JP2014043896A - プラスチックベアリング - Google Patents

Abstract

【課題】回転シャフトの振動を抑制でき、かつ回転シャフトを長期間にわたって滑らかに回転させることが可能なプラスチックベアリングを提供する。
【解決手段】中心部に回転シャフトを回転可能に保持するための軸孔２を有する円筒状の本体部３を有するプラスチックベアリングにおいて、本体部３の外面より複数の第１リブ４を放射状に突出する、また、本体部３の長さ方向の中央部には、本体部３の周方向に突出する第２リブ５を形成する。軸孔２の中間部には、太鼓状凹部６を形成する。第１リブ４は、本体部３の長さ方向の中央部における高さ寸法が最も大きい円弧状に形成する。第２リブ５の高さ寸法は、本体部３の長さ方向の中央部における第１リブ４の高さ寸法と同一とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エアコン機器やＯＡ機器等に備えられた回転シャフトを回転自在に保持するプラスチックベアリングに関する。

従来、この種のプラスチックベアリングとしては、外形が円筒状に形成され、その中心部に開設された軸孔の長さ方向に、軸孔内に一定高さで突出する連接環を所定間隔で複数形成し、各連接環の間に形成される陥凹部内に潤滑油を溜めるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１の図１参照。）。この特許文献１に記載のプラスチックベアリングは、各連接環の間に形成される陥凹部内に潤滑油を溜めるので、摩擦係数が小さく、回転シャフトを回転駆動するモータの消費電力量を抑制できると共に、油漏れが起こりにくく、製品の寿命を延長することができる。

しかしながら、このような構成のプラスチックベアリングを射出成形法により製造するためには、連接環を形成するための凹部と陥凹部を形成するための凸部とを有するピン状の軸孔形成用金型を備えた金型装置を必要とするが、凹凸を有する軸孔形成用金型の周囲に形成されたプラスチックベアリングを取り出すことは困難であるため、良品を効率よく製造することが著しく困難であるか、実際上不可能である。

このような問題を解決するため、射出成形時に発生する溶融樹脂の硬化収縮によるヒケを利用して、軸方向両端部の内径がほぼ同一であり、軸方向中間部にタイコ形に膨らんだ軸孔を形成した樹脂軸受が従来提案されている（例えば、特許文献２の図１参照。）。この特許文献２に記載の樹脂軸受は、凹凸を有する軸孔形成用金型を用いることなく製造できるので、良品を効率よく製造することができる。また、特許文献２の図１には、円筒状に形成された軸受成形品の外面中央部より、リブ状の肉厚部を放射状又は羽根状に張り出したものも記載されている。

特開２００８−１５７２９０号公報 特開平０７−１２１８９４号公報

ところで、エアコン機器やＯＡ機器等に備えられた回転シャフトを回転自在に保持するプラスチックベアリングは、ゴムブッシュを介してエアコン機器やＯＡ機器等の筺体に取り付けられる。したがって、プラスチックベアリングの外面には、ゴムブッシュとプラスチックベアリングとの間の滑りを防止し、筺体の所定位置にプラスチックベアリングを確実に設定するため、リブ状の回り止め突起を形成することが望ましい。上述のように、特許文献２には、外周部にリブ状の肉厚部を放射状又は羽根状に張り出した樹脂軸受が記載されているので、この樹脂軸受を用いれば、ゴムブッシュへの取付時にリブ状の肉厚部をゴムブッシュに食い込ませることができて、ゴムブッシュとプラスチックベアリングとの間の滑りを防止でき、プラスチックベアリングを筺体の所定位置に確実に設置することができる。

しかしながら、特許文献２に記載のプラスチックベアリングは、溶融樹脂の硬化収縮によるヒケを利用して、軸方向の中間部にタイコ形に膨らんだ軸孔を形成するものであり、溶融樹脂の硬化収縮によるヒケは、樹脂軸受各部の肉厚の差によって大きさが変化する。したがって、円筒状に形成された軸受成形品の外面中央部より、リブ状の肉厚部を放射状又は羽根状に張り出すと、リブ状の肉厚部が形成された部分と、これが形成されない部分とでは、樹脂のヒケ量に差異が生じ、軸孔の真円度が悪くなる。言うまでもなく、軸孔の真円度が悪くなると、回転シャフトの摺動性が悪くなって、回転シャフトの心振れに起因する振動を発生したり、タイコ状の凹部内に貯えられた潤滑油が外部に流れ出し、短期間のうちに潤滑性が失われるという問題が発生しやすくなる。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、回転シャフトの振動を抑制できると共に、回転シャフトを長期間にわたって滑らかに回転させることが可能なプラスチックベアリングを提供することにある。

本発明は、このような技術的な課題を解決するため、中心部に回転シャフトを回転可能に保持するための軸孔を有する円筒状の本体部と、該本体部の外面より放射状に突出する複数の第１リブと、これら複数の第１リブを連結して前記本体部の周方向に突出する第２リブとを有し、前記軸孔は、前記本体部の長さ方向の中間部に、前記本体部の長さ方向の中央部における直径が最大で、前記本体部の長さ方向の両端部側に至るにしたがって直径が小さくなる太鼓状凹部を有し、前記第１リブは、その先端部の形状が、前記本体部の長さ方向の中央部における高さ寸法が最も大きく、前記本体部の長さ方向の両端部に至るにしたがって高さ寸法が小さくなる円弧状に形成され、前記第２リブは、前記本体部の長さ方向の中央部に形成され、その高さ寸法は、前記本体部の長さ方向の中央部における前記第１リブの高さ寸法と同一である、ことを特徴とする。

軸孔の太鼓状凹部は、プラスチックベアリングを射出成形した際に生じる溶融樹脂の硬化収縮によるヒケを利用して形成される。上述したように、成形品のヒケ量は、各部の肉厚の差によって大きさが変化するが、本体部の長さ方向の中央部に、本体部の長さ方向の中央部における前記第１リブの高さ寸法と同一寸法の第２リブをリング状に形成すると、本体部の中央部の周方向における肉厚の差を小さくすることができる。よって、本体部の周方向における成形品のヒケ量を均一化でき、プラスチックベアリングに真円度の高い軸孔を形成することが可能になる。このように、プラスチックベアリングに真円度の高い軸孔を形成すると、回転シャフトの摺動性を高めることができて、回転に伴う回転シャフトの振動を抑制することができる。また、太鼓状凹部内に貯えられた潤滑油が外部に流出しにくくなるので、高い潤滑性を長期間にわたって維持することができる。

また本発明は、前記構成のプラスチックベアリングにおいて、前記太鼓状凹部の両端における前記本体部の肉厚をｔ、前記本体部との接続部における前記第１リブの肉厚をｄｂ、前記第２リブの肉厚をｄａとしたとき、各部の寸法が下記の第１式及び第２式を満たすことを特徴とする。

ｄａ≧２×ｔ／３ ・・・（第１式）
２×ｔ／３≧ｄｂ≧ｔ／２ ・・・（第２式）
実験によると、成形品各部の寸法を第１式及び第２式を満たすように設定することにより、軸孔の長さ方向の中間部に、所定量の潤滑油を貯えることが可能な太鼓状凹部を形成することができ、かつ、軸孔の両端側の真円度を高められることが判明した。よって、回転シャフトの振動を抑制できると共に、太鼓状凹部内に貯えられた潤滑油の流出を防止できて、高い潤滑性の長期間にわたる維持が可能になる。

また本発明は、前記構成のプラスチックベアリングにおいて、前記本体部、前記第１リブ及び前記第２リブは、射出成形により一体形成されていることを特徴とする。

プラスチックベアリングを射出成形する場合において、成形品各部の寸法を前出の第１式及び第２式を満たすように設定すると、軸孔の長さ方向の中間部に太鼓状凹部を形成することができる。よって、軸孔成形用の金型として凹凸のないものを用いることが可能になり、成形品を無理に金型から引き抜く必要がないので、良品を高能率に製造することができる。

本発明に係るプラスチックベアリングは、中心部に回転シャフトを回転可能に保持するための軸孔を有する円筒状の本体部と、該本体部の外面より放射状に突出する複数の第１リブと、本体部の長さ方向の中央部においてこれら複数の第１リブを連結し、本体部の周方向に突出する第２リブとを設けたので、長さ方向の中間部に太鼓状凹部を有し、かつ真円度の高い軸孔を形成することができる。よって、回転シャフトの摺動性を高めることができて、回転に伴う回転シャフトの振動を抑制できると共に、太鼓状凹部内に貯えられた潤滑油を外部に流出しにくくすることができて、高い潤滑性を長期間にわたって維持することができる。そして、高い潤滑性を長期間にわたって維持できることから、回転シャフトのトルク損失及び回転シャフトの回転に伴う摩擦熱の発生を抑制できると共に、油切れによる異音の発生を防止することができる。

実施形態に係るプラスチックベアリングの斜視図である。 実施形態に係るプラスチックベアリングの中央部横断面図である。 実施形態に係るプラスチックベアリングの中央部縦断面図である。 実施形態に係るプラスチックベアリングの使用状態の断面図である。 実施例に係るプラスチックベアリングの構成と性能を示す表図である。 比較例に係るプラスチックベアリングの構成と性能を示す表図である。

以下、本発明に係るプラスチックベアリングの実施形態を、図を用いて説明する。

実施形態に係るプラスチックベアリング１は、図１乃至図４に示すように、中心部に軸孔２を有する円筒状の本体部３と、該本体部３の外面より放射状に突出形成された複数の第１リブ４と、本体部３の外面の周方向に形成された第２リブ５とを有する。本例のプラスチックベアリングは、樹脂材料よりなり、射出成形により一体に成形されている。

軸孔２は、図３に示すように、本体部３の長さ方向の両端部を除く中間部に、本体部３の長さ方向の中央部における直径が最大で、本体部３の長さ方向の両端部側に至るにしたがって直径が小さくなる太鼓状凹部６を有している。太鼓状凹部６を形成する面は、球面状に形成される。また、本体部３の長さ方向の両端部には、回転シャフトＳ（図４参照）の装着を容易にするための面取り７が施されている。

第１リブ４の断面形状は、図２に示すように、根元、即ち、本体部３と接する側の幅が小さく、先端側に至るに従って幅が大きくなる略扇形に形成されている。また、第１リブ４の側面形状は、図３に示すように、本体部３の長さ方向の中央部における高さ寸法が最も大きく、本体部３の長さ方向の両端部に至るに従って高さ寸法が小さくなる円弧状に形成されている。第１リブ４の両端部は、本体部３の長さ方向の両端部まで達している。

第２リブ５は、本体部３の長さ方向の中央部に形成され、複数の第１リブ４のそれぞれを連結して、本体部３の周方向に突出形成されている。第２リブ５の高さ寸法は、本体部３の長さ方向の中央部における第１リブ４の高さ寸法と同一であり、第１リブ４の先端部と第２リブ５の先端部とは滑らかに連結されている。

本実施形態に係るプラスチックベアリング１は、図４に示すように、ゴムブッシュＢを介してエアコン機器やＯＡ機器等の筺体Ｃに設定され、モータ軸等の回転シャフトＳを回転自在に保持する。このようにすると、同図より明らかなように、プラスチックベアリング１に形成された第１リブ４及び第２リブ５がゴムブッシュＢに食い込んで、プラスチックベアリング１とゴムブッシュＢとの間の滑りを防止できるので、プラスチックベアリング１を筺体Ｃの所定位置に確実に設置することができる。

図５に実施例に係るプラスチックベアリングの構成及び性能を示し、図６に比較例に係るプラスチックベアリングの構成及び性能を示す。なお、図５及び図６に記載の符号ｔ、ｄａ、Ｈａ、ｄｂ、Ｈｂは、それぞれ本体部３の肉厚、第２リブ５の肉厚、第２リブ５の高さ、第１リブ４の根元の肉厚、第１リブ４の最大高さである（図２及び図３参照。）。

図５に示すように、実施例１〜６に係るプラスチックベアリングは、５％の炭化水素系鉱物油が添加されたポリエチレン樹脂（ＰＥ）から作製されている。

実施例７〜１２に係るプラスチックベアリングは、３％のシリコーンオイルが添加されたポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）から作製されている。

実施例１３〜１８に係るプラスチックベアリングは、３％の鉱物油が添加されたポリオキシメチレン樹脂（ＰＯＭ）から作製されている。

実施例１９〜２４に係るプラスチックベアリングは、５％の炭化水素系鉱物油が添加されたポリプロピレン樹脂（ＰＰ）から作製されている。

図６に示すように、比較例１に係るプラスチックベアリングは、５％の炭化水素系鉱物油が添加されたポリプロピレン樹脂（ＰＰ）から作製されている。

比較例２〜１１に係るプラスチックベアリングは、５％の炭化水素系鉱物油が添加されたポリエチレン樹脂（ＰＥ）から作製されている。

比較例１２〜２１に係るプラスチックベアリングは、３％のシリコーンオイルが添加されたポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）から作製されている。

比較例２２〜３１に係るプラスチックベアリングは、３％の鉱物油が添加されたポリオキシメチレン樹脂（ＰＯＭ）から作製されている。

比較例３２〜４１に係るプラスチックベアリングは、５％の炭化水素系鉱物油が添加されたポリプロピレン樹脂（ＰＰ）から作製されている。

第２リブ５の高さＨａ及び第１リブ４の最大高さＨｂは、実施例１〜２４及び比較例１〜４１の全てについて、２ｍｍとした。そして、実施例１〜２４については、下記の第１式及び第２式の双方を満たすように、本体部３の肉厚ｔ、第２リブ５の肉厚ｄａ、第１リブ４の肉厚ｄｂを設定した。これに対して、比較例１〜４１については、下記の第１式及び第２式のいずれか一方を満たさないように、本体部３の肉厚ｔ、第２リブ５の肉厚ｄａ、第１リブ４の肉厚ｄｂを設定した。

ｄａ≧２×ｔ／３ ・・・（第１式）
２×ｔ／３≧ｄｂ≧ｔ／２ ・・・（第２式）
図５と図６の比較から明らかなように、実施例に係るプラスチックベアリングは、軸孔２の真円度が０．００８ｍｍ〜０．０３ｍｍであるのに対して、比較例に係るプラスチックベアリングは、真円度が０．００３ｍｍ〜０．０８ｍｍである。このことから、実施例に係るプラスチックベアリングは、比較例に係るプラスチックベアリングに比べて、軸孔２の真円度が小さく、かつ安定していることが分かる。

また、図５と図６の比較から明らかなように、実施例に係るプラスチックベアリングは、太鼓状凹部６の深さが０．０２ｍｍ〜０．０７ｍｍで、太鼓状凹部６の幅が３．５ｍｍ〜６ｍｍであるのに対して、比較例に係るプラスチックベアリングは、太鼓状凹部６の深さが０．００３ｍｍ〜０．０９ｍｍで、太鼓状凹部６の幅が０．０４ｍｍ〜７ｍｍである。このことから、実施例に係るプラスチックベアリングは、比較例に係るプラスチックベアリングに比べて、太鼓状凹部６の形状が安定で、かつ十分な量の潤滑油を貯えることが可能なサイズに形成されていることが分かる。

実施例に係るプラスチックベアリング及び比較例に係るプラスチックベアリングを、それぞれモータ軸の軸受として使用し、モータを連続稼働して、各プラスチックベアリングの耐久性を試験した。その結果、実施例に係るプラスチックベアリングは、所定の耐久試験経過後も所要の潤滑性を有しており、図５に○印で示すように、格別な異常は生じなかった。これに対して、比較例に係るプラスチックベアリングは、所定の耐久試験経過に達する前に、図６に×印で示すように、モータ軸のトルク損失の増加、摩擦熱によるプラスチックベアリングの異常昇温、摩擦音などの異常が発生した。

なお、前記実施形態においては、オイルが混練された樹脂材料を用いてプラスチックベアリング１を射出成形したが、かかる構成に代えて、オイルが混練されていない樹脂材料を用いてプラスチックベアリング１を射出成形した後、作製されたプラスチックベアリング１をオイルにディッピング（どぶ漬け）するという方法をとることもできる。

また、本発明に係るプラスチックベアリングは、図５に例示した樹脂材料を用いて作製されたものに限定されるわけではなく、所定の硬度を有するものであれば、他の樹脂材料を用いて作製することもできる。他の樹脂材料としては、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン、液晶ポリマ、ポリアミド、ポリアミドイミド、非晶ポリアリレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルペンテン、ポリフタルアミド、ポリフェニレンエーテル、ポリスチレン、ポリサルフォン、ポリ塩化ビニルなどを例示することができる。

さらに、本発明に係るプラスチックベアリングに添加される潤滑油についても、図５に例示したものに限定されるわけではなく、他の潤滑油を用いることもできる。他の潤滑油としては、オレフィン油、エステル油、マシン油などを例示することができる。

本発明は、エアコン機器やＯＡ機器等に備えられる小型モータの回転シャフトを保持する軸受に利用できる。

１ プラスチックベアリング
２ 軸孔
３ 本体部
４ 第１リブ
５ 第２リブ
６ 太鼓状凹部
７ 面取り
Ｂ ゴムブッシュ
Ｃ 筺体
Ｓ 回転シャフト

Claims (3)

1. 中心部に回転シャフトを回転可能に保持するための軸孔を有する円筒状の本体部と、該本体部の外面より放射状に突出する複数の第１リブと、これら複数の第１リブを連結して前記本体部の周方向に突出する第２リブとを有し、
   前記軸孔は、前記本体部の長さ方向の中間部に、前記本体部の長さ方向の中央部における直径が最大で、前記本体部の長さ方向の両端部側に至るにしたがって直径が小さくなる太鼓状凹部を有し、
   前記第１リブは、その先端部の形状が、前記本体部の長さ方向の中央部における高さ寸法が最も大きく、前記本体部の長さ方向の両端部に至るにしたがって高さ寸法が小さくなる円弧状に形成され、
   前記第２リブは、前記本体部の長さ方向の中央部に形成され、その高さ寸法は、前記本体部の長さ方向の中央部における前記第１リブの高さ寸法と同一である、
   ことを特徴とするプラスチックベアリング。
2. 前記太鼓状凹部の両端における前記本体部の肉厚をｔ、前記本体部との接続部における前記第１リブの肉厚をｄｂ、前記第２リブの肉厚をｄａとしたとき、各部の寸法が下記の第１式及び第２式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のプラスチックベアリング。
   ｄａ≧２×ｔ／３ ・・・（第１式）
   ２×ｔ／３≧ｄｂ≧ｔ／２ ・・・（第２式）
3. 前記本体部、前記第１リブ及び前記第２リブは、射出成形により一体形成されていることを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載のプラスチックベアリング。