JPS63163026A - Bearing - Google Patents
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Classifications
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- F16C33/107—Grooves for generating pressure
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、相対向する軸受とジャーナルの何れか一方の
部材をセラミックによって構成し、かつその相対向する
面にスパイラル状またはへリングボーン状などの溝を設
け、その前記溝中に潤滑剤を充填した軸受に関し、特に
本発明は、高温あるいは真空雰囲気下等の苛酷な条件下
で好適に使用することのできる軸受に関する。Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention is characterized in that one of the facing bearings and the journal is made of ceramic, and the facing surfaces have a spiral or herringbone shape. The present invention relates to a bearing in which a groove is provided and a lubricant is filled in the groove, and in particular, the present invention relates to a bearing that can be suitably used under harsh conditions such as high temperatures or a vacuum atmosphere.
（従来の技術）
一般に、高温雰囲気下で使用される摺動材料としては、
耐熱性の金属に二硫化モリブデン、二硫化タングステン
、ＣａＦ、、ＢａＦ２等の固体潤滑材を摺接部に塗り込
んだり、コーティングしたものが使用されており、一方
、真空下で使用される摺動材料としては特に軟質の金属
例えば、金。(Prior art) In general, sliding materials used in high-temperature atmospheres include:
A heat-resistant metal coated with a solid lubricant such as molybdenum disulfide, tungsten disulfide, CaF, or BaF2 is used. As a material, especially soft metals such as gold.
鉛、Ｍ等を鋼にスパッタリングによつてコーティングさ
れたものが使用されている。Steel coated with lead, M, etc. by sputtering is used.
（発明が解決すべき問題点）
しかしながら、これらの方法では摺接面における前記固
体潤滑剤が無くなると円滑な摺動を行うことが出来なく
なり、一方、コーテイング膜は母材との密着強度が十分
でない場合、あるいは、負荷が大きい場合には膜が剥離
して一瞬のうちに固着したり、破損したりする欠点があ
り、長期にわたって使用することが困難であった。(Problems to be Solved by the Invention) However, in these methods, smooth sliding cannot be achieved when the solid lubricant on the sliding surface runs out, and on the other hand, the coating film does not have sufficient adhesion strength to the base material. If this is not the case, or if the load is large, the film may peel off and instantly stick or break, making it difficult to use it for a long period of time.
本発明は、前記問題点を解決すべく、高温雰囲気下ある
いは真空雰囲気下で長期にわた９て使用することができ
、しかも高い負荷に対しても安定した摺動特性を得るこ
とのできる軸受を提供するものである。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a bearing that can be used for a long period of time in a high-temperature atmosphere or a vacuum atmosphere, and that can obtain stable sliding characteristics even under high loads. This is what we provide.
（問題点を解決するための手段）
本発明者らが係る問題点を解決するために採った手段は
、
「相対向する軸受とジャーナルの何れか少なくとも一方
の部材がセラミックによって構成されてなる軸受におい
て、前記セラミックは相手部材に対向する面に溝が設け
られており、かつ線溝の中に潤滑剤が充填されてなるこ
とを特徴とする軸受」
である。(Means for Solving the Problem) The means taken by the present inventors to solve the problem are as follows: ``A bearing in which at least one of the facing bearing and the journal is made of ceramic. A bearing characterized in that the ceramic is provided with grooves on its surface facing the mating member, and the line grooves are filled with a lubricant.
前記構は通常動圧グループと称される彫状である。The structure is usually carved in the shape of a dynamic pressure group.
動圧グループ軸受は、相対回転運動を行う軸受とジャー
ナルの何れか一方の部材の面に溝を形成し、相対回転Ｊ
！Ｉ！動によってこの溝に沿って流体を引き込み、負荷
に応じた動圧を発生させて負荷を支えるものであり、前
記軸受としては第２図に示すモ面スパイラルグループ軸
受、第３図に示すヘリングボーングループ軸受、第４図
に円錐スパイラルグループ軸受、第５図に示す球面スパ
イラルグループ軸受などが知られている。Dynamic pressure group bearings have grooves formed on the surface of either the bearing or the journal that performs relative rotational movement, and the relative rotation J
! I! The bearings support the load by drawing fluid along these grooves and generating dynamic pressure according to the load. Examples of the bearings include movable spiral group bearings shown in Figure 2 and herringbone bearings shown in Figure 3. Group bearings, such as a conical spiral group bearing shown in FIG. 4 and a spherical spiral group bearing shown in FIG. 5, are known.
しかしながら、前記動圧グループは水や空気等の流体に
よって動圧を発生するものであるため、ｒＷｉ記流体流
体在しないような真空下あるいは、流体の濃度が６係な
高温雰囲気下では十分な動圧を生むことは困難であり、
したがって高負荷に耐えられなくなる。However, since the dynamic pressure group generates dynamic pressure by fluids such as water and air, sufficient dynamic pressure cannot be generated in a vacuum where there is no fluid or in a high temperature atmosphere where the fluid concentration is 60%. It is difficult to create pressure;
Therefore, it cannot withstand high loads.
しかしながら、本発明の如く、溝の中に潤滑剤を充填す
ることによって、前記問題点を解決することができる。However, as in the present invention, the above-mentioned problems can be solved by filling the grooves with lubricant.
すなわち、前記摺動面に供給された潤滑剤がその面より
離れても、前記溝の機械的な巻き込み及び流体による巻
き込みによってふたたび摺動面に供給され、外部に洩出
することが極めて少くなり、したがって、前記潤滑剤が
長期にわたって保持されるためである。In other words, even if the lubricant supplied to the sliding surface leaves the surface, it is supplied to the sliding surface again by the mechanical entrainment and fluid entrainment of the groove, and leakage to the outside is extremely reduced. , therefore, the lubricant is retained for a long period of time.
そして、本発明の軸受は相対回転！動を行なう軸受ある
いはジャーナルの少なくとも一方の部材がセラミックか
らなるものであることが必要である。その理由は、この
セラミックは高い硬度と耐摩耗性に優れているため耐荷
重性に優れるからであり、Ａ１１．０３ 、Ｓｉｎ、、
ＺｒＯ，、ＳｉＣ、Ｔｉｃ、ＴａＣ，Ｂ４ Ｃ，ＷＣ，
Ｃｒ３Ｃ２、Ｓ １３Ｎ４ 、 Ｂ Ｎ、 Ｔ ｉ Ｎ
、 Ａ交Ｎ％Ｔ ｉ Ｂ ２、ＣｒＢｚ 、ＺｒＢ２コ
ージェライト、ムライト、ＴｉＯ□あるいはこれらの複
合物からなることが好ましい、なかでも、Ａｌ２Ｏ２、
Ｚｒｏ２、Ｓｉ３Ｎ４ 、ＳｉＣ，コージェライトがよ
り高い強度を有していて主として優れた熱衝撃性を有す
るため、より好適である。そして、相対回転運動を行な
う軸受とジャーナルの一方の部材がセラミックから構成
されてなり、他方の部材が他の材料、例えば金属によっ
て形成されている場合にも、セラミックから構成されて
なる部材は相ｆ材に対する耐摩耗性に優れるからである
。And the bearing of the present invention has relative rotation! It is necessary that at least one member of the bearing or the journal that performs the movement be made of ceramic. The reason is that this ceramic has high hardness and excellent wear resistance, so it has excellent load resistance.
ZrO,, SiC, Tic, TaC, B4 C, WC,
Cr3C2, S 13N4, B N, T i N
, A/N%T i B 2 , CrBz , ZrB2 cordierite, mullite, TiO□ or a composite thereof, among which Al2O2,
Zro2, Si3N4, SiC, and cordierite are more preferred because they have higher strength and mainly excellent thermal shock resistance. Even if one member of the bearing and journal that performs relative rotational motion is made of ceramic and the other member is made of another material, such as metal, the members made of ceramic are mutually compatible. This is because it has excellent wear resistance against f-materials.
そして、上記のようなセラミックの溝の中に充填される
潤滑剤としては、フッ素系オイル、シリコン系オイル、
鉱油、動植物油、パラフィン系オイル、ナフテン系オイ
ルより選ばれるいずれか少なくとも１種であることが好
ましい、これらは前記セラミックの溝の中に充填させ、
摺動時の若干の摩擦熱に対して敏感に反応し、低粘度と
なって、前記軸受とジャーナルとの摺接面にボンピング
効果により供給され、摺動トルクを著しく低減させるた
めであり、なかでもフッ素系オイル、シリコン系オイル
、パラフィン系オイルあるいはナフテン系オイルから選
ばれるいずれか少なくとも１種であることがより効果的
である。この軸受は高真空下および極低温における摺動
部材として適している。The lubricants filled into the ceramic grooves mentioned above include fluorine oil, silicone oil,
Preferably, at least one selected from mineral oil, animal and vegetable oil, paraffinic oil, and naphthenic oil is filled into the grooves of the ceramic,
This is because it reacts sensitively to slight frictional heat during sliding, has a low viscosity, and is supplied to the sliding contact surface between the bearing and the journal by a pumping effect, significantly reducing sliding torque. However, it is more effective to use at least one selected from fluorine-based oil, silicone-based oil, paraffin-based oil, and naphthenic oil. This bearing is suitable as a sliding member under high vacuum and at extremely low temperatures.
また、上記のようなセラミックの溝の中に充填される潤
滑剤としては、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、
ポリエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレ
ンテレフタレート樹脂。In addition, the lubricants filled in the ceramic grooves mentioned above include polyacetal resin, polyamide resin,
Polyethylene resin, polycarbonate resin, polybutylene terephthalate resin.
スチレンアクリロニトリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、
ポリウレタン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、
シリコーン樹脂、あるいはフッ素樹脂から選択されるい
ずれか少なくとも１種を使用できる。Styrene acrylonitrile resin, polypropylene resin,
Polyurethane resin, polyphenylene sulfide resin,
At least one selected from silicone resins and fluororesins can be used.
これらの潤滑剤が使用できる理由は、これらの樹脂は自
己潤滑性に優れた固形状を呈する潤滑剤であり、前記セ
ラミックの溝の中にあって損失が極めて少なく、長期に
亘って優れた摺動特性を維持するものである。中でも、
ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹
脂、ポリカーボネート樹脂あるいはフッ素樹脂から選ば
れるいずれか少なくとも１種であることがより効果的で
ある。The reason why these lubricants can be used is that these resins are solid lubricants with excellent self-lubricating properties, and because they are in the grooves of the ceramic, there is extremely little loss, and they provide excellent lubrication over a long period of time. It maintains dynamic characteristics. Among them,
It is more effective to use at least one selected from polyacetal resin, polyamide resin, polyethylene resin, polycarbonate resin, and fluororesin.
なお、これらの樹脂とセラミックとの結合強度を増すた
めにセラミックの表面をシランカップリング剤等で処理
することができることは言うまでもない。It goes without saying that the surface of the ceramic can be treated with a silane coupling agent or the like in order to increase the bonding strength between these resins and the ceramic.
さらに、上記の潤滑剤としては、グラファイト、フッ化
黒鉛、ＢＮ、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、
酸化鉛、フタロシアニン、ＣｄＣＪ１２ 、セレン化タ
ングステン、セレン化モリブデン、セレン化ニオブ、グ
ラファイト層間化合物、Ｃｄ１．、金、銀、鉛、錫、イ
ンジウムから選ばれるいずれか少くとも１種であるもの
も使用できる。これらの潤滑剤はいずれも極低温から高
温域あるいは酸化、］ｉ１元雰囲気等、種々の苛酷条件
下において優れた潤滑性を有し、セラミックの耐蝕性、
耐熱性、耐酸化性等の優れた特性を損うことなく、過酷
な条件下で耐荷重性を付与せしめるために有効である。Furthermore, the above lubricants include graphite, graphite fluoride, BN, molybdenum disulfide, tungsten disulfide,
Lead oxide, phthalocyanine, CdCJ12, tungsten selenide, molybdenum selenide, niobium selenide, graphite intercalation compound, Cd1. , gold, silver, lead, tin, and indium. All of these lubricants have excellent lubricity under a variety of harsh conditions, such as from extremely low temperatures to high temperatures, oxidation,
It is effective in imparting load resistance under harsh conditions without impairing excellent properties such as heat resistance and oxidation resistance.
なかても、グラファイト、黒鉛、ＢＮ、二硫化モリブデ
ン、二硫化タングステンから選ばれるいずれか少くとも
１種を充填していることがより好適である。なお、この
潤滑剤を溝の中に強固に固定するために、低融点ガラス
やフリットあるいは粘土等の無機結合剤を用いる方法や
フェノールレジン等の熱硬化性樹脂。Among these, it is more preferable that at least one selected from graphite, graphite, BN, molybdenum disulfide, and tungsten disulfide is filled. In order to firmly fix this lubricant in the groove, there is a method using low melting point glass, frit, or an inorganic binder such as clay, or a thermosetting resin such as phenol resin.
熱ｏｒ塑性樹脂を用いたり、フェノールレジン等を炭化
せしめた不定形炭素等を用いることもてきる。It is also possible to use thermoplastic resin or amorphous carbon obtained by carbonizing phenol resin or the like.
なお、上記のいずれの潤滑剤も単独で使用することは勿
論、オイル、樹脂、固形潤滑剤を同時にセラミックの溝
の中に共存せしめてもよい。It should be noted that any of the above lubricants may of course be used alone, or oil, resin, and solid lubricants may be coexisting in the ceramic grooves at the same time.
なお、前記潤滑剤の溝への充填方法としては、前記潤滑
剤を加熱して溶融し塗布する方法、溶剤に溶解させて塗
布する方法、モノマーあるいは反応原料を塗布した後反
応せしめる方法、微粒化した潤滑剤を分散媒中に懸濁あ
るいは乳濁させた後乾燥して分散媒を除去する方法、プ
ラズマコーティング、溶射、スパッタリング、イオンブ
レーティング蒸着等の一般的な方法があり、これら２種
以上の方法を併用することができ、また数回に分けて充
填することもできる。The lubricant can be filled into the grooves by heating and melting the lubricant and applying it, dissolving it in a solvent and applying it, applying a monomer or reaction raw material and then reacting it, and atomizing the lubricant. There are general methods such as suspending or emulsifying the lubricant in a dispersion medium and drying it to remove the dispersion medium, plasma coating, thermal spraying, sputtering, and ion blasting deposition. The above methods can be used in combination, and filling can also be done in several batches.
前記溝の深さは少くとも２μｍであることが必要である
。その理由は２ＩＬｍよりも小さいと、潤滑剤の保持性
が低下するばかりでなく、潤滑剤の驕が摺動面に対し少
くなる傾向があり、その結果、負荷荷動が小さくなり耐
久性に劣るものとなる。なかでも３ｐ、ｍ以上あること
がより効果的である。The depth of the groove must be at least 2 μm. The reason for this is that when it is smaller than 2ILm, not only does the lubricant retainability decrease, but also the lubricant tends to be less dense with respect to the sliding surface, resulting in less load movement and poor durability. Become something. Among these, it is more effective to have 3p, m or more.
そして前記潤滑剤は溝中に少くとも３０容量％充填して
いることが必要である。その理由は３０％よりも小さい
と潤滑剤が摺動面に十分に供給されなくなるためである
。The lubricant needs to be filled in the groove at least 30% by volume. The reason for this is that if it is less than 30%, the lubricant will not be sufficiently supplied to the sliding surface.
そして、セラミックは気孔率が５０容量％以下であるこ
とが好ましい、その理由は気孔率が５０容量％よりも大
きいと母体の強度が著しく低下し、母体の耐摩耗性が著
しく低下するためである。It is preferable that the ceramic has a porosity of 50% by volume or less, because if the porosity is greater than 50% by volume, the strength of the matrix will drop significantly and the wear resistance of the matrix will drop significantly. .
次に、この発明に係る軸受について、図面を参照して詳
細に説明する。Next, the bearing according to the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
第１図は、スパイラル状の溝を形成した平面軸受（ＩＯ
Ａ）の一部破砕縦断面図であり、第１図は。Figure 1 shows a planar bearing (IO
FIG. 1 is a partially fragmented longitudinal sectional view of A).
このスパイラル状の溝を形成した平面軸受（ＩＯＡ）を
構成している軸受板（１３）のスパイラル状の溝（１４
）の形状を示す平面図である。このスパイラル状の溝を
形成した平面軸受（ＩＯＡ）の回転軸（１１）の端部に
は、その軸芯と直角するジャーナルとしての平板（１２
）が固定されており、この平板（１２）に対向して固定
側の軸受板（１３）が配置されていて、軸受板（１３）
のジャーナルに対向する面には複数本のスパイラル状の
溝（１４）が形成されている。この平面軸受（ＩＯＡ）
にあっては１回転軸（１１）が矢印（１５）の方向すな
わち時計廻りと逆方向へ回転すると、平板（１２）と共
に回転し、スパイラル溝中の潤滑剤が同時にスパイラル
状のａ（１４）に沿って外周から内に向って流れ込むこ
ととなるために、平板（１２）と軸受板（１３）との間
に潤滑膜が発生し１回転軸（１＋）の端部に固定された
平板（１２）と軸受板（１１）との摺動面にボンピング
効果により供給され、摺動トルクを著しく低減させ回転
するのである。The spiral groove (14) of the bearing plate (13) constituting the plane bearing (IOA) in which this spiral groove is formed
) is a plan view showing the shape of. At the end of the rotating shaft (11) of the plane bearing (IOA) in which this spiral groove is formed, there is a flat plate (12) as a journal perpendicular to the axis.
) is fixed, and a bearing plate (13) on the fixed side is arranged opposite to this flat plate (12).
A plurality of spiral grooves (14) are formed on the surface facing the journal. This plane bearing (IOA)
When the rotation shaft (11) rotates in the direction of the arrow (15), that is, counterclockwise, it rotates together with the flat plate (12), and the lubricant in the spiral groove simultaneously rotates into the spiral a (14). Since the flow flows inward from the outer periphery along 12) and the bearing plate (11) by the pumping effect, the sliding torque is significantly reduced and the bearing plate (11) rotates.
第３１５４にはへリングボーン状の溝が形成された軸受
（１０Ｂ）の一部破砕断面図が示してあり、この場合回
転軸（ｔｌ）は透視した状態で示しである。このへリン
グボーン状の溝が形成された軸受（ＩＯＢ）にあっては
、その回転軸（１１）の外周面であるジャーナルと固定
側の軸受（１６）との間てラジアル軸受を構成しており
、軸受（１６）の内周面にヘリングボーン（魚の骨）状
の溝（１４）が形成されている。このヘリングボーン状
溝の中に潤滑剤が充填してあり、回転軸（１１）が矢印
（１５）の方向へ回転することによって溝中の潤滑剤が
軸受（１６）の両側から中央部へ引き込まれるので、回
転軸（ｔｉ）のジャーナルと軸受（１６）との間に潤滑
膜が形成され、摺動トルクを著しく低減させ回転するの
である。No. 3154 shows a partially exploded sectional view of a bearing (10B) in which a herringbone-shaped groove is formed, and in this case, the rotation axis (tl) is shown in a transparent state. In this bearing (IOB) in which a herringbone-shaped groove is formed, a radial bearing is constructed between the journal, which is the outer peripheral surface of the rotating shaft (11), and the fixed side bearing (16). A herringbone (fish bone) shaped groove (14) is formed on the inner peripheral surface of the bearing (16). This herringbone groove is filled with lubricant, and as the rotating shaft (11) rotates in the direction of the arrow (15), the lubricant in the groove is drawn from both sides of the bearing (16) into the center. As a result, a lubricating film is formed between the journal of the rotating shaft (ti) and the bearing (16), and the sliding torque is significantly reduced to allow rotation.
第４図に示したものはスパイラル状の溝が形成された円
錐軸受（ｉｏｃ）であって、その回転軸（１１）の端部
な円錐台形のジャーナルとし、その表面にスパイラル状
の溝（１４）を形成し、この円錐と対応して軸受（１６
）側に形成された凹部（１６ａ）との間の相対回転運動
によってスパイラル状の溝（１４）が形成されたジャー
ナル面と軸受（１６）の凹部（１６ａ）との間に、潤滑
膜が発生し摺動トルクを著しく低減させるものであり、
スラスト荷重ばかりでなくラジアル荷重をも支えること
ができるものである。The one shown in Fig. 4 is a conical bearing (IOC) with a spiral groove formed thereon.The end of the rotating shaft (11) is a truncated conical journal, and the spiral groove (14) is formed on the surface of the conical bearing (IOC). ), and a bearing (16
) side, a lubricating film is generated between the journal surface in which the spiral groove (14) is formed and the recess (16a) of the bearing (16). This significantly reduces the sliding torque.
It can support not only thrust loads but also radial loads.
第５図はスパイラル状の溝が形成された球面軸受（ｉｏ
ｏ）であって、回転軸（１１）の端部な球面形状のジャ
ーナルとし、併せて軸受（１６）側にも回転軸（１１）
の端部の球面に対応する球面状の凹部（１７）を形成し
て、回転軸（１１）側のジャーナル表面にスパイラル状
の溝（【４）を設けたもので、この溝中に潤滑剤が充填
しである。この球面軸受（１００）もスラスト荷重とラ
ジアル荷重とを同時に支えることができるものである。Figure 5 shows a spherical bearing (io
o) is a spherical journal at the end of the rotating shaft (11), and there is also a rotating shaft (11) on the bearing (16) side.
A spherical concave portion (17) corresponding to the spherical surface of the end is formed, and a spiral groove (4) is provided on the journal surface on the rotating shaft (11) side. is filled. This spherical bearing (100) can also support thrust loads and radial loads at the same time.
なお、前述の潤滑剤を充填する溝を形成する面としては
、ジャーナル側、軸受側のいずれの面でもよく、またス
パイラル状の溝あるいはへリングボーン状の溝に同じく
隣接するランドは平滑な平面または曲面であることが必
要で、且つ、スパイラル状の溝あるいはへリングボーン
状の溝が形成されていない側の相対向する面も、ランド
と同じく平滑な平面または曲面でなければならない。Note that the surface on which the groove filled with the lubricant described above is formed may be either the journal side or the bearing side, and the land adjacent to the spiral groove or herringbone groove may be a smooth flat surface. Alternatively, the opposite surface on the side where the spiral groove or herringbone groove is not formed must also be a smooth flat or curved surface like the land.
次に本発明の摺動部材を実施例に基づいて詳細に説明す
る。Next, the sliding member of the present invention will be explained in detail based on examples.
（実施例）
第１図及び第２図に示したスパイラル状の溝を有する平
面軸受（ＩＯＡ）を次のように製造した。(Example) A plane bearing (IOA) having a spiral groove shown in FIGS. 1 and 2 was manufactured as follows.
（１）成形工程
炭化珪素の微粉末（平均粒径（Ｌ１５ｇ ｍ ）を円板
状に成形した後、得られた生成形体を常圧高温下で焼成
し、直径４０ ｍ ｍ 、厚さ２ ｍ ｍの円板状の形
状とした。このセラミックは気孔率が６％であった。ま
た、この形状の表面（スパイラル状の溝が加工されるべ
き面）をラップ仕上げによって平滑でうねりが少ない平
面とした。(1) Molding process After molding silicon carbide fine powder (average particle size (L 15 g m)) into a disc shape, the resulting formed body was fired at normal pressure and high temperature to have a diameter of 40 mm and a thickness of 2 m. The ceramic had a porosity of 6%.The surface of this shape (the surface on which the spiral grooves were to be machined) was lapped to make it a smooth flat surface with few undulations. And so.
（２）前処理工程
前記成形工程で得られた平滑な炭化珪素円板をトリクレ
ンによって洗浄し、９０〜１００℃の２０ｗｔ％ＮａＯ
Ｈ水溶液に５分間浸漬して脱脂した。(2) Pre-treatment step The smooth silicon carbide disk obtained in the above molding step was washed with trichloride and treated with 20 wt% NaO at 90-100°C.
It was degreased by immersing it in a H aqueous solution for 5 minutes.
脱脂後６０℃の温水で５分間洗浄し、次いで１０ｗｔ％
Ｈ，Ｓｏ、水溶液で中和し、さらに６０℃の温水で洗浄
しセラミックの円板の表面を正常な状態とした。After degreasing, wash with warm water at 60°C for 5 minutes, then 10wt%
It was neutralized with H, So, and aqueous solutions, and further washed with warm water at 60°C to bring the surface of the ceramic disc into a normal state.
（３）塗布工程
液状感光性樹脂としてケイ皮酸エステル系樹脂（東京応
化丁Ｘ株式会社製ｒＯＦＲＲＪ ）を用い、これに溶剤
としてトルエンを適当驕添加し粘度１箇して清浄な円板
の表面に塗布した。尚、塗布する場合の粘度はｌＯ〜５
ｏｐｓの範囲であり、円板を浸漬する場合には５〜２０
ＰＳの粘度が適していた。(3) Coating process A cinnamate ester resin (rOFRRJ manufactured by Tokyo Ohkacho X Co., Ltd.) is used as the liquid photosensitive resin, and an appropriate amount of toluene is added to it as a solvent to achieve a viscosity of 1 point and the surface of a clean disk is coated. It was applied to. In addition, the viscosity when applying is 1O~5
ops range, from 5 to 20 when dipping the disc.
The viscosity of PS was suitable.
（４）予備硬化工程
液状感光性樹脂が塗布された円板をｔｏｏ ’ｃで１５
分間保ち硬化させた。尚、感光性樹脂層の膜厚は塗布工
程二予備硬化工程を綴り返し行うことにより所望の膜厚
とすることができる０本実施例においては塗布工程・予
備硬化工程を３回繰り返し行うことによって１５ｐｍの
予備的に硬化された感光性樹脂をセラミックの円板の表
面に形成した。(4) Pre-curing process The disk coated with liquid photosensitive resin is heated to
Leave for a minute to harden. In addition, the thickness of the photosensitive resin layer can be made to the desired thickness by repeating the coating process and the preliminary curing process. In this example, the coating process and the preliminary curing process are repeated three times. 15 pm of pre-cured photopolymer was applied to the surface of the ceramic disc.
（５）露光１程
ｆ−備硬化した感光性樹脂で覆われたセラミックの円板
に、パターンフィルムをセットして超高圧水銀灯を使用
し、５０ｍＪ／ｃｒｎ’の光を３０秒間露光した。(5) Exposure 1 degree f - A pattern film was set on a ceramic disc covered with a hardened photosensitive resin, and exposed to light of 50 mJ/crn' for 30 seconds using an ultra-high pressure mercury lamp.
このパターンフィルムには、予めスパイラル模様が形成
されているので超高圧水銀灯下で露光した場合、パター
ンフィルムの透明な部分の下にある感光性樹脂層に対し
て光が照射されることになる。This pattern film has a spiral pattern formed in advance, so when exposed under an ultra-high pressure mercury lamp, the photosensitive resin layer under the transparent part of the pattern film will be irradiated with light.
（６）パターン成形工程
露光後のセラミックを２５℃の現像液で２分間処理し、
露光された部分の感光性樹脂と反応させてスパイラル模
様のパターンを発現させ、次いで未露光の感光性樹脂層
を除去した。(6) Pattern forming process After exposure, the ceramic is treated with a developer at 25°C for 2 minutes.
A spiral pattern was developed by reacting with the photosensitive resin in the exposed areas, and then the unexposed photosensitive resin layer was removed.
（７）溝加工工程
セラミックの平滑な表面をスパイラル模様の樹脂層で覆
ってなるパターン形成工程後のセラミックの表面に、平
均粒径が７００メツシユの炭化珪素粒子を用いて平均深
さが約１５４ｍとなるようにショツトブラストを行った
。(7) Grooving process Silicon carbide particles with an average particle diameter of 700 mesh are used on the surface of the ceramic after the pattern forming process in which the smooth surface of the ceramic is covered with a resin layer with a spiral pattern, and the average depth is approximately 154 m. Shot blasting was performed so that
（８）剥脱工程
２５℃に維持した専用の剥脱液（塩化メチレン）に２分
間侵漬し、樹脂層を除去し、温水で洗浄した。(8) Stripping process The resin layer was removed by immersion in a special stripping solution (methylene chloride) maintained at 25° C. for 2 minutes, and washed with warm water.
第７図は、溝が加工成形されたセラミックの円板の表面
における面粗度を計測したチャートである。FIG. 7 is a chart showing the surface roughness of the surface of a ceramic disk into which grooves have been formed.
この第７図から明らかなように、ランドに相当する部分
（４１）は樹脂層で被塑されていたためにショツトブラ
ストによっても何等損傷を受けておらず、平滑な面が維
持されており、ランド（４１）及びグループ（４２）の
凹凸模様もシャープであった。そのランドの深さは１５
ＩＬｍであった。As is clear from Fig. 7, the portion (41) corresponding to the land was plasticized with a resin layer, so it was not damaged in any way by shot blasting, and the smooth surface was maintained. The uneven patterns of group (41) and group (42) were also sharp. The depth of that land is 15
It was ILm.
（９）潤滑剤の充填工程
以上のように溝を形成したセラミックの円板に、炭素含
有量８０％の高炭化率ピッチを４００〜５００℃で加熱
し、塗布した後、ｌＯ％硝酸にて不融化処理を行なった
。次いで、前記円板をアルゴンガス中にて２１００℃ま
て加熱した。(9) Lubricant filling process After applying high carbonization pitch with a carbon content of 80% to a ceramic disc with grooves formed in the above manner by heating it at 400 to 500℃, it is coated with lO% nitric acid. An infusible treatment was performed. The disk was then heated to 2100° C. in argon gas.
前記操作を３度繰り返したところ、前記スパイラル状の
溝の中に炭素が７５容量％充填されていた。When the above operation was repeated three times, the spiral grooves were filled with 75% by volume of carbon.
（ｌＯ）摺動試験
上述した黒鉛が溝中に充填された材料と、これと同様の
形状であるが黒鉛が充填されていない軸受とを、相手材
として同じ炭化珪素セラミックスを使用して摺動試験を
行った。(lO) Sliding test The above-mentioned material whose grooves are filled with graphite and a bearing of a similar shape but not filled with graphite are subjected to sliding tests using the same silicon carbide ceramic as the mating material. The test was conducted.
摺動条件は８０％がＮ、、１５％がＣＯ２，５％が０２
である温度が５００℃の燃焼ガス中において。The sliding conditions are 80% N, 15% CO2, 5% 02
in combustion gas at a temperature of 500°C.
荷重を５〜１００ ｋｇ／ｃｍ’、摺動スピードｉｎ／
秒であった。Load from 5 to 100 kg/cm', sliding speed in/
It was seconds.
第６図は測定した試験結果を示すグラフであり、図中の
Ｏ印は本発明の溝の中に黒鉛が充填された軸受を使用し
た場合であり、ｘ印は溝の中に黒鉛が充填されていない
軸受を使用した場合である。 第６図かられかるように
、単にセラミック材料にスパイラル状の溝を形成し、高
温下で摺動を行っても、低い荷重（１０ｋｇ／ｃゴ）で
、０．５の高い摩擦係数となるのに対し、本発明のスパ
イラル状の溝をに黒鉛が充填された材料の摩擦係数は７
５ｋｇ／ｃｍ″の高荷重まで０．２の低い摩擦係数とな
り、優れた特性を有することがわかる。Fig. 6 is a graph showing the measured test results, and the O mark in the figure is the case when the bearing whose groove is filled with graphite according to the present invention is used, and the x mark is the case where the groove is filled with graphite. This is the case when using a bearing that is not As can be seen from Figure 6, even if spiral grooves are simply formed in the ceramic material and sliding is performed at high temperatures, the coefficient of friction is as high as 0.5 under a low load (10 kg/c). In contrast, the coefficient of friction of the material in which the spiral grooves of the present invention are filled with graphite is 7.
It can be seen that the friction coefficient is as low as 0.2 up to a high load of 5 kg/cm'', indicating that it has excellent characteristics.
実施例２
実施例１と同様であるが、セラミックとして、３％のＹ
２Ｏユを含有する部分安定化ジルコニアセラミックを焼
成した。この焼結体の気孔率は２３％であった。同様に
して、スパイラル状の溝を形成した。溝の深さは２５ｇ
ｍであった。この溝に、二硫化モリブデンをスパッタリ
ングで被膜形成させた。この結果、溝の中に二硫化モリ
ブデンが８５％充填されていた０次いで、前記溝の中に
さらにフッ素系グリースを塗布し、溝部を完全に充填し
た。この材料に対して、相手材としてホットプレス窒化
珪素焼結体を使用して真空下で摺動試験を行った。なお
、比較として、銀蒸着を行った鋼材とホットプレス窒化
珪素焼結体とを摺動した。Example 2 Same as Example 1, but with 3% Y as ceramic
A partially stabilized zirconia ceramic containing 2OY was fired. The porosity of this sintered body was 23%. Similarly, spiral grooves were formed. The depth of the groove is 25g
It was m. A film of molybdenum disulfide was formed in this groove by sputtering. As a result, the groove was 85% filled with molybdenum disulfide.Next, fluorine-based grease was further applied into the groove to completely fill the groove. A sliding test was conducted on this material under vacuum using a hot-pressed silicon nitride sintered body as a mating material. For comparison, a steel material coated with silver and a hot-pressed silicon nitride sintered body were slid together.
摺動条件は荷重が、５０ｋｇ／ｃｔｎ’、摺動速度ｌ
ｍ／ｍ ｉ ｎ〜１０Ｇｍ／ｍ ｉ ｎて真空度３〜６
×１０”’Ｔ ｏ ｒ ｒで約１００ｍ ｉ ｎ連続運
転した後の動摩擦数を測定した。銀蒸着の鋼材の摺ｇｋ
＃性は８ｍ ／ ｍ ｉ ｎまでは、０．１３であるの
に対し、１０ｍ／ｍ ｉ ｎを越えると急激に大きくな
り、０．４〜１．０となり激しく摩耗した。これに対し
、本発明の軸受は、８０ｍ ／ ｍ ｉ ｎまで摩擦係
数は、０．１１〜０．１２．１００ｍ ／ ｍ ｉ ｎ
でも０．２０の優れた摺動特性を示し、摩耗量も０．１
ｐｍ／ｋｍであり、極めて優れていた。The sliding conditions are a load of 50 kg/ctn' and a sliding speed of l.
m/min~10Gm/min and degree of vacuum 3~6
The number of dynamic friction was measured after continuous operation for about 100 min at ×10''T o r r.
The # property was 0.13 up to 8 m/min, but when it exceeded 10 m/min, it suddenly increased to 0.4 to 1.0, resulting in severe wear. On the other hand, the bearing of the present invention has a friction coefficient of 0.11 to 0.12.100 m/min up to 80 m/min.
However, it shows excellent sliding properties of 0.20, and the amount of wear is also 0.1.
pm/km, which was extremely excellent.
（発明の効果）
以上詳述した通り、本発明は、相対回転を行なう軸受あ
るいはジャーナルのいずれか少なくとも一方の部材がセ
ラミックであって、このセラミックからなる部材の表面
にスパイラル状の溝が形成され、前記セラミックのスパ
イラル状の溝の中に潤滑剤が充填されていることにその
特徴があり、これにより、高温ｒあるいは真空下の摺動
トルクを低減した作動効率の優れた軸受を提供すること
ができるのである。(Effects of the Invention) As detailed above, the present invention is characterized in that at least one member of the bearing or journal that performs relative rotation is made of ceramic, and spiral grooves are formed on the surface of the member made of ceramic. The present invention is characterized by the fact that the spiral grooves of the ceramic are filled with lubricant, thereby providing a bearing with excellent operating efficiency that reduces sliding torque at high temperatures or under vacuum. This is possible.
従って１本発明の摺ｅａＢ材は、各種熱媒雰囲気中、低
温下あるいは高温下等の通常の潤滑剤を使用し難い条件
下で使用される例えばエアコン用軸受、冷暖房機用軸受
、冷凍機用軸受あるいはコンプレッサー等の用途に対し
て、あるいは真空下。Therefore, the sliding eaB material of the present invention is suitable for use in various heat medium atmospheres, low temperatures or high temperatures, and other conditions where it is difficult to use ordinary lubricants, such as bearings for air conditioners, bearings for air conditioners, and bearings for refrigerators. For applications such as bearings or compressors, or under vacuum.
例えば宇宙空間で使用する軸受等、好適である。For example, it is suitable for bearings used in outer space.
また１本発明の摺動部材と同じ素材は、軸受以外の動圧
を利用できる用途、例えばメカニカルシール等の部材に
対しても、本発明と同様のスパイラル状の溝又はヘリン
グボーン状の溝中に潤滑剤を充填することにより極めて
好適に使用することができる。In addition, the same material as the sliding member of the present invention can also be used in applications where dynamic pressure can be used other than bearings, such as mechanical seals, etc., in spiral grooves or herringbone grooves similar to the present invention. It can be used very conveniently by filling it with a lubricant.
第１図は本発明に係る軸受の部分正面図、第２図は軸受
板の平面図、第３図はへリングボーン状の溝を有する軸
受の部分拡大断面図、第４図はスパイラル状の溝を有す
る円錐軸受の部分拡大断面図、第５図はスパイラル状の
溝を有する球面軸受の部分拡大断面図、第６図は摺動試
験によって得られた結果を示すグラフ、第７図は軸受の
表面の面粗度を示すグラフである。
（以 上）Fig. 1 is a partial front view of a bearing according to the present invention, Fig. 2 is a plan view of a bearing plate, Fig. 3 is a partially enlarged sectional view of a bearing having a herringbone groove, and Fig. 4 is a partial front view of a bearing having a herringbone groove. Fig. 5 is a partially enlarged sectional view of a conical bearing with grooves, Fig. 5 is a partially enlarged sectional view of a spherical bearing with spiral grooves, Fig. 6 is a graph showing the results obtained from the sliding test, and Fig. 7 is the bearing. It is a graph showing the surface roughness of the surface. (that's all)
Claims (8)
一方の部材がセラミックによって構成されてなる軸受に
おいて、前記セラミックは相手部材に対向する面に溝が
設けられており、かつ該溝の中に潤滑剤が充填されてな
ることを特徴とする軸受。(1) In a bearing in which at least one member of the bearing and the journal facing each other is made of ceramic, the ceramic is provided with a groove on the surface facing the other member, and the groove is provided with a groove, and lubrication is provided in the groove. A bearing characterized by being filled with an agent.
ｉＯ＿２、ＺｒＯ＿２、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、Ｂ＿
４Ｃ、ＷＣ、Ｃｒ＿３Ｃ＿２、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、ＢＮ、
ＴｉＮ、ＡｌＮ、ＴｉＢ＿２、ＣｒＢ＿２、ＺｒＢ＿２
コージェライト、ムライト、ＴｉＯ＿２、あるいはこれ
らの複合物から選択されるいずれか少なくとも１種であ
る特許請求の範囲第１項記載の軸受。(2) The ceramic is mainly Al_2O_3S
iO_2, ZrO_2, SiC, TiC, TaC, B_
4C, WC, Cr_3C_2, Si_3N_4, BN,
TiN, AlN, TiB_2, CrB_2, ZrB_2
The bearing according to claim 1, which is at least one selected from cordierite, mullite, TiO_2, or a composite thereof.
の範囲第１項あるいは第２項記載の軸受。(3) The bearing according to claim 1 or 2, wherein the depth of the groove is at least 2 μm.
、鉱油、動植物油、パラフィン系オイル、ナフテン系オ
イルより選ばれるいずれか少なくとも１種である特許請
求の範囲第１項〜第３項記載の軸受。(4) Claims 1 to 3, wherein the lubricant is at least one selected from fluorine oil, silicone oil, mineral oil, animal and vegetable oil, paraffin oil, and naphthenic oil. bearing.
脂、ポリエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブ
チレンテレフタレート樹脂、スチレンアクリロニトリル
樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリフ
ェニレンサルファイド樹脂、シリコーン樹脂あるいはフ
ッ素樹脂から選択されるいずれか少なくとも１種である
特許請求の範囲第１項〜第３項記載の軸受。(5) The lubricant is at least one selected from polyacetal resin, polyamide resin, polyethylene resin, polycarbonate resin, polybutylene terephthalate resin, styrene acrylonitrile resin, polypropylene resin, polyurethane resin, polyphenylene sulfide resin, silicone resin, or fluororesin. The bearing according to claims 1 to 3, which is one type of bearing.
、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、酸化鉛、フ
タロシアニン、ＣｄＣｌ＿２、セレン化タングステン、
セレン化モリブデン、セレン化ニオブ、グラファイト層
間化合物、ＣｄＩ＿２、金、銀、鉛、錫、インジウムか
ら選ばれるいずれか少なくとも１種である特許請求の範
囲第１項〜第３項記載の軸受。(6) The lubricant is graphite, fluorinated graphite, BN
, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, lead oxide, phthalocyanine, CdCl_2, tungsten selenide,
The bearing according to claims 1 to 3, which is at least one selected from molybdenum selenide, niobium selenide, graphite intercalation compound, CdI_2, gold, silver, lead, tin, and indium.
れてなる特許請求の範囲第１項〜第６項記載の軸受。(7) The bearing according to any one of claims 1 to 6, wherein the groove is filled with at least 30% by volume of lubricant.
特許請求の範囲第１項〜第７項記載の軸受。(8) The bearing according to any one of claims 1 to 7, wherein the ceramic has a porosity of 50% by volume or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31370786A JPS63163026A (en) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | Bearing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31370786A JPS63163026A (en) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | Bearing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63163026A true JPS63163026A (en) | 1988-07-06 |
Family
ID=18044549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31370786A Pending JPS63163026A (en) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | Bearing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63163026A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB2230827A (en) * | 1989-04-26 | 1990-10-31 | Brother Ind Ltd | Ceramic bearing |
| FR2712657A1 (en) * | 1993-11-16 | 1995-05-24 | Desmarquest Ceramiques Tech | Pair of ceramic lubricated discs for mixer or blender taps |
| US5422322A (en) * | 1993-02-10 | 1995-06-06 | The Stackpole Corporation | Dense, self-sintered silicon carbide/carbon-graphite composite and process for producing same |
| JP2008275115A (en) * | 2007-05-07 | 2008-11-13 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | Oil-impregnated sintered bearing for fan motor |
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-
1986
- 1986-12-25 JP JP31370786A patent/JPS63163026A/en active Pending
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