球面滑り軸受装置
【課題】耐摩耗性、耐熱性、低摩擦特性に優れ、さらには、大きい揺動角を確保でき、外輪と内輪の嵌合隙間を管理可能な合成樹脂製の球面滑り軸受装置を提供する。
【解決手段】球状の外周面２ｂを有し、内周面２ａに支持軸を貫挿できる軸受孔５が形成されている内輪２と、該外周面２ｂに対応する凹面３ｅを有する外輪３との組合せからなる球面滑り軸受装置１であって、内輪２および外輪３が個別に成形された樹脂組成物の成形体であり、内輪２を成形する樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に固体潤滑剤が配合されてなり、外輪３を成形する樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に補強材が配合されてなり、上記外輪３の一方の端面には、内輪２を挿入可能に保持する爪部３ａ、３ｂ、３ｃを一体に有し、該爪部３ａ、３ｂ、３ｃは外輪端面の周方向に形成されたスリット４によって設けられた薄肉部からなる。
【解決手段】球状の外周面２ｂを有し、内周面２ａに支持軸を貫挿できる軸受孔５が形成されている内輪２と、該外周面２ｂに対応する凹面３ｅを有する外輪３との組合せからなる球面滑り軸受装置１であって、内輪２および外輪３が個別に成形された樹脂組成物の成形体であり、内輪２を成形する樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に固体潤滑剤が配合されてなり、外輪３を成形する樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に補強材が配合されてなり、上記外輪３の一方の端面には、内輪２を挿入可能に保持する爪部３ａ、３ｂ、３ｃを一体に有し、該爪部３ａ、３ｂ、３ｃは外輪端面の周方向に形成されたスリット４によって設けられた薄肉部からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種産業機械などの軸受部に用いられる球面滑り軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
球状の外周面を有する内輪と、該外周面に対応する凹面を有する外輪との組合せからなる球面滑り軸受装置において、内輪および外輪が合成樹脂で形成された球面滑り軸受装置は公知であり、市場で入手可能である。球面滑り軸受装置は、滑り部が球面であり、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重が負荷でき、揺動運動や調心運動などに適している。特に、上述の合成樹脂製の球面滑り軸受装置は、軽量であり、低価格であり、無潤滑性のため、各種軸受部（例えば、事務機器、産業機械などの関節軸受部など）への需要が拡大している。このような球面滑り軸受装置の製造方法として、あらかじめ成形した外輪を金型に仕込み、内輪を射出成形（インサート成形）することで製造する方法が知られている（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
これらの軸受における具体的な樹脂材料に関して、特許文献１には、耐熱性、耐摩耗性、潤滑性に優れた樹脂（例えば、コプナ樹脂やポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂や、フェノール樹脂にカーボンや二硫化モリブデンを添加して潤滑性を高めた樹脂など）で内輪を形成することが開示されている。また、特許文献２には、成形収縮性を生じ、良好な射出成形性と高い耐油性を満足する材料（例えば、ポリアセタール、ナイロン、ＰＥＴなど）で内輪を形成することが開示されている。
【０００４】
また、球状外周面を有する内輪を備えた自動調心すべり軸受において、外輪へ内輪を組み付ける際に内輪の外周面に押されて歪み、組み付けられた状態では、歪みが復元して内輪の外周面を保持する外輪構造を有するものが知られている（特許文献３参照）。当該軸受では、その樹脂製外輪が、両端面の円周方向に沿って形成された溝によって分けられる内周面側の内周部と、外周面側の外周部とからなり、樹脂の歪みを利用することで外輪への内輪の組み付けを容易にしている（特許文献３の図１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−２８０８７９号公報
【特許文献２】特開２００８−０３２０５０号公報
【特許文献３】特開２００７−１００９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、滑り軸受の用途によっては、特許文献１の技術では、耐摩耗性、潤滑特性が不十分であり、特許文献２の技術では、耐摩耗性、耐熱性が不十分である。
【０００７】
また、特許文献１および特許文献２のいずれの技術でも、内輪の成形収縮によって外輪との嵌合隙間が大きくなりすぎるために偏摩耗が発生する問題がある。これとは逆に、あらかじめ成形した内輪を金型に仕込み、外輪を射出成形することで製造した場合は、内輪に外輪が抱き付いた状態となり、回転トルクが高くなるという問題がある。このため、特許文献１および特許文献２のような方法で得られた球面滑り軸受装置は、低回転、回転トルクが高くてもよいなどの使用条件が緩い部分での使用に限定されていた。
【０００８】
また、特許文献３は、特許文献３の図１に示すように、金型内に射出した合成樹脂からなる外輪を、金型から無理抜きするために、外輪１０の内周部１４の周縁は、内輪２０の外周面２１の径よりも小さく、内輪２０の端面２２の径よりも大きい径を有する内輪導入面１８が球面に続いて形成されている。このため、外輪１０の内周面１１の円弧高さは、内輪２０外周面２１の円弧高さよりも小さく、かつ外輪１０の内周面１１の幅は外輪１０の幅より狭くなっている。このような外輪構造のため、許容調心角が２０°程度にしかならないという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、耐摩耗性、耐熱性、低摩擦特性に優れ、さらには、大きい揺動角を確保でき、外輪と内輪の嵌合隙間を管理可能な合成樹脂製の球面滑り軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の球面滑り軸受装置は、球状の外周面を有し、内周面に支持軸を貫挿できる軸受孔が形成されている内輪と、該外周面に対応する凹面を有する外輪との組合わせからなる球面滑り軸受装置であって、上記内輪および上記外輪が、個別に成形された樹脂組成物の成形体であり、上記内輪を成形する上記樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に固体潤滑剤が配合されてなり、上記外輪を成形する上記樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に補強材が配合されてなることを特徴とする。
【００１１】
上記外輪は、該外輪の少なくとも一方の端面に、上記内輪を挿入可能に保持する２分割以上に分割された爪部を一体に有し、上記爪部は、上記外輪端面の周方向に形成されたスリットによって設けられた薄肉部からなることを特徴とする。
【００１２】
上記外輪の軸方向と、上記内輪の軸方向とのなす角である揺動角の上限が１５〜２０°であることを特徴とする。
【００１３】
上記スリットは、上記外輪の一方の端面に形成されており、上記スリットの深さは上記外輪の軸方向中央部まで形成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記固体潤滑剤が、有機質粉末であることを特徴とする。特に、上記有機質粉末が、熱硬化性樹脂粉末およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂粉末から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする。また、上記補強材が、カーボン系補強材であることを特徴とする。
【００１５】
上記内輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂と、上記外輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂とが、異なる樹脂であることを特徴とする。特に、上記内輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂が、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂であり、上記外輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂が、ポリアミド樹脂であることを特徴とする。
【００１６】
上記内輪および上記外輪が、それぞれを成形する上記樹脂組成物の射出成形体であることを特徴とする。
【００１７】
上記外輪の外周面は、ハウジングに挿嵌できる円筒状に形成されていることを特徴とする。また、上記外輪は、ハウジングに上記内輪の外周面に対応する凹面が形成されたものであることを特徴とする。
【００１８】
上記外輪の内周面の軸方向断面形状が、Ｖ字状であることを特徴とする。
【００１９】
上記内輪の外周面は、軸方向中央部の全周に非球面部が形成されていることを特徴とする。また、上記内輪が、該内輪を成形する上記樹脂組成物の射出成形体であり、上記非球面部にパーティングラインが形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の球面滑り軸受装置は、球状の外周面を有し、内周面に支持軸を貫挿できる軸受孔が形成されている内輪と、該外周面に対応する凹面を有する外輪との組合わせからなり、上記内輪および上記外輪が、個別に成形された樹脂組成物の成形体であり、上記内輪を成形する上記樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に固体潤滑剤が配合されてなり、上記外輪を成形する上記樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に補強材が配合されてなるので、耐摩耗性、耐熱性、低摩擦特性に優れる。また、内輪と外輪とを個別に製造することで、嵌合隙間を管理できる。よって、管理された嵌合隙間を有する球面滑り軸受装置となり、偏摩耗などの不具合が生じることがない。
【００２１】
上記外輪において、該外輪の少なくとも一方の端面に、上記内輪を挿入可能に保持する２分割以上に分割された爪部を一体に有し、上記爪部が、上記外輪端面の周方向に形成されたスリットによって設けられた薄肉部からなる構成とすることで、内輪の外周面の曲率が大きい場合でも、分割された薄肉部からなる爪部を介して外輪に内輪を組み込むことが容易であり、かつ、確実に保持できる。
【００２２】
上記外輪の軸方向と、上記内輪の軸方向とのなす角である揺動角の上限が１５〜２０°である構成とすることで、事務機器、産業機械などの関節軸受部などに好適となる。また、揺動角の上限がこの範囲であっても、上記構造により、内輪を外輪に容易に組み込むことができる。
【００２３】
上記スリットが上記外輪の一方の端面に形成されており、スリットの深さは上記外輪の軸方向中央部まで形成されている構成とすることで、爪部の強度を十分に確保することができる。
【００２４】
上記内輪を成形する上記樹脂組成物に配合する固体潤滑剤を、有機質粉末とすることで、潤滑特性に優れ、低摩擦特性となる。特に、熱硬化性樹脂粉末およびＰＴＦＥ樹脂粉末から選ばれる少なくとも１つとすることで、耐熱性を損なうことなく、潤滑特性に優れ低摩擦特性となる。
【００２５】
上記外輪を成形する上記樹脂組成物に配合する補強材を、カーボン系補強材とすることで、低摩擦特性を損なうことなく、補強効果が得られる。
【００２６】
上記内輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂と、上記外輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂とを異なる樹脂とすることで、内輪と外輪との凝着を防止することができ、低摩擦特性を経時的に安定させることができる。特に、上記内輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂を、ＰＰＳ樹脂とし、上記外輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂を、ポリアミド樹脂とすることで、耐摩耗性、耐熱性、低摩擦特性のバランスが優れる。
【００２７】
上記内輪および上記外輪を、それぞれを成形する上記樹脂組成物の射出成形体とすることで、嵌合隙間によるマッチングが容易となる。
【００２８】
上記外輪の外周面をハウジングに挿嵌できる円筒状に形成することで、ハウジングへの組み込み性が優れる。また、ハウジングに上記内輪の外周面に対応する凹面を形成して、これを外輪とすることで、部品点数を減らすことができる。
【００２９】
上記外輪の内周面の軸方向断面形状をＶ字状とすることで、外輪の設計および製造が容易となる。
【００３０】
上記内輪の外周面において、軸方向中央部の全周に非球面部を形成することで、内輪の外輪への組み込み性に優れる。また、上記内輪が該内輪を成形する上記樹脂組成物の射出成形体であり、上記非球面部にパーティングラインが形成されることで、内輪の射出成形が容易でありパーティングラインの突状が外輪の摺接面と干渉しない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の球面滑り軸受装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の球面滑り軸受装置の他の例を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は図２の球面滑り軸受装置を示す正面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）をＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図４】本発明の球面滑り軸受装置の外輪の他の例を示す正面図である。
【図５】本発明の球面滑り軸受装置の外輪の他の例を示す軸方向断面図である。
【図６】本発明の球面滑り軸受装置の内輪の他の例を示す側面図である。
【図７】図３（ｂ）の内輪が揺動したときの状態を内輪のみ斜視図で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の球面滑り軸受装置の一実施例を図１により説明する。図１は、本発明の球面滑り軸受装置の一例を示す斜視図である。図１に示すように、球面滑り軸受装置１は、球状の外周面２ｂを有し、内周面２ａに支持軸を貫挿できる軸受孔５が形成されている内輪２と、該外周面２ｂに対応する凹面３ｅを有する外輪３との組合せからなる。内輪２および外輪３は、個別に成形された樹脂組成物の成形体である。個別に成形した内輪２および外輪３において、内輪２の外輪３への組み込み方法は、任意の方法を採用できるが、内輪の組み込み性や保持性に優れることから後述（図２、図３参照）の爪部を設ける方法が好ましい。内輪２と外輪３とを個別に製造することで、嵌合隙間を管理でき、偏摩耗などの不具合が生じることがない。なお、本発明の球面滑り軸受装置は、例えば、外輪３の外径が５ｍｍ〜３０ｍｍ程度の大きさである。
【００３３】
ここで、（１）内輪２を成形する樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に固体潤滑剤が配合されてなり、（２）外輪３を成形する樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に補強材が配合されてなる。
【００３４】
外輪２または内輪３を形成する樹脂組成物のベース樹脂となる合成樹脂は、融点２００℃以上の合成樹脂である。より好ましくは、融点が２００℃〜４００℃の合成樹脂である。本発明で使用できる合成樹脂としては、例えば、ポリアミド６（ＰＡ６）樹脂、ポリアミド６−６（ＰＡ６６）樹脂、ポリアミド６−１０（ＰＡ６１０）樹脂、ポリアミド６−１２（ＰＡ６１２）樹脂、ポリアミド４−６（ＰＡ４６）樹脂などの脂肪族ポリアミド樹脂、ポリアミド９−Ｔ（ＰＡ９Ｔ）樹脂、ポリアミド６−Ｔ（ＰＡ６Ｔ）樹脂、ポリメタキシレンアジパミド（ポリアミドＭＸＤ−６）樹脂などの高分子主鎖中に芳香族環を有する芳香族（脂肪族芳香族）ポリアミド樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ＰＰＳ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂“オーラム”（登録商標） 、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）樹脂、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂などが挙げられる。なお、各ポリアミド樹脂において、数字はアミド結合間の炭素数を表し、Ｔはテレフタル酸残基を表す。これらの各樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上混合したポリマーアロイであってもよい。また、射出成形可能な合成樹脂であれば、内輪２および外輪３を射出成形体にすることができ、製造が容易であり、寸法精度も均一にできるので嵌め合い隙間を管理する上でも好ましい。
【００３５】
内輪２を成形する樹脂組成物のベース樹脂となる合成樹脂は、摺動特性に優れる潤滑性樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂として、例えば、上記の中で、ＰＡ６樹脂、ＰＡ６６樹脂、ＰＡ６１０樹脂、ＰＡ６１２樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂“オーラム”（登録商標）、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂などを用いることが好ましい。また、上記以外の潤滑特性の低い合成樹脂に上記の合成樹脂を配合したポリマーアロイであってもよい。また、潤滑特性の低い合成樹脂であっても、後述の固体潤滑剤や潤滑油を添加することで潤滑特性を高めることができる。
【００３６】
内輪２を成形する樹脂組成物は、ベース樹脂となる上記合成樹脂に固体潤滑剤を配合してなる。固体潤滑剤を配合することで、樹脂成形体の耐摩耗性、機械的強度を低下させることなく、低摩擦特性を向上させることができる。本発明で使用できる固体潤滑剤としては、例えば、ＰＴＦＥ樹脂粉末、グラファイト、二硫化モリブデン、ポリイミド樹脂やフェノール樹脂や全芳香族ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂粉末などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性を損なうことなく、潤滑特性に優れ、低摩擦特性となることから、ＰＴＦＥ樹脂粉末、熱硬化性樹脂粉末などの有機質粉末が特に好ましい。これらの固体潤滑剤は、１種類を配合しても２種類以上を組み合わせて配合してもよい。
【００３７】
外輪３を成形する樹脂組成物のベース樹脂となる合成樹脂は、機械的強度に優れた合成樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂として、例えば、上記の中で、ＰＡ６樹脂、ＰＡ６６樹脂、ＰＡ６１０樹脂、ＰＡ６１２樹脂、ＰＡ４６樹脂、ＰＡ９Ｔ樹脂、ＰＡ６Ｔ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂“オーラム” 、ＰＡＩ樹脂などを用いることが好ましい。
【００３８】
外輪３を成形する樹脂組成物は、ベース樹脂となる上記合成樹脂に補強材を配合してなる。補強材を配合することで、機械的強度を高めることができる。本発明で使用できる補強材としては、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、各種鉱物性繊維（ウィスカ）、カーボン粉末などが挙げられる。これらの中でも、低摩擦特性を損なうことなく、機械的強度および耐摩耗性を向上できることから、カーボン繊維、カーボンウィスカ、カーボン粉末などのカーボン系補強材が特に好ましい。これらの補強材は、１種類を配合しても２種類以上を組み合わせて配合してもよい。さらに、外輪３を成形する樹脂組成物において、固体潤滑剤などを併用してもよい。
【００３９】
内輪２を成形する樹脂組成物のベース樹脂となる合成樹脂と、外輪３を成形する樹脂組成物のベース樹脂となる合成樹脂とは、互いに異なる樹脂とすることが好ましい。ベース樹脂が異なることで、滑り面である内輪外周面と外輪内周面との間の凝着を防止でき、低摩擦特性を経時的に安定させることができる。異なるベース樹脂の選択に際し、外輪は内輪嵌め込み時の拡径に対処しやすく内輪を傷付けにくいことが好ましいことから、外輪用のベース樹脂は内輪用のベース樹脂よりも硬度が低い樹脂を用いることが好ましい。
【００４０】
本発明においては、内輪をＰＰＳ樹脂にＰＴＦＥ樹脂粉末や熱硬化性ポリイミド樹脂粉末を配合したＰＰＳ樹脂組成物から成形し、外輪をポリアミド樹脂にカーボン系補強材を配合したＰＡ樹脂組成物から成形して、これらを組み合わせた球面滑り軸受装置が特に好ましい。このような組合わせとすることで、外輪が内輪嵌め込み時の拡径に対処しやすく内輪を傷付けにくく、さらに、耐摩耗性、耐熱性、低摩擦特性のバランスに優れる球面滑り軸受装置となる。
【００４１】
本発明の球面滑り軸受装置の他の実施例として、外輪に３分割された爪部を有する球面滑り軸受装置を図２および図３により説明する。図２は、３分割された爪部を有する球面滑り軸受装置を示す斜視図であり、図３（ａ）は、この球面滑り軸受装置を示す正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）をＡ−Ａ線で切断した断面図である。図２および図３に示すように、この球面滑り軸受装置１は、球状の外周面２ｂを有する内輪２と、該外周面２ｂに対応する凹面３ｅを有する外輪３との組合せからなり、外輪３は、一方の端面に、内輪２を挿入可能に保持する３分割された爪部３ａ、３ｂ、３ｃを外輪と一体に有している。内輪２および外輪３は、個別に成形された上述の樹脂組成物の成形体である。
【００４２】
このような分割された薄肉部からなる爪部３ａ、３ｂ、３ｃを外輪３に設けることで、内輪２の外周面２ｂの曲率が大きい場合でも、該爪部を介して外輪３に内輪２を組み込むことが容易であり、かつ、確実に保持できる。爪部は、２分割以上ないし８分割以内であれば内輪の組み込みが可能でかつ容易に外れないため好ましい。
【００４３】
爪部３ａ、３ｂ、３ｃは外輪端面の周方向に形成されたスリット４によって設けられた薄肉部からなる。スリット４は外輪３の一方の端面に形成されており、スリット４の深さは、図３（ｂ）に示すように、外輪３の軸方向中央部まで形成されていることが好ましい。スリットの深さを外輪の軸方向中央部までとすることで、上記爪部の強度を十分に確保できる。
【００４４】
各図に示すように、内輪２において、内周面２ａに支持軸を貫挿できる軸受孔５が形成されている。また、外輪３の外周面３ｄはハウジングに挿嵌できる円筒状に形成されている。このような形状とすることで、ハウジングへの組み込み性が優れる。また、外輪３は、ハウジングに内輪２の外周面２ｂに対応する凹面が形成されたものであってもよい。すなわち、図４に示すように、ハウジングに対して外輪を別体とせず、ハウジング６に直接、内輪２の外周面２ｂに対応する凹面６ａを形成してもよい。このような構成とする場合、部品点数を削減することができる。なお、図４では、ハウジング６に爪部も形成している。
【００４５】
球面滑り軸受装置１において、外輪３の内周面は、内輪２の外周面２ｂに倣った凹面３ｅであり、爪部間を除いて、その軸方向断面形状は円弧状である（図３（ｂ）参照）。また、他の態様として、図５に示すように、外輪３の内周面は、略そろばん駒状のような２本の直線でつなげた凹面３ｅであってもよい。この場合の該内周面の軸方向断面形状は、Ｖ字状である。外輪３を機械加工によって形成する場合は、図３（ｂ）に示す形状よりも、図５に示す形状の方が、外輪の設計（寸法管理）および製造が容易となる。
【００４６】
図６は、本発明の球面滑り軸受装置の内輪の一例を示す側面図である。図６に示すように、内輪２の外周面２ｂには、該外周面の軸方向中央部の全周に非球面部２ｃを形成することが好ましい。該非球面部２ｃを形成することで、図２などに示す構成において、内輪２と外輪３の軸方向を合せて、内輪２を外輪３に組み込む際に、非球面部２ｃがない場合よりも内輪外径が小さく、内輪２の外輪３への組み込み性が優れる。また、非球面部２ｃ以外の内輪外周面の曲率は、非球面部２ｃがない場合と同じであるため、内輪２は外輪３の爪部により非球面部２ｃがない場合と同様の精度で保持される。
【００４７】
図６に示すように、内輪２の外周面２ｂの軸方向中央部に形成された非球面部２ｃの径方向に、２分割された金型の合わせ目であるパーティングライン（ＰＬ）２ｄが形成されていることが好ましい。この部分にＰＬを設けることで、球状の外周面２ｂを有する内輪２の射出成形が容易となり、該ＰＬの突状が外輪の摺接面と干渉しない。そのため、ＰＬの研磨を省略することができる。
【００４８】
図７は、図３（ｂ）の内輪が揺動したときの状態を内輪のみ斜視図で示す図である。図７に示すように、本発明の球面滑り軸受装置１は、内輪２が球面滑りし、該内輪２が外輪３に対して揺動できる。外輪３の軸方向と、内輪２の軸方向とのなす角が揺動角（θ）である。本発明の球面滑り軸受装置１では、この揺動角（θ）の上限が１５〜２０°であることが好ましい。すなわち、内輪２が外輪３に対して揺動できる許容角（θ２）としては、３０〜４０°であることが好ましい。
【００４９】
図２に示す構成の球面滑り軸受装置１の製造工程を図３により説明する。球面滑り軸受装置１は、内輪２と外輪３とを上述の樹脂組成物を用いて個別に成形した後に、内輪２を外輪３に組み込む（嵌合する）ことで製造する。組み込みは、外輪３の爪部３ａ、３ｂ、３ｃに内輪２をあてがい、外輪３の内側に内輪２を押し込むように挿入して行なう。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、外輪３の爪部３ａ、３ｂ、３ｃは円周方向に相互に分割隙間３ｆを有するとともに、爪部３ａと外輪３の外周面３ｄとの間にスリット４が形成されているので、各爪部の端面内径よりも大きい外径を有する内輪２が、外周面２ｂで外輪３の各爪部の周縁をスリット４側にめくり上げるように、かつ、分割隙間３ｆを拡げるように外輪３の凹面３ｅを拡径しながら押し込まれる。また、各爪部のない外輪３の他方の端面側にはスリット４および分割隙間３ｆがないので、この端面側では外輪３の凹面３ｅは拡径できず、押し込まれた内輪２は、外輪３の幅方向中心線まで押し込まれてそれ以上進めなくなり、位置決めされる。組み込まれた内輪２は、外輪３の一方の端部の爪部３ａ、３ｂ、３ｃと、他方の端部とにより保持される。
【００５０】
図２などに示す構成の球面滑り軸受装置１は、このように分割された爪部構造を有することで、揺動角の上限が１５〜２０°（許容角としては３０〜４０°）と大きく、内輪外周面の曲率が大きい場合であっても、内輪２を外輪３に容易に組み込むことができる。また、内輪２の組み込みにより完成した球面滑り軸受装置１は、インサート成形などを行なわないため、内輪２および外輪３のそれぞれの設計値に基づく嵌合隙間を保持することができ、使用時に違和感なく円滑に作動することができる。さらに、内輪２および外輪３がそれぞれ所定の樹脂組成物で成形されるので、耐摩耗性、耐熱性、低摩擦特性に優れている。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の球面滑り軸受装置は、耐摩耗性、耐熱性、低摩擦特性に優れ、さらには、大きい揺動角を確保でき、外輪と内輪の嵌合隙間を管理可能で偏摩耗などの不具合が生じることがないので、事務機器、産業機械、自動車などの各種軸受部において好適に利用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 球面滑り軸受装置
２ 内輪
２ａ 内輪の内周面
２ｂ 内輪の外周面
２ｃ 非球面部
２ｄ パーティングライン
３ 外輪
３ａ、３ｂ、３ｃ 爪部
３ｄ 外輪の外周面
３ｅ 外輪の凹面
３ｆ 分割隙間
４ スリット
５ 軸受孔
６ ハウジング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種産業機械などの軸受部に用いられる球面滑り軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
球状の外周面を有する内輪と、該外周面に対応する凹面を有する外輪との組合せからなる球面滑り軸受装置において、内輪および外輪が合成樹脂で形成された球面滑り軸受装置は公知であり、市場で入手可能である。球面滑り軸受装置は、滑り部が球面であり、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重が負荷でき、揺動運動や調心運動などに適している。特に、上述の合成樹脂製の球面滑り軸受装置は、軽量であり、低価格であり、無潤滑性のため、各種軸受部（例えば、事務機器、産業機械などの関節軸受部など）への需要が拡大している。このような球面滑り軸受装置の製造方法として、あらかじめ成形した外輪を金型に仕込み、内輪を射出成形（インサート成形）することで製造する方法が知られている（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
これらの軸受における具体的な樹脂材料に関して、特許文献１には、耐熱性、耐摩耗性、潤滑性に優れた樹脂（例えば、コプナ樹脂やポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂や、フェノール樹脂にカーボンや二硫化モリブデンを添加して潤滑性を高めた樹脂など）で内輪を形成することが開示されている。また、特許文献２には、成形収縮性を生じ、良好な射出成形性と高い耐油性を満足する材料（例えば、ポリアセタール、ナイロン、ＰＥＴなど）で内輪を形成することが開示されている。
【０００４】
また、球状外周面を有する内輪を備えた自動調心すべり軸受において、外輪へ内輪を組み付ける際に内輪の外周面に押されて歪み、組み付けられた状態では、歪みが復元して内輪の外周面を保持する外輪構造を有するものが知られている（特許文献３参照）。当該軸受では、その樹脂製外輪が、両端面の円周方向に沿って形成された溝によって分けられる内周面側の内周部と、外周面側の外周部とからなり、樹脂の歪みを利用することで外輪への内輪の組み付けを容易にしている（特許文献３の図１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−２８０８７９号公報
【特許文献２】特開２００８−０３２０５０号公報
【特許文献３】特開２００７−１００９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、滑り軸受の用途によっては、特許文献１の技術では、耐摩耗性、潤滑特性が不十分であり、特許文献２の技術では、耐摩耗性、耐熱性が不十分である。
【０００７】
また、特許文献１および特許文献２のいずれの技術でも、内輪の成形収縮によって外輪との嵌合隙間が大きくなりすぎるために偏摩耗が発生する問題がある。これとは逆に、あらかじめ成形した内輪を金型に仕込み、外輪を射出成形することで製造した場合は、内輪に外輪が抱き付いた状態となり、回転トルクが高くなるという問題がある。このため、特許文献１および特許文献２のような方法で得られた球面滑り軸受装置は、低回転、回転トルクが高くてもよいなどの使用条件が緩い部分での使用に限定されていた。
【０００８】
また、特許文献３は、特許文献３の図１に示すように、金型内に射出した合成樹脂からなる外輪を、金型から無理抜きするために、外輪１０の内周部１４の周縁は、内輪２０の外周面２１の径よりも小さく、内輪２０の端面２２の径よりも大きい径を有する内輪導入面１８が球面に続いて形成されている。このため、外輪１０の内周面１１の円弧高さは、内輪２０外周面２１の円弧高さよりも小さく、かつ外輪１０の内周面１１の幅は外輪１０の幅より狭くなっている。このような外輪構造のため、許容調心角が２０°程度にしかならないという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、耐摩耗性、耐熱性、低摩擦特性に優れ、さらには、大きい揺動角を確保でき、外輪と内輪の嵌合隙間を管理可能な合成樹脂製の球面滑り軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の球面滑り軸受装置は、球状の外周面を有し、内周面に支持軸を貫挿できる軸受孔が形成されている内輪と、該外周面に対応する凹面を有する外輪との組合わせからなる球面滑り軸受装置であって、上記内輪および上記外輪が、個別に成形された樹脂組成物の成形体であり、上記内輪を成形する上記樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に固体潤滑剤が配合されてなり、上記外輪を成形する上記樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に補強材が配合されてなることを特徴とする。
【００１１】
上記外輪は、該外輪の少なくとも一方の端面に、上記内輪を挿入可能に保持する２分割以上に分割された爪部を一体に有し、上記爪部は、上記外輪端面の周方向に形成されたスリットによって設けられた薄肉部からなることを特徴とする。
【００１２】
上記外輪の軸方向と、上記内輪の軸方向とのなす角である揺動角の上限が１５〜２０°であることを特徴とする。
【００１３】
上記スリットは、上記外輪の一方の端面に形成されており、上記スリットの深さは上記外輪の軸方向中央部まで形成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記固体潤滑剤が、有機質粉末であることを特徴とする。特に、上記有機質粉末が、熱硬化性樹脂粉末およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂粉末から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする。また、上記補強材が、カーボン系補強材であることを特徴とする。
【００１５】
上記内輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂と、上記外輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂とが、異なる樹脂であることを特徴とする。特に、上記内輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂が、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂であり、上記外輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂が、ポリアミド樹脂であることを特徴とする。
【００１６】
上記内輪および上記外輪が、それぞれを成形する上記樹脂組成物の射出成形体であることを特徴とする。
【００１７】
上記外輪の外周面は、ハウジングに挿嵌できる円筒状に形成されていることを特徴とする。また、上記外輪は、ハウジングに上記内輪の外周面に対応する凹面が形成されたものであることを特徴とする。
【００１８】
上記外輪の内周面の軸方向断面形状が、Ｖ字状であることを特徴とする。
【００１９】
上記内輪の外周面は、軸方向中央部の全周に非球面部が形成されていることを特徴とする。また、上記内輪が、該内輪を成形する上記樹脂組成物の射出成形体であり、上記非球面部にパーティングラインが形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の球面滑り軸受装置は、球状の外周面を有し、内周面に支持軸を貫挿できる軸受孔が形成されている内輪と、該外周面に対応する凹面を有する外輪との組合わせからなり、上記内輪および上記外輪が、個別に成形された樹脂組成物の成形体であり、上記内輪を成形する上記樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に固体潤滑剤が配合されてなり、上記外輪を成形する上記樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に補強材が配合されてなるので、耐摩耗性、耐熱性、低摩擦特性に優れる。また、内輪と外輪とを個別に製造することで、嵌合隙間を管理できる。よって、管理された嵌合隙間を有する球面滑り軸受装置となり、偏摩耗などの不具合が生じることがない。
【００２１】
上記外輪において、該外輪の少なくとも一方の端面に、上記内輪を挿入可能に保持する２分割以上に分割された爪部を一体に有し、上記爪部が、上記外輪端面の周方向に形成されたスリットによって設けられた薄肉部からなる構成とすることで、内輪の外周面の曲率が大きい場合でも、分割された薄肉部からなる爪部を介して外輪に内輪を組み込むことが容易であり、かつ、確実に保持できる。
【００２２】
上記外輪の軸方向と、上記内輪の軸方向とのなす角である揺動角の上限が１５〜２０°である構成とすることで、事務機器、産業機械などの関節軸受部などに好適となる。また、揺動角の上限がこの範囲であっても、上記構造により、内輪を外輪に容易に組み込むことができる。
【００２３】
上記スリットが上記外輪の一方の端面に形成されており、スリットの深さは上記外輪の軸方向中央部まで形成されている構成とすることで、爪部の強度を十分に確保することができる。
【００２４】
上記内輪を成形する上記樹脂組成物に配合する固体潤滑剤を、有機質粉末とすることで、潤滑特性に優れ、低摩擦特性となる。特に、熱硬化性樹脂粉末およびＰＴＦＥ樹脂粉末から選ばれる少なくとも１つとすることで、耐熱性を損なうことなく、潤滑特性に優れ低摩擦特性となる。
【００２５】
上記外輪を成形する上記樹脂組成物に配合する補強材を、カーボン系補強材とすることで、低摩擦特性を損なうことなく、補強効果が得られる。
【００２６】
上記内輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂と、上記外輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂とを異なる樹脂とすることで、内輪と外輪との凝着を防止することができ、低摩擦特性を経時的に安定させることができる。特に、上記内輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂を、ＰＰＳ樹脂とし、上記外輪を成形する樹脂組成物における上記合成樹脂を、ポリアミド樹脂とすることで、耐摩耗性、耐熱性、低摩擦特性のバランスが優れる。
【００２７】
上記内輪および上記外輪を、それぞれを成形する上記樹脂組成物の射出成形体とすることで、嵌合隙間によるマッチングが容易となる。
【００２８】
上記外輪の外周面をハウジングに挿嵌できる円筒状に形成することで、ハウジングへの組み込み性が優れる。また、ハウジングに上記内輪の外周面に対応する凹面を形成して、これを外輪とすることで、部品点数を減らすことができる。
【００２９】
上記外輪の内周面の軸方向断面形状をＶ字状とすることで、外輪の設計および製造が容易となる。
【００３０】
上記内輪の外周面において、軸方向中央部の全周に非球面部を形成することで、内輪の外輪への組み込み性に優れる。また、上記内輪が該内輪を成形する上記樹脂組成物の射出成形体であり、上記非球面部にパーティングラインが形成されることで、内輪の射出成形が容易でありパーティングラインの突状が外輪の摺接面と干渉しない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の球面滑り軸受装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の球面滑り軸受装置の他の例を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は図２の球面滑り軸受装置を示す正面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）をＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図４】本発明の球面滑り軸受装置の外輪の他の例を示す正面図である。
【図５】本発明の球面滑り軸受装置の外輪の他の例を示す軸方向断面図である。
【図６】本発明の球面滑り軸受装置の内輪の他の例を示す側面図である。
【図７】図３（ｂ）の内輪が揺動したときの状態を内輪のみ斜視図で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の球面滑り軸受装置の一実施例を図１により説明する。図１は、本発明の球面滑り軸受装置の一例を示す斜視図である。図１に示すように、球面滑り軸受装置１は、球状の外周面２ｂを有し、内周面２ａに支持軸を貫挿できる軸受孔５が形成されている内輪２と、該外周面２ｂに対応する凹面３ｅを有する外輪３との組合せからなる。内輪２および外輪３は、個別に成形された樹脂組成物の成形体である。個別に成形した内輪２および外輪３において、内輪２の外輪３への組み込み方法は、任意の方法を採用できるが、内輪の組み込み性や保持性に優れることから後述（図２、図３参照）の爪部を設ける方法が好ましい。内輪２と外輪３とを個別に製造することで、嵌合隙間を管理でき、偏摩耗などの不具合が生じることがない。なお、本発明の球面滑り軸受装置は、例えば、外輪３の外径が５ｍｍ〜３０ｍｍ程度の大きさである。
【００３３】
ここで、（１）内輪２を成形する樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に固体潤滑剤が配合されてなり、（２）外輪３を成形する樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に補強材が配合されてなる。
【００３４】
外輪２または内輪３を形成する樹脂組成物のベース樹脂となる合成樹脂は、融点２００℃以上の合成樹脂である。より好ましくは、融点が２００℃〜４００℃の合成樹脂である。本発明で使用できる合成樹脂としては、例えば、ポリアミド６（ＰＡ６）樹脂、ポリアミド６−６（ＰＡ６６）樹脂、ポリアミド６−１０（ＰＡ６１０）樹脂、ポリアミド６−１２（ＰＡ６１２）樹脂、ポリアミド４−６（ＰＡ４６）樹脂などの脂肪族ポリアミド樹脂、ポリアミド９−Ｔ（ＰＡ９Ｔ）樹脂、ポリアミド６−Ｔ（ＰＡ６Ｔ）樹脂、ポリメタキシレンアジパミド（ポリアミドＭＸＤ−６）樹脂などの高分子主鎖中に芳香族環を有する芳香族（脂肪族芳香族）ポリアミド樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ＰＰＳ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂“オーラム”（登録商標） 、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）樹脂、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂などが挙げられる。なお、各ポリアミド樹脂において、数字はアミド結合間の炭素数を表し、Ｔはテレフタル酸残基を表す。これらの各樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上混合したポリマーアロイであってもよい。また、射出成形可能な合成樹脂であれば、内輪２および外輪３を射出成形体にすることができ、製造が容易であり、寸法精度も均一にできるので嵌め合い隙間を管理する上でも好ましい。
【００３５】
内輪２を成形する樹脂組成物のベース樹脂となる合成樹脂は、摺動特性に優れる潤滑性樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂として、例えば、上記の中で、ＰＡ６樹脂、ＰＡ６６樹脂、ＰＡ６１０樹脂、ＰＡ６１２樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂“オーラム”（登録商標）、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂などを用いることが好ましい。また、上記以外の潤滑特性の低い合成樹脂に上記の合成樹脂を配合したポリマーアロイであってもよい。また、潤滑特性の低い合成樹脂であっても、後述の固体潤滑剤や潤滑油を添加することで潤滑特性を高めることができる。
【００３６】
内輪２を成形する樹脂組成物は、ベース樹脂となる上記合成樹脂に固体潤滑剤を配合してなる。固体潤滑剤を配合することで、樹脂成形体の耐摩耗性、機械的強度を低下させることなく、低摩擦特性を向上させることができる。本発明で使用できる固体潤滑剤としては、例えば、ＰＴＦＥ樹脂粉末、グラファイト、二硫化モリブデン、ポリイミド樹脂やフェノール樹脂や全芳香族ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂粉末などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性を損なうことなく、潤滑特性に優れ、低摩擦特性となることから、ＰＴＦＥ樹脂粉末、熱硬化性樹脂粉末などの有機質粉末が特に好ましい。これらの固体潤滑剤は、１種類を配合しても２種類以上を組み合わせて配合してもよい。
【００３７】
外輪３を成形する樹脂組成物のベース樹脂となる合成樹脂は、機械的強度に優れた合成樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂として、例えば、上記の中で、ＰＡ６樹脂、ＰＡ６６樹脂、ＰＡ６１０樹脂、ＰＡ６１２樹脂、ＰＡ４６樹脂、ＰＡ９Ｔ樹脂、ＰＡ６Ｔ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂“オーラム” 、ＰＡＩ樹脂などを用いることが好ましい。
【００３８】
外輪３を成形する樹脂組成物は、ベース樹脂となる上記合成樹脂に補強材を配合してなる。補強材を配合することで、機械的強度を高めることができる。本発明で使用できる補強材としては、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、各種鉱物性繊維（ウィスカ）、カーボン粉末などが挙げられる。これらの中でも、低摩擦特性を損なうことなく、機械的強度および耐摩耗性を向上できることから、カーボン繊維、カーボンウィスカ、カーボン粉末などのカーボン系補強材が特に好ましい。これらの補強材は、１種類を配合しても２種類以上を組み合わせて配合してもよい。さらに、外輪３を成形する樹脂組成物において、固体潤滑剤などを併用してもよい。
【００３９】
内輪２を成形する樹脂組成物のベース樹脂となる合成樹脂と、外輪３を成形する樹脂組成物のベース樹脂となる合成樹脂とは、互いに異なる樹脂とすることが好ましい。ベース樹脂が異なることで、滑り面である内輪外周面と外輪内周面との間の凝着を防止でき、低摩擦特性を経時的に安定させることができる。異なるベース樹脂の選択に際し、外輪は内輪嵌め込み時の拡径に対処しやすく内輪を傷付けにくいことが好ましいことから、外輪用のベース樹脂は内輪用のベース樹脂よりも硬度が低い樹脂を用いることが好ましい。
【００４０】
本発明においては、内輪をＰＰＳ樹脂にＰＴＦＥ樹脂粉末や熱硬化性ポリイミド樹脂粉末を配合したＰＰＳ樹脂組成物から成形し、外輪をポリアミド樹脂にカーボン系補強材を配合したＰＡ樹脂組成物から成形して、これらを組み合わせた球面滑り軸受装置が特に好ましい。このような組合わせとすることで、外輪が内輪嵌め込み時の拡径に対処しやすく内輪を傷付けにくく、さらに、耐摩耗性、耐熱性、低摩擦特性のバランスに優れる球面滑り軸受装置となる。
【００４１】
本発明の球面滑り軸受装置の他の実施例として、外輪に３分割された爪部を有する球面滑り軸受装置を図２および図３により説明する。図２は、３分割された爪部を有する球面滑り軸受装置を示す斜視図であり、図３（ａ）は、この球面滑り軸受装置を示す正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）をＡ−Ａ線で切断した断面図である。図２および図３に示すように、この球面滑り軸受装置１は、球状の外周面２ｂを有する内輪２と、該外周面２ｂに対応する凹面３ｅを有する外輪３との組合せからなり、外輪３は、一方の端面に、内輪２を挿入可能に保持する３分割された爪部３ａ、３ｂ、３ｃを外輪と一体に有している。内輪２および外輪３は、個別に成形された上述の樹脂組成物の成形体である。
【００４２】
このような分割された薄肉部からなる爪部３ａ、３ｂ、３ｃを外輪３に設けることで、内輪２の外周面２ｂの曲率が大きい場合でも、該爪部を介して外輪３に内輪２を組み込むことが容易であり、かつ、確実に保持できる。爪部は、２分割以上ないし８分割以内であれば内輪の組み込みが可能でかつ容易に外れないため好ましい。
【００４３】
爪部３ａ、３ｂ、３ｃは外輪端面の周方向に形成されたスリット４によって設けられた薄肉部からなる。スリット４は外輪３の一方の端面に形成されており、スリット４の深さは、図３（ｂ）に示すように、外輪３の軸方向中央部まで形成されていることが好ましい。スリットの深さを外輪の軸方向中央部までとすることで、上記爪部の強度を十分に確保できる。
【００４４】
各図に示すように、内輪２において、内周面２ａに支持軸を貫挿できる軸受孔５が形成されている。また、外輪３の外周面３ｄはハウジングに挿嵌できる円筒状に形成されている。このような形状とすることで、ハウジングへの組み込み性が優れる。また、外輪３は、ハウジングに内輪２の外周面２ｂに対応する凹面が形成されたものであってもよい。すなわち、図４に示すように、ハウジングに対して外輪を別体とせず、ハウジング６に直接、内輪２の外周面２ｂに対応する凹面６ａを形成してもよい。このような構成とする場合、部品点数を削減することができる。なお、図４では、ハウジング６に爪部も形成している。
【００４５】
球面滑り軸受装置１において、外輪３の内周面は、内輪２の外周面２ｂに倣った凹面３ｅであり、爪部間を除いて、その軸方向断面形状は円弧状である（図３（ｂ）参照）。また、他の態様として、図５に示すように、外輪３の内周面は、略そろばん駒状のような２本の直線でつなげた凹面３ｅであってもよい。この場合の該内周面の軸方向断面形状は、Ｖ字状である。外輪３を機械加工によって形成する場合は、図３（ｂ）に示す形状よりも、図５に示す形状の方が、外輪の設計（寸法管理）および製造が容易となる。
【００４６】
図６は、本発明の球面滑り軸受装置の内輪の一例を示す側面図である。図６に示すように、内輪２の外周面２ｂには、該外周面の軸方向中央部の全周に非球面部２ｃを形成することが好ましい。該非球面部２ｃを形成することで、図２などに示す構成において、内輪２と外輪３の軸方向を合せて、内輪２を外輪３に組み込む際に、非球面部２ｃがない場合よりも内輪外径が小さく、内輪２の外輪３への組み込み性が優れる。また、非球面部２ｃ以外の内輪外周面の曲率は、非球面部２ｃがない場合と同じであるため、内輪２は外輪３の爪部により非球面部２ｃがない場合と同様の精度で保持される。
【００４７】
図６に示すように、内輪２の外周面２ｂの軸方向中央部に形成された非球面部２ｃの径方向に、２分割された金型の合わせ目であるパーティングライン（ＰＬ）２ｄが形成されていることが好ましい。この部分にＰＬを設けることで、球状の外周面２ｂを有する内輪２の射出成形が容易となり、該ＰＬの突状が外輪の摺接面と干渉しない。そのため、ＰＬの研磨を省略することができる。
【００４８】
図７は、図３（ｂ）の内輪が揺動したときの状態を内輪のみ斜視図で示す図である。図７に示すように、本発明の球面滑り軸受装置１は、内輪２が球面滑りし、該内輪２が外輪３に対して揺動できる。外輪３の軸方向と、内輪２の軸方向とのなす角が揺動角（θ）である。本発明の球面滑り軸受装置１では、この揺動角（θ）の上限が１５〜２０°であることが好ましい。すなわち、内輪２が外輪３に対して揺動できる許容角（θ２）としては、３０〜４０°であることが好ましい。
【００４９】
図２に示す構成の球面滑り軸受装置１の製造工程を図３により説明する。球面滑り軸受装置１は、内輪２と外輪３とを上述の樹脂組成物を用いて個別に成形した後に、内輪２を外輪３に組み込む（嵌合する）ことで製造する。組み込みは、外輪３の爪部３ａ、３ｂ、３ｃに内輪２をあてがい、外輪３の内側に内輪２を押し込むように挿入して行なう。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、外輪３の爪部３ａ、３ｂ、３ｃは円周方向に相互に分割隙間３ｆを有するとともに、爪部３ａと外輪３の外周面３ｄとの間にスリット４が形成されているので、各爪部の端面内径よりも大きい外径を有する内輪２が、外周面２ｂで外輪３の各爪部の周縁をスリット４側にめくり上げるように、かつ、分割隙間３ｆを拡げるように外輪３の凹面３ｅを拡径しながら押し込まれる。また、各爪部のない外輪３の他方の端面側にはスリット４および分割隙間３ｆがないので、この端面側では外輪３の凹面３ｅは拡径できず、押し込まれた内輪２は、外輪３の幅方向中心線まで押し込まれてそれ以上進めなくなり、位置決めされる。組み込まれた内輪２は、外輪３の一方の端部の爪部３ａ、３ｂ、３ｃと、他方の端部とにより保持される。
【００５０】
図２などに示す構成の球面滑り軸受装置１は、このように分割された爪部構造を有することで、揺動角の上限が１５〜２０°（許容角としては３０〜４０°）と大きく、内輪外周面の曲率が大きい場合であっても、内輪２を外輪３に容易に組み込むことができる。また、内輪２の組み込みにより完成した球面滑り軸受装置１は、インサート成形などを行なわないため、内輪２および外輪３のそれぞれの設計値に基づく嵌合隙間を保持することができ、使用時に違和感なく円滑に作動することができる。さらに、内輪２および外輪３がそれぞれ所定の樹脂組成物で成形されるので、耐摩耗性、耐熱性、低摩擦特性に優れている。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の球面滑り軸受装置は、耐摩耗性、耐熱性、低摩擦特性に優れ、さらには、大きい揺動角を確保でき、外輪と内輪の嵌合隙間を管理可能で偏摩耗などの不具合が生じることがないので、事務機器、産業機械、自動車などの各種軸受部において好適に利用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 球面滑り軸受装置
２ 内輪
２ａ 内輪の内周面
２ｂ 内輪の外周面
２ｃ 非球面部
２ｄ パーティングライン
３ 外輪
３ａ、３ｂ、３ｃ 爪部
３ｄ 外輪の外周面
３ｅ 外輪の凹面
３ｆ 分割隙間
４ スリット
５ 軸受孔
６ ハウジング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状の外周面を有し、内周面に支持軸を貫挿できる軸受孔が形成されている内輪と、該外周面に対応する凹面を有する外輪との組合わせからなる球面滑り軸受装置であって、
前記内輪および前記外輪が、個別に成形された樹脂組成物の成形体であり、
前記内輪を成形する前記樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に固体潤滑剤が配合されてなり、前記外輪を成形する前記樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に補強材が配合されてなることを特徴とする球面滑り軸受装置。
【請求項２】
前記外輪は、該外輪の少なくとも一方の端面に、前記内輪を挿入可能に保持する２分割以上に分割された爪部を一体に有し、前記爪部は、前記外輪端面の周方向に形成されたスリットによって設けられた薄肉部からなることを特徴とする請求項１記載の球面滑り軸受装置。
【請求項３】
前記外輪の軸方向と、前記内輪の軸方向とのなす角である揺動角の上限が１５〜２０°であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の球面滑り軸受装置。
【請求項４】
前記スリットは、前記外輪の一方の端面に形成されており、前記スリットの深さは前記外輪の軸方向中央部まで形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載の球面滑り軸受装置。
【請求項５】
前記固体潤滑剤が、有機質粉末であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項６】
前記有機質粉末が、熱硬化性樹脂粉末およびポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする請求項５記載の球面滑り軸受装置。
【請求項７】
前記補強材が、カーボン系補強材であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項８】
前記内輪を成形する前記樹脂組成物における前記合成樹脂と、前記外輪を成形する前記樹脂組成物における前記合成樹脂とが、異なる樹脂であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項９】
前記内輪を成形する前記樹脂組成物における前記合成樹脂が、ポリフェニレンスルフィド樹脂であり、前記外輪を成形する前記樹脂組成物における前記合成樹脂が、ポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項１０】
前記内輪および前記外輪が、それぞれを成形する前記樹脂組成物の射出成形体であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項１１】
前記外輪の外周面は、ハウジングに挿嵌できる円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項１２】
前記外輪は、ハウジングに前記内輪の外周面に対応する凹面が形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項１３】
前記外輪の内周面の軸方向断面形状が、Ｖ字状であることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項１４】
前記内輪の外周面は、軸方向中央部の全周に非球面部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項１５】
前記内輪が、該内輪を成形する前記樹脂組成物の射出成形体であり、前記非球面部にパーティングラインが形成されていることを特徴とする請求項１４記載の球面滑り軸受装置。
【請求項１】
球状の外周面を有し、内周面に支持軸を貫挿できる軸受孔が形成されている内輪と、該外周面に対応する凹面を有する外輪との組合わせからなる球面滑り軸受装置であって、
前記内輪および前記外輪が、個別に成形された樹脂組成物の成形体であり、
前記内輪を成形する前記樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に固体潤滑剤が配合されてなり、前記外輪を成形する前記樹脂組成物が、融点２００℃以上の合成樹脂に補強材が配合されてなることを特徴とする球面滑り軸受装置。
【請求項２】
前記外輪は、該外輪の少なくとも一方の端面に、前記内輪を挿入可能に保持する２分割以上に分割された爪部を一体に有し、前記爪部は、前記外輪端面の周方向に形成されたスリットによって設けられた薄肉部からなることを特徴とする請求項１記載の球面滑り軸受装置。
【請求項３】
前記外輪の軸方向と、前記内輪の軸方向とのなす角である揺動角の上限が１５〜２０°であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の球面滑り軸受装置。
【請求項４】
前記スリットは、前記外輪の一方の端面に形成されており、前記スリットの深さは前記外輪の軸方向中央部まで形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載の球面滑り軸受装置。
【請求項５】
前記固体潤滑剤が、有機質粉末であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項６】
前記有機質粉末が、熱硬化性樹脂粉末およびポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末から選ばれる少なくとも１つであることを特徴とする請求項５記載の球面滑り軸受装置。
【請求項７】
前記補強材が、カーボン系補強材であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項８】
前記内輪を成形する前記樹脂組成物における前記合成樹脂と、前記外輪を成形する前記樹脂組成物における前記合成樹脂とが、異なる樹脂であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項９】
前記内輪を成形する前記樹脂組成物における前記合成樹脂が、ポリフェニレンスルフィド樹脂であり、前記外輪を成形する前記樹脂組成物における前記合成樹脂が、ポリアミド樹脂であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項１０】
前記内輪および前記外輪が、それぞれを成形する前記樹脂組成物の射出成形体であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項１１】
前記外輪の外周面は、ハウジングに挿嵌できる円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項１２】
前記外輪は、ハウジングに前記内輪の外周面に対応する凹面が形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項１３】
前記外輪の内周面の軸方向断面形状が、Ｖ字状であることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項１４】
前記内輪の外周面は、軸方向中央部の全周に非球面部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか一項記載の球面滑り軸受装置。
【請求項１５】
前記内輪が、該内輪を成形する前記樹脂組成物の射出成形体であり、前記非球面部にパーティングラインが形成されていることを特徴とする請求項１４記載の球面滑り軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−８２８４３（Ｐ２０１２−８２８４３Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２６８１０（Ｐ２０１０−２２６８１０）
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月６日（２０１０．１０．６）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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