JPS63203916A - 動圧形すべり軸受およびその製造方法 - 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〕 この発明は、合成樹脂よりなる動圧形すべり軸受および
その製造方法の改善に関する。

〔従来の技術〕

一般に、合成樹脂よりなる筒状の動圧形すべり軸受、と
くに内径面に動圧発生用のみぞを設けた軸受は、弾性の
ある合成樹脂材料を用いて成形型により成形し、樹脂成
形体の弾性を利用して成形型から軸方向に引き抜くとい
う方法で製造されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この種の動圧形すべり軸受は、成形時における合成樹脂
材料の体積変化が大きいために、内径寸法および形状の
精度が確保されず、また熱膨張係数が大きいために、使
用時の温度変化に対する軸受内径寸法の安定性にも欠け
ることが多く、軸受内径面が相手部材の回転軸に局部的
に強く接触したり、動圧発生用みぞの潤滑剤巻き込み作
用が不均一になって回転軸の振れ精度、耐久性、耐荷重
性が低下するという問題がある。

また、この種の軸受は、軸受すきまを小さく設定するこ
とにより負荷容量が大きくなり、低粘性の潤滑剤を用い
てトルクを小さくすることができるので好都合であるが
、従来の合成樹脂製の軸受では、上述のように内径寸法
および形状に高度の精度が得られないために、軸受すき
まを小さくすることができず、動圧形軸受としての性能
が十分には発揮されないという問題がある。

さらに、従来の合成樹脂製の軸受は、成形時に樹脂材料
が固化または硬化したときに体積が収縮して内型に密着
するため、軸受内径面に形成された動圧発生用みぞが、
内型のみぞ成形用突条相互間の凹状部分に喰い込んだ状
態となり、樹脂成形体を軸方向に離型する際に動圧発生
用みぞが損傷しやすいという問題がある。

この発明は、上記のような問題を解決して、軸受内径面
の寸法精度と形状精度とが高く、軸受内径の膨張率を使
用温度に応じて任意に設定でき、内径寸法の温度変化に
対する安定性にすぐれた動圧形すべり軸受とその製造方
法と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〕

この発明の動圧形すべり軸受は、金属製の外筒体の内径
面に、熱硬化性樹脂よりなり、かつ内径面に動圧発生用
みぞを有する薄肉内筒体が固着された軸受であって、こ
の薄肉内筒体はその成形時に固着手段を介して外筒体の
内径面に固着保持されている。

この発明の動圧形すべり軸受の製造方法は、内径面にあ
らかじめ固着手段が施された金属製の外筒体を外型に嵌
装し、動圧発生用みぞの形状に対応する突条が外周面に
配列された内型と外型に嵌装された外筒体との間の細幅
の環状空間に、熱硬化性樹脂の成形材料を加熱溶融して
供給し、この成形材料を硬化させて内筒体を成形すると
ともに、成形された内筒体を外筒体の固着手段を介して
外筒体に固着保持せしめて内筒体と外筒体とが一体とな
った積層構造とする。しかる後、この積層構造体を軸方
向に抜き出して離型する。

第１図は、この発明の動圧形すべり軸受ＩＯを一部切り
欠いて示した斜視図であり、符号１１は外筒体、１５は
内筒体をそれぞれ示す。第２図は第１図の外筒体１１を
一部切り欠いて示した斜視図である。

外筒体１１の内径面には、軸方向の凹溝１２と周方向の
凹溝１３とがそれぞれアンダーカット状に複数条設けで
ある。内筒体１５の内径面には、ヘリングボーン状の動
圧発生用みぞ１６が軸方向に波形状に接続して形成され
ている。この内筒体１５は、その成形材料である熱硬化
性樹脂が外筒体１１の凹溝１２，１３に入り込んで楔状
になり、外筒体１１に強固に固着して保持されている。

外筒体１１の凹溝１２．１３は内筒体１５の固着手段で
あるが、この凹溝１２．１３だけでなく、適宜の接着剤
が外筒体１１の内径面に塗布されていてもよく、また凹
溝１２．１３を省略して接着剤が塗布されているだけで
もよい。

上記の外筒体１１は、アルミニウムなどの金属を素材と
して適宜の肉厚の円筒状に成形され、内筒体１５は流動
性のす（れた熱硬化性樹脂、たとえばエポキシ樹脂を成
形材料として０．２鰭〜２ａｍの薄い肉厚となるように
成形されている。内筒体１５の成形材料である熱硬化性
樹脂としては、上記のほかフェノール樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂などを使用する
ことができる。

第３図および第４図は、この発明の製造方法に使用する
成形型とこれによる製造工程との一例を示したものであ
る。

成形型は外型２０と外型２０内に装入された内型２５と
からなり、外型２０は上型２０ａと下型２０ｃとがそれ
ぞれ中型２０ｂの上方と下方とに分離可能な分割形にな
っており、内型２５の外周面には、内筒体１５に形成さ
れる動圧発生用みぞ１６成形用として、このみぞ１６の
形状に対応する突条２６が設けられている。

この成形型を用いて第１図の動圧形すべり軸受を製造す
るに当たっては、まず外型２０の上型２０ａと下型２０
ｃとをそれぞれ上方と下方とへ移動して中型２０ｂから
分離しておいて、外筒体１１を中型２０ｂの内周面に密
着状態で嵌装した後、上型２０ａと下型２０ｃとを原位
置に戻して第３図のように組み立てる。この状態で外筒
体１１の内周面と内型２５の外周面との間には、０．２
〜２鰭の細幅の環状空間が形成されている。

外筒体１１を外型２０の中型２０ｂに嵌装する際、外筒
体１１の内周面にあらかじめ熱硬化樹脂系の接着剤を塗
布して乾燥させたものを使用してもよい。

次いで、内型２５と外筒体１１との間の環状空間に、熱
硬化性樹脂に補強材、その他の材料を混入した成形材料
を、たとえばトランスファ成形機により供給する。この
成形材料ばあらかしめ加熱して溶融したものを所定の圧
力をかけて押し込み、成形型を所定の温度に加熱する。

これにより、成形材料が硬化して内筒体１５が成形され
るとともに、内筒体１５と外筒体１１とが一体になった
積層構造体であるこの発明の軸受１０が製造される。

上記の軸受１０を成形型から離型するときは、第４図に
矢印で示すように外型２０の上型２０ａと下型２０ｃと
を中型２０ｂから分離し、軸受ｌＯの下端面をエジェク
タービン３０により押し上げて軸方向上方に抜き出す。

離型された軸受１０の内筒体１５の内径面には、内型２
５の突条２６によって動圧発生用みぞ１６が形成されて
おり、内筒体１５が外筒体１１の内周面に接する部分は
、外筒体１１の凹溝１２，１３の中に楔状に入り込んで
強固に接合している。

外筒体１１の内周面に接着剤を塗布した場合は、外筒体
１１に対する内筒体１５の接合強度をさらに高くするこ
とができる。

上記の方法によって製造された軸受１０は、成形型内で
成形された熱硬化性樹脂よりなる内筒体１５が、金属製
の外筒体１１に凹溝１２，１３などの固着手段を介して
固着しているので、内筒体１５の成形材料が硬化したと
きの体積収縮が内径面倒への収縮とならずに、外筒体１
１側への収縮となって肉厚が減少する。このため、内筒
体１５の内径面は若干膨張して内型２５との間に微小な
すき間が生じた状態となる。したがって軸受１０を離型
するときに、内筒体１５の内径面に形成された動圧発生
用みぞ１６を損傷させることなく容易に抜き出すことが
できる。

また、この発明の軸受１０は、内筒体１５の厚さが０．
２〜’ｌ　ａｍの薄肉であるから、内筒体１５の成形時
において成形材料が均一に硬化して収縮量が小さくなり
、肉厚の不同部分が生じない。このため軸受１０の内径
寸法にばらつきがなくなり、形状精度も高くなる。

さらに、この発明の軸受１０は、使用中に温度上昇が生
じた場合でも、内筒体１５の厚さが０．２〜２龍の薄肉
であるから、軸受内径の収縮量が小さくなるだけでなく
、熱硬化性樹脂により成形されているので、熱による内
径寸法と形状の変化が少なく、成形当初の内径精度を維
持することができる。

この発明の軸受と従来の合成樹脂単体の軸受との試作品
について、軸受内径面の寸法精度および形状精度を測定
した結果を第１表に示す。本発明の外筒体はアルミニウ
ム、内筒体は炭素繊維入りのエポキシ樹脂であり、従来
品は炭素繊維入りのナイロンである。

なお、この発明の軸受は、外筒体の金属材料と内筒体の
合成樹脂材料との線膨張係数をそれぞれ特定の値のもの
を選定することにより、軸受内径の温度上昇による膨張
量は、この発明者が実験によって得た次の関係式を用い
て任意に設定することができる。

ｅ　：　軸受内径の線膨張率／’ｃ ｅｐ　：　内筒体の線膨張率／’Ｃ Δｅ：　外筒体と内筒体との線膨張率の差／”ＣＤ　：
　内筒体の外径（鳳■） ｄ　：　内筒体の内径（韻） ΔＴ：　温度上昇（°Ｃ） 上式から軸受の内筒体の設計寸法（Ｄおよびｄ）に応じ
てΔｅを適当に設定することにより、ΔＴに対応するｅ
を求めることができる。したがって、軸受内径の温度上
昇による膨張■を回転軸の膨張量と同一にすることがで
きることになり、軸受使用中に周囲温度が変化した場合
でも、軸受すきまが変動しない軸受が得られる。

第５図は、この発明の軸受の内径膨張量と温度上昇との
関係の一例として、アルミニウムの外筒体に炭素繊維入
りエポキシ樹脂の内筒体を積層した軸受（軸受内径１０
鶴、外筒体の肉厚１鰭、内筒体の肉厚０．７　ａｍ　）
について、軸受内径の膨張量が回転軸の鋼の膨張量とほ
ぼ同等となることを示したものである。

〔実施例〕

外筒体はアルミニウム（ＪＩＳＡ５０５２）、内筒体は
炭素繊維２０％、シリカ粒子５０％入りのエポキシ樹脂
を使用した。外筒体の肉厚はｌ　＊＊、内筒体の肉厚は
０．７　ａｍ、軸受内径は１０１１である。

成形型の内型の外周面には、ヘリングボーン状の動圧発
生用みぞの形状に対応する突条を５μｍの高さで設けた
。

外筒体には、その内周面にポリベンズイミダゾール系の
接着剤を塗布して乾燥させた。

この外筒体を成形型の外型の内周面に嵌装し、外筒体と
内型との間の環状空間に、トランスファー成形機により
成形材料を加熱溶融して注入した。

成形型の内圧は３００ｋｇｆ／ｃＪ、温度は１７０°Ｃ
とし、注入時間５秒、保圧時間５５秒、硬化時間６０秒
を経過したときに、成形型の外型を分離してエジェクタ
ービンで軸方向に押し出したところ、軸受内径面に形成
された動圧発生用みぞには全く損傷のない軸受を容易に
抜き出すことができた。

このようにして得られた軸受について耐久試験を行った
結果を、従来の合成樹脂単体の軸受と対比すると第６図
に示すとおりである。

従来の軸受は、エポキシ樹脂よりも摺動性にすぐれてい
るポリアセタール樹脂を用いて、この発明の軸受と同一
仕様に成形したものを使用した。

各試験品の軸受内径面の寸法形状精度と軸受ずきまとを
第２表に示す。

第２表 耐久試験は次の条件下で行った。

ラジアル荷重　　　　　　　　１ｋｇｆ／’ｃＩ＋１回
転軸（鋼製）の周速　　　１０ｍ／ｍｉｎ周囲温度　　
　　　　　　　７０°Ｃ 潤滑剤　　　　　　　　　　グリース 回転軸の回転中におけるトルクを連続的に測定し、この
測定値から算出した軸受の動摩擦係数の試験時間による
推移を示したものが第６図であり、同図から明らかなよ
うに、従来の軸受は短時間で急激に動摩擦係数が上昇す
るが、この発明の軸受の動摩擦係数は４０００時間経過
後も一定であり、従来の軸受よりも１０倍以上もの長い
耐久寿命を有することが確認された。

このように大きな差がつくのは、この発明の軸受の内径
寸法および形状の精度が従来の軸受に比べて格段にすぐ
れていることに由来するものであり、この発明の軸受は
軸受すきまを小さくして使用できるのに対し、従来の軸
受は大きな軸受すきまでなければ使用できないために、
動圧発生用みぞによる潤滑剤の巻き込み作用が不均一に
なって油膜切れを起こす頻度が高くなり、その結果、軸
受内径面が摩耗してトルク上昇を招き、短時間で回転不
能の状態となったものである。

第７図は、この発明の他の実施例であり、ハウジング兼
用のフランジ付き外筒体１１に、内径面の軸方向に間隔
をおいて２個所に動圧発生用みぞ１６ａ、１６ｂを有し
、一方の軸端部の底面にスラスト軸受面１７を形成した
内筒体１５を成形時に固着した軸受を示したものである
。

この軸受は、前記実施例と同様の材料を用いてトランス
ファ成形により製造したものであるが、外筒体１１の内
周面には、あらかじめポリイミド系の接着剤を塗布して
乾燥させ、内筒体１５の成形材料が硬化して外筒体１１
と一体となった軸受を離型した後、さらにボストキュア
を行って接着剤を十分に硬化させた。

この実施例の軸受は、外筒体１１がハウジングを兼用し
ているため、別のハウジングに軸受を組み込む手間が不
要となるほか、内筒体１５の内周面の２個所に同一の内
型によって動圧発生用みぞ１６ａ、１６ｂを形成するこ
とができるので、それぞれの動圧軸受部の同軸度を高精
度に仕上げることができる。

第８図および第９図は、この発明のさらに他の実施例と
して動圧形のリニアすべり軸受を示したものである。

角柱状のハウジング兼用の外筒体１１に、ヘリングボー
ン状の動圧発生用みぞｌＧが内径面の周方向に波形状に
接続して形成された内筒体１５を成形時に固着している
。

この実施例のように、動圧形のリニアすべり軸受にこの
発明を適用することにより、軸受内径面の寸法精度が高
くなり、軸受すきまを小さくして使用することができる
ため、油膜が十分に形成され、ステイクスリップの生じ
ないリニアすべり軸受が得られる。

外筒体１１の外形については、実施例のような角柱状に
限らず、円筒状、その他の任意の形状のものを使用する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の動圧形すべり軸受は１
．動圧発生用みぞを内径面に有する熱硬化性樹脂製の薄
肉内筒体が、その成形時に固着手段を介して金属製の外
筒体の内径面に固着された構成のものであるから、内筒
体の成形時における肉厚が均一であって内径寸法と形状
とが高精度になり、軸受すきまを小さくして使用するこ
とがきるため、回転軸の振れ精度が向上し、負荷容量が
大きくて小さなトルクで使用できる耐久性にすぐれた軸
受が得られるだけでなく、使用中に温度変化が生じた場
合でも内筒体が薄肉の熱硬化性樹脂であるため、軸受の
内径寸法および形状が変化することなく高精度を維持す
ることができる。

また、この発明によれば、外筒体の金属材料と内筒体の
合成樹脂材料との線膨張係数を適宜選定することによっ
て、軸受内径の線膨張率を任意に設定することができる
から、回転軸と同等の線膨張率を有する軸受としての使
用が可能となり、軸受使用中の温度変化によっても軸受
すきまが変動しない軸受となる。

さらに、この発明の動圧形すべり軸受の製造方法は、外
型に嵌装された金属製の外筒体と内型との間の細幅の環
状空間に熱硬化性樹脂の成形材料を供給し、この成形材
料を硬化させて内筒体を成形し、内型に設けられたみぞ
成形用の突条により動圧発生用みぞを形成するとともに
、外筒体に設けられた固着手段を介して内筒体を外筒体
に固着させて積層構造とした後に、軸方向に離型する構
成としているから、内筒体の成形材料が硬化するときに
、内径面がわずかに膨張して内型との間に微小なすきま
が形成され、内径面の動圧発生用みぞを損傷させずに軸
方向に離型することが可能となり、軸受内径面の寸法お
よび形状が高精度であって、しかも動圧発生用みぞの形
状を完全に備えた高品質の軸受の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の動圧形すべり軸受の一例を一部切り
欠いて示す斜視図、第２図は第１図の軸受の外筒体を一
部切り欠いて示す斜視図、第３図はこの発明の製造方法
に使用する成形型の一例と成形時の状態とを示す縦断側
面図、第４図は＾１を型持の状態を示す縦断側面図、第
５図は温度上昇による軸受内径の膨張量を示すグラフ、
第６図は軸受の動摩擦係数の時間的変化を示すグラフ、
第７図はこの発明の動圧形ずべり軸受の他の例を示す縦
断側面図、第８図はこの発明の動圧形ずべり軸受のさら
に他の例を示す縦断側面図、第９図は第８図のＡ−Ａ線
に沿う断面図である。 図中、１０は動圧形すべり軸受、１１は外筒体、１２．
１３は凹溝、１５は内筒体、１６は動圧発生用みぞ、２
０は外型、２５は内型、２６は動圧発生用みぞ成形用の
突条である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属製の外筒体の内径面に、熱硬化性樹脂よりな
   り、かつ内径面に動圧発生用みぞが形成された薄肉内筒
   体を固着してなる動圧形すべり軸受であって、前記薄肉
   内筒体は、その成形時に固着手段を介して外筒体の内径
   面に固着保持されていることを特徴とする動圧形すべり
   軸受。
2. （２）薄肉内筒体がエポキシ樹脂よりなる特許請求の範
   囲第１項記載の動圧形すべり軸受。
3. （３）薄肉内筒体がフェノール樹脂よりなる特許請求の
   範囲第１項記載の動圧形すべり軸受。
4. （４）薄肉内筒体が不飽和ポリエステル樹脂よりなる特
   許請求の範囲第１項記載の動圧形すべり軸受。
5. （５）薄肉内筒体がジアリルフタレート樹脂よりなる特
   許請求の範囲第１項記載の動圧形すべり軸受。
6. （６）金属材料よりなり、あらかじめ内径面に固着手段
   が施された外筒体を外型に嵌装し、動圧発生用みぞの形
   状に対応する突条が外周面に配列された内型と前記外型
   に嵌装された外筒体との間の細幅の環状空間に、熱硬化
   性樹脂を加熱溶融した成形材料を供給し、この成形材料
   を硬化させて内筒体を成形するとともに、これを外筒体
   に固着手段を介して固着保持せしめて内筒体と外筒体と
   が一体となった積層構造とし、しかる後、内筒体と外筒
   体との積層構造体を外型および内型から軸方向に抜き出
   して離型することを特徴とする動圧形すべり軸受の製造
   方法。
7. （７）外筒体の内周面に設けた多数条の凹溝を固着手段
   とした特許請求の範囲第６項記載の動圧形すべり軸受の
   製造方法。
8. （８）外筒体の内周面に塗布した接着剤を固着手段とし
   た特許請求の範囲第６項記載の動圧形すべり軸受の製造
   方法。
9. （９）外筒体の内周面に設けた多数条の凹溝と塗布した
   接着剤とを固着手段とした特許請求の範囲第６項記載の
   動圧形すべり軸受の製造方法。
10. （１０）接着剤として熱硬化性樹脂系の接着剤を使用す
    る特許請求の範囲第８項または第９項記載の動圧形すべ
    り軸受の製造方法。