(57)【要約】【目的】小さな径の軸受であっても安定した摺動性を有する摺動部材の製造方法を提供する。【構成】棒状の樹脂材を所定の外形寸法に塑性変形させる塑性変形工程と、金属パイプに塑性変形工程を経た棒状の樹脂材を挿入して樹脂材と金属パイプとの間に接着剤を塗布する接着工程と、接着工程を経た樹脂材内蔵金属パイプを所定の温度で加熱することにより樹脂材を塑性変形前の状態に復元させる加熱工程と、からなる製造方法により製造された摺動部材は、径の小さなブシュ５であっても樹脂厚さを自由に設定することができるため、内径加工を施しても摺動樹脂層以外の金属層が現われることがなく、安定した摺動性を得ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の金属製基材の内周面に樹脂製摺動層が被覆される摺動部材の製造方法において、
前記樹脂製摺動層を構成する棒状の樹脂材を所定の外形寸法に塑性変形させる塑性変形工程と、
前記金属製基材を構成する所定長さを有する金属パイプに前記塑性変形工程を経た棒状の樹脂材を挿入して樹脂材と金属パイプとの間に接着剤を塗布する接着工程と、
前記接着工程を経た樹脂材内蔵金属パイプを所定の温度で加熱することにより前記樹脂材を塑性変形前の状態に復元させる加熱工程と、
からなることを特徴とする摺動部材の製造方法。
【請求項２】
前記塑性変形工程に供する棒状の樹脂材は、その外周面が表面処理工程を経たものであることを特徴とする請求項１記載の摺動部材の製造方法。
【請求項３】
前記塑性変形工程に供される金属パイプは、その内周面が表面処理工程を経たものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の摺動部材の製造方法。
【請求項４】
前記接着工程は、前記樹脂材の外周面に接着剤を塗布した後に前記金属パイプに挿入することにより樹脂材と金属パイプとの間に接着剤を塗布する工程であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の摺動部材の製造方法。
【請求項５】
前記接着工程は、前記樹脂材を前記金属パイプに挿入した後に接着剤を充填することにより樹脂材と金属パイプとの間に接着剤を塗布する工程であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の摺動部材の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂製摺動層を構成する棒状の樹脂材は、内部が中空の樹脂パイプ又は内部が充填している樹脂バーであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の摺動部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状の金属製基材の内周面に樹脂製摺動層が被覆される摺動部材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平１０−２４６３５２号公報の図７に示されるように、リニアソレノイドの弁部に電磁吸引力を伝達するシャフトを摺動自在に支持する摺動部材として、所謂ブシュが用いられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２４６３５２号公報（図７）
このリニアソレノイドに使用されるブシュは、その内径の極めて小さい（例えば、４〜６ｍｍ）ものが使用されるが、そのような小さなブシュであっても、鋼板等の裏金に銅合金粉末を焼結して多孔質の合金層を形成し、この合金層に摺動樹脂層を含浸被覆した帯状の複層樹脂摺動板を円筒加工することにより製造されたものが使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記リニアソレノイドに使用されるブシュは、同軸度、同芯度が要求され、そのために内径加工が必要となる。その際、樹脂層が薄いために銅合金層が露出し、安定した摺動性を有するブシュを製造することができないという問題があった。本発明は、上記した事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、小さな径の軸受であっても安定した摺動性を有する摺動部材の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１に係る発明においては、円筒状の金属製基材の内周面に樹脂製摺動層が被覆される摺動部材の製造方法において、前記樹脂製摺動層を構成する棒状の樹脂材を所定の外形寸法に塑性変形させる塑性変形工程と、前記金属製基材を構成する所定長さを有する金属パイプに前記塑性変形工程を経た棒状の樹脂材を挿入して樹脂材と金属パイプとの間に接着剤を塗布する接着工程と、前記接着工程を経た樹脂材内蔵金属パイプを所定の温度で加熱することにより前記樹脂材を塑性変形前の状態に復元させる加熱工程と、からなることを特徴とする。このような製造方法により、塑性変形させた樹脂材が熱によって膨張し、その膨張によって金属パイプと樹脂材との間に塗布された接着剤が隙間なく両者を接着させることができる。このようにして製造された軸受摺動部材は、径の小さな軸受であっても樹脂厚さを自由に設定することができるため、内径加工を施しても摺動樹脂層以外の金属層が現われることがなく、安定した摺動性を得ることができる。
【０００６】
なお、金属パイプの組成としては、鋼合金、ステンレス鋼、アルミ合金等が使用され、その長さは、数百ｍｍ〜数千ｍｍのものを使用し、樹脂材を挿入して内径加工した製造品を所望の幅（例えば、４ｍｍ）毎に切断してブシュとして使用する。したがって、生産性が極めて高い製造方法である。
【０００７】
また、塑性変形される棒状の樹脂材としては、熱可塑性樹脂であればよいが、特に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルホロエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）のいずれか一種、または、これらの熱可塑性樹脂に固体潤滑剤（例えば、グラファイト、二硫化モリブデン）繊維（例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維）や無機充填材を添加したものが使用される。また、塑性変形は、延伸法又は固相押出法により断面形状を減少するように変形され、変形後の直径が挿入される金属パイプの内径よりもやや小さくなる（クリアランスが０．２ｍｍ〜０．６ｍｍ）ように塑性変形される。
【０００８】
なお、樹脂材としては、内部が中空の樹脂パイプ又は内部が充填している樹脂バーを使用することができる（請求項６に係る発明）が、樹脂パイプを使用した場合には、内径加工を行わなくても良い場合があり、仮に行う場合でも内径加工を極めて簡単に行うことができ、一方、樹脂バーを使用した場合には、任意の樹脂厚さの摺動部材を製造することができる。
【０００９】
また、金属パイプと樹脂材との間に充填される接着剤として、化学反応型接着剤（エポキシ系、アクリル系、ウレタン系等）とホットメルト型接着剤（ポリエステル系、ポリアミド系、ポリオレフィン系等）とがあり、耐熱性を要する場合は、化学反応型接着剤の２液型加熱硬化接着剤が好ましい。そして、接着工程で接着剤を塗布する方法として、樹脂材の外周面に接着剤を塗布した後に金属パイプに挿入することにより樹脂材と金属パイプとの間に接着剤を塗布する方法（請求項４の発明）と、樹脂材を金属パイプに挿入した後に接着剤を充填することにより樹脂材と金属パイプとの間に接着剤を塗布する方法（請求項５の発明）とがある。上記の方法は、接着剤の粘度によって使い分ける。前者の方法では、接着剤の粘度が高い場合に適し、後者の方法では、接着剤の粘度が低い場合に適する。また、後者の方法において、金属パイプが長く樹脂材として樹脂パイプを使用した場合には、樹脂パイプの一端を閉塞しておき、その閉塞した側の端部を粘性を低くした接着剤にドブ付けして真空吸引することによって塗布される。また、上部から金属パイプと樹脂材との間隙に接着剤を流し込むことにより塗布される。
【００１０】
また、接着剤が接着する棒状の樹脂材の外周面や、金属パイプの内周面は、表面処理を行うこと（請求項２，３の発明）により、接着力を向上させることができる。この場合、例えば、金属パイプの表面処理としては、まず、金属パイプを脱脂処理し、続いて接着面をブラスト加工又はエッチング処理又は機械加工により粗面化し、さらに酸洗い、放電加工などを行い表面に付着した不純物を除去して接着面を活性化する方法によって行われる。一方、樹脂材の表面処理としては、接着面をブラスト加工又はコロナ放電加工又は紫外線加工又はエッチング処理により粗面化する方法によって行われる。
【００１１】
更に、加熱工程における加熱温度は、樹脂材の種類にもよるが約１５０℃以上で樹脂材の融点よりも１０℃〜２０℃低い温度で数分間行うことが望ましい。加熱工程の後には、自然冷却後、所定の機械加工を行って所望の軸受を製造する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る製造方法により作成した摺動部材をブシュとして利用したリニアソレノイドの断面図である。
【００１３】
図１において、リニアソレノイド１は、調圧弁部３と電磁石部２とからなり、電磁石部２は、調圧弁部３に電磁吸引力を伝達するシャフト４を摺動自在に支持するブシュ５が内周壁に配設された中空筒状体のコア６と、該コア６の外側に取り付けられ且つコネクタ７を有するボビン８と、該ボビン８の外周壁にコイル巻き線を巻き付けることにより形成されたコイル９と、から構成されている。一方、調圧弁部３は、前記シャフト４に連結されるスプール１１を摺動自在に内蔵し且つ供給圧を供給する供給ポート１２と調整された出力圧を供給する出力ポート１３と圧油を排出する排出ポート１４と出力圧をフィードバックさせるフィードバックポート１５とを備えた弁スリーブ１０と、該弁スリーブ１０に装着される受け栓１７と、前記スプール１１との間に介挿されて該スプール１１を一側方に付勢するスプリング１６と、から構成されている。
【００１４】
しかして、電磁石部２による荷重とスプリング１６による荷重と出力圧フィードバック荷重とのバランスを図ることにより供給圧を前記電磁石部２への入力電気信号に対応して出力圧に調整して供給しえるように構成されている。したがって、シャフト４は、ブシュ５に接触支持されてコア６内を摺動することになるが、本実施形態におけるブシュ５の内径は約４ｍｍであり長さも約４ｍｍである。
【００１５】
そして、このような内径の小さなブシュ５は、本発明に係る製造方法によって製造することにより簡単に製造することができる。本発明に係る製造方法は、前述したように、まず、前処理として、接着剤が接着する棒状の樹脂材の外周面を粗面化及び活性化する表面処理を行う。樹脂材の表面処理としては、樹脂材のベース樹脂がＰＴＦＥである場合には、金属ナトリウム液中にＰＴＦＥ樹脂を浸漬させ、ＰＴＦＥ表面から脱フッ素処理を行う方法により活性化する。一方、金属パイプの内周面も表面処理を行った方が望ましいが、この金属パイプの表面処理としては、まず、金属パイプを脱脂処理し、続いて接着面をブラスト加工又はエッチング処理又は機械加工により粗面化し、さらに酸洗い、放電加工などを行い表面に付着した不純物を除去して接着面を活性化する方法によって行われる。
【００１６】
次いで、表面処理が行われた棒状の樹脂材を所定の外形寸法に延伸法又は固相押出法によって塑性変形させた後、金属パイプに塑性変形させた棒状の樹脂材を挿入して樹脂材と金属パイプとの間に接着剤を塗布し、その後、樹脂材内蔵金属パイプを所定の温度で加熱することにより樹脂材を塑性変形前の状態に復元させる。その後自然冷却を行った後、内径の機械加工を行い、また所定幅に切断してブシュ５として使用する。
【００１７】
次に、本発明の製造方法によって製造した実施例について表１を参照して説明する。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
表１に示す実施例では、実施例１〜４の金属パイプとして内径が４ｍｍで長さが１０００ｍｍの鋼製パイプを使用した。また、樹脂材として実施例１〜４では、塑性変形前の外径が５ｍｍのパイプ材（実施例１，２，４）又はバー材（実施例３）を使用し、まず、ペーパーをかけた後前述したエッチング法による活性化表面処理を行って延伸法によって外径が３．５ｍｍとなるように塑性変形させた。なお、パイプ材（実施例１，２，４）の場合、延伸前の肉厚が０．５ｍｍであったものが延伸後０．４ｍｍとなった。また、樹脂材の組成は、実施例１，３がＰＴＦＥ単体を使用し、実施例２がＰＴＦＥにＧｒ（グラファイト）を添加したものを使用し、実施例４がＰＥＥＫを使用した。そして、実施例４のＰＥＥＫ材に対して上記の粗面化表面処理としては、ペーパーによる粗面化だけとした。
【００２０】
一方、実施例５，６の金属パイプとして内径が２０ｍｍで長さが１０００ｍｍの鋼製パイプを使用した。また、樹脂材として実施例５，６では、塑性変形前の外径が２１ｍｍのパイプ材（実施例５）又はバー材（実施例６）を使用し、まず、ペーパーをかけた後前述したエッチング法による活性化表面処理を行って延伸法によって外径が１９．５ｍｍとなるように塑性変形させた。なお、パイプ材（実施例５）の場合、延伸前の肉厚が１．０ｍｍであったものが延伸後０．９ｍｍとなった。また、樹脂材の組成は、実施例５がＰＴＦＥ単体を使用し、実施例６がＰＴＦＥにＧｒを添加したものを使用した。
【００２１】
上記のように構成される延伸後の樹脂材に接着剤を塗布しながら金属パイプに挿入した後、所定の温度で所定時間加熱した。なお、この加熱工程時に樹脂材がパイプ材の場合、内径部にエアー圧をかけることにより金属パイプと樹脂材の接着強化の面で有効である。
【００２２】
加熱後、自然冷却して製造された上記実施例１〜６を所定幅に切断して、内径の切削加工を行ったところ、いずれの実施例においても摺動樹脂層が金属パイプ内周面から剥がれ落ちることは無く、また、断面を顕微鏡で観察したところ、樹脂材と金属パイプとの間に空隙がなく接着剤によって両者が密着している状態が観察された。
【００２３】
以上、説明したところから明らかなように、本発明に係る製造方法は、従来の円筒加工に比べて、その製造が簡単で安価に摺動部材が製造でき、また、摺動部材の内径や長さを制限されることもないが、特に内径の小さな摺動部材又は長さの長い摺動部材の製造方法として好適である。
【００２４】
【発明の効果】
以上、説明したところから明らかなように、請求項１に係る発明の製造方法においては、径の小さな軸受であっても樹脂厚さを自由に設定することができるため、内径加工を施しても摺動樹脂層以外の金属層が現われることがなく、安定した摺動性を得ることができる。
【００２５】
また、請求項２及び請求項３に係る発明においては、金属パイプと樹脂剤の接着力を向上させることができる。
【００２６】
また、請求項４及び請求項５に係る発明においては、接着剤の塗布工程を簡単に行うことができる。
【００２７】
更に、請求項６に係る発明においては、樹脂パイプを使用した場合には、内径加工を行わなくても良い場合があり、仮に行う場合でも内径加工を極めて簡単に行うことができ、一方、樹脂バーを使用した場合には、任意の樹脂厚さの摺動部材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造方法により作成した摺動部材をブシュとして利用したリニアソレノイドの断面図である。
【符号の説明】
１  リニアソレノイド
４  シャフト
５  ブシュ（摺動部材）
【図１】
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