JP6308882B2

JP6308882B2 - 軸受ブッシュ

Info

Publication number: JP6308882B2
Application number: JP2014123422A
Authority: JP
Inventors: 知明堀内; 猛三吉; 宏仁中光; 雅雄森
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 2014-06-16
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2018-04-11
Anticipated expiration: 2034-06-16
Also published as: JP2016003691A

Description

本発明は、軸受に用いられる軸受ブッシュに関する。

従来、排気ガス等の高温流体の流路に設けられる弁の弁軸を回転自在に支持可能な軸受に用いられる金属製の軸受ブッシュが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の軸受ブッシュは、複数の金属線を交絡させてなる円筒状の金属線交絡体から構成されていた。

しかしながら、前記軸受ブッシュは、前記金属線交絡体で前記複数の金属線間に隙間が生じてしまうものであったので、当該軸受ブッシュを用いた軸受が弁及び弁軸とともに流路に適用されたとき、前記流路内の高温流体が前記隙間を通じて前記金属線交絡体、即ち前記軸受ブッシュを通り抜け、外部へ漏洩しやすくなっていた。

特開２００６−３２２３５７号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高温流体の流路に設けられる弁の弁軸を回転自在に支持可能な軸受に用いられる軸受ブッシュにおいて、前記流路への前記軸受の適用時に高温流体を漏洩させにくい軸受ブッシュの提供を目的とする。

請求項１に係る発明は、高温流体の流路に設けられる弁の弁軸を回転自在に支持可能な軸受に用いられる軸受ブッシュであって、前記弁軸を貫通させ得る貫通孔を有し、複数の金属線を交絡させてなる円筒状の金属線交絡体と、前記複数の金属線間に生じる隙間を埋めるように前記金属線交絡体の軸心方向中途部に包含された膨張黒鉛とを備えるものである。

この構成によれば、前記金属線交絡体の軸心方向中途部において前記複数の金属線間に生じる隙間を前記膨張黒鉛により実質的に塞ぐことが可能となる。したがって、高温流体が前記金属線交絡体、即ち前記軸受ブッシュをその軸心方向に通り抜けるのを妨げることができる。その結果、前記軸受ブッシュを用いた軸受が弁及び弁軸とともに流路に適用されたとき、前記流路内の高温流体が前記軸受ブッシュを介して外部へ漏洩するのを極力阻止することが可能となる。

また、前記流路への前記軸受（前記軸受ブッシュ）の適用時、前記金属線交絡体の軸心方向中途部の表面（内周面及び外周面）側において、互いに絡み合う前記複数の金属線により前記膨張黒鉛が保持された状態となる。したがって、前記軸受を備える装置の振動等により、前記軸受ブッシュがその径方向内方及び外方に位置する隣接部材に対して摺動した場合であっても、その摺動に起因して前記膨張黒鉛が前記金属線交絡体から脱落するのを抑制することができる。

さらに、前記金属線交絡体のうち前記軸心方向中途部を挟む軸心方向一端側部及び軸心方向他端側部に、クッション性（弾性）を付与することが可能となる。したがって、前記軸受（前記軸受ブッシュ）が前記流路に適用されたときに前記軸受を保持する部材等から前記軸受ブッシュに伝達され得る振動を前記軸心方向一端側部及び前記軸心方向他端側部により吸収させて、振動に起因する前記膨張黒鉛の破損（ひび割れ等）を生じにくくさせることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の軸受ブッシュにおいて、前記膨張黒鉛を包含した前記金属線交絡体の軸心方向中途部に、目詰め材が適用されているものである。

この構成によれば、前記目詰め材を用いて前記金属線交絡体に生じ得る隙間を密に塞ぐことが可能となる。したがって、前記金属線交絡体（前記軸受ブッシュ）における高温流体の通り抜けをより有効に妨げることができる。その結果、前記軸受ブッシュの流体漏洩の抑制能力を高めることができる。

本発明によれば、高温流体の流路に設けられる弁の弁軸を回転自在に支持可能な軸受に用いられる軸受ブッシュにおいて、前記流路への前記軸受の適用時に高温流体を漏洩させにくい軸受ブッシュを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る軸受ブッシュの斜視図である。図１の軸受ブッシュの側面図である。図１の軸受ブッシュの側面断面図である。図１の軸受ブッシュを用いる軸受の適用例を示す図である。図１の軸受ブッシュを製造するために用いられる、金属製メッシュ材及びこれに挿入された膨張黒鉛を示す図である。（ａ）一部拡大図を含む正面図である。（ｂ）側面断面図である。図４の金属製メッシュ材及び膨張黒鉛からなる、多重巻き状態のテープ状体の斜視図である。流体漏洩の抑制評価試験に使用される試験装置の模式断面図である。

本発明の好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る軸受ブッシュ１の斜視図を示す。図２に、前記軸受ブッシュ１の側面図を示す。図３に、前記軸受ブッシュ１の側面断面図を示す。

前記軸受ブッシュ１は、高温雰囲気下で使用される軸受、詳しくは排気ガス等の高温流体の流路に設けられる弁（流量制御弁等）の弁軸を回転自在に支持可能な軸受に用いられる。図１、図２、図３に示すように、前記軸受ブッシュ１は、金属線交絡体２と、膨張黒鉛３とを備えている。

前記金属線交絡体２は、複数の金属線５・５・・・を交絡させてなるものであり、弁軸を貫通させ得る貫通孔６を有する円筒状に形成されている。本実施形態において、前記金属線交絡体２は、径方向に所定肉厚を有しかつ前記貫通孔６が軸心部に位置するように前記複数の金属線５・５・・・を密集させたものである。

前記金属線交絡体２は、前記複数の金属線５・５・・・をニット編みしてなる金属性メッシュ材を用いて製造される。この点に関して詳しくは後述する。前記金属線交絡体２は、前記複数の金属線５・５・・・間に微少な隙間を有するものとなっている。

前記各金属線５は、耐熱性を有する金属線である。前記各金属線５としては、例えば、ニッケル合金、ステンレス、鉄、アルミ、銅、又は、タンタル合金から製造された金属線が採用される。好ましくは、前記各金属線５として、特に耐熱性に優れる、延伸加工されたニッケル合金製の金属線が採用される。

前記膨張黒鉛３は、前記複数の金属線５・５・・・間に生じる前記隙間を埋めるように前記金属線交絡体２の軸心方向中途部７に包含されている。前記膨張黒鉛３は、前記金属線交絡体２の内周面と外周面との間にわたって配置されるとともに、前記複数の金属線５・５・・・間に生じた前記隙間に充填されている。

以上のような構成により、前記軸受ブッシュ１においては、前記金属線交絡体２の軸心方向中途部７で前記複数の金属線５・５・・・間に生じる隙間を前記膨張黒鉛３により実質的に塞ぐことが可能となる。したがって、高温流体が前記金属線交絡体２、即ち前記軸受ブッシュ１をその軸心方向に通り抜けるのを妨げることができる。その結果、例えば図４に示すように、前記軸受ブッシュ１を用いた軸受１１が流量制御弁１２及び弁軸１３とともにハウジング１４内の流路１５に適用されたとき、前記流路１５内の高温流体が前記軸受ブッシュ１を介して外部へ漏洩するのを極力阻止することが可能となる。

また、図４に示すように、前記流路１５への前記軸受１１（前記軸受ブッシュ１）の適用時、前記金属線交絡体２の軸心方向中途部７の表面（内周面及び外周面）側において、互いに絡み合う前記複数の金属線５により前記膨張黒鉛３が保持された状態となる。したがって、前記軸受１１を備える装置の振動等により、前記軸受ブッシュ１がその径方向内方及び外方に位置する隣接部材、即ち前記弁軸１３及び前記ハウジング１４の筒状保持部１６に対して摺動した場合であっても、その摺動に起因して前記膨張黒鉛３が前記金属線交絡体２から脱落するのを抑制することができる。

図１、図２、図３に示すように、本実施形態において、前記膨張黒鉛３は、前記金属線交絡体２の軸心方向一端側部１８及び軸心方向他端側部１９には配置されていない。前記金属線交絡体２においては、前記軸心方向一端側部１８及び前記軸心方向他端側部１９は、隙間が生じるように設けられた前記複数の金属線５・５・・・の一部のみで構成されている。

前記金属線交絡体２において、前記軸心方向一端側部１８と前記軸心方向中途部７と前記軸心方向他端側部１９との長さ（軸心方向幅）の比（２１Ｌ：２２Ｌ：２３Ｌ）は、約１：１４：１〜４：８：４に設定される（図２参照）。本実施形態においては、この比は約３：１０：３に設定されている。ただし、前記軸心方向一端側部１８及び前記軸心方向他端側部１９の長さは、１．０ｍｍ以上に設定される。

また、前記金属線交絡体２は、その周方向全長にわたって略均一の肉厚を有するように形成されている。そして、前記金属線交絡体２においては、その肉厚と前記貫通孔６の直径との比（２５Ｌ：２６Ｌ）が、約１：１〜１：５に設定される（図２参照）。本実施形態においては、この比は約１：２に設定されている。

このような構成により、前記金属線交絡体２の軸心方向一端側部１８及び軸心方向他端側部１９に、クッション性（弾性）を付与することが可能となる。したがって、例えば図４に示すように、前記軸受１１（前記軸受ブッシュ１）が前記流路１５に適用されたときに前記ハウジング１４の筒状保持部１６から前記軸受ブッシュ１に伝達され得る振動を前記軸心方向一端側部１８及び前記軸心方向他端側部１９により吸収させて、振動に起因する前記膨張黒鉛３の破損（ひび割れ等）を生じにくくさせることができる。

また、前記軸受ブッシュ１においては、前記膨張黒鉛３を包含した前記金属線交絡体２の軸心方向中途部７に、目詰め材を適用することも可能である。前記目詰め材は、前記金属線交絡体２において前記膨張黒鉛３を包含した部分である前記軸心方向中途部７のシール性能を高めるためのものである。

前記目詰め材としては、例えば、グラファイト粉末及びニッケル粉末の少なくとも一方と、鉱物油とを含む潤滑機能を有するものが用いられる。そして、前記目詰め材は、前記軸心方向中途部７の表面に塗布された状態に設けられる。好ましくは、前記目詰め材は、さらに前記金属線交絡体２の軸心方向中途部７の内部に含浸した状態に設けられる。

このような構成により、前記目詰め材を用いて前記金属線交絡体２に生じ得る隙間を密に塞ぐことが可能となる。したがって、前記金属線交絡体２（前記軸受ブッシュ１）における高温流体の通り抜けをより有効に妨げることができる。その結果、前記軸受ブッシュ１の流体漏洩の抑制能力を高めることができる。

また、本実施形態においては、前記金属線交絡体２の軸心方向一端側部１８及び軸心方向他端側部１９のそれぞれに面取り加工が施されている。詳しくは、前記軸心方向一端側部１８の外周縁部にテーパ部２８が設けられ、前記軸心方向他端側部１９の外周縁部にテーパ部２９が設けられている。

このような構成により、前記軸受ブッシュ１の設置作業（図４で言えば、前記ハウジング１４の筒状保持部１６への前記軸受ブッシュ１の挿入作業）の容易化が図られている。

次に、本実施形態における前記軸受ブッシュ１の製造方法について説明する。

まず、図５（ａ）及び（ｂ）に示すような複数の金属線５・５・・・をニット編みしてなるメッシュ状の筒状体３２及びシート状膨張黒鉛３３を準備する。前記複数の金属線５・５・・・は、延伸加工されたニッケル合金からなり、約０．３ｍｍの直径を有するものである。

前記筒状体３２は、約６０ｍｍの直径、及び、約１００ｍｍの長さを有するものである。前記シート状膨張黒鉛３３は、約１００ｍｍの長さ、約５０ｍｍの幅、約０．４ｍｍの厚さを有するものである。

また、前記筒状体３２をなす前記複数の金属線５・５・・・（金属製メッシュ材）と前記シート状膨張黒鉛３３との重量比は、約７：３〜９：１、好ましくは約８：２に設定する。

次に、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、前記筒状体３２に前記シート状膨張黒鉛３３を径方向中央付近に位置するように軸心方向に沿って挿入する。ここでは、前記シート状膨張黒鉛３３の長さ方向両端面を、前記筒状体３２の長さ方向両端面に揃えた状態にする。

次に、前記複数の金属線５・５・・・間に膨張黒鉛が充填されるように、図５に示す状態にある、前記シート状膨張黒鉛３３を内包した前記筒状体３２を平坦状に成形する。こうして、短手方向中途部において前記複数の金属線５・５・・・間の隙間に膨張黒鉛が押し込まれた矩形状のテープ状体３５を得る。

つづいて、図６に示すように、前記テープ状体３５を、多重に巻回して、円筒状の多重巻き状態とする。

最後に、前記テープ状体３５を、円筒状の多重巻き状態に維持させながら所定の金型等に投入することによって、円筒状体が得られるように圧縮成形する。本実施形態においては、このような方法により前記円筒状体からなる前記軸受ブッシュ１を製造する。

また、前述の製造方法においては、前記テープ状体３５を円筒状の多重巻き状態とする前に、前記膨張黒鉛にペースト状の目詰め材を塗布する工程を含めてもよい。この目詰め材としては、例えば、重量比が３：２：５に設定された、グラファイト粉末、ニッケル粉末、及び、鉱物油の混合物を採用することができる。

これにより、前記膨張黒鉛３を包含した前記金属線交絡体２の軸心方向中途部７に対して、その表面を覆いかつ内部に含浸するように前記目詰め材を適用することが可能となる。しかも、圧縮成形を行う工程で、摩擦抵抗を低減させて、成形荷重を高く設定せずとも高密度な成形品を得ることが可能となる。

次に、前記軸受ブッシュ１の流体漏洩の抑制評価試験の内容と結果について説明する。

この試験は、図７に示すように、供試体である軸受ブッシュ３７の貫通孔３８に挿通可能な軸体４０と、前記供試体に臨む第１流路４１及び第２流路４２を有しかつ前記供試体を密に囲み得るハウジング４３とを備えた試験装置４５を使用して実施した。

前記供試体としては、前記軸受ブッシュ１、前記軸心方向中途部７の表面及び内部に前記目詰め材が設けられた前記軸受ブッシュ１、及び、従来品の軸受ブッシュを準備した。なお、前記従来品の軸受ブッシュは、膨張黒鉛を包含せずに金属線交絡体のみからなるものであり、前記金属線交絡体２と実質的に同一形状のものである。

この試験では、前記供試体を図７に示すように前記試験装置４５に装着し、その状態の前記試験装置４５を電気炉内において６００℃で５時間加熱した。そして、この試験装置４５の冷却後、前記第１流路４１を介して１００ｋＰａの空気を前記供試体に付与し、前記第２流路４２から漏洩する空気の漏洩量を測定した。

試験結果として、前記供試体が、前記従来品の軸受ブッシュである場合には漏洩量が１５Ｌ／分であり、前記軸受ブッシュ１である場合には漏洩量が１．３Ｌ／分であり、前記目詰め材が設けられた前記軸受ブッシュ１である場合には漏洩量が０．５Ｌ／分であるという測定データが得られた。

したがって、前記軸受ブッシュ１は、前記試験結果から、前記従来品の軸受ブッシュに比べて、優れた流体漏洩の抑制能力を有し、高い密封性能を有するということが明らかになった。特に、前記目詰め材が設けられた前記軸受ブッシュ１は、より顕著な効果を奏するということが明らかになった。

１軸受ブッシュ
２金属線交絡体
３膨張黒鉛
５金属線
６貫通孔
７金属線交絡体の軸心方向中途部
１１軸受
１２弁
１３弁軸

Claims

高温流体の流路に設けられる弁の弁軸を回転自在に支持可能な軸受に用いられる軸受ブッシュであって、
前記弁軸を貫通させ得る貫通孔を有し、複数の金属線を交絡させてなる円筒状の金属線交絡体と、
前記複数の金属線間に生じる隙間を埋めるように前記金属線交絡体の軸心方向中途部に包含された膨張黒鉛とを備え、
前記膨張黒鉛を包含した前記金属線交絡体の軸心方向中途部に、目詰め材が適用されていることを特徴とする軸受ブッシュ。