JPH0155667B2

JPH0155667B2 -

Info

Publication number: JPH0155667B2
Application number: JP22889284A
Authority: JP
Inventors: Noryuki Usami; Tatsuhiko Fukuoka; Masaharu Kikuchi; Hiroshi Ueda
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1984-11-01
Filing date: 1984-11-01
Publication date: 1989-11-27
Also published as: JPS61108651A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、軸受材料に関するものであり、さら
に詳しく述べるならば四弗化エチレン樹脂を主成
分とする樹脂軸受材料に関するものである。樹脂
軸受材料は、例えば自動車用シヨツクアブソーバ
ーのガイドブツシユおよびピストンリング等を用
いられている。なお、近年のエンジンの出力向上
と、自動車の乗心地の一層の重視とにより、シヨ
ツクアブソーバーの性能向上が重要な問題となり
ガイドブツシユ等の摺動性能の一層の向上が望ま
れている。（従来の技術）自動車に使用されるシヨツクアブソーバーのガ
イドブツシユおよびピストン摺動部に樹脂摺動材
料を用いる場合起こりうる材料の摩耗等を図面を
参照して説明する。シヨツクアブソーバーには、
ストラクト方式サスペンシヨン、ダブルウイシユ
ボン方式サスペンシヨン等に取付けられるが、こ
こではストラクト方式を代表例として第２図を参
照して説明を行なう。第２図において、１はシヨツクアブソーバーの
シリンダ（全体の上部のみが図示されている）、
２はピストン、３はピストン２の外周に設けられ
たシリンダ１と摺動するピストンリング部、４は
ピストン２に固着されたピストンロツド、５はピ
ストンロツド４と摺動するガイドブツシユ、６は
ガイドブツシユ４を内面に接着するロツドガイ
ド、７はリングナツト、８はシール部材である。
図示されているように、自動車走行中にはピスト
ンロツド４がガイドブツシユ５に対して、またピ
ストンリング３がシリンダ１の内面に対して、片
当りになつた状態で、ピストンロツド４が上下動
する。周知のようにシヨツクアブソーバーは、サスペ
ンシヨンのコイルまたはリーフばねの戻り力をや
わらげ自動車の乗心地をよくすることにあるため
に、その構造とともに摺動部（１：３，４：５）
の摺動特性を向上することが重大である。これら
の摺動部にて起こる問題は次のとおりである。 (イ) 自動車の走行距離がある程度以上になると、
摺動部の摩擦力が増大して乗心地が悪くなる。 (ロ) 相手材であるピストンロツド４およびシリン
ダ１に摩擦疵が発生する結果、摩擦力が増大し
乗心地が悪くなるとともに、相手材（１，４）
の摩耗によりシヨツクアブソーバーの減衰量が
低下し、コーナリング時のふんばり、振動の減
衰性が低下する。自動車用シヨツクアブソーバー、フオークリフ
トの昇降軸受等に、用いられる軸受材料として、
特公昭54−26655号公報には、Cu，Fe焼結層によ
る多孔質部を形成した裏金鋼板上に、四弗化エチ
レン樹脂、亜鉛および酸化アルミニウムよりなる
混合物を含浸せしめた材料が提案されている。さらに、同様な用途に用いられる複層軸受とし
て、四弗化エチレン樹脂と、四弗化エチレン−パ
ーフロロアキルビニルエーテル共重合樹脂を裏金
に被覆した材料を用いることが特開昭58−28016
号公報に提案されている。いわゆる軸受用樹脂材料の分野では、四弗化エ
チレン樹脂（以下、PTFEという）はその低摩擦
性故に汎用されている。但し、PTFEは耐摩耗性
にあまりすぐれないために、上述の特公昭54−
26655号公報の如く、添加材を併用して軸受材料
として用いられていることが多い。また、添加材
としては、特開昭58−28016号公報のように、樹
脂材料を用いるものである。さらに、PTFEと混
合してあるいは単独で芳香族ポリエステル（住友
化学商品名エコノール）を軸受材料として、具体
的用途に関してはピストンリング、あるいはタイ
プライター、モーター等の摺動部品に用いること
が知られている。本発明は上述の各種軸受材料の性能を向上させ
特にシヨツクアブソーバー用ガイドブツシユ（第
２図５）およびピストンリング（第２図３）とし
て適した材料を提供するものである。（発明が解決しようとする問題点）従来シヨツクアブソーバー用摺動材料として提
案されているAl₂O₃含有PTFEには次のような問
題点がある。荷重が高くなると摩擦係数が増加
し、耐摩耗性が悪くなる傾向があるために、苛酷
な運転条件下でシヨツクアブソーバーの効果が弱
められる。次に、試験時間とともに摩擦係数が増
大する傾向が大であるために、自動車の走行距離
とともに乗心地が悪くなる傾向が強い。さらに、
相手材を疵つける傾向が強い。一方、芳香族ポリエステル−PTFE混合材料
は、上述のAl₂O₃含有PTFEの問題点を概して緩
和しているが、近年の乗心地が重要視される自動
車のシヨツクアブソーバーの性能を十分にみたす
には至つていない。特に、大荷重をかけた場合あ
るいは小荷重を繰返しかけた場合に、芳香族ポリ
エステル−PTFE混合材料の性能劣化が著しいた
めに、芳香族ポリエステル−PTFEを仮にシヨツ
クアブソーバーに用いることを検討しても、芳香
族ポリエステルがPTFEより現在２倍以上高価で
あることを加味するならば、該混合材料を用いる
利点は特にないと言える。（問題点を解決するための手段）本発明者等は上述の問題点を解決するために、
各種材料の摺動特性調査予備実験を行なつた。第１図は、PTFE＋３％Al₂O₃混合材料（▲
印）およびPTFE＋３％Al₂O₃＋20％芳香族ポリ
エステル（住友化学商品名エコノール）（○印）
を下記条件で試験して求めた摩擦係数変化を示
す。試験機：スラスト試験機荷重：100，200，300，400，500Kg漸増被試験材周速：0.2m／Ｓ（回転数200rpm）相手材：SUJ2（Hv700〜800）潤滑法：シヨツクアブソーバオイル３滴滴下第１図より、芳香族ポリエステルは摩擦係数の
絶対値を低くするとともにその耐荷重安定性を高
めるのに有効であることが分かる。第３図は、第１図と同様の材料の他に、PTFE
＋10％Zn＋３％Al₂O₃混合材料（□印）を下記条
件で試験して求めた摩擦係数変化を示す。試験機：スラスト試験機荷重：500Kg（一定）被試験材周速：0.002m／Ｓ相手材：SUJ−２（Hv700〜800）潤滑：シヨツクアブソーバオイル一滴滴下尚、この試験はシヨツクアブソーバ軸受のよう
な片当りをする状態、すなわち境界潤滑になるよ
うにシユミレートさせて試験を行つたものであ
る。第３図より、芳香族ポリエステルは、摩擦係数
の絶対値を低下させ、試験初期から全試験時間に
わたつて安定させることが分かる。上記第３図の場合と同じ条件で、第３図と同様
の材料の他に下記材料についての摩擦係数変化を
調査した。 PTFE＋20％芳香族ポリエステル＋３％Al₂O₃
＋２％MoS₂−●印 PTFE＋２％芳香族ポリエステル−△印結果を第４図に示す。第４図から分かるように、PTFEに芳香族ポリ
エステルを添加すると（△）、摩擦係数が安定化
するが、長時間の摩擦下では芳香族ポリエステル
無添加材料（▲，□）と同等程度まで摩擦係数が
徐々に増加する。一方、PTFEにAl₂O₃と芳香族
ポリエステルを同時添加すると、摩擦係数は長時
間にわたつて低いレベルで安定化する。本発明は上述の知見に基づいて完成したもので
あつて、その要旨とするところは、(イ)PTFE、(ロ)
アルミナ（Al₂O₃）、SIC，Cr₂O₃，TiNの１種以
上、および(ハ)芳香族ポリエステルを混合せしめた
ところにある。以下、本発明の構成を説明する。本発明の摺動材料はそれ自体で、つまり単体で
使用することもできるし、裏金鋼板に接着して使
用することもできる。裏金鋼板としては、炭素鋼
その他任意の材料が使用でき、その表面に、特公
昭54−26655号公報第１図の如くFeまたはCuの焼
結多孔質を形成したもの、機械的または化学的に
凹凸を形成したもの、あるいは焼結粒子を多層に
形成したものなどの多孔質部によつてPTFE等を
含浸可能にした板体も使用できる。裏金鋼板上にCuの焼結多孔質層を用いた場合
は、第５図に示すように、裏金１、多孔質部２お
よび樹脂層３よりなるものである。本発明の特徴である樹脂層の組成について以下
説明する。 PTFEは樹脂層の基本成分であつてこれにより
低摩擦性を付与する。PTFEの量は35％（百分率
はすべて重量百分率である）を下まわらないこと
が望ましい。PTFEの量が35％未満となると摩擦
係数が増大する。 Al₂O₃は樹脂層に主として耐摩耗性を付与する
とともに、PTFE−芳香族ポリエステル二成分系
組成物の耐荷重性を高め、さらに摩擦係数を長時
間にわたつて安定させる成分である。Al₂O₃の他
に、SiC，Cr₂O₃およびTiNも、Al₂O₃と同等の効
果を有するために、本発明ではこれらの１種以上
を用いることができる。Al₂O₃，SiC，Cr₂O₃TiN
等の量（二種以上の場合は合計量）が微小量でも
耐摩耗性付与、耐荷重性向上および摩擦係数低下
に有効であるが、0.5％以上、特に３％以上で効
果が顕著になる。しかしながら、Al₂O₃等の量が
10％を越えると相手材を疵つける傾向が現われる
ために、軟質相手材に対しては５％以下が好まし
い。芳香族ポリエステルは、耐摩耗性を樹脂層に付
与するとともに、相手材を疵つけ難くする成分で
ある。さらに芳香族ポリエステルはPTFE−
Al₂O₃二成分系組成物の摩擦特性を経時的にも荷
重増大の面でも安定させる成分である。芳香族ポ
リエステルの量は若干量でも効果はあるが、３％
以上、特に５％以上で効果が顕著になる。但し、
芳香族ポリエステルの量が60％を越えると、摩擦
が増大し、安定した特性が得られないため望まし
くない。芳香族ポリエステルとしては、エコノー
ル（住友化学商品名）等が知られており、本発明
においてこれらの材料を一成分として使用するこ
とができる。但し、一般式

【式】で表わされる芳香族ポリエステルが最も好ましい。本発明によると、上記三成分の他に、黒鉛及び
MoS₂の１種以上の成分を任意成分として樹脂層
に添加することができる。これらの成分は樹脂層
の潤滑性を高める成分であつて、軸受材料の潤滑
条件が悪い場合には特に有効である。黒鉛等の量
が５％を越えると耐摩耗性が悪くなるため３％以
下が好ましい。上記添加成分は基材（マトリツクス）となる
PTFEと均密に混合せしめられ、ソリツドで或い
は裏金付きで所定の形状、例えばリング形状に加
工され、そして必要ならば表面粗さ調整後、各種
機器に組み込まれる。上記成分中固形分の粒度は
一般的なものであれば特に制限がないが、
Al₂O₃，SiC，Cr₂O₃，TiN、黒鉛、MoS₂はいず
れも−（200）メツシユが望ましい。裏金への多孔質部形成方法および多孔質部への
PTFE等の含浸方法は特公昭54−26655号公報に
記載された方法を採用することができる（同公報
第３欄、第30行−第４欄第15行）。なお、多層多
孔質部が得られるようにしてもよい。続いて、本発明の樹脂軸受材料の用途と性能に
ついて述べる。本発明に係る軸受材料を第５図に示す如き断面
構造であつて、リング形状に調製し、そしてガイ
ドブツシユ使用条件を再現する往復摩擦試験およ
び往復摩耗試験に供した。試験条件は次表のとうりであつた。

【表】供試した軸受は次の第５種類であつた。

【表】摩擦係数の時間変化を第６図に示す。第６図よ
り、本発明に係る軸受（No.３○印およびNo.４●
印）では、摩擦係数が短時間で低いレベルに安定
化しており、芳香族ポリエステルの効果が著しい
ことが明らかである。続いて、第１表の条件でかつ３時間・繰返し回
数−54×10³回、相手材SUJ−２（Hv700〜800）
の条件下で繰返し摩耗試験を行ない、測定した供
試軸受の摩耗深さを第３表に示す。

【表】この表における摩耗とは、試験当初は平滑であ
つた相手材表面が軸受の樹脂層により疵つけら
れ、この結果相手材表面疵が樹脂層を削り取り摩
耗に至らしめたものである。第３表より芳香族ポ
リエステルは樹脂層をして相手材を疵つけなくす
ることが分かる。また、樹脂層の成分のうち硬質
のAl₂O₃が相手材を最も疵つけ易いために、芳香
族ポリエステルはこのような硬質物質の相手材へ
の影響を緩和していることが第３表より分かる。さらに、シヨツクアブソーバー実体試験を行う
べく、リング形状軸受をガイドブツシユとしてシ
ヨツクアブソーバーに組み込み、そして下記条件
により摩擦抵抗および摩耗深さを測定した。

【表】供試軸受は第２表のNo.１（▲印）、No.３（○印）
No.４（●印）、No.５（△印）である。摩擦係数測定結果を第７図に示す。第７図よ
り、芳香族ポリエステルは、繰返し摩擦に伴なう
摩擦抵抗の増加を抑制していることが分かる。次に、摩耗深さを次表に示す。

【表】第５表より、再現実験の場合と同様に、シヨツ
クアブソーバー実体試験でも、芳香族ポリエステ
ルにより摩耗深さ低下が達成されていることが分
かる。また、シヨツクアブソーバーのガイドブツ
シユは相手材であるシヤフトに対して片当り状態
となるため摩耗し易いが、第５表の結果は片当り
状態においても芳香族ポリエステルは摩耗深さ低
下に有効であることを示している。さらに、本発
明の供試軸受No.３，４では多孔質焼結層が露出せ
ず樹脂層によりカバーされており、シヤフトの疵
も少なかつた。本発明の軸受材料の上述のすぐれた性質は、シ
ヨツクアブソーバー用ガイドブツシユのみなら
ず、ピストンリング等の摺動部に対する要求にも
応えるものであり、さらに産業機械等の往復動を
主とした軸受およびスライド部、特に耐摩耗性を
必要とする軸受等の要求にも応えるものである。
さらに、産業機械等の回転軸受の要求性能も本発
明の軸受材料を満たしている。（作用） PTFEに添加される酸化アルミニウム等は耐摩
耗性を向上させる利点と相手材を疵つける欠点が
あり（特公昭54−26655号）、一方PTFEに添加さ
れる芳香族ポリエステルは耐摩耗性、耐熱性を向
上させるといわれている。本発明によりPTFEに
同時添加された酸化アルミニウム等および芳香族
ポリエステルは上記の利点を保ちながら、後者が
前者（酸化アルミニウム等）の欠点を解消する。以下、実施例により本発明をさらに説明する。実施例 PTFE、芳香族ポリエステル（住友化学商品名
エコノール）、Al₂O₃，SiC，Cr₂O₃，TiN，黒鉛
（Gr），MoS₂、およびZnはいずれも（粒度（200）
メツシユアンダー）のものを使用し、第６表に示
す割合（重量百分率）で混合して試料を調製し、
これらの試料の摩擦係数および摩耗量（μm）を
第１表に示す条件で測定した。

【表】

【表】表中No.36〜39は比較例である。第６表より次の
事が分かる。 (イ) 芳香族ポリエステル（表中「ポリエステル」
と記されている）の最適量は約15−約25％の範
囲にある。 (ロ) Al₂O₃等の最適量は約３−６％の範囲にあ
る。 (ハ) 黒鉛等の最適量は約１−２％の範囲にある。 (ニ) 本発明の試料はPTFE−芳香族ポリエステル
試料（No.36）と比較して、約２倍以上の耐摩耗
性と約10％以上の低摩擦性を示し、さらに
Al₂O₃添加PTFE（No.37，38）と比較して約３
倍以上の耐摩耗性と約20％以上の低摩擦性を示
す。 (ホ) 39，37，36，10を比較することにより、ポリ
エステルとAl₂O₃が性能向上に相乗的に作用し
ていることが分かる。（効果）本発明の樹脂軸受材料は、低摩擦性、摩擦係数
の安定性、相手材を疵つけず自身の摩耗量が少な
いなどのすぐれた性質を有しているために、各種
機器の摺動部性能向上に寄与する。本発明の一実施態様において、その軸受材料を
片当りするような状態、すなわち境界潤滑になる
ような状態で使用しても偏摩耗が少なく長期にわ
たつてすぐれた摺動特性が実現される。上記実施態様の一実施例として本発明の軸受材
料を自動車用シヨツクアブソーバーの摺動部に用
いる場合は、良好な乗心地が長期にわたつて維持
されることになる。自動車用シヨツクアブソーバ
ーの摺動部の軸受材料としては従来PTFEを主体
とするかなりの種類の材料が提案されているが、
これらの性能を格段に上まわる材料を提供したこ
との意義は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は荷重と摩擦係数の関係を示すグラフ、
第２図はシヨツクアブソーバーの部分断面図、第
３図および第４図は摩擦係数の時間変化を示すグ
ラフ、第５図は軸受材料の断面拡大図、第６図は
摩擦係数の時間変化を示すグラフ、第７図は繰返
し摺動に伴う摩擦抵抗変化を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１ (イ)四弗化エチレン樹脂、(ロ)Al₂O₃，SiC，
Cr₂O₃，TiNの１種以上、および(ハ)芳香族ポリエ
ステルを混合せしめたことを特徴とする軸受材
料。２前記混合物が、黒鉛およびMoS₂の１種以上
をさらに含むことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の軸受材料。