JPH02203011A - 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滑り軸受に関し、詳しくはセラ
ミックス製外輪とセラミックス製内輪との間にセラミッ
クス製摺動リングを介在させて構成したセラミックス製
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輪と回転軸を嵌合する内輪との間に
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。

ローラヘアリング、ニードルベアリング等の種類がある
（特公昭４９−４１２３１号公報等）。

前記滑り軸受には、鋼、鋳鉄９銅等の金属支持体上にホ
ワイトメタル層をＦＡ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（特公昭４９−１８８８５
号公報、同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
ングが発生す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
という問題がある。また転動体にフレーキングが発生し
たり、摩耗が発生°した場合には、ゴロ音や、レース音
等の騒音が発生する等の問題がある。

上記滑り軸受にあっては、軸のジャーナル部の外周と軸
受の内周とが直接接触して軸に作用する荷重を支承する
ため、接触面に於ける滑り摩擦により熱が発生する。前
記発熱は軸に作用する荷重及び滑り速度に応じて発生す
るものであり、滑り速度即ち軸の回転数が大きくなれば
発生する熱も多くなり、この熱によって軸及び軸受に熱
膨張等が発生し、軸の円滑な回転に悪影響を及ぼす虞が
ある。

また軸のジャーナル部と軸受の内周とが直接接触して摺
動することから、軸或いは軸受に摩耗が発生し、この摩
耗により軸の円滑な回転を阻害する虞がある。

また軸受が支承することが出来る単位面積当たりの荷重
は該軸受の材質によって決定されるものである。従来の
滑り軸受に於いて、軸受の材質は鉄系金属或いは銅系金
属が用いられており、単位面積当たりの許容受圧力は転
がり軸受に比較して小さい。このため大きな荷重を支承
するためには大きな受圧面積が必要であり、従って、軸
受の梼造が大きくなる問題がある。

本発明の目的は、高荷重が作用し且つ高速回転する軸を
支承することが出来る滑り軸受を提供するものである。

〈課題を解決するための手段〉 上記１１題を解決するために本発明のセラミックス製軸
受は、セラミックス製外輪と、セラミックス製内輪との
間にセラミックス製摺動リングを介在させて構成される
ものである。

〈作用〉 上記手段によれば、セラミックス製外輪（以下「外輪Ｊ
という）とセラミックス製内輪（以下「内輪ｊという）
との間にセラミックス製慴動リング（以下ｒｌ動リング
１という）を介在させたので、内輪に嵌合した軸に作用
する荷重は、内輪から摺動リングを介して外輪に伝達さ
れて支持される。このとき、内輪、摺動リング、外輪が
夫々セラミックスによって形成されているため、鉄系金
属や銅系金属と比較して圧縮強度が高く、従って、従来
の滑り軸受と比較して単位面積当たりの支持荷重を大き
くすることが出来る。

また内輪と外輪の間に、内輪の外周と摺動リングの内周
との間に形成される摺動面、及び摺動リングの外周と外
輪の内周との間に形成される摺動面を形成することが出
来るので、内輪が該内輪に嵌合された軸と同−回転数で
回転すると、摺動リングが内輪の回転に伴い該内輪の回
転数以下の回転数で回転し、このため外輪に対する内輪
の回転を、前記各摺動面によって分担することが出来る
。

前記各摺動面に於ける滑り速度は、外輪と内輪とが直接
滑り接触する場合と比較して小さな速度となり、このた
め個々の摺動面に於ける発熱や摩耗を少なくすることが
出来る。また前記各慴動面に於ける滑り速度を基準とし
て軸受を設計した場合には、高速回転する軸を支承する
ことが出来る。

また軸のジャーナル部を嵌合した内輪と軸との間に滑り
が発生しないので、軸が摩耗することがない。

更に、内輪と外輪との間に複数の摺動リングを介在させ
て軸受を構成した場合には、介在させた摺動リングの数
に応じた摺動面を形成することが可能となり、個々の摺
動面に於ける滑り速度をより小さくすることが可能とな
ると共に、各摺動面に於ける発熱や摩耗を少なくするこ
とが可能となる。

＜；Ｌ：施例〉 以下上記手段を適用した軸受の実施例について図を用い
て説明する。

第１図は代表的な実施例に関する説明図であり、同図（
＾）は断面説明図、同図（Ｂ）は展開説明図である。

図に於いて、セラミックス製軸受Ａは外輪１と内輪２及
び、外輪ｌと内輪２との間に介在された摺動リング３と
によって構成されている。

外輪１はアルミナ或いはＰＳＺ等を素材とする酸化物系
セラミック原料を成形型に充填してプ１／ス成形し、約
１５００〜１６００℃で焼成して形成されている。この
外輪１の外形は、円筒状の外周部１ａと、端面１ｂ、ｌ
ｃとによって形成されている。

外周部１ａは例えば機械フレーム等に形成したハウジン
グ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１ａは外輪ｌの軸心４と平行に形成されると共に所
定の径と該径に対する公差を持って形成されている。ま
た端面１ｂには貫通孔５が形成されている。

外輪ｌの内周面には、端面１ｃ側から所定深さを有する
摺動面１ｄが形成されている。前記摺動面１ｄは軸心４
と平行な円筒状に形成されている。

そして前記摺動面１ｄから！１ｌｆｌ孔５に至る部分は
テーパ面１ｅとして形成されている。

内輪２は、アルミナ或いはＰＳＺ等の酸化系セラミック
原料を成形型に充填してプレス成形し、約１５００〜１
６００℃で焼成して形成されている。内輪２の外形はフ
ランジ状突起２ａ２円筒状摺動面２ｂ及び端面２ｃ、２
ｄとによって形成されている。

前記摺動面２ｂは軸心４と平行な摺動面として形成され
ており、該摺動面２ｂとフランジ状突起２ａとの間には
テーパ面２ｅが形成されているつまた内輪２には軸心４
と一敗して図示しない軸を嵌合するための軸孔６が形成
されている。この軸孔６は、ラジアル荷重又はスラスト
荷重Ｉ重或いはこれらの合成背型が作用する軸を嵌合す
るためのものであり、所定の径と該径に対する公差を持
って形成されている。また端面２ｄは、軸孔６に嵌合さ
れた軸にスラスト荷重が作用している場合、該軸に形成
された端面と当接してスラスト荷重を伝達される面とし
て形成されている。

摺動リング３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し、約１５
００−１６００℃で焼成して形成されている。摺動リン
グ３はスリーブ状に形成されており、外周面は外輪１の
内周面に形成した摺動面１ｄと滑り接触する摺動面３ａ
として形成されている。

このため摺動面３ａは外輪ｌの摺動面１ｄに対し所定の
公差を持うて形成されている。また摺動リング３の内周
面は内輪２の外周に形成した摺動面２ｂと滑り接触する
摺動面３ｂとして形成されている。このため摺動面３ｂ
は内輪２に形成した摺動面２ｂに対し所定の公差を持っ
て形成されている。

摺動リング３の端面３Ｃは外輪１の内周面に形成したテ
ーバ面１ｅ或いは該テーパ面１ｅのネック部１ｒと当接
し得るように形成されている。また摺動リング３の端面
３ｄは内輪２の外周面に形成したテーバ面２ｅ或いは該
テーパ面２ｅのネック部２ｆと当接し得るように形成さ
れている。

上記の如く構成された軸受Ａに於いて、図示しない軸の
ジャーナル部は、内輪２に形成した軸孔６に嵌合され、
内輪２から摺動リング３を介して軸に作用するラジアル
荷重が外輪１に伝達される。

また軸にスラストａ重が作用する場合には、該軸に形成
した段部を内輪２の端面２ｄと当接させることで、荷重
を内輪２から摺動リング３を介して外輪１に伝達する。

例えば軸孔６にラジアル荷重のみが作用する軸を嵌合し
た場合には、該軸を回転させると、先ず内輪２が軸と同
−回転数で回転し、該内輪２の外周に形成した摺動面２
ｂから摺動リング３の内周に形成した摺動面３ｂに前記
荷重が伝達されると共に、両槽動面２ｂ、３ｂの間に滑
りが発生する。

そして、前記摺動面２ｂ、３ｂ間の摩擦係数９作用荷重
、及び内輪２の滑り速度等に応じた動力が＋ｉ動リング
３に伝達され、次いで摺動リング３の外周に形成した摺
動面３ａと外輪１の内周に形成した摺動面１ｄとの間に
滑りが発生する。

ここで、外輪ｌ、内輪２及び摺動リング３を同一のセラ
ミック原料を用いると共に、摺動面２ｂ３ｂ及び３ａ、
ｌｄに於ける面粗度等の１！！擦に影響のある因子を同
一条件にした場合に於ける前記各摺動面に於ける滑り速
度は路間−となり、この滑り速度は内輪２と外輪ｌとを
直接摺動させた場合と比較して充分小さな値となる。

また軸孔６にスラスト荷重のみが作用する軸を嵌合した
場合には、該軸を回転させると、内輪２が軸と同一回転
数で回転し、該内輪２の外周に形成したテーパ面２ｅの
ネック部２ｆから摺動リング３の端面３ｄに前記荷重が
伝達されると共に、ネック部２ｆと端面３ｄとの間に滑
りが発生する。

次いで摺動リング３の端面３Ｃから外輪ｌの内周に形成
したテーバ面１ｅのネック部１ｆに前記何重が伝達され
ると共に、端面３Ｃとネック部１ｔとの間に滑りが発生
する。

上記した如く、軸に作用するラジアル荷重及びスラスト
荷重は、内輪２から摺動リング３を介して外輪ｌに伝達
されて支持される。

このように、内輪２と外輪ｌとの間に摺動リング３を介
在させることによって摺動面を増加させることが可能と
なり、これにより外輪１に対する内輪２０回転を複数の
摺動面によって分担することが可能となる。従って、摺
動面の増加分に応じて高速回転する内輪２を支承するこ
と、即ち、高速回転軸を支承することが可能となる。

〔他の実施例〕

第２図は外輪７と内輪８との間に断面が円形の摺動リン
グ９を介在させた軸受に関するものである０図に於いて
前述の実施例と同一部分及び同一機能を有する部分には
同一の符号を付して説明を省略する（以下同じ）。

外輪７．内輪８及び摺動リング９は、前述の実施例と同
様にアルミナ或いはＰＳＺ等のセラミック原料をプレス
成形し、約１５００−１６００℃で焼成して形成されて
いる。

外輪７の内周には貫通孔５と摺動面７ａが軸心４と平行
に形成されている。前記摺動面７ａは貫通孔５の径より
も大きな径を持って形成されている。このため貫通孔５
と摺動面７ａとの間に段部７ｂが形成されている。前記
段部７ｂの高さは、後述するｌ習勤リング９の厚さの半
分、即ち、円形断面の半径よりも僅かに大きい値で形成
されているゆ 内輪８の外周には、フランジ状突起８ａと摺動面８ｂが
形成されている。前記フランジ状突起８ａと摺動面８ｂ
との間に段部８ｃが形成されており、該段部８ｃの高さ
は、摺動リング９の厚さの半分、即ち、円形断面の半径
よりも僅かに大きい値で形成されている。

摺動リング９は所定半径を有する円形断面を持った円形
リングとして形成されており、外周部内周部、及び両端
部が夫々摺動部９ａ〜９ｄとして形成されている。

上記した外輪７．内輪８及び摺動リング９を組み合わせ
て構成した軸受は第２図に示すように、摺動リング９の
外周に形成した摺動部９ａと外輪７の内周に形成した摺
動面７ａとが接触し、同様に摺動部９ｂと内輪８の外周
に形成した摺動面８ｂとが接触し、摺動部９Ｃと外輪７
の内周に形成した段部７ｂとが接触し、摺動部９ｄと内
輪８の外周に形成した段部８ｃとが接触して夫々摺動面
を形成すると共に、内輪８に嵌合した軸に作用するラジ
アル何重及びスラスト荷重を支持し得るように構成され
ている。

本実施例の軸受は摺動リング９の断面が円形であるため
、コンパクトな構造とすることが出来る。

第３図は外輪７と内輪８との間に断面が長円形の摺動リ
ング１０を介在させた軸受に関するものである。

摺動リング１０の外周面は、外輪７の内周に形成した摺
動面７ａと接触する摺動面１０ａとして形成され、内周
面は内輪８の外周に形成した摺動面８ｂと接触する摺動
面１０ｂとして形成されている。

また摺動リング１０の両端は８面状に形成されており、
一方のＲ面は外輪７の段部７ｂと接触する摺動面１０ｃ
として形成され、他方のＲ面は内輪８の段部８Ｃと接触
する摺動面１０ｄとして形成されている。

本実施例の軸受は、前述した第１図、第２図に示す軸受
と同様にして内輪８に嵌合された軸に作用するラジアル
荷重及びスラスト荷重を支承することが可能であり、且
つ慴動リング１０の断面が長円形であるため、ラジアル
方向の受圧面積を大きくとることが可能である。

第４図は第２図に示す外輪７と第１図に示す内輪２との
間にＬ字状断面を有する摺動リング１１を介在させた軸
受に関するものである。

本実施例の軸受は、内輪２の外周に形成した摺動面２ｂ
の全面とフランジ状突起２ａの外周面とを受圧面とする
ことが可能であり、大きなラジアル何重を支承すること
が出来る。

第５図は第１図に示す外輪１と内輪２との間にＺ字状断
面を有する摺動リング１２を介在させた軸受に関するも
のである。

本実施例の軸受は、第４図に示す軸受と同様に内輪２の
外周に形成した摺動面２ｂの全面とフランジ状突起２ａ
の外周面を受圧面とすることが可能であり、大きなラジ
アル荷重を支承することが出来る。

第６図は内周に径の異なる二つの摺動面１３ａ。

１３ｂを形成した外輪１３と第１図に示す内輪２との間
に摺動リング１４を介在させて形成した軸受に関するも
のである。

摺動リング１４の長さは路外輪１３の長さと同一に形成
されており、外周には外輪１３に形成した摺動面１３ａ
と接触する摺動面１４ａと摺動面１３ｂと接触する摺動
面１４ｂとが形成されている。また前記摺動面１４ａ、
　１４ｂの間にはテーパ面１４ｃが形成されている。摺
動リング１４の内周には内輪２の外周に形成した摺動面
２ｂと接触する摺動面１４ｄとフランジ状突起２ａの外
周面と接触する摺動面１４ｅが形成されている。

上記構成に於いて、内輪２に嵌合された軸に作用するラ
ジアル荷重は、内輪２に形成した摺動面２ｂ及びフラン
ジ状突起２ａの外周面から摺動リング１４に伝達され、
該措勤リング１４の外周に形成した摺動面１４ａ、１４
ｂから外輪１３の内周に形成した摺動面１３ａ、１３ｂ
に伝達される。また内輪２に嵌合された軸に作用するス
ラスト荷重は、内輪２のテーパ面２ｅのネック部２ｒか
ら摺動リング１４に伝達され、該リング１４のテーパ面
１４ｃのネック部１４ｒから外輪１３に伝達される。

第７図（Ａ）　、　（Ｂ）は外輪ｌと内輪２との間に複
数の摺動リングを介在させた軸受に関するものである。

図に於いて、外輪ｌ及び内輪２は第１図に示す実施例と
同様に形成されている。前記外輪１と内輪２との間には
保持器１７によって保持された摺動リング１５及び摺動
リング１６が設けられている。これらの摺動リング１５
．１６及び保持器１７は夫々第１図に示す摺動リング３
と同様な原料を用いると共に同様な方法によって形成さ
れている。

摺動リング１５はスリーブ状に形成されており、外周面
は外輪１の内周面に形成した摺動面１ｄと接触する摺動
面１５ａとして形成され、内周面は保持器１７の外周面
ＩＴａと接触する摺動面１５ｂとして形成されている。

また摺動リング１５の一方の端面は外輪ｌの内周に形成
されたテーパ面１ｅのネック部１ｆと接触する摺動面Ｉ
ＳＣとして形成され、他方の端面ば保持器１７のフラン
ジ１７ｄと接触する摺動面１５ｄとして形成されている
。そしてこの摺動リング１５は保持器１７の外側に回転
可能に装着されている。

摺動リング１６はスリーブ状に形成されており、内周面
は内輪２の外周に形成された摺動面２ｂと接触する摺動
面１６ａとして形成され、外周面は保持器１７の内周面
１７ｂと接触する摺動面１６ｂとして形成されている。

また摺動リング１６の一方の端面ば保持器１７のフラン
ジ１７ｃと接触する摺動面１６ｃとして形成され、他方
の端面１６ｄは内輪２のテーパ面２ｅのネック部２ｆと
接触する摺動面１６ｄとして形成されている。そしてこ
の摺動リング１６は保持器１７の内側に回転可能に装着
されている。

保持器１７はスリーブ状リングの両端にフランジ１７ｃ
、１７ｄを融着して形成することが可能であり、またＴ
字状に形成したリングにフランジを融着して形成するこ
とも可能である。

上記の如く構成した本実施例の軸受にあっては、外輪１
と内輪２との間に、摺動リング１５．１．６及び保持器
１７が介在することによって、四つの摺動面を形成して
いる。従って、内輪２に嵌合された軸の回転が前記四つ
の摺動面によって分担して支承されることで、個々の摺
動面に於ける滑り速度を小さくすることが出来、これに
より、個々の摺動面に於ける発熱や摩耗をより少なくす
ることが出来る。また個々の摺動面に於ける滑り速度を
一定の範囲内になるようにした場合には、より高速回転
する軸を支承することが出来る。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明の軸受によれば、外
輪と内輪との間に摺動リングを介在させたので、外輪と
内輪との間に介在された摺動リングの数に応じた摺動面
を形成することが出来る。

このため個々の摺動面に於ける滑り速度を小さくするこ
とが可能となり、従って、これらの摺動面に於ける発熱
や摩耗を少なくすることが出来る。

また各摺動面に於ける滑り速度を一定の範囲内に設定し
た場合には、高速回転する軸を支承することが出来る。

また外輪２内輪及び摺動リングをセラミックスによって
形成したので、圧１ｉ！強度が高くなり、従って高荷重
が作用する軸を支承することが出来る。

また軸受を外輪、内輪及び摺動リングによって構成する
ことが出来るので、部品点数を少なくすることが可能と
なり、従って、コストを低減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（＾）は代表的な軸受の断面説明図、同図（Ｂ）
はその展開説明図、第２図乃至第６図は他の実施例の説
明図、第７図（＾）は複数の摺動リングを介在させた軸
受の断面説明図、同図ＣＢ）はその展開説明図である。 １□　７．１３は外輪、２，８は内輪、３，９〜１２゜
１４、１５．１６は摺動リング、Ｉ７は保持器である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミックス製外輪と、セラミックス製内輪との間にセ
   ラミックス製摺動リングを介在させて構成したことを特
   徴としたセラミックス製軸受。