JP6410440B2 - ピボット用軸受の製造方法およびピボットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ピボット用軸受の製造方法およびピボットに関するものである。

従来、高粘度の基油と特定のウレア化合物からなる増ちょう剤とが配合されてなる軸受用グリースが知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。

特開２００７−１１２９９８号公報 特開２００８−１１５９９１号公報

しかしながら、特許文献１，２の軸受用グリースにおいてはアウトガスの発生を低減するための成分の配合比率の管理が困難であり、このようなグリースを用いた軸受は比較的高価となる不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、低トルクで、低トルク変動による高耐久性により長期にわたって潤滑性能を維持しつつ、アウトガスの発生を安価に低減することができるピボット用軸受の製造方法およびピボットを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、同軸に配置された内輪と外輪との間の円環状空間に周方向に間隔を空けて転動体を配置し、前記円環状空間内にグリースを注入することにより軸受組立体を組み立てる組立工程と、該組立工程において組み立てられた前記軸受組立体を、常温より高い温度に調節された雰囲気内に所定時間にわたって放置する揮発工程とを含むピボット用軸受の製造方法であって、前記揮発工程において、前記軸受組立体を、前記外輪の外径寸法よりも小さい口径の穴を有するプレートに、前記円環状空間の少なくとも一部を前記穴に一致させて配置するピボット用軸受の製造方法を提供する。

本態様によれば、組立工程において組み立てられた軸受組立体を、揮発工程において高温雰囲気内に放置することにより、グリース内に含有されているアウトガスを発生する成分が揮発して、アウトガスを発生する成分を放出させることができる。これにより、グリースのアウトガスを発生する成分の濃度を低減することができ、使用の際に発生するアウトガスを十分に低減した軸受を製造することができる。

この場合において、ウレア化合物や増ちょう剤等のグリースを構成する成分の配合時に成分の配合比率の調整によってアウトガスを発生する成分を低減する従来の方法とは異なり、グリースを製造した後の揮発工程においてアウトガスを発生する成分を放出させるので、配合時にアウトガスを発生する成分が多く含有されていたとしても、最終的な軸受内のグリース内のアウトガスを発生する成分の濃度を低減することができる。すなわち、グリースの配合時には低トルク、低トルク変動等の潤滑性能を向上するための配合比率を自由に選択することができ、安価で潤滑性能の高い軸受を製造することができる。
また、軸受組立体の円環状空間内がプレートによって閉ざされてしまうことを防止し、グリースの表面からのアウトガスを発生する成分をより効率的に揮発させることができる。

上記態様においては、前記揮発工程が、前記軸受組立体を大気圧よりも低い低圧力雰囲気内に配置してもよい。
このようにすることで、軸受組立体に封入されたグリースに含有されているアウトガスを発生する成分の沸点が下がるため、アウトガスを発生する成分を放出させるための温度を低下させ、アウトガスの揮発をさらに促進することができる。

上記態様においては、前記揮発工程が、時間間隔をあけて複数回行われ、該揮発工程間において前記軸受組立体の前記内輪と前記外輪とを軸回りに相対的に回転させる馴染み運転工程を含んでいてもよい。

このようにすることで、各揮発工程において、軸受組立体内のグリースの表面近傍のアウトガスを発生する成分が揮発され、次の揮発工程までの間の馴染み運転工程において、外輪または内輪が軸回りに相対的に回転させられることにより、グリースが撹拌される。これにより、軸受組立体内において、グリースの表面が入れ替えられる。その結果、次の揮発工程におけるアウトガスを発生する成分の放出をより効率的に行い、グリースに含有されているアウトガスを発生する成分の濃度のムラを低減し、均質なグリースが封入された軸受を製造することができる。

上記態様においては、最終の前記揮発工程が行われた後に、前記軸受組立体の前記円環状空間をシールドにより閉塞するシールド配置工程を含んでいてもよい。
このようにすることで、揮発工程において、軸受組立体の円環状空間が開放されている状態で、円環状空間内のグリースに含有されているアウトガスを発生する成分の揮発を行うことにより、効率的にアウトガスを発生する成分を放出させることができる。そして、全ての揮発工程が終了した後に、シールド配置工程においてシールドにより円環状空間を閉塞することにより、グリースが外部に漏出することを抑制した軸受を製造することができる。

本発明の他の態様は、上記の方法で製造されたピボット用軸受の前記内輪にシャフトを嵌合するピボットの製造方法を提供する。
本態様によれば、グリースに含有されているアウトガスを発生する成分を予め揮発させて製造されたピボット用軸受を用いてピボットを組み立てることにより、使用時におけるアウトガスの発生を低減したピボットを製造することができる。

本発明によれば、低トルクで、低トルク変動による高耐久性により長期にわたって潤滑性能を維持しつつ、アウトガスの発生を安価に低減することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るピボットの一部を軸方向に破断した縦断面図である。 図１のピボットに用いられるピボット用軸受の製造方法を示すフローチャートである。 図２のピボット用軸受の製造方法における揮発工程を示す平面図である。 図２のピボット用軸受の製造方法における揮発工程の第１の変形例を示す（ａ）正面図、（ｂ）軸受組立体間に間隔保持部材を配置した正面図である。 図２のピボット用軸受の製造方法における揮発工程の（ａ）第２の変形例を示す正面図（ｂ）第３の変形例を示す正面図、（ｃ）第３の変形例においてワイヤを回転させた時の正面図である。 図２のピボット用軸受の製造方法の変形例を示すフローチャートである。

本発明の一実施形態に係るピボット用軸受（以下、単に軸受という。）の製造方法およびピボットについて、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るピボット１は、図１に示されるように、２つの軸受２と、この軸受２に嵌合されたシャフト３と、２つの軸受２間に軸方向に挟まれるスペーサ部材４とを備えている。

２つの軸受２は、図１に示されるように、それぞれ、半径方向に隣接させて同軸に配置され円環状の内輪５および外輪６と、これら内輪５と外輪６との間の円環状空間７に周方向に間隔を空けて配置される複数個の転動体８とを備えている。また、円環状空間７には、潤滑剤としてグリース９が封入されている。

内輪５は、外周面に形成されたレースウェイ（内輪軌道）を有し、外輪６は、内周面に形成されたレースウェイ（外輪軌道）を有している。内輪５のレースウェイと外輪６のレースウェイとの間でそれぞれ転動体８が転動されることにより、内輪５と外輪６とがそれぞれ相対回転させられるようになっている。

転動体８は、円環状空間７において、リテーナ（図示略）により等間隔に配置された状態で回転可能に保持されている。
リテーナは、円環状の基部の円周方向に沿って軸方向に突出して設けられた複数の突起および該突起間を連結して凹状に形成され、転動体８を保持するポケットと、転動体８間においてグリース９を保持するグリースポケットとを有している。

グリース９は、粘性を有する基油（例えば、鉱油、エステル系合成油、合成炭化水素油（ポリα−オレフィン）など）と、ウレア化合物（例えば、脂肪族ウレア化合物、脂肪脂環式ウレア化合物、芳香族ウレア化合物など）からなる増ちょう剤とを含有している。グリース９は、内輪５のレースウェイ、外輪６のレースウェイ、および各転動体８の表面に付着して、ピボット１が良好なトルク特性、および流動性を維持するようになっている。また、グリース９における増ちょう剤の含有量は、１０〜２０質量％であることが好ましい。

スペーサ部材４は、中空のリング状に形成されており、内径寸法が内輪５の外径寸法より大きい寸法で形成され、外径寸法が外輪６の外径寸法と略等しい寸法で形成されている。このスペーサ部材４は、２つの軸受２の外輪６間に軸方向に挟まれている。これにより、２つの軸受２の内輪５間には隙間が形成されるようになっている。

シャフト３は、中空の略円筒形状に形成され、一端に全周にわたって半径方向外方に延びる鍔状のフランジ部１０を備えている。
外輪６間にスペーサ部材４を挟み、内輪５内にシャフト３が嵌合された状態において、内輪５どうしを軸方向に近接させる外力を加えることにより、２つの軸受２に予圧が掛けられた状態にすることができる。

次に、本実施形態に係る軸受２の製造方法について以下に説明する。
本実施形態に係る軸受２の製造方法は、図２に示されるように、グリース９が封入されている軸受組立体Ｐを組み立てる組立工程Ｓ１と、グリース９に含有されているアウトガスを発生する成分（以下、アウトガス成分という。）を揮発させる揮発工程Ｓ２と、軸受組立体Ｐ内のグリース９を攪拌する馴染み運転工程Ｓ４とを含んでいる。

組立工程Ｓ１は、軸受２の内輪５と、この内輪５に対応する外輪６とを同軸に配置し、これら内輪５と外輪６との間の円環状空間７に周方向に間隔を空けて転動体８を配置する。そして、所望の潤滑性能を達成するのに必要な成分を選択して混合することにより生成されたグリース９を、円環状空間７内に配置されたリテーナのグリースポケットに注入することで軸受組立体Ｐを組み立てる。

揮発工程Ｓ２は、図３に示されるように、組立工程Ｓ１において組み立てられた軸受組立体Ｐを、外輪６の外径寸法よりも小さい口径の穴１１を多数有するプレート（例えば、穴あきプレート、メッシュプレートなど）１２上に、円環状空間７の少なくとも一部が穴１１に一致するように載せて、内部の温度および圧力を調節可能な恒温室内に配置することにより行われる。

恒温室は、常温より高い温度、例えば、６０〜１２０℃、好ましくは８０℃以上に設定されている。また、恒温室は、大気圧よりも低い圧力、例えば、５Ｔｏｒｒ以下、好ましくは１Ｔｏｒｒ以下に減圧されている。したがって、グリース９が封入されている軸受組立体Ｐは、高温減圧雰囲気内に配置される。そして、揮発工程Ｓ２は、軸受組立体Ｐがこのような高温減圧雰囲気内に、所定時間（例えば、１時間）にわたって放置されることにより行われる。なお、常温とは、例えば、摂氏１５℃を指す。

揮発工程Ｓ２が終了した後には、揮発工程Ｓ２が予め設定された回数だけ行われたか否かが判定され（ステップＳ３）、設定された回数に満たない場合には、馴染み運転工程Ｓ４が行われる。

馴染み運転工程Ｓ４は、揮発工程Ｓ２が終了した軸受組立体Ｐを恒温室内から取り出して軸受組立体Ｐの一方の内輪５または外輪６を固定し、他方の外輪６または内輪５に軸回りの回転動力を付与して内輪５と外輪６とを相対的に回転させる工程である。
馴染み運転工程Ｓ４により、内輪５と外輪６とを相対的に回転させてグリース９を攪拌することにより、グリース９の周囲に露出する表面が入れ替えられるようになっている。
そして、馴染み運転工程Ｓ４が終了した後には、揮発工程Ｓ２からの工程が繰り返される。

本実施形態に係る軸受２の製造方法によれば、揮発工程Ｓ２において、軸受組立体Ｐが配置される雰囲気を高温減圧状態にするので、グリース９に含有されているアウトガス成分の沸点を下げ、アウトガス成分をグリース９の表面から揮発させ易くすることができる。これにより、グリース９の表面近傍に存在するアウトガス成分を効率的に周囲に放出させることができる。

また、揮発工程Ｓ２を複数回実施し、揮発工程Ｓ２の間に馴染み運転工程Ｓ４を行うので、アウトガス成分の放出により当該アウトガス成分の濃度が少なくなった表面近傍と、未だアウトガス成分の放出が行われずアウトガス成分の濃度の高い内部とが攪拌によって混合され、アウトガス成分の濃度の高い部分が新たに表面近傍に配置される。そして、馴染み運転による攪拌後に実施される揮発工程Ｓ２においては、表面近傍に新たに配置されたアウトガス成分の濃度の高い部分からアウトガス成分を揮発させることができ、アウトガス成分の放出を促進することができる。

このように、本実施形態に係る軸受２の製造方法によれば、組立工程Ｓ１で組み立てられた軸受組立体Ｐに注入されたグリース９が潤滑性能向上や低コスト化等を意図した配合比率を適用してアウトガス成分を多く含有していたとしても、揮発工程Ｓ２および馴染み運転工程Ｓ４を経て、最終的にはアウトガス成分の濃度を十分に低減したグリース９が封入された軸受２を製造することができる。すなわち、配合後にアウトガス成分を除去するので、配合する成分としては低トルクや低トルク変動等の潤滑性能を向上するための特性を有する成分や、その配合比率を自由に選択することができ、安価で潤滑性能の高いグリース９が封入された軸受２を製造することができるという利点がある。

また、本実施形態に係る軸受２の製造方法によれば、揮発工程Ｓ２において、恒温室内には軸受組立体Ｐを単体で配置するので、ピボット１を構成した状態で恒温室に配置される場合と比較して、熱容量を小さくすることができ、アウトガス成分の放出に使用されるエネルギを低減することができるという利点もある。

また、本実施形態に係る軸受２の製造方法によれば、揮発工程Ｓ２において、軸受組立体Ｐの円環状空間７の少なくとも一部を穴１１に一致させてプレート１２上に載せるので、円環状空間７内がプレート１２によって閉ざされてしまうことを防止し、グリース９の表面からのアウトガス成分をより効率的に揮発させることができる。

なお、本実施形態に係る軸受２の製造方法においては、軸受組立体Ｐを円環状空間７の少なくとも一部を穴１１に一致させてプレート１２上に載せて揮発工程Ｓ２を実施したが、これに代えて、図４（ａ），（ｂ）に示されるように、軸受組立体Ｐをその内輪５の内側に貫通させた直線状のワイヤ１３により支持させた状態で揮発工程Ｓ２を行ってもよい。

また、複数の軸受組立体Ｐを直線状のワイヤ１３に支持させる場合には、図４（ａ）に示されるように、隣り合う軸受組立体Ｐどうしを軸方向に間隔を空けて支持することが好ましい。このとき、図４（ｂ）に示されるように、軸受組立体Ｐ間に、外輪６の内径寸法よりも小さい寸法で形成されている間隔保持部材１６を配置してもよい。

このようにすることで、揮発工程Ｓ２において、一度に複数の軸受組立体Ｐに対してアウトガス成分の揮発を同時に行うことができ、その場合にグリース９が収容されている円環状空間７をできるだけ閉ざさないように軸受組立体Ｐを支持することができ、グリース９からのアウトガス成分の揮発を十分に行うことができる。
また、上述の直線状のワイヤ１３に代えて、図５（ａ）〜（ｃ）に示されるように、剛性を有する、波状に形成されたワイヤ（以下、波状ワイヤという。）１４、または螺旋状に形成されたワイヤ（以下、螺旋状ワイヤという。）１５に軸受組立体Ｐを支持させてもよい。

揮発工程Ｓ２において、波状ワイヤ１４に複数の軸受組立体Ｐを支持させる場合は、図５（ａ）に示されるように、Ａ部のように各谷部につき軸受組立体Ｐを１つずつ配置することが好ましい。このとき、Ｂ部のように１つの谷部に複数の軸受組立体Ｐを配置してもよい。

また、揮発工程Ｓ２において螺旋状ワイヤ１５に複数の軸受組立体Ｐを支持させる場合は、図５（ｂ）に示されるように、まず、螺旋状ワイヤ１５の一端を各内輪５の内側の円柱状の空間に貫通させて複数の軸受組立体Ｐを密着状態で支持させる。次に、この状態で螺旋状ワイヤ１５を軸回りに回転させながら軸受組立体Ｐを、螺旋状ワイヤ１５の螺旋状部分に移動させると、軸受組立体Ｐは螺旋状ワイヤ１５の回転によって一端から他端側に向かって移動する。したがって、螺旋状ワイヤ１５を複数回回転させることにより、図５（ｃ）に示されるように、螺旋の各周期につき軸受組立体Ｐを１つずつ配置することができる。

波状または螺旋状ワイヤ１４，１５の１カ所の湾曲した部分に複数の軸受組立体Ｐを支持させたときには、波状または螺旋状ワイヤ１４，１５の傾斜により、隣り合う２つの軸受組立体Ｐが離間され、あるいは異なる傾き角度で波状または螺旋状ワイヤ１４，１５に支持される。これにより、隣り合う軸受組立体Ｐ間に隙間が形成され、各軸受組立体Ｐの円環状空間７の少なくとも一部を各軸受組立体Ｐの周囲に露出させることができ、アウトガス成分の揮発を妨げずに行うことができる。

また、本実施形態に係る軸受２の製造方法においては、図６に示されるように、ステップＳ３において、揮発工程Ｓ２が予め設定された回数だけ行われた（つまり、最終の揮発工程Ｓ２が終了した）と判定された後、軸受組立体Ｐの外輪６に半径方向に沿って配置されたシールドにより円環状空間７を閉塞するシールド配置工程Ｓ５を含んでいてもよい。

このようにすることで、揮発工程Ｓ２において、軸受組立体Ｐの円環状空間７が開放されている状態で、円環状空間７内のグリース９に含有されているアウトガス成分の揮発を行うことにより、効率的にアウトガス成分を放出させることができる。そして全ての揮発工程Ｓ２が終了した後に、シールド配置工程Ｓ５において、シールドにより円環状空間７を閉塞することにより、グリース９が外部に漏出することを抑制した軸受２を製造することができる。

また、本実施形態に係る軸受２の製造方法においては、馴染み運転工程Ｓ４として、軸受２の内輪５または外輪６の回転時に生じる振動や音響を測定する音響装置を採用して、内輪５と外輪６とを相対的に回転させてもよい。
また、本実施形態においては、組立工程Ｓ１、揮発工程Ｓ２および馴染み運転工程Ｓ４を全て手動で行う場合を例示して説明したが、これらの工程を自動的に行うことにしてもよい。

次に、本発明の一実施形態に係るピボット１の作用について説明する。
本実施形態に係るピボット１は、上記の方法で製造された２つの軸受２の内輪５内面に接着剤を塗布して、一方の軸受２の一方の端面がフランジ部１０に突き当たる位置までシャフト３に嵌合させた後、スペ―サ部材４を外輪６間に挟むように配置された状態で他方の軸受２をシャフト３に嵌合させ、２つの軸受２の内輪５どうしを近接させる方向に外力を加えることにより適正な予圧を付与した状態で、接着剤を硬化させることにより構成されている。

このように構成された本実施形態に係るピボット１によれば、アウトガス成分の濃度を十分に低減したグリース９が封入されている軸受２を用いるので、使用時におけるアウトガスの発生を低減したピボット１を提供することができる。

この場合において、軸受組立体Ｐの状態でアウトガス成分の濃度を低減したグリース９が封入されている軸受２を用いているので、ピボット１の組み立て後に高温雰囲気内でアウトガス成分を放出させる場合と比較して、熱膨張率差による部品の変形や接着剤の塑性変形、クリープによる歪み等の問題の発生を防止することができる。
その結果、本実施形態に係るピボット１によれば、低トルクかつ低トルク変動という高い軸受性能を発揮することができる。

１ ピボット
２ 軸受（ピボット用軸受）
３ シャフト
５ 内輪
６ 外輪
７ 円環状空間
８ 転動体
９ グリース
１１ 穴
１２ プレート
１３，１４，１５ ワイヤ

Claims (5)

1. 同軸に配置された内輪と外輪との間の円環状空間に周方向に間隔を空けて転動体を配置し、前記円環状空間内にグリースを注入することにより軸受組立体を組み立てる組立工程と、
   該組立工程において組み立てられた前記軸受組立体を、常温より高い温度に調節された雰囲気内に所定時間にわたって放置する揮発工程とを含むピボット用軸受の製造方法であって、
   前記揮発工程において、前記軸受組立体を、前記外輪の外径寸法よりも小さい口径の穴を有するプレートに、前記円環状空間の少なくとも一部を前記穴に一致させて配置するピボット用軸受の製造方法。
2. 前記揮発工程が、前記軸受組立体を大気圧よりも低い低圧力雰囲気内に配置する請求項１に記載のピボット用軸受の製造方法。
3. 前記揮発工程が、時間間隔をあけて複数回行われ、
   該揮発工程間において前記軸受組立体の前記内輪と前記外輪とを軸回りに相対的に回転させる馴染み運転工程を含む請求項１または請求項２に記載のピボット用軸受の製造方法。
4. 最終の前記揮発工程が行われた後に、
   前記軸受組立体の前記円環状空間をシールドにより閉塞するシールド配置工程を含んでいる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のピボット用軸受の製造方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法で製造されたピボット用軸受の前記内輪にシャフトを嵌合するピボットの製造方法。

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