JP2009041659A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラケット又はボスとの間の異常摩耗の発生を抑制し、ブラケット及びボスの間の間隙調整の作業性及び精度を向上させることができる軸受装置を提供する、
【解決手段】連結ピン２２を介して一側部材のボス１５と相手側部材のブラケット１９とを回動自在に連結する軸受装置において、ボス１５とブラケット１９の間に挿入された樹脂シム３０と、シム本体４３及びシム本体４３の表面を被覆する被膜４４を有し樹脂シム３０とともにボス１５とブラケット１６の間に挿入された被膜付きシム４０とを備え、樹脂シム３０が高分子系材料、シム本体４３が鋼板でそれぞれ一体成形されており、被膜４４が、エポキシ、ナイロン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ふっ素樹脂、ウレタン、ポリエチレンテレフタレート等の材料であって、塗装、溶射、接着処理のいずれかによって前記シム本体に付着させてある。
【選択図】図２

Description

本発明は、建設機械等の機械装置に用いられる軸受装置に関する。

例えば建設機械の作業装置の関節部等に用いられるすべり軸受では、一般に一側部材のボスと相手側部材のブラケットとを連結ピンを介して回動自在に連結している。部品の加工精度にもよるが、ブラケットとボスの間には連結ピンの軸方向に間隙が生じるのが通常である。この間隙には一般にシム板が挿入され、これによりブラケットとボスの間のガタツキが抑制される（特許文献１等参照）。

特開平１０−１２２２３５号公報

例えば建設機械のアームとバケットの連結部で連結ピンを軸支する軸受装置では、掘削作業の際、ラジアル方向のみならずスラスト方向にも大きな荷重や衝撃がかかり得る。このように大きなスラスト力が作用し得る軸受装置では、ブラケットとボスの間にシムが介在することにより、ブラケットからのスラスト荷重がシム板で受承され、ボスへの直接的なスラスト荷重が抑制される。このとき、特許文献１の記載技術のように樹脂製のシム板を採用した場合、例えば金属製のシム板に比較して耐衝撃性が改善され、耐スラスト力の向上が期待できる。また、材質自体の滑り性能が高いため、例えばボスやブラケットに接する位置に挿入されても、金属製のシム板に比較して、給脂に頼らずとも異常摩耗の発生を抑制することができる。

しかしながら、樹脂製のシム板は、ブラケットとボスの間に挿入する際、抵抗があると柔軟性ゆえに撓んでしまい押し込み力が挿入方向に真っ直ぐに作用し難い。そのため、樹脂製のシム板を狭隘な間隙に圧入する作業には高い技能が要求され、ブラケットとボスの間の間隙を精度良く微調整するのに長時間を要する場合がある。

本発明の目的は、ブラケット又はボスとの間の異常摩耗の発生を抑制し、ブラケット及びボスの間の間隙調整の作業性及び精度を向上させることができる軸受装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、一側部材のボス、相手側部材のブラケット、並びに前記ボス及び前記ブラケットに挿通される連結ピンを有し、前記連結ピンを介して前記一側部材と前記相手側部材とを回動自在に連結する軸受装置において、前記連結ピンを挿通するピン穴を有し、前記ボスと前記ブラケットの間に挿入された樹脂シムと、前記連結ピンを挿通するピン穴が穿設されたシム本体、及び前記シム本体の前記連結ピンの軸方向を向く面の少なくとも一方に形成された自己潤滑性材料による被膜を有し、前記樹脂シムとともに前記ボスと前記ブラケットの間に挿入された被膜付きシムとを備え、前記樹脂シムが、超高分子量ポリエチレン、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン、ＮＢＲ、ウレタンを含む高分子系材料で一体成形されており、前記被膜付きシムのシム本体が、鉄系又はステンレス系の鋼板で一体成形されており、前記被膜付きシムの被膜が、エポキシ、ナイロン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ふっ素樹脂、ウレタン、ポリエチレンテレフタレートの１種以上又はそれが含まれた材料であって、塗装、溶射、接着処理のいずれかによって前記シム本体に付着させてあることを特徴とする。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記樹脂シム又は前記被膜付きシムの少なくとも一方が、前記連結ピンの軸方向に貫通する油溜り形成用の孔、又は前記連結ピンの軸方向を向く面の少なくとも一方に設けた油溜り形成用の凹部を有していることを特徴とする。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記被膜付きシムの前記被膜を形成した面に、前記被膜で被覆した部分と前記シム本体を露出させた部分とを混在させたことを特徴とする。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記ボスと前記ブラケットの間に介在する前記樹脂シムが1枚の場合、前記被膜付きシムの少なくとも前記ボス又は前記ブラケットに接する面に前記被膜が存在するように構成され、前記ボスと前記ブラケットの間に前記樹脂シムが複数枚介在する場合、複数の樹脂シムの間に前記被膜付きシムが介在するように構成されていることを特徴とする。

（５）上記（１）において、好ましくは、前記被膜付きシムが、前記シム本体を２枚張り合わせる工程と、前記２枚のシム本体の結合体を前記自己潤滑性材料で被覆する工程と、前記自己潤滑性材料で被覆した前記結合体を２枚のシム本体に分割する工程とを経て２枚一度に製造されたうちの１枚であって、前記シム本体の片面にのみ前記被膜を有していることを特徴とする。

本発明によれば、ブラケット又はボスとの間の異常摩耗の発生を抑制し、ブラケット及びボスの間の間隙調整の作業性及び精度を向上させることができる。

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の軸受装置を適用する機械の一例である油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。

図１に示した油圧ショベルは、下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回可能に搭載した上部旋回体２と、この上部旋回体２上の一方側（図１中左側）に設けた運転室３と、上部旋回体２上の他方側（図１中右側）に設けたエンジン室４と、上部旋回体２上の運転室３側に設けた作業装置５とを備えている。

上記作業装置５は、上部旋回体２に俯仰動可能に設けたブーム６と、このブーム６を俯仰動させるためのブーム用油圧シリンダ７と、ブーム６の先端に回動可能に設けたアーム８と、このアーム８を回動させるためのアーム用油圧シリンダ９と、アーム８の先端に回動可能に設けた作業具（本例ではバケット）１０と、この作業具１０を回動させるための作業具用油圧シリンダ１１とを備えている。

これら作業装置５の構成部材であるブーム６、アーム８、作業具１０、及び各油圧シリンダ７，９，１１は、軸受装置１２によって相手部材に対して回動自在に連結されている。実際には作業装置５に使用される各軸受装置は設置場所に応じて大きさや形状等が設計上相違するが、本質的な構成はそれぞれ同様である。

図２は本発明の第１の実施の形態に係る軸受装置の内部構造を示す断面図である。

図２に示した軸受装置１２は、一側部材に設けたボス１５と、このボス１５の内部に嵌入したブッシュ１６と、相手側部材に設けたブラケット１９と、ブラケット１９及びボス１５に挿通された連結ピン２２とを備えている。軸受装置１２が一側部材及び相手側部材としてブーム６及びアーム８を連結する場合、ボス１５及びブラケット１９に挿通された連結ピン２２を介してアーム８がブーム６に対して回動自在に連結される。アーム８と作業具１０の連結部、各シリンダの両端の相手部材との連結部、ブーム６と上部旋回体２の連結部等に適用する軸受装置１２も同様である。また、先の一側部材と相手側部材の関係はいずれの軸受装置１２においても逆の場合が成立する。先の例で言えば、一側部材をアーム８、相手側部材をブーム６として、アーム８にブラケット１９を、ブーム６にボス１５を設ける構成とすることができる。

ブッシュ１６の両側には、ブッシュ１６の両端面に対向するようにしてダストシール１８，１８が配置され、ボス１５に圧入されている。ダストシール１８はブッシュ１６と連結ピン２２の間の摺動面への外部からの土砂等の異物の侵入を防止するとともに、グリース等の潤滑剤の外部への漏出を防止する役割を果たす。上記ブラケット１９は、ボス１５の軸方向の両端面に対して、間隙を介して対抗している。ブラケット１９，１９とボス１５との間の間隙には、後述する樹脂シム３０及び被膜付きシム４０が介在しており、ブラケット１９，１９とボス１５との間の隙間の外周側はＯリング２１，２１によってシールされている。上記連結ピン２２は、ブラケット１９、シム３０，４０、ダストシール１８、ブッシュ１６を貫通し、回転係止ボルト２３によってブラケット１９に対して係止されている。

連結ピン２２の内部には、回転係止ボルト２３で係止した側と反対側からブッシュ１６のほぼ中央部にグリース２４を供給する給脂孔２５が配設されている。給脂孔２５の一端にはグリースニップル２６が螺着されており、給脂孔２５内に充填されたグリース２４がグリースニップル２６によって封止されている。給脂孔２５にグリース２４を充填する際は、グリースニップル２６にグリースガン（図示せず）等を装着し注入する。

なお、前出のブッシュ１６を、例えば銅粉と鉄粉とで構成された多孔質複合焼結合金で形成した場合、その多数の気孔に潤滑油を含浸させておくことにより、連結ピン２２に対して相対摺動する際にはグリース２４の供給がなくても高い自己潤滑効果を発揮し得る。ブッシュ１６に含浸させた潤滑油が、連結ピン２２とブッシュ１６が相対摺動する際に生じる摩擦熱によって膨張して低粘度化し、連結ピン２２とブッシュ１６の摺動面に滲出して薄い油膜を形成するためである。停止後、潤滑油は、温度低下に伴って収縮し毛細管現象によって再びブッシュ１６の気孔内に戻る。この作用は、銅粉及び鉄粉以外の素材からなる複合焼結合金をブッシュ１６に適用した場合にも得られ得る。ブッシュ１６に含浸させる潤滑油には、鉱物油や合成油等を含めて市販のほとんどの潤滑油が使用できる。

また、ブッシュ１６に含浸させる潤滑油に気孔に出入りできる程度の微粒子状の固体潤滑剤を混入した場合、自己潤滑効果がさらに向上し得る。固体潤滑剤には、例えば、有機モリブデン、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、グラファイト、ナイロン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイト等が考えられる。

連結ピン２２は鉄鋼材等から構成されている。これは、浸炭、高周波焼入れ、レーザ焼入れ、窒化等の処理を表面（外周面）に施した後、化成（例えばリン酸亜鉛、リン酸マンガン等）若しくは浸硫処理法により表面改質処理しておくと好ましい。Ｚｎ（亜鉛）、Ｍｎ（マンガン）、Ｓ（硫黄）等の極圧付与物質を用いて連結ピン２２の表面を改質処理すると、ブッシュ１６内に含浸されている潤滑油との“ぬれ性”が向上し潤滑効果及びトライボロジ特性が向上する。ブッシュ１６の内周面に同様の表面改質処理を施した場合も同様である。

図３はボス１５とブラケット１９の間の間隙部分の拡大図、図４（ａ）は樹脂シム３０の外観図、図４（ｂ）は被膜付きシム４０の外観図である。

図３及び図４（ａ）において、樹脂シム３０は、高い滑り性能と柔軟性を有する高分子系材料によって、連結ピン２２を挿通するピン穴３１を中央に有する環状形に一体成形されている。樹脂シム３０に使用する高分子系材料には、超高分子量ポリエチレン、ポリアミド系樹脂材料（ナイロン）、フッ素系樹脂材料（ポリテトラフルオロエチレン）等のプラスチック材料、或いはＮＢＲやウレタンゴム等のゴム材料が代表的に挙げられる。この樹脂シム３０をブラケット１９とボス１５の間に組み入れる際は、ブラケット１９とボス１５の間にボス１５の径方向外側から樹脂シム３０を挿入した後、連結ピン２２をブラケット１９・樹脂シム３０・ボス１５に貫通させる。樹脂シム３０の外周部には、組み入れ時や抜き取り時の作業性を考慮してグリップとして機能する鍔部３２が複数（本例では４箇所）設けてある。但し、鍔部３２は作業性を考慮して設けたものであって、発明の本質的効果を得る上で必ずしも必要なものではない。

一方、被膜付きシム４０は、連結ピン２２を挿通するピン穴４１を中央部に穿設した金属製のシム本体４３と、シム本体４３の表面を被覆する被膜４４とを有しており、ブラケット１９とボス１５の間に径方向外側から挿入し、連結ピン２２を挿通することで、図３のようにブラケット１９とボス１５の間に樹脂シム３０とともに介在している。シム本体４３は、鉄系又はステンレス系の材質、例えばＳＰＣＣやＳＵＳ等の鋼板で薄板状（例えば厚さ０．３〜１．０ｍｍ程度）に形成されている。被膜４４は、エポキシ、ナイロン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ふっ素樹脂、ウレタン、ポリエチレンテレフタレートの１種以上又はそれが含まれた材料で形成されており、その材料を塗装、溶射、接着処理のいずれかの手法によってシム本体４３の表面に薄膜状に付着・積層させたものである。被膜付きシム４０の外周部には、組み入れ時や抜き取り時の作業性を考慮してグリップとして機能する鍔部４２が複数（本例では４箇所）設けてある。但し、鍔部４２は作業性を考慮して設けたものであって、発明の本質的効果を得る上で必ずしも必要なものではない。

図５は図４（ｂ）中のＶ−Ｖ断面による断面図である。

図５（ａ）に示したように、被膜付きシム４０は、シム本体４３の表面全体が被膜４４で被覆されている。但し、被膜４４は当接する部材、例えば樹脂シム３０、ボス１５、又はブラケット１９に対する滑り性能を向上させる役割を担うものである。したがって、外径面や内径面の滑り性能が問われない場合には、図５（ｂ）に示したように、連結ピン２２の軸方向（図５中の上下方向）を向いた両面にのみ被膜４４があれば足りる。以降、樹脂シム３０、被膜付きシム４０、シム本体４３の“面”又は“摺動面”と記載した場合、特に説明がなければそれぞれの連結ピン２２の軸方向を向いた面を指すものとする。

また、場合によっては、被膜４４は被膜付きシム４０の両面でなく、図５（ｃ）のように片面にのみ形成する構成としても良い。この場合、例えばボス１５及びブラケット１９の間の間隙に樹脂シム３０が１枚しかなく、ボス１５又はブラケット１９に当接する位置に被膜付きシム４０を配設するとき、被膜付きシム４０の被膜４４を設けた面をブラケット１９又はボス１５に対面させる。また、ブラケット１９とボス１５との間に複数枚の樹脂シム３０が介在する場合、材質自体の滑り性能に優れた樹脂シム３０が、ボス１５やブラケット１９に接するように構成することが望ましい。したがって、ブラケット１９とボス１５との間に複数枚の樹脂シム３０が介在する場合には、被膜付きシム４０は樹脂シム３０の間に介在させることが望ましい。

ここで、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示した各被膜付きシム４０を製造する際には、それぞれシム本体４３の表面全体、両面又は片面に、前述した方法で被膜４４を形成すれば良いが、図５（ｃ）に示したような片面のみに被膜４４を有する被膜付きシム４０の場合、次のような手順で製造すると製造効率が良い。

図６は片面にのみ被膜を有する樹脂シムの製造手順の一例を表したフロー図である。

図６に示した製造方法では、まず工程Ｓ１０１で、被膜形成前のシム本体４３を互いの面を合わせて２枚張り合わせる。このとき、張り合わせたシム本体４３を後で剥がして２枚に戻すことができるように、接着力の弱い接着剤やグリース等で２枚のシム本体４３を付着させると良い。また、２枚のシム本体４３を直接的に張り合わせる場合に限らず、表面に弱い吸着力を有する板を間に挟みこむことでこの板を介してシム本体４３を張り合わせることもできる。また、２枚のシム本体４３における被膜４４の必要性の低い鍔部４２をクランプ等で挟持して２枚が一体となった状態で保持することも考えられる。

続く工程Ｓ１０２では、２枚のシム本体４３を張り合わせた結合体の表面全体に被膜４４を形成する。被膜４４の形成は、前に述べたように、例えば塗装、溶射、接着処理等の手法による。そして、工程Ｓ１０３において、被膜４４で被覆した結合体を剥がして元通り２枚のシム本体４３に分割する。必要であれば、この工程Ｓ１０３に前後して被膜４４を乾燥させる工程を設けても良い。

これにより、シム本体４３の片面にのみ被膜４４が形成された被膜付きシム４０が、一度に２枚製造される。このうちの１枚を被膜付きシム４０として使用することができる。図６の工程を経て製造した被膜付きシム４０をボス１５又はブラケット１９に接する位置に配置する場合、前述したように被膜４４を形成した面をボス１５又はブラケット１９に対向させることが好ましい。

本実施の形態による軸受装置１２は上記のように構成されており、軸受装置１２における連結ピン２２とブッシュ１６との間の摺動により、一側部材と相手側部材とが相対的に回動する。また、樹脂シム３０や被膜付きシム４０が稼動中のスラスト荷重を受承することによってボス１５とブラケット１９の間のガタツキが軽減され、一側部材と相手側部材の相対的な回動動作が円滑化される。

ここで、図３等では図の煩雑化を避けるために模式的に表しているのでシム３０，４０の両側に間隙が介在しているように図示されているが、実際にはボス１５とブラケット１９の間には樹脂シム３０及び被膜付きシム４０が隙間なく詰められる。一側部材と相手側部材が互いに回動するとき、ボス１５とブラケット１９が相対的に回転する、そのため、例えば図３の構成の場合、樹脂シム３０のボス１５に接する面３０ａ、被膜付きシム４０の樹脂シム３０に接する面４０ａ（樹脂シム３０の被膜付きシム４０に接する面３０ｂ）、被膜付きシム４０のブラケット１９に接する面４０ｂの少なくともいずれかが軸方向に対向する部材に対して摺接することになる。しかし、樹脂シム３０は材質自体が滑り性能に優れており、被膜付きシム４０は被膜４４に優れた滑り性能を有しているため、面３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂの滑り性能はいずれも良好である。よって、ボス１５とブラケット１９が相対的に回転しても、シムとボス１５又はブラケット１９の間、シムとシムの間の、いわゆるカジリや焼き付き等の異常摩耗の発生を給脂に頼ることなく効果的に抑制することができる。

また、スラスト方向（連結ピン２２の軸方向）に大きな荷重や衝撃がかかった場合、ブラケット１９からのスラスト荷重がシム３０，４０、特に樹脂シム３０で効果的に受承され、ボス１５にスラスト力が直接的に荷重されることも抑制される。

次に、樹脂シム３０及び被膜付きシム４０の連結ピン２２への取り付け方法について説明する。

図７はボス１５及びブラケット１９の片方の間隙へのシム挿入が終わった後のもう片方の間隙へのシム挿入の様子を表した図である。

図７に示すように、シム３０，４０への組み入れは、挿入する間隙部に連結ピン２２を通す前に行う。すなわち、ボス１５及びブラケット１９の間の間隙に径方向外側から樹脂シム３０及び被膜付きシム４０を挿入した後、ボス１５、シム３０，４０、ブラケット１９に連結ピン２２を貫通させることになる。樹脂シム３０と被膜付きシム４０の挿入順序は、樹脂シム３０が先であり、後で被膜付きシム４０を組み入れる。被膜付きシム４０は間隙１つ当たりに１枚かせいぜい２枚であり、樹脂シム３０を適当な枚数挿入した後、挿入できそうなシムがあと１，２枚というところで最後に被膜付きシム４０を圧入する。

ここで、ボス１５とブラケット１９の間のシムを全て樹脂シム３０にした場合を考察する。

樹脂シム３０は、滑り性能に恒常的に優れている反面、柔軟な材質で形成されているため非常に撓み易い性質を持っている。そのため、自らの厚みよりも広い隙間に挿入する場合は問題ないが、自らの厚みと同程度かそれよりも狭い隙間に圧入する際に、ハンマー等で図８に示すように押し込み力Ｆを径方向外側から加えても、抵抗があると撓んでしまい、押し込み力Ｆが軸方向に逃げ易く真っ直ぐ径方向内向きに作用し難い。そのため、ボス１５とブラケット１９との間の間隙が見かけ上ほぼ埋まり、稼動中のボス１５とブラケット１９の間のガタツキ抑制のため更にシムを挿入しておきたい場面において、その狭隘な間隙に樹脂シム３０を組み入れる作業には高い技能を要する。そのため、ボス１５とブラケット１９の間隙をシム１枚の厚みよりも小さい隙間にまで微調整する作業は容易ではない。例えば樹脂シム３０の厚みが１ｍｍ程度であるとすると、１ｍｍ以下の隙間に樹脂シム３０を圧入することは難しく、できても長時間を要する場合があった。軸受装置１２が油圧ショベルの作業装置に用いられる場合、シムには稼動中に大きなスラスト荷重がかかることがあり、樹脂シム３０の厚みを１ｍｍ以下に設定するとスラストカによる破断が懸念されるため、材料の機械的強度の制約で樹脂シム３０をあまり薄くすることができない憾みもある。

それに対し、本実施の形態では、シム本体４３が金属でできた被膜付きシム４０を最後の圧入に用いる場合、先の図７に示した通り、径方向外側から真っ直ぐに押し込み力Ｆを作用させれば、多少の抵抗を受けても撓むことがなく押し込み力Ｆが径方向内向きに真っ直ぐ作用し易い。そのため、高い技能を要さずに、ボス１５とブラケット１９の隙間を容易に埋めることができる。仮に被膜付きシム４０の厚みを１ｍｍ程度に設定した場合、０．３〜０．５ｍｍ単位での隙間調整機能が期待できる。また、被膜付きシム４０には被膜４４が形成され高い滑り性能が付与されているため、圧入の際に被膜４４がより有利に働く。したがって、ボス１５とブラケット１９の間隙を容易に微調整することができ、時間の浪費を軽減することもできる。

以上に述べたように、本実施の形態によれば、ブラケット又はボスとの間の異常摩耗の発生を抑制し、ブラケット及びボスの間の間隙調整の作業性及び精度を向上させることができる。

なお、被膜４４は形成手法によって例えば３〜２００μm程度の範囲で形成可能な膜圧に差がある。また、方法によってはシム本体４３の両面に被膜を形成することが難しい場合もある。しかしながら、片面のみに被膜４４を形成する場合には単純に片面の被膜４４の膜圧分だけ被膜付きシム４０が薄くなるので、この点においては隙間調整の精度は向上する。また、樹脂シム３０を含めて複数枚のシムがボス１５とブラケット１９の間に介在しているため、仮に被膜付きシム４０の被膜４４が片面にしかなく、被膜４４のない面と相手材との間の滑り性能が十分でなくとも、被膜４４のある面や樹脂シム３０の両面が優先的に摺動するので、被膜付きシム４０の被膜４４のない面が異常摩耗を起こすような事態も生じ難い。また、仮に経年劣化や摩耗により被膜４４が用をなさなくなったとしても、同じように樹脂シム３０の面が優先的に摺動するので、被膜付きシム４０の異常摩耗を抑制することができる。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態は、樹脂シム及び被膜付きシムの少なくとも一方に潤滑油の油溜りを形成するための孔を設けた点で第１の実施の形態に相違する。シムに油溜り形成用の孔を設けた点以外は第１の実施の形態と同様であり、第１の実施の形態で得られる効果が確保される。その他、樹脂シム及び被膜付きシムの組み入れ方法や組み入れ順序、枚数、軸受構造等の構成も第１の実施の形態と同様であり、説明を省略する。

図９は本発明の第２の実施の形態に係る軸受装置に用いられるシムの断面図である。既出図面と同様の部分には同符号を付して説明を省略する。図９には代表して樹脂シムを図示してあるが、被膜付きシムにも同様の構成が適用できる。被膜付きシムについては図示省略する。

図９に示した樹脂シム３０Ａは、連結ピン２２の軸方向に貫通する孔３５を有している。孔３５の数は限定されずピン穴３１以外に少なくとも１つ設けてあれば油溜りとして機能するが、図９では孔３５を複数設けた場合を例示してある。複数の孔３５の配置は、幾何学的であってもランダムであっても良い。

本実施の形態では、ボス１５とブラケット１９の間の間隙に給脂された場合、潤滑油が樹脂シム３０Ａや図示しない被膜付きシムの面間に侵入し、孔３５による油溜りに保持される。よって、各シムの摺動面の摩耗抑制、滑り性能の向上等の更なる効果が期待できる。

＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態は、樹脂シム又は被膜付きシムの少なくとも一方の少なくとも片面に潤滑油の油溜りを形成するための凹部を設けた点で第１の実施の形態に相違する。シムに油溜り形成用の凹部を設けた点以外は第１の実施の形態と同様であり、第１の実施の形態で得られる効果が確保される。その他、樹脂シム及び被膜付きシムの組み入れ方法や組み入れ順序、枚数、軸受構造等の構成も第１の実施の形態と同様であり、説明を省略する。

図１０は本発明の第３の実施の形態に係る軸受装置に用いられるシムの部分断面図である。既出図面と同様の部分には同符号を付して説明を省略する。図１０には代表して樹脂シムを図示してあるが、被膜付きシムにも同様の構成が適用できる。被膜付きシムについては図示省略する。

図１０に示した樹脂シム３０Ｂは、片側の面に凹部３６を有している。凹部３６の数は限定されず少なくとも１つ設けてあれば油溜りとして機能するが、図１０では凹部３６を複数設けた場合を例示してある。凹部３６を複数設ける場合、その配置は幾何学的であってもランダムであっても良い。また、片面のみでなく両面に少なくとも１つ以上ずつの凹部３６を有する構成とすることもできる。シムの面上での凹部３６の形状も、例えば円形、矩形等限定されない。また、凹部３６の断面形状も図９では薄い長方形状となっているが、シム表面に対して窪んでさえいれば良い。また、樹脂シム（被膜付きシムの場合はシム本体）をエンボス加工することで摺動面に凹部３６を形成しても良い。本例においても、第２の実施の形態と同様の効果が期待できる。

＜第４の実施の形態＞
第４の実施の形態は、被膜付きシムの被膜を形成した面に被膜で被覆した部分とシム本体を露出させた部分とを混在させた点で第１の実施の形態に相違する。この点以外は第１の実施の形態と同様であり、第１の実施の形態で得られる効果が確保される。その他、樹脂シム及び被膜付きシムの組み入れ方法や組み入れ順序、枚数、軸受構造等の構成も第１の実施の形態と同様であり、説明を省略する。

図１１は本発明の第４の実施の形態に係る軸受装置に用いられる被膜付きシムの部分断面図である。既出図面と同様の部分には同符号を付して説明を省略する。

図１１に示した被膜付きシム４０Ａは、両面に被膜４４，４４ａがそれぞれ形成されているが、片側の面に形成した被膜４４ａは、摺動面の全面を被覆するものではなく、部分的に摺動面を被覆している。被膜４４ａで覆われていないシム本体４３の露出部４７は、被膜４５ａの範囲を予め部分的に限定して形成しても良いし、被膜形成時にマスキングすることにより形成しても良い。被膜形成後にエッチング処理により形成することも考えられる。

本実施の形態では、露出部４７が被膜４４ａの摺動面に対して被膜４４ａの厚み分だけ窪んでいる。すなわち、被膜４４ａで被覆した部分に対してシム本体４３が露出した部分４７が油溜り形成用の凹部を構成し、第３の実施の形態と同様の効果が期待できる。第３の実施の形態と同様、露出部４７の数や形状は限定されず、両面に設ける構成でも片面のみに設ける構成でも良い。場合によっては、塗装の厚みを部分的に変更することも考えられる。

なお、以上の各実施の形態で説明した本発明の軸受装置にあっては、油圧ショベルの作業装置の関節部分等に設ける軸受装置に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、その他にも、クレーン等の他の建設機械や土木機械、搬送機械、扛重機械、工作機械、自動車等に代表される各種機械の軸受装置にも本発明は適用可能である。

また、本発明は、ボス１５とブラケット１９の間のシムに主な特徴を有するものであり、ブッシュやグリース等の他の軸受構造は種々設計変更可能である。例えば、ブッシュに潤滑油を含浸させた軸受装置でなくても本発明は適用可能であり、またブッシュ１６が多孔質焼結合金製である必要も必ずしもない。連結ピン２２に設けた給脂孔２５も必須ではない。但し、ブッシュ１６を多孔質焼結合金製として潤滑油を含浸させ、給脂に強く依存することなくブッシュ１６と連結ピン２２の間の潤滑性を確保する構成とすることで、給脂の間隔（期間）が長くなる。この場合、一般にボス１５とブラケット１９の間の間隙への給脂の間隔も長くなり易い。そのため、このようなブッシュに潤滑油を含浸させた軸受装置では、滑り性能の高い樹脂シム及び被膜付きシムにより潤滑油に強く依存せずとも異常摩耗の発生が抑制される本発明がより顕著に効果を発揮し得る。

本発明の軸受装置を適用する機械の一例である油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る軸受装置の内部構造を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る軸受装置におけるボスとブラケットの間の間隙部分の拡大図である。 本発明の第１の実施の形態に係る軸受装置に備えられた樹脂シムの外観図及び被膜付きシムの外観図である。 図４（ｂ）中のＶ−Ｖ断面による断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る軸受装置に用いられる、片面にのみ被膜を有する樹脂シムの製造手順の一例を表したフロー図である。 本発明の第１の実施の形態に係る軸受装置に用いられる被膜付きシムをボス及びブラケットの間隙へ圧入する様子を表した図である。 樹脂シムをボス及びブラケットの間隙へ圧入する様子を本発明と比較して表した図である。 本発明の第２の実施の形態に係る軸受装置に用いられるシムの断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る軸受装置に用いられるシムの部分断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る軸受装置に用いられる被膜付きシムの部分断面図である。

符号の説明

１５ ボス
１９ ブラケット
２２ 連結ピン
３０，３１Ａ 樹脂シム
３０ａ，ｂ 連結ピンの軸方向を向く面
３１ ピン穴
３５ 孔
３６ 凹部
４０ 被膜付きシム
４０ａ，ｂ 連結ピンの軸方向を向く面
４１ ピン穴
４３ シム本体
４４ 被膜
４４ａ 被膜
４７ 露出部
Ｓ１０１〜Ｓ１０３ 工程

Claims (5)

1. 一側部材のボス、相手側部材のブラケット、並びに前記ボス及び前記ブラケットに挿通される連結ピンを有し、前記連結ピンを介して前記一側部材と前記相手側部材とを回動自在に連結する軸受装置において、
   前記連結ピンを挿通するピン穴を有し、前記ボスと前記ブラケットの間に挿入された樹脂シムと、
   前記連結ピンを挿通するピン穴が穿設されたシム本体、及び前記シム本体の前記連結ピンの軸方向を向く面の少なくとも一方に形成された自己潤滑性材料による被膜を有し、前記樹脂シムとともに前記ボスと前記ブラケットの間に挿入された被膜付きシムとを備え、
   前記樹脂シムが、超高分子量ポリエチレン、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン、ＮＢＲ、ウレタンを含む高分子系材料で一体成形されており、
   前記被膜付きシムのシム本体が、鉄系又はステンレス系の鋼板で一体成形されており、
   前記被膜付きシムの被膜が、エポキシ、ナイロン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ふっ素樹脂、ウレタン、ポリエチレンテレフタレートの１種以上又はそれが含まれた材料であって、塗装、溶射、接着処理のいずれかによって前記シム本体に付着させてある
   ことを特徴とする軸受装置。
2. 請求項１の軸受装置において、前記樹脂シム又は前記被膜付きシムの少なくとも一方が、前記連結ピンの軸方向に貫通する油溜り形成用の孔、又は前記連結ピンの軸方向を向く面の少なくとも一方に設けた油溜り形成用の凹部を有していることを特徴とする軸受装置。
3. 請求項１の軸受装置において、前記被膜付きシムの前記被膜を形成した面に、前記被膜で被覆した部分と前記シム本体を露出させた部分とを混在させたことを特徴とする軸受装置。
4. 請求項１の軸受装置において、
   前記ボスと前記ブラケットの間に介在する前記樹脂シムが1枚の場合、前記被膜付きシムの少なくとも前記ボス又は前記ブラケットに接する面に前記被膜が存在するように構成され、
   前記ボスと前記ブラケットの間に前記樹脂シムが複数枚介在する場合、複数の樹脂シムの間に前記被膜付きシムが介在するように構成されている
   ことを特徴とする軸受装置。
5. 請求項１の軸受装置において、
   前記被膜付きシムが、
   前記シム本体を２枚張り合わせる工程と、
   前記２枚のシム本体の結合体を前記自己潤滑性材料で被覆する工程と、
   前記自己潤滑性材料で被覆した前記結合体を２枚のシム本体に分割する工程と
   を経て２枚一度に製造されたうちの１枚であって、前記シム本体の片面にのみ前記被膜を有していることを特徴とする軸受装置。

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