JPH03157517A - 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外輪に二つのセラミックス製内
輪を嵌合することで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し得るよう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〉 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。

前記転がり軸受としては、内輪と外輪との間にボール、
ローラ、ニードル等の転勤部材を設けたボールベアリン
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。

またアンギュラベアリング、テーバローラベアリング等
はラジアル荷重及びスラスト荷重を同時に支承し得るよ
う構成されている。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０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。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記従来の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。

また従来の滑り軸受によって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には、ラジアル荷重
を支承するための滑り軸受及びスラスト荷重を支承する
ための滑り軸受を組み合わせて用いるか、或いは各荷重
に応じた最適な形状の滑り軸受を新たに設計することが
必要であるという問題があり、且つ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。

本発明の目的は、二つのセラミックス製内輪をセラミッ
クス製外輪に嵌合することで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し得るよう構成したセラ
ミックス製軸受を提供するものである。

く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ックス製内輪と、内周の略
中央にリング状の突起を形成すると共に該突起の両側に
前記セラミックス製内輪に形成した摺動面の長さと略等
しい摺動面を形成し且つ前記突起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外
輪に二つの前記セラミックス製内輪を嵌合して構成され
るものである。

く作用〉 上記手段によれば、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したセラミックス製内輪
（以下「内輪１という）と、内周の略中央にリング状の
突起を形成すると共に該突起の両側に内輪に形成した摺
動面の長さと略等しい摺動面を形成し且つ突起の側面に
内輪に形成した摺動部と接触する摺動部を形成したセラ
ミックス製外輪（以下ｒ外輪１という）とを形成し、前
記外輪に形成した突起の両側に夫々内輪を嵌合すること
で軸受を構成したので、内輪及び外輪に形成した摺動面
を介して軸受を装着した機械フレーム或いはケーシング
に、軸に作用するラジアル荷重を伝達することが出来、
且つ内輪及び外輪に形成した摺動部を介してスラスト荷
重を伝達することが出来る。

〈実施例〉 以下上記手段を適用したセラミックス製軸受の実施例に
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図は内輪の説明図、第３図は外輪の説明図、第４
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」とうい
）Ａは軸を嵌合するための二つの内輪１と、内輪ｌを嵌
合する外輪２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。

第２図に示すように内輪１の中心には、軸を嵌合するた
めの軸孔３が形成されている。軸孔３は該軸孔３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、４は軸孔３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４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４と正確な平行度をもって形
成されいてる。

内輪１の側面は軸心４と略直角な平面１ｂとして形成さ
れており、この平面１ｂが摺動部としての機能を有して
いる。また前記平面１ｂは、内輪１に軸を嵌合したとき
、軸に形成した段部が当接する当接面としての機能も有
し、この軸に作用するスラスト荷重を後述する外輪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。

第３図に示すように外輪２の内周であって軸方向略中央
部には、所定の厚さと所定の内径を持ったリング状の突
起６が形成されている。この突起６の両側面は軸心４と
略直角な平面６ａとして形成されており、この平面６ａ
が内輪１の平面１ｂと接触する摺動部としての機能を有
している。従って、内輪ｌに嵌合された軸に作用するス
ラスト荷重は内輪ｌの平面１ｂから突起６の平面６ａに
伝達される。

外輪２の内周であって突起６の両側には、内輪１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の長さと等しいか或いは僅かに長
い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１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
４と平行な面により構成されている。

従って、外輪２は断面がＴ字状に形成された筒状に構成
されている。そして外輪２の突起６の両側に内輪１を夫
々嵌合することで軸受Ａを構成している。

外輪２の外周２ｂは軸心４と平行に形成されている。ま
た外輪２の両端面２Ｃは軸心４と直角な平面として構成
されている。前記外周２ｂ及び端面２ｃは、軸受Ａを機
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。

内輪１に於ける軸孔３．摺動面１ａ、及び外輪２に於け
る摺動面２ａ、突起６．平面６ａ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　ｍ程度を得ることが
可能であり、また表面粗さとしてＲ＾０．８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によって軸受Ａを構
成するには、突起６によって分割された外輪２の内部に
夫々内輪ｌを嵌合し、摺動面２ａと摺動面１ａ及び突起
６の平面６ａと平面１ｂとを滑り接触させることで軸受
Ａを構成することが可能である。

外輪２に内輪１を嵌岑して軸受Ａを構成するに際し、内
輪１の摺動面１ａ及び外輪２の摺動面２ａに対し、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１を嵌合した場合、摺動面２ａ　　ｌ
ａ及び突起６の平面６ａ、平面１ｂの接触面をラッピン
グすることも可能である。このう・ンビングは、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１及び外輪２を別個に研磨し、或いはラ
ッピングすることによって、軸受Ａをより円滑に回転さ
せることが可能である。

上記の如（構成した軸受Ａは、第４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３に嵌合された軸であり
、７ａはジャーナル部、７ｂは段部である。前記軸７は
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の深さは軸受Ａの厚さ、即ち、外輪２の軸方向長
さよりも大きな寸法で形成されている。９は押板であり
、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と軸７を装
着するには、予め軸７のジャーナル部７ａに一個の内輪
ｌを嵌挿した状態で通孔８ａに挿入しておき、保持穴８
ｂに外輪２を嵌合すると同時にこの外輪２に軸７に取り
付けた内輪ｌを嵌合する。

次いで、前記外輪２に他の内輪１を嵌合すると同時にこ
の内輪１を軸７のジャーナル部７ａに嵌挿する。そして
ジャーナル部７ａに形成したネジ部７ｃにワッシャー７
ｄを介してナツト７ｅを締結することで、軸７を軸受Ａ
に装着する。ジャーナル部７ａに二つの内輪１を嵌挿す
るに際し、内輪１の間に突起６の厚さと略等しい長さを
持ったスリーブ１１を嵌挿することが好ましい。前記ス
リーブ１１を設けることによって、ナツト７ｅを締結す
る際に内輪１の平面１ｂと突起６の平面６ａとの間に不
要な押圧力を作用させることがない。

次に保持穴８ｂに押板９の突起９ａを嵌合し、該押板９
をボルト１０によって機械フレーム８に固定する。

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
、咳フレーム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１の平面ｔｂ外輪２に形成した突
起６の平面６ａから外輪２に伝達され、更に押板９に伝
達され、ボルト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・。

また二つの内輪１をスリーブ１１を介してナツト７ｅに
よって軸７に固定することで、これ等の内輪１の軸方向
への移動を防止することがかのう′となる。従って、軸
受Ａに対する軸７の軸方向への移動を防止することが可
能である。

前述の実施例に於いて、内輪１を円板状に形成したが、
第５図に示すように内輪１の側面である平面１ａに軸心
４と同心状のボス１２を形成しても良い。

前記ボス１２の高さは外輪２に形成した突起６の厚さの
略半分の寸法で形成されており、また外径は突起６の内
径よりも小さい寸法で形成されている。前記ボス１２の
軸方向の表面１２ａは軸心４と直角な平面で形成されて
おり、この表面１２ａは内輪ｌに軸７を嵌合したときに
、軸７に形成した段部７ｂと当接してこの軸７に作用す
るスラスト荷重を支持する機能を有するものである。

内輪１にボス１２を形成することによって、ボス１２を
スリーブ１１と同一の機能を持たせることも可能である
。即ち、ボス１２の高さを突起６の厚さの略半分の寸法
で形成することで、軸７に二つの内輪を嵌挿したとき、
夫々対向する平面１ｂの間隔を突起６の厚さと略等しい
値に設定することが可能となる。

前記軸受Ａに於いて、内輪ｌ及び外輪２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１ａ、２ａ及
び摺動部となる平面１ｂ、６ａ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−”／’Ｃ程
度であるため、内輪ｌ及び外輪２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６００’Ｃ〜１０００°Ｃ程度であることか
ら、前記発熱により内輪１及び外輪２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、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した内輪と、内周の略中夫にリン
グ状の突起を形成すると共に該突起の両側に内輪に形成
した摺動面の長さと略等しい摺動面を形成し且つ突起の
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
た外輪とを形成し、前記外輪に形成した突起の両側に夫
々内輪を嵌合して構成したので、内輪及び外輪に形成し
た摺動面を介して軸受を装着した機械フレーム或いはケ
ーシングに、軸に作用するラジアル荷重を伝達すること
が出来、且つ内輪に形成した摺動部及び外輪に形成した
突起の側面に形成した摺動部を介してスラスト荷重を伝
達することが出来る。

また外輪と二つの内輪との三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、摩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図は本発明に係るセラミックス製軸受の断面説明図
、第２図は内輪の説明図、第３図は外輪の説明図、第４
図は使用状態の説明図、第５図は他の実施例に係る内輪
の説明図である。 Ａは軸受、ｌは内輪、２は外輪、ｌａ、２ａは摺動面、
１ｂは平面、３は軸孔、４は軸心、６は突起、６ａは平
面、７は軸、７ａはジャーナル部、８は機械フレーム、
８ｂは保持穴、９は押板、１０はボルト、１１はスリー
ブ、１２はボスである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、内周の略中央にリ
   ング状の突起を形成すると共に該突起の両側に前記セラ
   ミックス製内輪に形成した摺動面の長さと略等しい摺動
   面を形成し且つ前記突起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外輪に二つ
   の前記セラミックス製内輪を嵌合して構成したことを特
   徴としたセラミックス製軸受。