JP2013092222A - 固体潤滑剤埋込型軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】支持する回転体の相対的な回転に対して潤滑性がよく、かつ固体潤滑剤が抜け落ち難い固体潤滑剤埋込型軸受の構造を提供する。
【解決手段】固体潤滑剤埋込型軸受１は、鉄、銅合金等からなる金属製の軸受本体２と、軸受本体２に埋め込まれた複数の樹脂製の固体潤滑剤３と、を備えている。軸受本体２は、円筒状を有しており、その内周面２１には、軸方向αに沿って、一方の端面２３から他方の端面２４に繋がる溝２５が、円周方向βに所定の配列ピッチγで複数形成されている。固体潤滑剤３は、溝２５の軸方向αに垂直な断面形状と整合する断面形状の棒状をしており、溝２５の内部を埋めるように溝２５に嵌入され、溝２５の開口部２６から一部露出している。これにより、軸受本体２の内周面２１は、溝２５の開口部２６から露出した固体潤滑剤３とともに、軸受本体２に挿入された軸を支持するための摺動面を構成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体潤滑剤埋込型軸受に関し、特に、摺動面に対する固体潤滑剤の埋込構造に関する。

固体潤滑剤埋込型軸受は、基体となる軸受本体の摺動面に固体潤滑剤が埋め込まれたすべり軸受であり、一般的なすべり軸受に対して、高荷重条件下で使用できる、耐久性および性能安定性に優れるなどの利点を有する。このような固体潤滑剤埋込型軸受において、摺動面に対する固体潤滑剤の埋込構造としては、摺動面に対して垂直に形成された貫通孔または止まり孔にプラグ状の固体潤滑剤が嵌入されたタイプ（例えば特許文献１の図５）、摺動面に形成された螺旋溝に、流動性を有する潤滑剤を流し込み、これを硬化させて固体潤滑剤としたタイプ（例えば特許文献２）などが知られている。しかし、後者のタイプは、使用可能な潤滑剤の種類に制限があり、汎用性に欠けることや、製造コストが高くなることなどから、前者のタイプの固体潤滑剤埋込型軸受が普及している。

特開平１１−１６６５３９号公報 特開平６−２００９４６号公報

ところで、固体潤滑剤埋込型軸受に支持された軸がこの固体潤滑剤埋込型軸受に対して相対的に移動すると、軸表面と固体潤滑剤との摺動により、固体潤滑剤が軸表面をラップして潤滑する。したがって、軸表面の潤滑範囲は、軸と固体潤滑剤埋込型軸受との相対的な移動量によって決まる。例えば、固体潤滑剤埋込型軸受に対して軸が微小に回動する場合など、軸と固体潤滑剤埋込型軸受との相対的な回転量（円周方向の移動量）が円周方向における固体潤滑剤の配列ピッチよりも短いと、軸受本体の表面に固体潤滑剤でラップされない領域が生じる。このため、潤滑性が悪くなることがあり、これを防ぐには、円周方向における固体潤滑剤の配列ピッチを狭める必要がある。

しかしながら、前者のタイプの固体潤滑剤埋込型軸受において、円周方向における固体潤滑剤の配列ピッチを狭めるには限界がある。すなわち、固体潤滑剤によるラップ領域を軸方向においてオーバーラップさせるため、円周方向の固体潤滑剤列が固体潤滑剤の直径よりも短いピッチで軸方向に複数列並ぶ必要がある。このため、円周方向の固体潤滑剤列において隣り合う固体潤滑剤の間に、軸方向においてこの固体潤滑剤列の上下段にある円周方向の固体潤滑剤列の固体潤滑剤が位置しなければならない。したがって、固体潤滑剤を嵌入するための孔を円周方向に狭ピッチで打ち抜くと、近接する孔間の距離が近くなり過ぎて軸受本体の強度が低下してしまう。

また、前者のタイプの固体潤滑剤埋込型軸受では、固体潤滑剤埋込用の孔を軸受本体の摺動面に対して垂直に形成しているため、孔の内周面と固体潤滑剤の外周面との接触面積が固体潤滑剤埋込型軸受の肉厚（内周面（摺動面）から外周面までの厚み）に依存する。このため、軸受本体を薄肉化すると、固体潤滑剤との接触面積を十分に確保できずに、孔から固体潤滑剤が抜け落ち易くなる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、支持する軸の相対的な微小な回転に対して潤滑性がよく、かつ固体潤滑剤が抜け落ち難い固体潤滑剤埋込型軸受の構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、軸受本体の内周面または外周面に、一方の端面から他方の端面に向かう軸方向の溝を複数形成し、これらの溝の内部を埋めるように、それぞれに溝に棒状の固体潤滑剤を嵌入した。

例えば、本発明は、回転体を支持するための摺動面を備える固体潤滑剤埋込型軸受であって、
内周面または外周面に、一方の端面から他方の端面に向かう軸方向の溝が複数形成された円筒状の軸受本体と、
前記溝の各々の内部を埋めるように、当該溝の各々に嵌入された複数の棒状の固体潤滑剤と、を有し、
前記溝が形成された前記内周面または前記外周面は、
前記溝の前記内周面側または前記外周面側の開口面に露出する前記固体潤滑剤とともに、前記摺動面を構成する。

本発明によれば、軸受本体の摺動面に軸方向の溝を複数形成し、これらの溝の内部に固体潤滑剤が嵌込されるため、軸受本体に固体潤滑剤埋込用の孔を近接して打ち抜く必要がない。このため、従来に比べて軸受本体の強度をより高く保つことができ、また、固体潤滑剤の摺動面における円周方向の配列ピッチを狭くすることが可能となる。したがって、支持する回転体の相対的な微小な回転に対して、軸受本体の表面に生じる固体潤滑剤でラップされない部分を小さくできるため、支持する回転体の相対的な微小な回転に対する潤滑性を向上させることができる。また、軸受本体の溝は、その内壁と固体潤滑剤との接触面積を軸方向に長くとることができるので、軸受本体を薄肉化した場合でも、固体潤滑剤と軸受本体との接触面積を十分に確保することができ、このため、軸受本体の溝から固体潤滑剤を抜け落ち難くすることができる。

図１（Ａ）は、本発明の一実施の形態に係る固体潤滑剤埋込型軸受１の正面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図２（Ａ）、（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ部拡大図を用いて、固体潤滑剤埋込型軸受１における固体潤滑剤３の埋込方法を説明するための図である。 図３（Ａ）、（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ部拡大図に相当する部分拡大図を用いて、固体潤滑剤埋込型軸受１の変形例における固体潤滑剤３ａの埋込方法を説明するための図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１（Ａ）は、本発明の一実施の形態に係る固体潤滑剤埋込型軸受１の正面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。

図示するように、本実施の形態に係る固体潤滑剤埋込型軸受１は、鉄、銅合金等からなる金属製の軸受本体２と、軸受本体２に埋め込まれた複数の樹脂製の固体潤滑剤３と、を備えている。

軸受本体２は、円筒状を有しており、その内周面２１には、軸方向αに沿って、一方の端面２３から他方の端面２４に繋がる溝２５が、円周方向βに所定の配列ピッチγで複数形成されている。各溝２５は、軸受本体２の内周面２１上の開口部２６において、溝２５の最大溝幅ｄ２よりも小さな溝幅ｄ１を有している（図２（Ｂ）参照）。本実施形態においては、各溝２５の、軸方向αに垂直な断面は、内周面２１上の開口部２６によって一部が切り欠かれた円形状を有しており、開口部２６における溝幅ｄ１は、外周面２２側（溝内部）２７の位置における最大溝幅ｄ２よりも狭くなっている。なお、軸受本体２の取扱いを容易にするため、軸受本体２の両側の端面２３、２４の内外周の縁部２９を面取りしてもよい。

固体潤滑剤３は、溝２５の軸方向αに垂直な断面形状と整合する断面形状の棒状に成型されており、溝２５の内部を埋めるように溝２５に嵌入され、溝２５の開口部２６から一部露出している。これにより、軸受本体２の内周面２１は、溝２５の開口部２６から露出した固体潤滑剤３とともに、軸受本体２に挿入された軸（不図示）を支持する摺動面を構成している。なお、固体潤滑剤３には、例えば、焼成された黒鉛単体からなるもの、焼成された黒鉛を含んだ樹脂製のもの、あるいは、インジウム、亜鉛、錫等の軟質金属、ワックス等の難接着性材料、および四フッ化エチレン樹脂を含んだ樹脂製のものなどが用いられる。

つぎに、軸受本体２の内周面２１に形成された各溝２５への固体潤滑剤３の埋込方法について説明する。

図２（Ａ）、（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ部拡大図を用いて、固体潤滑剤３の埋込方法を説明するための図である。

図２（Ａ）に示すように、軸受本体２の端面２３、２４のいずれか一方から溝２５に円柱状の固体潤滑剤３を嵌入する。この際、冷やし嵌めにより固体潤滑剤３を溝２５に嵌入するようにしてもよい。すなわち、金属の熱膨張係数よりも樹脂の熱膨張係数の方が大きいことを利用し、固体潤滑剤３を、ドライアイス等で冷却して軸受本体２の溝２５に収まるよう十分に収縮させてから、溝２５に挿入する。その後、常温に戻すことにより、固体潤滑剤３を膨張させて、固体潤滑剤３を溝２５にしまり嵌めする。または、接着剤を使って固体潤滑剤３を溝２５の内壁に接着させてもよい。

つぎに、図２（Ｂ）に示すように、軸受本体２の端面２３、２４を切削加工することにより、固体潤滑剤３の端面３１を軸受本体２の端面２３、２４に揃える。それから、軸受本体２の内周面２１を切削加工することにより、軸受本体２の内周面２１に形成された溝２５の開口部２６からの固体潤滑剤３の突出部分３２を除去して、溝２５の開口部２６からの固体潤滑剤３の露出面３３が軸受本体２の内周面２１の表面形状に滑らかに揃うように仕上げる。

このようにして、固体潤滑剤３が、軸受本体２の内周面２１に形成された各溝２５の内部を埋めるように、溝２５の各々に嵌入される。

以上、本発明の実施の形態を説明した。

本実施の形態では、軸受本体２の内周面２１に、一方の端面２３から他方の端面２４に連続して繋がる軸方向αの溝２５を複数形成し、これらの溝２５の内部を埋めるように、それぞれに溝２５に棒状の固体潤滑剤３を嵌入している。

このため、軸受本体２に、固体潤滑剤を埋め込むための複数の孔を近接して打ち抜く必要がないので、摺動面に対して垂直に形成された複数の貫通孔に固体潤滑剤を嵌入するタイプの従来の固体潤滑剤埋込型軸受に比べて、軸受本体２の強度をより高く保つことができる。そして、摺動面（軸受本体２の内周面２１）において、固体潤滑剤３は、軸受本体２の一方の端面２３から他方の端面２４に達しており、また、円周方向βの配列ピッチγを狭くすることができる。これにより、支持する軸の相対的な微小な回転に対して、軸受本体２の表面に生じる固体潤滑剤３でラップされない部分を小さくできるので、支持する軸の相対的な回転に対する潤滑性を向上させることができる。

また、軸受本体２と固体潤滑剤３との接触面積を軸方向αに長くとることができるので、軸受本体２を薄肉化した場合でも、固体潤滑剤３との接触面積を十分に確保することができる。このため、軸受本体２の溝２５に嵌入された固体潤滑剤３を抜け落ち難くすることができる。

また、本実施の形態では、溝２５の軸方向αに垂直な断面が、軸受本体２の内周面２１上に形成された溝２５の開口部２６によって一部が切り欠かれた円形状を有しており、開口部２６の溝幅ｄ１が溝内部２７の最大溝幅ｄ２より小さくなっている。このため、固体潤滑剤３が溝２５の開口部２６から抜け落ちることはなく、したがって、軸受本体２の溝２５に嵌入された固体潤滑剤３をさらに抜け落ち難くすることができる。

なお、本実施の形態では、一方の端面２３から他方の端面２４に連続して繋がる軸方向αの溝２５を複数形成しているが、摺動面の軸方向中央付近にグリース溝となる凹所を作成し、両端面部から凹所端面部に向かって伸びた、凹所を介して繋ながっている溝形態であっても適用可能である。

また、軸受本体２は円筒形状に限らず、例えば、円筒形状の半分からなる半円筒形状のような、回転体の外周面または内周面相補的な形状を一部分有する摺動面を具備した形態においても適用可能である。

また、本実施の形態では、溝２５の軸方向αに垂直な断面が、内周面２１上に形成された溝２５の開口部２６によって一部が切り欠かれた円形状を有しているが、本発明はこれに限定されない。溝２５は、軸受本体２の内周面２１上の開口部２６において、溝２５の最大溝幅ｄ２よりも小さな溝幅ｄ１を有していればよく、溝２５の軸方向αに垂直な断面形状は、円形以外の他の形状であってもよい。以下、固体潤滑剤埋込型軸受１の変形例として、円形以外の断面形状を有する溝２５ａが軸受本体２１に形成された固体潤滑剤埋込型軸受について説明する。

図３（Ａ）、（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ部拡大図に相当する部分拡大図を用いて、固体潤滑剤埋込型軸受１の変形例における固体潤滑剤３ａの埋込方法を説明するための図である。

この変形例に係る固体潤滑剤埋込型軸受では、溝２５ａの軸方向αに垂直な断面は、内周面２１上の開口部２６ａにおける溝幅ｄ１が溝内部２７ａの最大溝幅ｄ２（溝２５ａの底面２８における溝幅）よりも小さい台形状を有している。

この固体潤滑剤埋込型軸受を作製するには、まず、図３（Ａ）に示すように、軸受本体２の端面２３、２４のいずれか一方から溝２５ａに台柱状の固体潤滑剤３ａを挿入する。この際、上記実施の形態と同様に、冷やし嵌めにより固体潤滑剤３ａを溝２５ａにしまり嵌めするようにしてもよい。また、接着剤を使って固体潤滑剤３ａを溝２５ａの内壁に接着させてもよい。つぎに、図３（Ｂ）に示すように、軸受本体２の端面２３、２４を切削加工することにより、固体潤滑剤３ａの端面３１ａを軸受本体２の端面２３、２４に揃える。さらに、軸受本体２の内周面２１を切削加工することにより、軸受本体２の内周面２１に形成された溝２５ａの開口部２６ａからの固体潤滑剤３ａの突出部分３２ａを除去して、溝２５ａの開口部２６ａからの固体潤滑剤３ａの露出面３３ａが軸受本体２の内周面２１の表面形状に滑らかに揃うように仕上げる。

このようにして、固体潤滑剤３ａが、軸受本体２の内周面２１に形成された各溝２５ａの内部を埋めるように、溝２５ａの各々に嵌入される。

なお、以上説明した実施形態においては、軸受本体２の内周面２１に形成した溝２５、２５ａに固体潤滑剤３、３ａを嵌入しているが、プーリ等の回転体を外周面で回転可能に支持する固体潤滑剤埋込型軸受については、軸受本体２の一方の端面２３から他方の端面２４に達する軸方向αの溝を、複数、円周方向βに所定の配列ピッチで軸受本体２の外周面２２に形成し、これらの溝の内部に固体潤滑剤を埋め込めばよい。この場合においても、上記の実施形態と同様、各溝は、開口部における溝幅が溝内部の最大溝幅よりも狭い断面形状（例えば、円形状、台形状）を有している。

１：固体潤滑剤埋込型軸受、２：軸受本体、３、３ａ：固体潤滑剤、２１：軸受本体、２の内周面、２２：軸受本体２の外周面、２３、２４：軸受本体２の端面、２５、２５ａ：溝、２６、２６ａ：溝２５、２５ａの開口部、２７、２７ａ：溝内部、２８：溝２５ａの底面、２９：軸受本体２の縁部、３１、３１ａ：固体潤滑剤３、３ａの端面、３２、３２ａ：固体潤滑剤３、３ａの突出部分（切削部分）、３３、３３ａ：溝２５、２５ａの開口部２６、２６ａからの固体潤滑剤３、３ａの露出面

Claims (5)

1. 回転体を支持するための摺動面を備える固体潤滑剤埋込型軸受であって、
   内周面または外周面に、一方の端面から他方の端面に向かう軸方向の溝が複数形成された円筒状の軸受本体と、
   前記溝の各々の内部を埋めるように、当該溝の各々に嵌入された複数の棒状の固体潤滑剤と、を有し、
   前記溝が形成された前記内周面または前記外周面は、
   前記溝の前記内周面側または前記外周面側の開口面に露出する前記固体潤滑剤とともに、前記摺動面を構成する
   ことを特徴とする固体潤滑剤埋込型軸受。
2. 請求項１に記載の固体潤滑剤埋込型軸受であって、
   前記溝は、前記軸受本体の一方の端面から他方の端面まで軸方向に連続して繋がっている
   ことを特徴とする固体潤滑剤埋込型軸受。
3. 請求項１または２に記載の固体潤滑剤埋込型軸受であって、
   前記溝は、所定の配列ピッチで、前記軸受本体の円周方向に複数配列されている
   ことを特徴とする固体潤滑剤埋込型軸受。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の固体潤滑剤埋込型軸受であって、
   前記溝の前記内周面側または前記外周面側の開口面の溝幅は、当該溝の内部最大溝幅より狭くなっており、
   前記固体潤滑剤は、前記溝の形状と整合する形状に形成されている
   ことを特徴とする固体潤滑剤埋込型軸受。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の固体潤滑剤埋込型軸受であって、
   前記溝は、前記軸方向に垂直な断面が、前記開口面により一部が切り欠かれた円形状を有しており、
   前記固体潤滑剤は、
   前記溝の各々に、前記一方の端面あるいは前記他方の端面から嵌入されており、
   前記摺動面の形状にそって削られた、前記開口面からの露出面を有する
   ことを特徴とする固体潤滑剤埋込型軸受。

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