(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面が円筒状の回転摺動面となっている軸受部材と、その軸受部材の内周に配設され、外周面および内周面の両方がそれぞれ円筒状の回転摺動面となっているリング状のスリーブと、そのスリーブの内周に配設され、外周面が円筒状の回転摺動面となっている軸部材とからなり、
前記軸受部材および軸部材が、熱膨張率のたがいにほぼ等しい合成樹脂製であり、前記スリーブが軸部材および軸受部材よりも熱膨張率が低い銅合金製である滑り軸受装置。
【請求項２】
前記回転摺動面が、それぞれ軸方向の長さに比して３倍以上の大きい径を備えている請求項１記載の装置
【請求項３】
内周面が円筒状の回転摺動面となっている軸受部材と、その軸受部材の内周に配設され、外周面および内周面の両方がそれぞれ円筒状の回転摺動面となっているスリーブと、そのスリーブの内周に配設され、外周面が円筒状の回転摺動面となっている軸部材とからなり、
前記スリーブが、熱伝導率が高く、しかも軸部材および軸受部材よりも熱膨張率が低い材料から構成され、前記軸部材および軸受部材の双方がそれぞれ回転自在である滑り軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は滑り軸受装置に関する。さらに詳しくは、建設機械、とくにパワーショベルのエンジンコントロール装置のように、大きい温度差がある使用環境において用いる滑り軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な滑り軸受装置においては、「かじり」が生じないように軸部材よりも軸受側の方を軟質材料で形成するか、あるいは軸受側に銅合金製などの比較的軟質の材料からなるブッシュを冷やし嵌めなどで固定することが多い。しかし使用環境の温度差が大きい場合、低温時または高温時に軸と軸受ないしブッシュとの隙間が小さくなり、かじりを生ずることがある。
【０００３】
そのため従来は、精度の低いものではあらかじめ軸と軸受間のクリアランスを大きくとっておく。また少ないクリアランスないし高い軸受精度が要求される場合は、軸および軸受側の材質として、熱膨張率が等しいもの、あるいは近いものを採用し、隙間をほぼ一定に維持するように設計している。さらに熱膨張率の異なる軸側とブッシュとを鋳込みなどで固く結合し、その中間の熱膨張率を得るようにして軸受との隙間を少なくすることも提案されている（特開昭４８−９９５３９号公報参照）。またころがり軸受の外輪を固定する支持構造に関しても、熱膨張に伴う軸方向のズレや半径方向のガタつきを抑制する機構が種々提案されている（特開昭４８−９９５３９号公報、実開平２−１４６２１３号公報、実開平２−１４６２１４号公報など参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の方法のうち、あらかじめクリアランスを大きくとっておく方法では、高温時のかじりなどを防止することを目的とする場合、すなわち軸の熱膨張率が軸受のそれより大きい場合は、低温時のクリアランスがきわめて大きくなり、逆に低温時の問題を解消しようとすれば高温時のクリアランスが大きくなり、いずれの場合も軸受精度がわるくなる。また軸と軸受の熱膨張率をほぼ同じにする場合においても、構成要素の材質上の特性から、熱膨張率に等方性がないことがある。たとえば合成樹脂製の軸、軸受の場合には分子配向の問題で、等方性が得られない。さらに軸受にはラジアル荷重がかかるため、局部的に発熱して等方的でなくなり、隙間が均等でなくなる場合がある。
【０００５】
本発明は上記のような使用環境の温度差が大きい場合の滑り軸受において、周囲温度の高低に関わらずクリアランスをできるだけ均等にし、ガタやかじりの発生を防止することを技術課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の軸受装置は、内周面が円筒状の回転摺動面となっている軸受部材と、その軸受部材の内周に配設され、外周面および内周面の両方がそれぞれ円筒状の回転摺動面となっているリング状のスリーブと、そのスリーブの内周に配設され、外周面が円筒状の回転摺動面となっている軸部材とからなり、前記軸受部材および軸部材が、熱膨張率のたがいにほぼ等しい合成樹脂製であり、前記スリーブが軸部材および軸受部材よりも熱膨張率が低い銅合金製であることを特徴としている。
【０００７】
また前記回転摺動面が、それぞれ軸方向の長さに比して３倍以上の大きい径を備えているものにおいても好適に採用されうる。またそのような軸受装置においては、前記軸受部材を固定して軸部材側を回転させる通常の使用方法のほかに、軸部材側を固定して軸受部材側を回転させるような逆の使用方法を採用してもよく、さらに軸部材および軸受部材の双方をそれぞれ同心状に回転自在としてもよい。
【０００８】
【作用】
高温時には、軸部材および軸受部材が熱膨張するが、スリーブはそれらに比較すると熱膨張の程度が少ない。そのためスリーブは軸部材の表面に固定され、スリーブと軸受部材との間に隙間があく。そのときスリーブは軸部材の熱膨張によりいくらか拡大されるので、スリーブと軸受部材との間の隙間はそれほど大きくならない。そしてこの状態で、スリーブの外周面と軸受部材の内周面との間で摺動しながら軸受部材およびスリーブが回転する。低温時には逆にスリーブは軸受部材側に固定され、スリーブの内周面と軸部材の外周面との間で摺動する。この状態でも隙間は少ない。
【０００９】
本発明の滑り軸受装置においては、軸受部材および軸部材の熱膨張率をスリーブの熱膨張率との差と比較してほぼ等しくしておくのが好ましく、それにより高温時および低温時の隙間の変化が一層少なくなる。また軸受部材および軸部材を合成樹脂製とし、スリーブを金属製、とくに真鍮などの銅合金製とするときは、かじり防止効果が大きい。さらに本発明の滑り軸受装置は、その隙間を小さくしているので、摺動面の直径が軸方向の長さに比して３倍以上と大きい場合には、とくに軸心の傾きを抑制する効果が大きい。
【００１０】
【実施例】
つぎに図面を参照しながら本発明の滑り軸受装置の実施例を説明する。図１は本発明の装置の一実施例を示す断面図、図２および図３はそれぞれ図１の装置の高温時および低温時の状態を示す要部拡大断面図、図４は本発明の装置における温度変化とクリアランスの変動との関係を示すグラフ、図５は本発明の装置を備えたアクチュエータの一実施例を示す断面図である。
【００１１】
図１に示す滑り軸受装置Ａは、軸心Ｓのまわりに回転する円板状の軸部材１と、その軸部材１の外周に回転自在に設けられるリング状のブッシュないしスリーブ２と、そのスリーブ２の外周に回転自在に設けられるカップ状ないしリング状の軸受部材３とから構成されている。なおここで回転自在というのは、後述するように所定の温度条件になったときに回転自在になる意味である。また本実施例では軸受部材３を固定し、軸部材１側を回転自在としているが、逆にしてもよく、また両方を共通の軸心Ｓまわりに回転させるようにしてもよい。
【００１２】
前記軸部材１の外周面４およびスリーブ２の内周面５はそれぞれ円筒状の回転摺動面（以下、単に摺動面という）となっている。またスリーブ２の外周面６および軸受部材３の内周面７もそれぞれ円筒状の摺動面となっている。軸部材１の図面上で左側には段部８が設けられ、軸受部材３の右側にも段部９が設けられている。
【００１３】
前記軸部材１と軸受部材３とはポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアミドなどの強度が高いエンジニアリングプラスチックから構成されている。それらの熱膨張率α１、α２は通常４〜６×１０-5／℃程度である。なお潤滑油を用いる場合は、それらの合成樹脂材料として耐油性を備えたものが好ましく、とくに高温下で用いる場合は耐熱性を有するものが好ましい。他方、スリーブ２は、真鍮などの銅合金あるいはアルミ合金などの熱伝導率が高く（２２〜７１kcal/mh ℃程度）、熱膨張率が１６〜２０×１０-6程度と、前記軸部材１や軸受部材３の合成樹脂よりも小さい金属から構成されている。さらに軸部材１とスリーブ２のクリアランスＣ１は、常温では軸部材１の直径Ｄ１に対し、＋０．１〜０．２％程度で、いわゆるすべり嵌めにされており、スリーブ２と軸受部材３のクリアランスＣ２は常温で同じくスリーブの直径Ｄ２に対し、＋０．１〜０．２％程度ですべり嵌めである。
【００１４】
したがって図１の装置Ａは常温では、軸部材１とスリーブ２の間ですべるか、あるいはスリーブ２と軸受部材３との間ですべるかは、温度以外に摩擦係数、潤滑の状態、摺動面に加わる接線方向の力の大小などの条件に応じて定まる。この状態が図４において符号Ｎで示す中立領域である。なお図４の横軸は温度を、縦軸は温度による変位を示しており、斜めの線Ｐ１、Ｐ２およびＰ３はそれぞれ軸部材１、スリーブ２、軸受部材３の温度に基づく変化を模式的に示している。
【００１５】
つぎに上記のごとく構成される軸受装置Ａの環境温度が４０℃程度に上昇すると、図４の右側に示すように熱膨張率が高い軸部材１と軸受部材３とは径がかなり増大し、スリーブ２はそれらほどは増大しない。そのため軸受部材３とスリーブ２の間のクリアランスＣ２は増加するが、スリーブ２と軸部材１の間のクリアランスＣ１は零を越えてマイナスになり、いわば締まり嵌合になる。これが図４の符号Ｈで示す高温領域である。そのため図２に示すように、スリーブ２は軸部材１と一体となり、スリーブ２の外周面と軸受部材３との間で相対的に回転することになる。なおこの状態で軸部材１とスリーブ２のクリアランスＣ１の絶対値が大きくなると、スリーブ２がいくらか伸ばされて直径が増大する。そのためクリアランスＣ２は直線的に増大することはなく、これより少ない値になる。
【００１６】
つぎに環境温度が−２０℃程度まで下がると、すなわち図４において左側の符号Ｌで示す低温領域になると、逆に軸部材１と軸受部材３が収縮し、スリーブ２はそれほど収縮しない。そのため図３に示すように、スリーブ２はマイナスのクリアランスＣ２で軸受部材３に固定され、軸部材１とスリーブ２との間のクリアランスＣ１が大きくなる。そのため軸部材１はスリーブ２との間で相対的に回転する。なお図１の装置ではスリーブ２と軸部材１の段部８との間に隙間Ｃ３を設け、環境温度が低下したときにスリーブ２の端面が両側の段部８、９で強く挟み込まれないようにしている。
【００１７】
つぎに図５を参照して本発明の滑り軸受装置の実際の適用例を説明する。図５はパワーショベルなどの建設機械のエンジン出力を電気的に遠隔制御するために用いるアクチュエータＢを示している。図５において１１はベースであり、ベース１１にはＬ字形のブラケット１２が取りつけられている。ブラケット１２にはフランジ１３が合成樹脂製のハウジング１４と共にねじ１５で取りつけられており、フランジ１３にはモータＭが取りつけられている。モータＭの軸１６にはピニオン１７が固着され、ハウジング１４の図面左側の中空部の内面に固定したリングギア１８およびピニオン１７とリングギア１８との間に介在される遊星ギア１９と共に、遊星ギア式の第１減速機２０を構成している。遊星ギア１９はピン２１によって、出力部材となるキャリア２２上に回転自在に支持されている。
【００１８】
ハウジング１４の図面右側の空所内には、それぞれカップ状の第１リングギア２５および第２リングギア２６が互いに向き合うように固定されている。それらの一対のリングギア２５、２６の歯数はいくらか（たとえば３枚程度）異なっている。さらにそれぞれのリングギア２５、２６の中心孔には第１キャリア２７および第２キャリア２８がそれぞれ回転自在に支持されており、両方のキャリア２７、２８は遊星ギア２９を支持するピン３０および締結用のピン３１によって結合されている。
【００１９】
第１および第２キャリア２７、２８の中心孔には太陽ギア３２の軸の両端が支持されており、太陽ギア３２の軸の一端３３は前記第１減速機２０の出力部材であるキャリア２２と共廻りするように結合されている。上記太陽ギア３２、遊星ギア２９、第１、第２リングギア２５、２６およびキャリア２７、２８は全体として第２キャリア２８を出力部材とするファーガソンズパラドックスタイプの第２減速機３４を構成している。
【００２０】
前記ハウジング１４の右側にはカップ状の合成樹脂製のプーリハウジング３６が設けられ、そのプーリハウジング３６はケーブル引き出し部３７によってベースに固定されている。そしてハウジング１４の開口端とプーリハウジング３６の開口端の内周面３８、３９はそれぞれ円筒面状の回転摺動面とされており、それらの内部に断面矩形のリング状の銅合金製の第１スリーブ４０が嵌合されている。その第１スリーブ４０の外周面および内周面はそれぞれ回転摺動面とされている。
【００２１】
他方、プーリハウジング３６の右端の開口部の内周面４１も回転摺動面とされ、その内周面４１に薄肉リング状の銅合金製の第２スリーブ４２が回転自在に嵌合されている。そしてプーリハウジング３６の内部には、第２スリーブ４２に回転自在に支持される筒状突起４３をその一端に備え、第１スリーブ４０に回転自在に支持される円板状の突出部４４を他方の側面に備えたケーブル巻き取り用の合成樹脂製のプーリ４５が収容されており、その中心の軸４６が前記第２減速機３４の出力部材である第２キャリア２８に結合されている。
【００２２】
本発明の滑り軸受装置は、上記プーリ４５を支持する２個所に採用されている。すなわち軸受部材となるハウジング１４およびプーリハウジング３６の開口端の内周面３８、３９と、軸部材となるプーリ４５の突出部４４と、それらの間に介在される第１スリーブ４０により第１滑り軸受装置Ａ１が構成される。そして軸受部材となるプーリハウジング３６の先端の開口部と、軸部材となるプーリ４５の筒状突起４３と、それらの間の第２スリーブ４２とから第２滑り軸受装置Ａ２が構成される。なお図５における符号Ｐは、ベース１１に立設されるブラケット４８に固定されたポテンショメータであり、ポテンショメータＰの検出軸４９はプーリ４５に連結固定されている。またプーリ４５の外周の溝５０には、エンジン側に導かれるコントロールケーブルの内索５１が巻きつけられ、その一端はプーリ４５に係止されている。
【００２３】
上記のごとく構成されるアクチュエータＢの作用は従来のものと同じであり、外部よりモータＭに対して正転、停止、逆転の駆動電流が流され、それに応じて第１減速機２０および第２減速機３４で減速された回転駆動力により、プーリ４５が正転、停止、逆転の作用を行い、その上に内索５１を巻き取ったり送り出したりしてエンジンのガバナないしスロットルなどの燃料調整装置を制御する。そして第１滑り軸受装置Ａ１および第２軸受装置２では、図１の場合と同様に、外部環境の温度変化に応じて第１スリーブ４０および第２スリーブ４２が軸部材側または軸受部材側に固定された状態で軸部材を回転自在に支持する。したがって高温または低温時のいずれの場合においても、軸部材である突出部４４および筒状突起４３と第１スリーブ４０および第２スリーブ４２の内面とのクリアランス、さらに軸受部材であるハウジング１４、プーリハウジング３６の内周面と第１および第２スリーブ４０、４２の外周面との間のクリアランスが、それぞれ適正に維持され、芯ずれやかじりを防止しながら適切な回転作用を維持することができる。
【００２４】
【発明の効果】
環境温度が４０℃以上の高温または−２０℃以下の低温になっても、軸受部材、スリーブおよび軸部材の間のクリアランスが適切に維持され、すべり回転が正常に維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の滑り軸受装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の装置の高温時の状態を示す要部拡大断面図である。
【図３】図１の装置の低温時の状態を示す要部拡大断面図である。
【図４】本発明の装置における温度変化とクリアランスの変動の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の装置を備えたアクチュエータの一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  軸部材
２  スリーブ
３  軸受部材
Ａ  滑り軸受装置
Ｂ  アクチュエータ
２０  第１減速機
３４  第２減速機
３８  内周面
３９  内周面
４０  第１スリーブ
４２  第２スリーブ
４３  筒状突起
４４  突出部
４５  プーリ
Ａ１  第１滑り軸受装置
Ａ２  第２滑り軸受装置
【図１】
0003640685.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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