(57)【要約】【課題】  この発明は、加工コストの低減と耐薬品性の向上を図った球面滑り軸受を提供することを課題とするものである。【解決手段】  この発明は、外輪３０内周にライナー２０を介して内輪１０を摺動自在に嵌合した球面滑り軸受において、ライナー２０は、外輪３０の内周面に超音波接合により接合した内部に隙間を有する金属体層２２ａと、金属体層の隙間に入り込むと共に摺動面側に樹脂摺動層２１ａを形成した樹脂層２１と、からなる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪内周にライナーを介して内輪を摺動自在に嵌合した球面滑り軸受において、
前記ライナーは、外輪内周面に超音波接合により接合した内部に隙間を有する金属体層と、前記金属体層の隙間に入り込むと共に摺動面側に樹脂摺動層を形成した樹脂層と、からなる球面滑り軸受。
【請求項２】
前記金属体層は、多数の金属粉粒体からなり、前記金属粉粒体が超音波接合により外輪内周面に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の球面滑り軸受。
【請求項３】
前記外輪と内輪は、チタンの単一金属からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の球面滑り軸受。
【請求項４】
前記金属体層は、鉄系材料で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の球面滑り軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種産業機械の軸受部に用いられる球面滑り軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
球面滑り軸受は、球状の外周面を有する内輪と、この外周面に対応する凹球面を有する外輪とからなり、滑り部が球面であり、揺動運動又は調心運動に適している。そして、定期的な給油が困難な場合や大きな荷重を付加しない場合は、フッ素樹脂等からなる自己潤滑性ライナーを内輪と外輪との間に介在させた無給油方式の球面滑り軸受が用いられている。
【０００３】
特許文献１には、金属製外輪の内周に合成樹脂製ライナーを介して内輪を摺動自在に嵌合した球面滑り軸受が提案されている。
【０００４】
特許文献１に提案された球面滑り軸受について、図８及び図９に従い説明する。図８に示すように、球面滑り軸受１００は、球状の外周面を有する内輪１１０と、この外周面に対応する凹球面を有する外輪１３０とを備える。
【０００５】
内輪１１０はライナー１２０を介して外輪１３０の内周に摺動自在に嵌合されている。内輪１１０の外周面は球体形状でその中心軸方向に軸取り付け用の貫通孔１１１が形成されている。
【０００６】
外輪１３０は、外表面が円筒形状で、その内周面が内輪１１０の外周面よりやや大径な球面形状で形成されている。
【０００７】
図９に示すように、内輪１１０と外輪１３０との間に挿入されるライナー１２０は、ライナー本体１２１と金属製外環１２２とで構成されている。このライナー本体１２１は、樹脂製でシート状に形成されている。このライナー本体１２１に用いられる樹脂としては、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂が用いられる。このライナー本体１２１は、ポリエステル又はガラス繊維と前記ＰＴＦＥ繊維とを編んで形成されている。
【０００８】
また、金属製外環１２２は、熱伝導性の高い銅合金等の金属材料でシート状のものを絞り加工により円筒状に成形されている。そして、この金属製外環１２２の外周面には、ローレット加工又は凹凸面の形成されたプレス治具等により凹凸面が形成されている。
【０００９】
上記ライナー本体１２１は、金属製外環１２２の内周面に接着剤を塗布して加熱・加圧により圧着された後、これによって成形されたライナー１２０を内輪１１０の外周に巻きつけ曲率をつけて成形し、金属製外環１２２の凹凸面に溶融金属を鋳込みにより、前記外輪１３０の内周面部を部分的に食い込ませることによって、ライナー１２０と外輪１３０の内表面とを接合している。
【００１０】
上記ライナー１２０は、金属製外環１２２の凹凸面が外輪１３０の内表面と接合されているので、外輪１３０との結合強度を強くすることができ、しかも熱伝導性の高い金属材料で成形されているので軸受面で発生する熱を速やかに発散させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−１８４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記したように、特許文献１に記載のものでは、金属製外環１２２の内周面に接着剤を塗布して樹脂製のライナー本体１２１を接着する化学的接合方法を採用しているので、接着剤が必要となり、加工コストが高くなり、薬品等の浸漬下においては接着強度が低下する可能性がある。
【００１３】
そこで、この発明は、接着剤を用いずに、加工コストの低減及び耐薬品性向上を図った球面滑り軸受を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するため、この発明においては、外輪内周にライナーを介して内輪を摺動自在に嵌合した球面滑り軸受において、前記ライナーは、外輪内周面に超音波接合により接合した内部に隙間を有する金属体層と、前記金属体層の隙間に入り込むと共に摺動面側に樹脂摺動層を形成した樹脂層と、からなる。
【００１５】
また、前記金属体層は、多数の金属粉粒体からなり、前記金属粉粒体を超音波接合により外輪内周面に結合している。
【００１６】
また、前記外輪と内輪は、チタンの単一金属で構成すればよく、前記金属体層は、鉄系材料で形成すればよい。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、ライナーと外輪との接合を、超音波接合による材質的結合にすることにより、接着剤が不要になり、加工コストの低減と耐薬品性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施形態に係る球面滑り軸受の縦断正面図である。
【図２】この発明の実施形態に係る球面滑り軸受のライナー部分の拡大断面図である。
【図３】この発明の実施形態の球面滑り軸受に用いられるライナーを示す拡大断面図である。
【図４】この発明の実施形態の球面滑り軸受に用いられるライナーの外輪に低周波溶着で接合する前の状態を示す模式図である。
【図５】この発明の実施形態の球面滑り軸受に用いられるライナーを外輪に低周波接合する状態を示す説明図である。
【図６】この発明の実施形態の球面滑り軸受に用いられるライナーを外輪に接合する例を示す説明図であり、（ａ）ライナーを外輪に超音波で接合する前の状態、（ｂ）ライナーを外輪に超音波接合した状態を示している。
【図７】この発明の第２の実施形態に係る球面滑り軸受のライナー部分の拡大断面図である。
【図８】従来の球面滑り軸受の縦断正面図である。
【図９】従来の球面滑り軸受に用いられるライナーを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図1に示すように、球面滑り軸受１は、球状の外周面を有する内輪１０と、この外周面に対応する凹球面を有する外輪３０とを備える。なお、以下では、内輪１０、外輪３０の中心軸に沿った方向のことを「軸方向」といい、その中心軸に直角な方向のことを「径方向」といい、その中心軸周りの円周方向のことを「周方向」という。
【００２１】
内輪１０は、ライナー２０を介して外輪３０の内周に摺動自在に嵌合されている。内輪１０の外周面は球体形状でその中心軸方向に軸取り付け用の貫通孔１１が形成されている
【００２２】
外輪３０は、外表面が円筒形状で、その内周面が内輪１０の外周面よりやや大径な球面形状で形成されている。
【００２３】
この実施形態では、内輪１０と外輪３０は、軸受の軽量化の観点から、チタン金属の単一金属で形成されている。
【００２４】
内輪１０と外輪３０との間に挿入されるライナー２０は、樹脂摺動層２１ａと、外輪３０の内周面に超音波接合による材質的接合により設けられた金属体層２２ａとで構成されている。
【００２５】
金属体層２２ａは、外輪３０の内周面に金属粉粒体２２を超音波接合による材質的接合によって形成される。そして、樹脂層２１の樹脂が金属体層２２ａ内の金属粉粒体２２間の隙間に入り込むと共に、摺動面側は金属粉粒体２２を含まない樹脂だけの層となる樹脂摺動層２１ａが形成されている。金属粉粒体２２間の隙間に樹脂が入り込むことにより、アンカー効果で金属体層２２ａと樹脂層２１が強固に結合される。
【００２６】
この実施形態では、金属粉粒体２２は、チタン金属との相互溶融性の良好な鉄系材料が用いられ、金属粉粒体２２の粒径は、５０〜１００μｍが好ましい。また、超音波接合により外輪３０の内周面に接合形成された金属体層２２ａの厚み（ｄ１）は、２００〜６００μｍの範囲で、さらに、３００〜５００μｍが好ましい。
【００２７】
外輪３０の内周面は、金属粉粒体２２を接合する前に、ショットブラスト等により、凹凸形状を設け、接合強度を向上させるとよい。
【００２８】
樹脂層２１の樹脂は、摩擦係数が低くかつ耐摩耗性、耐熱性に優れ、耐荷重性が高く熱伝導性も大きく、しかも熱膨張率が小さい樹脂が用いられ、例えば、フェノール樹脂、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂を用いることができる。
【００２９】
上記したように、樹脂層２１は、金属粉粒体２２の間に入り込む樹脂と、樹脂摺動層２１ａとからなる。そして、形成される樹脂摺動層２１ａの厚み（ｄ２）は、５０〜２００μｍの範囲で、さらに、１００〜１５０μｍが好ましい。樹脂層２１に用いる樹脂は、樹脂が固化した際に、上記した厚みになるようなに、樹脂量を制御すればよい。
【００３０】
次に、外輪３０の内周面にライナー２０を設ける方法につき説明する。図４に示すように、シート状に金属粉粒体２２を配置し、その上に樹脂を流し込み、金属粉粒体２２の隙間に樹脂を入り込ませ、金属粉粒体２２を仮接合させる。
【００３１】
図５に示すように、ショットブラスト等により、凹凸形状を設けた外輪３０の内周面に、金属粉粒体２２と樹脂２１を仮接合させたライナー素材２０ａを接触させる。この状態で、ホーン４０で超音波４１を発生させ、金属粉粒体２２同士と外輪３０の内周面と金属粉粒体２２とを超音波接合させ、外輪３０の内周面側に外輪３０との材料的接合による金属体層２２ａが形成される。そして、摺動面側は金属粉粒体２２を含まない樹脂だけの層となる樹脂摺動層２１ａが形成され、樹脂が完全に固化することにより、外輪３０の内周面にライナー２０が設けられる。
【００３２】
上記したように、ライナー２０と外輪３０との接合を、従来の接着剤を用いた化学的結合、溶融金属の鋳込みによる結合を用いずに、超音波接合による材質的結合にすることにより、接着剤が不要になり、加工コストの低減と耐薬品性を向上させることができる。樹脂層２１と金属粉粒体２２との間は、アンカー効果により強固に固定することができる。
【００３３】
また、外輪３０の内周面には、金属体層２２ａが接合されているので、軸受面で発生する熱を速やかに発散させることができる。
【００３４】
また、外輪３０は、内輪１０と同様に、チタン金属などの単一金属で製作することができ、強度及び寸法精度を向上させることができる。
【００３５】
次に、外輪３０の内周面にライナー２０を設ける他の方法につき図６を参照して説明する。
【００３６】
図６（ａ）に示すように、ショットブラスト等により、凹凸形状を設けた外輪３０の内周面に、所定の間隔を空けて、外輪３０の球面形状に沿った外周面を有するホーン４０ａを配置する。そして、外輪３０とホーン４０ａとの間に所定量の金属粉粒体２２を入れ込み、ホーン４０ａにより超音波振動を与え、外輪３０の内周面に所定膜厚の金属粉粒体２２を超音波接合する。
【００３７】
図６（ｂ）に示すように、外径面に球状を有した内輪１０と、内径面に球状を有し両端面が内輪の最大径より小さい外輪３０を、内輪１０の圧入はめ合いにより組み込む。
【００３８】
組み込んだ外輪３０の内周面に接合された金属体層２２ａと内輪１０の球面部との間（ｇ）に樹脂を流し込み、金属粉粒体２２の間に樹脂を流し込むと共に、摺動面側の樹脂摺動層２１を形成するように樹脂を流し込む。そして、樹脂が固化することにより、ライナー２０が外輪３０と内輪１０との間に設けられる。
【００３９】
図７は、この発明の第２の実施形態を示し、金属粉粒体の代わりに、金属線材をメッシュ状に編み込んだ金属網状体２３を用いたものである。金属網状体２３の金属線材は、太さが、φ５０〜１００μｍのものが用いられている。
【００４０】
この金属網状体２３を超音波接合により、外輪３０の内周面に接合し、金属網状体２３を形成する。この時、金属線材同士も超音波接合により強固に接合される。
【００４１】
そして、外径面に球状を有した内輪１０と外輪３０とを、内輪１０の圧入はめ合いにより組み込む。
【００４２】
組み込んだ外輪３０の内周面に接合された金属網状体２３と内輪１０の球面部との間に樹脂を流し込み、金属線材の間の隙間に樹脂を流し込むと共に、摺動面側の樹脂摺動層２１を形成するように樹脂を流し込む。そして、樹脂が固化することにより、ライナー２０が外輪３０と内輪１０との間に設けられる。金属線材間の隙間に流れ込んだ樹脂は、アンカー効果により、金属網状体２３と強固に結合される。
【００４３】
金属線材をメッシュ状に編み込んだ金属網状体２３を用いると樹脂との接合力を高めることができる。
【００４４】
この発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。
【符号の説明】
【００４５】
１      ：球面滑り軸受
１０    ：内輪
１１    ：貫通孔
２０    ：ライナー
２１    ：樹脂層
２１ａ  ：樹脂摺動層
２２    ：金属粉粒体
２２ａ  ：金属体層
２３    ：金属網状体
３０    ：外輪
４０、４０ａ    ：ホーン
４１    ：超音波
【図１】
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【図２】
2019158083.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019158083.tif 000008
【図７】
2019158083.tif 000009
【図８】
2019158083.tif 000010
【図９】
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