JPH08100817A

JPH08100817A - 滑り軸受および滑り軸受装置

Info

Publication number: JPH08100817A
Application number: JP23735094A
Authority: JP
Inventors: Takashi Minami; 隆南; Naoki Kato; 直樹加藤
Original assignee: NTN Corp; Nikkiso Co Ltd; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp; Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1996-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】回転軸の始動初期および連続回転時の低摩擦
係数の安定性および耐摩耗性を焼結含油軸受と同程度以
上に満足する滑り軸受とし、また、滑り軸受装置を、滑
り軸受とハウジングが一体成形された軸受装置として、
部品点数の低減、組み付け作業の簡単化を達成でき、低
価格化にも対応できるようにする。【構成】ポリフェニレンサルファイド樹脂などの熱可
塑性合成樹脂２０〜４０重量％、マイカ２０〜６０重量
％、気相成長炭素繊維もしくはグラファイトウィスカま
たは両者混合した炭素系繊維を含む繊維補強材１０〜３
０重量％、脂肪酸エステル油などの潤滑油３〜７重量
％、タルクなどの油保持材１〜５重量％からなる樹脂組
成物で成形した滑り軸受、または回転軸３を支持する円
孔６ａと貫通孔８を有するハウジング７を上記樹脂組成
物で成形した軸受装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転軸を支持する滑
り軸受およびハウジングに滑り軸受を設けた滑り軸受装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、録音・録画などの記録装置用磁
気テープの回転駆動軸を代表例として、等速回転運動な
ど正確な動作が要求される回転軸を支持する滑り軸受装
置は、焼結含油軸受や摺動性に優れた樹脂製の滑り軸受
をハウジングの要所に取り付けたものである。

【０００３】図２に示す従来のＶＴＲ用キャプスタンモ
ータの滑り軸受装置は、ロータ１およびステータ２から
なる電動機の回転軸３を上下一組の焼結金属に潤滑油を
含浸した焼結含油軸受１２で保持すると共に、回転軸３
の先端は樹脂製のピボット軸受１３で回転自在に保持
し、これらの軸受１２、１３は、機械的強度に優れたア
ルミダイカスト製のハウジング１４に嵌め合わして安定
した回転が得られるように構成されている。

【０００４】上記装置では、さらに回転軸３の上下の所
定位置に一対のシールリング１５を取付け、適宜に供給
された潤滑油が、焼結含油軸受１２から回転軸３のなか
ほどに滲出させず、すなわち潤滑油をゴムローラ９およ
び磁気テープ１０に触れさせないようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した軸受
装置に用いられる従来の合成樹脂製の滑り軸受は、始動
初期および連続回転時の摩擦特性が安定させて回転軸の
トルクを安定して低く保持すること、および軸受の耐摩
耗性に関して、これらを充分に満足できないという問題
点がある。

【０００６】また、上記した従来の滑り軸受装置は、回
転軸に常に安定した回転動作をさせるために、ハウジン
グとは別体に設けた滑り軸受を要所に組み付けたもので
あるから、それだけ装置全体の部品点数が多く、また軸
受の組み付け作業も煩雑であり、製品の小型化、低価格
化にも充分に対応できないという問題点もある。

【０００７】上記の部品点数が多いという問題を解決す
るには、成形性のよい合成樹脂に固体潤滑剤を添加し、
滑り軸受およびそのハウジングを一体に形成すればよい
とも考えられるが、合成樹脂の摺動特性を改善し、かつ
成形性、機械的強度および耐摩耗性を満足させる樹脂組
成物を得ることは容易でなく、これらの所要特性を充分
に満足するよう滑り軸受とハウジングが一体成形された
軸受装置はこれまでに得られていない。

【０００８】そこで、この発明の第１の課題は、上記し
た問題点を解決して、回転軸の始動初期および連続回転
時の低摩擦係数の安定性および耐摩耗性を従来の焼結含
油軸受と同程度以上に満足する滑り軸受とし、また、第
２の課題として、滑り軸受装置を、摺動特性、成形性、
機械的強度および耐摩耗性を満足する樹脂組成物で滑り
軸受とハウジングが一体成形された軸受装置として、部
品点数の低減、組み付け作業の簡単化を達成でき、低価
格化にも対応できるようにすることを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明においては、熱可塑性合成樹脂２０〜４０
重量％、マイカ２０〜６０重量％、気相成長炭素繊維も
しくはグラファイトウィスカまたは両者混合した炭素系
繊維を含む繊維補強材１０〜３０重量％、潤滑油３〜７
重量％および油保持材１〜５重量％を含む樹脂組成物か
らなる滑り軸受としたのである。

【００１０】また、前記炭素繊維が、平均繊維径５μｍ
以下でアスペクト比５〜２００の炭素繊維である滑り軸
受としたのである。

【００１１】または、滑り軸受と、この滑り軸受を保持
するハウジングとからなる軸受装置において、前記滑り
軸受およびハウジングを、熱可塑性合成樹脂２０〜４０
重量％、マイカ２０〜６０重量％、気相成長炭素繊維も
しくはグラファイトウィスカまたは両者混合した炭素系
繊維を含む繊維補強材１０〜３０重量％、潤滑油３〜７
重量％、油保持材１〜５重量％を含む樹脂組成物で一体
に設けた構成を採用したのである。

【００１２】また、前記炭素繊維が、平均繊維径５μｍ
以下でアスペクト比５〜２００の炭素繊維である滑り軸
受装置としたのである。

【００１３】以下に、その詳細を述べる。この発明に用
いる熱可塑性合成樹脂は、特にその種類を限定するもの
でなく、たとえばポリアミド、ポリアセタール、ポリオ
レフィン系樹脂などであってもよいが、製造工程を簡単
化するために、射出成形が容易な結晶性の熱可塑性樹脂
を採用することが好ましい。また、耐久性、耐熱性を備
えた樹脂を採用することは、製品の安全性を確保するこ
とからも望ましく、例えばポリフェニレンサルファイド
（以下、ＰＰＳと略記する）樹脂はこれらの条件を満足
する最適な樹脂であるといえる。

【００１４】そしてこの発明では、熱可塑性合成樹脂２
０〜４０重量％に対し、マイカを２０〜６０重量％、よ
り好ましくは４０〜６０重量％添加する。マイカが２０
重量％未満では、樹脂組成物の成形収縮率および成形時
の異方性を所期した程度に低減させることができない。
また、マイカが６０重量％を越えると、曲げ弾性率が不
良となり、また成形品の寸法精度、形状精度が所要の程
度にまで得られない。

【００１５】この発明で用いる繊維補強材は、前記した
熱可塑性樹脂を補強可能なものであれば、特にその種類
を限定するものではなく、たとえば炭素繊維、ガラス繊
維、芳香族ポリアミド繊維、アルミナ繊維、アスベス
ト、ウォラストナイト、チタン酸カリウム繊維などを例
示できる。そして、機械的強度のより優れた成形品を得
るためには、引張り弾性率が２００ＧＰａ以上の高い繊
維補強材を採用することが好ましい。

【００１６】また、この発明において、前記繊維補強材
の一部または全量に代えて用いる気相成長炭素繊維は、
鉄などからなる超微粒子金属を触媒として、ベンゼン蒸
気またはメタンガスを１１００〜３０００℃付近で熱分
解させ、同心円筒状の軸配向組織を発達させて得られる
周知の工業用炭素材料であり、このものはアクリル系繊
維またはピッチ系繊維をいわゆる固相炭素化により、焼
成（酸化）して得られた炭素繊維とは構造、組織、物性
の面で異なるものである。気相成長炭素繊維の３０００
℃処理物は、同心円筒状の軸配向組織を有し、グラファ
イトウィスカと非常に近い組織を有するものである。

【００１７】この発明に用いるグラファイトウィスカ
は、上記した気相成長炭素繊維を、１５００〜３０００
℃、好ましくは２５００〜２８００℃に加熱することに
より、黒鉛化して製造されたものを採用できる。

【００１８】気相成長炭素繊維またはグラファイトウィ
スカは、平均繊維径が好ましくは５μｍ以下のものを採
用することが好ましい。なぜなら、繊維径が５μｍを越
える大径では、耐摩耗性および摺動性の改善効果が充分
に得られないからである。また、このような傾向からみ
て、より好ましい平均繊維径は、０．３〜２μｍであ
る。そして、これら繊維形態上のアスペクト比は５〜２
００であることが好ましい。この範囲よりアスペクト比
が小さいと、樹脂組成物から繊維が抜け易くなり、この
範囲を越えると繊維同士の絡み合いで分散状態が不良と
なって好ましくないからである。

【００１９】この発明に用いる潤滑油は、石油系潤滑
油、合成潤滑油などの液体潤滑剤であれば特に限定して
使用されるものではなく、たとえばシリコーン油、脂肪
酸エステル油などを用いることができる。そのような潤
滑油の配合割合は、樹脂組成物中に３〜７重量％として
好ましい結果を得ている。

【００２０】このような潤滑油は、前記した熱可塑性合
成樹脂から適当な速度で滲出させるために、油保持材１
〜５重量％で保持する。

【００２１】油保持材としては、タルク、クレイ、炭酸
カルシウムなどを例示することができる。そして、油保
持材に保持された潤滑油は、その配合量が３重量％未満
では、樹脂組成物に適当な潤滑性を発揮させることがで
きず、また７重量％を越える多量では、過剰に滲出して
軸受の周囲を汚染したり、成形品の精度確保が困難にな
るので好ましくない。

【００２２】以上述べたこの発明に用いる材料を混合
し、成形するには従来からよく知られた方法を採用する
ことができる。すなわち、合成樹脂と原材料を混合する
には、ヘンシェルミキサー、ボールミル、タンブラーミ
キサーなどの混合機によって混合し、溶融混合性のよい
射出成形機に供給するか、または予め熱ローラ、ニー
ダ、バンバリーミキサー、溶融押出機にて溶融混合して
もよい。次いで、混合物を成形する場合は、圧縮成形
法、押出成形法、射出成形法など組成物の物性に応じた
適当な手法を採用できる。

【００２３】

【作用】この発明に係る滑り軸受は、潤滑性があり成形
容易な所定の樹脂組成物に含まれる繊維補強材として、
気相成長炭素繊維もしくはグラファイトウィスカまたは
両者併用した炭素系繊維を含む繊維補強材を採用したの
で、始動初期および連続回転時の低摩擦係数の安定性お
よび耐摩耗性に優れたものとなる。

【００２４】また、この発明に係る滑り軸受装置は、滑
り軸受と、この滑り軸受を保持するハウジングを所定の
材料からなる樹脂成形体で形成したので、所要の機械的
強度、摩擦係数の安定性、耐摩耗性を満足し、一体成形
により部品点数は減少する。

【００２５】

【実施例】実施例および比較例に使用する原材料を一括
して示すと以下の通りである。

【００２６】（１）ＰＰＳ樹脂（トープレン社製：ＰＰ
Ｓ−Ｔ４）、（２）マイカ（カナダマイカ社製：フロゴ
パイトマイカ）、（３）アクリル系炭素繊維（東邦レー
ヨン社製：ベスファイトＨＭ、繊維径約７μｍ、繊維長
６ｍｍ）、（４）グラファイトウィスカ（日機装社製：
グラスカー、ＧＷＨ−ＯＡ、平均繊維径約１μｍ、アス
ペクト比３０）、（５）脂肪酸エステル油（日本油脂社
製：ニッサンユニスターＨ）（６）タルク（一般工業材）
。

【００２７】〔実施例１、比較例１〜３〕表１に示す割
合で原材料を配合し、ヘンシェルミキサーで充分混合し
た後、二軸溶融押出機に供給し、押出し、造粒してその
ペレットを射出成形機に供給し、所定の金型内に射出成
形して図１に示した滑り軸受装置を一体成形した。

【００２８】すなわち、図１に示した滑り軸受装置は、
ロータ１およびステータ２からなる電動機の回転軸３
（直径３ｍｍ）を、基台４、基台４から立ち上がるブラ
ケット５、キャップ状のブラケット上部６からなるハウ
ジング７で回転自在に摺動保持したものであり、回転軸
３の下部は、基台４の貫通孔８に回転自在に挿通させ、
回転軸３の上端部（ピボット）は、ブラケット上部６内
面の円孔６ａ内に回転自在に保持させている。なお、図
中番号９はゴムローラ、１０は磁気テープ、１１は取付
け孔を示す。

【００２９】そして、この軸受装置の回転トルク（ｇｆ
−ｍｍ）を、２０００ｒｐｍ、ラジアル荷重１００ｇ
ｆ、室温の条件で、試験初期、および試験２００時間経
過後に測定した。また軸受（ハウジング）摩耗量を、２
０００ｒｐｍ、ラジアル荷重３００ｇｆ、室温の条件
で、２００時間経過後に調べて、摩耗量が多い、少い、
極少ないの３段階に評価した。また、前記ハウジング材
料と同じものから試験片を形成して、初期の動摩擦係
数、曲げ弾性率を求め、この結果を表１にまとめて示し
た。

【００３０】

【表１】

【００３１】〔比較例４〕図２に示した前述の滑り軸受
装置を用い、焼結含油軸受１２に適宜オイルを滴下しな
がら実施例１と全く同じ条件で回転トルクを測定し、軸
受摩耗量を評価し、また焼結含油軸受の初期の動摩擦係
数と、ハウジングと同じ材料のアルミニウム合金の曲げ
弾性率を測定し、結果を表１に併記した。

【００３２】表１の結果からも明らかなように、グラフ
ァイトウィスカを配合しなかった比較例１は、少量の軸
受摩耗が発生した。グラファイトウィスカおよび潤滑油
と油保持材を配合しなかった比較例２は、回転トルクが
大きく、また、動摩擦係数、軸受摩耗量ともに大きかっ
た。この配合条件に加えて、さらにマイカを含有しない
樹脂組成物からなる比較例３は、曲げ弾性率が小さく、
回転トルクの測定ができないほどハウジングの形状が不
安定であった。

【００３３】これに対して、全ての条件を満足する樹脂
組成物からなる実施例１は、従来の焼結含油軸受をアル
ミ製ハウジングに装着した滑り軸受装置とほぼ同等の特
性を維持しており、しかも、滑り軸受とハウジングを一
体に成形することが可能になり、またシールリングも不
要となり、部品点数の少ない構成であった。

【００３４】

【効果】この発明は、以上説明したように、所定材料の
樹脂組成物からなる滑り軸受としたので、このものは、
回転軸の始動初期および連続回転時の低摩擦係数の安定
性および耐摩耗性が焼結含油軸受と同程度以上に満足で
きる滑り軸受となる利点がある。

【００３５】また、回転軸を支持する滑り軸受およびこ
れを保持するハウジングからなる滑り軸受装置を、前記
滑り軸受と同じ所定材料の樹脂組成物で一体成形したの
で、滑り軸受装置を、摺動特性、成形性、機械的強度お
よび耐摩耗性に満足できるものとし、しかも部品点数が
少なく、組み付け作業を簡単化することができ、軸受装
置の構造簡単化およびこれに伴う低価格化に対応できる
利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の断面図

【図２】従来例の断面図

【符号の説明】

１ロータ２ステータ３回転軸４基台５ブラケット６ブラケット上部６ａ円孔７、１４ハウジング８貫通孔９ゴムローラ１０磁気テープ１１取付け孔１２焼結含油軸受１３ピボット軸受１５シールリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性合成樹脂２０〜４０重量％、マ
イカ２０〜６０重量％、気相成長炭素繊維もしくはグラ
ファイトウィスカまたは両者混合した炭素系繊維を含む
繊維補強材１０〜３０重量％、潤滑油３〜７重量％およ
び油保持材１〜５重量％を含む樹脂組成物からなる滑り
軸受。
【請求項２】前記炭素系繊維が、平均繊維径５μｍ以
下でアスペクト比５〜２００の炭素系繊維である請求項
１記載の滑り軸受。
【請求項３】滑り軸受と、この滑り軸受を保持するハ
ウジングとからなる軸受装置において、前記滑り軸受およびハウジングを、熱可塑性合成樹脂２
０〜４０重量％、マイカ２０〜６０重量％、気相成長炭
素繊維もしくはグラファイトウィスカまたは両者混合し
た炭素系繊維を含む繊維補強材１０〜３０重量％、潤滑
油３〜７重量％、油保持材１〜５重量％を含む樹脂組成
物で一体に設けたことを特徴とする滑り軸受装置。
【請求項４】前記炭素系繊維が、平均繊維径５μｍ以
下でアスペクト比５〜２００の炭素系繊維である請求項
３記載の滑り軸受装置。