JPH0642533A

JPH0642533A - 摺動装置

Info

Publication number: JPH0642533A
Application number: JP21323092A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Hatano; 和好波多野
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1992-07-20
Filing date: 1992-07-20
Publication date: 1994-02-15

Abstract

(57)【要約】【目的】高荷重が作用する摺動装置において、長期間
にわたって無給脂で作動させることができるようにす
る。【構成】軸１１とブッシュ１２とから構成される摺動
装置１０のうち、ブッシュ１２には、その軸１１に対す
る摺動面１２ａ側に凹部１３が形成されており、この凹
部１３内にキャリア１４ａにグリース等の油脂、潤滑剤
またはこれらの混合物からなる潤滑液を含浸させた潤滑
部材１４が装着されており、高い負荷が作用する部位に
おいて、軸１１の回転時に、この軸１１とブッシュ１２
との間に作用する押し付け力によって、潤滑部材１４が
圧縮されて、キャリア１４ａに含浸させた潤滑液が滲み
出るようにして摺動面１２ａ側に送り込まれて、この摺
動部位に確実に潤滑膜を介在させることができ、荷重が
作用しなくなると、圧縮状態となっていた潤滑部材１４
が膨張して、この時に滲み出していた潤滑液の大半が繊
維状の部材であるキャリア１４ａに吸引されるように回
収されてそれに保持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長期間にわたって無給
脂で作動させることができる摺動装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】建設機械等の機械装置においては、その
作業機構を動作させるために、この作業機構を構成する
各部材を相対回動可能に連結し、シリンダその他のアク
チュエータで駆動するように構成している。例えば、油
圧ショベルにおいては、アームの先端にバケットが連結
されるが、このバケットによる掘削動作はバケットシリ
ンダを作動させることにより、バケットをアームとの連
結部を中心として回動させるようにする。このために、
バケットとアームとは軸とブッシュとからなる摺動装置
を介して連結される。ここで、掘削作業時には極めて大
きな荷重がかかるが、このような高荷重用の摺動装置に
あっては、その摺動面にグリースその他の油脂類や潤滑
剤等からなる潤滑液を十分に介在させておかなければ、
早期に焼き付き，かじり，偏摩耗等が生じる。このため
に、頻繁に給脂を行わなければならないが、この給脂作
業は必ずしも容易に行うことができる訳ではない。

【０００３】以上の点から、長期間にわたって潤滑剤を
補給しなくとも、摺動面における潤滑剤が失われないよ
うに構成した、所謂無給脂型の摺動装置が開発されてい
る。この種の摺動装置は、非含脂型のものと、含脂型の
ものとに大別される。前者のタイプの摺動装置として
は、摺動面を構成する部材の材質自体を自己潤滑性のあ
るプラスチック材等で形成するか、または特殊なものと
して磁気軸受や空気軸受等もある。ただし、磁気軸受や
空気軸受は、高荷重用の摺動装置として用いるには不適
当である。一方、例えばブッシュ側に自己潤滑性を有す
る部材を設けた場合において、この摺動面側の部材と裏
金との間で剥離が発生するおそれがある等の不都合があ
る。

【０００４】これに対して、含脂型の摺動装置は高荷重
用として用いることができ、その代表的なものとして
は、例えばブッシュにおける軸への摺動面に凹部を形成
して、この凹部内に油脂や潤滑剤を充填するように構成
したものがある。このように、必要以上の潤滑液を凹部
内に保有させておけば、作動中にこの凹部から徐々に潤
滑液が摺動面に流れ出すことになり、この結果、長期間
にわたって給脂を行わなくとも、円滑に摺動させること
ができるようになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来技術における含脂型の摺動装置にあっては、軸とブッ
シュとの間で荷重がかかった状態で摺動する際には、凹
部内の潤滑液が摺動面に流出するが、荷重が除去された
時に、この凹部から出た潤滑液が再び凹部内に回収され
る保障はなく、かなりの量の潤滑液が軸とブッシュとの
間の摺動面から早期に外部に排出されてしまう。このた
めに、潤滑液のロスが大きく、給脂期間をある程度は長
くすることができるが、ほぼ完全に無給脂状態で作動が
可能で、メンテナンスフリーとすることはできないとい
う欠点がある。

【０００６】また、従来技術による含脂型の摺動装置で
は、鋳鉄乃至銅合金で形成され、そのＰ・Ｖ値が１ｋｇ
ｆ・ｍ／ｍｍ² ・ｓ以下の摺動条件で用いるように設計
されているが、近年においては、各種の産業機械の高効
率化に伴って、高出力で高速の作動条件で用いる摺動装
置に対する要請が大きくなってきている。このために、
Ｐ・Ｖ値が１ｋｇｆ・ｍ／ｍｍ² ・ｓ以上であって、し
かも摩擦係数μが０．１以下の条件で作動させることを
可能ならしめる必要であるが、前述した従来技術の摺動
装置では、この条件を十分満足できないのが現状であ
る。

【０００７】本発明は以上のような従来技術における課
題を解決するためになされたものであって、その目的と
するところは、極めて長い期間にわたって潤滑液を保持
できるようになし、もってトライボロジ特性を著しく改
善できるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、軸とブッシュとの間の摺動部に凹部
を形成し、この凹部に、油脂，潤滑剤またはこれらの混
合物からなる潤滑液を繊維状の部材からなるキャリアに
含浸させた潤滑部材を固着して設ける構成としたことを
その特徴とするものである。

【０００９】

【作用】軸とブッシュとの間に荷重が作用すると、潤滑
部材におけるキャリアが圧縮されて、このキャリアに含
浸させた潤滑液が絞り出されるようにして流出し、摺動
面に供給される。従って、この摺動面は摺動時には、こ
の摺動面に確実に潤滑液の油膜が介在した状態となっ
て、両部材間の摺動は円滑に行われる。そして、荷重が
解除されると、荷重により圧縮されていたキャリアが膨
張変形することになる。キャリアは繊維状の部材で形成
されていることから、一度摺動面に流出した潤滑液の大
半は確実にキャリアに吸引するようにして回収される。
即ち、凹部内に設けたキャリアによって潤滑液に対する
ポンピング作用を発揮することになり、潤滑液のロスが
最小限に抑制できて、極めて長い期間にわたって無給脂
状態で作動させることができる。

【００１０】また、このようにポンピング作用を発揮す
ることは、たとえ外部から異物等が摺動面に入り込んだ
としても、潤滑液がキャリアに吸引される時にこの異物
がキャリアに取り込まれる。従って、摺動面を常にクリ
ーンな状態に保持でき、その摩耗等の防止も図られる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず、図１に本発明の摺動装置を油圧ショ
ベルのバケット１とアーム２との連結部に設けたものを
示す。同図から明らかなように、バケット１はアーム２
に対して連結部３によって回動可能に連結されており、
バケットシリンダ４を作動させることによって、バケッ
ト１は連結部３を中心として回動せしめられるようにな
っている。

【００１２】連結部３を構成する摺動装置１０は、図２
及び図３に示したように、バケット１側の軸１１と、ア
ーム２側のブッシュ１２とから構成される。ブッシュ１
２は、その軸１１に対する摺動面１２ａ側に凹部１３が
形成されており、この凹部１３内にはキャリア１４ａに
グリース等の油脂、潤滑剤またはこれらの混合物からな
る潤滑液を含浸させた潤滑部材１４が装着されている。
ここで、凹部１３は摺動条件等に応じて最適となる形状
とする。例えば、ブッシュ１２の摺動面側を展開して示
した図４に示したように、円周方向に向けて複数（また
は１本）の帯状に形成するか、または図５のように、軸
線方向に複数（または１本）の帯状に形成するか、図６
のように全体にわたって多数の小さな凹部とすることが
可能であり、どのような形状とするかは目的，摺動条件
等に応じて適宜設定する。要は、この凹部１３内に潤滑
部材１４を収容させて、この潤滑部材１４から供給され
る潤滑液が軸１１との摺動面１２ａの全体に及ぶように
なっておれば良い。また、ブッシュ１２に有効に荷重を
受承させるために、ブッシュ１２の軸１１と直接摺動す
る摺動面１２ａの面積をある程度広くする必要があり、
従って摺動面１２ａと凹部１３との面積比は、約１：１
乃至凹部１３の方を若干小さくするのが好ましい。

【００１３】潤滑部材１４を構成するキャリア１４ａ
は、有機繊維または無機繊維からなる布地で吸湿性の優
れたもの、例えば木綿布等が好適に用いられる。また、
このキャリア１４ａにはその補強を図る意味で、金属繊
維を適宜量混合させるのが好ましい。このキャリア１４
ａには潤滑液を含浸させるが、このために例えば油脂
類，液状の潤滑剤またはこれらの混合液からなる潤滑液
に１乃至数回ディッピングする。そして、このディッピ
ング時にキャリア１４ａの含浸をより効率的に行わせる
には、潤滑液を、それが変質しない程度の温度、例えば
４００℃以下程度に加温して、その粘度を低下させた状
態でディッピングを行う。潤滑液中に、例えば二硫化モ
リブデン等からなる固体潤滑剤物質を液中に分散させる
ことも可能である。具体的には、例えばギア油（５号）
と二硫化モリブデンとの混合物を槽内に貯留し、これを
２００℃程度に加温した状態でキャリア１４ａを約２時
間程度浸漬させると、このギア油及び二硫化モリブデン
をキャリア１４ａに効率的に含浸させることができる。

【００１４】このように、潤滑液を含浸させたキャリア
１４ａからなる潤滑部材１４は、接着剤等を用いて凹部
１３内に装着される。この潤滑部材１４の凹部１３の内
面への固着性を良好ならしめるには、図７に示したよう
に、キャリア１４ａを、その凹部１３への固着側の部位
を密に織るようにする。ただし、軸１１に接触する側は
潤滑液の含浸量できるだけ多くするために、ある程度粗
に織るようにしなければならず、このために、キャリア
１４ａは目の粗い表層部と、目の細かい基部との２重構
造に織成するのが好ましい。また、この潤滑部材１４の
厚みは、凹部１３の深さより十分大きくする。これによ
って、ブッシュ１２内に軸１１を挿通した時に、この潤
滑部材１４はある程度圧縮された状態となる。

【００１５】本実施例は以上のように構成されるもので
あって、次にその作用について説明する。

【００１６】まず、ブッシュ１２を軸１１に挿通させる
ことによって、摺動装置１０が組み付けられた状態にお
いては、このブッシュ１２に形成した凹部１３内に十分
な量の潤滑液（この潤滑液に二硫化モリブデン等の潤滑
剤粉末が分散させている場合には、潤滑剤粉末を含む潤
滑液）を含浸させたキャリア１４ａからなる潤滑部材１
４が装着されており、この凹部１３形成部分以外の摺動
面１２ａにも潤滑膜が介在している。従って、軸１１を
低摩擦で円滑に回転させることができる。

【００１７】ここで、油圧ショベルのアーム２とバケッ
ト１との間の連結部３のように、作動時にかなり高い負
荷が作用する部位に用いると、軸１１の回転時におい
て、この軸１１とブッシュ１２との間に極めて大きな押
し付け力が作用する。この時に、潤滑部材１４が圧縮さ
れて、キャリア１４ａに含浸させた潤滑液が滲み出るよ
うにして摺動面１２ａ側に送り込まれることになり、従
って高荷重が作用している状態での摺動時においても、
摺動する部位に潤滑液が潤沢に供給されて、潤滑膜が切
れる等の事態が生じるおそれはなく、かじりや焼き付き
等の発生を確実に防止でき、極めて優れたトライボロジ
特性を発揮する。また、荷重が作用しなくなると、圧縮
状態となっていた潤滑部材１４が膨張することになり、
この時に滲み出していた潤滑液の大半が繊維状の部材で
あるキャリア１４ａに吸引されるように回収されてそれ
に保持される。このように、荷重の作用及びその解除毎
に潤滑部材１４を構成するキャリア１４ａがポンピング
作用を発揮するので、必要な時には軸１１とブッシュ１
２との摺接面に多量の潤滑液が供給され、荷重が解除さ
れた時には、余分な潤滑液が回収される。従って、潤滑
液の保持性が良好となり、極めて長い期間にわたって潤
滑液の補給を必要とせず、ほぼ完全にメンテナンスフリ
ーが可能となる。

【００１８】また、このように荷重の作用及びその解除
毎に潤滑部材１４がポンピング作用を発揮するというこ
とは、軸１１とブッシュ１２との間に往復液流が生じる
よう２なり、この結果、極めて微細な異物等がこの軸１
１とブッシュ１２の摺動面１２ａとの間に入り込んで
も、この異物はポンピング作用による往復液流に搬送さ
れて、確実に凹部１３内に取り込まれ、しかも繊維状の
部材であるキャリア１４ａに捕捉される。従って、軸１
１とブッシュ１２の摺動面１２ａとの間は常にクリーン
な状態に保たれて、摺動部材間における摩耗を著しく低
減することができる。

【００１９】しかも、荷重がかかった状態で軸１１とブ
ッシュ１２とが相対変位すると、凹部１３内に装着され
ている潤滑部材１４に対して引っ張り力等が作用する
が、このような力が作用しても、潤滑部材１４は弾性変
形することになって、凹部１３の内面から剥離するよう
なことはない。また、この潤滑部材１４も荷重を受ける
ようになるが、荷重が作用すると、潤滑部材１４が弾性
変形して、荷重に対する緩衝作用が発揮することにな
る。従って、軸１１とブッシュ１２との間の片当りの防
止も図られる。

【００２０】本発明者の実験によれば、軸１１を炭素鋼
（Ｓ４５Ｃ）とし、またブッシュ１２を球状黒鉛鋳鉄
（ＦＣＤ４５０）で形成し、キャリア１４ａとして木綿
布を用い、これにギア油（５号）に二硫化モリブデンを
分散させた潤滑液を含浸させた潤滑部材１４を使用し
て、Ｐ・Ｖ値が１ｋｇｆ・ｍ／ｍｍ² ・ｓの条件下で軸
１１を揺動させたところ、μが０．０５以下の極めて低
い摩擦潤滑状態で作動させることができた。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、軸とブ
ッシュとの間の摺動部に凹部を形成して、油脂，潤滑剤
またはこれらの混合物からなる潤滑液を繊維状の部材か
らなるキャリアに含浸させた潤滑部材をこの凹部内に固
着して設ける構成としたので、荷重がかかった状態で摺
動する際には、この摺動する部材間に潤滑液を潤沢に供
給でき、潤滑膜が切れて、かじり、焼き付き等の発生を
確実に防止できるようになり、また荷重の作用が解除さ
れると、余分な潤滑液が潤滑部材のキャリアに吸収され
るように回収されることになり、極めて長い期間にわた
って潤滑液の補給を行う必要がなく、ほぼ完全にメンテ
ナンスフリーの摺動装置とすることができ、しかも荷重
の作用及び荷重の解除毎に潤滑部材によって潤滑液のポ
ンピング作用が発揮されてるので、たとえ摺動面部内に
異物等が入り込んだとしても、潤滑液の回収時に摺動す
る部位から除去できるようになり、摺動面部は常にクリ
ーンな状態に保たれて、摩耗の低減が図られる等の諸効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の摺動装置が用いられる機構の一例とし
ての油圧ポンプのバケットとアームとの連結部の構造を
示す外観図である。

【図２】摺動装置の横断面図である。

【図３】図２のＸ−Ｘ断面図である。

【図４】図２の摺動装置のブッシュの展開図である。

【図５】ブッシュの他の例を示す展開図である。

【図６】ブッシュのさらに別の例を示す展開図である。

【図７】キャリアの構造を示す説明図である。

【符号の説明】

１０摺動装置１１軸１２ブッシュ１２ａ摺動面１３凹部１４潤滑部材１４ａキャリア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸とブッシュとの間の摺動部に凹部を形
成し、この凹部に、油脂，潤滑剤またはこれらの混合物
からなる潤滑液を繊維状の部材からなるキャリアに含浸
させた潤滑部材を固着して設ける構成としたことを特徴
とする摺動装置。
【請求項２】前記キャリアは目の粗い表層部と、目の
細かい基部とから構成し、基部を前記凹部の内面に固着
する構成としたことを特徴とする請求項１記載の摺動装
置。
【請求項３】前記キャリアは有機繊維または無機繊維
に、金属繊維を混合することにより強化したものである
ことを特徴とする請求項１または２記載の摺動装置。