JPH03157516A - 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〉 本発明はラジアル荷重とスラスト荷重とが同時に作用す
る軸を支承することが出来、且つセラミックス製内輪の
軸方向への移動を拘束することが出来るセラミックス製
軸受に関するものである。

〈従来の技術〉 機械フレーム等に回転軸を装着する際に滑り軸受或いは
転がり軸受を用いることが一般に行われている。

前記軸がり軸受としては、内輪と外輪との間にポール、
ローラ、ニードル等の転動部材を設けたボールヘアリン
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、また内輪に嵌合した軸に作用する荷重の支持方式
に応じてラジアル軸受、スラスト軸受等の種類がある。

これ等の転がり軸受は、多くの機種が規格化されている
ため、機械を設計する際には最も適したものを選択して
用いている。

前記滑り軸受としては、鋼、鋳鉄、銅等の支持体上にホ
ワイトメタル層を積層して構成したものや、含油合金を
積層し或いは埋設して構成したものがある。またスリー
ブ状に形成した砲金１合成樹脂等によって構成したもの
もある１通常滑り軸受は、ラジアル荷重を支承するため
の軸受、或いはスラスト荷重を支承するための軸受が夫
々別個に規格化されている。

一方、最近では高い圧縮強度と耐磨耗性を有し、且つ摩
擦係数の小さいセラミックスが開発されている０本件出
願人は数種のセラミックス製軸受を開発し既に特許出願
している（特願昭６３−３２５９３３号等）。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記従来の軸受に於いて、転がり軸受では転がり疲労に
よるフレーキングが発生するため必然的に寿命が定まり
、耐熱性が低く、且つ構成部品が多いことからコストが
高いという問題がある。また滑り軸受では、軸の外周が
軸受の内周と滑り接触することから摩擦損失が大きく、
このため、軸と軸受との接触面に強制潤滑或いは自己潤
滑を施すことが必要であるという問題がある。

また上記セラミックス製軸受にあっては、セラミックス
製内輪及びセラミックス製外輪を夫々プレス成形し、成
形したものを焼成して構成している。このため、セラミ
ックス製内輪をセラミックス製外輪に収容することによ
って、前記セラミックス製内輪の軸方向への移動を拘束
し得るセラミックス製軸受を構成することが困難である
。

本発明の目的は、セラミックス製内輪を対向して配置し
た二つのセラミックス製外輪に収容することで、前記セ
ラミックス製内輪の軸方向への移動を拘束したセラミッ
クス製軸受を提供するものである。

〈課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するために本発明に係るセラミックス製
軸受は、中心に軸を嵌合するための軸孔を形成すると共
に外周に前記軸孔の軸心と平行な摺動面を形成し且つ側
面に摺動部を形成したセラミ・ンクス製内輪と、内周に
前記セラミックス製内輪に形成した摺動面の半分の長さ
よりと略等しい寸法を有する摺動面を形成すると共に一
方の側面に前記セラミックス製内輪に形成した摺動部と
接触する摺動部を形成したセラミックス製外輪とを有し
、前記セラミックス製内輪を二つの前記セラミックス製
外輪を対向させて収容して構成されるものである。

また他のセラミックス製軸受は、中心に軸を嵌合するた
めの軸孔を形成すると共に外周に前記軸孔の軸心と平行
な摺動面を形成し且つ側面に摺動部を形成したセラミッ
クス製内輪と、内周に前記セラミックス製内輪に形成し
た摺動面の半分の長さよりも僅かに小さい寸法を有する
摺動面を形成すると共に一方の側面に前記セラミックス
製内輪に形成した摺動部と接触する摺動部を形成したセ
ラミックス製外輪とを存し、前記セラミックス製内輪を
二つの前記セラミックス製外輪を対向させて収容すると
共にセラミックス製外輪の対向面に弾力性を有する調整
リングを介在させて構成されるものである。

く作用〉 上記第１の手段によれば、セラミックス製内輪（以下「
内輪１という）の中心に軸孔を形成し外周に摺動部を形
成し更に側面に摺動部を形成すると共に、セラミックス
製外輪（以下「外輪」という）の内周に内輪に形成した
摺動面の半分の長さと略等しい摺動面を形成し、一方の
側面に内輪に形成した摺動部と接触する摺動部を形成し
たので、二つの外輪を対向させることによって、対向し
た外輪の内部に空間を形成し、該空間に内輪を収容する
ことが出来る。

また上記第２の手段によれば、内周に内輪に形成した摺
動面の半分の長さよりも僅かに小さい寸法を有する摺動
面を形成した外輪を対向させ、この二つの外輪の対向面
に弾力性を存する調整リングを介栓させることによって
、内輪の外周に形成した摺動面の長さと外輪の内周に形
成した摺動面の長さの差を調整することが出来る。

従って、内輪及び外輪の摺動面を介して内輪に嵌合した
軸に作用するラジアル荷重を機械フレーム或いはケーシ
ングに伝達することが出来る。また内輪及び外輪の摺動
部を介して軸に作用するスラスト荷重を伝達することが
出来、且つ内輪の軸方向に対する移動を拘束するこ七が
出来る。

〈実施例〉 以下上記手段を適用した軸受の一実施例について図を用
いて説明する。

第１図は本発明に係るセラミックス製軸受の断面説明図
、第２図は展開説明図、第３図は使用状態の説明図であ
る。

図に於いて、セラミックス製軸受（以下ｒ軸受１とうい
）Ａは軸を嵌合するための内輪ｌと、対向して配設され
た二つの外輪２と、外輪２の対向面に設けられた調整リ
ング３とによって構成されている。

内輪１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、成形されたも
のを約１５００″Ｃ〜１６００’Ｃで焼成して形成され
ている。

前記内輪１の中心には、軸を嵌合するための軸孔４が形
成されている。軸孔４は該軸孔４に嵌合する軸の径に応
じて所定の嵌め合い公差を持って形成されている。

尚、５は軸孔４の軸心であり、軸受Ａの軸心と一致した
ものである。

内輪１の外周には軸心５と平行に摺動面１ａが形成され
ている。前記摺動面１ａは後述する外輪２に形成した摺
動面２ａと滑り接触して軸に作用するラジアル荷重を外
輪２に伝達するものである。

このため円筒面１ａは軸心５と正確な平行度を持って形
成されている。

内輪１の両側面には、摺動部となる断面が曲面状に形成
されたリング状の突起１ｂが形成されている。然し、摺
動部としては必ずしもリング状の突起１ｂによる必要は
無く、内輪１の側面を軸心５と略直角に形成した平面で
あっても良い。前記突起１ｂは後述する外輪２に形成し
た平面２ｂと接触して軸に作用するスラスト荷重を外輪
２に伝達するものである。

外輪２は、内輪１と同様にアルミナ或いは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
たものを約１５００″Ｃ〜１６００°Ｃで焼成して形成
されている。

外輪２の内部には、内輪ｌの外周に形成した摺動面１ａ
と所定の公差を持って形成された摺動面２ａが形成され
ている。前記摺動面２ａは内輪１に形成した摺動面１ａ
の半分の長さよりも僅かに小さい寸法、即ち、摺動面１
ａの半分の長さから後述する調整リング３の厚さの略半
分の長さを引いた寸法を持って形成されており、摺動面
１ａと滑り接触すると共に、内輪ｌを介して軸に作用す
るラジアル荷重が伝達されるものである。このため、摺
動面２ａは軸心５と平行な面により構成されている。

外輪２の内周２ａの一方の端部には、軸心５と略直角に
摺動部となる平面２ｂが形成されている。

即、ち、内周２ａの一端から軸心５に向かってフランジ
状の壁２ｃが形成されており、該壁２ｃの内面が軸心５
と略直角な平面２ｂとして構成されている。また摺動面
２ａの他方の端部には、後述する調整リング３を介在さ
せるために軸心５と略直角な端面２ｄが形成されている
。

従って、外輪２は断面がＬ字状に形成された筒状に構成
されている。そして二つの外輪２を端面２ｄを対向して
配設することで、これ等の外輪２によって内輪１を収容
するための空間６を形成している。

前記平面２ｂは内輪１の側面に形成した突起ｌｂと接触
すると共に内輪ｌを介して軸に作用するスラスト荷重が
伝達されるものである。

外輪２の外周２ｅは軸心５と平行に形成されている。ま
た外輪２に形成した壁２ｃの外面２ｒは軸心５と直角な
平面として構成されている。前記外周２ｅ及び端面２ｆ
は、第３図に示すように機械フレーム或いはケーシング
等に装着する際の嵌合部となるものである。

調整リング３は、弾力性を有する材料を用いて構成され
ており、外輪２の摺動面２ａの径よりも僅かに大きい内
径と、外輪２の外周２ｅの径よりも僅かに小さい外径を
持って形成されている。

調整リング３としては、例えば焼鈍された銅アルミニウ
ム等の金属をリング状に形成したもの、合成樹脂をリン
グ状に形成したもの、皿バネ、ウェーブワッシャー等を
用いることが可能である。

内輪１に於ける軸孔４．摺動面１ａ、突起１ｂ、及び外
輪２に於ける摺動面２ａ、平面２ｂ、壁２Ｃ１等は、内
輪１．外輪２をプレス成形する際に同時に成形される。

前記成形に於いて、内輪１．外輪２に対する寸法精度は
、各部分の設定寸法±０．００５　ａｍ程度を得ること
が可能であり、また表面粗さとしてＲＡｏ、８程度を得
ることが可能である。

上記の如く構成した内輪１．外輪２及び調整リング３に
よって軸受Ａを構成するには、一つの外輪２に内輪１を
嵌合し、摺動面２ａと摺動面１ａ及び平面２ｂと突起１
ｂとを滑り接触させる。次いで外輪２の端面２ｄに調整
リング３を載置し、他の外輪２を端面２ｄを調整リング
３に対向させ、該外輪２に内輪ｌを嵌合させることで軸
受Ａを構成することが可能である。

内輪ｌを対向させた二つの外輪１に収容して軸受Δを構
成するに際し、内輪ｌのｒｆ４勤面１ａ及び外輪２の摺
動面２ａに対し、予め咳軸受Ａに要求される精度に応じ
て夫々別個に研磨加工を施すことが可能である。

また外輪２に内輪Ｉを嵌合した場合、摺動面２ａ、ｌａ
の接触面をラッピングすることも可能である。このラッ
ピングは、前記接触面にダイヤモンドパウダー等の研磨
剤を与えると共に相対的な回転を与えることで実施する
ことが可能である。

このように内輪ｌ及び外輪２を別個に研磨し、或いはラ
ッピングする二七によって、軸受Ａをより円滑に回転さ
せることが可能となる。

上記の如く内輪ｌを調整リング３を介在させた二つの外
輪２とによって構成した軸受Ａは、第３図に示すように
して用いることが可能である。

図に於いて、７は内輪１の軸孔４に嵌合された軸であり
、ラジアル荷重及びスラスト荷重が夫々単独で、或いは
同時に作用するものである。また８は機械フレームであ
り、軸７を貫通するための通孔８ａが形成されており、
該孔８ａと連続して軸受Ａを保持するための保持穴８ｂ
が形成されている。前記保持穴８ｂは軸受Ａの厚さ（二
つの外輪２と調整リング３の夫々の軸心５と平行な方向
の長さを加えた寸法）よりも充分大きな寸法で形成され
ている。９は軸受Ａの押板であり、外輪２の外径よりも
僅かに小さい寸法を有すると共に保持穴８ｂの深さと軸
受Ａの厚さとの差と略等しい高さを有する突起９ａが形
成されている。また押板９は複数のボルト１０によって
機械フレーム８に固着し得るように構成されている。

上記の如く構成した機械フレーム８に軸受Ａを装着する
には、予め通孔８ａに軸７を挿入しておき、保持穴８ｂ
に一方の外輪２を嵌合する。次いで、前記外輪２に内輪
１を嵌合すると共に軸孔４に軸７を嵌合し、ナツト７ａ
を締結することで、軸７を内輪１に固定する。次に外輪
２の端面２ｄに調節リング３を当接させ、他の外輪２を
保持穴８ｂに嵌合すると共に保持穴８ｂに押板９の突起
９ａを嵌合し、該押板９をボルトｌＯによって１！械フ
レーム８に固定する。このとき、複数のボルト１０を均
等に締め付けることで対向して配設された外輪２を均等
に押圧する。

外輪ｌに形成した摺動面２ａが内輪１の摺動面１ａの半
分の寸法と略等しい寸法で形成されることから、押板９
によって外輪２を軸方向に押圧すると、外輪２に形成し
た平面２ｂが内輪１に形成した突起１ｂと接触する。従
って、内輪ｌの摺動面１ａが外輪２の摺動面２ａと接触
し、且つ内輪ｌの突起１ｂが外輪２の平面２ｂと接触す
ることで、内輪１は二つの外輪２によって構成された空
間６に回転可能に収容される。

また押板９によって外輪２を押圧する際に、該押板９に
よる押圧力が一定以上の値になると、調整リング３が変
形する。即ち、外輪２の摺動面２ａの長さが内輪ｌの摺
動面１ａの長さよりも大きい寸法で形成されている場合
、この寸法差は調整リング３の変形によって吸収される
。

上記の如く機械フレーム８に軸受Ａを装着すると共に、
軸受Ａにより軸７を支承することで、軸７に作用するラ
ジアル荷重は内輪１の摺動面１ａ。

外輪２の摺動面２ａを介して機械フレーム８に伝達され
、該フレーム８によって支承される。また軸７に作用す
るスラスト荷重は内輪ｌの突起１ｂ。

外輪２の平面２ｂを介して押板９に伝達されると共にポ
ルト１０を介して機械フレーム８によって支承される。

従って、前記軸受Ａにあっては、軸７にラジアル荷重、
スラスト荷重が単独に或いは同時に作用しても、これ等
の荷重を円滑に機械フレーム８に伝達して支承すること
が可能となる。

前述の実施例に於いて、二つの外輪２を対向させると共
にこれ等の外輪２の対向面である端面２ｄに調整リング
３を配設して構成した軸受Ａについて説明したが、調整
リング３は必ずしも必要なものでは無い。

即ち、外輪２に於ける摺動面２ａの長さを内輪１の摺動
面１ａの長さの半分の寸法で形成した場合には、二つの
外輪２を対向させることによってこれ等の内部に構成し
た空間６に内輪１を収容することが可能であり、且つ空
間６の内部に於いて内輪ｌが軸方向に移動することもな
い。

前記軸受Ａに於いて、内輪及び外輪が夫々セラミックス
によって形成されることから、摩擦係数が小さく摩擦に
よる損失が小さい。このため、摺動面に対する潤滑が不
要である。また滑りによって発熱した場合であっても、
セラミックスの熱膨張係数が、約８〜ｌｌＸｌ０−６／
’Ｃ程度であるため、内輪及び外輪に熱膨張による過大
な熱応力が発生することが無い、更に、セラミックスの
耐熱温度が約り００℃〜１０００°Ｃ程度であることか
ら、前記発熱により内輪及び外輪が劣化する虞も無い。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明に係るセラミックス
製軸受は、内輪の中心に軸孔を形成し外周に摺動面を形
成し更に側面に摺動部を形成すると共に、外輪の内周に
内輪に形成した摺動面の半分の長さと略等しい摺動面を
形成し、一方の側面に内輪に形成した摺動部と接触する
摺動部を形成したので、二つの外輪を対向させることに
よって、対向した外輪の内部に空間を形成し、該空間に
内輪を収容することが出来る。

また内周に内輪に形成した摺動面の半分の長さよりも僅
かに小さい寸法を有する摺動面を形成した外輪を対向さ
せ、この二つの外輪の対向面に弾力性を有する調整リン
グを介在させた場合には、この調整リングによって内輪
の外周に形成した摺動面の長さと外輪の内周に形成した
摺動面の長さの差を調整することが出来る。

また外輪と内輪との二部材によって軸受を構成すること
が出来るので、部品点数を少なくし、軸受のコストを低
減することが出来る。

また外輪と内輪とを滑り接触させることで軸を支承する
ことが出来るため、内輪と軸との間には相対的な滑りが
発生しない、このため、軸が摩耗する虞が無く、軸の寿
命を長くすることが出来る。

また内輪と外輪とをセラミックスによって構成したこと
から、ｌｌ！擦係数が小さく且つ摩耗が少ないため、摺
動面に対する潤滑を必要としない。即ち、メンテナンス
の容易な軸受を構成することが出来る。

またセラミックスの熱膨張係数が小さいことから、軸受
が発熱しても、軸及び機械フレーム等に熱影響を与える
虞が無い等の特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る軸受の断面説明図、第２図は展開
説明図、第３図は使用状態の説明図である。 Ａは軸受、１は内輪、２は外輪、ｌａ、２ａ。 は摺動面、１ｂは突起、２ｂは平面、３は調整リング、
４は軸孔、５は軸心、６は空間、７は軸、８は機械フレ
ーム、８ｂは保持穴、９は押板、１０はボルトである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心に軸を嵌合するための軸孔を形成すると共に
   外周に前記軸孔の軸心と平行な摺動面を形成し且つ側面
   に摺動部を形成したセラミックス製内輪と、内周に前記
   セラミックス製内輪に形成した摺動面の半分の長さより
   と略等しい寸法を有する摺動面を形成すると共に一方の
   側面に前記セラミックス製内輪に形成した摺動部と接触
   する摺動部を形成したセラミックス製外輪とを有し、前
   記セラミックス製内輪を二つの前記セラミックス製外輪
   を対向させて収容して構成したことを特徴としたセラミ
   ックス製軸受。
2. （２）中心に軸を嵌合するための軸孔を形成すると共に
   外周に前記軸孔の軸心と平行な摺動面を形成し且つ側面
   に摺動部を形成したセラミックス製内輪と、内周に前記
   セラミックス製内輪に形成した摺動面の半分の長さより
   も僅かに小さい寸法を有する摺動面を形成すると共に一
   方の側面に前記セラミックス製内輪に形成した摺動部と
   接触する摺動部を形成したセラミックス製外輪とを有し
   、前記セラミックス製内輪を二つの前記セラミックス製
   外輪を対向させて収容すると共にセラミックス製外輪の
   対向面に弾力性を有する調整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。