(57)【要約】【課題】内径のばらつきを抑えて軸受隙間を高精度に設定することのできる滑り軸受を提供する。【解決手段】圧粉成形工程、焼結工程、およびサイジング工程を経て形成された軸受本体２の内周に樹脂層３をインサート成形した滑り軸受１に対して、矯正用のピン５を圧入する。そして、ピン５を圧入した状態の滑り軸受１を例えば高温槽内に投入し、樹脂層３が軟化可能な程度の温度にまで加熱し、一定時間保持する。【選択図】図２
2009085233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の軸受本体の内周に樹脂層が設けられ、該樹脂層の内周面で軸受面が構成される滑り軸受の製造方法であって、
前記軸受本体の内周に前記樹脂層を設けた後、前記樹脂層の内周に矯正用のピンを圧入すると共に前記樹脂層を所定時間加熱して前記樹脂層を軟化させることにより、前記軸受面を矯正する滑り軸受の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂層が熱可塑性樹脂で形成されている請求項１に記載の滑り軸受の製造方法。
【請求項３】
前記樹脂層を構成する樹脂材料の荷重ひずみ温度以上融点未満の温度で前記樹脂層を加熱する請求項１に記載の滑り軸受の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂層は多孔質構造を有する請求項１に記載の滑り軸受の製造方法。
【請求項５】
超硬合金で形成された前記ピンを用いて前記軸受面の矯正を行う請求項１に記載の滑り軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は滑り軸受の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
滑り軸受には、その摺動面を金属で形成したものの他、樹脂被膜により摺動面を樹脂で形成したものが知られている。樹脂製の摺動面を有する滑り軸受は、金属製の滑り軸受と比べて低コストに製造可能であり、また、軸などの相手材を磨耗させるおそれも少ないことから、多くの用途に使用されている。
【０００３】
また、樹脂製の摺動面の温度変化に伴う寸法変化を抑える目的で、軸受外周部に金属を用い、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％とした滑り軸受が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
上記構成の滑り軸受であれば、樹脂層の収縮膨張などによる軸へのダキツキを防止することができ、また、支持すべき軸との隙間（軸受隙間）を安定させることができる。
【特許文献１】特開２００３−２３９９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の滑り軸受では、摺動面が樹脂層で形成されることから、例えば成形精度のばらつきがそのまま樹脂層の内径寸法のばらつきとなって現れやすい。これでは、軸受隙間のばらつきも大きくなるため、軸外径との公差（はめ合い）を大きく取らざるを得ず、回転精度の低下を招くおそれが生じる。
【０００６】
以上の事情に鑑み、本発明では、内径のばらつきを抑えて軸受隙間を高精度に設定することのできる滑り軸受を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、金属製の軸受本体の内周に樹脂層が設けられ、樹脂層の内周面で軸受面が構成される滑り軸受の製造方法であって、軸受本体の内周に樹脂層を設けた後、樹脂層の内周に矯正用のピンを圧入すると共に樹脂層を所定時間加熱して樹脂層を軟化させることにより、軸受面を矯正する滑り軸受の製造方法を提供する。
【０００８】
上記製造方法によれば、ピンの圧入により樹脂層が金属製の軸受本体との間で半径方向両側から加圧圧縮されると共に、この加圧圧縮状態で加熱されて軟化する。そのため、ピン抜き取り後も、圧入によりピンの外形に倣って変形した樹脂層の内周面がその変形した形態のままで維持される。よって、軸受面となる樹脂層の内周面を高精度に矯正することができ、これにより、軸とのはめ合い公差を従来よりも小さくして、優れた回転精度を有する滑り軸受を製造することが可能となる。
【０００９】
上述の加熱矯正は、樹脂層を熱可塑性樹脂で形成する場合に特に有効となる。熱可塑性樹脂であれば、加熱により比較的低い温度で軟化が始まるので、加熱による樹脂層へのダメージを小さく抑えつつ高精度に矯正することができる。また、熱可塑性樹脂であれば金属製の軸受本体をインサート部品として射出成形で形成できるので、矯正により高精度な軸受面を形成でき、かつ、この高精度な滑り軸受を低コストに製造することができる。
【００１０】
また、上記加熱温度に関し、具体的には、樹脂層を構成する樹脂材料の荷重ひずみ温度以上かつ融点未満の温度で樹脂層を加熱するのが好ましい。荷重ひずみ温度まで加熱することで樹脂層の軟化を一層容易にすることができる。また、加熱上限温度を融点未満としておくことで、加熱による樹脂層の型崩れを防いで、軸受面を含む樹脂層の形態を高精度に維持することができる。
【００１１】
また、樹脂層は多孔質構造を有するものでもよい。この多孔質構造を有する樹脂層の内周にピンを圧入して加熱矯正を行うことでピン抜き取り後の弾性復元量がさらに小さくなるので、加熱による軟化作用と相まって圧入時の形態を極力維持することができる。ここで、多孔質構造を有する樹脂層の具体例として、発泡により内部に連通する多孔質構造を有する樹脂層や、潤滑油との親和性に優れる樹脂からなる樹脂層、潤滑油を混合した状態で固化させることで分子間に潤滑油を保持させ、徐々に潤滑油が滲み出る物性をもたせた樹脂層、多孔質構造を有する充填材を配合してなる樹脂層などを挙げることができる。
【００１２】
また、加熱矯正に使用するピンとしては、剛性に優れかつ熱膨張係数の小さい材料で形成されたものがよく、具体的には超硬合金で形成されたものを挙げることができる。圧入時に縮径せず、かつ、加熱時に設定寸法から極力外れないようなピンを用いることで狙い通りの内径寸法に矯正することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上より、本発明に係る製造方法によれば、内径のばらつきを抑えて軸受隙間を高精度に設定することのできる滑り軸受を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図１および図２に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る滑り軸受１の縦断面図を示している。同図における滑り軸受１は略円筒状をなし、焼結金属で形成される軸受本体２と、軸受本体２の内周にに設けられる樹脂層３とからなる。滑り軸受１の内周には、樹脂層３の内周面で構成される軸受面４が形成されており、滑り軸受１の内周に挿入された軸Ｓを回転自在に支持するようになっている。
【００１６】
上記構成の滑り軸受１は、例えば原料となる金属粉末を圧粉成形する工程、圧粉成形体を焼結する工程、焼結体にサイジングを施す工程、サイジングを施した焼結体（軸受本体２）をインサート部品として樹脂層３を射出成形する工程、および、樹脂層３を加熱矯正する工程とを経て製造される。以下、樹脂層３を加熱矯正する工程について詳述する。
【００１７】
図２は、樹脂層３の加熱矯正工程を概念的に示す部分断面図である。図２に示すように、この加熱矯正は、まず、上記圧粉成形工程、焼結工程、およびサイジング工程を経て形成された軸受本体２の内周に樹脂層３をインサート成形したもの（矯正前の滑り軸受１）に対して、矯正用のピン５を圧入することにより行われる。この際、ピン５の外径ｄｏは、矯正後の樹脂層３の内径の狙い寸法にほぼ等しく設定されている。従い、外径ｄｏと、矯正前の樹脂層３の内径ｄｉとの間には圧入代に相当する寸法差が存在している。
【００１８】
そして、ピン５を圧入した状態の滑り軸受１を例えば高温槽内に投入し、樹脂層３が軟化可能な程度の温度にまで加熱し、一定時間保持する。なお、樹脂層３の加熱は、例えば滑り軸受１に圧入した状態のピン５を加熱することにより実施しても構わない。
【００１９】
このようにして、樹脂層３を圧縮した状態で一定時間加熱された滑り軸受１とピン５との一体品を高温層から取出し、常温まで冷却する。この際、常温まで冷却した段階でピン５を滑り軸受１から抜き取るようにしても構わないし、所定の温度まで自然冷却した段階でピン５を滑り軸受１から抜き取り、その後さらに、滑り軸受１を常温まで冷却するようにしても構わない。
【００２０】
上記製造工程を経て得られた滑り軸受１であれば、加熱矯正により軸受面４となる樹脂層３の内周面を高精度に矯正することができる。そのため、軸Ｓとのはめ合い公差を従来よりも小さくして、すなわち軸Ｓとの軸受隙間を非常に高精度に（小さく）設定することができ、優れた回転精度を発揮することができる。もちろん、高精度に形成されたピン５を用いて上述の加熱矯正を行うことで、樹脂層３の内径だけでなく、真円度ないし円筒度のばらつきに関しても小さくすることができる。
【００２１】
また、この際、想定される温度範囲内における樹脂層３と軸受本体２双方の膨張・収縮を考慮して、樹脂層３の厚み等を設定することも可能である。具体的には、樹脂層３における｛樹脂材料の線膨張係数（単位：℃-1）｝×｛樹脂層３の半径方向厚み（単位：μｍ）｝を０．１５以下とすることで、より好ましくは０．１３以下とすることで、さらに好ましくは０．１０以下とすることで、想定温度範囲内における樹脂層３の半径方向への膨張量と軸受本体２の拡径量とがほぼ釣り合う。その結果、樹脂層３の内周面で構成される軸受面４の温度変化による寸法変化を小さく抑えて、高い軸受精度を維持することができる。
【００２２】
また、矯正時の加熱温度に関し、具体的には、樹脂層３を構成する樹脂材料の荷重ひずみ温度以上かつ融点未満の温度で樹脂層を加熱するのが好ましい。荷重ひずみ温度まで加熱することで樹脂層３の軟化を一層容易にすることができる。また、加熱上限温度を融点未満としておくことで、加熱による樹脂層３の型崩れを防いで、軸受面４を含む樹脂層３の形態を高精度に維持することができる。
【００２３】
ここで、樹脂層３には、種々の樹脂材料を使用することができ、特に摺動性に優れた材料を好適に使用することができる。固体潤滑剤や潤滑油を配合することも可能である。具体的には、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン等のポリエチレン樹脂、変性ポリエチレン樹脂、水架橋ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、クロロトリフルオロエチレン樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂肪族ポリケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂等を例示することができる。また、上記樹脂材料から選ばれた２種以上の材料の混合物、すなわちポリマーアロイなどを使用することもできる。
【００２４】
上記例示の樹脂材料のうち、低摩擦性の観点からポリエチレン樹脂が非常に好ましく、また、耐摩耗性の観点から超高分子量成分を含むポリエチレン樹脂が非常に好ましい。
【００２５】
また、上記樹脂材料に配合可能な固体潤滑剤としては、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の一般的な固体潤滑剤、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、炭化水素油、エステル油、ポリグリコール油、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挙げられる。また、これらの油を焼結金属製の軸受本体２に含浸させることで、第１軸受面の潤滑性向上を図ることも可能である。含浸は、真空含浸等の方法で行なうことができる。
【００２６】
この他、上記樹脂材料には、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もできる。具体的には、ガラス繊維、カーボン繊維（ピッチ系、ポリアクリロ二トリル系を含む）、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が添加可能である。さらに、熱伝導性を向上させる目的で、黒鉛粉末、酸化亜鉛等を添加することもできる。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することもできる。
【００２７】
なお、本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
せて配合することもできる。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よく、これらを添加する方法も特に限定されるものではない。
【００２８】
さらに、軸受面４の潤滑性を確保できる限りにおいて、アニーリング等の化学的または物理的な処理による性質改善のための変性も可能である。具体的には、上述のアニーリングを加熱矯正前に施すこともでき、加熱矯正後に施すこともできる。特に寸法精度の面を重視するのであれば加熱矯正前に実施するのが好ましい。また、ピン５の圧入により生じた残留圧縮応力の除去が必要であれば加熱矯正後に実施するのが好ましい。
【００２９】
また、軸受本体２を焼結金属で形成する場合、軸受本体２に潤滑油等の液状潤滑剤を含浸して使用することもできる。この際、樹脂層３として発泡により内部に連通する多孔質構造を持たせた樹脂や、潤滑油との親和性に優れる樹脂、潤滑油を混合した状態で固化させることで分子間に潤滑油を保持させ、徐々に潤滑油が滲み出る物性をもたせた樹脂、多孔質構造を有する充填材を配合した樹脂等を採用することができる。このように多孔質構造を有する樹脂層３に対して加熱矯正を実施することで、ピン５抜き取り後の樹脂層３の弾性復元量が小さくなるので、加熱による軟化作用と相まって一層優れた矯正効果を得ることができる。含油作業は、例えば樹脂層３の加熱矯正の後に実施することができる。
【００３０】
上記多孔質構造を有する充填材を配合した樹脂として、母材となる樹脂材料に連通孔を有する充填材を配合したものがあり、具体的には多孔質シリカ等の多孔質粉末等を挙げることができる。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１５ｎｍ以上の微粒子の集合体である沈降性シリカ、特開２０００−１４３２２８号等に開示されている、アルカリ金属塩また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挙げられる。
【００３１】
本発明においては、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。連通孔を有する多孔質シリカであれば、樹脂内で潤滑油の導通路として作用するため、他の潤滑成分含有手段と比べて非常に優れた摩擦性（動摩擦係数が小さい）を得ることができ、また、軸受面への潤滑油の滲み出しも良好である。この真球状シリカ粒子の平均粒子径は、０．５〜１００μｍ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、１〜２０μｍが特に好ましい。
【００３２】
このような真球状多孔質シリカとしては、旭硝子（株）製；サンスフェア、鈴木油脂工業（株）製；ゴッドボール等が挙げられる。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；マイクロイド等が挙げられる。
【００３３】
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／１００ｇ、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、上記細孔容積および吸油量が浸漬前の９０％以上を保つことが好ましい。なお、上記の比表面積および細孔容積は窒素吸着法により、吸油量はＪＩＳ Ｋ ５１０１に準じて測定した値である。
【００３４】
また、上記真球状シリカ粒子として、その内部と外表面とがシラノール（Ｓｉ−ＯＨ）で覆われているものが好ましい。潤滑剤を内部に保持しやすくなるためである。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なうことができる。また、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。
【００３５】
加熱矯正に使用するピン５としては、剛性に優れかつ熱膨張係数の小さい材料で形成されたものがよく、具体的には超硬合金で形成されたものが好ましい。圧入時に縮径せず、かつ、加熱時に設定寸法から極力外れないようなピン５を用いることで狙い通りの内径寸法に矯正することができる。
【００３６】
また、引抜時に樹脂層３を傷つけ内径寸法に悪影響を及ぼす危険性を考慮してピン５の表面粗さはなるべく小さく、例えば０．０５μｍ程度とするのが好ましい。
【００３７】
なお、この実施形態では、常温時におけるピン５の外径ｄｏを完成品の軸受面４の内径の狙い値にほぼ一致させた場合を説明したが、設定すべき外径ｄｏの大きさは、樹脂層３の厚みや、樹脂層３を形成する樹脂材料によって適宜設定すべきである。例えば適正な加熱温度と当該温度時の線膨張係数との関係等により適正に加熱温度を設定する必要があるためである。
【００３８】
軸受本体２の原料粉末には、例えばＣｕ系やＦｅ系、Ｃｕ−Ｆｅ系の金属粉末を軸受本体２の原料粉末として用いることができるが、何も焼結金属製に限定されるわけではない。矯正時の加熱温度が耐熱温度範囲内でかつ軸受本体２と樹脂層３との密着性が確保できる限りにおいて、軸受本体２の形成材料は任意である。ソリッドメタルからなる軸受本体２であっても例えばその内周面に複数の凹部を設けることでインサート成形される樹脂層３との密着性を確保することも可能である。あるいは、樹脂層３の軸方向への抜け止めを図るための手段として、樹脂層３の軸方向一端もしくは両端に大径部を設けることも有効である。
【００３９】
また、この実施形態では、軸受本体２の内周面を被覆する形で樹脂層３を形成した場合を例示したが、本発明は、内周面以外の軸受本体２の表面を被覆する形態で樹脂層３を形成する場合にも同様に適用可能である。
【実施例】
【００４０】
本発明に係る加熱矯正手段の効果を検証するための実験を行った。以下に詳細を示す。
【００４１】
まず、Ｃｕ粉末を主成分とする焼結金属で軸受本体を形成すると共に、超高分子量ポリエチレンを母材樹脂とし、これに含油シリカを配合した樹脂組成物で樹脂層をインサート成形した滑り軸受を用意する。
【００４２】
上記構成の滑り軸受に対して超硬合金で形成された矯正用のピンを圧入し、圧入した状態の滑り軸受を１００℃雰囲気の高温槽内に投入し、３０分保持する。そして、高温槽内から滑り軸受とピンとの一体品を取出し、常温で１０分冷却した後、ピンを滑り軸受から抜き取り、さらに２０分常温で自然冷却する。この作業を複数の実施品に対して行い、その内径を測定した。矯正後の内径の狙い値は５．９９５ｍｍとし、外径５．９９６ｍｍのピンを使用した。なお、ここでは、９０℃雰囲気で１時間保持したものについても同様に内径の測定を行った。以下の表１に測定結果を示す。
【表１】
2009085233.tif 000003
【００４３】
表１に示すように、矯正前の内径には７μｍのばらつきが存在するのに対し、９０℃・１時間で加熱矯正を行った実施品の内径のばらつきは４μｍに改善された。また、１００℃・３０分で加熱矯正を行った実施品の内径のばらつきは１μｍにまで改善された。なお、この際（１００℃・３０分）の工程能力指数Ｃｐは１．３１であり十分な工程能力を有することがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係る滑り軸受を示す断面図である。
【図２】滑り軸受の内径の加熱矯正工程を概念的に説明する部分断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１      滑り軸受
２      軸受本体
３      樹脂層
４      軸受面
５      ピン
ｄｉ    滑り軸受の内径
ｄｏ    ピンの外径
Ｓ      軸
【図１】
2009085233.tif 000004
【図２】
2009085233.tif 000005