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滑動部件及其制造方法與流程

文檔序號:11933469閱讀:198來源:國知局
滑動部件及其制造方法與流程

本發(fā)明涉及滑動部件及其制造方法。



背景技術(shù):

作為滑動部件的一種的燒結(jié)軸承是使?jié)櫥秃酵ㄟ^粉末冶金法制造的多孔質(zhì)的金屬體內(nèi)而成的。在軸承內(nèi)部的空孔中保持的潤滑油由于伴隨軸的旋轉(zhuǎn)的泵浦作用或發(fā)熱而從軸承內(nèi)部滲出到作為滑動面的軸承面上,構(gòu)成為在軸承面上形成潤滑油膜(例如專利文獻1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1:日本特開2010-175002號公報

專利文獻2:日本特開2013-14645號公報

專利文獻3:日本實開平06-32812號公報

專利文獻4:日本特開2000-266056號公報



技術(shù)實現(xiàn)要素:

發(fā)明欲解決的課題

近些年來,要求提供在高面壓或高溫等苛刻條件下也能夠使用的燒結(jié)軸承。然而,現(xiàn)有的燒結(jié)軸承在高面壓下容易引起潤滑油膜的斷裂造成的金屬接觸,而且在高溫下潤滑油容易早期產(chǎn)生劣化。因此,存在難以獲得穩(wěn)定的潤滑性的問題。因此在專利文獻1中,提出了如下技術(shù):通過改良使燒結(jié)軸承中含浸的潤滑油的組成或特性,由此提高潤滑油膜強度而能夠在高面壓下使用。然而,只要由潤滑油作為承擔潤滑功能的主體,則在苛刻條件下的使用中就會存在局限。此外,如專利文獻1所述含浸有潤滑油的燒結(jié)軸承還存在無法在不希望混入潤滑油的環(huán)境下進行使用的問題。

另一方面,在專利文獻1所述的燒結(jié)軸承中,為了補足軸承面的潤滑性,通常情況下使用石墨等固體潤滑劑與金屬粉配合。然而,若過度增加固體潤滑劑粉的配合量以增加潤滑性,則會妨礙金屬粒子間的結(jié)合而存在招致材料強度的降低等的問題,因此固體潤滑劑粉的增量存在局限。

于是,本發(fā)明的第一目的在于,提供一種成本較低、并且在苛刻環(huán)境等的特殊環(huán)境下使用的情況下也能夠維持穩(wěn)定的潤滑性能的滑動部件及其制造方法。

此外,上述的專利文獻2中示出了在圓筒狀的基體的滑動面上嵌入潤滑部件而成的滑動部件。在該文獻中,作為潤滑部件的一例,舉出了以人造石墨為主成分的燒制體?;瑒硬考膱A筒狀的基體上設(shè)置有半徑方向的貫通孔,在該貫通孔中嵌入并且粘結(jié)固定有潤滑部件。

然而,在這種滑動部件中,需要將潤滑部件高精度地相對于基體固定,因此固定作業(yè)麻煩。此外,由于需要對基體的貫通孔或與該貫通孔嵌合的潤滑部件的外周面高精度地進行加工,因此加工成本會變高。特別地,在作為潤滑部件使用碳類燒制體的情況下,碳類燒制體不易產(chǎn)生塑性變形,因此為了提高尺寸精度就需要切削加工等的整形,加工成本會進一步變高。

此外,上述的專利文獻3中示出了圖31所示的汽油供給用的內(nèi)接型齒輪泵。該齒輪泵具有:內(nèi)轉(zhuǎn)子161;主體162,其具有被插入到內(nèi)轉(zhuǎn)子161的內(nèi)周的固定軸162a;以及外轉(zhuǎn)子163,其與內(nèi)轉(zhuǎn)子161嚙合,相對于內(nèi)轉(zhuǎn)子161偏心設(shè)置。通過驅(qū)動部使外轉(zhuǎn)子163旋轉(zhuǎn)而使得內(nèi)轉(zhuǎn)子161旋轉(zhuǎn),外轉(zhuǎn)子163、內(nèi)轉(zhuǎn)子161和主體162協(xié)作從而發(fā)揮泵浦作用。

在該齒輪泵上設(shè)置的內(nèi)轉(zhuǎn)子161一邊與被插入到內(nèi)周的固定軸162a滑動一邊旋轉(zhuǎn),因此要求潤滑性。然而,內(nèi)轉(zhuǎn)子161接觸汽油,因此無法使用會污染汽油的潤滑油。因此,有時在內(nèi)轉(zhuǎn)子161的基體的內(nèi)周壓入碳精環(huán)164使用。

在這種內(nèi)轉(zhuǎn)子161中,將碳精環(huán)164壓入在基體的內(nèi)周上的作業(yè)麻煩,并且需要對基體和碳精環(huán)164高精度地進行加工,因此制造成本變高。

于是,本發(fā)明的第二目的在于,提高使用碳類燒制體的滑動部件的生產(chǎn)率,并且降低制造成本。

此外,滑動面主要通過石墨構(gòu)成的潤滑部件例如被用作真空泵用轉(zhuǎn)子和葉輪、在超過200℃的高溫環(huán)境下使用的軸承或建筑機械用軸承。這種潤滑部件通過使主要包含石墨粒子的原料粉末壓縮成型來形成壓粉體,并燒結(jié)該壓粉體而制造。然而,石墨粒子自身幾乎不會產(chǎn)生塑性變形,因此若將原料粉末的大部分以石墨粒子構(gòu)成,則無法通過壓縮成型加固原料粉末,無法使壓粉體成型。因此,通常,使以石墨為主成分的壓粉體成型的情況下,使用將石墨粒子與焦油瀝青或煤焦油等結(jié)合劑混合起來而成的原料粉末(例如,參見上述的專利文獻4)。

然而,在通過上述方法使壓粉體成型時,需要使原料粉末的接近50wt%的部分作為結(jié)合劑(參見上述專利文獻4的第0010段)。因此,在燒結(jié)時結(jié)合劑分解會產(chǎn)生大量的分解氣體,產(chǎn)生燒結(jié)爐的污染或排氣的問題。為了減少這種問題,需要在長時間內(nèi)緩慢地推進燒結(jié),生產(chǎn)率明顯降低。

于是,本發(fā)明的第三目的在于,提高滑動面主要由石墨構(gòu)成的潤滑部件的生產(chǎn)率。

用于解決課題的手段

本申請第一方面提供一種滑動部件,該滑動部件具有與對方側(cè)的部件滑動的滑動面,該滑動部件的特征在于,該滑動部件具有:金屬基體,其是通過對以金屬粉作為主成分的原料粉進行燒結(jié)而構(gòu)成的;以及潤滑部件,其由固體潤滑劑粒子的集合體構(gòu)成,由潤滑部件構(gòu)成所述滑動面的至少一部分,并且通過對所述原料粉進行燒結(jié)的燒結(jié)操作將潤滑部件固定在金屬基體上。

在這種結(jié)構(gòu)中,形成為滑動面的至少一部分的潤滑部件成為固體潤滑劑的供給源。從潤滑部件被供給的固體潤滑劑通過與對方側(cè)的部件的相對滑動而遍及滑動面整體,因此能夠在滑動面整體得到潤滑效果。此外,在滑動部件中,對方側(cè)的部件未必相對于滑動面的整體進行滑動,有時僅滑動面上的被限定的一部分區(qū)域與對方側(cè)的部件滑動。這種情況下,以使得潤滑部件位于與對方側(cè)的部件滑動的滑動區(qū)域上的方式設(shè)計潤滑部件的位置和形狀,或者以使得潤滑部件位于該滑動區(qū)域上的方式調(diào)整滑動部件的設(shè)置姿態(tài),從而能夠使對方側(cè)的部件始終相對于潤滑部件滑動。此外,如果增加在滑動面上顯露的潤滑部件的面積則能夠提高潤滑效果。這種情況下,不會如現(xiàn)有產(chǎn)品那樣導致金屬粒子間的結(jié)合力降低,因此能夠避免滑動部件的強度降低。

另一方面,如上那樣僅在滑動面的一部分區(qū)域上配置潤滑部件的情況下,如何將潤滑部件固定在作為基座的金屬基體上成為問題。與此相對,本發(fā)明采用的新技術(shù)手段是通過使金屬基體燒結(jié)時的燒結(jié)操作將潤滑部件固定在金屬基體上。如果通過在滑動部件的制造過程中不可或缺的燒結(jié)操作將潤滑部件固定在金屬基體上,則無需通過壓入或粘結(jié)等與燒結(jié)金屬的原本的制造工序無關(guān)的工序進行固定作業(yè)。因此,能夠?qū)崿F(xiàn)滑動部件的近凈成型,能夠?qū)崿F(xiàn)滑動部件的低成本化。

作為將潤滑部件與金屬基體固定起來的構(gòu)造的一例,可以考慮通過伴隨所述燒結(jié)操作而在金屬基體上產(chǎn)生的收縮力使?jié)櫥考徒饘倩w成為過盈配合狀態(tài)。

這種情況下,潤滑部件能夠通過包含固體潤滑劑粉和粘結(jié)劑的粉末的燒制而形成。

還可以將利用金屬包覆固體潤滑劑粉而構(gòu)成的包覆粉通過所述燒結(jié)操作燒結(jié)而形成潤滑部件。這種情況下,作為將潤滑部件與金屬基體固定起來的構(gòu)造的另一例,可以考慮使包覆粉的所述金屬在構(gòu)成金屬基體的所述金屬粉中擴散而將潤滑部件與金屬基體結(jié)合起來。

通過對滑動面實施整形而能夠低成本地得到高精度的滑動面。關(guān)于該整形,除了對金屬基體和潤滑部件這雙方進行以外,還可以僅對其中任意一方進行。不僅可以對滑動面實施整形,也可以根據(jù)需要對除此以外的面進行整形。整形本身通常也可以通過現(xiàn)有的燒結(jié)金屬制滑動部件進行,因此即使進行這種處理也不會成為成本上升的要因。

如上所述的滑動部件可如下制造:通過將包含固體潤滑劑粉和粘結(jié)劑的粉末燒制而形成潤滑部件,使以金屬粉為主成分的原料粉成型而形成成型體,并且使所述潤滑部件以其一部分顯露在應(yīng)作為滑動面的面上的方式與所述成型體接觸,在該狀態(tài)下對潤滑部件和成型體以燒結(jié)溫度加熱,通過成型體的燒結(jié)形成金屬基體,并且通過該燒結(jié)時在成型體中產(chǎn)生的收縮力將潤滑部件固定在金屬基體上。

此外,還可以如下制造滑動部件:對于以利用金屬包覆固體潤滑劑粉而得到的包覆粉作為主成分的第一粉末和以金屬粉作為主成分的第二粉末,在區(qū)分出兩種粉末的填充區(qū)域的狀態(tài)下,以使得第一粉末顯露在應(yīng)作為滑動面的面上的方式進行成型而形成成型體,對所述成型體以燒結(jié)溫度進行加熱,通過第一粉末的燒結(jié)形成潤滑部件,并通過第二粉末的燒結(jié)形成金屬基體,在該燒結(jié)操作時,使在第一粉末中包含的包覆粉的所述金屬在第二粉末的金屬粉中擴散,從而將潤滑部件固定在金屬基體上。

在將潤滑部件固定在金屬基體后對滑動面實施整形,由此能夠低成本地得到精度高的滑動面。

本申請第二方面提供一種滑動部件,該滑動部件具有與對方部件滑動的滑動面,該滑動部件具有:碳類燒制體,其以碳為主成分,構(gòu)成所述滑動面的至少一部分;以及樹脂基體,其是以所述碳類燒制體作為嵌入部件的樹脂的注塑成型品,并且與所述碳類燒制體形成為一體。該滑動部件可經(jīng)過如下工序制造:燒制體形成工序,對以碳類粉末為主成分的原料粉末進行壓縮成型而形成壓粉體,通過對該壓粉體進行燒制,從而形成構(gòu)成所述滑動面的至少一部分的碳類燒制體;以及嵌入成型工序,將所述碳類燒制體作為嵌入部件通過樹脂進行注塑成型,由此形成與所述碳類燒制體構(gòu)成為一體的樹脂基體。

這樣,在本發(fā)明的滑動部件中,將碳類燒制體作為嵌入部件通過樹脂進行注塑成型,從而將碳類燒制體與樹脂基體形成為一體。由此,不需要將碳類燒制體與樹脂基體固定起來的工序,因此可削減工時,生產(chǎn)率提高。此外,無需在樹脂基體上形成用于安裝碳類燒制體的貫通孔,并且也無需以將碳類燒制體嵌合在貫通孔中的方式高精度地形成,因而能夠降低制造成本。

在上述的滑動部件中,對碳類燒制體和樹脂基體的一體件實施整形,從而能夠提高一體件的狀態(tài)下的尺寸精度(特別是滑動面的面精度)。尤其在滑動部件具有分別形成的多個碳類燒制體的情況下,通過對多個碳類燒制體和樹脂基體的一體件實施整形,能夠?qū)⒁惑w件中的各碳類燒制體的滑動面配置在規(guī)定的位置(例如同一圓筒面上)處。

在上述的滑動部件中,若使油含浸于碳類燒制體的內(nèi)部空孔中,則該油會滲出到滑動面上,使得潤滑性進一步提高。這種情況下,例如,通過將碳類燒制體和樹脂基體的一體件浸入油中,能夠使含浸于油碳類燒制體的內(nèi)部空孔中。

在上述的滑動部件中,作為形成樹脂基體的樹脂,例如優(yōu)選使用以結(jié)晶性樹脂作為主成分的樹脂。

上述的滑動部件例如可以用作在內(nèi)周面上具有滑動面的軸承或齒輪。具體而言,上述的滑動部件例如可以用作給油泵用的齒輪,該給油泵用的齒輪在內(nèi)周面上具有與軸的外周面滑動的滑動面,在外周面上具有齒面。

本申請第三方面提供一種潤滑部件的制造方法,石墨粒子在該潤滑部件的滑動面上占據(jù)最大面積,該潤滑部件的制造方法具有:壓粉工序,對包含附著有粘結(jié)劑金屬粉末的所述石墨粒子的原料粉末進行壓縮成型而得到壓粉體;以及燒結(jié)工序,將所述壓粉體以所述粘結(jié)劑金屬的熔點以下的溫度燒結(jié),由此將所述粘結(jié)劑金屬彼此結(jié)合起來。

通過上述的制造方法,能夠得到石墨粒子在滑動面上占據(jù)最大面積的潤滑部件,其中,在各石墨粒子上附著有粘結(jié)劑金屬,所述粘結(jié)劑金屬互相通過燒結(jié)而結(jié)合起來。

這樣,本發(fā)明的潤滑部件使用包含附著有粘結(jié)劑金屬的石墨粒子的原料粉末,由此成為在原料粉末中包含的石墨粒子之間介入有粘結(jié)劑金屬的狀態(tài)。由此,在壓縮成型時粘結(jié)劑金屬會產(chǎn)生塑性變形,從而原料粉末被加固而能夠?qū)崿F(xiàn)壓粉體的成型。此外,將在各石墨粒子上附著的粘結(jié)劑金屬彼此通過燒結(jié)結(jié)合起來,從而能夠通過粘結(jié)劑金屬將石墨粒子彼此結(jié)合起來。根據(jù)以上,能夠省略(或減少)原料粉末的結(jié)合劑,因此可抑制燒結(jié)時的分解氣體的產(chǎn)生,縮短燒結(jié)時間而提高生產(chǎn)率。

發(fā)明的效果

根據(jù)本申請第一方面,能夠提供一種低成本且具有高的潤滑性能的滑動部件。使用這種滑動部件,在特殊環(huán)境下、例如高溫、高面壓、高速旋轉(zhuǎn)等苛刻環(huán)境或潤滑油的使用較為困難的環(huán)境下也能夠得到高的潤滑性能。

根據(jù)本申請第二方面,既能夠提高使用碳類燒制體的滑動部件的生產(chǎn)率,又能夠降低制造成本。

根據(jù)本申請第三方面,能夠提高滑動面主要通過石墨構(gòu)成的潤滑部件的生產(chǎn)率。

附圖說明

圖1(a)是本申請第一方面的第一實施方式的燒結(jié)軸承的主視圖。

圖1(b)是圖1(a)的燒結(jié)軸承的B-B線的剖視圖。

圖2(a)是燒制體的主視圖。

圖2(b)是燒制體的側(cè)視圖。

圖3是表示造粒粉的剖視圖。

圖4是燒制后的潤滑部件的剖視圖。

圖5是金屬基體的主視圖。

圖6是鍍粉的剖視圖。

圖7是表示壓縮成型工序的剖視圖。

圖8是表示壓縮成型工序的剖視圖。

圖9是表示壓縮成型工序的剖視圖。

圖10是表示壓縮成型工序的剖視圖。

圖11是表示壓縮成型工序的剖視圖。

圖12是表示壓縮成型工序的剖視圖。

圖13是本申請第一方面的第二實施方式的燒結(jié)軸承的主視圖和要部放大圖。

圖14(a)是表示燒結(jié)軸承的另一實施方式的主視圖。

圖14(b)是表示燒結(jié)軸承的另一實施方式的主視圖。

圖15(a)是表示燒結(jié)前的金屬粉的示意圖。

圖15(b)是表示燒結(jié)后的金屬粉的示意圖。

圖16是內(nèi)接型齒輪泵的分解立體圖。

圖17是表示外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子的嵌合部的剖視圖。

圖18(a)是本申請第二方面的一個實施方式的滑動部件(軸承)的主視圖。

圖18(b)是圖18(a)的滑動部件的B-B線的剖視圖。

圖19是碳類燒制體的放大剖視圖。

圖20是表示嵌入成型工序的剖視圖。

圖21是從C方向觀察圖20的嵌入成型工序的俯視圖。

圖22(a)是表示整形工序的剖視圖。

圖22(b)是表示整形工序的剖視圖。

圖23是另一實施方式的滑動部件的碳類燒制體的放大剖視圖。

圖24是表示滑動部件的另一實施方式的主視圖。

圖25是表示滑動部件的另一實施方式的主視圖。

圖26是表示滑動部件的另一實施方式的主視圖。

圖27是表示滑動部件的另一實施方式的主視圖。

圖28是表示滑動部件的另一實施方式(給油泵用的內(nèi)轉(zhuǎn)子)的主視圖。

圖29是圖28的滑動部件的A-A線的剖視圖。

圖30是表示滑動部件的另一實施方式(行星齒輪)的主視圖。

圖31是內(nèi)接型齒輪泵的分解立體圖。

圖32(a)是石墨粒子的表面全部被銅覆蓋的銅附著石墨粉末的粒子的剖視圖。

圖32(b)是石墨粒子的表面的一部分被銅覆蓋的銅附著石墨粉末的粒子的剖視圖。

圖33是本申請第三方面的實施方式的滑動部件的滑動面附近的放大剖視圖。

具體實施方式

以下,作為本申請第一方面的滑動部件的一例而舉出燒結(jié)軸承為例,并根據(jù)圖1至圖15說明具體內(nèi)容。

如圖1(a)、(b)所示,燒結(jié)軸承1構(gòu)成為圓筒狀的形態(tài),在其內(nèi)周形成有圓筒面狀的軸承面11作為滑動面。在燒結(jié)軸承1的內(nèi)周插入作為對方側(cè)的部件的軸2(雙點劃線示出),從而使得軸2被軸承面11支承為旋轉(zhuǎn)自如。在以軸2作為旋轉(zhuǎn)軸的情況下,燒結(jié)軸承1的外周面12通過壓入或粘結(jié)等手段而被固定在未圖示的外殼的內(nèi)周面上。除了如上將軸2作為旋轉(zhuǎn)側(cè)之外,還可以將軸2作為靜止側(cè),將燒結(jié)軸承1作為旋轉(zhuǎn)側(cè)。

在圖1(a)、(b)中例示的燒結(jié)軸承1具有由燒結(jié)金屬構(gòu)成的金屬基體3、以及由多個石墨粒子的集合體構(gòu)成的潤滑部件4。金屬基體3具有用于在其圓周方向上等間隔配置的多個部位保持潤滑部件4的保持部3a。各保持部3a是在金屬基體3的內(nèi)周面3b上開口的凹處,其截面(與軸向垂直的方向的截面)形成為與潤滑部件4的截面形狀適合的形狀。本實施方式的保持部3a構(gòu)成為將圓筒面的圓周方向一部分區(qū)域切除后的部分圓筒面狀的形態(tài),并且以在金屬基體3的軸向兩端面上開口的方式,在金屬基體3的軸向全長范圍形成為同一形狀。

潤滑部件4形成為與金屬基體3的保持部3a的形狀適合的形狀(部分圓筒狀)。潤滑部件4的周面具有與金屬基體3的保持部3a對置的外側(cè)面4a、以及與軸2的外周面對置的內(nèi)側(cè)面4b。外側(cè)面4a形成為與金屬基體3的保持部3a面接觸的凸圓筒面狀,內(nèi)側(cè)面4b形成為與金屬基體3的內(nèi)周面3b無階梯差地連續(xù)的凹圓筒面狀。通過金屬基體3的內(nèi)周面3b和潤滑部件4的內(nèi)側(cè)面4b,構(gòu)成截面正圓狀的軸承面11作為滑動面。

在該燒結(jié)軸承1中,在軸承面11的一部分上形成的潤滑部件4成為石墨粒子的供給源。從潤滑部件4被供給的石墨粒子通過軸承面11與軸2的相對移動而遍及軸承面11整體,因此能夠在軸承面11整體得到潤滑效果。

此外,在燒結(jié)軸承1中,未必軸2相對于軸承面11的整體進行滑動,大多情況下軸2相對于軸承面11上的被限定的一部分區(qū)域滑動。例如,在使軸2采取水平姿態(tài)的情況下,大多是軸2憑借重力落入而在軸承面11的下側(cè)區(qū)域與軸承面11滑動接觸。這種情況下,以使得潤滑部件4位于與軸2滑動的滑動區(qū)域的方式設(shè)計潤滑部件4的位置和形狀,或者以使得潤滑部件4位于該滑動區(qū)域的方式調(diào)整燒結(jié)軸承1的圓周方向的相位,從而能夠使軸2始終相對于潤滑部件4滑動。因此,能夠得到高的潤滑效果,在不使?jié)櫥徒橛谳S承面11上的無油狀態(tài)下也能夠支承軸2。因此,能夠提供一種可經(jīng)受高溫、高面壓或高速旋轉(zhuǎn)等的苛刻條件下的使用的燒結(jié)軸承1。

在如現(xiàn)有的燒結(jié)軸承那樣,使石墨粒子在軸承面上分散的情況下,為了提高潤滑性,增加石墨粉相對于原料粉的配合比例,提高軸承面上的石墨粒子的濃度,這種情況下被過剩配合的石墨粒子會妨礙金屬粒子間的結(jié)合,因此招致燒結(jié)軸承的強度降低。因此,潤滑性的提高存在局限。與此相對,如上所述,如果將滑動面的至少一部分通過由固體潤滑劑粒子(石墨粒子等)的集合體構(gòu)成的潤滑部件4形成,則僅通過增加潤滑部件4的個數(shù)或使得潤滑部件4變得大型,就能夠增大石墨粒子相對于軸承面11的供給量來提高潤滑效果。這種情況下,金屬基體3中的金屬粒子間的結(jié)合強度不會降低,因此能夠避免燒結(jié)軸承1的強度降低。

另一方面,在如上通過作為石墨粒子的集合體的潤滑部件4構(gòu)成軸承面11的一部分的情況下,如何將潤滑部件4固定在金屬基體3成為問題。作為固定手段采用壓入的情況下,為了得到準確的壓入量而需要對雙方的嵌合面通過機械加工等高精度進行加工,加工成本變得很高。此外,作為固定手段采用粘結(jié)的情況下,還需要另外進行粘結(jié)工序,招致生產(chǎn)率的降低。無論何種情況,都會抵消近凈成型帶來的低成本化這一燒結(jié)軸承1的最大優(yōu)勢。

鑒于這種課題,在本申請發(fā)明中,采用了通過對原料粉燒結(jié)進行以形成金屬基體3時的燒結(jié)操作將潤滑部件4固定在金屬基體3上的新型結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)所依據(jù)的新構(gòu)思是通過燒結(jié)操作帶來的金屬組織的物理變化或化學變化來確保固定力。

作為這樣用于通過燒結(jié)操作將潤滑部件4固定在金屬基體3上的第一手法,可以考慮應(yīng)用伴隨燒結(jié)操作而產(chǎn)生的金屬基體3的收縮力F。以下,將基于該手法的燒結(jié)軸承1的制造工序作為第一實施方式進行說明。

潤滑部件4通過將包含作為固體潤滑劑粉的石墨粉和粘結(jié)劑的原料粉末成型并燒制而形成。這種情況下,若將粘結(jié)劑的單體粉末與石墨粉的混合粉末用作原料粉末,則由于石墨粉的流動性較低,因此在使石墨粉末含有大量的石墨粉時難以將混合粉末成型為規(guī)定形狀。因此,作為原料粉末,如圖3所示,優(yōu)選使用將多個石墨粉6在介入有粘結(jié)劑5的情況下造粒而成的造粒石墨粉7。

作為造粒石墨粉7所使用的石墨粉,可使用天然石墨粉和人造石墨粉中的任意一種。天然石墨粉一般呈鱗片狀,具備潤滑性優(yōu)良的特征。另一方面,人造石墨粉呈塊狀,具備成型性優(yōu)良的特征。因此,優(yōu)選在重視潤滑性的情況下使用應(yīng)用了天然石墨粉的造粒石墨粉,在重視成型性的情況下使用人造石墨粉。作為粘結(jié)劑,例如可以使用苯酚樹脂等樹脂材料。

對以上所述的造粒石墨粉7根據(jù)需要添加成型助劑、潤滑劑或改性劑等并將它們均勻混合。在將該混合物供給至成型模具后進行加壓成型,如圖2(a)、(b)所示,成型與潤滑部件4的形狀對應(yīng)的成型體4’(石墨粉成型體)。此后,將該石墨粉成型體4’例如以爐內(nèi)溫度900℃~1000℃進行燒制,從而得到多孔質(zhì)的燒制體(潤滑部件4)。燒制在不存在氧的氛圍氣下、例如氮氣等惰性氣體氛圍氣下或真空氛圍氣下進行。其原因在于,如果在氛圍氣中存在氧,則在燒制時石墨粉成為CO或CO2而揮發(fā)并消失。

圖4是概要表示被燒制后的潤滑部件4的微組織的圖。通過燒制而使得造粒石墨粉中包含的樹脂粘結(jié)劑成為碳化物(非晶質(zhì)的無定形碳),構(gòu)成網(wǎng)眼構(gòu)造的粘結(jié)劑成分14。在粘結(jié)劑成分14的網(wǎng)眼中保持有來源于石墨粉且作為固體潤滑劑粒子的石墨粒子13。石墨粒子13的保持通過粘結(jié)劑成分14的表面與石墨粒子13的表面交絡(luò)在一起而進行。圖中的標號15是在微組織中形成多個的空孔。在潤滑部件4的表面上,石墨粒子13的面積比在60%以上,優(yōu)選占據(jù)80%以上,因此在與軸2的滑動時可得到高的潤滑性。

另一方面,金屬基體3通過在燒結(jié)軸承中采用的通常的制造工序而制造、即通過成型模具對以金屬粉作為主成分的原料粉進行壓縮成型,對成型體(金屬粉成型體)加熱使其燒結(jié)而制造。作為金屬基體3,可使用由以銅作為主成分的銅系、以鐵作為主成分的鐵系、以銅和鐵作為主成分的銅鐵系為代表的任意種類的燒結(jié)金屬。此外,還可以使用鋁-青銅系等的特殊的燒結(jié)金屬。

例如在銅鐵系的燒結(jié)軸承中,將鐵粉、銅粉和低熔點金屬粉混合得到的物質(zhì)被用作原料粉。低熔點金屬是在燒結(jié)時其自身會熔融而用于推進液相燒結(jié)的成分,使用比銅熔點低的金屬。具體可使用具有700℃以下的熔點的金屬、例如錫(Sn)、鋅(Zn)、磷(P)等,其中優(yōu)選使用與銅的相性較佳的Sn。作為低熔點金屬的添加,除了在混合粉中添加該單體粉之外,還可以與其他的金屬粉形成為合金。

在原料粉中,除了上述的金屬粉之外,還可以根據(jù)需要添加氟化鈣等燒結(jié)助劑或硬脂酸鋅等潤滑劑,進而添加作為固體潤滑劑粉的石墨粉。通過添加石墨粉,能夠使石墨粒子在燒結(jié)后的金屬基體3的燒結(jié)組織中分散,因此能夠進一步提高軸承面11中的由金屬基體3形成的部分的潤滑性。

在成型工序中,對成型模具填充原料粉并使其壓縮,從而如圖5所示,成型出與金屬基體3對應(yīng)的形狀的成型體3’(金屬粉成型體)。在該金屬粉成型體3’成型時,在其上形成有相當于金屬基體3的保持部3a的凹部3a’。

接著,在金屬粉成型體3’的各凹部3a’內(nèi)將通過上述步驟制作的燒制體(潤滑部件4)以間隙配合嵌合。此后,將金屬粉成型體3’與潤滑部件4的組件通過使金屬粉成型體3’燒結(jié)所需的燒結(jié)溫度(例如金屬粉成型體3’是銅鐵系的情況下為750~900℃左右)加熱并使金屬粉成型體3’燒結(jié)。在燒結(jié)過程中,被燒制的潤滑部件4也會被加熱,而在加熱過程中潤滑部件4的組織不會產(chǎn)生變化,在燒制的前后都維持住潤滑部件4的組織和形態(tài)。

另外,在燒結(jié)前的金屬粉成型體的階段,如圖15(a)所示,金屬粉P1、P2彼此處于互相接觸的狀態(tài)(此時的粒子間距離為E)。另一方面,若對金屬粉成型體進行燒結(jié),則如圖15(b)所示,相鄰的金屬粉P1’、P2’的一部分組織會向?qū)Ψ絺?cè)擴散,因此燒結(jié)后的粒子間距離e變得小于燒結(jié)前的粒子間距離E(E>e)。這樣隨著燒結(jié)而使得粒子間距離縮小,因此在燒結(jié)后的金屬基體3上產(chǎn)生使內(nèi)徑面和外徑面雙方縮徑的方向上的收縮力F(參見圖1(a)),通過該收縮力F使得金屬基體3與潤滑部件4的嵌合從間隙配合狀態(tài)轉(zhuǎn)移至過盈配合狀態(tài)。因此,能夠?qū)櫥考?可靠地固定在金屬基體3上,防止使用中的潤滑部件4的脫落。特別如圖1(a)所示,如果使金屬基體3的保持部3a的開口寬度D0小于潤滑部件4的最大寬度D(直徑尺寸),則能夠更為可靠地限制潤滑部件4向內(nèi)徑側(cè)的脫落。

關(guān)于燒結(jié)時的金屬粉成型體3’的收縮,例如作為構(gòu)成金屬粉的粒子而能夠使用不規(guī)則形狀的粒子進行強化。這種情況下,隨著燒結(jié)而使得不規(guī)則形狀的粒子球形化,粒子間的距離變小,因此成型體3’的收縮變得更為顯著。作為鐵粉和銅粉,還原粉、霧化粉、電解粉等為代表,但如果作為鐵粉使用呈多孔質(zhì)的海綿狀的還原鐵粉,作為銅粉使用呈樹枝狀的電解銅粉,則由于它們的不規(guī)則程度都較大,因而可得到高的收縮力F。因此,如果希望增大收縮力F,則作為原料粉中的鐵粉或銅粉優(yōu)選使用還原鐵粉或電解銅粉。通過對還原鐵粉添加除此以外的種類的鐵粉,或者對電解銅粉添加除此以外的種類的銅粉,能夠調(diào)整燒結(jié)時產(chǎn)生的收縮力F的大小。

經(jīng)過燒結(jié)工序后的燒結(jié)品被移送到整形工序,通過模具內(nèi)的再壓縮而使得表面各部(內(nèi)周面、外周面和兩端面)的尺寸被校正。此時,至少對作為軸承面11的內(nèi)周面實施整形,由此能夠得到高正圓度的軸承面11,能夠得到穩(wěn)定的軸承性能。這樣,軸承面11最終通過整形而精加工,因此在燒結(jié)結(jié)束時刻在金屬基體3的內(nèi)周面3b與潤滑部件4的內(nèi)側(cè)面4b之間存在階梯差也沒有問題。若存在無法通過整形校正那樣的階梯差的情況下,在燒結(jié)品的內(nèi)周面整體、即金屬基體3的內(nèi)周面3b和潤滑部件4的內(nèi)側(cè)面4b的整體實施切削等的機械加工后進行整形。

經(jīng)過整形工序,圖1(a)、(b)所示的燒結(jié)軸承1完成。該燒結(jié)軸承1基本被用作未含浸有潤滑油或液狀潤滑脂等的干軸承。然而,如果需要的話,也可以在整形后進行含浸上述潤滑油或液狀潤滑脂的含油處理,在金屬基體3和潤滑部件4中的任意一方或雙方的細孔中保持潤滑油成分。

作為用于通過燒結(jié)操作將潤滑部件4固定在金屬基體3上的第二手法,可以考慮將潤滑部件4通過可燒結(jié)的材料形成。以下,將基于該手法的燒結(jié)軸承1的結(jié)構(gòu)及其制造工序作為第二實施方式進行說明。

在第二實施方式中,潤滑部件4通過對使原料粉末成型而得到的成型體進行燒結(jié)而形成。這種情況下,原料粉末以通過金屬包覆固體潤滑劑粉得到的包覆粉作為主成分。作為包覆粉,如圖6所示,例如可使用通過金屬8對固體潤滑劑粉6進行鍍敷(無電解鍍敷)后的鍍粉9(在以下的說明中,將金屬8稱作“包覆金屬”)。作為固體潤滑劑粉6優(yōu)選使用石墨粉,作為包覆金屬8優(yōu)選使用銅(Cu)或鎳(Ni)。作為鍍粉9,最優(yōu)選使用將石墨粉6的整個表面通過包覆金屬8包覆得到的鍍粉,然而也不必將整個表面包覆起來,可以使石墨粉6的表面的一部分在單體鍍粉9的外部露出。鍍粉9中的包覆金屬8的比例在10wt%以上、80wt%以下,優(yōu)選在15wt%以上、60wt%以下,更優(yōu)選在20wt%以上、50wt%以下的程度。如果包覆金屬8的量過少,則石墨粉6在鍍粉9的表面上露出的比例會變多,燒結(jié)后的粒子間的結(jié)合強度不足。另一方面,如果包覆金屬8的量過多,則在作為軸承面11的潤滑部件4的內(nèi)側(cè)面4b上露出的石墨量變少而使得潤滑部件4的潤滑性降低。另外,銅和鎳的比重大致相同,因此作為包覆金屬8使用銅和鎳中的任意一方的情況下,都不會在優(yōu)選的重量比例上產(chǎn)生實質(zhì)性差異。

作為在鍍粉9中使用的石墨粉6,優(yōu)選使用人造石墨粉。這是由于如果使用鱗片狀的天然石墨粉,則難以通過包覆金屬8充分地包覆石墨粉6。如果包覆金屬8對石墨粉6的包覆不充分,則在后續(xù)的燒結(jié)工序中無法將鍍粉的包覆金屬8彼此結(jié)合起來,無法確保強度。

為了將鍍粉9的包覆金屬8彼此牢固地結(jié)合起來,使原料粉中含有低熔點金屬。作為含有低熔點金屬的手法,可以考慮將低熔點金屬的單體粉添加入鍍粉9中,或者在鍍敷時,使與低熔點金屬形成為合金的包覆金屬8在石墨粉6的周圍析出。低熔點金屬與第一實施方式同樣可使用具有700℃以下的熔點的金屬、例如錫(Sn)、鋅(Zn)、磷(P)等,其中優(yōu)選使用Sn。

這種情況下,低熔點金屬相對于包覆金屬8的比例被設(shè)定為0.3~5wt%,優(yōu)選被設(shè)定為0.5~3wt%的范圍。若低熔點金屬的比例過少則液相燒結(jié)不會進展,因而無法獲得必要強度,反之若低熔點金屬的比例過多,則在作為軸承面11的潤滑部件4的內(nèi)側(cè)面4b上露出的石墨量變少,并且內(nèi)側(cè)面4b不必要地硬質(zhì)化而使得潤滑部件4的潤滑性降低,因此采取上述的比例。

此外,對形成潤滑部件4的原料粉除了添加上述的粉末(鍍粉和根據(jù)需要添加低熔點金屬粉)之外,還根據(jù)需要添加燒結(jié)助劑或潤滑劑。

在該第二實施方式中,用于形成金屬基體3的原料粉與第一實施方式的形成金屬基體3的原料粉共通,因此省略重復(fù)說明。以下,將潤滑部件4的原料粉(包含鍍粉9)作為第一粉末Ma,將金屬基體3的原料粉作為第二粉末Mb,說明燒結(jié)軸承1的制造工序。

在該實施方式的成型工序中,采用將第一粉末Ma和第二粉末Mb供給至同一模具并同時成型的所謂的二色成型(多色成型)的手法。該二色成型在模具內(nèi)劃分形成兩個腔室,并在各腔室中分別填充粉末進行成型。

圖7示出二色成型用的模具的一例。該模具具有:沖模21;芯銷22,其被配設(shè)在沖模21的內(nèi)周上;下沖頭23,其被配設(shè)在沖模21的內(nèi)周面與芯銷22的外周面之間;分隔部件25(參見圖8);圓錐面狀的引導件28(參見圖8);以及上沖頭29(參見圖12)。設(shè)置引導件28是為了順利進行第一粉末Ma向腔室內(nèi)的填充,若能夠順暢地進行該填充則也可以省略引導件28。

如圖8所示,分隔部件25具有同心配置的內(nèi)側(cè)分隔件26和外側(cè)分隔件27。兩分隔件26、27構(gòu)成為能夠彼此獨立地升降。內(nèi)側(cè)分隔件26形成為與圖1所示的各潤滑部件4對應(yīng)的形狀。

在該壓縮成型工序中,首先如圖7所示,在使分隔部件25和引導件28從模具退避的狀態(tài)下,使芯銷22和下沖頭23上升,將它們的上端面配置在與沖模21的上端面21a相同的水平面處。分隔部件25和引導件28相對于模具的退避方向可以為上方和側(cè)方中的任意一方。

接著,如圖8所示,將分隔部件25和引導件28配置在模具上,使內(nèi)側(cè)分隔件26的下端面接觸下沖頭23的上端面,并使外側(cè)分隔件27的下端面接觸沖模21的上端面21a。此外,使引導件28的下端面接觸芯銷22的上端面。在該狀態(tài)下,利用第一粉末Ma充滿內(nèi)側(cè)分隔件26與引導件28之間的空間,利用第二粉末Mb充滿內(nèi)側(cè)分隔件26與外側(cè)分隔件27之間的空間。

接著,如圖9所示,在保持下沖頭23和內(nèi)側(cè)分隔件26的位置的同時,使沖模21、芯銷22和外側(cè)分隔件27聯(lián)動地上升。由此,內(nèi)側(cè)分隔件26與芯銷22之間的內(nèi)側(cè)腔室24a被第一粉末Ma充滿,內(nèi)側(cè)分隔件26與沖模21之間的外側(cè)腔室24b被第二粉末Mb充滿。

下面如圖10所示,使內(nèi)側(cè)分隔件26上升,撤去對內(nèi)側(cè)腔室24a和外側(cè)腔室24b進行劃分的內(nèi)側(cè)分隔件26,使兩腔室24a、24b形成為一體。這樣撤去了內(nèi)側(cè)分隔件26的情況下,第一粉末Ma與第二粉末Mb也不會完全混合,兩粉末Ma、Mb被維持在分離的狀態(tài)(圖中的虛線是為了便于表示兩粉末的Ma、Mb的邊界而劃出的線)。

下面如圖11所示,撤去分隔部件25和引導件28,進而除去從腔室24a、24b溢出的多余粉末,從而如圖12所示,使上沖頭29下降而壓縮腔室內(nèi)的第一粉末Ma和第二粉末Mb,制作成型體1’。

此后,將成型體1’從成型模具取出,以比低熔點金屬的熔點高且比鍍粉9的包覆金屬8(銅或鎳)的熔點低的溫度(例如750~900℃左右)進行燒結(jié),從而使得圖13所示的燒結(jié)軸承1完成。此時,通過第一粉末Ma的燒結(jié)形成潤滑部件4,通過第二粉末Mb的燒結(jié)形成金屬基體3。

在該燒結(jié)過程中,內(nèi)側(cè)的第一粉末Ma中包含的低熔點金屬熔融,其會沾到鍍粉9的包覆金屬8(例如銅)上而成為與包覆金屬8的合金。通過這種合金化,包覆金屬8的表面以低于其熔點的溫度而熔融,通過該熔融液使得鍍粉9的包覆金屬8彼此結(jié)合起來而第一粉末Ma成為燒結(jié)體。

包覆金屬8和低熔點金屬的合金熔融液還浸透到由第二粉末Mb構(gòu)成的成型體上,在第二粉末Mb中包含的金屬粉中擴散,使金屬粉彼此(例如鐵粉彼此、銅粉彼此或鐵粉與銅粉)結(jié)合起來。在第二粉末Mb中包含低熔點金屬或銅等的情況下,基于同樣的作用而使得第二粉末Mb中包含的金屬粉彼此結(jié)合。此外,在第二粉末Mb由鐵系粉末構(gòu)成、未包含低熔點金屬和銅的情況下,第一粉末Ma中產(chǎn)生的所述合金熔融液會在第二粉末Mb的鐵粉中擴散,使鐵粉彼此結(jié)合起來。通過以上的作用,成型體1’的整體成為燒結(jié)體,因此可得到高強度的燒結(jié)軸承1。此外,金屬基體3與潤滑部件4的邊界部也成為不存在界面的燒結(jié)組織,因此能夠通過金屬基體3可靠地固定潤滑部件4。

另一方面,第一粉末Ma的鍍粉9中包含的石墨粉6基本不向第二粉末Mb側(cè)移動而原樣保留,因此潤滑部件4成為富含石墨粒子的組織。

此后,與第一實施方式同樣地,至少對軸承面11實施整形,并根據(jù)需要進行含油,從而完成圖1(b)和圖13所示的燒結(jié)軸承1。

另外,鍍粉9的表面的大致整體被包覆金屬8覆蓋,因此在剛剛進行完燒結(jié)工序后,成為潤滑部件4的內(nèi)側(cè)面4b幾乎被來源于包覆金屬8的金屬粒子覆蓋的狀態(tài)。在此后的軸承面11的整形工序中,如果通過與整形模具(例如芯桿)的滑動而使?jié)櫥考?的內(nèi)側(cè)面4b的金屬粒子剝離或脫落,則能夠在內(nèi)側(cè)面4b上露出大量的石墨粒子,能夠?qū)?nèi)側(cè)面4b上的石墨粒子的分布量(面積比)提高至與第一實施方式同等的程度。為了高效地進行金屬粒子的剝離或脫落,在對軸承面11整形時,優(yōu)選進行通過整形模具捋平燒結(jié)品的內(nèi)周面的操作、例如將燒結(jié)品壓入沖模并將燒結(jié)品的內(nèi)周面按壓在整形模具上,在該狀態(tài)下使整形模具在軸向上滑動的操作。

另外,例如在初始的狀態(tài)下在潤滑部件4的內(nèi)側(cè)面4b上露出的石墨粒子的量不充分的情況下,此后若使軸2(參見圖1(b))旋轉(zhuǎn),則通過與軸2的滑動使覆蓋內(nèi)側(cè)面4b的金屬粒子剝離·脫落,所需的充分的量的石墨粒子顯露在內(nèi)側(cè)面4b上。

在該第二實施方式的燒結(jié)軸承1中,撤去內(nèi)側(cè)分隔件26時,無法避免兩粉末在第一粉末Ma與第二粉末Mb的邊界附近混合。因此,在金屬基體3與潤滑部件4之間不存在明確的界面,兩者間如圖13的放大圖所示,從金屬基體3側(cè)到潤滑部件4側(cè)形成有具有各元素的濃度梯度的遷移層X。

作為第三實施方式,還可以通過第一實施方式與第二實施方式的組合制造燒結(jié)軸承1。該第三實施方式的燒結(jié)軸承1的制造步驟如下所述。即,通過與第二實施方式同樣的手法,使以鍍粉9為主成分的原料粉成型并燒結(jié),從而形成潤滑部件4。接著,將該潤滑部件4嵌合到第一實施方式所述的金屬粉成型體3’(參見圖5)的凹部3a’內(nèi),在該狀態(tài)下對由金屬粉成型體3’和潤滑部件4構(gòu)成的組件以燒結(jié)溫度加熱而使金屬粉成型體3’燒結(jié)。通過在該燒結(jié)時在金屬粉成型體3’上產(chǎn)生的收縮力F將潤滑部件4固定在金屬基體3上。此后,至少對軸承面11進行整形,從而能夠得到圖1(a)、(b)所示的燒結(jié)軸承。

在以上的說明中,作為滑動部件的一例舉例示出了軸承,而本發(fā)明的滑動部件可廣泛用作對進行相對運動的對方側(cè)的部件進行支承的部件。此處所說的相對運動不限于旋轉(zhuǎn)運動,還包含直線運動。此外,作為對方側(cè)的部件的形態(tài),除了軸狀之外,還可以采用平面狀等任意形態(tài)。此外,滑動部件的形態(tài)也為任意,不限于燒結(jié)軸承1那樣的圓筒形狀,還可以采用被稱作滑動墊的平板狀等的形態(tài)。

此外,在以上的說明中,舉例示出了將潤滑部件4配置在金屬基體3的圓周方向多個部位的情況,然而潤滑部件4的形態(tài)并不限定于此。例如圖14(a)所示,還可以將在圓周方向上連續(xù)的潤滑部件4配置為覆蓋軸承面11的大致半周,或者如圖14(b)所示,可以配置為覆蓋軸承面11的大致整周。

進而,關(guān)于潤滑部件4,除了如圖1(a)、(b)所示沿軸向配置之外,還可以配置為以軸芯為中心的螺旋狀。由此,能夠使軸2的軸向各部分在其旋轉(zhuǎn)1周的期間至少在潤滑部件4中通過1次,因此可得到良好的潤滑性。此外,如圖1(a)、(b)所示,除了將潤滑部件4配置在金屬基體3的軸向全長范圍以外,還可以僅配置在軸向的一部分區(qū)域內(nèi)。無論何種情況,只要至少軸承面11的一部分通過潤滑部件4形成,就能夠得到本申請發(fā)明的效果。

此外,還可以使?jié)櫥考?在半徑方向上延伸,將滑動部件相對于其他部件的安裝面(例如金屬基體3的外周面12)的一部分通過潤滑部件4構(gòu)成。

此外,在以上的說明中,舉例示出了作為構(gòu)成潤滑部件4的固體潤滑劑使用石墨的情況,也可以廣泛使用二硫化鉬等的石墨以外的固體潤滑劑。

對于以上所述的滑動部件的用途沒有限制,特別適用于在高溫、高面壓、高速旋轉(zhuǎn)等苛刻條件下使用的用途。例如能夠用于汽車發(fā)動機中的燃料泵用的軸承、以降低排氣中的氮氧化物(NOx)為目的而設(shè)置的排氣循環(huán)裝置(EGR裝置)的EGR閥用的軸承等。在這些用途中,還要求軸承相對于汽油或廢氣的耐腐蝕性,因而作為金屬基體3優(yōu)選使用耐腐蝕性優(yōu)良的鋁-青銅系。此外,還可以用作在建設(shè)機械(推土機、液壓挖土機等)的臂的關(guān)節(jié)部分使用的軸承等。

此外,以上所說明的滑動部件還可以用作在扭矩傳遞機構(gòu)中以能夠旋轉(zhuǎn)的方式被支承在固定軸上的從動要素(齒輪、滑輪等)。根據(jù)從動要素的用途不同,有時不希望在與固定軸之間的滑動部中介入有潤滑油,本發(fā)明的滑動部件就適合于這種用途。例如在加油站等設(shè)置的計量機上配置有給油用齒輪泵,而有些情況下在該給油用齒輪泵的給油路徑中配置有從動齒輪。這種情況下,為了避免潤滑油向燃料或燈油等中的混入,不優(yōu)選使從動齒輪含浸潤滑油。因此,作為用于這種用途的從動齒輪,優(yōu)選使用在不使用潤滑油的情況下也能得到高的潤滑性的本發(fā)明的滑動部件。

圖16示出被用作上述給油用齒輪泵的內(nèi)接型齒輪泵的分解立體圖。如該圖所示,該齒輪泵具有作為靜止側(cè)的主體51、外齒型的內(nèi)轉(zhuǎn)子52(從動齒輪)和內(nèi)齒型的外轉(zhuǎn)子53。外轉(zhuǎn)子53上設(shè)置有被馬達等旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源驅(qū)動的驅(qū)動軸53a。主體51上設(shè)置有相對于驅(qū)動軸53a偏心的固定軸51a,在該固定軸51a的外周上以能夠旋轉(zhuǎn)的方式嵌合有內(nèi)轉(zhuǎn)子52的軸孔52a。如圖17所示,內(nèi)轉(zhuǎn)子52以使其外齒與外轉(zhuǎn)子53的內(nèi)齒嚙合的方式偏心配置在外轉(zhuǎn)子53的內(nèi)徑側(cè)。外轉(zhuǎn)子53的齒數(shù)比內(nèi)轉(zhuǎn)子52的齒數(shù)多一或兩個以上。

在這種結(jié)構(gòu)中,如果使外轉(zhuǎn)子53旋轉(zhuǎn)驅(qū)動,則通過齒部彼此的嚙合使得內(nèi)轉(zhuǎn)子52也受到旋轉(zhuǎn)力,追隨于外轉(zhuǎn)子53而向同方向旋轉(zhuǎn)。由此,齒部間的空間的容積會擴大和縮小,因此能夠?qū)⑵偷任搿⑴懦觥?/p>

在該給油用齒輪泵中,作為從動齒輪的內(nèi)轉(zhuǎn)子52與已經(jīng)描述的燒結(jié)軸承1同樣地,具有金屬基體3、以及被固定在金屬基體3的內(nèi)周面上的潤滑部件4。金屬基體3是通過對以金屬粉作為主成分的原料粉進行燒結(jié)而成的,金屬基體3構(gòu)成為在外周具有多個齒部、并且在內(nèi)周具有孔的齒輪形狀。潤滑部件4由石墨粒子的集合體構(gòu)成,通過對金屬基體3的所述原料粉進行燒結(jié)的燒結(jié)操作而被固定在金屬基體3的內(nèi)周面上。潤滑部件4的內(nèi)周面構(gòu)成與固定軸51a的外周面滑動的滑動面(軸孔52a)。金屬基體3和潤滑部件4的各結(jié)構(gòu)和兩者的固定手法與燒結(jié)軸承1的第一實施方式~第三的實施方式共通。另外,對于金屬基體3也要求針對汽油的耐腐蝕性,因此作為金屬基體3優(yōu)選使用耐腐蝕性優(yōu)良的鋁-青銅系。

在金屬基體3上固定了潤滑部件4后,根據(jù)需要對潤滑部件4的內(nèi)周面實施整形或切削等的精加工,從而完成圖16所示的內(nèi)轉(zhuǎn)子52。不進行潤滑油對金屬基體3和潤滑部件4的含浸。

這種結(jié)構(gòu)的內(nèi)轉(zhuǎn)子52不含有潤滑油,因此能夠避免潤滑油向通過計量機供給的燃料或燈油中的混入。另一方面,滑動面具有高的潤滑性,因此能夠?qū)?nèi)轉(zhuǎn)子52的扭矩損失抑制在最低限度。

下面,作為本申請第二方面的滑動部件將軸承作為一例,根據(jù)圖18至圖27說明具體內(nèi)容。

如圖18(a)、(b)所示,軸承101呈圓筒狀,在其內(nèi)周插入有作為對方部件的軸102(點劃線示出)。在軸承101的內(nèi)周面上設(shè)置有作為與軸102滑動的滑動面的軸承面111。本實施方式中,軸承101的外周面112通過壓入或粘接等手段而被固定在未圖示的外殼的內(nèi)周面上,被插入軸承101的內(nèi)周的軸102被支承為旋轉(zhuǎn)自如。除了這樣將軸102作為旋轉(zhuǎn)側(cè)之外,還可以將軸102作為靜止側(cè),將軸承101作為旋轉(zhuǎn)側(cè)。

軸承101具有以碳作為主成分(重量比中最多的成分)的碳類燒制體103、以及保持碳類燒制體103的樹脂基體104。在本實施方式中,多個(圖示例中為5個)碳類燒制體103等間隔地被配置在圓周方向上,這些多個碳類燒制體103統(tǒng)一被保持在樹脂基體104上。各碳類燒制體103在軸承101的內(nèi)周面上露出,構(gòu)成軸承面111的一部分。在圖示例中,各碳類燒制體103具有在軸承101的內(nèi)周面上露出的內(nèi)側(cè)面103a、以及與樹脂基體104緊貼的外側(cè)面103b。各碳類燒制體103的內(nèi)側(cè)面103a形成為與樹脂基體104的內(nèi)周面104a無階梯差地連續(xù)的凹圓筒面狀。在本實施方式中,通過各碳類燒制體103的內(nèi)側(cè)面103a和樹脂基體104的內(nèi)周面104a,構(gòu)成截面正圓狀的軸承面111。各碳類燒制體103的外側(cè)面103b形成為凸圓筒面狀,與樹脂基體104的凹圓筒面狀的保持面104b在整個區(qū)域緊貼。

在該軸承101中,構(gòu)成軸承面111的一部分的碳類燒制體103成為石墨粒子的供給源。從碳類燒制體103供給的石墨粒子通過軸承面111與軸102的相對移動而遍及軸承面111整體,由此能夠在軸承面111整體得到基于石墨粒子的潤滑效果。

此外,在軸承101中,未必軸102相對于軸承面111的整體滑動,大多情況下是軸承面111上的被限定的一部分區(qū)域與軸102滑動。例如,在使軸102為水平姿態(tài)的情況下,大多是軸102憑借重力落入而在軸承面111的下側(cè)區(qū)域與軸承面111滑動。這種情況下,以使得碳類燒制體103位于與軸102滑動的滑動區(qū)域的方式,設(shè)計軸承101上的碳類燒制體103的位置和形狀,或者調(diào)整軸承101的圓周方向的相位,由此能夠使軸102始終與碳類燒制體103滑動。由此能夠得到高的潤滑效果,因此例如在與軸承面111之間未介入潤滑油的無油狀態(tài)下能夠支承軸102。當然,也可以在使?jié)櫥徒槿胗谳S承面111與軸102之間的狀態(tài)下使用,這種情況下能夠進一步提高潤滑效果。在本實施方式中,使?jié)櫥徒槿胗谳S承面111與軸102之間,并且使油含浸于碳類燒制體103的內(nèi)部空孔中。這種情況下,通過伴隨軸102的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的溫度上升而使得油從碳類燒制體103的表面(內(nèi)側(cè)面103a)滲出,該油被提供給軸承面111與軸102的滑動區(qū)域,從而能夠可靠地避免滑動區(qū)域上的油膜斷開,能夠維持良好的滑動性。

上述的軸承101經(jīng)過燒制體形成工序、嵌入成型工序、整形工序和含油工序而被制造出來。以下,具體說明各工序。

[燒制體形成工序]

碳類燒制體103使用包含碳類粉末和樹脂粘結(jié)劑粉的原料粉末而形成。作為碳類粉末,例如可以使用石墨粉,具體可以使用天然石墨粉和人造石墨粉中的任意一種。天然石墨粉呈鱗片狀因而具備潤滑性優(yōu)良的特征。另一方面,人造石墨粉呈塊狀因而具備成型性優(yōu)良的特征。此外,碳類粉末不限于作為結(jié)晶質(zhì)粉的石墨粉,還可以使用瀝青粉或焦炭粉等非晶質(zhì)粉。作為樹脂粘結(jié)劑粉,例如可以使用苯酚樹脂粉。

在以上所述的石墨粉和樹脂粘結(jié)劑粉中根據(jù)需要添加成型助劑、潤滑劑或改性劑等并將它們均勻混合。將該混合物提供給成型模具后進行壓縮成型,成型出與碳類燒制體103的形狀對應(yīng)的壓粉體。此后,將該壓粉體例如以爐內(nèi)溫度900~1000℃燒制,從而得到多孔質(zhì)的碳類燒制體103。燒制在不存在氧的氛圍氣下、例如在氮氣等惰性氣體氛圍氣或真空氛圍氣下進行。這是由于如果在氛圍氣中存在氧,則石墨粉會成為CO或CO2而揮發(fā)并消失。

此外,作為碳類燒制體103的原料粉末,除了如上所述使用石墨粉和樹脂粘結(jié)劑粉的混合粉末之外,還可以使用在介入有樹脂粘結(jié)劑的情況下對石墨粉造粒得到的造粒石墨粉。造粒石墨粉的比重大于單體的樹脂粘結(jié)劑粉或石墨粉的比重,流動性高,因此易于進行向成型模具的供給,能夠精度良好地成型為規(guī)定形狀。

圖19概要表示碳類燒制體103的微組織。通過燒制而使得造粒石墨粉中包含的樹脂粘結(jié)劑成為碳化物(非晶質(zhì)的無定形碳),構(gòu)成網(wǎng)眼構(gòu)造的粘結(jié)劑成分114。粘結(jié)劑成分114的網(wǎng)眼中保持有來源于石墨粉的作為固體潤滑劑粒子的石墨粒子113。石墨粒子113的保持通過粘結(jié)劑成分114的表面與石墨粒子113的表面交絡(luò)在一起來進行。圖中的符號115是在微組織中形成有多個的空孔。在碳類燒制體103的表面(特別是內(nèi)側(cè)面103a)上,石墨粒子113的面積比在60%以上,優(yōu)選占80%以上,因此在與軸102的滑動時能夠得到高的潤滑性。

[嵌入成型工序]

將上述的碳類燒制體103作為嵌入部件通過樹脂進行注塑成型,由此形成多個碳類燒制體103與對其進行保持的樹脂基體104的一體件。這里所使用的成型模具120如圖20所示,具有固定模具121和可動模具122。在固定模具121上設(shè)置有圓柱部121a,通過圓柱部121a的外周面成型出樹脂基體104的內(nèi)周面104a。在固定模具121中的對樹脂基體104的端面進行成型的成型面121c上設(shè)置有澆口121b。本實施方式中,在固定模具121的成型面121c上,在圓周方向上等間隔地配置有多個(圖示例中為3個)澆口121b(參見圖21)。此外,澆口種類不限于圖示例的點狀澆口,例如還可以是環(huán)狀的膜澆口。

在嵌入成型工序中,首先在固定模具121的圓柱部121a的外周的規(guī)定部位配置多個碳類燒制體103。在該狀態(tài)下,通過對可動模具122和固定模具121合模而形成腔室123,在該腔室123內(nèi)配置有多個碳類燒制體103。此時,各碳類燒制體103被固定模具121和可動模具122從軸向兩側(cè)夾持。由此,在腔室123內(nèi)的規(guī)定部位固定各碳類燒制體103,可防止熔融樹脂的射出時的位置偏離。

進而,從油槽121d通過澆口121b將熔融樹脂射出到腔室123內(nèi),腔室123被熔融樹脂充滿。作為成為該熔融樹脂的主成分(重量比中最多的成分)的合成樹脂,例如可以舉出聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚縮醛(POM)、液晶聚合物(LCP)、全芳香族聚酯、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚酰亞胺(PI)、聚四氟乙烯·全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯·六氟丙烯共聚物(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)等氟樹脂(聚氟化烯烴類樹脂)、聚乙烯等烯烴類樹脂等。這些各合成樹脂既可以單獨使用,也可以是混合了2種以上的聚合物合金。

作為形成樹脂基體104的樹脂的主成分,優(yōu)選使用結(jié)晶性樹脂。結(jié)晶性樹脂相比非晶性樹脂而言,機械強度優(yōu)良,并且成型收縮率大。通過使用機械強度優(yōu)良的結(jié)晶性樹脂,使得樹脂基體104的剛性提高。此外,通過使用成型收縮率大的結(jié)晶性樹脂,在將熔融樹脂射出到腔室后,通過固化時的成型收縮使得樹脂基體104的保持面104b縮徑,樹脂基體104可靠地握住碳類燒制體103(后面具體描述)。作為結(jié)晶性樹脂,例如可舉出LCP、PEEK、PBT、PPS、PA、POM等。從例如由LCP、PEEK、PPS構(gòu)成的結(jié)晶性樹脂組中選出的至少一種以上的結(jié)晶性樹脂的耐藥性、耐熱性等優(yōu)良。此外,在結(jié)晶性樹脂之中,PPS的耐藥性和價格方面優(yōu)良,因而是尤為優(yōu)選的材料。在本實施方式中,樹脂基體104通過以PPS作為主成分、包含各種填充劑的樹脂組成物形成。作為PPS,可以使用交聯(lián)PPS、半交聯(lián)PPS、直鏈狀PPS等,例如優(yōu)選使用韌性優(yōu)良的直鏈狀PPS。

填充劑是基于摩擦磨損特性的改善或減小線膨脹系數(shù)的目的而被添加的。作為填充劑的具體例,例如可舉出玻璃纖維、碳纖維、芳酰胺纖維、氧化鋁纖維、聚酯纖維、硼纖維、碳化硅纖維、氮化硼纖維、氮化硅纖維、金屬纖維等纖維類以及將它們編織為布狀而成的結(jié)構(gòu)、碳酸鈣或滑石、二氧化硅、粘土、云母等的礦物類、硼酸鋁晶須、鈦酸鉀晶須等無機晶須類、聚酰亞胺樹脂或聚苯并咪唑等各種耐熱性樹脂等。此外,還可以適當添加帶電防止劑(碳納米纖維、碳黑、石墨等)、脫模劑、阻燃劑、耐候性改良劑、抗氧化劑、顏料等添加劑。

在本實施方式中,作為填充劑,添加有作為纖維狀加強材料的碳纖維和作為固體潤滑劑的PTFE。通過配合碳纖維,由此可實現(xiàn)彎曲彈性模量等機械強度的提高,通過PTFE的配合,可實現(xiàn)軸102或成型模具120相對于圓柱部121a等的滑動特性的提高。碳纖維被大致劃分為瀝青類和PAN類,都可以使用。碳纖維例如可使用平均纖維徑20μm以下、平均纖維長0.02~0.2mm的纖維。碳纖維的配合比例如相對于樹脂基體104整體在10質(zhì)量%以上、40質(zhì)量%以下,優(yōu)選在20質(zhì)量%以上、30質(zhì)量%以下。PTFE的配合比例如相對于樹脂基體104整體在1質(zhì)量%以上、40質(zhì)量%以下,優(yōu)選在2質(zhì)量%以上、30質(zhì)量%以下。

此后,在腔室123中充滿的樹脂冷卻而固化,從而形成樹脂基體104。此時,通過樹脂的成型收縮,樹脂基體104的保持面104b縮徑,按壓碳類燒制體103的外側(cè)面103b(參見圖18(a)的箭頭F)。由此,樹脂基體104的保持面104b與碳類燒制體103的外側(cè)面103b成為具有過盈量地緊貼的狀態(tài),因此兩者被牢固地固定起來。此時,如果使樹脂基體104的保持面104b的圓周方向的開口寬度D0(即,碳類燒制體103的內(nèi)側(cè)面103a的圓周方向?qū)挾?形成為小于保持面104b的圓周方向的最大寬度D(≈碳類燒制體103的直徑),則能夠更為可靠地限制向碳類燒制體103的內(nèi)徑側(cè)的脫落。此外,如上所述樹脂基體104成型收縮,從而使得樹脂基體104的內(nèi)周面104a縮徑,而碳類燒制體103伴隨樹脂基體104的縮徑而向內(nèi)徑側(cè)移動,由此被維持在碳類燒制體103的內(nèi)側(cè)面103a與樹脂基體104的內(nèi)周面104a連續(xù)的狀態(tài)。

[整形工序]

接著,對碳類燒制體103與樹脂基體104的一體件101’實施基于模具成型的整形。具體而言,首先如圖22(a)所示,在一體件101’的內(nèi)周插入芯銷131。此時,一體件101’的內(nèi)周面111’(碳類燒制體103的內(nèi)側(cè)面103a和樹脂基體104的內(nèi)周面104a)與芯銷131的外周面隔著半徑方向上的微小間隙而嵌合。進而,在將一體件101’的軸向?qū)挾韧ㄟ^上沖頭132和下沖頭133規(guī)定的狀態(tài)下,如圖22(b)所示,使一體件101’、芯銷131和上下沖頭132、133一體下降,將一體件101’壓入沖模134的內(nèi)周。由此,一體件101’的外周面112’利用沖模134的內(nèi)周面成型,同時一體件101’從外周被壓迫,一體件101’的內(nèi)周面111’被按壓在芯銷131的外周面上。由此,樹脂基體104的內(nèi)周面104a仿效芯銷131的外周面而產(chǎn)生塑性變形,并且各碳類燒制體103的半徑方向位置被修正。具體而言,通過將多個碳類燒制體103按壓在共用的芯銷131上,從而將各碳類燒制體103配置在規(guī)定的半徑方向位置處,使得各碳類燒制體103的內(nèi)側(cè)面103a被配置在同一圓筒面上。

這樣,通過對由碳類燒制體103和樹脂基體104構(gòu)成的一體件101’實施整形,由此不必對碳類燒制體103和樹脂基體104分別實施高精度的加工,就能夠提高內(nèi)周面111’(軸承面111)的面精度(圓筒度、正圓度或相對于外周面112’的同軸度等)。此外,在本實施方式中,碳類燒制體103以碳(石墨粒子113和由樹脂粘結(jié)劑的碳化物構(gòu)成的粘結(jié)劑成分114)作為主體,因此幾乎不會產(chǎn)生塑性變形。因此,為如下程度:各碳類燒制體103本身幾乎未被整形、被按壓在芯銷131上的內(nèi)側(cè)面103a的表面略被調(diào)整。

[含油工序]

此后,使油含浸于經(jīng)過整形工序后的一體件101’(軸承101)的碳類燒制體103的內(nèi)部空孔中。具體而言,在減壓環(huán)境下將一體件101’浸入在潤滑油中,然后恢復(fù)為大氣壓,從而油含浸于碳類燒制體103的內(nèi)部空孔中。以上,軸承101完成。

本發(fā)明不限于上述的實施方式。以下,說明本發(fā)明的另一實施方式,對與上述的實施方式重復(fù)的內(nèi)容省略說明。

在上述的實施方式中,作為碳類燒制體103,示出了作為保持石墨粒子的粘結(jié)劑而使用樹脂的情況,然而不限于此,也可以使用金屬粘結(jié)劑形成碳類燒制體103。具體而言,例如使用作為主成分包含通過金屬包覆碳類粉末的表面的一部分或全部得到的包覆粉的原料粉末。作為包覆粉,例如可以使用對石墨粒子通過金屬進行鍍敷(無電解鍍敷)得到的鍍粉。對于包覆石墨粒子的金屬(以下,稱作包覆金屬),優(yōu)選使用例如銅或鎳。在本實施方式中,作為鍍粉,使用將石墨粒子的表面用銅包覆得到的銅包覆石墨粉。

鍍粉中的包覆金屬的比例在10質(zhì)量%以上、80質(zhì)量%以下,優(yōu)選在15質(zhì)量%以上、60質(zhì)量%以下,更優(yōu)選在20質(zhì)量%以上、50質(zhì)量%以下的程度。若包覆金屬的量過少,則石墨粉在鍍粉的表面上露出的比例會變多,燒制后的粒子間的結(jié)合強度不足。另一方面,若包覆金屬的量過多,則在構(gòu)成軸承面111的碳類燒制體103的內(nèi)側(cè)面103a上露出的石墨量變少而碳類燒制體103的潤滑性降低。另外,銅和鎳的比重大致相同,因此作為包覆金屬無論使用銅還是鎳的情況下,優(yōu)選重量比例都不會產(chǎn)生實質(zhì)性差異。

作為在鍍粉中使用的石墨粉,優(yōu)選使用人造石墨粉。這是由于若使用鱗片狀的天然石墨粉,則難以通過包覆金屬充分地包覆石墨粉。如果包覆金屬對石墨粉的包覆不充分,則在后續(xù)的燒制工序中無法將鍍粉的包覆金屬彼此結(jié)合起來,無法確保強度。此外,石墨粒子為了提高各粒子中的石墨的比例,優(yōu)選使用未被造粒的結(jié)構(gòu)。

這樣,通過金屬包覆比重較小的石墨粒子,從而表觀密度上升而石墨粒子的流動性提高,因此向成型模具內(nèi)的填充性提高,能夠?qū)Τ尚湍>呔鶆虻靥畛湓戏勰?。此外,在對原料粉末進行壓縮成型時,石墨粒子不會產(chǎn)生塑性變形,而包覆各石墨粒子的金屬在產(chǎn)生塑性變形的同時互相嚙合,由此在不使用樹脂粘結(jié)劑的情況下就能夠成型為規(guī)定形狀。

為了牢固地將鍍粉的包覆金屬彼此結(jié)合起來,使原料粉含有低熔點金屬。作為使其含有低熔點金屬的手法,可以考慮將低熔點金屬的單體粉添加到鍍粉中,或者在鍍敷時使與低熔點金屬形成為合金的包覆金屬在石墨粒子的周圍析出。低熔點金屬是在燒結(jié)時其自身熔融而用于推進液相燒結(jié)的成分。作為該低熔點金屬,使用具有比燒結(jié)溫度低的熔點的金屬,具體而言,使用具有700℃以下的熔點的金屬、例如錫(Sn)、鋅(Zn)、磷(P)等。只要使用銅系、鐵系、銅鐵系等的一般的燒結(jié)金屬,則優(yōu)選使用與銅的相性較好的Sn。

這種情況下,低熔點金屬相對于包覆金屬的比例被設(shè)定為0.3~5質(zhì)量%,優(yōu)選被設(shè)定為0.5~3質(zhì)量%的范圍。如果低熔點金屬的比例過少則液相燒結(jié)不會進展,因而無法得到必要的強度,反之如果低熔點金屬的比例過多,則在構(gòu)成軸承面的碳類燒制體103的內(nèi)側(cè)面103a上露出的石墨量變少,并且內(nèi)側(cè)面103a不必要地硬質(zhì)化而使得碳類燒制體103的潤滑性降低,因此采取上述的比例。

此外,在形成碳類燒制體103的原料粉中,除了添加上述的粉末(鍍粉和根據(jù)需要添加低熔點金屬粉)之外,還根據(jù)需要添加燒結(jié)助劑或潤滑劑。

對上述組成的原料粉末進行壓縮成型以形成壓粉體,對該壓粉體以低于包覆金屬的熔點且高于低熔點金屬的熔點的燒結(jié)溫度加熱,從而得到燒結(jié)體(碳類燒制體103)。具體地,原料粉末中的低熔點金屬(例如錫)熔融,其一部分在包覆金屬內(nèi)擴散,在包覆金屬的表面上形成合金層。該合金層彼此在固相狀態(tài)下擴散接合,由此使得鍍粉彼此接合起來。此外,熔融的低熔點金屬的未在包覆金屬中擴散的部分在鍍粉之間固化而發(fā)揮糊的作用,有助于鍍粉彼此的接合力的提高。

另外,如果在壓粉體的原料粉末中包含有樹脂粘結(jié)劑,則在燒制時樹脂粘結(jié)劑分解而產(chǎn)生分解氣體,并且燒制導致的樹脂粘結(jié)劑的消失引起的尺寸變化變大。為了抑制這種分解氣體的產(chǎn)生和尺寸變化,需要對壓粉體長時間加熱而緩慢地進行燒制。與此相對,在本實施方式中,如上所述在壓粉體中未含有樹脂粘結(jié)劑,因此能夠在較短時間內(nèi)進行燒結(jié),生產(chǎn)率提高。

如上所述形成的碳類燒制體103如圖23所示,形成為如下構(gòu)造:在作為包覆金屬的銅116彼此通過燒結(jié)而接合起來構(gòu)成的網(wǎng)眼中保持有石墨粒子13。此外,在圖23中,省略了低熔點金屬的圖示。

在此后的嵌入成型工序中,形成通過樹脂基體104保持碳類燒制體103而得到的一體件,并對該一體件實施整形工序。本實施方式的碳類燒制體103如圖23所示,在石墨粒子113之間介入有易于塑性變形的銅116,因此能夠通過模具成型進行整形。因此,在整形工序中,不僅對樹脂基體104的內(nèi)周面104a進行整形,碳類燒制體103的內(nèi)側(cè)面103a也被整形,因此能夠進一步提高軸承面111的面精度。

在以上的實施方式中,示出了使碳類燒制體103僅在軸承101的內(nèi)周面(軸承面111)上露出的情況,然而不限于此。例如在圖24所示的實施方式中,使碳類燒制體103不僅在軸承101的內(nèi)周面上露出,還在外周面112上露出。這種情況下,在整形工序中,能夠?qū)Ω魈碱悷企w103從半徑方向兩側(cè)壓迫,因此易于進行整形。在該實施方式中,作為碳類燒制體103,優(yōu)選使用應(yīng)用了圖23所示的金屬粘結(jié)劑的結(jié)構(gòu)。

此外,在以上的實施方式中,示出了將多個碳類燒制體103等間隔地配置在圓周方向上的情況,然而不限于此。例如也可以如圖25所示,配置為通過在圓周方向上連續(xù)的半圓筒狀的碳類燒制體103覆蓋軸承面111的大致半周。或者也可以如圖26所示,通過圓筒狀的碳類燒制體103覆蓋軸承面111的整周。

此外,在以上的實施方式中,示出了將碳類燒制體103的內(nèi)側(cè)面103a和樹脂基體104的內(nèi)周面104a配置為相同的圓筒面狀并通過它們構(gòu)成軸承面111的情況,然而不限于此。例如也可以如圖27所示,將碳類燒制體103的內(nèi)側(cè)面103a配置為比樹脂基體104的內(nèi)周面104a靠內(nèi)徑側(cè),并僅通過碳類燒制體103的內(nèi)側(cè)面103a構(gòu)成軸承面111。這種情況下,多個碳類燒制體103的內(nèi)側(cè)面103a被配置在同一圓筒面上。

此外,碳類燒制體103如圖18(b)所示被配置在軸承101的軸向全長范圍,此外也可以僅配置于軸向的一部分區(qū)域,例如配置于在軸向上離開的多個部位處。

此外,本發(fā)明不限于對軸的相對旋轉(zhuǎn)進行支承的軸承,還能夠應(yīng)用于對軸的軸向移動進行支承的軸承。此外,本發(fā)明不限于圓筒形狀的滑動部件,還可以用于其他形狀(例如,半圓筒狀或長方體狀)的滑動部件。

本發(fā)明的滑動部件可以用作在內(nèi)周面上具有滑動面的齒輪。

例如,本發(fā)明的滑動部件可以用作在給油泵用齒輪、特別是圖31所示的組入到容積型的旋轉(zhuǎn)齒輪泵中的內(nèi)轉(zhuǎn)子141。內(nèi)轉(zhuǎn)子141如圖28和圖29所示,具有以碳作為主成分的碳類燒制體103、以及保持碳類燒制體103的樹脂基體104。在本實施方式中,碳類燒制體103形成為圓筒狀,碳類燒制體103的外周面103b的整個面被樹脂基體104保持。碳類燒制體103的內(nèi)周面103a在內(nèi)轉(zhuǎn)子141的內(nèi)周面露出,作為與固定軸162a(參見圖31)的外周面滑動的滑動面111發(fā)揮功能。在樹脂基體104的外周面上形成有與外轉(zhuǎn)子163(參見圖31)嚙合的齒面141a。內(nèi)轉(zhuǎn)子141經(jīng)過燒制體形成工序和嵌入成型工序而制造出來。此外,對通過嵌入成型工序得到的碳類燒制體103和樹脂基體104的一體件根據(jù)需要實施整形工序。各工序與上述實施方式相同,因此省略重復(fù)說明。

此外,本發(fā)明的滑動部件可以用作構(gòu)成行星齒輪減速機的行星齒輪151(參見圖30)。行星齒輪151被配置在同軸配設(shè)的太陽輪和內(nèi)齒輪(省略圖示)的半徑方向之間的圓周方向上的多個部位,各行星齒輪151與太陽輪和內(nèi)齒輪雙方嚙合。

行星齒輪151如圖30所示,具有以碳作為主成分的碳類燒制體103、以及保持碳類燒制體103的樹脂基體104。在圖示例中,碳類燒制體103形成為圓筒狀,碳類燒制體103的外周面103b的整個面被樹脂基體104保持。碳類燒制體103的內(nèi)周面103a在行星齒輪151的內(nèi)周面露出,作為與軸102的外周面滑動的滑動面111發(fā)揮功能。樹脂基體104的外周面上形成有與太陽輪和內(nèi)齒輪嚙合的齒面151a。行星齒輪151經(jīng)過燒制體形成工序和嵌入成型工序而被制造出來。此外,對于通過嵌入成型工序得到的碳類燒制體103和樹脂基體104的一體件,根據(jù)需要實施整形工序和含油工序中的一方或雙方。各工序與上述實施方式相同,因此省略重復(fù)說明。

下面,根據(jù)圖32和圖33說明本申請第三方面的潤滑部件的實施方式。

潤滑部件經(jīng)過如下工序而被制造出來:壓粉工序,對原料粉末進行壓縮成型而得到壓粉體;燒結(jié)工序,對壓粉體進行燒結(jié)而得到燒結(jié)體;以及整形工序,對燒結(jié)體再次進行壓縮而整形。以下,說明各工序的具體內(nèi)容。

(1)壓粉工序

首先,將包含石墨粒子、粘結(jié)劑金屬和低熔點金屬的各種粉末混合起來,制作原料粉末。

作為石墨粒子,能夠使用人造石墨或天然石墨。石墨粒子優(yōu)選為粒狀(并非鱗片狀或土狀),在本實施方式中使用粒狀的人造石墨。此外,作為石墨粒子,既可以使用未被造粒的粒子,也可以使用被造粒后的粒子。其中,為了對石墨粒子造粒,需要將各石墨粒子結(jié)合起來的粘結(jié)劑,這會導致各粒子中的石墨的比例降低,因此作為石墨粒子優(yōu)選使用未被造粒的粒子。

粘結(jié)劑金屬附著在各石墨粒子的表面上。粘結(jié)劑金屬可使用具有比后述的燒結(jié)溫度高的熔點的金屬。粘結(jié)劑金屬可使用硬度低于石墨粒子且易于產(chǎn)生塑性變形的材料。具體而言,作為粘結(jié)劑金屬,例如可使用銅或鎳,在本實施方式中使用銅。

低熔點金屬可使用具有比后述的燒結(jié)溫度低的熔點的金屬。作為低熔點金屬,例如可使用錫或鋅,在本實施方式中使用錫。

原料粉末例如通過將在石墨粒子的表面上附著有作為粘結(jié)劑金屬的銅而成的銅附著石墨粉末與作為低熔點金屬的錫粉末混合而制作出來。在本實施方式中,作為銅附著石墨粉末,可使用在石墨粒子的表面上實施了鍍銅的鍍銅石墨粉末。此外,作為銅附著石墨粉末,例如可使用如圖32(a)所示將石墨粒子(Gr)的表面全部用銅(Cu)覆蓋而成的結(jié)構(gòu),作為銅附著石墨粉末,可使用如圖32(b)所示在石墨粒子(Gr)的表面上使銅(Cu)呈島狀分散附著而成的結(jié)構(gòu)。圖32(a)所示的銅附著石墨粉末和圖32(b)所示的銅附著石墨粉末既可以分別單獨使用,也可以將它們混合起來使用。在本實施方式中,單獨使用圖32(b)所示的銅附著石墨粉末。

將上述的原料粉末填充到成型模具中。通常,石墨粒子非常微細,因而缺乏流動性,向成型模具內(nèi)的填充性較差。在本實施方式中,通過使銅附著在石墨粒子上,使得表觀密度上升而石墨粒子的流動性提高,因此向成型模具內(nèi)的填充性提高,能夠向成型模具內(nèi)均勻地填充原料粉末。

通過對如上被填充在成型模具中的原料粉末進行壓縮成型,從而形成壓粉體。此時,石墨粒子不產(chǎn)生塑性變形,但附著在各石墨粒子上的銅在產(chǎn)生塑性變形的同時彼此嚙合,由此能夠成型為規(guī)定形狀。由此,不必使用焦油瀝青或煤焦油等結(jié)合劑,就能夠成型出以石墨粒子為主成分的壓粉體。

(2)燒結(jié)工序

接著,利用燒結(jié)爐對通過上述壓粉工序得到的壓粉體加熱,使得附著在各石墨粉末上的銅通過燒結(jié)而彼此結(jié)合起來,形成燒結(jié)體。具體而言,通過對壓粉體加熱,從而使得壓粉體中包含的錫粉末熔融,其一部分在附著于各石墨粒子上的銅的表層內(nèi)擴散,在銅的表面上形成銅-錫合金層。該銅-錫合金層彼此在固相狀態(tài)下擴散接合,由此使得鍍銅石墨粉末彼此接合起來,形成燒結(jié)體。此時的燒結(jié)溫度低于銅的熔點,并且高于錫的熔點。

另外,若如以往的潤滑部件那樣,在壓粉體中包含焦油瀝青或煤焦油等結(jié)合劑,則在燒結(jié)時會產(chǎn)生結(jié)合劑的分解氣體,并且由于燒結(jié)使得結(jié)合劑幾乎消失,因此燒結(jié)造成的尺寸變化(壓粉體與燒結(jié)體的尺寸差)變大。這種情況下,如果在短時間內(nèi)使其急劇燒結(jié),則由于急劇的尺寸變化可能會在燒結(jié)體上產(chǎn)生破裂等,因此需要對壓粉體長時間加熱以使燒結(jié)緩慢進行。與此相對,在本實施方式中,如上所述在壓粉體中未含有焦油瀝青或煤焦油等結(jié)合劑,因此在燒結(jié)時不會產(chǎn)生結(jié)合劑的分解氣體,并且可抑制燒結(jié)造成的尺寸變化。因此,產(chǎn)生燒結(jié)體的破裂等的可能性小,能夠使燒結(jié)時間較短。

(3)整形工序

如上所述對壓粉體燒結(jié)時會產(chǎn)生收縮,因此在燒結(jié)后優(yōu)選對燒結(jié)體實施整形以完成整形。例如,對包含石墨粒子和結(jié)合劑的壓粉體進行燒制而成的現(xiàn)有的潤滑部件成為通過由于燒制而碳化的結(jié)合劑使得石墨粒子彼此結(jié)合起來的狀態(tài)。若對這種潤滑部件實施整形,則如上所述石墨粒子自身幾乎不會產(chǎn)生塑性變形,因此潤滑部件破損的可能性較高。因此,現(xiàn)有的潤滑部件的整形需要通過機械加工進行,存在招致成本上升或生產(chǎn)率降低的問題。

本實施方式的燒結(jié)體在石墨粒子之間介入有粘結(jié)劑金屬,因此通過實施整形,能夠使粘結(jié)劑金屬產(chǎn)生塑性變形來進行整形。具體而言,通過整形模具(沖模、型芯、上沖頭和下沖頭)壓縮燒結(jié)體,由此使得燒結(jié)體被整形為期望的尺寸。由此,不需要以往的潤滑部件那樣的基于機械加工的整形,可實現(xiàn)成本降低和生產(chǎn)率的提高。如上所述,潤滑部件完成。

在該整形工序中,燒結(jié)體與整形模具的沖模和型芯在壓接狀態(tài)下滑動。由此,在燒結(jié)體的表面上露出的鍍銅石墨粉末的銅從石墨粒子上被剝離,能夠使在燒結(jié)體的表面上露出的石墨粒子的比例增加。因此,能夠使燒結(jié)體中的作為滑動面的部分在與整形模具壓接的狀態(tài)下滑動,由此能夠增加在滑動面上露出的石墨粒子的比例,提高滑動性。當然,這樣,如果不需要通過整形剝離滑動面的鍍銅石墨粉末的銅,則可以使作為燒結(jié)體的滑動面的部分抵接在不與整形模具滑動的面(例如上下沖頭的端面)上。

如上所述形成的潤滑部件201如在圖33中放大示出的那樣,具有石墨粒子(Gr)、作為粘結(jié)劑金屬的銅(Cu)和作為低熔點金屬的錫(Sn)。此外,在圖33中,通過散點表示石墨粒子(Gr),通過陰影表示銅(Cu),省略了錫(Sn)的圖示。

在各石墨粒子上附著的銅彼此通過燒結(jié)而結(jié)合起來。銅在燒結(jié)溫度下未熔融,與在其他的石墨粒子上附著的銅在保持固相狀態(tài)的情況下接合。具體地,通過燒結(jié)而熔融的錫的一部分或全部在銅的內(nèi)部擴散而在表層上形成銅-錫合金層,該銅-錫合金(青銅)區(qū)域彼此擴散接合。此外,通過燒結(jié)而熔融的錫中的未在銅中擴散的部分在附著于各石墨粒子上的銅之間固化,由此使得該錫發(fā)揮糊的作用,有助于銅之間的接合力的提高。

在潤滑部件201的表面、特別是與其他部件滑動的滑動面201a上,石墨粒子占據(jù)最大面積,例如滑動面上的石墨粒子的面積比在50%以上,優(yōu)選在80%以上,更優(yōu)選在90%以上。在本實施方式中,潤滑部件201的石墨粒子的體積比最大,例如包含體積比在50%以上的石墨粒子。

如上所述,在滑動面上使較多的石墨粒子露出,從而通過石墨的自身潤滑性,使得潤滑部件201與對方部件的滑動性提高。因此,潤滑部件201優(yōu)選被用作在無潤滑環(huán)境下(即不介入有油等潤滑劑)與對方部件滑動的潤滑部件。具體地,潤滑部件201例如可用作真空泵用轉(zhuǎn)子和葉輪、在超過200℃的高溫環(huán)境下使用的軸承或建筑機械用軸承。此外,潤滑部件201不限于應(yīng)用于在無潤滑環(huán)境下使用的用途,還能夠應(yīng)用于介入有油等潤滑劑而與對方部件滑動的潤滑環(huán)境下使用的用途。

本發(fā)明不限于上述的實施方式。例如,在上述的實施方式中,通過銅附著石墨粉末和錫粉末構(gòu)成了原料粉末,然而不限于此,例如也可以使用在附著于石墨粉末上的粘結(jié)劑金屬的表面上還附著有低熔點金屬的粉末。例如,可使用對鍍銅石墨粉末進一步實施鍍錫從而在銅的表面上附著有錫的粉末。

此外,在上述的實施方式中,示出了潤滑部件由石墨粒子、粘結(jié)劑金屬和低熔點金屬構(gòu)成的情況,然而還可以包含鐵等其他金屬。

此外,在上述的實施方式中,示出了燒結(jié)部件具有低熔點金屬的情況,然而在并非特別需要的情況下可以省略低熔點金屬。這種情況下,在各石墨粒子上附著的銅不形成合金層,純銅彼此通過燒結(jié)而擴散接合。

此外,在上述的實施方式中,示出了對燒結(jié)體實施整形處理的情況,然而在不特別需要整形處理的情況下,可以省略整形處理。

以上所示的本申請第一方面、本申請第二方面和本申請第三方面的實施方式的結(jié)構(gòu)可以適當組合。例如,可以將本申請第三方面的實施方式的潤滑部件用于本申請第一方面或本申請第二方面的實施方式的滑動部件(軸承等)中。

標號說明

1 燒結(jié)軸承(滑動部件)

2 軸(對方側(cè)的部件)

3 金屬基體

4 潤滑部件

5 樹脂粘結(jié)劑

6 石墨粉(固體潤滑劑粉)

8 包覆金屬(金屬)

9 鍍粉(包覆粉)

11 軸承面(滑動面)

13 石墨粒子(固體潤滑劑粒子)

52 內(nèi)轉(zhuǎn)子(滑動部件)

F 收縮力

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