JPS608368B2 - 低摩擦軸受素子及びそれの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低摩擦布軸受、それの製造方法および布を作る
糸に関する。

今日使用されている低摩擦布軸受は低摩擦を得るために
四ふつ化エチレン（ＴＦＥ）繊維を適用しているが、こ
のことは軸受の使用範囲を制限している。

たとえば、最大負荷またはそれを越えた負荷がかかると
、極端な摩耗および急速な破壊が発生する。しかも、負
荷を加えたり、あるいは、温度が上昇すると、機械的機
能が低下するため、最高作業温度は極端に制限される。
これらの好ましくない制限の多くは、ＴＦＥの大部分が
軸受面に要求されていることより生じるものと考えられ
る。従って本発明の目的は、改良された構成の軸受およ
びそれの改良された製造方法を提供することにある。

特殊な目的は、ラィナ布が編まれた構成である改良され
た軸受を提供することにある。

その上の目的は、負荷時における軸受ライナによってす
べり接触した表面上の−点の通常の主な移動路の方向に
おいて、繊維の横切りの数が実質的に最大になるところ
のこの種の軸受を提供することにある。

更にその上の目的は、布のために与えられた製造寸法お
よび詳細が軸受の寸法および構成の大きな変化を効果的
に供与できる方法および布を提供することにある。

一般的な目的は「比較的安価に工業生産でき、制限され
た使用範囲内で従来の高品質軸受の性能と少なくとも等
しく、耐用年数、最大負荷および最大使用温度に関する
性能の範囲において在来の軸受より優れた構造をもつて
上記目的を達成することにある。

本発明はノメックス（商標）として知られた高温度ナイ
ロンのような芳香族のポリァミドよりなる繊維等の他の
繊維を用い、これにて、軸受素子の台内へ硬化合成樹脂
によって仕上げられ且つ合体させた布裏打ち軸受素子、
ラィナおよびそれの同等物に低摩擦軸受面として用いる
よう横成された糸中のＴＦＥ繊維の機能を果させる。

芳香族のポリアミド繊維は温度上昇に対し高い強度と安
定性を備え、そして糸中において全ての繊維構成要素（
ＴＦＥを含む）の少なくとも５０％の体積である。好ま
しくはＴＦＥ繊維は３５〜４５％の体積で、その比率は
軸受面で２０〜３０％の面積に相当する。軸受面物質の
主な構成要素として糸が現われるように軸受布を構成す
る過程において糸の取扱いを容易にするために糸の繊維
を比較的ゆるく且つ少しねじることは、本発明にとって
重要なことである。このように糸は米国特許第３７６５
９７８号に記載されているものでよく、好ましくは上記
米国特許にまた述べられているように、布に編んだ後に
サイズ剤を除去するために洗われる。本発明は上述にて
示唆した特徴の糸を用いて編まれた布を論究するもので
ある。

編構造は管状が好都合であるが、平坦に編まれた布でも
使用でき、かつ本発明は更に負荷時の軸受に意図された
すべり運動の主な方向からみて、究極的な軸受面で糸繊
維の方向づけを特に行なっている。第１図に示すように
、負荷としての円柱状シャフト１１を主に回転方向で超
動できるように支持したジャーナル軸受１０の場合を説
明する。

矢印１２は、軸受１０の内面に対向するシャフト１１の
面が軸受１０内において所望の回転すべり運動を行うこ
とを意味している。軸受１川ま複数の要素よりなる環状
ボディとして示されており、上記したような構成の管状
に編まれた低摩擦ラィナ１３よりなる内面によって特徴
づけられた円筒孔を有している。ライナ１３を取囲んで
補強しているものは裏打ち１４である。裏打ち１４は金
属環状物でもよいが、軸受１０の外径にしっかりと巻付
け組立てられたガラス繊維で示されている。全ての繊維
は樹脂をしみ込ませたものを硬化させることで永久硬度
をもつ本体内にセットされている。このような裏打ち、
および布ラィナをもつ補強物は米国特許第３６９２３７
５号に記載されている。本発明に従い、ラィナ１３の編
み構造はそれの少なくとも一方の面が、特殊な方向に導
かれて露出した繊維によって特徴づけられており、そし
て軸受ケースに適用する際には、ライナはその軸受内面
で露出した繊維の方向がすべり運動の主な方向を一般的
に横切るように導かれる。このように、第１図のジャー
ナル軸受において破線矢印１５は、負荷時のすべり運動
の主な方向１２が回転方向則ち軸受内面で円周方向であ
る場合に、我々がジャーナル軸受１０の製造に最適であ
ると見いだした露出繊維の方向を規定していることが理
解されるだろう。後程明らかになる目的のため、我々は
ライナー３が平編み（ｐｌａｉｎｋｎｉｔ）又は鎖編み
（ｃｈａｉｎｓｔｉｔｃｈ）と呼ばれる構造であること
を好む。

このような構造の管状製品は第２図に短〈切離されて示
されており、そして第３図および第４図の拡大写真はそ
れぞれ、布の内表面１６および布の外表面１７を示して
いる。これらの写真において、露出繊維の主な方向はノ
メックス（商標）繊維に起因する白を介して容易に見る
ことができる。このように、内表面１６に露出した繊維
は編管の軸の延在方向即ち編みの進行方向に主として進
むようにみえ、他方、外表面１７に露出した繊維は管軸
を横切る方向に主としておよび一般に進むようにみえる
。工業生産において、第１図のジャーナル軸受はシャフ
ト１１の寸法と正確に究極的には一致するように選ばれ
た形状よりなる、長い円形心棒状に組立てられる。

心棒に離型剤が塗られ、そして上述したように長く編ま
れたくかつ心棒に接合する寸法よりなる）布は心棒に取
付けられる前に洗われ乾燥される。軸受面の最終的な性
質を定めるのは長手方向に方向づけられた面１６であり
、その面１６を内側に向けることに注意が払われる。好
ましくは、編管の一端を心棒の一端に保持するためにひ
もでいまり、そして編管の残部をしわを取り除くために
心棒に沿ってのばし、更にまた池端をひもでいざる。布
は完全にすきまを埋めるために樹脂につけられる。一方
、しみ込んだ樹脂がまだ液体である間に、裏打ち１４が
心棒を回転することによってラィナ上に巻付けられる。
即ち、樹脂でぬらしたガラス繊維を張力に与えながら心
棒に沿って動かして螺旋状に巻かれた裏打ちの緊密な層
を形成する。ジャーナル軸受の場合には、この巻付きに
よる張力は所望の内面形状に対して内面糸を平らにする
ために布を圧縮し、そのことで‘ａ｝極度に繊維が内面
に露出し、【ｂ｝面１６の露出された繊維の特有の主な
方向の導きを維持することを保証する。平坦にするとい
うことは、繊維自体が必ずしも平坦にされることを意味
するのではなく、むしろ、軸受面における糸の繊維が軸
受面上で横方向に広げられるようにすること、および編
み目ループの曲つている部分が減少し、軸受面に露出し
た個々の繊維の長さを増加させることを意味する。ゆる
く結合されたＴＦＥと芳香族のポリアミド繊維とよりな
る上記編管は、負荷時のすべり動作が第１図のジャーナ
ル軸受のために記載した矢印１２を横切る方向である場
合に適用するのに役立ち、このことは本発明の特徴であ
る。

例えば、第１図に示したような円環状軸受であるが、負
荷時のすべり動作が主として長手方向（即ち矢印１５の
方向）であるという場合には、このように切離された編
管は、第５図に示すように単に表と髪とを逆にされ、軸
受の構造において内面使用のため面１７の円周に導かれ
た繊維を内側に露出させる。製造の全ての他の段階は、
完成した軸受が内面に沿って単に円周方向に方向づけさ
れた繊維を有するという結果になって、すでに記載した
と同じである。こうして、シャフト１１に沿う長手方向
のすべり運動（即ち往復運動）の場合には、内面でシャ
フトの負荷を受ける領域の幾つかの与えられた要素にと
って繊維の横切り数は最大になる。第１図乃至第５図を
用いた上述の説明からもわかるように、すべり運動方向
に関しての繊維の導き形態は二つに類別される。

即ち、一つは繊維がすべり運動方向に一般的に沿う方向
に導かれた形態であり、もう一つは繊維がすべり運動方
向を一般的に横切る方向に導かれた形態である。ここで
「一般的」という言葉を用いているのは、繊維の導き方
向が第３図及び第４図からもわかるように一義的に明確
に決まるものではないことによる。したがってすべり運
動方向に一般的に沿う方向とは、すべり運動方向になる
べく一致する方向を意味し、またすべり運動方向を一般
的に横切る方向とは、すべり運動方向となるべく直交す
る方向を意味する。図面の残りの図は、前述において包
含された概念の幾つかの効果的な適用例を示し、そして
第６図から第９図の形は、長手方向に導かれた面１６が
負荷時の軸受の単なる回転運動からみて内面に望ましく
存在するところの上述した管状編物の使用例を図示して
いる。

例えば、第６図において、回転的な往復運動によって心
合わせを行うために用いられる平面‐球面軸受（ｐｌａ
ｉｎ−ｓｐｈｅｒｉｃａｌ戊ａｒｉ増）は内側および外
側のリング２０，２１を含むことを示されている。外側
リング２１の孔は編まれた管状ライナ２２によって特徴
づけられている。このラィナ２２は上述した構造、即ち
長手方向に導かれた面１６が内側リング２０の球面形状
２３に一致させられ、かつ軸受の鞄線２４の方向に延在
している。この軸受は米国特許第３６９７３４６号に記
載された技術、即ち複数のリングを間隔をおいて心棒上
に配置し、その外側に離型剤をぬり、第２図に示される
ような管状の布ラィナをその上から被してなめらかにし
、樹脂を充填し、樹脂にぬれた裏打ちを張力を加えなが
ら螺旋状に巻き付けて内側リーング２０の外形突出面に
ラィナの面を押しつけることによって、大量生産される
。樹脂を硬化させた後、上記米国特許第３６９７３４６
号に記載されているように半径方向に切断して切離すこ
とにより個々の軸受に分割される。第７図はリードねじ
２６のねじ山に低摩擦状態でかみ合うねじ山面によって
特徴づけられたナット２５に本発明を適用する場合を図
示している。

リードねじのラィナ２７は第２図の編管のように内側に
露出した繊維が主に表面１６の長手軸万向に導かれてい
るものである。ナット２５は種型形状として離型剤で適
当に覆われたりードねじ２６を使用することで作られ、
そして残りの手順は平面−球面軸受について説明したと
同じである。即ち、樹脂含有の管状編物をリードねじ２
６に沿って大ざっぱにかぶせる。そしてそれから、樹脂
にぬれたガラス繊維を裏打ちとして所望ボディ厚になる
までしっかりと巻付ける。全ラィナを螺旋状に包む前に
、全ての樹脂にぬれたガラス繊維は、各ねじ山（例えば
２８）の間を埋めるためおよびこの繊維で各ねじみぞ面
にラィナを押しつけるために、一緒にまとめられ、その
後に、上記米国特許第３６９２３７５号に示されるよう
なリボン状の巻付体を得るために拡げられる。その硬化
した製品はナット２５を形成するために所望長さの個々
の単位に切離される。第８図および第９図は、負荷時の
動作が回転の場合におけるラジアルおよびスラスト軸受
の組合わせを表わし、その場合には軸受面に長手方向に
導かれた繊維（即ち面１６）を必要とする。第８図にお
いて、内側リング３０は内側の円筒状すべり面３１、半
径方向に延在したすべり面３２および外側の円筒状すべ
り面３３によって特徴づけられている。この所望形状に
対して樹脂をしみ込ませた管状編物の面１６は樹脂にぬ
れた裏打ち繊維の強い巻付きによって一致させられ、樹
脂をしみ込ませて硬化させた外側リング３４をラィナ３
５の所望の永久的な適合形状に組立てる。第９図におい
て、内側のりング３６のすべり面形状は円錐形であり、
編まれた面１６は同じ円錐形に一致されかつ樹脂にぬれ
たガラス繊維を張り巻付けることによって圧縮され、形
作られ、かつその後に硬化された外側リング３７を確立
する。第１０図および第１１図は第５図のように編まれ
た管状のラィナ物質を適用した例を図示し、そこにおい
て物質の面１７の主な繊維の方向は軸受の内面で円周状
である。

第１０図において、リング４０よりなる環状軸受素子は
多角形の孔を有し、ロッド４１の四角形部分に一致する
ように示され、そして負荷時の本来の軸受動作はロッド
４１に沿う長手方向の往復運動の１つである。ラィナ４
２は適当な寸法の緑管を選択することによって設けられ
、この管を第５図のように適応させ、ロッド４１にあて
はめ、それから管に樹脂をしみ込ませる。樹脂にぬれた
ガラス繊維よりなる張られた外被はそれから、編物を半
径方向で圧縮させるためおよびその内面をロッド４１に
忠実に一致させるため、円周方向に強くされる。硬化し
た後、こんなふうにして造られたりング４０の本体は所
望したような長さに切離されかつ外面的に輪郭を形作ら
れる。第１１図は、軸受リング４７の回転を阻止するが
鞠方向へは摺動可能になるため、カギ付けされるかスプ
ラィンを有する素子、例えば長いキィ・フオーメーショ
ン４６をもつ榛４５に適用する場合を図示している。軸
受リング４７の使用によってもたらされる長手方向の動
きに鑑み、内面繊維の方向は棒４５の外面形状に対して
面１７を適用することによって円周方向に選ばれる。キ
ィ４６の半径方向の壁部にライナ４８をよりよく一致さ
せるため、ぬれた布に対向して一般に三角プリズム形挿
入物４９（例えばナイロン秤出物）を入れて、隣接する
円形榛の表面と共に各壁部の結合部に力で一致させてい
る。こんなふうにして、張られた樹脂ぬれガラス繊維の
外彼の強化に基づき、全ての内面の繊維は全ての露出し
た捧表面に対して押し付けられるであろう。記載した発
明は全ての説明した目的をかなえることがわかるだろう
。負荷の単なる回転運動を含むジャーナル軸受の実際テ
ストにおいて、編まれた内面繊維を上述したような横切
りの方向（内面でのすべり方向に関し）にすると、繊維
の方向を内面でのすべり方向に一般にそろえた同様な構
造の軸受に比べて著しく耐用年数の長い軸受を生み出す
ことがわかった。そのようなテストをされた軸受は幅が
１インチ（約２．５４伽）、円形孔の直径が１インチ（
約２．５４弧）、外径が１．２５インチ（約３．１８伽
）のものである。軸受にかけた半径方向の荷重は７トン
で、そして各軸受に１分間に１０回の割合で土２５度ず
つの周期の往復回転を受けさせた。編まれた管状のライ
ナの構造に用いられた糸は、４００／６０／町ＦＥより
なる１本の縦糸と、２００ノ１００ノ０で４３巧蚤のノ
メックス（商標）よりなる２本の縦糸とを、１インチ（
約２．５４肌）につき３回撚ってゆるく組み合わせたも
のより構成されている。編管は鰍ま１妻インチ（約３４
９肌）の幅の平坦物に平編みされたもので、名目上の直
径が１インチ（約２．５４肌）であり、その構造におい
て合計５６ニードルが用いられ、管は樹脂のしみ込み前
に洗われかつ乾燥された。第１２図は、上述したテスト
の結果を示すグラフである。

第１２図において、曲線ａはすべり運動面に露出した繊
維がすべり運動方向を横切る方向に導かれている場合と
示し、曲線ｂはすべり運動面に露出した繊維がすべり運
動方向に沿った方向に導かれている場合を示す。本発明
は好ましい形および方法で説明されたが、本発明から逸
脱しないで変形がなさされることが理解されるだろう。

例えば、負荷時のすべり運動の主な方向に関する繊維の
方向の同様な原理は、【ａー軸受面が平坦な構造（その
場合、平坦な編物は構成され、即ち管状編物は平らな布
片を作るために長手方向に切断される）にも、また【ｂ
ｌライナが素子の本体に対し外側であるところの回転軸
受の構造にも、同様に適用できる。勿論、外側凸状面に
対するこのような編まれた管の幾つかの適用において、
外側軸受素子の同様に形作られた凹形面の回転支持（即
ち、負荷時の単なる回転運動）のためには、編管の第５
図のような方向は軸受面に長手方向に方向づけられた面
１６を露出するように用いられるべきである。以下本発
明の実施の態様を列挙する。

‘１） 所望の方向のすべり運動面に沿って負荷を摺動
可能に支持するための低摩擦軸受素子において、内側お
よび外側の軸方向に延在する面をもつ環状ボディを含み
、該環状ボディの一方の面は、上記すべり運動面にあり
、かつＴＦＥ繊維および他の繊維よりなるゆるく撚られ
た糸にて編んで樹脂をしみ込み硬化させた管状の布の露
出した面によって特徴づけられており、上記環状ボディ
の一方の面に露出した繊維は上記すべり運動面のすべり
運動方向を一般的に横切る方向に導かれている低摩擦軸
受素子。

‘２｝ 所望の移動方向が主に円周方向であり、上記面
に露出した繊維は主に上記布の管軸線の方向に沿っての
びている上記‘１１項の軸受素子。

【３１ 上記露出面の輪郭が円柱形であるところの上記
■項の軸受素子。【４’上記露出面の輪郭が球面状であ
るところの上記｛２１項の軸受素子。

蹴 上記露出面の輪郭がねじ山の螺旋状の進みによって
特徴づけられるところの上記■項の軸受素子。

棚 上記露出面の輪郭は互に隣接した円柱形および半径
方向平面形の表面を含むところの上記■項の軸受素子。

【７１ 上記露出面の輪郭が円錐形であるところの上記
｛２ー項の軸受素子。！８１ 主に鞠方向がすべりの移
動路を特徴づけ、上誌面に露出した繊維は該面の円周方
向に一般に導かれているところの上記｛１｝項の軸受素
子。

【９１上記露出面の輪郭が円柱形であるところの上記（
８１項の軸受素子。ＯＱ 上記露出面の輪郭が断面にお
いて一定の多角形であるところの上記■項の軸受素子。

ＯＵ 上記露出面の輪郭は互に隣接した円柱形および半
径方向の表面によって特徴づけられ、該半径方向の表面
は上記円柱形表面の軸線の延在方向に延在した平面内に
あるところの上記（８｝項の軸受素子。

０２ 上記ＴＦＥ繊維および他の繊維の比率は体積にお
いてＴＦＥが３５〜４５％であるところの上記【１｝項
の軸受素子。

蹴 上記ＴＦＥ繊維および他の繊維が連続的であるとこ
ろの上記糊項の軸受素子。

他 所望の方向のすべり運動面に沿って負荷を摺動可能
に支持するための低摩擦軸受素子の製造方法において、
ＴＦＥ繊維および他の繊維よりゆるく撚られた糸を用い
ることと、該糸にて編管を、該緑管の一面に露出した繊
維が主に管軸線の方向に沿ってのび且つ該糠管の他面に
露出した繊維が主に管軸の周囲方向に沿ってのびるよう
に作ることと、硬化していない合成樹脂を上記緑管にし
み込ませることと、上記負荷の輪郭に一致した造型表面
を有する選ばれた造型素子に上記編管を、上記すべり運
動面のすべり運動方向に関して露出繊維ののびている主
な方向が大きく食違うよう選んで一致させることと、上
記編管がこのような形にある間に上記樹脂を硬化させる
こととを含む低摩擦軸受素子の製造方法。

０３ すべり運動の方向が主に円周方向であり、上記絹
管の上記選ばれた側の露出繊維が上記管藤線の方向に沿
ってのびているところの回転軸受を作るために用いられ
る上記（１４）項の方法。

棚 上記所定輪郭が円柱形であるところの上記（１５）
項の方法。０７）上記所定輪郭が球面形であるところの
上記（１５）項の方法。

■ 上記所定輪郭がねじの螺旋状の進みによって特徴づ
けられるところの上記（１５）項の方法。

■ 上言己所定輪郭は互に隣接した円柱形および半径方
向平面状の表面によって特徴づけられるところの上記（
１５）項の方法。物 上記所定輪郭が円錐状面によって
特徴づけられるところの上記（１５）項の方法。

脚 すべり運動の方向が主に軸方向であり、上記編管の
上記選ばれた側の露出繊維が主に上記編管の軸線の周囲
方向に沿ってのびているところの管状軸受を作るために
用いられる上記（１４）項の方法。

■ 上記所定輪郭が円柱形であるところの上記（２１）
項の方法。

■ 上記所定輪郭が断面において一定の多角形であると
ころの上記（２１）項の方法。

妙 上記所定輪郭は互に隣接した円柱形および半径方向
の表面によって特徴づけられ、該半径方向の表面は上記
円柱形表面の鼠線の延在方向に延在した平面内にあると
ころの上記（２１）項の方法。

蹴 上記ＴＦＥ繊維および他の繊維の比率は体積におい
てＴＦＥが３５〜４５％であるところの上記（１４）項
の方法。

■ 上記縄管は樹脂をしみ込ませる前に離型剤の溶剤中
で洗われるところの上記（１４）項の方法。

御 上記布の編み構造が平編みの種類であるところの上
記（１４）項の方法。

脇 上記造型面輪郭は該輪郭にて特徴づけられた外側表
面を有する長い心棒を用いることで得られ、上記輪郭に
上記布を一致させる工程は、樹脂をしみ込まされた布の
囲りに樹脂にぬれたガラス繊維を円周方向にしっかりと
巻付けることを含む上記（１４）項の方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の軸受を一部を破断して示した簡略図、
第２図は第１図の軸受を作るのに用いたラィナ物質の斜
視図、第３図および第４図は第２図のラィナ物質の内面
および外面の拡大写真、第５図は第２図のラィナ物質を
裏返して示した第２図と同様な図、第６図から第９図ま
では第１図の軸受の変形実施例の断面図、第１０図およ
び第１１図は他の変形実施例の断面図、第１２図はテス
トの結果を示すグラフである。 図中において、１川ま軸受、１１はシャフト、１３はラ
ィナ、１４は裏打ち、２川ま内側リング、２１は外側リ
ング、２２はライナ、２５はナット、２６はリードねじ
、２７はライナ、３川ま内側リング、３４は外側リング
、３５はラィナ、３６は内側リング、３７は外側リング
、４川よりング、４１はロッド、４２はラィナ、４５は
榛、４７は軸受リング、４８はラィナ、４９は挿入物を
示す。でＰ‐１‐ ュ『‐乙‐ で『凸・ も中 で『５ 」『．白． ュｑ７ 」『．５ トコ日‐ で」『‐旧 」 １１‐ で『１乙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所望の方向のすべり運動面に沿って負荷を摺動可能
   に支持するための低摩擦軸受素子において、内側および
   外側の軸方向に延在する面をもつ環状ボデイを含み、該
   環状ボデイの一方の面は、上記すべり運動面にあり、か
   つＴＦＥ繊維および他の繊維よりなるゆるく撚られた糸
   にて編んで樹脂をしみ込み硬化させた管状の布の露出し
   た面によつて特徴づけられており、上記環状ボデイの一
   方の面に露出した繊維は上記すべり運動面のすべり運動
   方向を一般的に横切る方向に導かれている低摩擦軸受素
   子。 ２ 所望の方向のすべり運動面に沿って負荷を摺動可能
   に支持するための低摩擦軸受素子の製造方法において、
   ＴＦＥ繊維および他の繊維よりなるゆるく撚られた糸を
   選ぶことと、該糸にて編管を、該編管の一面に露出した
   繊維が主に管軸線の方向に沿つてのび且つ該編管の他面
   に露出した繊維が主に管軸の周囲方向に沿つてのびるよ
   うに作ることと、硬化していない合成樹脂を上記編管に
   しみ込ませることと、上記負荷の輪郭に一致した造型表
   面を有する選ばれた造型素子に上記編管を、露出繊維の
   のびている主な方向が上記すべり運動面のすべり運動方
   向とは大きく食違うよう選んで一致させることと、上記
   編管がこのような形にある間に上記樹脂を硬化させるこ
   ととを含む低摩擦軸受素子の製造方法。