦＰＥを主成分とする。ＰＦＰＥは、炭素、酸素、及びフッ素からなり、水素及び塩素を全く含まないので、高温での耐熱性、及び耐酸化性に極めて優れ、蒸気圧が低く、高真空下でも蒸発がほとんどないという性質を有する。以下の化１〜化５にＰＦＰＥの構造式の一例を示す。

化４〜化５のＰＦＰＥは直鎖構造を有し、化１〜化３のＰＦＰＥは、側鎖基を有する。直鎖構造を有するＰＦＰＥは、一般的に、高温での分子結合力が強く、熱的安定性に優れているが、高価である。側鎖基を有するＰＦＰＥは、一般的に、動粘度が高く、該ＰＦＰＥが含油ブシュ３の空孔から過度に流出し、摺動部からＰＦＰＥが過度に流出するのが抑制され、油膜切れが抑制されるので、側鎖基を有するＰＦＰＥを用いるか、該ＰＦＰＥと直鎖構造のＰＦＰＥとをブレンドして用いるのが好ましい。側鎖基を有するＰＦＰＥのＰＦＰＥ全質量に対する割合は５０〜１００質量％であるのが好ましい。
前記潤滑油は、ＰＦＰＥの他に、例えばＰＴＦＥ等の増粘剤等を配合することができる。

潤滑油は、４０℃における動粘度が３５０ｍｍ²／ｓ以上であることが好ましい。前記動粘度が上述の範囲であれば、無給油チェーン１が、雰囲気温度１５０℃〜２５０℃で使用される場合においても、潤滑油の動粘度が十分に大きいので、潤滑油が含油ブシュ３の空孔から過度に流出することが抑制され、摺動部から過度に流出することが抑制され、油膜切れが生じることがなく、長期に亘って、摺接面の潤滑性が良好に保持され、無給油チェーン１は良好な耐摩耗伸び寿命を有する。

以下に、含油ブシュ３の製造方法について説明する。
ブシュに潤滑油を含浸させて含油ブシュ３を製造する場合、真空引きを行い、ブシュを、ＰＦＰＥを主成分とする潤滑油中に浸漬した後、外気を導入して、ブシュに潤滑油を浸透させるという一連の処理が行なわれる。また、ブシュを前記潤滑油中に浸漬した後、真空引きを行い、外気を導入して、ブシュに潤滑油を浸透させることにしてもよい。処理温度は略１００〜１５０℃である。

無給油チェーン１が雰囲気温度１５０℃以上２００℃未満で使用される場合、４０℃における動粘度が３５０ｍｍ²／ｓ以上である潤滑油をブシュに含浸させるのが好ましく、前記動粘度が７２０ｍｍ²／ｓ以上である潤滑油をブシュに含浸させるのがより好ましい。
無給油チェーン１が雰囲気温度２００℃以上で使用される場合、４０℃における動粘度が７２０ｍｍ²／ｓ以上である潤滑油をブシュに含浸させるのが好ましく、前記動粘度が１０２０ｍｍ²／ｓ以上である潤滑油をブシュに含浸させるのがより好ましい。

本実施の形態に係る無給油チェーン１においては、無給油チェーン１の使用温度に対応させて、ブシュに、好適な動粘度を有する潤滑油を含浸させるので、長期に亘って摺動部における油膜切れが抑制され、摺接面の潤滑性が良好に保持されて、追加給油することなく、含油ブシュ３及びピン５の摩耗が抑制される。従って、無給油チェーン１の耐摩耗伸び寿命が向上する。そして、動粘度が高すぎないため、潤滑油自体の温度が摩擦熱により上昇するという問題も生じない。

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係る無給油チェーン１１を示す一部斜視図である。図中、図１と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施の形態に係る無給油チェーン１１は、外プレート４，４の内面に、該外プレート４，４と略同一の形状を有するシール部材７，７を当接させている点が、実施の形態１に係る無給油チェーン１と異なる。シール部材７，７は、ＰＴＦＥを用いてフェルト状になしたものであり、ＰＦＰＥを染み込ませてある。

本実施の形態においては、実施の形態１と同様にして、含油ブシュ３の空孔に、前記潤滑油が含浸される。従って、含油ブシュ３の内周面に好適な動粘度を有する潤滑油が供給されるので、長期に亘って、含油ブシュ３とピン５との摺接面の潤滑性が良好に保持される。しかも、前記シール部材７，７によって含油ブシュ３とピン５との間の潤滑油の流出が抑制され、該シール部材７，７からもＰＦＰＥが供給されるので、さらに潤滑性が向上し、さらに耐摩耗伸び寿命が向上する。

実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３に係る無給油チェーン１２を示す一部斜視図である。図中、図１と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
本実施の形態に係る無給油チェーン１２は、ローラ６，６を有しない点が、実施の形態１に係る無給油チェーン１と異なる。

本実施の形態においては、実施の形態１と同様にして、含油ブシュ３の空孔に、前記潤滑油が含浸される。含油ブシュ３の内周面に好適な動粘度を有する潤滑油が供給されるので、長期に亘って、含油ブシュ３とピン５との摺接面の潤滑性が良好に保持され、高温下の耐摩耗伸び寿命が向上する。

以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。
［実施例１］
実施例１の無給油チェーンは、前記実施の形態１に係る無給油チェーン１と同一の構成を有する。
この無給油チェーンの含油ブシュに含浸させる潤滑油として、ＮＯＫクリューバー株式会社製の「ＢＡＲＲＩＥＲＴＡＪ４００ＦＬＵＩＤ」（４０℃の動粘度：カタログ公表値３９０ｍｍ²／ｓ、規格幅３５１〜４２９ｍｍ²／ｓ）のＰＦＰＥを用いた。
前記潤滑油にブシュを浸漬して、ブシュの空孔へ前記潤滑油を含浸させ、得られた含油ブシュを用いて、実施例１の無給油チェーンを作製した。

［実施例２］
実施例２の無給油チェーンは、前記実施の形態１に係る無給油チェーン１と同一の構成を有する。含油ブシュに含浸させる潤滑油として、ＮＯＫクリューバー株式会社製の「ＢＡＲＲＩＥＲＴＡＪ８００ＦＬＵＩＤ」（４０℃の動粘度：カタログ公表値８００ｍｍ²／ｓ、規格幅７２０〜８８０ｍｍ²／ｓ）のＰＦＰＥを用いた以外は、実施例１と同様にして無給油チェーンを作製した。

［実施例３］
実施例３の無給油チェーンは、前記実施の形態１に係る無給油チェーン１と同一の構成を有する。含油ブシュに含浸させる潤滑油として、ＮＯＫクリューバー株式会社製の「ＢＡＲＲＩＥＲＴＡＪ」シリーズの４０℃の動粘度１２００ｍｍ²／ｓ相当品（規格幅１０２０〜１３８０ｍｍ²／ｓ）のＰＦＰＥを用いた以外は、実施例１と同様にして無給油チェーンを作製した。

［比較例１］
比較例１の無給油チェーンは、前記実施の形態１に係る無給油チェーン１と同一の構成を有する。含油ブシュに含浸させる潤滑油として、ＮＯＫクリューバー株式会社製の「ＢＡＲＲＩＥＲＴＡＪ１８０ＦＬＵＩＤ」（４０℃の動粘度：カタログ公表値１８０ｍｍ²／ｓ、規格幅１６２〜１９８ｍｍ²／ｓ）のＰＦＰＥを用いた以外は、実施例１と同様にして無給油チェーンを作製した。

実施例１乃至３、及び比較例１に係る無給油チェーンの耐摩耗伸び寿命を評価するために、雰囲気温度１５０℃、２００℃、及び２５０℃における無給油チェーンの摩耗伸び量を測定した。但し、雰囲気温度２５０℃においては、比較例１の無給油チェーンは使用温度限界を超えるため、試験を行わなかった。
各無給油チェーンを２つのスプロケット（歯数：１６Ｔ、回転速度：５００ｒ／min）に無端状に懸回し、雰囲気温度１５０℃の場合、伝動能力：６．３３ｋＷで、２００℃の場合、伝動能力：４．７５ｋＷで、雰囲気温度２５０℃の場合、伝動能力：３．１７ｋＷでそれぞれ運転試験を行なった。その結果を図４乃至図６のグラフに示す。図４は、雰囲気温度１５０℃における運転時間比と摩耗伸び量との関係を示すグラフ、図５は、雰囲気温度２００℃における運転時間比と摩耗伸び量との関係を示すグラフ、図６は、雰囲気温度２５０℃における運転時間比と摩耗伸び量との関係を示すグラフである。いずれのグラフにおいても、実施例１の摩耗伸び量が０．５％になったときの運転時間を１としている。

図４のグラフより、雰囲気温度１５０℃の試験において、実施例１乃至３の無給油チェーンは、ほぼ同等の耐摩耗伸び寿命を有しており、比較例１の無給油チェーンは他の無給油チェーンより略２０％、耐摩耗伸び寿命が低下していることが分かる。
また、図５のグラフより、雰囲気温度２００℃の試験において、実施例２の無給油チェーンは、実施例１の無給油チェーンより略２０％、耐摩耗伸び寿命が向上しており、実施例３の無給油チェーンは、実施例１の無給油チェーンより略５０％、耐摩耗伸び寿命が向上しており、比較例１の無給油チェーンは、実施例１の無給油チェーンより略３０％、耐摩耗伸び寿命が低下していることが分かる。

そして、図６のグラフより、雰囲気温度２５０℃の試験において、実施例２の無給油チェーンは、実施例１の無給油チェーンより略２０％、耐摩耗伸び寿命が向上しており、実施例３の無給油チェーンは、実施例１の無給油チェーンより略６５％、耐摩耗伸び寿命が向上していることが分かる。

以上より、無給油チェーンの使用温度に対応する動粘度を有する潤滑油をブシュに含浸させ、この含油ブシュを用いて無給油チェーンを構成した場合、無給油チェーンの耐摩耗伸び寿命が向上することが確認された。
前記実施の形態２及び３に係る無給油チェーンについても、無給油チェーンの使用温度に対応する動粘度を有する潤滑油をブシュに含浸させ、この含油ブシュを用いて無給油チェーンを構成することで、無給油チェーンの耐摩耗伸び寿命が向上することが確認された。

本発明の実施の形態１に係る無給油チェーンを示す一部斜視図である。本発明の実施の形態２に係る無給油チェーンを示す一部斜視図である。本発明の実施の形態３に係る無給油チェーンを示す一部斜視図である。雰囲気温度１５０℃における運転時間比と摩耗伸び量との関係を示すグラフである。雰囲気温度２００℃における運転時間比と摩耗伸び量との関係を示すグラフである。雰囲気温度２５０℃における運転時間比と摩耗伸び量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１、１１、１２無給油チェーン
２内プレート
２ａ穴
３含油ブシュ
４外プレート
４ａ穴
５ピン
６ローラ
７シール部材

Claims

パーフルオロポリエーテルを主成分とする潤滑油を含浸させた金属焼結体からなる含油ブシュにおいて、
前記潤滑油の４０℃における動粘度が３５０ｍｍ²／ｓ以上であることを特徴とする含油ブシュ。
２本のピンにより連結される一対の外プレートと、相隣る前記外プレートの相隣るピンを内嵌させる２つの含油ブシュにより連結される一対の内プレートとを交互に連結してなり、
雰囲気温度１５０℃〜２５０℃で使用される無給油チェーンにおいて、
前記含油ブシュは、請求項１に記載の含油ブシュであることを特徴とする無給油チェーン。
金属焼結体からなるブシュに、パーフルオロポリエーテルを主成分とする潤滑油を含浸させる工程を有する含油ブシュの製造方法において、
前記工程は、
前記含油ブシュが雰囲気温度１５０℃以上２００℃未満で使用される場合、４０℃における動粘度が３５０ｍｍ²／ｓ以上である潤滑油を前記ブシュに含浸させ、
前記含油ブシュが雰囲気温度２００℃以上で使用される場合、４０℃における動粘度が７２０ｍｍ²／ｓ以上である潤滑油を前記ブシュに含浸させる工程であることを特徴とする含油ブシュの製造方法。