JPH02173417A - セラミックス製軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はセラミックス製内レースとセラミックス製外レ
ースとによって構成されたセラミックス製軸受に関する
ものである。

〈従来の技術〉 従来より、回転軸をフレームに取り付ける際に、滑り軸
受或いは転がり軸受等の軸受を用いることが一般に行わ
れている。

前記転がり軸受は、機械フレーム等に形成されたハウジ
ングに嵌合される外レースと回転軸を嵌合する内レース
との間にボール、ローラ、ニードル等の転動体を設けて
構成されている。前記転がり軸受は使用される転動体に
よって、ボールベアリング、ローラベアリング、ニード
ルベアリング等の種類があり、また荷重の受けかたによ
ってラジアル軸受、スラスト軸受等の種類がある（特公
昭４９−４１２３１号公報等）。これらの軸受の中で深
溝ボールヘアリングやアンギュラボールベアリング及び
テーパローラベアリング等の軸受はスラスト荷重及びラ
ジアル荷重を同時に支承することが出来る軸受として利
用されている。

前記滑り軸受には、鋼、鋳鉄、銅等の金属支持体上にホ
ワイトメタル層を積層形成すると共に、該メタル層を機
械加工によって所定の径に仕上げて構成したものや、銅
、砲金等の金属支持体に含油合金層を積層したり、或い
は埋設して構成したものがある。

前記金属支持体をスリーブ状に形成して構成した軸受は
ラジアル荷重を支承するためのラジアル軸受として用い
られ（特公昭４９−１８８８５号公報等）、また金属支
持体をディスク状に形成して構成した軸受はスラスト荷
重を支承するための軸受として用いられている（特公昭
４９−６８７号公報等）。

上記転がり軸受及び滑り軸受には夫々固有の特徴があり
、使用に際しては夫々の軸受が有する特徴を考慮して最
も適当なものを採用している。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記転がり軸受にあっては、転がり疲労によりフレーキ
ングが発生ずるため必然的に寿命が定まり、また耐熱性
が低く、更に構成部品点数が多いことからコストが高い
という問題があり、また滑り軸受にあっては、軸と滑り
軸受の内周面とが滑り接触するため、長期間使用する間
に軸が痩せてくる虞がある。

本発明の目的は、セラミックス製内レースに形成した軸
孔に弾性体層を形成することで、該内レースに対し軸を
強固に嵌合することが出来、且つ部品点数の少ないセラ
ミックス製軸受を提供するものである。

〈課題を解決するだめの手段〉 上記課題を解決するために本発明のセラミックス製軸受
は、内周面に軸を嵌合するための軸孔を有するセラミッ
クス製内レースと、前記セラミックス製内レースを回転
可能に収納するセラミックス製外レースとを組み合わせ
て構成したセラミックス製軸受に於いて、前記セラミッ
クス製内レースに形成した軸孔の周面に弾性体層を形成
して構成されるものである。

く作用〉 上記手段によれば、セラミックス製軸受を、内周面に軸
を嵌合するための軸孔を形成すると共に、該軸孔の周面
に弾性体層を形成したセラミックス製内レース（以下「
内レース」という）と、セラミックス製外レース（以下
「外レース」という）とを組み合わせて構成したので、
前記内レースに形成した軸孔に軸を嵌合する際に、該軸
孔に形成した弾性体層を弾性変形させることによって軸
を強固に保持することが出来、従って前記軸孔の内径と
軸の外径との公差が大きくなっても、軸を内レースに確
実に嵌合することが出来る。

〈実施例〉 以下上記手段を適用した軸受の実施例を図を用いて説明
する。

第１図はセラミックス製軸受の断面説明図、第２図はセ
ラミックス製軸受の使用状態に於ける断面説明図である
。

図に於いて、セラミックス製軸受Ａは内レース１と外レ
ース２とによって構成されている。前記内レース１ばア
ルミナ或いはＰＳＺ等の酸化物系セラミック原料を成形
型に充填しプレス成形によって成形し、約１５００〜１
６００℃で焼成して形成されている。

前記内レース１の内周面には、該内レース１の軸心３と
一致して、軸Ｂのジャーナル部Ｂ１を嵌合するための軸
孔４が形成されており、該軸孔４の周面には、アルミニ
ウム等の弾性を有する軟質金属、或いはテフロン（登録
商標）等の弾性を有する合成樹脂等の弾性体層５が形成
されている。

また内レース１の外周面には、凸状曲面１ａが形成され
ている。前記内レース１の両端面は、軸Ｂの端面Ｂ２を
当接するための当接面１ｂとして形成されている。

前記凸状曲面１ａは、後述する外レース２の内周面に形
成した凹状曲面２Ｃと滑り接触する摺動面となる曲面で
ある。このため、前記凸状曲面１ａは内レース１の外周
にリング状に形成された凸条として形成されている。

前記当接面１ｂは、軸Ｂに形成した端面Ｂ２と当接して
該軸Ｂに作用するスラスト荷重が伝達されるため、軸心
３に対し精度の高い直角面を持って形成されている。ま
た当接面１ｂは、後述する外レース２の端面２ｂよりも
突出した位置に設定されており、これにより線面１ｂに
軸Ｂの端面Ｂ２が当接したときに、端面Ｂ２が外レース
２の端面２ｂに接触することが無いように構成されてい
る。従って、内レースエの軸心３方向の長さ、即ち当接
面１ｂ間の距離は、外レース１の軸心３方向の長さより
も長く形成されている。

前記軸孔４は、軸Ｂのジャーナル部Ｂ１を嵌合して該軸
Ｂに作用するラジアル荷重が伝達される。

前記軸孔４に軸Ｂのジャーナル部Ｂ１を嵌合する場合、
セラミックスによって形成された内レース１の硬度が軸
Ｂの硬度よりも高いため、通常のヘアリングを構成する
金属製内レースに軸を嵌合する場合と比較して融通性が
低い。このため、軸孔４と軸Ｂとの嵌め合い公差を小さ
く設定することが必要である。然し、軸Ｂに衝撃的な回
転力が作用したときには、該軸Ｂが軸孔４に対し滑りを
発生し、この滑りによって、該軸Ｂは内レース１により
際りが生じたり、或いは研磨状態となって軸Ｂに痩せが
生し、両者の結合が弱くなって軸Ｂの空回転が発生ずる
虞がある。

このため、本実施例にあっては軸孔４の内周面にアルミ
ニウム等の弾性を有する軟質金属、或いはテフロン（登
録商標）等の弾性を有する合成樹脂等の弾性体層５が形
成されている。前記弾性体層５は軸孔４の周面全面に形
成されていることが好ましいが、軸孔４の両端部に所定
長さに形成されていても良い。そして前記弾性体層５の
内径が所定の公差を有する径に形成されている。

外レース２は、本実施例にあっては内周面に内レース１
に形成した凸状曲面１ａと適合する凹状曲面２ｃが形成
され、且つ互いに対称形に成形された半体６，７を内レ
ース１を内包した状態で、融着或いは接着することで該
半休６．７を互いに固着して形成されている。

前記半体６，７はアルミナ或いはＰＳＺ等の酸化物系セ
ラミック原料を成形型に充填してプレス成形によって成
形し、約１５００〜１６００℃で焼成して形成されてい
る。

半体６，７を固着して形成した外レース（以下単にｒ外
レース」という）２の外形は、円筒状の外周部２ａと、
端面２ｂとによって形成されている。前記外周部２ａは
、第２図に示すように機械フレームに形成したハウジン
グＨに装着される際の嵌合面となる面であり、このため
外周部２ａは外レース２の軸心３に対し平行に形成され
ると共に所定の径と政経に対する所定公差を持って形成
されている。

外レース２の内周面には、凹状曲面２Ｃが形成されてい
る。この凹状曲面２Ｃは前述した内レース１の外周に形
成した凸状曲面１ａと滑り接触する摺動面となる曲面で
ある。前記凹状曲面２Ｃは前記凸状曲面１ａと正確に一
致した曲面として形成されている。前記凹状曲面２Ｃの
頂部には、リング状の溝８が全周にわたって形成されて
いる。

この′ａ８は、本実施例に示す軸受を製造する際に、凸
状曲面１ａと凹状曲面２Ｃとの間に研磨剤を供給し、或
いは潤滑油を供給するためのものである。

外レース２の外周部２ａには、凹状曲面２Ｃの頂部に形
成した溝８と連通ずる複数の孔９が形成されている。こ
の孔９は、前記ａ８に研磨剤や潤滑油を供給するための
ものである。

次に、上記の如く構成したセラミックス製軸受Ａによっ
て、スラスト荷重とラジアル荷重とが同時に作用する軸
Ｂを支承する場合について説明する。

第２図に示すように、外レース２に内レース１を収納し
て構成されたセラミックス製軸受Ａは、内レース１に形
成した軸孔４に軸Ｂのジャーナル部Ｂ、が嵌合され、且
つ内レース１に形成した当接面１ｂに軸Ｂの端面Ｂ２が
当接した状態で、機械フレームに形成したハウジングＨ
に収容されている。

前記軸孔４に軸Ｂのジャーナル部Ｂ１を嵌合する場合は
、該ジャーナル部Ｂ１を軸孔４に対し圧入することで嵌
合することが出来る。即ち、軸孔４の内周面に形成した
弾性体層５がジャーナル部Ｂ、を圧入することで弾性変
形し、該ジャーナル部Ｂ＋を嵌合すると共に、嵌合され
たジャーナル部Ｂ＋を保持することが可能である。また
軸Ｂにパーカライジング処理、或いはクロームめっき処
理を施すことによってジャーナル部Ｂ、の径が多少増加
した場合であっても、この増加した値が弾性体層５の弾
性変形範囲の値にあれば容易に嵌合することが出来、且
つ嵌合されたジャーナル部Ｂ１を保持することが出来る
。

前記状態に於いて、内レース１の外周に形成した凸状曲
面１ａと外レース２の内周面に形成した凹状曲面２ｃと
が互いに接触して滑り面を構成している。このとき軸Ｂ
には、スラスト荷重Ｆｓとラジアル荷重Ｆｒとがかかっ
ており、これらの荷重によって合成荷重Ｆが作用してい
る。

前記スラスト荷重Ｆｓは軸Ｂの端面Ｂ２を介して内レー
ス１に伝達され、またラジアル荷重Ｆｒは軸Ｂのジャー
ナル部Ｂ１を介して内レース１に伝達される。そして合
成荷重Ｆの作用方向に応じた位置に於いて、内レースＩ
に形成した凸状曲面１ａが外レース２に形成した凹状曲
面２Ｃと接触し、該位置で摺動する。

このとき、凸状曲面１ａと凹状曲面２Ｃとの接触位置で
は、合成荷重Ｆによって凹状曲面２ｃの接線方向の分力
が発生する。前記分力は、内レース１を軸心３の方向に
付勢する調心力として作用し、外レース２に形成した凹
状曲面２Ｃと内レース１に形成した凹状曲面１ａとのク
リアランスに関わらず、軸Ｂを軸心３と一致させるよう
に作用する。即ち、軸Ｂが回転すると遠心力によって、
該軸Ｂは前記凸状曲面１ａと凹状曲面２Ｃとの間のクリ
アランスに応じた偏心回転をする。このとき内レース１
に前記調心力が作用するため、該調心力が前記遠心力に
打ち勝って常に内レース１を、即ち、軸Ｂを軸心３に一
致させるように作用する。

また前記内レース１に形成した凸状曲面１ａの形状を軸
心３に中心を有する球面によって形成した場合には、該
内レース１に作用する荷重の方向とは無関係に内レース
１を第１図に示す矢印方向に回動させることが可能であ
り、従って、自動調心式軸受として構成することが出来
る。

また内レース１に形成した凸状曲面１ａと外レース２に
形成した凹状曲面２ｃとの滑り接触により、該接触面に
於いて発熱するが、内レース１及び外レース２がセラミ
ックスによって形成されているため、軸受Ａに対する熱
の影響が少ない。即ち、熱膨張係数が約８〜１１ｘｌＯ
−６／℃であるため、軸受Ａが熱によって劣化すること
が無く、また熱膨張することで過大な熱応力が発生する
ことも無い。

〈発明の効果さ 以上詳細に説明したように、本発明のセラミックス製軸
受によれば、内周面に軸を嵌合するための軸孔を形成す
ると共に、該軸孔の内周面に弾性体層を形成したセラミ
ックス製内レースと、セラミックス製外レースとを組み
合わせて構成したので、前記内レースに形成した軸孔に
軸を嵌合する際に、該軸孔に形成した弾性体層を弾性変
形させることによって軸を強固に保持することが出来、
従って前記軸孔の内径と軸の外径との公差が大きくなっ
ても、軸を内レースに確実に嵌合することが出来る。

また軸受を内レースと外レースによって構成することが
出来るため、従来の転がり軸受と比較して部品点数を減
少させることが出来、このためコストを減少させること
が出来る。

また従来の滑り軸受では支承することが困難であったス
ラスト荷重とラジアル荷重とが同時に作用する軸であっ
ても、合理的に支承することが出来る等の特徴を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はセラミックス製軸受の断面説明図、第２図はセ
ラミックス製軸受の使用状態に於ける断面説明図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内周面に軸を嵌合するための軸孔を有するセラミックス
   製内レースと、前記セラミックス製内レースを回転可能
   に収納するセラミックス製外レースとを組み合わせて構
   成したセラミックス製軸受に於いて、前記セラミックス
   製内レースに形成した軸孔の周面に弾性体層を形成した
   ことを特徴としたセラミックス製軸受。