JP2018109449A - 複合材料から作られ、かつ、高い動的負荷の下で作動する自己潤滑化動装置 - Google Patents

複合材料から作られ、かつ、高い動的負荷の下で作動する自己潤滑化動装置 Download PDF

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Abstract

【課題】補強基材を有さず、かつ、例えば、動的状態において６０ＭＰａより大きい高い負荷の下で作動する、その厚み全体に亘って均質なポリマーで作られた自己潤滑ジョイントを得ることである。【解決手段】このアセンブリは、ケージ（２）内で組み立てられるボールジョイント（１）を含み、前記ボールジョイント（１）は、滑動及び／または回転することが可能な軸（３）を受容する。ボールジョイントは、複合材料から作られ、動的状態において高い負荷の下で作動し、素子は、２０μｍ〜１５０μｍの小さな厚みの繊維のワインディングから形成され、充填剤を備える樹脂と混ぜられ、前記繊維は、５ｍｍ〜２００ｍｍの幅を有するストリップの形で出現し、前記ストリップは、複数の層で交差されている。【選択図】図２

Description

本発明は、自己潤滑ジョイントの分野に関し、特に、直線または回転の案内を可能にすするボールジョイントまたは軸受における軸の組立体に関する。
本発明は、グリースなしの作動を必要とする全てのタイプのジョイントに有利に適用され、このジョイントは、自己潤滑作動し、かつ、動的状態における高い負荷の下で作動する。
本発明の課題は、補強基材を有さず、かつ、例えば、動的状態において６０ＭＰａより大きい高い負荷の下で作動する、その厚み全体に亘って均質なポリマーで作られた自己潤滑ジョイントを得ることである。
最新技術によると、このタイプの複合ポリマージョイントは、機械的負荷の下でのその貧弱な挙動と、６０ＭＰａを超える負荷を含む動的負荷の下でのその流動及び層間剥離のリスクと、のせいで完全に満足できるものではない。例えば、複合ポリマーで作られる、または、摩擦複合被覆を有しかつクロム若しくはステンレス鋼の球である自己潤滑ボールジョイントが既知である。しかしながら、球と軸との間で固着する問題が存在する。ボールジョイントは、完全にポリマーで作られるが、４０ＭＰａより大きい動的負荷に対する抵抗力を有さないことも既知である。
本発明は、簡単で、信頼性が高く、効率的で、かつ合理的な方法でこれらのデメリットを克服することを課題とする。
本発明が解決しようとする課題は、ボールジョイントの２つの接触、すなわち、一方でそれは球とケージとの間の接触であり、他方で球と軸との間の接触、を自己潤滑することであり、球／軸接触の容易な分解を可能にする目的として、考慮されるジョイントは４０ＭＰａより大きい強い接触圧に適合する。
本発明によると、ボールジョイントは、２０μｍ〜１５０μｍの厚み、好ましくは、２０μｍ〜１３０μｍの小さな厚みの繊維のワインディングから形成され、かつ、充填剤を備える樹脂と混ぜられ、前記繊維は、５ｍｍ〜２００ｍｍの幅を有するストリップの形で出現し、前記ストリップは、フィラメント・ワインディング技術によって複数の層で交差されている
このような特徴により、より薄いストリップの使用に伴うより良好な均質性と、素材を形成する繊維の層を交差することで正接摩擦応力に対するより良好な耐性と、が得られる。
さらに、このことが、ストリップを交差することによるより良好な動的負荷挙動と、より良好な素材の均質性によるより良好な静的負荷挙動をもたらす。
有利には、交角は１０°〜９０°であり、好ましくは３０°〜８６°である。
別の特徴によると、樹脂は、エポキシ、エステル・ビニル、ポリエステル、フェノール樹脂、ポリイミド、または別のタイプであり、充填剤は、ＰＴＦＥ、ＭｏＳ２またはグラファイト・タイプである。
充填剤は容積の５％〜７０％の量であることが注意されるべきである
別の特徴によると、リングの孔及びその周囲は、自己潤滑被覆を有する。
本発明は、添付図によってより詳細に以下に説明される。
自己潤滑ケージ内で係合され、かつ、より良好な均質性を得るために、本発明の特徴における、交差によって重積された繊維で作られた自己潤滑球またはボールジョイントによって形成されたジョイント・アセンブリの縦断面図である。 軸がボールジョイントの穴に搭載された後の図１に対応する図である。
示されるように、図１は、ケージ（２）内で係合された自己潤滑ボールジョイントまたはジョイント球（１）を示す。ボールジョイント（１）の穴（１ａ）は、軸（３）を受容して、穴の中で軸が回転滑動することができることが意図される。
ボールジョイントの穴及びその周囲は、軸潤滑剤（４）でコートされる。所望する目的は、固着する現象を完全に避けることである。
本発明によると、自己潤滑ボールジョイント（１）は、２０μｍ〜１５０μｍ、有利には２０μｍ〜１３０μｍの小さな厚みの合成繊維のワインディングから形成される。
ストリップの形で出現する繊維は、エポキシ、エステル・ビニル、ポリエステル、フェノール樹脂、ポリイミドまたは他のタイプの樹脂と混ぜられる。
樹脂は、容量のおよそ５％〜７０％のＰＴＦＥ、ＭｏＳ２またはグラファイトまたは他のタイプの充填剤を含む。
課題は、その厚み全体に亘って均質な製品を得ることである。
繊維ストリップは、５ｍｍ〜２００ｍｍの幅を有し、フィラメント・ワインディング技術において所定の直径のマンドレルに巻かれる。
ストリップは、複数の層に交わるように巻かれ、その交角は、１０°〜９０°、有利には３０°〜８６°である。例えば、ワインディングは、３００μｍの３層の形での最新技術におけるワインディングに対して、１００μｍの９層の形でのワインディングである。
樹脂と混ぜられることを意図する繊維は、他の繊維テクスチャーを除外することのなく、タフタ、サテン、綾織りまたは布であり得ることが注意されるべきである。
本発明の特徴における、かつ、最新技術（軸受Ｅ１及び軸受Ｅ２）における自己潤滑複合ボールジョイントにおけるジョイントの場合の以下のテストが参照されるべきである。
−プロトコル
軸の特性： １６ＮＣ ６ＣＴ Ｒａ： ０．４
軸受の特性：
軸受ボールジョイントのタイプ： φ３５ ｘ φ５５ ｘ ２５
動作： ９０°を超える交互の回転
計画された面積での算出される圧力： ４０ＭＰａ
滑動速度： ６ｍｍ／ｓ
−テストを終了するクライテリア
摩擦係数 ＞ ０．２５
摩耗＞０．５ｍｍ
届いたサイクル数： ３６５，０００回
−テスト結果
・本発明における軸受：
−繊維ストリップの幅： ３０ｍｍ
−厚み： ０．１０ｍｍ
−摩耗＝０．３５ｍｍ
−Ｆ＜０．１
−サイクル数： ３６５，０００回
・軸受Ｅ１：
−９０°でワインディング
−繊維ストリップの幅： １，２００ｍｍ
−厚み： ０．３０ｍｍ
−摩耗＝０．５ｍｍ
−Ｆ＜０．２
−サイクル数： ２，５００回
・軸受Ｅ２：
−９０°でワインディング
−繊維ストリップの幅： １，２００ｍｍ
−厚み： ０．３０ｍｍ
−摩耗＞０．５ｍｍ
−Ｆ＜０．２
−サイクル数： ３，０００回
この記載から利点がよく表れており、特に以下のことが注目され再度認識されるべきである：
−繊維を交差することによるより良好な動的負荷挙動
−材料のより良好な均質性によるより良好な静的負荷挙動
−ボールジョイントと軸との間で固着することが不可能なこと
１ ボールジョイント
２ ケージ
３ 軸
４ 潤滑剤

Claims (9)

  1. 動的状態において高い負荷の下で作動する自己潤滑ジョイント・アセンブリであってケージ（２）内で組み立てられるボールジョイント（１）を備え、前記ボールジョイントは、滑動及び／または回転することが可能な軸（３）を受容し、前記ボールジョイントは、２０μｍ〜１５０μｍの小さな厚みの繊維のワインディングから形成され、充填剤を含む樹脂と混ぜられて、前記繊維は５ｍｍ〜２００ｍｍの幅を有するストリップの形で出現し、前記ストリップは、フィラメント・ワインディングによって複数の層で交差されていることを特徴とする自己潤滑ジョイント・アセンブリ。
  2. 前記繊維の厚みが、２０μｍ〜１３０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の自己潤滑ジョイント・アセンブリ。
  3. 交差角が、１０°〜９０°であることを特徴とする請求項１に記載の自己潤滑ジョイント・アセンブリ。
  4. 交差角が、３０°〜８６°であることを特徴とする請求項１に記載の自己潤滑ジョイント・アセンブリ。
  5. 前記繊維が、合成タイプであることを特徴とする請求項１に記載の自己潤滑ジョイント・アセンブリ。
  6. 前記樹脂が、エポキシ、エステル・ビニル、ポリエステル、フェノール樹脂またはポリイミド・タイプであることを特徴とする請求項１に記載の自己潤滑ジョイント・アセンブリ。
  7. 前記充填剤が、ＰＴＦＥ、ＭｏＳ２またはグラファイト・タイプであることを特徴とする請求項１に記載の自己潤滑ジョイント・アセンブリ。
  8. 前記充填剤の量が、容積の５％〜７０％であることを特徴とする請求項７に記載の自己潤滑ジョイント・アセンブリ。
  9. 前記ボールジョイントの穴とその周囲とが自己潤滑被膜を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の自己潤滑ジョイント・アセンブリ。
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