JPH0369813A - 動圧みぞ付軸受の製造方法 - 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〕 本発明は、事務用機器、音響機器、測定機器等に使用さ
れる合成樹脂製の動圧みぞ付軸受及びその製造方法に関
する。

〔従来の技術］ 従来の合成樹脂よりなる筒状のすべり軸受、特に内径面
に動圧発生用のみぞを設けた動圧みぞ付軸受は、弾性の
ある熱可塑性合成樹脂にグラフディト、炭素繊維、二硫
化モリブデン、フッ素樹脂などの潤滑性物質を混合した
複合材料を用いて成形型により射出成形し、樹脂の弾性
を利用して成形型から引き抜く方法で製造されている。

動圧発生用のみぞは上記成形時に同時に形成される。

その場合、用いられる熱可塑性合成樹脂のベースの樹脂
としてはＰＴＦＥ　（ポリテトラフルオロエチレン樹脂
）は含まれない。これは、ＰＴＦＥは加熱しても熔融せ
ず粉末状であり、３３０″Ｃ以上でゲル状となるのみで
射出成形が不能のためである。

一般に、ＰＴＦＨの成形は粉末冶金に似た方法で行われ
る。すなわち、金型中にＰＴＦＥの粉末材料を入れ徐々
に加圧成形した後、金型から取出し、３６０〜３８０°
Ｃで焼成する。全体がゲル状になったとき取出し、直ち
に別の金型にいれて二次成形を行う。複雑な形状のもの
や寸法精度を要するものは、成形後に機械加工で仕上げ
て製品とする。工程が複雑で手間がかかり、この成形法
による動圧みぞ付軸受の製造は実際問題として行われて
いない。

又、パイプやチューブ等の場合、ＰＴＦＥの粉末に有機
溶媒を加えてペースト状にしたものを押出機でパイプ等
に押し出し成形し、その後溶剤を揮発させてから加熱炉
中で焼成して製品とする成形法も行われる。しかし焼成
には２日位かかるので生産性が悪く、また焼成による形
状の変形が大きく、この方法も動圧みぞ付軸受の製造に
は適用されていない。

ＰＴＦＥ以外の熱可塑性樹脂材料を用いた動圧みぞ付軸
受については、製造は可能であるが、成形収縮が大きく
寸法精度が不十分であり、また摩擦特性も充分ではなく
、動圧みぞ付軸受としての性能が十分には発揮されてい
ない。これに対して本出願人は、成形精度の良い熱硬化
性樹脂を用いた動圧みぞ付軸受とその製造方法を先に提
案した（特開昭６３−２０３９１６号）。

これは、エポキシ樹脂、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の熱硬化樹脂
よりなり、内径面に動圧発生用のみぞが形成された薄肉
内筒体を、金属性の外筒体の内径面に固着した動圧みぞ
付軸受である。

この動圧みぞ付軸受の製造に際しては、あらかじめ内径
面に多数条の凹みぞ或いは接着剤等の固着手段が施され
た外筒体を外型に嵌装し、動圧発生用のみぞの形状に対
応する凸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
積層構造を外型および内型から軸方向に抜き出して離型
する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、熱硬化性樹脂は成形精度は良いが樹脂自
体の摩擦特性、摩耗特性が低く、たとえグラファイト、
炭素繊維、二硫化モリブデンなどの潤滑性物質を混合し
ても、良好な摩擦特性、摩耗特性は得られないという問
題点があった。

また、単体の軸受を複数個組み込んでユニット化する場
合に、複数個の軸受の内径の同軸度をだすことが困難で
あるという問題点があった。

そこで本発明は、上記従来の問題点に着目してなされた
ものであり、その目的とするところは、摩擦特性がすぐ
れた熱可塑性樹脂であるＰＴＦＥを主成分とする樹脂を
用いて、摩擦特性、摩耗特性に優れ、しかも寸法精度に
も優れた動圧みぞ付軸受とその製造方法を提供して上記
従来の問題点を解決することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の動圧みぞ付軸受は、外筒の内径面にＰＴＦＥを
主成分とする樹脂のシートが接着され、該シートの内面
に動圧発生用のみぞが形成されている。

また本発明の他の動圧みぞ付軸受は、外筒の内径面には
ＰＴＦＥを主成分とする樹脂のシートが軸方向に間隔を
おいてそれぞれ接着され、該シートの内面に動圧発生用
のみぞが形成されている。

本発明の動圧みぞ付軸受の製造方法は、ＰＴＦＥを主成
分とする樹脂のシートの一方の面に動圧発生用のみぞを
塑性加工によって成形し、前記シートの他方の面と外筒
の内径面とが接着剤を介して対向するようにシートを外
筒内に挿入し、前記シートの内面にロッドを挿入し、前
記接着剤の硬化後にシートの内面からロッドを取り出す
。

以下に、本発明の詳細な説明する。

本発明のＰＴＦＥを主成分とする樹脂は、ＰＴＦＥに摩
耗特性向上物質を混合したものである。

ＰＴＦＥの含有量は５０〜９０ｗｔ％のものが好ましい
。５０ｗｔ％より少ないとＰＴＦＥの特性である摩擦特
性が低下する。一方、９０ｗＬ％より多いと摩耗性向上
物質の添加量が過少となり、耐摩耗性が向上しない。し
かしながら、上記の範囲に必ずしも限定されるものでは
なく、５０ｗｔ％より少なくてもよく、また９０ｗｔ％
を越えてもよい。

混合される摩耗特性向上物質としては、例えばグラファ
イト、炭素繊維、二硫化モリブデン、ポリイミド、エコ
ノール、ガラス繊維等を用いることができる。

本発明のＰＴＦＥを主成分とする樹脂のシートは、上記
ＰＴＦＥ樹脂と摩耗特性向上物質との混合材料を用いて
周知の樹脂シート製造法により形成されたものでよく、
例えば、ナフサなどの有機溶媒を加えてペースト状にし
、カレンダでシート状にした後、溶剤を揮発させてから
加熱炉中で焼威したものとか、混合材料の分散液を金属
面上に流し出したのち焼威し、形成されたフィルムを剥
離したものとか、成形した円柱ブロックから切削したも
の等が利用できる。シートの厚さは、０．１〜２．　Ｏ
ｔｍｒｒのものが好ましい。

このＰＴＦＥを主成分とする樹脂のシートを外筒の内径
面に接着する際には、シートの被接着面に、常法に従っ
てあらかしめ化学処理（脱フツ素処理）を施す。これは
、シートの接着性を改善するための処理であり、フッ素
樹脂専用のプライマを用いた表面処理とか、いわゆるナ
トリウム処理法等が適用できる。

接着剤としては、ゴム系接着剤を溶剤で適正粘度に溶か
したもの、あるいは熱硬化性接着剤等が使用できる。こ
れらの接着剤をＰＴＦＥを主成分とする樹脂シートの前
記化学処理を施した被接着面に均一に塗布したのち半乾
燥させる。または前記シートに塗布する代わりに、外筒
の内径面に接着剤を塗布するようにしてもよい。

なお、動圧みぞ付軸受の動圧発生用のみぞの深さは、適
正な動圧効果を得るためには５〜６０μｍが好ましい。

しかし、ＰＴＦＥを主成分とする樹脂のシートの内面に
形成された動圧発生用のみぞの深さは、５〜６０μｍよ
り多少深い方が好ましい。この動圧発生用のみぞは、Ｐ
ＴＦＥを主成分とする樹脂のシートの一方の面に塑性加
工によって予め成形される。例えば他方の面である被接
着面に接着のための化学処理を施した後、化学処理され
ない面に転造機により動圧発生用のみぞを転造するとと
もに、シート厚みを均一にする。この転造時の加熱温度
は１００〜２００″Ｃが好ましい。もっとも、接着のた
めの化学処理は、上記の動圧発生用のみぞの塑性加工後
に行ってもよい。

なお、転造ではなくてプレス加工でもよい。

被接着面に接着剤が塗布されるとともに（接着剤を外筒
側に塗布する場合は、被接着面に接着のための化学処理
を施しただけとなる）、他方の面に上記動圧発生用のみ
ぞが塑性加工されたＰＴＦＥを主成分とする樹脂シート
は、必要長さに切断され、被接着面を外側にし、丸めて
外筒内に挿入される。次いで、この丸めたシート内面に
金属製またはプラスチック製のロッドを軽く圧入して挿
入する。

接着剤として例えばゴム系接着剤を使用した場合は、接
着剤の硬化のために６０〜１５０°Ｃの温度に１０〜６
０分間加熱する。

なお、外筒よりロッドの線膨張係数を大きくしたり、ま
た外筒よりシートの線膨張係数を大きくしたり、更に外
筒よりロッドとシートとの線膨張係数をいずれも大きく
したりして、加熱時にはシートの内面がロッドに圧迫さ
れて多少の塑性変形を伴うことが好ましい。

なお、このように外筒とロッドとシートとの線膨張係数
を選定すると、シートの内面にロッドをすきまを隔てて
挿入しても、加熱時にはシートの内面がロッド圧迫され
て多少の塑性変形を伴うようにすることができる。

また、アルミニウムは鋼より線膨張係数が大きいが、合
成樹脂よりは線膨張係数が小さい。そして、ＰＴＦＥを
主成分とする樹脂は鋼やアルミニウムより線膨張係数が
大きい。ロッドと外筒との材質を適宜に選定してシート
の内面がロッドに圧迫されることが好ましい。

なお、常温硬化型の接着剤を使用した場合は加熱しなく
ても良く、シートの内面にロッド圧入後に硬化に必要な
時間常温放置すれば良い。

接着剤が硬化した後、シートの内面からロッドを抜き取
る。

上記の丸めたシートは、複数枚を外筒に軸方向に間隔を
おいて挿入し、それぞれ接着する構成としてもよい。

かくして、シートはロッドの圧迫を受けて多少の塑性変
形を伴って外筒内径面に接着され、優れた内径寸法精度
、同軸度が得られる。

なお、外筒は金属製でもプラスチック製でもよく、軸受
仕様に基づいて適宜に選択できる。また外筒形状も円筒
状に限らず、角型その他必要に応して任意の形状にでき
る。

〔実施例］ 以下、本発明の実施例を図とともに説明する。

動圧みぞ付軸受は、軸体と軸受とが相互のすべり面を介
して、一方向の回転運動、正逆回転運動。

軸方向の直線運動またはらせん運動を相対的に行う。し
たがって、動圧発生用のみぞのパターンも、それらの相
対運動の態様に応して定められる。

第１図（ａ）ないしくｄ）は、本発明の第１実施例を示
すもので、同図（ａ）において、軸体ｌＯと円筒状の動
圧みぞ付軸受２０とは、相対的に軸方向の正逆の直線運
動を行う。動圧みぞ付軸受２０は、金属製の外筒２１の
内径面に、ＰＴＦＥを主成分とする樹脂のシート２２が
軸方向に間隔をおいてそれぞれ接着され、該シートの内
面には、同図（ｂ）、　（Ｃ）および（ｄ）に示すよう
なやしり状の動圧発生用のみぞ６０，７０が形成されて
いる。

同図（ｂ）に示すみぞは、矢先方向が軸方向右向きのみ
ぞ６０と、軸方向左向きのみぞ７０とを軸方向にほぼ同
一の間隔で交互に配設するとともに、軸と直角方向に適
宜の間隔をおいて配列しである。

同図（Ｃ）に示すみぞは、矢先方向が軸方向右向きのみ
ぞ６０と、軸方向左向きのみぞ７０とを菱形状に向い合
わせに接続して、軸方向にほぼ同一の間隔で、軸と直角
方向に適宜の間隔をおいて配列しである。

同図（ｄ）に示すみぞは、矢先方向が軸方向右向きのみ
ぞ６０と、軸方向左向きのみぞ７０とを軸と直角方向に
波形状に接続して、軸方向にほぼ同一の間隔で配列しで
ある。

上記のみぞ６０，７０の深さは数μｍ〜数十μｍの範囲
で適宜に選定されている。

上記の軸受の潤滑剤としては、油、グリース。

水および空気等のうち何れかが使用される。

軸体１０が矢符号Ａ方向に直線運動した場合、この運動
方向Ａに矢先が一致する軸方向右向きのみぞ６０のポン
ピング作用によって矢先部分の流体の圧力が高くなり、
軸受すきま２３に流出した潤滑剤の流体膜によって軸体
ｌＯを支持する。軸体１０が反対の矢符号Ｂ方向に直線
運動した場合は、矢先方向が運動方向Ｂに一致する軸方
向左向きのみぞ７０のボンピング作用によってこのみぞ
７０の矢先部分から軸受すきま２３に流出した潤滑剤に
よって流体膜が形成される。

上記の動圧みぞ付軸受２０は以下のようにして製造した
ものである。

先ず、ＰＴＦＥを主成分とし、これに摩耗特性向上物質
としては、例えばガラス繊維を混合してなる樹脂シート
２２の一方の面に、接着の前処理である脱フツ素処理を
施す。この実施例では、フッ素樹脂専用のプライマを用
いて常法通りに行った。その後、転造機にかけてシート
２２を加圧加熱しつつ、脱フツ素処理しない他方の面に
動圧発生用のみぞ６０，７０を底形した。次にシート２
２の脱フツ素処理した面に溶剤で適正粘度に調整したゴ
ム系接着剤を均一に塗布し、溶剤を揮発させて半乾燥さ
せた後、シート２２を所要の寸法に切断した。全く同一
の２枚のシート２２を、接着剤塗布面が外側になるよう
に丸めて金属製（又はプラスチック製）の外筒２１内に
、軸方向に間隔をへだてで挿入し、第２図（ａ）に示す
状態に取付けた。その状態のシート内径をｄとする。そ
の後、挿入した前記シート２２の内面に外径りのロッド
Ｒを圧入する。このロッド外径りはシート内径ｄより若
干大きいが、シート２２は弾性変形可能であり、且つま
た、この挿入時点でシート２２と外筒２１の摩擦係数が
大きくなっているから、ロッドＲの挿入は可能である。

その後所定温度に加熱すると、シート２２は外筒２１よ
り線膨張係数が大きいのでロッドＲより受ける圧迫力は
ロッドＲのシート２２の内面への挿入時以上となる。

なお、外筒２１としてアルミニウムを使用し、ロッドＲ
として鋼を使用すると、外筒２１とロッドＲとの線膨張
係数の差が小さく、またシニト２２は外筒２１より線膨
張係数が数倍大きいので、加熱時にシート２２がロッド
Ｒより受ける圧迫力はロッドＲのシート２２の内面への
圧入時以上となる。

このロッドＲの圧迫による塑性変形を利用して、シート
２２を外筒２１の内面およびロッドＲの外径面になじま
せる。所定時間経過して接着剤が硬化したら、ロッドＲ
をシート２２の内径面から抜き取る。

このようにして、軸方向に間隔をおいて接着された２枚
のシート２２を、１本のロッドＲで共通に圧して塑性変
形せしめることにより、優れた内径寸法精度と、軸方向
両端部の同軸度が保証された動圧みぞ付軸受２０が得ら
れる。

第３図、第４図は動圧発生用のみぞの変形例を示してい
る。第３図のものは、軸体１０と動圧みぞ付軸受２０と
が、相対的に正逆のらせん運動を行う場合のみぞパター
ンである。同図（ａ）は、矢先方向が軸体１０のリード
角θ方向に位置する下向きのみぞ６０と上向きのみぞ７
０とを、交互にリード角θ方向に平行に配列している。

同図（ｂ）は、矢先方向がリード角θ方向に位置する下
向きのみぞ６０と上向きのみぞ７０とを菱形状に接続し
、軸方向に４列となるようにしてリード角θ方向に配列
している。

第４図のものは、軸体１ｏと動圧みぞ付軸受２０とが、
相対的に正逆回転するラジアル動圧みぞ付軸受の場合の
みぞパターンである。同図（ａ）は、矢先方向が下向き
のみぞ６０と上向きのみぞ７゜とを円周方向にほぼ同一
の間隔で交互に配設し、軸方向に適宜の間隔をおいて配
列している。同図（ｂ）は、矢先方向が下向きのみぞ６
０と上向きのみぞ７０とを菱形状に向かい合わせに接続
して、円周方向にほぼ同一の間隔で、軸方向に適宜の間
隔をおいて配列している。その菱形状の動圧発生用のみ
ぞ６０．７０の内側に潤滑剤保持用のみぞ８０が設けら
れている。

第５図に第２実施例を示す。

この実施例は、外面が非円筒状の外筒３０の内径面に、
動圧発生用のみぞを有し、そしてＰＴＦＥを主成分とし
て摩耗特性向上物質を混合してなる樹脂のシート２２を
組み込んだものである。動圧みぞ付軸受としての作用・
効果において上記第１実施例と異なる点はない。このよ
うに、外筒体については円筒状に限らず任意の形状のも
のを用いることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の動圧みぞ付軸受は、動圧
発生用のみぞを内面に形成したＰＴＦＥを主成分とする
樹脂のシートが外筒の内径面に接着された構成であるか
ら、軸受の内径寸法精度が十分に高精度となり、且つ極
めて良好な摩擦特性が得られる。また、動圧発生用のみ
ぞのポンピング作用によって優れた摩耗特性が得られる
。

また、本発明の動圧みぞ付軸受の製造方法によれば、Ｐ
ＴＦＥを主成分とする樹脂のシートの一方の面に、あら
かじめ動圧発生用のみぞを塑性加工によって底形するた
め、みぞ深さ、みぞ形状、シート厚みを所望の寸法で均
一に形成でき、ひいてはシートの内面に挿入したロッド
により軸受すきまを任意にコントロールし、軸および軸
受の振れを抑制して高精度の性能が得られる。

更に、シートの他方の面と外筒の内径面とが接着剤を介
して対向するようにシートを外筒内に挿入し、前記シー
トの内面にロッドを挿入し、接着剤の硬化後にシートの
内面からロッドを取り出す構成としたため、単体の軸受
を軸方向に間隔をおいて複数個組み込んでユニット化す
る場合にも、複数個の軸受の内径の同軸度をだすことが
容易であり、摩擦特性、摩耗特性に優れ、しかも寸法精
度にも優れた高品質の動圧みぞ付軸受の製造が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の第１実施例の動圧みぞ付軸受の
縦断面図、第１図（ｂ）、　（Ｃ）、　（ｄ）、第３図
（ａ）、　（ｂ）、第４図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ
動圧発生用のみぞのパターンを表した平面図、第２図（
ａ）、　（ｂ）は本発明の動圧みぞ付軸受の製造工程を
説明する縦断面図、第５図は第２実施例の動圧みぞ付軸
受の縦断面図である。 図中、２１は外筒、２２はシート、６０．７０は動圧発
生用のみぞ、Ｒはロッド。 特許出順人 日本精工株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）外筒の内径面にＰＴＦＥを主成分とする樹脂のシ
   ートが接着され、該シートの内面に動圧発生用のみぞが
   形成されている動圧みぞ付軸受。
2. （２）外筒の内径面にはＰＴＦＥを主成分とする樹脂の
   シートが軸方向に間隔をおいてそれぞれ接着され、該シ
   ートの内面に動圧発生用のみぞが形成されている動圧み
   ぞ付軸受。
3. （３）ＰＴＦＥを主成分とする樹脂のシートの一方の面
   に動圧発生用のみぞを塑性加工によって成形し、前記シ
   ートの他方の面と外筒の内径面とが接着剤を介して対向
   するようにシートを外筒内に挿入し、前記シートの内面
   にロッドを挿入し、前記接着剤の硬化後にシートの内面
   からロッドを取り出す動圧みぞ付軸受の製造方法。