JPH10324890A

JPH10324890A - 潤滑性樹脂複合物及びこれを用いた滑り軸受装置

Info

Publication number: JPH10324890A
Application number: JP13499497A
Authority: JP
Inventors: Natsuhiko Mori; 夏比古森; Kazuo Okamura; 一男岡村
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1997-05-26
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】油の過剰な滲み出しによる周囲汚染の防止、
寸法収縮による軸への抱き付きや保持部のガタツキを防
止【解決手段】滑り軸受装置は、ケーシング２に固定さ
れる軸受ブラケット３と、軸受ブラケット３に調心支持
された多孔質含油軸受４と、多孔質含油軸受４の外径面
４ａに接触配置され、押えばね５および押えプレート６
によって保持された潤滑性樹脂複合物７とを主要な要素
として構成される。潤滑性樹脂複合物４は、合成樹脂と
潤滑油又は潤滑グリースからなる樹脂潤滑組成物とフェ
ルト材とを一体に複合化した環状の固形物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、事務用機器、音響
機器、情報機器、測定機器、軸流ファンや換気扇、扇風
機などの電気製品、自動車用電装品などにおける滑り摺
動部分の潤滑を補助する潤滑性樹脂複合物、及びこれを
用いた滑り軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】滑り軸受として、焼結合金等の多孔質体
に潤滑油又は潤滑グリースを含浸させた多孔質含油軸受
や、自己潤滑性を有する合成樹脂材からなる樹脂軸受が
用いられている。

【０００３】多孔質含油軸受は、軸受内部の細孔内に保
持された油を、軸受面と軸の摺動面との相対的な滑り運
動に伴う吸い込み・押し込み作用によって、軸受内部と
軸受隙間との間を循環させながら潤滑を行う点に特徴を
有するものである。しかしながら、雰囲気温度が高いよ
うな場合等では、熱膨張と圧力発生等に伴う油の動きに
よって、ある程度の油の損失があることは避けられな
い。油の流失量が多くなると、軸受隙間における油膜形
成範囲が狭められ、軸受機能が低下することが予想され
る。そこで、油の流失に対する対策として、補油機構を
設けることが行われている。補油機構としては、潤滑油
を含浸させたフェルトを多孔質含油軸受と接触させて配
置し、フェルトから多孔質含油軸受に油を補給する構成
が知られている。

【０００４】樹脂軸受は、回転運動又は直線運動を案内
する機構に多く用いられている。樹脂軸受を用いる場
合、摩擦係数を安定させ、軸受面の摩耗を抑制するた
め、軸の摺動面に潤滑油や潤滑グリースを塗布すること
が行われている。しかしながら、往復摺動の繰り返しに
より、軸の摺動面に塗布された潤滑剤が掻き取られてし
まうため、短時間で潤滑剤切れが生じ、摩擦係数の上
昇、摩耗の進行が起こる。そこで、潤滑剤切れを防止す
るため、合成樹脂の分子中あるいは分子間に潤滑油を保
持させた潤滑油含有合成樹脂の潤滑性組成物を樹脂軸受
に組み込んだり、側方に配置したりする構成が提案され
ている（特開平７−２０８４６３号）。あるいは、潤滑
油を含浸させたフェルトを軸の摺動面に接触させ、フェ
ルトから軸の摺動面に油を補給する構成が知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】フェルトに潤滑油を含
浸させた補油物は、保油能力の点に問題があり、雰囲気
温度が高かったり、軸の摺動面への押し付け力が大きか
ったりすると、必要以上の油がフェルトから滲み出し、
周囲を汚染する可能性が有る。特に、天井に取付れられ
る換気扇等のように軸姿勢を縦向きにする場合は、重力
の影響も加わり、フェルトから過剰に滲み出した油が軸
受の嵌合部分や、軸受内部を通じて、軸受の下側端面側
から漏れ出し易くなるので（特に下側に配置された軸受
部での油の漏れ出しが問題となる。）、一層の配慮が必
要である。また、油の過剰な滲み出しによって保油量が
早期に減少したり、フェルトの変形によって軸受や軸と
の接触状態が維持されない場合があり、補油物としての
安定した機能を長時間確保することが困難である。さら
に、軸受隙間にフェルトの繊維が巻き込まれてトルク上
昇・変動を起こす可能性も有る。

【０００６】一方、潤滑油含有合成樹脂の潤滑性組成物
は、保油能力に優れており、フェルトのような問題はな
いものの、内部に保持した油を軸の摺動面等に補給する
ことによって寸法収縮が発生するという問題がある。こ
の寸法収縮によって、潤滑性組成物が軸に抱き付き、摩
擦係数の増大を引き起こしたり、あるいは、軸受やハウ
ジング等への保持部にガタツキが生じ、軸の滑り運動が
不安定になったりすることも予想される。

【０００７】本発明は、滑り軸受や軸の摺動面に潤滑剤
を長期にわたって補給することができ、油の過剰な滲み
出しによる周囲汚染の心配がなく、かつ、寸法収縮によ
る軸への抱き付きや保持部のガタツキが生じにくい補油
物、及びこれを用いた滑り軸受装置を提供することをそ
の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、合成樹脂の粉末と潤滑油又は潤滑グリー
スとを混合し、この混合物をフェルトに含浸させて焼成
することにより、合成樹脂と潤滑油又は潤滑グリースか
らなる樹脂潤滑組成物とフェルト材とを一体に複合化し
た潤滑性樹脂複合物を提供する。ここで、「フェルト」
は、一般に、羊毛や化学繊維などを縮充させて所定形状
にしたものをいう。

【０００９】本発明の潤滑性樹脂複合物は、より具体的
には、平均分子量１×１０⁶〜５×１０⁶の超高分子量
ポリオレフィンの粉末９５〜１ｗｔ％と、潤滑油又は潤
滑グリース５〜９９ｗｔ％とを混合し、この混合物をフ
ェルトに含浸させて、超高分子量ポリオレフィン粉末の
ゲル化点以上、潤滑グリースを用いる場合はグリースの
滴点以下の温度で焼成することにより製造することがで
きる。

【００１０】高温雰囲気下で使用される場合や、高速回
転で使用され、摩擦による発熱が大きい場合には、潤滑
性樹脂複合物からの油の滲み出しが過剰になることも予
想されるので、このような場合には、油滲出抑制剤とし
て、固体ワックス、低分子量ポリエチレン、ポリアミド
樹脂のうち１種以上を、１〜５０ｗｔ％の割合で添加混
合することができる。

【００１１】上記のような潤滑性樹脂複合物は、軸の摺
動面と滑りを生ずる軸受面を有する滑り軸受と接触する
ように、あるいは、軸の摺動面と接触するように配置さ
れる。滑り軸受の種類は問わないが、多孔質体に潤滑油
又は潤滑グリースを含浸させた多孔質含油軸受や、自己
潤滑性を有する合成樹脂材からなる樹脂軸受を用いるこ
とができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１３】図１に示す第１の実施形態は、換気扇のモ
ータ軸１をケーシング２に対して回転自在に支持する滑
り軸受装置に本発明を適用したものである。換気扇は天
井に取り付けられ、モータ軸１は鉛直下方に向いた縦軸
姿勢で回転する。

【００１４】この実施形態の滑り軸受装置は、ケーシン
グ２に固定される軸受ブラケット３と、軸受ブラケット
３に調心支持された多孔質含油軸受４と、多孔質含油軸
受４の外径面４ａに接触配置され、押えばね５および押
えプレート６によって保持された潤滑性樹脂複合物７と
を主要な要素として構成される。

【００１５】軸受ブラケット３は、円筒部３ａと、円筒
部３ａの一端から外径側に一体に延びた外フランジ部３
ｂと、円筒部３ａの他端から内径側に一体に延びた内フ
ランジ部３ｃと、内フランジ部３ｃの内径端から一体に
延びた球面部３ｄとを主体とする環体である。

【００１６】多孔質含油軸受４は、粉末冶金、鋳鉄、合
成樹脂、セラミックなどを焼成、圧縮成形、発泡成形等
した周知の多孔質体に、支持すべきモータ軸１の外周面
と滑りを生じる円筒状の軸受面４ｂを形成すると共に、
潤滑油又は潤滑グリースを含浸させたものである。多孔
質含油軸受４の外径面４ａは、軸受ブラケット３の球面
部３ｄに適合する凸球面に形成されている。尚、軸受面
４ｂは平坦でも良いし、へリングボーン溝等の動圧溝を
形成しても良い。

【００１７】潤滑性樹脂複合物４は、合成樹脂と潤滑油
又は潤滑グリースからなる樹脂潤滑組成物とフェルト材
とを一体に複合化した環状の固形物である。

【００１８】押えばね５は、平板部５ａと、平板部５ａ
の内径端から一体に延びた球面部５ｂとを主体とする環
体である。球面部５ｂは、多孔質含油軸受４の外径面４
ａに適合する。

【００１９】押えプレート６は、軸受ブラケット３の円
筒部３ａに圧入される円筒状の圧入部６ａと、圧入部６
ａの一端から内径側に一体に延びた段部６ｂとを有する
環体である。

【００２０】軸受ブラケット３の球面部３ｄに多孔質含
油軸受４の外径面４ａの一端部を組み入れ、多孔質含油
軸受４の外径面４ａの中央部に潤滑性樹脂複合物７を外
挿し、押えばね５と押えプレート６によって固定する。
押えばね５の平板部５ａは潤滑性樹脂複合物７の端面
に、球面部５ｂは多孔質含油軸受４の外径面４ａの他端
部にあてがわれる。また、押えプレート６の圧入部６ａ
は軸受ブラケット３の円筒部３ａに圧入され、段部６ｂ
は押えばね５の平板部５ａの外径周縁部にあてがわれ
る。潤滑性樹脂複合物７は、押えばね５の平板部５ａと
軸受ブラケット３の内フランジ部３ｃとの間に保持さ
れ、多孔質含油軸受４は、軸受ブラケット３の球面部３
ｄと押えばね５の球面部５ｂとの球面接触によって、軸
方向に調心移動可能である。

【００２１】上記のような滑り軸受装置は、多孔質含油
軸受４の軸受面４ｂをモータ軸１に外挿され、軸受ブラ
ケット３の外フランジ部３ｂをボルト等の適宜の固定手
段でケーシング２に固定される。尚、モータ軸１には、
多孔質含油軸受４の下側端面と対向させて、油切りワッ
シャ８が装着される。

【００２２】多孔質含油軸受４の外径面４ａに潤滑性樹
脂複合物７が接触配置されているので、油の流失によっ
て多孔質含油軸受４の軸受内部に空孔が生じた場合に
は、空孔部の毛細管現象によって、潤滑性樹脂複合物７
の合成樹脂基材中に分散保持された油が両者の接触部を
介して軸受内部に補給される。そのため、多孔質含油軸
受４の軸受内部の保油量が常時適正量に保たれ、安定し
た軸受機能が長期にわたって維持される。

【００２３】潤滑性樹脂複合物７は、少なくとも常温
（２０℃）以上の温度で含有する油を表面に滲み出し続
ける性質を有するのが好ましく、そのような複合物は、
次の方法で製造することができる。例えば、所定量の潤
滑油あるいは潤滑グリースと、所定量の超高分子量ポリ
オレフィン粉末とを均一に混合する。そして、この混合
物を例えば羊毛フェルトに含浸させ、超高分子量ポリオ
レフィン粉末のゲル化点以上の温度で加熱した後、常温
で冷却する。このようにして得られた複合物は、合成樹
脂の基材（マトリックス）中に潤滑油又は潤滑グリース
が分散保持された樹脂潤滑組成物と、羊毛繊維で構成さ
れるフェルト材とが複合一体化された組織構造を有し、
内部に分散保持された油を表面に滲み出し続ける結果、
油性表面を有すると同時に、フェルトの繊維組織がその
ままの状態で維持されているので、油の分離による寸法
収縮が少ない。そのため、長時間連続的に油を補給する
ことができ、しかも、油の補給による寸法収縮が少ない
ので、軸への抱き付きや保持部に対するガタツキが生じ
にくい。また、軸受隙間にフェルトの繊維が巻き込まれ
てトルク上昇や変動を起こす心配もない。

【００２４】ここで、超高分子量ポリオレフィン粉末
は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブデン若しく
はこれらの共重合体からなる粉末、またはそれぞれ単独
の粉末を配合した混合粉末であり、各粉末の分子量は、
粘度法により測定される平均分子量が１×１０⁶〜５×
１０⁶になるように選択するのが好ましい。このような
平均分子量の範囲にあるポリオレフィンは、剛性及び保
油性において低分子量のポリオレフィンよりも優れ、高
温に加熱してもほとんど流動することがない。超高分子
量ポリオレフィンの配合割合は、樹脂潤滑組成物の全重
量に対して９５〜１ｗｔ％とする。なお、その配合量は
組成物に要求される離油度、粘り強さ及び硬さに左右さ
れる。超高分子量ポリオレフィンの量が多いほど、所定
の温度で分散保持させた後のゲルの硬さが大きくなる。

【００２５】また、潤滑グリースは、特に限定されるも
のではなく、石鹸または非石鹸で増ちょうした潤滑グリ
ースとして、リチウム石鹸−ジエステル系、リチウム石
鹸ーポリαオレフィン系、リチウム石鹸−鉱油系、ナト
リウム石鹸−鉱油系、アルミニウム石鹸−鉱油系、リチ
ウム石鹸ージエステル鉱油系、非石鹸−ジエステル系、
非石鹸−鉱油系、非石鹸−ポリオールエステル系、リチ
ウム石鹸−ポリオールエステル系などのグリースが挙げ
られる。同じく潤滑油も特に限定されるものではなく、
ジエステル系、ポリαオレフィン系、鉱油系、ジエステ
ル鉱油系、ポリオールエステル系などの潤滑油を挙げる
ことができる。なお、潤滑グリースの基油あるいは潤滑
油は、多孔質含油軸受や樹脂軸受に含浸される潤滑油と
同じものであることが望ましいが、潤滑特性を損なわな
い限りにおいて多少異なるものであってもよい。

【００２６】超高分子量ポリオレフィンの融点は、その
平均分子量に対応して変化するために一定ではないが、
例えば粘度法による平均分子量が２×１０⁶のものの融
点は１３６℃である。同平均分子量の市販品としては、
三井石油化学工業株式会社製の「ミペロン（登録商標）
ＸＭ−２２０」などがある。

【００２７】従って、潤滑油あるいは潤滑グリースを超
高分子量ポリオレフィンの基材中に分散保持させるに
は、上記した材料を混合した後、超高分子量ポリオレフ
ィンがゲル化を起こす温度以上で、且つ潤滑グリースを
用いる場合はその滴点未満の温度、例えば１５０〜２０
０℃で加熱する。

【００２８】図２に示す第２の実施形態は、ハウジング
１０の軸１１に対する軸方向摺動、あるいは、軸１１の
ハウジング１０に対する軸方向摺動を自在に案内する滑
り軸受装置に本発明を適用したものである。

【００２９】この実施形態の滑り軸受装置は、ハウジン
グ１０と、ハウジング１０の内周に嵌合固定された多孔
質含油軸受１２と、多孔質含油軸受１２の側方に配置さ
れた環状の潤滑性樹脂複合物１３とを主要な要素として
構成される。潤滑性樹脂複合物１３は、ハウジング１０
の端部に設けられたボス部１０ａに挿入され、抜け止め
リング１４によってボス部１０ａに保持される。

【００３０】上記のような滑り軸受装置は、多孔質含油
軸受１２の円筒状の軸受面１２ａと潤滑性樹脂複合物１
３の内周面を軸１１の外周面に外挿される。潤滑性樹脂
複合物１３は軸１１の外周面と摺接し、内部に分散保持
された油を軸１１の外周面に補給する。さらに、この実
施形態の潤滑性樹脂複合物１３は、多孔質含油軸受１２
の側方に、軸１１の外周面と摺接する状態で配置される
ので、外部から軸受隙間への異物侵入を防止するとい
う、シールとしての機能も有する。尚、潤滑性樹脂複合
物１３は軸１１の外周面にのみ接触させ、多孔質含油軸
受１２とは離して配置しても良いが、同図に示すよう
に、潤滑性樹脂複合物１３を軸１１の外周面のみなら
ず、多孔質含油軸受１２にも接触するように配置する
と、潤滑性樹脂複合物１３から多孔質含油軸受１２への
油の補給も期待できる。その他の事項については、上述
した第１の実施形態と同様であるので、説明を省略す
る。

【００３１】尚、以上説明した実施形態は、滑り軸受と
して多孔質含油軸受を用いたものであるが、自己潤滑性
を有する合成樹脂材からなる樹脂軸受を用いても良い。
また、潤滑性樹脂組成物は、埋設、接着、嵌合などの適
宜の手段で、多孔質含油軸受や樹脂軸受に結合一体化し
ても良い。

【００３２】

【実施例】

［油漏れ試験］潤滑油を含浸させた羊毛フェルト（比較
品）と、潤滑油に平均分子量２×１０⁶の超高分子量ポ
リエチレンの粉末｛三井石油化学工業株式会社製「ミペ
ロン（登録商標）ＸＭ−２２０」｝を１０ｗｔ％配合し
た混合物を羊毛フェルトに含浸させて焼成した潤滑性樹
脂複合物（本発明品）を用いて油漏れ試験を行った。試
験方法は、図５に示すように、２０×２０ｍｍ、厚さ２
ｍｍの試験試料を吊り下げ状態にして、５０°Ｃ、７０
°Ｃ、１００°Ｃ、１２０°Ｃの各雰囲気温度下で放置
し、所定時間毎にその重量を測定して、重量減少率
（％）を求めることにより行った。その結果を図３に示
す（上段は比較品、下段は本発明品）。

【００３３】図３に示す試験結果から明らかなように、
比較品は油漏れによる重量減少率（％）が大きく、特に
雰囲気温度が高くなるとその傾向が顕著であった。これ
に対して、本発明品は、５０°Ｃ、７０°Ｃの雰囲気温
度下では、１３０時間経過後も重量減少がほとんど認め
られなかった。また、１００°Ｃ、１２０°Ｃの高温雰
囲気下でも、比較品に比べ、油漏れによる重量減少率が
大幅に低下することが確認された。超高分子量ポリエチ
レンの粉末と潤滑油との混合物をフェルトの繊維組織に
含浸させた状態で焼成するため、樹脂潤滑組成物がフェ
ルト繊維の隙間を埋める効果で保油性が高くなり、その
結果、油漏れが低減したものと考えられる。

【００３４】［軸受への油移行試験］上記と同じ仕様の
試験試料を用いて油移行試験を行った。試験方法は、図
６に示すように、上下の軸受（多孔質含油軸受：油無含
浸）の間に試験試料を挟み、上側の軸受に１００ｇの重
りを乗せた状態で、試験試料から軸受への油の移行量を
測定した。その結果を図４に示す（上段は室温下での測
定結果、下段は５０°Ｃ雰囲気化での測定結果）。

【００３５】図４に示す結果から明らかなように、比較
品は短時間で多くの油が軸受側に移行し、１００時間ま
でに軸受の所要含油量に匹敵する量の油が移行した。こ
れに対して、本発明品は軸受の所要含油量の５０〜６０
％までは比較的短時間で油が軸受側に移行したが、その
後は僅かに移行が認められる程度であった。このよう
に、本発明品は、比較品に比べて、軸受に過剰な油を補
給することがないので、油の漏れ出しによる周囲汚染の
問題を解消することができる。

【００３６】［油を分離した時の寸法収縮試験］潤滑油
含有合成樹脂の潤滑性組成物（比較品）は、油の分離
（排出）によって寸法収縮が起こることが不可避であ
る。例えば、油を５０％分離した時の寸法収縮率を測定
したところ、６〜７％と大きかった。これに対して、本
発明品は０．３％とわずかな収縮であった。尚、比較品
は、超高分子量ポリエチレン５０ｗｔ％と潤滑油５０ｗ
ｔ％とを混合して焼成したものを試験試料とした。

【００３７】

【発明の効果】本発明の潤滑性樹脂複合物は、合成樹脂
の基材中に潤滑油又は潤滑グリースが分散保持された樹
脂潤滑組成物と、羊毛繊維等で構成されるフェルト材と
が複合一体化された組織構造を有し、保油性に優れてい
るので、滑り軸受や軸の摺動面に潤滑油を長期にわたっ
て補給することができる。しかも、油の過剰な滲み出し
による周囲汚染の心配もない。また、フェルトの繊維組
織がそのままの状態で維持されているので、油の補給に
よる寸法収縮が少なく、軸への抱き付きや保持部に対す
るガタツキも生じにくい。さらに、軸受隙間にフェルト
の繊維が巻き込まれてトルク上昇や変動を起こす心配も
ない。

【００３８】上記潤滑性樹脂複合物を補油物として用い
た滑り軸受装置は、軸受内部に常時適正量の油が保有さ
れ、また、軸の摺動面に常時適正量の油が補給されるの
で、安定した軸受機能を長期にわたって維持することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係わる滑り軸受装置
を示す断面図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係わる滑り軸受装置
を示す断面図である。

【図３】油漏れ試験の結果を示す図である。

【図４】油移行試験の結果を示す図である。

【図５】油漏れ試験の試験方法を示す図である。

【図６】油移行試験の試験方法を示す図である。

【符号の説明】

１軸４多孔質含油軸受７潤滑性樹脂複合物１１軸１２多孔質含油軸受１３潤滑性樹脂複合物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ１０Ｎ 40:02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合成樹脂の粉末と潤滑油又は潤滑グリー
スとを混合し、この混合物をフェルトに含浸させて焼成
することにより、前記合成樹脂と潤滑油又は潤滑グリー
スからなる樹脂潤滑組成物とフェルト材とを一体に複合
化した潤滑性樹脂複合物。
【請求項２】前記混合物が、平均分子量１×１０⁶〜
５×１０⁶の超高分子量ポリオレフィンの粉末９５〜１
ｗｔ％と、潤滑油又は潤滑グリース５〜９９ｗｔ％とを
混合したものである請求項１記載の潤滑性樹脂複合物。
【請求項３】軸の摺動面と滑りを生ずる軸受面を有す
る滑り軸受と、請求項１又は２記載の潤滑性樹脂複合物
とを相互に接触するように配置した滑り軸受装置。
【請求項４】軸の摺動面と滑りを生ずる軸受面を有す
る滑り軸受と、前記軸の摺動面と接触するように配置さ
れる請求項１又は２記載の潤滑性樹脂複合物とを備えた
滑り軸受装置。
【請求項５】前記滑り軸受が多孔質含油軸受である請
求項３又は４記載の滑り軸受装置。