JPS62288721A

JPS62288721A - 固体潤滑剤埋め込み型セラミツクス軸受およびその製造方法

Info

Publication number: JPS62288721A
Application number: JP13296786A
Authority: JP
Inventors: Jun Isono; 純磯野; Atsuhiro Takagi; 高木　淳宏
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1986-06-09
Filing date: 1986-06-09
Publication date: 1987-12-15

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】３、発明の詳細な説明［産業上の利用分野コ本発明はセラミックス軸受に関し、詳しくは断面形状に
丸みを持った固体潤滑剤埋め込み清を成形し焼成した固
体潤滑剤埋め込み型セラミックス軸受とその製造方法に
関する。

［従来の技術］従来、固体潤滑剤埋め込み型軸受に用いられてきたのは
、高力黄銅、砲金などの鋼合金や鋳鉄といった金属をベ
ースとし、固体潤滑剤を埋設したものが主流であった。

この他、金属よりも耐荷重性、耐摩耗性、耐食性などの
点で優れたセラミックスをベースに用いることも提案さ
れている（特開昭５９　２０８２１９号公報）、確かに
セラミックスは軸受として上述のような機能的に有利な
面が多いが、加工性においては、硬質で脆性材料のセラ
ミックスに、穿孔や溝付けを施すことは容易ではない、
すなわち、従来の金属加工用工具では強く硬いセラミッ
クスに対しなかなか刃が立たないし、加工中に強い衝撃
を加えすぎて素材を破壊してしまう危険性もある。

さらに、セラミックスを機械部品として使用する際には
、その靭性の欠如ゆえに、慎重な形状選定が要求される
。その点において前述の提案（特開昭５９−２０８２１
９号公報）では、第２図のようにベースセラミックス１
に、従来の金属ベースの場合と同様に、角型断面の講２
を設けた点に問題が存する。すなわち、軸受全体を断面
的に見ると、急な形状変化があるため、これらの箇所特
に２ｂ、２０点には局部的な応力集中が生じやすい。

ところがベースセラミックス１では、金属のような塑性
変形による応力集中緩和は期待できず、これらの部分を
起点にクラックが成長し、ついには全体破壊に至るのが
常である。また、講２の切り込み口の２ａ、２ａ点など
のように、その先端の肉厚が薄い場合においても、金属
に比べごく小さな傷が原因となって欠損してしまうとい
う問題がある。

［発明が解決しようとする問題点コ本発明は従来の固体潤滑剤埋め込み型セラミックス軸受
の穿孔や清付け、さらには内径研削といった加工段階に
おける問題点および溝型の形状によって生ずる問題点に
鑑みてなされたものであって、焼結後の軸受内面加工の
省略および使用時における溝部への応力緩和を図った固
体潤滑剤埋め込み型セラミックス軸受およびその製造方
法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明の固体潤滑剤埋め込み型セラミックス軸受は、断
面形状に丸みを持たせた固体潤滑剤埋め込み溝を具備し
たことを要旨とする。

また、本発明の固体潤滑剤埋め込み型セラミックス軸受
の製造方法は、固体潤滑剤埋め込み溝を成形し焼成する
ことを特徴とする。

［作用］本発明の固体潤滑剤埋め込み型セラミックス軸受は、固
体潤滑剤埋め込み清の断面形状に丸みを持たせた。丸み
を付ける部位としては、溝の切り込み口、あるいは溝の
底面と側面の接合部である。

かくして、固体潤滑剤埋め込み溝の内面は緩やかに変化
する凹曲面か凸曲面となり、応力集中が緩和されるので
、使用中にクラックが発生して破壊するようなことが防
止される。

また、本発明の固体潤滑剤埋め込み型セラミックス軸受
の製造方法は、固体潤滑剤埋め込み清を成形し焼結する
。そのため、軸受の内周面や溝部は成形体の成形時に形
成されるので、軸受の焼結後に軸受の内周面や溝部の加
工が必要なくなる。

なお、本発明の軸受のベースセラミックスに用いられる
原料粉末とし゛（は、酸化物系のアルミナ（ＡＩ□０１
）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、非酸化物系の窒化珪素（
Ｓｉ、Ｎ＋）、炭化珪素（Ｓ　ｉＣ）などがある。

これらは軸受の要求特性に応じて使い分けられる。

例えば、特に耐窄粍性、高硬度を欲する場かには炭化珪
素あるいは窒１ヒ珪素が良力）ろっし、強度や靭性の需
いものが必要ならばジルコニアが、また、絶縁性材料を
選ぶならアルミナが適しているだろう。

［実施の態様］本発明方法の第１の実施の態様によｈば、固体潤滑剤埋
め込み渭の成形が、所定の径と１型を有したセンターコ
アの周囲に原料粉末を充填した一軸プレスである固体潤
滑剤埋め込み型セラミックス軸受の製造方法が提供され
、この第１の実施の態様によれば、操作が単純で自動化
が可能であり、成形速度が速く量産に適しているとい一
己利点がある。

本発明方法の第２の実施の態様によれば、固体潤滑剤埋
め込み溝の成形が、所定の径と溝型を有したセンターコ
アの周囲に原料粉末を充填１〜たラバープレスである固
体潤滑剤埋め込み型セラミックス軸受の製造方法が提供
され、この第２の実施の態様によれば、静水圧によりあ
らゆる方向から同時に一定の圧力により加圧するので、
均ＩＴ性の良い成形体が得られるという利点がある。

本発明方法の第３の実施の暦楳によれば、固体潤滑剤埋
め込み溝の成形が、押出成形である固体潤滑剤埋め込み
型セラミックス軸受の製造方法が提供され、この第３の
実施の態様によれば、口金の形状を工夫することにより
、比穀的複惟な形状を有する長尺物の成形が可能で、極
めて生産性に優れているという利点がある。

［実施例］本発明の実施例につき以下図面に従って説明する。

第１図の軸受の断面図に示すように、ベースセラミック
ス１上に固体潤滑非１埋め込み溝２を形成した。この溝
２の断面形状には曲率を持たせて曲面が滑らかに連続的
に変化するようにｊ−な、また、渭２の切り込み口２ｅ
、２ｆ点にもベースセラミックス１の肉厚が極度にｉ！
＜ならないように丸みを付けた。この溝２に黒鉛または
テフロン樹脂からなる固体潤滑剤１０を埋設した。この
固体潤滑剤１０の埋設方法は、瞬間系接着剤使用により
保持したり、清深さを大きめにとって圧入あるいは焼ば
めする０本実施例の軸受を使用して耐久性試験を行った
結果、溝の断面が角型の従来例と比較して数段耐久力が
優れていることが確認された。

次に本発明の固体潤滑剤埋め込み型セラミックス軸受の
特に内周面および溝部の製造方法について説明する。

第３図〜第５図では第１の実施例として一軸プレスであ
る金型成形による方法が示されている。

センターコア３は第３図に斜視図を示すように、軸受の
内周面を形成するように原料粉末の収縮率を見込んだ円
柱であって、外周側面３２には円柱を軸線方向に等分す
る位置に多数の溝型３４が設けられている。この溝型３
４の断面は、第１図に示されるような丸みを持った７４
２が形成されるように、山の部分および裾の部分共に円
い曲線となっている。第４図に示すように、ラム６は中
心にセンターコア３が嵌挿できる中空部６２を持った円
柱であり、上下２個のラム６か用意される。

この金型成形による成形方法は、第５１１１に示すよう
に、センターコア３を中心にセラミックスの原料粉末４
を充填し、その回りをコンテナ５で囲いながら上下のラ
ム６で加圧成形する。

本実施例は成形体の密度が不均一になりやすく、焼結後
の寸法精度にも悪影ツを与えるものの、量産に適し、作
業が簡易であるといった利点がある。

次に、第６図および第７図に静水圧成形による第２の実
施例を示す、第６図の横断面図および第７図の縦断面図
に示すように、第１の実施例で用いたセンターコア３を
使用し、これと円筒状のゴム型７との間に原料粉末４を
充填した後、ゴム型７の上下を、センターコア３が挿通
できる挿通孔８２を穿設したゴム益８で固定する。ここ
で用いるゴム型７やゴム菱８にはシリコン系の弾性に富
んだ材マ４を選ぶのが良い、そして、コム型７とゴム益
８およびセンターコア３とゴム藍８の隙間をビニールテ
ープ等で水漏れのないように密封し、静水圧加圧＆１ｉ
ｆｔ（ＣＩＰ）によって成形する。

本実施例では成形体の外径寸法を制御するのが困難で後
加工を要するが、均一密度の成形体が得られるという利
点がある。なお、本実施例ではセンターコア３０は外周
を軸線方向に等分する溝型３４を有するものを示したが
、第８図に示すように、センターコア３０にねじを切っ
てらせん状の溝型３４を形成したものを用いても良い、
これを第６（！ｌおよび第７図の成形方法と全く同様に
使用すれば、成形体の内周面にもらせん状の溝がつくこ
とになる。成形が完了したら、センターコア３０をおね
じの要領で抜いてやればよい。

次に第９図に第３の実施例である押出成形による製法を
示す、これまでと違ってセンターコア３を原料粉末に対
して固定する必要はなく、押し出し口直前に溝型のつい
たセンターコア３を設置しておけばよい。原料粉末４は
適当な有機溶剤と水を混合してコンテナ５内に充填され
、後方より押出しスクリュー９によって押される０本実
施例では金型成形と同様に、縦方向の形状変ｆヒが不可
能ではあるが、連続的に大址生産が可能であるという利
点がある。

なお、これまで述べたような特殊センターコア使用によ
る成形技術は、前述の実施例の他にも射出成形、鋳込み
成形などにも応用できる。

こうして成形完了したものについては、センターコアを
抜き取らねばならないが、原料粉末４を充填する前に、
ステアリン酸亜鉛などの峠型剤をセンターコア３の表面
に塗布しておくと、型抜きが容易である。

さて、成形体はその後焼結工程を経て内径、外径、端面
などを所定の寸法、面粗さに仕上げられる。焼結工程で
のセラミックスの収縮率はその種類によって特定の値を
持ち、また焼結後の内周面の面粗さは成形時のセンター
コアの面粗さに従う。

よってセンターコアの径や面粗さ、さらに焼結による収
縮率を高精度で管理できるならば、焼結後の内周面加工
が全く省略できる。

第１０図は上記のような製造過程を経て、ベースセラミ
ックス１の溝２に固体潤滑剤１０を埋設してできた完成
品の斜視図を示す。なお、第８図に示したようならせん
状溝型３４を持ったセンターコア３０を成形段階で用い
ｆＳ場合、固体潤滑剤１０を埋め込むことは極めて困難
である。そのような際には第１１図に示すごとく、円柱
形のセンターコア３をベースセラミックス１に貫通させ
てから、微細に砕いた固体潤滑剤１０、硬化剤と適当な
溶７ＦＩＩを混ぜて漕２に流し込めばよい、第１０図に
示したような、軸方向に同体潤、ｆｔ剤１０を配置した
軸受け、回転運動には適するが、スラスト運動には向い
ていない、しかしながら、ちせん状に固体潤滑剤１０が
配置してあれば、両方の運動に対して万能である。

［発明の効果コ本発明の固体潤滑剤埋め込み型セラミックス軸受および
その製造方法は、以上説明ｊ−たように、固体潤滑剤埋
め込み渭の断面形状に丸みを持たせた軸受であり、この
固体潤滑剤埋め込み講は予め成形した後に焼成する製造
方法であって、埋め込み清の内面は滑らかに変化する曲
面となるため、加工時あるいは使用中の溝内面への応力
鋏中が緩和され、軸受の破壊や欠損が防止でき、耐久力
が増加する。また、本発明によれば、セラミックス製の
固体潤滑剤埋め込み型軸受の製造において、成形段階で
軸受内周面に容易に溝付けが行えるので、焼結後の溝付
は工程が省略できるばかりでなく、センターコアの寸法
精度、表面粗さが良好ならば、時には内周面の士上げ加
工を全く省くことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１［２Ｉは本発明の固体潤滑剤埋め込み型セラミック
ス軸受の溝の断面図、第２図は従来の固体潤滑剤埋め込
み型セラミックス軸受の溝の断面図、第３図はセンター
コアの斜視図、第４図は金型成形に用いられろラムの斜
視図、第５図は金型成形のｊｌｌ断面図、第６図は静水
圧成形の横断面図、第７図は静水圧成形の縦断面図、第
８０はらせん状溝型を有するセンターコアの斜視図、第
っ図は押出成形の断面図、第１０図は溝に固体潤滑剤を
充填した状態の軸受の斜視図、第１１図はらせん状溝を
有する軸受の固体潤滑剤の充填を説明するための断面図
である。１・・・ベースセラミックス、２・・・溝、３・・　・
センターコア、４・　・　・原ｆｌ　ＱＪＪ末、５・・
・コンテナ、６・・・ラム、７・・・ゴム型、８・・・
ゴム蓋、９・・・押出しスクリュー、１゜・・・固体潤
滑剤斤ル硅ヰ第１　図２り　　　　　　　　２Ｃ第３図　　　　　　　　　　　Ｖ！″図′ｌＡ５　図第６０第８図１人第９図 ″′−９

Claims

【特許請求の範囲】

（１）断面形状に丸みを持たせた固体潤滑剤埋め込み溝
を具備したことを特徴とする固体潤滑剤埋め込み型セラ
ミックス軸受。
（２）固体潤滑剤埋め込み溝を成形し焼成することを特
徴とする固体潤滑剤埋め込み型セラミックス軸受の製造
方法。
（３）固体潤滑剤埋め込み溝の成形が、所定の径と溝型
を有したセンターコアの周囲に原料粉末を充填した一軸
プレスである特許請求の範囲第２項に記載の固体潤滑剤
埋め込み型セラミックス軸受の製造方法。
（４）固体潤滑剤埋め込み溝の成形が、所定の径と溝型
を有したセンターコアの周囲に原料粉末を充填したラバ
ープレスである特許請求の範囲第２項に記載の固体潤滑
剤埋め込み型セラミックス軸受の製造方法。
（５）固体潤滑剤埋め込み溝の成形が、押出成形である
特許請求の範囲第２項に記載の固体潤滑剤埋め込み型セ
ラミックス軸受の製造方法。