JPH0460160B2 - - Google Patents

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JPH0460160B2
JPH0460160B2 JP23149683A JP23149683A JPH0460160B2 JP H0460160 B2 JPH0460160 B2 JP H0460160B2 JP 23149683 A JP23149683 A JP 23149683A JP 23149683 A JP23149683 A JP 23149683A JP H0460160 B2 JPH0460160 B2 JP H0460160B2
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magnetic
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fluid
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Shojiro Myake
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10Construction relative to lubrication
    • F16C33/1025Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
    • F16C33/103Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing
    • F16C33/1035Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant retained in or near the bearing by a magnetic field acting on a magnetic liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0629Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion
    • F16C32/0633Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion the liquid being retained in a gap
    • F16C32/0637Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a liquid cushion, e.g. oil cushion the liquid being retained in a gap by a magnetic field, e.g. ferrofluid bearings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、長期的に安定した潤滑性を有する潤
滑剤およびこれを用いた潤滑方法に関するもので
ある。
従来、真空又は汚染をきらうクリーンルーム等
の特殊環境条件下で用いる潤滑剤としては、蒸気
圧の低い油やグリースが使用される場合がある
が、この場合は潤滑性に優れている反面、保守の
困難な場所に使用されると、油やグリースを長期
間に亘つて摺動面に保持したり、必要に応じて補
給したりするのが難しいものであり、これを真空
装置に適用した場合には、高真空中では徐々に蒸
発して周辺機器を汚染させる等の欠点がある。ま
た、固体潤滑剤被膜又は複合材料を使用する場合
もあるが、この場合は油やグリースより潤滑性が
劣り、長期間に亘つて安定した摺動特性を維持す
ることが困難である等の問題がある。
一方、最近では、真空シール機構等に用いられ
ている磁性流体を軸受部に使用することが提案さ
れているが、これは、負荷を軸受で支持する必要
上、油膜の動圧および静圧により軸を浮上させる
方式であつて、例えば第1図に示すように、磁性
流体1を永久磁石2の磁場で軸3とすべり面の間
に固定し、スパイラル溝4による動圧で浮上力を
発生させるよう構成されている。すなわち磁性流
体1は磁場で固定され、外部に流出、飛散しない
という特徴を有しているが、一定方向の回転にの
み適用されるものであるから、例えば揺動運動、
起動、停止の多い場合には使用できないという欠
点がある。また、第2図は他の従来例を示す要部
の断面図であるが、磁性流体1によつて内部にガ
ス、液体等の流体5を密封し、その動圧によつて
潤滑するよう構成されたものである(なお、6は
非磁性材料、7は磁性材料である。)。しかしなが
ら、この場合には、磁性流体シールの破壊による
内部流体5の流失が起る等、特性の劣化、磁性流
体1と内部流体5の反応による特性の劣化が心配
されるものであり、未だ満足のできる軸受が得ら
れず、長期的に安定した潤滑性を保持する軸受の
実現が望まれている。
また、油やグリース等の潤滑剤にWS2、M0S2
PTFE、(CF)n、BN等の固定潤滑剤の粒子を
分散させることにより耐摩耗性を改善しようとい
う試みも行われており、潤滑の困難は油切れの生
じ易い条件で効果があることが報告されている。
しかし、この場合、使用条件を選ばないと分散す
る固体潤滑剤の粒子性のため潤滑性が劣化する場
合が多い。また、潤滑油等の分散媒から固体潤滑
剤が分離して必要とする部分に供給されず、他の
部分に付着して汚染させる等の問題がある。
本発明は、これらの欠点を除去するために提案
されたものであつて、固体潤滑剤の粒子を分散さ
せた磁性流体を潤滑剤として用い、これを磁場に
より摺動面に長期間、安定して保持させるように
したもので、以下、図面に示した実施例に基づい
て本発明を詳細に説明する。
第3図は本発明の潤滑剤評価用の試験片、すな
わち永久磁石2を放射状に加圧してある基台の溝
4に挿入し接着剤で固定したものである。ここで
軸受摺動材8の表面と永久磁石2には0.1mmの段
差が形成されている。これは、永久磁石2の磁場
により溝部4に磁性流体を集中させ、この時のス
キユーズ効果による潤滑性の向上をねらつたもの
である。軸受摺動材8としては黄銅を用い、相手
試験片である黄銅円筒と中心線を一致させ、端面
間を摺動させた。また、磁性流体としては、ダイ
エステルベースを用い、平均粒径0.2μmの二硫化
タングステンを加えた場合と磁性流体のみの場合
について比較検討した。
第4図は本発明の潤滑剤を用いた場合の摩擦抵
抗の測定例()である。ここでは第3図の永久
磁石2のかわりに黄銅を配列した場合の摩擦抵抗
の測定結果を示しているが磁性流体のみを潤滑剤
とする場合に比べ、磁性流体に重量で10%のWS2
を加えた場合、摩擦抵抗は著しく減少している。
また、第5図は永久磁石2を配列した場合である
が、第4図の黄銅に比べ磁性流体のみの場合およ
び磁性流体にWS2を加えた場合においてそれぞれ
摩擦抵抗が減少している。これは、前述したよう
に、磁場により固定された磁性流体による潤滑効
果であると考えられる。この場合においても、磁
性流体のみの場合と磁性流体にWS2を加えた場合
を比較するとWS2を加えた方が摩擦抵抗が小さく
なつていることが理解できる。
このように、WS2の様な固体潤滑剤の微粒子を
磁性流体に分散した物を潤滑剤として用いると、
摺動材間の直接接触を防ぎ、固体潤滑剤の潤滑効
果により摩擦抵抗が減少し、損耗も小さくなる。
また、この場合、溝部4の磁束密度の大きい所で
は磁性流体が集中して長期的には非磁性体である
固体潤滑剤粒子は排出されやすい。これに対し、
摺動部両端部に磁性流体シールを形成しておくと
固体潤滑剤粒子は排出されない。
なお、ここでは特にWS2の場合について例示し
たが、他の固体潤滑剤M0S2、PTFE、(CF)n、
BNカーボン等を加えても同様の効果が見られ
る。
第6図は本発明に用いる潤滑剤の模式図を示し
たものであるが、ペースオイル14中には表面に
界面活性剤13が吸着した磁性体粒子11、固体
潤滑剤粒子12が分散されている。磁性体粒子1
1は数十〜数百Åの大きさであり、固体接触して
も摩擦特性に影響を与えないが、固体潤滑剤粒子
12であるM0S2、WS2、PTFE、(CF)n等の
粒子は、通常、1000〜1000000Å程度と大きく、
摺動面で表面に介在して固体接触が生じ易い厳し
い条件で摩擦特性を改善できる。これら粒子の分
散は比較的良好であり、ダイエステルペースでマ
グネタイトを磁性体粒子とする磁性流体に固体潤
滑剤として平均粒径0.2μmのWS2を10wt%混合
したところ良く分散し、1ケ月放置後も沈降する
ことはなかつた。
一方、磁性体粉末は磁石によつて引きつけるこ
とが可能であり、磁場によつて磁性体粒子を集中
させればシールを形成でき、非磁性体である固体
潤滑剤はそのシールを通過することができず、摺
動面等の所定の場所に保持しておくことが可能と
なる。
第7図はWS2充てん濃度依存性を示したもので
あるが、破線は第3図の溝4に黄銅を配置した場
合を示している。第7図から明らかなように、充
填濃度2.5%から効果があり、30%程度までは摩
擦抵抗低減の効果があるが、40%充てんした場合
では永久磁石を配列した場合はWS2を充てんしな
い場合よりも摩擦抵抗は増大しており、黄銅を配
列した場合では同程度になつている。また、40%
WS2を充てんした時の磁性流体は粘度が非常に大
きくなつており、グリース状になつている。この
ことから、WS2の有効な充てん濃度は2〜40wt
%程度であるといえる。
第8図は、本発明に係る潤滑方法の一実施例を
摺動軸受の断面によつて示したものであるが、軸
受の両端には永久磁石2で形成される磁気回路に
より磁性体7aのポールピースとテーパ状磁性体
7bから成るポールピースの間に、シールが形成
されている。固体潤滑剤を分散した磁性流体1は
潤滑剤として働らくが、磁気回路により端部に磁
性体粒子が集中し、また、テーパポールピース7
bによる磁気勾配により摺動部である中心部に固
体潤滑剤を供給する作用が働らく。
摺動部表面に集中させられた固体潤滑剤粒子は
軸3と軸受摺動材8の直接接触による焼付き等の
損耗を防ぐ。また、磁気勾配により摺動部の磁束
密度を小さくすれば非磁性体である固体潤滑剤は
集中させられ、優れた潤滑特性を示すとともに、
その磁気勾配によるシールを越えて固体潤滑剤が
外部に飛散することもない。従つて、油膜切れの
生じ易い厳しい条件下で特に効果を示す。
固体潤滑剤の中でも特にPTFE粉末、ふつ化黒
鉛等のように表面との吸着力が小さいものは、従
来摺動面から排出され易く潤滑特性が劣化し易か
つたが、本発明では磁場による磁性流体が集中す
る効果を利用し、摺動面表面に固体潤滑剤を集中
保持できるので、潤滑特性は著しく改善される。
なお、上記実施例はすべり軸受を例に説明した
が、他にころがり軸受、歯車、ネジ、カム等の機
構部品についても同様に本発明の潤滑剤を用い磁
気回路で密封する構造を取れば、潤滑剤は接触面
に固定されて潤滑剤を行ない、潤滑剤切れもなく
なり、長寿命が得られることは言うまでもない。
以上、図面に示した実施例にもとずいて説明し
たように、本発明によれば、固体潤滑剤の粒子を
分散させた磁性流体を潤滑剤とし、かつ、磁気勾
配により固体潤滑剤を接触面に介在させるように
したものであり摩擦抵抗が小さくなめらかで安定
した摺動が可能となる。また、摩耗も少なく、軸
受に使用した場合には高精度な軸受として長期間
の使用に耐え得る。更に、磁気回路により磁性流
体のシール効果を活用すれば、固体潤滑剤が外部
に排出されることも少ない。従つて、高精度かつ
長寿命が要求される軸受に適用すれば、その効果
は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来の磁性流体を用いた
軸受を示す断面図、第3図は本発明に係る潤滑剤
評価用の試験片を示す斜視図、第4図および第5
図は本発明の潤滑剤を用いた場合の摩擦抵抗測定
例を示すグラフ、第6図は本発明に用いる潤滑剤
の模式図、第7図は摩擦抵抗のWS2充填濃度依存
性を示すグラフ、第8図は本発明に係る潤滑方法
の一実施例を示す断面図である。 1……磁性流体、2……永久磁石、3……軸、
4……溝、5……流体、6……非磁性体、7(7
a,7b)……磁性体、8……軸受摺動材、11
……磁性体粒子、12……固体潤滑剤粒子、13
……界面活性剤、14……ペースオイル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 磁性流体中に固体潤滑剤の微粒子を混合、分
    散せしめたことを特徴とする潤滑剤。 2 すべりまたはころがりの接触部を密封するよ
    うに磁気回路を形成するとともに、磁性流体中に
    固体潤滑剤の微粒子を混合、分散せしめた潤滑剤
    を前記磁気回路により形成された密封部内に保持
    したことを特徴とする潤滑方法。
JP23149683A 1983-12-09 1983-12-09 潤滑剤およびこれを用いた潤滑方法 Granted JPS60124697A (ja)

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NL1009410C2 (nl) * 1998-06-15 1999-12-16 Skf Eng & Res Centre Bv Smeersysteem.
JP7236603B2 (ja) * 2020-05-14 2023-03-10 博 小林 転がり軸受装置の軌道面ないしは転動体の少なくとも一方に付与する潤滑剤の製造方法、ないしは、滑り軸受装置の軸受部材ないしは軸部材の少なくとも一方の滑り面に付与する潤滑剤の製造方法、ないしは、含油軸受装置に用いる焼結金属からなる多孔質体に真空含浸する潤滑剤の製造方法

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