JP2018155290A - 滑り軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】ライナーと内輪又は外輪との間のせん断強度を向上させることで、ライナーの剥離を可及的に防止することのできる滑り軸受を提供する。【解決手段】本発明に係る滑り軸受１は、外輪２及び内輪３と、外輪２と内輪３との間に配設されるライナー４とを備える。ライナー４は、樹脂部８と、樹脂部８に保持される複数の糸状強化材９とを有する。外輪２の内周面５と内輪３の外周面７の一方の面に溝部１０が設けられ、かつ糸状強化材９の径方向の一部９ａが溝部１０に嵌まり合った状態で、ライナー４が一方の面に固定されている。【選択図】図２

Description

本発明は、滑り軸受に関し、特に、ライナーを備えた滑り軸受に関する。

従来、揺動運動環境下もしくは調心運動環境下においては、球面滑り軸受が好適に使用されている。特に、定期的な給油が困難な場合や、それほど大きな負荷容量が求められない場合に、内輪と、外輪との間に、自己潤滑性を示すライナーを配置してなる球面滑り軸受が好適に使用されている。

この種のライナーは、一般的に、アラミド繊維やガラス繊維などの強化繊維に、所定の樹脂を含浸させてなるもので、外輪内周面もしくは内輪外周面に接着等により固定される（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１−２４７４０８号公報

このように、ライナーを有する滑り軸受において、当該ライナーは外輪内周面又は内輪外周面に固定された状態にある。しかし、上記ライナーを有する滑り軸受を、高荷重、高速度の揺動環境下において使用する場合には、ライナーが接着固定される相手面（外輪又は内輪を形成する金属母材の表面）との間で、ライナーとの固定強度（接着固定の場合は接着強度）を超えるせん断力（せん断応力）が発生する場合を想定しなければならず、またそのような場合には、ライナーの剥離が懸念され得る。

以上の実情に鑑み、本発明では、ライナーと内輪又は外輪との間のせん断強度を向上させることで、ライナーの剥離を可及的に防止することのできる滑り軸受を提供することを、解決すべき技術課題とする。

前記課題の解決は、本発明に係る滑り軸受によって達成される。すなわち、この軸受は、外輪及び内輪と、外輪と内輪との間に配設されるライナーとを備えた滑り軸受において、ライナーは、樹脂部と、樹脂部に保持される複数の糸状強化材とを有し、外輪内周面と内輪外周面の一方の面に溝部が設けられ、かつ糸状強化材の径方向の一部が溝部に嵌まり合った状態で、ライナーが一方の面に固定されている点をもって特徴付けられる。なお、ここでいう糸状強化材には、有機繊維や無機繊維のほか、金属繊維などの各種繊維を束ねて糸状に撚ったものだけでなく、上記各種繊維を束ねて結束材で一体に結着させたものを含む。もちろん、糸状と称するに足る十分な長さ及び直径を有する繊維であれば、繊維単体であっても本発明でいう糸状強化材に含まれる。

このように、本発明では、複数の糸状強化材を有するライナーを外輪と内輪との間に配設すると共に、ライナーの糸状強化材の径方向の一部を、対向する外輪内周面又は内輪外周面の一方の面に設けた溝部に嵌め合わせた状態で、ライナーが一方の面に固定された構成をとるようにした。この構成によれば、単にライナーを一方の面に接着等で固定した場合と比べて、ライナーと一方の面との間のせん断強度が向上する。すなわち、例えば図５に示すように、ライナー４の摺動面（内周面６）に対して摺動に伴うせん断力Ｆａが作用した場合、ライナー４の固定面（外周面４ａ）にこのせん断力Ｆａと釣合いをとるための力が生じる。この力には、ライナー４の外周面４ａと一方の面（外輪２の内周面５）とが固定されることにより両面４ａ，５間に生じる抵抗力Ｆｂ（接着固定の場合であれば接着力のせん断方向成分）だけでなく、ライナー４の樹脂部８と一体化された糸状強化材９が一方の面（内周面５）の溝部１０から受ける力のせん断方向成分Ｆｃが含まれる。このように、本発明によれば、摺動面に作用するせん断力を、ライナーと一方の面との接着力と、糸状強化材と溝部との係合力とで分担することができるので、その分ライナーと一方の面との接着面に対する負担が軽減される。よって、ライナーを一方の面から剥離しにくくすることができ、例えば高荷重環境下、高速度環境下の用途に対しても、自己潤滑性を示すライナーを備えた滑り軸受を好適に使用することが可能となる。

また、本発明に係る滑り軸受においては、糸状強化材の径方向の一部が、溝部に圧入された状態にあってもよい。

このように糸状強化材の径方向の一部を溝部に圧入した状態とすることによって、より強固に糸状強化材を溝部に固定することができる。これにより、糸状強化材が負担できるせん断力の割合が高まるので、ライナーの剥離強度をさらに向上させることが可能となる。

また、本発明に係る滑り軸受においては、糸状強化材が、ライナーを内周側から平面視したときに、滑り軸受の中心軸方向に沿って伸展していてもよい。

このように糸状強化材を配向することによって、特に円周方向に沿った向きのせん断力に対するライナーの剥離抵抗を高めることができる。よって、主に軸回転時のせん断力に対して好適に作用する。

また、本発明に係る滑り軸受においては、糸状強化材が、ライナーを内周側から平面視したときに、滑り軸受の円周方向に沿って伸展していてもよい。

このように糸状強化材を配向することによって、特に中心軸方向に沿った向きの力（スラスト力）のせん断方向成分に対するライナーの剥離抵抗を高めることができる。よって、主にスラスト荷重作用時に生じるせん断力に対して好適に作用する。

また、本発明に係る滑り軸受においては、複数の糸状強化材のうち一部の糸状強化材が、滑り軸受の中心軸方向に沿って伸展していると共に、残部の糸状強化材が、滑り軸受の円周方向に沿って伸展していてもよい。

このように糸状強化材を複数の方向に配向することによって、特に揺動運動環境下など、摺動抵抗が任意の方向に生じ得る場合にも漏れなくライナーの剥離抵抗を高めることができる。よって、この構成は後述する球面滑り軸受に好適である。

また、本発明に係る滑り軸受においては、溝部が、断面矩形状をなしていてもよい。

あるいは、本発明に係る滑り軸受においては、溝部が、断面円弧形状をなしていてもよい。

あるいは、本発明に係る滑り軸受においては、溝部が、断面三角形状をなしていてもよい。

溝部の断面形状は原則として任意であるが、例えばせん断強度向上の観点からは、断面矩形状が最も好ましい。糸状強化材の最大直径部が断面矩形状の溝部に嵌まり合うことで、溝部から受ける力を最も無駄なく糸状強化材で受けることができる。また、断面円弧状をなす溝部であれば、例えば断面真円形状をなす糸状強化材を溝部に隙間なく密着させることができる利点があり、断面三角形状をなす溝部であれば、糸状強化材を溝部の所定位置に案内しつつ嵌め合せることができる利点がある。

また、本発明に係る滑り軸受においては、外輪内周面と内輪外周面がともに、部分球面状をなしていてもよい。

本発明に係る滑り軸受は、上述のように、ライナーの剥離抵抗を高めることができるので、例えば糸状強化材の配向次第では、球面滑り軸受のように、いわば全方向にせん断力が作用し得る環境下においても、十分なせん断強度をライナーと内輪又は外輪との間に付与することができる。

以上より、本発明によれば、ライナーと内輪又は外輪との間のせん断強度を向上させることで、ライナーの剥離を可及的に防止することのできる滑り軸受を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る滑り軸受の断面図である。 図１に示す滑り軸受のＡ部拡大図である。 図１に示すライナーを矢印Ｂの向きから見た場合における、糸状強化材の配向状態を示す図である。 比較品における摺動時の力の釣合いを概念的に示す要部拡大断面図である。 図１に示す滑り軸受における摺動時の力の釣合いを概念的に示す要部拡大断面図である。 ライナーを図１の矢印Ｂの向きから見た場合における、糸状強化材の他の配向状態を示す図である。 ライナーを図１の矢印Ｂの向きから見た場合における、糸状強化材の他の配向状態を示す図である。 溝部の他の形態を示すＡ部拡大断面図である。 溝部の他の形態を示すＡ部拡大断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。まず、本実施形態に係る滑り軸受１の構成を図１〜図３に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係る滑り軸受１の断面図を示している。この滑り軸受１は、図１に示すように、外輪２及び内輪３と、外輪２と内輪３との間に配設されるライナー４とを主に備える。

本実施形態では、ライナー４は、外輪２の内周面５に固定されている。また、ライナー４を一体に有する外輪２は、内輪３と互いに嵌まり合った状態にある。よって、この場合、ライナー４の内周面６が一方の摺動面となり、この内周面６と向かい合う内輪３の外周面７が他方の摺動面となる。本実施形態では、ライナー４の内周面６と内輪３の外周面７は共に部分球面状をなしている。よって、本実施形態に係る滑り軸受１は球面滑り軸受として機能する。

図２は、図１に示す滑り軸受１の要部（図１のＡ部）拡大断面図を示している。図２に示すように、ライナー４は、樹脂部８と、樹脂部８に保持される複数の糸状強化材９とを一体に有する。ここで、糸状強化材９は、糸状をなし、一定の直径及び長手方向寸法を有する。各糸状強化材９の径方向の一部９ａは樹脂部８から露出している。各糸状強化材９の径方向の残部９ｂは樹脂部８に埋没しており、樹脂部８と一体化された状態にある。

これら複数の糸状強化材９は、ライナー４内において所定の態様に配向される。本実施形態では、ライナー４を平面に展開して内周側から見た場合、複数の糸状強化材９のうち一部の糸状強化材９１は、図３に示すように、滑り軸受１の円周方向（図３の上下方向）に沿って伸展していると共に、残部の糸状強化材９２は、滑り軸受１の中心軸方向（図１及び図３の左右方向）に沿って伸展している。これら二方向に伸展している糸状強化材９（９１，９２）は、図３に示すように、交互に浮き沈みしながら織られた構造（図３は、いわゆる平織り構造）や糸状強化材９１，９２が一体で成形された構造などで任意の構造で配置される。

一方、ライナー４が固定される外輪２の内周面５には、図２に示すように、複数の溝部１０が形成されている。これら溝部１０には、ライナー４の樹脂部８から露出した糸状強化材９の径方向の一部９ａが嵌まり合っている。本実施形態では、内周面５の円周方向に伸びる溝部１０だけでなく、中心軸方向に伸びる溝部も形成されている（図示は省略）。そして、これら二方向に伸びる溝部１０に、円周方向及び軸方向に沿って伸展している糸状強化材９１，９２の径方向の一部９ａがそれぞれ圧入された状態で嵌まり合っている（図２では、円周方向に沿って伸展している糸状強化材９１の径方向の一部９ａが溝部１０に圧入された状態で嵌まり合っている状態を示している）。本実施形態では、糸状強化材９が樹脂部８から径方向の半分以上露出しており、糸状強化材９の最大外径部で溝部１０と嵌まり合っている。

なお、これら糸状強化材９は、図３のように相互に重なり合う部分を除き、厚み方向領域内で一本のみが配設された状態にある。

なお、糸状強化材９の直径については原則として任意であり、例えば１００μｍ以上でかつ２０００μｍ以下の糸状強化材が使用可能である。

また、糸状強化材９の形状は図２に示す断面円形状の他にも断面矩形状など任意である。

また、糸状強化材９の長手方向寸法についても原則として任意であるが、溝部１０への嵌め合わせ易さ等を考慮すると、例えば溝部１０の全長に等しく、あるいは溝部１０の全長を整数で除した寸法（例えば外輪２の内周面５の全周にわたって形成される溝部１０の半分の長さ）に調整するのがよい。

また、糸状強化材９の材質は任意であり、ガラス繊維や炭素繊維などの無機繊維、アラミド繊維などの有機繊維、金属繊維など各種の材質からなる繊維が使用可能である。もちろん、単繊維（フィラメント）単位で上述した直径に満たない場合は、複数本の上記繊維を束ねて撚った状態とすることによって、所定直径の糸状強化材９を形成してもよい。あるいは、複数本の上記繊維を束ねて結束剤で相互に結着させた状態とすることによって、所定直径の糸状強化材９を形成してもよい。

樹脂部８の材質は原則として任意であるが、その内周面６が内輪３の外周面７との摺動面となることを考慮すると、自己潤滑性を示す材料（例えばフッ素系樹脂など樹脂母材自体が優れた摺動特性を示す樹脂）で形成されることが望ましい。あるいは、黒鉛などの固体潤滑剤を樹脂母材に配合してなる樹脂組成物で形成されることが望ましい。

上記構成のライナー４は、例えば接着により外輪２の内周面５に固定されている。この場合、図２及び図３に示すライナー４を例えば半割りの状態で作製し、ライナー４の糸状強化材９が露出した部分（糸状強化材９の径方向の一部９ａ）を外輪２の内周面５に設けた溝部１０に嵌め合わせた状態で、予め外輪２の内周面５あるいはライナー４の表面に塗布した接着剤を固化させることにより、ライナー４を外輪の内周面５に固定することが可能である。

もちろん、ライナー４の外輪２への固定手段は任意であり、例えば外輪２の内周面５に設けた溝部１０に糸状強化材９を圧入した後、外輪２と内輪３との間に樹脂部８を構成する材料（例えば熱可塑性樹脂などの溶融樹脂）を射出し固化させることで、外輪２と内輪３との間にライナー４を形成することも可能である。

次に、上記構成の滑り軸受１による利点（本発明の作用効果）を、図４に示す比較品（滑り軸受１００）との対比により説明する。

すなわち、図４に示すように、糸状強化材９の外表面が全て樹脂部８に覆われているライナー４を備えた滑り軸受１００の場合、ライナー４の内周面６に対して摺動に伴うせん断力Ｆａが作用したとき、ライナー４の外周面４ａと外輪２の内周面５との間に、このせん断力Ｆａと釣合いをとるための力が生じる。この力は、ライナー４の外周面４ａと外輪２の内周面５とが固定されることにより両面４ａ，５間に生じる抵抗力Ｆｂ（本実施形態であれば、両面４ａ，５間の接着力のせん断方向成分）に等しい。よって、ライナー４の内周面６に作用するせん断力Ｆａが大きい場合、ライナー４は外輪２の内周面５との間に生じる抵抗力Ｆｂのみでもって力の釣合いをとる必要がある。これに対して、本発明に係る滑り軸受１の場合、図５に示すように、ライナー４の内周面６にせん断力Ｆａが作用したとき、ライナー４には、ライナー４の外周面４ａと外輪２の内周面５との間に生じる抵抗力Ｆｂのほかに、ライナー４の樹脂部８と一体化された糸状強化材９が内周面５の溝部１０から受ける力のせん断方向成分Ｆｃが発生する。このような力の釣合いが成立するのであれば、滑り軸受１の使用時、ライナー４の内周面６に作用するせん断力Ｆａを、ライナー４と外輪２の内周面５との固定力と、糸状強化材９と溝部１０との係合力とで分担することができるので、その分ライナー４と内周面５との固定領域（本実施形態でいえば接着領域）に対する負担が軽減される。よって、ライナー４を外輪２の内周面５から剥離しにくくすることができ、高荷重環境下、高速度環境下の用途に対しても、本発明に係る滑り軸受１を球面滑り軸受として好適に使用することが可能となる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明に係る滑り軸受は上記例示の形態に限定されることなく、本発明の範囲内において任意の形態を採り得ることはもちろんである。

例えば上記実施形態では、ライナー４における糸状強化材９の配向状態として、複数の糸状強化材９のうち一部の糸状強化材９１が、滑り軸受１の円周方向（図３の上下方向）に沿って伸展していると共に、残部の糸状強化材９２は、滑り軸受１の中心軸方向（図１及び図３の左右方向）に沿って伸展している場合を例示したが、これ以外の配向状態をとることも可能である。例えば図６に示すように、ライナー１４を構成する全ての糸状強化材９（９２）が滑り軸受１の中心軸方向に沿って伸展している配向状態をとることも可能である。あるいは、図７に示すように、ライナー２４を構成する全ての糸状強化材９（９１）が滑り軸受１の円周方向に沿って伸展している配向状態をとることも可能である。もちろん、糸状強化材９の配向状態は上記例示の形態には限られず、例えば滑り軸受１の中心軸方向と円周方向に対して共に４５°をなす向きに糸状強化材９を配向することも可能である。

また、上記実施形態では、糸状強化材９がライナー４の外周面４ａの側のみで露出した形態を例示したが、ライナー４の内周面６の側でも露出した形態をとってもかまわない。

また、糸状強化材９が嵌まり合う溝部１０に関し、上記実施形態では、断面矩形状をなす溝部１０を例示したが、これ以外の形態をとることも可能である。図８はその一例に係る滑り軸受１１の要部拡大断面図を示している。図８に示すように、この滑り軸受１１は、主に外輪１２の内周面５に設けられる溝部２０の断面形状が、図２等に示す溝部１０と相違している。すなわち、この溝部２０は、断面円弧形状をなしており、ライナー４の樹脂部８から露出した糸状強化材９の径方向の一部９ａと隙間なく嵌まり合った状態にある。このように、断面円弧形状をなす溝部２０であれば、特に断面真円状をなす糸状強化材９を相互に密着した状態で嵌め込むことができる。よって、糸状強化材９と溝部２０との間を含め、ライナー４と外輪２とを接着で固定する場合に好適である。

図９は、他の一例に係る滑り軸受２１の要部拡大断面図を示している。図９に示すように、この滑り軸受２１は、主に外輪２２の内周面５に設けられる溝部３０の断面形状が、図２等に示す溝部１０，２０と相違している。すなわち、この溝部３０は、断面三角形状をなしており、ライナー４の樹脂部８から露出した糸状強化材９の径方向の一部９ａと二箇所で接した状態にある。このように断面三角形状をなす溝部３０であれば、糸状強化材９の径方向の一部９ａを所定の位置に案内しながら相互に嵌まり合った状態とすることができる。よって、糸状強化材９の位置決めが容易となる。

また、上記実施形態では、外輪２（１２，２２）の内周面５に溝部１０（２０，３０）を設けて、この溝部１０（２０，３０）に糸状強化材９を嵌め合せた状態でライナー４を外輪２に固定した場合を例示したが、もちろんライナー４を内輪３に固定することも可能である。その場合、図示は省略するが、ライナー４の内周面６の側で糸状強化材９が樹脂部８から露出し、露出した糸状強化材９の径方向の一部が内輪３の外周面７に設けた溝部に嵌まり合った形態をとる。

また、上記実施形態では、摺動面となるライナー４の内周面６と内輪３の外周面７をともに部分球面状とした場合、言い換えると、滑り軸受１，１１，２１を球面滑り軸受とした場合を例示したが、もちろん本発明は球面滑り軸受以外の滑り軸受に適用することも可能である。

１，１１，２１ 滑り軸受
２，１２，２２ 外輪
３ 内輪
４，１４，２４ ライナー
４ａ 外周面
５ 内周面（外輪）
６ 内周面（ライナー）
７ 外周面（内輪）
８ 樹脂部
９，９１，９２ 糸状強化材
１０，２０，３０ 溝部
１００ 滑り軸受（比較品）

Claims (9)

1. 外輪及び内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配設されるライナーとを備えた滑り軸受において、
   前記ライナーは、樹脂部と、前記樹脂部に保持される複数の糸状強化材とを有し、
   外輪内周面と内輪外周面の一方の面に溝部が設けられ、かつ前記糸状強化材の径方向の一部が前記溝部に嵌まり合った状態で、前記ライナーが前記一方の面に固定されていることを特徴とする滑り軸受。
2. 前記糸状強化材の径方向の一部は、前記溝部に圧入された状態にある請求項１に記載の滑り軸受。
3. 前記糸状強化材は、前記ライナーを内周側から平面視したときに、前記滑り軸受の中心軸方向に沿って伸展している請求項１又は２に記載の滑り軸受。
4. 前記糸状強化材は、前記ライナーを内周側から平面視したときに、前記滑り軸受の円周方向に沿って伸展している請求項１又は２に記載の滑り軸受。
5. 前記複数の糸状強化材のうち一部の糸状強化材は、前記ライナーを内周側から平面視したときに、前記滑り軸受の中心軸方向に沿って伸展していると共に、残部の糸状強化材は、前記滑り軸受の円周方向に沿って伸展している請求項１又は２に記載の滑り軸受。
6. 前記溝部は、断面矩形状をなしている請求項１〜５の何れか一項に記載の滑り軸受。
7. 前記溝部は、断面円弧形状をなしている請求項１〜５の何れか一項に記載の滑り軸受。
8. 前記溝部は、断面三角形状をなしている請求項１〜５の何れか一項に記載の滑り軸受。
9. 前記外輪内周面と前記内輪外周面はともに、部分球面状をなしている請求項１〜８の何れか一項に記載の滑り軸受。

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