JP6567191B2 - 傾倒セグメント及び傾倒セグメント滑り軸受 - Google Patents

Description

本発明は、セグメント体が、繊維強化された複合材料から形成されている、軸受力を受け止めるためのセグメント体を有する傾倒セグメント滑り軸受用の傾倒セグメントに関する。

本発明は、更に、支持リングに配置された複数の傾倒セグメントを有する傾倒セグメント滑り軸受に関する。

欧州特許出願公開第２ ６５３ ７３６号明細書から、セグメント体が、繊維強化された複合材料から形成されている、軸受力を受け止めるためのセグメント体を有する傾倒セグメント滑り軸受用の傾倒セグメントが公知である。この場合、選択的に、セグメント体を、熱可塑性のプラスチック、特にポリエーテルケトン−これは、特にポリエーテルエーテルケトンも含有する−から形成することが提案される。欠点として、公知の繊維強化された複合材料と、熱可塑性のプラスチック、特にポリエーテルケトン又はポリエーテルエーテルケトンのいずれも、十分な強度値及び運転特性を備えないことがわかった。

更に、独国特許出願公開第１０ ２０１３ ２１０ ７８２号明細書から、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）以外に、更に、チタン酸カリウムウィスカー（ＰＴＷ）及び強化繊維、好ましくは炭素繊維を備える複合材料から形成されたラジアル滑り軸受用の滑りブッシュが公知である。この場合、チタン酸カリウムは、好ましくは化学式Ｋ_２Ｔｉ_６Ｏ_１３を有する。この場合、強化繊維（炭素繊維／カーボン繊維）は、１０〜２０％の重量割合を備えるべきである。

ＰＴＷ繊維において欠点であるのは、このＰＴＷ繊維が、既に２００５年にＷＨＯによってマイクロメートル領域にあるその寸法に基づいて健康を危険にさらすものであると格付けされたことである。その点で、ＰＴＷ繊維は放棄すべきである。

この公知の複合材料の場合も、強度値及び運転特性を、特に傾倒セグメントのセグメント体の形成及びそれらの摺動特性に関して、また健康に有害な成分を顧慮して、改善すべきであることが欠点である。

特開２００３−０２８１４６号公報から、カーボン繊維及びポリエーテルエーテルケトンから成る繊維強化された複合材料から成るコーティングを有するセグメント体を含む、軸受力を受け止めるための傾倒セグメント滑り軸受用の傾倒セグメントが公知である。

コーティングによって形成された摺動面を有するセグメント体において欠点であるのは、コーティングが比較的労力を要し、高価であることである。

更に、独国特許出願公開第１０ ２００５ ００９ ５５２号明細書から、そのコーティングが、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）又はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を含むコーティングされた支持箇所を有する滑り軸受又は摩擦軸受が公知である。この場合、ジョーティングは、５０容積％までの微粒子充填材料、例えば炭素繊維を含み得る。この場合、層厚さは、１０μｍ〜１０００μｍの間にあるべきである。

ここでも、コーティングが、比較的労力を要し、高価であることが欠点である。コーティングされた本体の場合、本体の強度値は、また及び特にコーティングされた基体の材料の強度値に依存する。

欧州特許出願公開第２ ６５３ ７３６号明細書 独国特許出願公開第１０ ２０１３ ２１０ ７８２号明細書 特開２００３−０２８１４６号公報 独国特許出願公開第１０ ２００５ ００９ ５５２号明細書

本発明の課題は、傾倒セグメント滑り軸受用の公知の傾倒セグメント及び傾倒セグメント滑り軸受を、その強度特性及び運転特性に関して、安価にかつ健康を危険にさらすチタン酸カリウムウィスカー（ＰＴＷ）を回避して更に改善することである。

この課題は、請求項１の上位概念の特徴と関係して、複合材料が、ポリエーテルケトンを含むこと、複合材料が、強化繊維として２５〜７０％の重量割合を有するカーボン繊維（炭素繊維）を備えること、及び、カーボン繊維が、セグメント体の摺動面に対して輪郭平行の整向を備える布地を構成すること、によって解決される。

驚くべきことに、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）及びカーボン繊維から成る複合材料の場合、カーボン繊維の重量割合が２５〜７０％である限り、傾倒セグメントは、十分な強度値及び軸受け特性及び特により低い摩耗を備えることがわかった。更に、布地平面に対して直交して、ポリエーテルケトンの有利な摺動特性が特に発揮されることがわかった。従って、これは、摺動面の特性にプラスに作用する。カーボン繊維が布地を構成することにより、一部材のセグメント体全体の強度値が高められる。

強化繊維として４０〜６０％のカーボン繊維の重量割合が、高い強度及び軸受け特性を達成するために好ましいことがわかった。更に好ましくは、４５〜５５％のカーボン繊維の重量割合が有利であるとわかった。

複合材料が、５０％のカーボン繊維の重量割合が、傾倒セグメントの強度特性及び軸受け特性のために特に有利であることがわかった。ポリエーテルケトンの代わりに、ポリエーテルエーテルケトン又はポリアクリルエーテルケトンをカーボン繊維内で使用することが、特に有利であることもわかった。

本発明の好ましい実施形態によれば、セグメント体が、圧縮によって成形され、これにより、滑り軸受の良好な強度特性及び運転特性に寄与する比較的高い密度を備える。

傾倒セグメント滑り軸受に関する課題は、請求項７の上位概念と関係して、傾倒セグメントが、請求項１〜６のいずれか１項により形成されていること、によって解決される。

傾倒セグメントの支持リングが、前記セグメントを備えることにより、傾倒セグメント滑り軸受は、前記特徴及び利点を備える。

本発明の好ましい実施形態によれば、傾倒セグメントが、ラジアル軸受のラジアル傾倒セグメントとして形成され、それぞれ１つの凹の摺動面を備える。また、傾倒セグメントを、アキシャル軸受のアキシャル傾倒セグメントとして形成し、傾倒セグメントが、それぞれ１つの平坦な摺動面を備えること、が可能である。

本発明の別の好ましい実施形態によれば、摺動面側の軸受け面が、固い保護層−例えばコバルト（Ｃｏ）及びクロム（Ｃｒ）の成分を有するタングステンカーバイドから成る−を備える。タングステンカーバイドから成る保護層により、回転する軸受部分、例えば軸又は軸ディスクの軸受け面は、その運転特性において、特に摩耗に関して改善される。コバルト（Ｃｏ）及び／又はクロム（Ｃｒ）の成分を有するタングステンカーバイド（ＷＣ）をベースとするこのような層は、特に高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）によって取り付けることができる。

本発明の別の特徴及び利点は、以下の特別な説明及び本発明の好ましい実施形態を模範的に図解した図面からわかる。

ラジアル滑り軸受として形成された傾倒セグメント滑り軸受の半分を断面にした正面図 破線で示した軸と、線ＩＩ−ＩＩに沿って切断した図１の傾倒セグメント滑り軸受の側面図 ラジアル傾倒セグメントとして形成された図１の傾倒セグメントの立体的な拡大図 方向ＩＶから見た図３の傾倒セグメントの正面図 線Ｖ−Ｖに沿って切断した図４の傾倒セグメントの側面図 アキシャル滑り軸受として形成された傾倒セグメント滑り軸受の正面図 アキシャル傾倒セグメントとして形成された図６の傾倒セグメントの拡大図の形態の正面図 方向ＶＩＩＩから見た図７の傾倒セグメントの側面図 方向ＩＸから見た図８の傾倒セグメントの背面図 方向Ｘから見た図９の傾倒セグメントの側面図 破線で示した軸カラーと、方向ＸＩから見た図６の傾倒セグメント滑り軸受の側面図

傾倒セグメント滑り軸受１は、実質的に１つの支持リング２と複数の傾倒セグメント３から成る。

傾倒セグメント滑り軸受１は、ラジアル軸受４として形成され、その支持リング２は、その内面５に、複数（この例では５個）の傾倒セグメント３を備える。相応に、傾倒セグメント３は、ラジアル傾倒セグメント６として形成されている。ラジアル傾倒セグメント６は、支持リング２の内面５側の外面７を備え、ラジアル傾倒セグメント６の外面７の半径は、支持リング２の内面５の半径よりも小さい。外面７とは反対側の内側に、ラジアル傾倒セグメント６は、摺動面８を備える。ラジアル傾倒セグメント６の摺動面８は、回転する軸１０の軸受け面９と接触している。

ラジアル傾倒セグメント６は、要素１１を備え、この要素を介して、ラジアル傾倒セグメントは、ネジ１２によって支持リング２に固定されている。要素１１により、ラジアル傾倒セグメント６に、傾倒の可能性が与えられる。

回転する軸１０の軸受け面９は、コバルト（Ｃｏ）及び／又はクロム（Ｃｒ）の成分を有するタングステンカーバイド（ＷＣ）をベースとする詳細には図示してない保護層を備えている。

図６の実施例は、１つの傾倒セグメント滑り軸受１’、１つの支持リング２’及び複数（この例では８個）の傾倒セグメント３’から成る。傾倒セグメント滑り軸受１’は、アキシャル軸受１４として形成され、支持リング２’は、リング状の後壁を備え、この後壁に、ウェブ１７を有するアキシャル傾倒セグメント１６として形成された傾倒セグメント３’が当接する。アキシャル傾倒セグメント１６は、そのウェブ１７とは反対側の正面に、平坦な摺動面１８を備え、この摺動面は、回転する軸カラー１０’の平坦な軸受け面９’に当接する。アキシャル傾倒セグメント１６は、横の溝１９を備え、これら溝に、アキシャル傾倒セグメント１６用の支持部を構成する後壁１５に配置された固定要素２０が係合する。

回転する軸１０カラー’の軸受け面９’は、コバルト（Ｃｏ）及び／又はクロム（Ｃｒ）の成分を有するタングステンカーバイド（ＷＣ）をベースとする図示してない保護層を備えている。

傾倒セグメント３は、要素１１及びネジ１２なしでセグメント体１３を構成する。傾倒セグメント３’は、アキシャル傾倒セグメント１６のウェブ１７なしでセグメント体１３’を構成する。

セグメント体１３，１３’は、カーボン繊維以外にポリエーテルエーテルケトンを含む複合材料から成る。この場合、カーボン繊維は、複合材料の５０％の重量割合を備える。この場合、カーボン繊維は、セグメント体１３，１３’の摺動面８，１８に対して輪郭平行な整向を備える布地を構成する。

当然、特別な説明で議論され、図に示した実施形態は、本発明の図解の実施例であるに過ぎない。ここでの開示に照らして、当業者には、広範なバリエーションの可能性が提供されている。

１，１’ 傾倒セグメント滑り軸受
２，２’ 支持リング
３，３’ 傾倒セグメント
４ ラジアル軸受
５ ２の内面
６ ラジアル傾倒セグメント
７ ６の外面
８ ６の摺動面
９ １０の軸受け面
９’ １０’の軸受け面
１０ 軸
１０’ 軸カラー
１１ ６の要素
１２ ネジ
１３，１３’ セグメント体
１４ １’のアキシャル軸受
１５ １４の後壁
１６ アキシャル傾倒セグメント
１７ １６のウェブ
１８ １６の摺動面
１９ １６の溝
２０ 固定要素

Claims (11)

1. セグメント体（１３，１３’）が、繊維強化された複合材料から形成されている、軸受力を受け止めるためのセグメント体（１３，１３’）を有する傾倒セグメント滑り軸受（１，１’）用の傾倒セグメント（３，３’）において、
   複合材料が、ポリエーテルケトンを含むこと、複合材料が、強化繊維として２５〜７０％の重量割合を有するカーボン繊維を備えること、及び、カーボン繊維が、セグメント体（１３，１３’）の摺動面（８，１８）に対して輪郭平行の整向を備える布地を構成すること、を特徴とする傾倒セグメント。
2. 複合材料が、強化繊維として４０〜６０％の重量割合を有するカーボン繊維を備えること、を特徴とする請求項１に記載の傾倒セグメント。
3. 複合材料が、強化繊維として４５〜５５％の重量割合を有するカーボン繊維を備えること、を特徴とする請求項２に記載の傾倒セグメント。
4. 複合材料が、５０％の重量割合を有するカーボン繊維を備えること、を特徴とする請求項３に記載の傾倒セグメント。
5. 複合材料が、カーボン繊維以外にポリエーテルエーテルケトン又はポリアクリルエーテルケトンを含むこと、を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の傾倒セグメント。
6. セグメント体（１３，１３’）が、圧縮によって成形されていること、を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の傾倒セグメント。
7. 支持リング（２，２’）に配置された複数の傾倒セグメント（３，３’）を有する傾倒セグメント滑り軸受（１，１’）において、
   傾倒セグメント（３，３’）が、請求項１〜６のいずれか１項により形成されていること、を特徴とする傾倒セグメント滑り軸受。
8. 傾倒セグメント（３）が、ラジアル軸受（４）のラジアル傾倒セグメント（６）として形成され、それぞれ１つの凹の摺動面（８）を備えること、を特徴とする請求項７に記載の傾倒セグメント滑り軸受。
9. 傾倒セグメント（３’）が、アキシャル軸受（１４）のアキシャル傾倒セグメント（１６）として形成され、それぞれ１つの平坦な摺動面（１８）を備えること、を特徴とする請求項７に記載の傾倒セグメント滑り軸受。
10. 回転する軸（１０）又は軸カラー（１０’）の摺動面（８，１８）側の軸受け面（９，９’）が、固い保護層を備えること、を特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の傾倒セグメント滑り軸受。
11. 保護層が、コバルト及びクロムの成分を有するタングステンカーバイドから形成されていること、を特徴とする請求項１０に記載の傾倒セグメント滑り軸受。

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