JP6226417B2 - 軸受装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、軸受ブッシュとこの軸受ブッシュを収容するハウジングとを備える軸受装置に関し、特に、高温環境での使用が想定される軸受装置およびその製造方法に関する。

従来より、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）等の、優れた自己潤滑性を有する潤滑性樹脂が、軸受ブッシュ等の摺動部材の素材として広く利用されている。例えば、特許文献１〜３には、これらの潤滑性樹脂を主成分とする、摺動特性のより優れた摺動部材用組成物を得る技術が記載されている。

特開２００５−１１２９３２号公報 特開２００３−３３５９４２号公報 特開平６−２８７４０６号公報

ところで、軸受ブッシュは、通常、ハウジングに設けられた挿入孔に締め代をもって圧入され、このハウジングを介して、車体、工作機械、搬送装置等の取付対象の適切な位置に取り付けられる。ここで、軸受ブッシュの素材として上述の潤滑性樹脂が用いられ、ハウジングの素材としてステンレス鋼等の金属が用いられた場合、両者の線膨張係数の違いにより、つぎのような問題が生じる可能性がある。

すなわち、潤滑性樹脂は金属に比べて線膨張係数が数倍〜十数倍大きいので、軸受ブッシュの外径寸法の方がハウジングの挿入孔の孔径寸法よりも温度変化に対して大きく変化する。このため、例えば２００度といった高温環境下での使用が想定される場合に、使用温度において適切な締め代の締り嵌めとなるように軸受ブッシュの外径およびハウジングの貫通孔の内径の公差を決定すると、使用温度よりも低温の環境（例えば常温）では、軸受ブッシュの外径寸法がハウジングの貫通孔の孔径寸法よりも小さくなり、隙間嵌めとなってハウジングから軸受ブッシュが抜け落ちる可能性がある。

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、ハウジングと軸受ブッシュとの線膨張係数の差に起因する、使用温度よりも低温におけるハウジングからの軸受ブッシュの抜け落ちを防止可能な軸受装置およびその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、ハウジングに設けられた挿入孔に、この挿入孔の長さよりも短い軸受ブッシュを挿入し、ハウジングの挿入孔の一方の端部側から、軸受ブッシュの内径よりも大きな内径を有するリング状のストッパを圧入した。ここで、軸受ブッシュに用いる第一の素材には、ハウジングに用いる第二の素材およびストッパに用いる第三の素材よりも線膨張係数の大きい素材が用いられる。また、第三の素材には、第二の素材との線膨張係数の差が第一の素材と第二の素材との線膨張係数の差よりも小さい素材が用いられる。さらに、第二の素材および第三の素材には、互いの線膨張係数の差が、軸受装置の使用温度より低い所定の温度においても、ストッパとハウジングとの間に隙間が生じない範囲に収まる素材が用いられる。例えば、第一の素材には潤滑性樹脂が用いられ、第二および第三の素材には金属が用いられる。

例えば、本発明の一態様は、回転体のラジアル方向の荷重を支持する軸受装置であって、
第一の素材で形成された円筒状の軸受ブッシュと、
第二の素材で形成され、前記軸受ブッシュの長さよりも長い挿入孔を有し、当該挿入孔に前記軸受ブッシュが挿入されたハウジングと、
前記ハウジングの挿入孔の両端部側にそれぞれ設けられ、当該挿入穴に挿入された前記軸受ブッシュの当該挿入穴からの抜けを防止する抜け防止手段と、を備え、
前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
第三の素材で形成され、前記軸受ブッシュの内径よりも大きな内径を有する、前記ハウジングの挿入孔に圧入されたリング状のストッパであり、
前記第一の素材には、前記第二の素材および前記第三の素材より線膨張係数の大きい素材が用いられ、
前記第三の素材には、前記第二の素材との線膨張係数の差が前記第一の素材と前記第二の素材との線膨張係数の差よりも小さい素材が用いられ、
前記ストッパは、
前記軸受装置の使用温度よりも低い所定の温度において、所定の締め代をもった締り嵌めで前記ハウジングの挿入孔に嵌合し、
前記ハウジングの挿入孔の他方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側に設けられた抜け防止手段と同じリング状のストッパである。
また、本発明の他の態様は、回転体のラジアル方向の荷重を支持する軸受装置であって、
第一の素材で形成された円筒状の軸受ブッシュと、
第二の素材で形成され、前記軸受ブッシュの長さよりも長い挿入孔を有し、当該挿入孔に前記軸受ブッシュが挿入されたハウジングと、
前記ハウジングの挿入孔の両端部側にそれぞれ設けられ、当該挿入穴に挿入された前記軸受ブッシュの当該挿入穴からの抜けを防止する抜け防止手段と、を備え、
前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
第三の素材で形成され、前記軸受ブッシュの内径よりも大きな内径を有する、前記ハウジングの挿入孔に圧入されたリング状のストッパであり、
前記第一の素材には、前記第二の素材および前記第三の素材より線膨張係数の大きい素材が用いられ、
前記第三の素材には、前記第二の素材との線膨張係数の差が前記第一の素材と前記第二の素材との線膨張係数の差よりも小さい素材が用いられ、
前記ストッパは、
前記軸受装置の使用温度よりも低い所定の温度において、所定の締め代をもった締り嵌めで前記ハウジングの挿入孔に嵌合し、
前記ハウジングの挿入孔の他方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
当該ハウジングの内周面から当該ハウジングの内径方向に向かって張り出したフランジである。

本発明によれば、ハウジングとの線膨張係数の差が軸受ブッシュとハウジングとの線膨張係数の差よりも小さいリング状のストッパが、軸受ブッシュを収容したハウジングの挿入孔の一方の端部側に、軸受装置の使用温度より低い所定の温度においても、ストッパとハウジングとの間に隙間を生じさせることなく嵌合するので、軸受ブッシュとハウジングの挿入孔とが隙間嵌めとなっている低温状態でも、ハウジングの挿入孔の一方の端部側から軸受ブッシュが抜け落ちるのを防止できる。

図１（Ａ）は、本発明の一実施の形態に係る軸受装置１の正面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す軸受装置１の常温におけるＡ−Ａ断面図である。 図２は、図１に示す軸受装置１の部品展開図である。

以下に、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１（Ａ）は、本実施の形態に係る軸受装置１の正面図であり、図１（Ｂ）は、常温における、図１（Ａ）に示す軸受装置１の常温におけるＡ−Ａ断面図である。また、図２は、本実施の形態に係る軸受装置１の部品展開図である。

本実施の形態に係る軸受装置１は、ローラ、シャフト等の図示していない回転体を、ラジアル方向の荷重を受けながら回転可能に支持する。図１（Ａ）、（Ｂ）および図２に示すように、軸受装置１は、回転体挿入孔２０を有する円筒状の軸受ブッシュ２と、軸受ブッシュ２を収容する円筒状のハウジング３と、ハウジング３からの軸受ブッシュ２の抜け落ちを防止する一対のリング状のストッパ４ａ、４ｂと、一方のストッパ４ａの取り外しのためのボルト５と、を備えている。

軸受ブッシュ２は、内周（回転体挿入孔２０の内周面）側に摺動面２１が形成されており、回転体挿入孔２０に挿入された図示していない回転体のラジアル方向の荷重を、この摺動面２１により支持する。また、この軸受ブッシュ２は、ＰＴＦＥ、ＰＡ、ＰＯＭ等の潤滑性樹脂を主成分とする素材で構成されている。このような素材で構成された軸受ブッシュ２として、例えば、オイレス工業（株）社製のＰＴＦＥ樹脂軸受（グライトロン（登録商標）Ｆブッシュ）がある。

ハウジング３は、軸受ブッシュ２の軸Ｏ方向の長さＬ１よりも長い軸Ｏ方向の長さＬ２の貫通孔３０を有し、この貫通孔３０に軸受ブッシュ２が挿入されている。ハウジング３の内径（貫通孔３０の口径）Ｒ２は、軸受ブッシュ２の外径Ｒ１に対して、常温（５度〜３５度）より高い軸受装置１の使用温度（例えば２００度）下において所定の締め代をもった適切な締り嵌めとなる寸法に設計されている。

ハウジング３は、ステンレス鋼（ＳＵＳ４０３）等の金属で構成されている。軸受ブッシュ２の素材の主成分として用いられる潤滑性樹脂は、軸受ブッシュ２を収容するハウジング３の素材として用いられる金属よりも線膨張係数が数倍〜十数倍大きい。このため、軸受ブッシュ２の外径Ｒ１は、ハウジング３の内径Ｒ２よりも、温度変化に対する寸法変化が大きい。したがって、上述したように、ハウジング３の内径Ｒ２を、常温より高い軸受装置１の使用温度下において軸受ブッシュ２の外径Ｒ１に対して所定の締め代をもった適切な締り嵌めとなる寸法に設計した場合、軸受装置１の使用温度よりも低い常温では、図１（Ｂ）に示すように、軸受ブッシュ２の外径Ｒ１がハウジング３の内径Ｒ２より小さくなり、軸受ブッシュ２の外周面２２とハウジング３の内周面３１との間に隙間ΔＲが形成され、軸受ブッシュ２がハウジング３に対して隙間嵌めとなることがある。

ストッパ４ａ、４ｂは、軸受ブッシュ２の内径Ｒ０よりも大きな内径Ｒ３を有しており、それぞれ、軸受ブッシュ２が挿入されたハウジング３の貫通孔３０の両端部３２ａ、３２ｂに圧入されている。

なお、温度変化による軸受ブッシュ２の長さの変化を考慮して、ストッパ４ａ、４ｂは、それぞれ、常温において、一方の端面（軸受ブッシュ２側の端面）４１ｂと、この端面４１ｂに対向する軸受ブッシュ２の端面２３ａ、２３ｂとの間に適当な隙間ΔＬが生じる位置まで圧入されることが好ましい。このようにすることで、常温より高い軸受装置１の使用温度下において、軸受ブッシュ２が軸Ｏ方向に伸びて、ハウジング３の貫通３０からストッパ４ａ、４ｂが外されてしまうのを防止できる。

また、ストッパ４ａ、４ｂには、軸受ブッシュ２の素材よりも線膨張係数の小さな素材であって、ハウジング３の素材との線膨張係数の差が軸受ブッシュ２の素材とハウジング３の素材との線膨張係数の差よりも小さい素材が用いられる。また、ストッパ４ａ、４ｂの素材とハウジング３の素材とには、これらの線膨張係数の差が、軸受装置１の使用温度および使用温度より低い常温のいずれにおいても、ストッパ４ａ、４ｂの外周面４３とハウジング３の貫通孔３０の内周面３１との間に隙間を生させない適当な範囲に収まる素材が用いられる（例えば、軸受ブッシュ２の素材の線膨張係数＞ストッパ４ａ、４ｂの素材の膨張係数≧ハウジング３の素材の線膨張係数）。ただし、ストッパ４ａ、４ｂをハウジング３と共材にすると、両者が接合して、ストッパ４ａ、４ｂがハウジング３から取り外せなくなる可能性があるため、ストッパ４ａ、４ｂとハウジング３とには、互いに異なる素材が用いられることが好ましい。例えば、内径数ｍｍ〜数十ｍｍのハウジング３がステンレス鋼（ＳＵＳ４０３）で形成されている場合、ストッパ４ａ、４ｂは銅合金等のステンレス鋼以外の金属で形成される。

また、一方のストッパ４ａには、ハウジング３の貫通孔３０に挿入されている軸受ブッシュ２の一方の端面２３ａ上の位置に、ストッパ４ａの両端面４１ａ、４１ｂを貫くネジ穴４２が形成されている。このネジ穴４２にボルト５を捩じ込んで、ボルト５の先端を軸受ブッシュ２の一方の端面２３ａに押し当てることにより、一方のストッパ４ａをハウジング３から取り外すことができる。

上記構成の軸受装置１は、例えばつぎのようにして作製される。

まず、他方のストッパ４ｂがハウジング３の貫通孔３０の他方の端部３２ｂに位置するように、この端部３２ｂ側から貫通孔３０内に他方のストッパ４ｂを圧入する。つぎに、軸受ブッシュ２を、軸Ｏ方向に、ハウジング３の貫通孔３０の一方の端部３２ａ側から、この貫通孔３０内に挿入する。それから、一方のストッパ４ａがハウジング３の貫通孔３０の一方の端部３２ａに位置するように、この端部３２ａ側から貫通孔３０内に一方のストッパ４ａを圧入する。これにより、軸受ブッシュ２は、回転体を摺動支持するための摺動面２１に囲まれた回転体挿入孔２０を露出しつつ、ハウジング３の貫通孔３０内に収容される。

ハウジング３の貫通孔３０内に挿入された軸受ブッシュ２を交換する場合は、一方のストッパ４ａのネジ穴４２にボルト５を捩じ込んで、ボルト５の先端を軸受ブッシュ２の一方の端面２３ａに押し当てることにより、一方のストッパ４ａをハウジング３の貫通孔３０から取り外す。上述したように、常温においては、軸受ブッシュ２とハウジング３の貫通孔３０とは隙間嵌めとなっているので、ハウジング３の貫通孔３０から軸受ブッシュ２を容易に挿抜できる。

以上、本発明の一実施の形態を説明した。

本実施の形態によれば、ハウジング３との線膨張係数の差が軸受ブッシュ２とハウジング３との線膨張係数の差よりも小さい一対のストッパ４ａ、４ｂが、ハウジング３の貫通孔３０の両端部３２ａ、３２ｂに、軸受装置１の使用温度および使用温度より低い常温のいずれにおいても所定の締め代をもった適切な締り嵌めで嵌合するので、軸受ブッシュ２とハウジング３の貫通孔３０とが隙間嵌めとなる常温環境でも、ハウジング３の挿入孔３０の両端部３２ａ、３２ｂと一対のストッパ４ａ、４ｂとが締り嵌めとなっているため、ハウジング３からの軸受ブッシュ２の抜け落ちを防止できる。これにより、高温環境下での使用が想定される軸受装置１において、ハウジング３の素材としてステンレス鋼等の金属が用いられ、軸受ブッシュ２の素材として、金属よりも線膨張係数が数倍〜十数倍大きいＰＴＦＥ、ＰＡ、ＰＯＭ等の潤滑性樹脂が用いられている場合でも、軸受装置１の使用温度よりも低温な常温環境において、ハウジング２に軸受ブッシュ２を確実に収容しておくことが可能となる。例えば、各ストッパ４ａ、４ｂの素材とハウジング３の素材との線膨張係数の差が、軸受装置１の実際の使用温度よりも低い所定の温度（組立・保守作業が行われる温度、例えば常温）においても、ストッパ４ａ、４ｂの外周面４３とハウジング３の貫通孔３０の内周面３１との間に隙間が生じない適当な範囲に収まるように、ストッパ４ａ、４ｂの素材とハウジング３の素材とを選択することによって、常温下におけるハウジング３からの軸受ブッシュ２の抜け落ちを防止することができる。

また、本実施の形態では、ストッパ４ａのネジ穴４２にボルト５を捩じ込んで、ボルト５の先端を軸受ブッシュ２の端面２３ａに押し当てることにより、ストッパ４ａをハウジング３から取り外すことができるので、軸受ブッシュ２の交換作業の負担を軽減することができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記の実施の形態において、他方のストッパ４ｂにも、一方のストッパ４ａと同様なネジ穴４２を設け、このネジ穴４２にボルト５を捩じ込むことにより、このボルト５の先端を軸受ブッシュ２の他方の端面２３ｂに押し当てて、他方のストッパ４ｂをハウジング３の貫通孔３０から取り外すことができるようにしてもよい。このようにすることにより、ハウジング３の貫通孔３０のいずれの端部３２ａ、３２ｂ側からでも、軸受ブッシュ２の交換が可能となるため、軸受ブッシュ２の交換作業の負担をさらに軽減することができる。

また、上記の実施の形態においては、円筒状のハウジング３を使用しているが、ハウジング３は、軸受ブッシュ２が収容される貫通孔３０を有していればよく、その外形は、取付対象への取り付け等に適したものであればよい。

また、上記の実施の形態において、ハウジング３の貫通孔３０から他方のストッパ４ｂを取り外すことを想定していないならば、他方のストッパ４ｂの素材をハウジング３の素材と共材にして、他方のストッパ４ｂをハウジング３の貫通孔３０に接合させるようにしてもよい。あるいは、他方のストッパ４ｂを、ハウジング３の内周面３１からハウジング３の内径方向に向かって張り出したフランジとして、ハウジング３と一体的に形成してもよい。

１：軸受装置、 ２：軸受ブッシュ、 ３：ハウジング、 ４ａ、４ｂ：ストッパ、 ５：ボルト、 ２０：軸受ブッシュの回転体挿入孔、 ２１：軸受ブッシュの摺動面、 ２２：軸受ブッシュの外周面、 ２３ａ、２３ｂ：軸受ブッシュの端面、 ３０：ハウジングの貫通孔、 ３１：ハウジングの内周面、 ３２ａ、３２ｂ：ハウジングの貫通孔の端部、 ４１ａ、４１ｂ：ストッパの端面、 ４２：ストッパのネジ穴、 ４３：ストッパの外周面

Claims (7)

1. 回転体のラジアル方向の荷重を支持する軸受装置であって、
   第一の素材で形成された円筒状の軸受ブッシュと、
   第二の素材で形成され、前記軸受ブッシュの長さよりも長い挿入孔を有し、当該挿入孔に前記軸受ブッシュが挿入されたハウジングと、
   前記ハウジングの挿入孔の両端部側にそれぞれ設けられ、当該挿入穴に挿入された前記軸受ブッシュの当該挿入穴からの抜けを防止する抜け防止手段と、を備え、
   前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
   第三の素材で形成され、前記軸受ブッシュの内径よりも大きな内径を有する、前記ハウジングの挿入孔に圧入されたリング状のストッパであり、
   前記第一の素材には、前記第二の素材および前記第三の素材より線膨張係数の大きい素材が用いられ、
   前記第三の素材には、前記第二の素材との線膨張係数の差が前記第一の素材と前記第二の素材との線膨張係数の差よりも小さい素材が用いられ、
   前記ストッパは、
   前記軸受装置の使用温度よりも低い所定の温度において、所定の締め代をもった締り嵌めで前記ハウジングの挿入孔に嵌合し、
   前記ハウジングの挿入孔の他方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
   前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側に設けられた抜け防止手段と同じリング状のストッパである
   ことを特徴とする軸受装置。
2. 回転体のラジアル方向の荷重を支持する軸受装置であって、
   第一の素材で形成された円筒状の軸受ブッシュと、
   第二の素材で形成され、前記軸受ブッシュの長さよりも長い挿入孔を有し、当該挿入孔に前記軸受ブッシュが挿入されたハウジングと、
   前記ハウジングの挿入孔の両端部側にそれぞれ設けられ、当該挿入穴に挿入された前記軸受ブッシュの当該挿入穴からの抜けを防止する抜け防止手段と、を備え、
   前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
   第三の素材で形成され、前記軸受ブッシュの内径よりも大きな内径を有する、前記ハウジングの挿入孔に圧入されたリング状のストッパであり、
   前記第一の素材には、前記第二の素材および前記第三の素材より線膨張係数の大きい素材が用いられ、
   前記第三の素材には、前記第二の素材との線膨張係数の差が前記第一の素材と前記第二の素材との線膨張係数の差よりも小さい素材が用いられ、
   前記ストッパは、
   前記軸受装置の使用温度よりも低い所定の温度において、所定の締め代をもった締り嵌めで前記ハウジングの挿入孔に嵌合し、
   前記ハウジングの挿入孔の他方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
   当該ハウジングの内周面から当該ハウジングの内径方向に向かって張り出したフランジである
   ことを特徴とする軸受装置。
3. 請求項１または２に記載の軸受装置であって、
   前記第一の素材は、潤滑性樹脂であり、
   前記第二および第三の素材は、金属である
   ことを特徴とする軸受装置。
4. 請求項３に記載の軸受装置であって、
   前記第二の素材は、ステンレス鋼であり、
   前記第三の素材は、銅合金である
   ことを特徴する軸受装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の軸受装置であって、
   前記抜け防止手段として前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側に設けられた前記ストッパには、前記ハウジングの挿入孔に挿入された前記軸受ブッシュの端面上の位置に、両端面を貫くネジ穴が形成されており、
   前記ネジ穴に捩じ込まれ、先端を前記軸受ブッシュの端面に押し当てることにより、当該ストッパを前記ハウジングの挿入孔から押し出すネジをさらに有する
   ことを特徴とする軸受装置。
6. 回転体のラジアル方向の荷重を支持する軸受装置の製造方法であって、
   軸受ブッシュに用いた第一の素材よりも線膨張係数の低い第二の素材で形成されたハウジングに設けられた挿入孔に、当該挿入孔の長さよりも短い前記軸受ブッシュを挿入し、
   前記第二の素材との線膨張係数の差が、前記第一の素材と前記第二の素材との線膨張係数の差よりも小さく、かつ、軸受装置の使用温度よりも低い所定の温度において、所定の締め代をもった締り嵌めで前記ハウジングの挿入孔に嵌合させることのできる範囲に収まる第三の素材で形成され、前記軸受ブッシュの内径よりも大きな内径を有するリング状のストッパを、前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側から圧入する
   ことを特徴する軸受装置の製造方法。
7. 請求項６に記載の軸受装置の製造方法であって、
   前記ストッパには、前記ハウジングの挿入孔に挿入された前記軸受ブッシュの端面上の位置に、両端面を貫くネジ穴を形成し、
   前記ネジ穴に、ネジ先端を前記軸受ブッシュの端面に押し当てることにより当該ストッパを前記ハウジングの挿入孔から押し出すネジを捩じ込む
   ことを特徴とする軸受ブッシュの製造方法。

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