(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の周りに配置され、軸受台金に形成されたすべり面により前記回転軸を摺動可能に支持する軸受装置において、
前記軸受台金に、多数の透孔を有する板状部材を、上下の前記板状部材の前記透孔の位置がずれるように少なくとも２枚重ねた状態に溶接接合した結合層を形成し、この結合層の表層に、当該結合層に一部含浸される如く樹脂層を形成して、前記すべり面を構成したことを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
請求項１記載の軸受装置において、
前記樹脂層が、グラスファイバー、二硫化モリブデン等の充填材を充填したポリテトラフルオロエチレンの層からなることを特徴とする軸受装置。
【請求項３】
請求項１記載の軸受装置において、
前記多数の透孔を有する板状部材が、パンチングメタルからなることを特徴とする軸受装置。
【請求項４】
回転軸の周りに配置され、軸受台金に形成されたすべり面により前記回転軸を摺動可能に支持する軸受装置を製造するにあたり、
多数の透孔を有するパンチングメタルにろう材を塗布した後、当該パンチングメタルを透孔の位置がずれるように２枚重ねた状態に前記軸受台金上に配置し、
この後、前記パンチングメタルを、前記軸受台金に押圧した状態で前記軸受台金および２枚のパンチングメタルを加熱して溶接接合して結合層を形成し、
この後、前記結合層の表層に、当該結合層に一部含浸される如く樹脂層を形成して、前記すべり面を構成することを特徴とする軸受装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の軸受装置の製造方法において、
前記結合層の表層に、グラスファイバー、二硫化モリブデン等の充填材を充填したポリテトラフルオロエチレン材料を充填し、この上にトレーシングペーパ、ゴム板をこの順で配置した状態で徐々に加圧して成形し、
この後、前記トレーシングペーパ、ゴム板を取り除き、加熱してグラスファイバー、二硫化モリブデン等の充填材を充填したポリテトラフルオロエチレン材料を融着させ、前記樹脂層を形成することを特徴とする軸受装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機、電動機、原動機等に用いられ、回転軸を支持する軸受装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、水車発電機等において回転軸を支持する軸受装置（ジャーナル軸受装置）では、主軸ジャーナル面と、軸受装置のすべり面が、油槽中に貯えられた潤滑油を介して摺接される構造とされていた。
【０００３】
また、上記すべり面は、鋼製の軸受台金に、ホワイトメタル（すず系合金からなる。）からなる層を、ＴＩＧ溶接、あるいは、軸受台金のすべり面側に凹凸を設け、この凹凸面に鋳込む方法により形成して、構成されている。
【０００４】
このようなホワイトメタルを用いた軸受装置では、許容温度限界はその圧縮耐力により１２０℃程度、すべり面の静止摩擦係数μ＝０．１５〜０．２程度である。
【０００５】
上述した従来の軸受装置では、主軸面とすべり面との間の摩擦により損失が発生し、その摩擦損失により発生した熱は、すべり面のホワイトメタルから軸受台金に伝達し、軸受装置の熱変形を招くため、軸受性能を低下させるという問題があった。また、同時にすべり面のホワイトメタルは、長期間の運転で繰り返される起動・停止により摩耗し、潤滑油中にホワイトメタルの金属粉が混入し、潤滑油が劣化するため保守管理が必要であるという問題もあった。また、主軸と軸受装置を通る電気的な閉回路が形成されると軸電流が生じ、主軸とすべり面の間の油膜が破壊され、主軸とすべり面を損傷させる恐れがあるため、絶縁部材を設ける必要等もあった。
【０００６】
また、最近では、ホワイトメタルにかえて、ポリテトラフルオロエチレンと称されている四フッ化エチレンの高分子材料に、グラスファイバー、二硫化モリブデン等を充填したものをすべり面の材料として用いることも行われている。このグラスファイバー、二硫化モリブデンを充填したポリテトラフルオロエチレンは、ホワイトメタルと比べて耐摩耗性に優れ、摩擦係数も小さく、熱伝導率も小さい熱絶縁材料である。
【０００７】
しかしながら、このようなグラスファイバー、二硫化モリブデン等の充填材を混入させたポリテトラフルオロエチレンを用いた場合、軸受台金との接合を強固にし、かつ、均一な厚さの平坦度の高いポリテトラフルオロエチレン層を形成することが困難であるという問題があり、特に大型の発電機等には用いることができないという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来技術においては、すべり面材料にホワイトメタルを用いた場合、摩擦損失が大きく、摩擦熱による軸受装置の熱変形の問題、ホワイトメタルの金属粉の潤滑油中にへの混入の問題、主軸と軸受装置を通る電気的な閉回路が形成されるという問題等があった。また、グラスファイバー、二硫化モリブデン等の充填材を混入させたポリテトラフルオロエチレンを用いた場合、軸受台金との接合を強固にし、かつ、均一な厚さのポリテトラフルオロエチレン層を形成することが困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので、摩擦損失が少なく、かつ、製造が容易で信頼性、保守性が高く、大型の発電機等にも適用可能な、軸受装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、回転軸の周りに配置され、軸受台金に形成されたすべり面により前記回転軸を摺動可能に支持する軸受装置において、
前記軸受台金に、多数の透孔を有する板状部材を、上下の前記板状部材の前記透孔の位置がずれるように少なくとも２枚重ねた状態に溶接接合した結合層を形成し、この結合層の表層に、当該結合層に一部含浸される如く樹脂層を形成して、前記すべり面を構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の軸受装置において、
前記樹脂層が、グラスファイバー、二硫化モリブデン等の充填材を充填したポリテトラフルオロエチレンの層からなることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１記載の軸受装置において、
前記多数の透孔を有する板状部材が、パンチングメタルからなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、回転軸の周りに配置され、軸受台金に形成されたすべり面により前記回転軸を摺動可能に支持する軸受装置を製造するにあたり、
多数の透孔を有するパンチングメタルにろう材を塗布した後、当該パンチングメタルを透孔の位置がずれるように２枚重ねた状態に前記軸受台金上に配置し、この後、前記パンチングメタルを、前記軸受台金に押圧した状態で前記軸受台金および２枚のパンチングメタルを加熱して溶接接合して結合層を形成し、
この後、前記結合層の表層に、当該結合層に一部含浸される如く樹脂層を形成して、前記すべり面を構成することを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４記載の軸受装置の製造方法において、
前記結合層の表層に、グラスファイバー、二硫化モリブデン等の充填材を充填したポリテトラフルオロエチレン材料を充填し、この上にトレーシングペーパ、ゴム板をこの順で配置した状態で徐々に加圧して成形し、
この後、前記トレーシングペーパ、ゴム板を取り除き、加熱してグラスファイバー、二硫化モリブデン等の充填材を充填したポリテトラフルオロエチレン材料を融着させ、前記樹脂層を形成することを特徴とする。
【００１５】
本発明では、軸受台金に、パンチングメタル（あるいは、エキスパンダメタル、メッシュ等）等の多数の透孔を有する板状部材を、透孔の位置がずれるように少なくとも２枚重ねた状態に溶接接合した結合層を形成し、この結合層の表層に、当該結合層に一部含浸される如く、グラスファイバー、二硫化モリブデン等を充填したポリテトラフルオロエチレン等の樹脂層を形成する。
【００１６】
これにより、２枚のパンチングメタルのうち、下側のパンチングメタルがスペーサの如く作用し、グラスファイバー、二硫化モリブデン等を充填したポリテトラフルオロエチレン等の樹脂層が、上側のパンチングメタルと軸受台金との間に入り込んで一部含浸されたように複雑に係合し、かつ接合面積が大きくなり、強固に、かつ均一に接合される。
【００１７】
また、結合層の厚さを精度良く均一に制御することができるので、樹脂層の厚さも精度良く均一にすることができ、平坦度の高いすべり面を形成することができる。
【００１８】
さらに、予め軸受台金に、パンチングメタル等を溶接接合しておくことにより、熱可塑性の樹脂であるポリテトラフルオロエチレンの軟化温度（約３５０〜４００℃）と無関係に、高い温度での溶接を行うことができ、これによって、パンチングメタル等を軸受台金に強固に確実に接合させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１、図２は、本発明の実施の形態に係る軸受装置の要部構成を示したものである。
【００２１】
同図に示すように、炭素鋼からなる軸受台金１の主軸側の面には、結合層２が形成されており、この結合層２の表層に、当該結合層２に一部含浸される如く、樹脂層３が形成され、この樹脂層３の表面がすべり面４となるよう構成されている。
【００２２】
上記結合層２は、図３に示すように、多数の透孔２０が形成された２枚のパンチングメタル２ａ、２ｂを、透孔２０の位置がずれるように重ね合わせ、溶接接合されて構成されている。パンチングメタル２ａ、２ｂとしては、例えば、厚さが１ｍｍ、透孔２０の径が５ｍｍ、開口率が６０％程度の軟鋼板が好適に使用できる。
【００２３】
また、樹脂層３は、グラスファイバー、二硫化モリブデンを充填したポリテトラフルオロエチレンから構成されている。
【００２４】
次に、上記構成の軸受装置の製造方法について説明する。
【００２５】
軸受台金１、パンチングメタル２ａ、２ｂを、洗浄、脱脂した後、パンチングメタル２ａ、２ｂの両面若しくは片面に、銅ろう等の溶接材料を所定厚に塗布する。この銅ろう等の塗布は、スクリーン塗布等によって行うことができる。
【００２６】
この後、図４に示すように、軸受台金１上に、前述したように透孔２０の位置がずれた状態で、パンチングメタル２ａ、２ｂを重ね合わせ、上下にカーボン板５ａ、５ｂを配置して、全面を押圧した状態で炉内において、真空下で加熱し、軸受台金１およびパンチングメタル２ａ、２ｂの溶接接合を行う。これによって、パンチングメタル２ａ、２ｂ相互間およびパンチングメタル２ａと軸受台金１の間が全面にわたって接合され、軸受台金１上に均一な厚さの結合層２を形成することができる。
【００２７】
次に、図５に示すように、置側金型６内に軸受台金１を配置し、結合層２上にグラスファイバー、二硫化モリブデンを充填したポリテトラフルオロエチレン材料（粉体）３ａを充填する。そして、この上にトレーシングペーパー７、ゴム板８を配置して、パンチ金型９によりゆっくり加圧し、プレス成形する。
【００２８】
なお、ゴム板８は、均一に加圧するためのものであり、トレーシングペーパー７は、ポリテトラフルオロエチレン材料との密着防止とエアー抜きを行うためのものである。
【００２９】
しかる後、図６に示すように、上下にカーボン板５ａ、５ｂを配置して、全面を押圧した状態で炉内において加熱し、グラスファイバー、二硫化モリブデンを充填したポリテトラフルオロエチレン材料を融着させる。これによって、均一な厚さの結合層２上に、均一な厚さで、したがって表面の平坦度の高い樹脂層３を形成することができる。
【００３０】
この後、必要に応じて樹脂層３を所定の厚さとなるまで研磨し、軸受装置を製造する。
【００３１】
なお、樹脂層３を所定の厚さに研磨する際、結合層２の厚さが不均一であると、結合層２が露出してしまうことがあるが、本発明においては、結合層２の厚さを均一化することができるので、このような不具合を生じることはない。
【００３２】
また、２枚のパンチングメタル２ａ、２ｂのうち、下側のパンチングメタル２ａがスペーサの如く作用し、樹脂層３が、上側のパンチングメタル２ｂと軸受台金１との間に入り込んで、一部含浸されたように複雑に係合し、かつ接合面積が大きくなり、強固に、かつ均一に接合される。
【００３３】
以上説明したように、上記実施の形態では、軸受台金１に全面に亘って強固に接合され、かつ、均一な厚さのグラスファイバー、二硫化モリブデンを充填したポリテトラフルオロエチレン材料からなるすべり面４が形成されているので、摩擦損失が少なく、信頼性、保守性が高く、大型の発電機等にも適用することができる。また、その製造も容易に行うことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、摩擦損失が少なく、かつ、製造が容易で信頼性、保守性が高く、大型の発電機等にも適用可能な、軸受装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示す図。
【図２】図１の要部を拡大して示す断面図。
【図３】結合層の構成を拡大して示す図。
【図４】本発明の製造方法の実施の形態を示す図。
【図５】本発明の製造方法の実施の形態を示す図。
【図６】本発明の製造方法の実施の形態を示す図。
【符号の説明】
１……軸受台金
２……結合層
２ａ，２ｂ……パンチングメタル
３……樹脂層（グラスファイバー、二硫化モリブデンを充填したポリテトラフルオロエチレン製）
４…すべり面
【図１】
0003727131.tif 000002
【図２】
0003727131.tif 000003
【図３】
0003727131.tif 000004
【図４】
0003727131.tif 000005
【図５】
0003727131.tif 000006
【図６】
0003727131.tif 000007