(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6226417
(24)【登録日】2017年10月20日
(45)【発行日】2017年11月8日
(54)【発明の名称】軸受装置およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
F16C 35/02 20060101AFI20171030BHJP
F16C 33/20 20060101ALI20171030BHJP
F16C 17/02 20060101ALI20171030BHJP
【FI】
F16C35/02 Z
F16C33/20 Z
F16C17/02 Z
【請求項の数】7
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2013-170840(P2013-170840)
(22)【出願日】2013年8月20日
(65)【公開番号】特開2015-40577(P2015-40577A)
(43)【公開日】2015年3月2日
【審査請求日】2016年8月10日
(73)【特許権者】
【識別番号】000103644
【氏名又は名称】オイレス工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104570
【弁理士】
【氏名又は名称】大関 光弘
(72)【発明者】
【氏名】大久保 健太郎
【審査官】
上谷 公治
(56)【参考文献】
【文献】
実開昭63−187724(JP,U)
【文献】
特開平11−247869(JP,A)
【文献】
特開昭64−021212(JP,A)
【文献】
特開2009−008110(JP,A)
【文献】
転がり軸受工学編集委員会著,転がり軸受工学,株式会社養賢堂,1975年 7月10日,P260〜P261
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16C 35/02
F16C 17/02
F16C 33/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転体のラジアル方向の荷重を支持する軸受装置であって、
第一の素材で形成された円筒状の軸受ブッシュと、
第二の素材で形成され、前記軸受ブッシュの長さよりも長い挿入孔を有し、当該挿入孔に前記軸受ブッシュが挿入されたハウジングと、
前記ハウジングの挿入孔の両端部側にそれぞれ設けられ、当該挿入穴に挿入された前記軸受ブッシュの当該挿入穴からの抜けを防止する抜け防止手段と、を備え、
前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
第三の素材で形成され、前記軸受ブッシュの内径よりも大きな内径を有する、前記ハウジングの挿入孔に圧入されたリング状のストッパであり、
前記第一の素材には、前記第二の素材および前記第三の素材より線膨張係数の大きい素材が用いられ、
前記第三の素材には、前記第二の素材との線膨張係数の差が前記第一の素材と前記第二の素材との線膨張係数の差よりも小さい素材が用いられ、
前記ストッパは、
前記軸受装置の使用温度よりも低い所定の温度において、所定の締め代をもった締り嵌めで前記ハウジングの挿入孔に嵌合し、
前記ハウジングの挿入孔の他方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側に設けられた抜け防止手段と同じリング状のストッパである
ことを特徴とする軸受装置。
【請求項2】
回転体のラジアル方向の荷重を支持する軸受装置であって、
第一の素材で形成された円筒状の軸受ブッシュと、
第二の素材で形成され、前記軸受ブッシュの長さよりも長い挿入孔を有し、当該挿入孔に前記軸受ブッシュが挿入されたハウジングと、
前記ハウジングの挿入孔の両端部側にそれぞれ設けられ、当該挿入穴に挿入された前記軸受ブッシュの当該挿入穴からの抜けを防止する抜け防止手段と、を備え、
前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
第三の素材で形成され、前記軸受ブッシュの内径よりも大きな内径を有する、前記ハウジングの挿入孔に圧入されたリング状のストッパであり、
前記第一の素材には、前記第二の素材および前記第三の素材より線膨張係数の大きい素材が用いられ、
前記第三の素材には、前記第二の素材との線膨張係数の差が前記第一の素材と前記第二の素材との線膨張係数の差よりも小さい素材が用いられ、
前記ストッパは、
前記軸受装置の使用温度よりも低い所定の温度において、所定の締め代をもった締り嵌めで前記ハウジングの挿入孔に嵌合し、
前記ハウジングの挿入孔の他方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
当該ハウジングの内周面から当該ハウジングの内径方向に向かって張り出したフランジである
ことを特徴とする軸受装置。
【請求項3】
請求項1または2に記載の軸受装置であって、
前記第一の素材は、潤滑性樹脂であり、
前記第二および第三の素材は、金属である
ことを特徴とする軸受装置。
【請求項4】
請求項3に記載の軸受装置であって、
前記第二の素材は、ステンレス鋼であり、
前記第三の素材は、銅合金である
ことを特徴する軸受装置。
【請求項5】
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の軸受装置であって、
前記抜け防止手段として前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側に設けられた前記ストッパには、前記ハウジングの挿入孔に挿入された前記軸受ブッシュの端面上の位置に、両端面を貫くネジ穴が形成されており、
前記ネジ穴に捩じ込まれ、先端を前記軸受ブッシュの端面に押し当てることにより、当該ストッパを前記ハウジングの挿入孔から押し出すネジをさらに有する
ことを特徴とする軸受装置。
【請求項6】
回転体のラジアル方向の荷重を支持する軸受装置の製造方法であって、
軸受ブッシュに用いた第一の素材よりも線膨張係数の低い第二の素材で形成されたハウジングに設けられた挿入孔に、当該挿入孔の長さよりも短い前記軸受ブッシュを挿入し、
前記第二の素材との線膨張係数の差が、前記第一の素材と前記第二の素材との線膨張係数の差よりも小さく、かつ、軸受装置の使用温度よりも低い所定の温度において、所定の締め代をもった締り嵌めで前記ハウジングの挿入孔に嵌合させることのできる範囲に収まる第三の素材で形成され、前記軸受ブッシュの内径よりも大きな内径を有するリング状のストッパを、前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側から圧入する
ことを特徴する軸受装置の製造方法。
【請求項7】
請求項6に記載の軸受装置の製造方法であって、
前記ストッパには、前記ハウジングの挿入孔に挿入された前記軸受ブッシュの端面上の位置に、両端面を貫くネジ穴を形成し、
前記ネジ穴に、ネジ先端を前記軸受ブッシュの端面に押し当てることにより当該ストッパを前記ハウジングの挿入孔から押し出すネジを捩じ込む
ことを特徴とする軸受ブッシュの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、軸受ブッシュとこの軸受ブッシュを収容するハウジングとを備える軸受装置に関し、特に、高温環境での使用が想定される軸受装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアミド(PA)、ポリアセタール(POM)等の、優れた自己潤滑性を有する潤滑性樹脂が、軸受ブッシュ等の摺動部材の素材として広く利用されている。例えば、特許文献1〜3には、これらの潤滑性樹脂を主成分とする、摺動特性のより優れた摺動部材用組成物を得る技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2005−112932号公報
【特許文献2】特開2003−335942号公報
【特許文献3】特開平6−287406号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、軸受ブッシュは、通常、ハウジングに設けられた挿入孔に締め代をもって圧入され、このハウジングを介して、車体、工作機械、搬送装置等の取付対象の適切な位置に取り付けられる。ここで、軸受ブッシュの素材として上述の潤滑性樹脂が用いられ、ハウジングの素材としてステンレス鋼等の金属が用いられた場合、両者の線膨張係数の違いにより、つぎのような問題が生じる可能性がある。
【0005】
すなわち、潤滑性樹脂は金属に比べて線膨張係数が数倍〜十数倍大きいので、軸受ブッシュの外径寸法の方がハウジングの挿入孔の孔径寸法よりも温度変化に対して大きく変化する。このため、例えば200度といった高温環境下での使用が想定される場合に、使用温度において適切な締め代の締り嵌めとなるように軸受ブッシュの外径およびハウジングの貫通孔の内径の公差を決定すると、使用温度よりも低温の環境(例えば常温)では、軸受ブッシュの外径寸法がハウジングの貫通孔の孔径寸法よりも小さくなり、隙間嵌めとなってハウジングから軸受ブッシュが抜け落ちる可能性がある。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハウジングと軸受ブッシュとの線膨張係数の差に起因する、使用温度よりも低温におけるハウジングからの軸受ブッシュの抜け落ちを防止可能な軸受装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明では、ハウジングに設けられた挿入孔に、この挿入孔の長さよりも短い軸受ブッシュを挿入し、ハウジングの挿入孔の一方の端部側から、軸受ブッシュの内径よりも大きな内径を有するリング状のストッパを圧入した。ここで、軸受ブッシュに用いる第一の素材には、ハウジングに用いる第二の素材およびストッパに用いる第三の素材よりも線膨張係数の大きい素材が用いられる。また、第三の素材には、第二の素材との線膨張係数の差が第一の素材と第二の素材との線膨張係数の差よりも小さい素材が用いられる。さらに、第二の素材および第三の素材には、互いの線膨張係数の差が、軸受装置の使用温度より低い所定の温度においても、ストッパとハウジングとの間に隙間が生じない範囲に収まる素材が用いられる。例えば、第一の素材には潤滑性樹脂が用いられ、第二および第三の素材には金属が用いられる。
【0008】
例えば、本発明
の一態様は、回転体のラジアル方向の荷重を支持する軸受装置であって、
第一の素材で形成された円筒状の軸受ブッシュと、
第二の素材で形成され、前記軸受ブッシュの長さよりも長い挿入孔を有し、当該挿入孔に前記軸受ブッシュが挿入されたハウジングと、
前記ハウジングの挿入孔の両端部側にそれぞれ設けられ、当該挿入穴に挿入された前記軸受ブッシュの当該挿入穴からの抜けを防止する抜け防止手段と、を備え、
前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
第三の素材で形成され、前記軸受ブッシュの内径よりも大きな内径を有する、前記ハウジングの挿入孔に圧入されたリング状のストッパであり、
前記第一の素材には、前記第二の素材および前記第三の素材より線膨張係数の大きい素材が用いられ、
前記第三の素材には、前記第二の素材との線膨張係数の差が前記第一の素材と前記第二の素材との線膨張係数の差よりも小さい素材が用いられ、
前記ストッパは、
前記軸受装置の使用温度よりも低い所定の温度において、所定の締め代をもった締り嵌めで前記ハウジングの挿入孔に嵌合
し、
前記ハウジングの挿入孔の他方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側に設けられた抜け防止手段と同じリング状のストッパである。
また、本発明の他の態様は、回転体のラジアル方向の荷重を支持する軸受装置であって、
第一の素材で形成された円筒状の軸受ブッシュと、
第二の素材で形成され、前記軸受ブッシュの長さよりも長い挿入孔を有し、当該挿入孔に前記軸受ブッシュが挿入されたハウジングと、
前記ハウジングの挿入孔の両端部側にそれぞれ設けられ、当該挿入穴に挿入された前記軸受ブッシュの当該挿入穴からの抜けを防止する抜け防止手段と、を備え、
前記ハウジングの挿入孔の一方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
第三の素材で形成され、前記軸受ブッシュの内径よりも大きな内径を有する、前記ハウジングの挿入孔に圧入されたリング状のストッパであり、
前記第一の素材には、前記第二の素材および前記第三の素材より線膨張係数の大きい素材が用いられ、
前記第三の素材には、前記第二の素材との線膨張係数の差が前記第一の素材と前記第二の素材との線膨張係数の差よりも小さい素材が用いられ、
前記ストッパは、
前記軸受装置の使用温度よりも低い所定の温度において、所定の締め代をもった締り嵌めで前記ハウジングの挿入孔に嵌合し、
前記ハウジングの挿入孔の他方の端部側に設けられた抜け防止手段は、
当該ハウジングの内周面から当該ハウジングの内径方向に向かって張り出したフランジである。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ハウジングとの線膨張係数の差が軸受ブッシュとハウジングとの線膨張係数の差よりも小さいリング状のストッパが、軸受ブッシュを収容したハウジングの挿入孔の一方の端部側に、軸受装置の使用温度より低い所定の温度においても、ストッパとハウジングとの間に隙間を生じさせることなく嵌合するので、軸受ブッシュとハウジングの挿入孔とが隙間嵌めとなっている低温状態でも、ハウジングの挿入孔の一方の端部側から軸受ブッシュが抜け落ちるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】
図1(A)は、本発明の一実施の形態に係る軸受装置1の正面図であり、
図1(B)は、
図1(A)に示す軸受装置1の常温におけるA−A断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0012】
図1(A)は、本実施の形態に係る軸受装置1の正面図であり、
図1(B)は、常温における、
図1(A)に示す軸受装置1の常温におけるA−A断面図である。また、
図2は、本実施の形態に係る軸受装置1の部品展開図である。
【0013】
本実施の形態に係る軸受装置1は、ローラ、シャフト等の図示していない回転体を、ラジアル方向の荷重を受けながら回転可能に支持する。
図1(A)、(B)および
図2に示すように、軸受装置1は、回転体挿入孔20を有する円筒状の軸受ブッシュ2と、軸受ブッシュ2を収容する円筒状のハウジング3と、ハウジング3からの軸受ブッシュ2の抜け落ちを防止する一対のリング状のストッパ4a、4bと、一方のストッパ4aの取り外しのためのボルト5と、を備えている。
【0014】
軸受ブッシュ2は、内周(回転体挿入孔20の内周面)側に摺動面21が形成されており、回転体挿入孔20に挿入された図示していない回転体のラジアル方向の荷重を、この摺動面21により支持する。また、この軸受ブッシュ2は、PTFE、PA、POM等の潤滑性樹脂を主成分とする素材で構成されている。このような素材で構成された軸受ブッシュ2として、例えば、オイレス工業(株)社製のPTFE樹脂軸受(グライトロン(登録商標)Fブッシュ)がある。
【0015】
ハウジング3は、軸受ブッシュ2の軸O方向の長さL1よりも長い軸O方向の長さL2の貫通孔30を有し、この貫通孔30に軸受ブッシュ2が挿入されている。ハウジング3の内径(貫通孔30の口径)R2は、軸受ブッシュ2の外径R1に対して、常温(5度〜35度)より高い軸受装置1の使用温度(例えば200度)下において所定の締め代をもった適切な締り嵌めとなる寸法に設計されている。
【0016】
ハウジング3は、ステンレス鋼(SUS403)等の金属で構成されている。軸受ブッシュ2の素材の主成分として用いられる潤滑性樹脂は、軸受ブッシュ2を収容するハウジング3の素材として用いられる金属よりも線膨張係数が数倍〜十数倍大きい。このため、軸受ブッシュ2の外径R1は、ハウジング3の内径R2よりも、温度変化に対する寸法変化が大きい。したがって、上述したように、ハウジング3の内径R2を、常温より高い軸受装置1の使用温度下において軸受ブッシュ2の外径R1に対して所定の締め代をもった適切な締り嵌めとなる寸法に設計した場合、軸受装置1の使用温度よりも低い常温では、
図1(B)に示すように、軸受ブッシュ2の外径R1がハウジング3の内径R2より小さくなり、軸受ブッシュ2の外周面22とハウジング3の内周面31との間に隙間ΔRが形成され、軸受ブッシュ2がハウジング3に対して隙間嵌めとなることがある。
【0017】
ストッパ4a、4bは、軸受ブッシュ2の内径R0よりも大きな内径R3を有しており、それぞれ、軸受ブッシュ2が挿入されたハウジング3の貫通孔30の両端部32a、32bに圧入されている。
【0018】
なお、温度変化による軸受ブッシュ2の長さの変化を考慮して、ストッパ4a、4bは、それぞれ、常温において、一方の端面(軸受ブッシュ2側の端面)41bと、この端面41bに対向する軸受ブッシュ2の端面23a、23bとの間に適当な隙間ΔLが生じる位置まで圧入されることが好ましい。このようにすることで、常温より高い軸受装置1の使用温度下において、軸受ブッシュ2が軸O方向に伸びて、ハウジング3の貫通30からストッパ4a、4bが外されてしまうのを防止できる。
【0019】
また、ストッパ4a、4bには、軸受ブッシュ2の素材よりも線膨張係数の小さな素材であって、ハウジング3の素材との線膨張係数の差が軸受ブッシュ2の素材とハウジング3の素材との線膨張係数の差よりも小さい素材が用いられる。また、ストッパ4a、4bの素材とハウジング3の素材とには、これらの線膨張係数の差が、軸受装置1の使用温度および使用温度より低い常温のいずれにおいても、ストッパ4a、4bの外周面43とハウジング3の貫通孔30の内周面31との間に隙間を生させない適当な範囲に収まる素材が用いられる(例えば、軸受ブッシュ2の素材の線膨張係数>ストッパ4a、4bの素材の膨張係数≧ハウジング3の素材の線膨張係数)。ただし、ストッパ4a、4bをハウジング3と共材にすると、両者が接合して、ストッパ4a、4bがハウジング3から取り外せなくなる可能性があるため、ストッパ4a、4bとハウジング3とには、互いに異なる素材が用いられることが好ましい。例えば、内径数mm〜数十mmのハウジング3がステンレス鋼(SUS403)で形成されている場合、ストッパ4a、4bは銅合金等のステンレス鋼以外の金属で形成される。
【0020】
また、一方のストッパ4aには、ハウジング3の貫通孔30に挿入されている軸受ブッシュ2の一方の端面23a上の位置に、ストッパ4aの両端面41a、41bを貫くネジ穴42が形成されている。このネジ穴42にボルト5を捩じ込んで、ボルト5の先端を軸受ブッシュ2の一方の端面23aに押し当てることにより、一方のストッパ4aをハウジング3から取り外すことができる。
【0021】
上記構成の軸受装置1は、例えばつぎのようにして作製される。
【0022】
まず、他方のストッパ4bがハウジング3の貫通孔30の他方の端部32bに位置するように、この端部32b側から貫通孔30内に他方のストッパ4bを圧入する。つぎに、軸受ブッシュ2を、軸O方向に、ハウジング3の貫通孔30の一方の端部32a側から、この貫通孔30内に挿入する。それから、一方のストッパ4aがハウジング3の貫通孔30の一方の端部32aに位置するように、この端部32a側から貫通孔30内に一方のストッパ4aを圧入する。これにより、軸受ブッシュ2は、回転体を摺動支持するための摺動面21に囲まれた回転体挿入孔20を露出しつつ、ハウジング3の貫通孔30内に収容される。
【0023】
ハウジング3の貫通孔30内に挿入された軸受ブッシュ2を交換する場合は、一方のストッパ4aのネジ穴42にボルト5を捩じ込んで、ボルト5の先端を軸受ブッシュ2の一方の端面23aに押し当てることにより、一方のストッパ4aをハウジング3の貫通孔30から取り外す。上述したように、常温においては、軸受ブッシュ2とハウジング3の貫通孔30とは隙間嵌めとなっているので、ハウジング3の貫通孔30から軸受ブッシュ2を容易に挿抜できる。
【0024】
以上、本発明の一実施の形態を説明した。
【0025】
本実施の形態によれば、ハウジング3との線膨張係数の差が軸受ブッシュ2とハウジング3との線膨張係数の差よりも小さい一対のストッパ4a、4bが、ハウジング3の貫通孔30の両端部32a、32bに、軸受装置1の使用温度および使用温度より低い常温のいずれにおいても所定の締め代をもった適切な締り嵌めで嵌合するので、軸受ブッシュ2とハウジング3の貫通孔30とが隙間嵌めとなる常温環境でも、ハウジング3の挿入孔30の両端部32a、32bと一対のストッパ4a、4bとが締り嵌めとなっているため、ハウジング3からの軸受ブッシュ2の抜け落ちを防止できる。これにより、高温環境下での使用が想定される軸受装置1において、ハウジング3の素材としてステンレス鋼等の金属が用いられ、軸受ブッシュ2の素材として、金属よりも線膨張係数が数倍〜十数倍大きいPTFE、PA、POM等の潤滑性樹脂が用いられている場合でも、軸受装置1の使用温度よりも低温な常温環境において、ハウジング2に軸受ブッシュ2を確実に収容しておくことが可能となる。例えば、各ストッパ4a、4bの素材とハウジング3の素材との線膨張係数の差が、軸受装置1の実際の使用温度よりも低い所定の温度(組立・保守作業が行われる温度、例えば常温)においても、ストッパ4a、4bの外周面43とハウジング3の貫通孔30の内周面31との間に隙間が生じない適当な範囲に収まるように、ストッパ4a、4bの素材とハウジング3の素材とを選択することによって、常温下におけるハウジング3からの軸受ブッシュ2の抜け落ちを防止することができる。
【0026】
また、本実施の形態では、ストッパ4aのネジ穴42にボルト5を捩じ込んで、ボルト5の先端を軸受ブッシュ2の端面23aに押し当てることにより、ストッパ4aをハウジング3から取り外すことができるので、軸受ブッシュ2の交換作業の負担を軽減することができる。
【0027】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【0028】
例えば、上記の実施の形態において、他方のストッパ4bにも、一方のストッパ4aと同様なネジ穴42を設け、このネジ穴42にボルト5を捩じ込むことにより、このボルト5の先端を軸受ブッシュ2の他方の端面23bに押し当てて、他方のストッパ4bをハウジング3の貫通孔30から取り外すことができるようにしてもよい。このようにすることにより、ハウジング3の貫通孔30のいずれの端部32a、32b側からでも、軸受ブッシュ2の交換が可能となるため、軸受ブッシュ2の交換作業の負担をさらに軽減することができる。
【0029】
また、上記の実施の形態においては、円筒状のハウジング3を使用しているが、ハウジング3は、軸受ブッシュ2が収容される貫通孔30を有していればよく、その外形は、取付対象への取り付け等に適したものであればよい。
【0030】
また、上記の実施の形態において、ハウジング3の貫通孔30から他方のストッパ4bを取り外すことを想定していないならば、他方のストッパ4bの素材をハウジング3の素材と共材にして、他方のストッパ4bをハウジング3の貫通孔30に接合させるようにしてもよい。あるいは、他方のストッパ4bを、ハウジング3の内周面31からハウジング3の内径方向に向かって張り出したフランジとして、ハウジング3と一体的に形成してもよい。
【符号の説明】
【0031】
1:軸受装置、 2:軸受ブッシュ、 3:ハウジング、 4a、4b:ストッパ、 5:ボルト、 20:軸受ブッシュの回転体挿入孔、 21:軸受ブッシュの摺動面、 22:軸受ブッシュの外周面、 23a、23b:軸受ブッシュの端面、 30:ハウジングの貫通孔、 31:ハウジングの内周面、 32a、32b:ハウジングの貫通孔の端部、 41a、41b:ストッパの端面、 42:ストッパのネジ穴、 43:ストッパの外周面