(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部を摺動可能に支持する静止板を備えたスラスト軸受であって、
前記静止板は、前記回転部と摺接する軸受すべり面を形成すると共に厚さ方向に断面形状が逆台形の凹部を形成したシート材と、該シート材の凹部に対向する位置に断面形状が台形の凹部を形成した台金と、これらが対向した際に形成される空間内に、低融点金属を加熱充填してなり、該低融点金属によって前記シート材と前記台金とを一体的に接合してなるものであることを特徴とするスラスト軸受。
【請求項２】
請求項１のスラスト軸受において、前記シート材と台金との一体化に際して、接着剤を用いて接合してなることを特徴とするスラスト軸受。
【請求項３】
請求項１又は２のスラスト軸受において、前記シート材がポリテトラフルオロエチレンのフッ素樹脂系の成形板であることを特徴とするスラスト軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスラスト軸受に関し、特に水車発電機等のスラスト軸受に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
立軸回転電機（立形水車発電機等）の高周速・大容量化に対応すべく、軸受すべり面の耐摩耗性を向上させ、且つ摩擦係数も小さくして、軸受平均面圧を高め、軸受損失を大幅に減少させるため、静止板（スラストパッド）の軸受すべり面を形成する材料として、すず等の金属を主成分とした軸受材料合金に替え、ポリテトラフルオロエチレン（商品名：テフロン）を使用した静止板を備えたスラスト軸受が提案されている。
【０００３】
この従来の静止板の具体的な構成を図５〜図７に基づいて説明する。なお、図５は従来の第１の構成の静止板の斜視図、図６はその断面図、図７は従来の第２の構成の静止板の断面図である。
【０００４】
図５及び図６に示すように、第１の構成の静止板０１Ａは、平面が扇形のものであって、回転軸の周りに放射状に配置され、回転部を摺動可能に支持する（この点は後述する静止板０１Ｂも同様）。そして、図６に示すように、静止板０１Ａは、軸受すべり面を形成するポリテトラフルオロエチレン製のシート材０２と、このシート材０２の下側に鉄系のスラストパッド台金（以下「台金」という）０３とを一体的に接合してなるものである。この一体接合は、シート材０２と台金０３との間に例えば軟質系の接着剤を介して接合するようにしている。
【０００５】
図７に示す第２の構成の静止板０１Ｂは、台金０３の表面に断面形状が逆台形型の凹部０３ａを形成すると共に、シート材０２の表面には金型により粉末状のポリテトラフルオロエチレンを加熱・加圧して焼成した凸部０２ａを設けて、両者を一体成形してなるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術に係るスラスト軸受の静止板では、ポリテトラフルオロエチレン等のシート材を摺動面として構成するが、該シート材０２と台金０３との接合において、接着性が良好でないので、金属系の台金への接合には、以下のような問題点がある。
【０００７】
図５及び図６に示す静止板０１Ａでは、シート材０２を台金０３へ接着剤を用いて接合する方法であるが、その接合強度とその耐久性に問題がある。
すなわち、接着剤は経年劣化を避けることができず、接合の耐久性が時間の経過と共に低下する。
【０００８】
また、図７に示す静止板０１Ｂでは、接合強度及び耐久性とも良好であるが、製造工程が繁雑であるので、製造に多大の費用を要する。
すなわち、粉末状のポリテトラフルオロエチレンを金型を用いて高温溶融して焼成し台形凸部０３ａを形成した後、台金０３との接合をおこなるため、加熱・加圧の条件の管理の多くの工数を必要とする。
【０００９】
また、金型を用いるため、形状の異なる台金毎に金型を用意する必要があり、これに多大は費用を要する。さらに、加圧は約３５０ｋｇｆ／ｃｍ2 程度が必要となる。従って、台金のサイズが大きくなると、かなり大型のプレス成形機が必要となり、別途設備の投資が必要となり、さらに製造に要する費用が嵩むこととなる。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、軸受すべり面を形成する板（ポリテトラフルオロエチレン成形板等）を台金に容易に接合することができ、また接合強度が高くしかもこの接合強度を長期間保つことができ且つ安価な静止板を備えたスラスト軸受を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１の発明は、回転部を摺動可能に支持する静止板を備えたスラスト軸受であって、前記静止板は、前記回転部と摺接する軸受すべり面を形成すると共に厚さ方向に断面形状が逆台形の凹部を形成したシート材と、該シート材の凹部に対向する位置に断面形状が台形の凹部を形成した台金と、これらが対向した際に形成される空間内に、低融点金属を加熱充填してなり、該低融点金属によって前記シート材と前記台金とを一体的に接合してなるものであることを特徴とする。
【００１４】
従って、上記構成の本発明によれば、軸受すべり面を形成するシート材（例えばポリテトラフルオロエチレン製のシート材）をこれよりも低溶融温度の金属によって台金に容易に一体化して接合することができ、しかも金属による接合であるため、シート材と台金との接合強度を長期間保つことができる。
【００１５】
また、上記発明において、前記シート材と台金との一体化に際して、接着剤を用いて接合してなることを特徴とする。
【００１６】
また、上記発明において、前記シート材が例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂系の成形板であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１の実施形態に係るスラスト軸受の静止板の構成を示す断面図、図２は第２の実施形態に係るスラスト軸受の静止板の断面図、図３は第３の実施形態に係るスラスト軸受の台金の断面図及び図４は第４の実施形態に係るスラスト軸受の静止板の断面図である。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、第１実施形態に係る静止板１１Ａは、従来と同様に、平面が扇形のものであって、回転軸の周りに放射状に配置され、回転部を摺動可能に支持する（この点は、後述する静止板１１Ｂ及び１１Ｄも同様）。
【００２０】
そして、この静止板１１Ａは、図１に示すように、回転部と摺接する軸受すべり面を形成するシート材１２Ａと鉄製の台金１３Ａとを、両者に各々加工により形成した嵌合手段により、一体的に接合してなるものである。ここで、シート材１２Ａはフッ素樹脂の一種であるポリテトラフルオロエチレンを成形してなるシート状の板である。
【００２１】
このシート材１２Ａには、厚さ方向に断面形状が逆台形の台形凸部１２ａを加工により形成しており、一方の台金１３Ａには上記台形凸部１２ａに対向した位置に、断面形状が台形の台形凹部１３ａを形成しており、両者の嵌合によりシート材１２Ａと台金１３Ａとを一体に接合している。よって、該台形凸部１２ａと台形凹部１３ａとの嵌合により、アンカー効果を持たせることにしている。
【００２２】
かかる静止板１１Ａは次のようにして製造する。
【００２３】
▲１▼ポリテトラフルオロエチレン製のシート材に複数個の断面形状が逆台形の台形凸部１２ａを加工により形成して、図１に示すシート材１２Ａとする。
▲２▼次に、台金１３Ａの表面に上記台形凸部１２ａを嵌合する断面形状が台形の台形凹部１３ａを形成する。
なお、上記台形凸部１２ａ及び台形凹部１３ａは逆截頭円錐形のものでも、矩形のものでも、又は軸方向に亙って形成したものであってもいずれのものでもよい。
【００２４】
▲３▼シート材１２Ａと台金１３Ａとは、上記凸部１２ａと凹部１３ａとの嵌合の際に接合面に接着剤を用いて、嵌合と共に接着一体化される。
【００２５】
（第２の実施の形態）
図２に示す静止板１１Ｂは、図１に示した第１の実施の形態の静止板１１Ａと凹凸の形成を逆にしたものである。
図２において、シート材１２Ｂには厚さ方向に複数の断面形状が逆台形の台形凹部１２ｂを加工により形成しており、一方の台金１３Ｂには上記該台形凹部１２ｂに対向した位置に、断面形状が逆台形の台形凸部１３ｂを形成しており、両者の嵌合によりシート材１２Ｂと台金１３Ｂとを一体に接合している。この際、該台形凹部１２ｂと台形凸部１３ｂとの嵌合により、アンカー効果を持たせることは第１の実施の形態と同様である。
【００２６】
（第３の実施の形態）
図３は、図２に示す静止板１１Ｂの台金１３Ｂの他の実施の形態である。
【００２７】
図３に示すように、台金１３Ｃの表面に、上記台形凸部１３ｃをスポット溶接法等により一体に形成したものである。
【００２８】
従って、図２に示すシート材１２Ｂと、図３に示す台金１３Ｃとは、シート材１２Ｂの凹部１２ｂに上記スポット溶接で形成した断面形状が逆台形の台形部材１３ｃを嵌合させるとともに、嵌合の際に接合面に接着剤を用いて、接着一体化する。
【００２９】
（第４の実施の形態）
図４に示す静止板１１Ｄは、図４に示すように、回転部と摺接する軸受すべり面を形成するシート材１２Ｄを鉄製の台金１３Ｄに、低融点金属１４を用いて一体的に接合してなるものである。ここで、シート材１２Ｄはフッ素樹脂の一種であるポリテトラフルオロエチレンを成形してなるシート状の板である。
【００３０】
このシート材１２Ｄには厚さ方向に複数の断面形状が逆台形の台形凹部１２ｂを加工により形成しており、一方の台金１３Ａにも上記台形凹部１２ｂに対向した位置に、断面形状が台形の台形凹部１３ａを形成している。そして両者が対向した際に形成される空間部内に低融点金属１４を加熱充填させ、冷却して固化させる。よって、空間部に充填固化させた低融点金属１４により、アンカー効果を持たせることにしている。
【００３１】
かかる静止板１１Ｄは次のようにして製造する。
【００３２】
▲１▼ポリテトラフルオロエチレン製のシート材に複数個の断面形状が逆台形の台形凹部１２ｂを加工により形成して、図４に示すシート材１２Ｄとする。
▲２▼次に、台金の表面に上記台形凹部１２ｂに対応する位置に台形凹部１３ａを形成して、図４に示すシート材１３Ｄとする。
【００３３】
▲３▼シート材１２Ｄと台金１３Ｄとを接合させて、上記凹部１２ｂと凹部１３ａとにより空間部を形成させる。尚、この接合の際には、接着剤を用いている。
【００３４】
▲４▼次に、該空間部にホワイトメタル等の低融点金属を加熱・充填させ、冷却して該低融点金属を固化し、該低融点金属１４を介して両者を一体的に接合してなるものでる。
【００３５】
以上のことから、上記構成の静止板１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄによれば、次のような効果が得られる。
【００３６】
▲１▼シート材と台金とを、従来のような特殊な金型を用い別途大規模な設備を要することなく、比較的低コストで一体的に接合することができ、このためスラスト軸受の製造コストを低減することができる。
【００３７】
▲２▼また、図１〜図３に示すように、シート材と台金との接合を、従来のような軟質系接着剤ではなく、シート材又は台金を加工することで、凹凸部を形成するだけであり、経年変化や熱劣化によって低下することがなく、極めて信頼性の高いスラスト軸受を構成することができる。
【００３８】
▲３▼さらに、図４に示すような静止板１１Ｄのように、凹部１２ｂを形成したシート材１２Ｄと凹部１３ａを形成した台金１３Ｄとを接合した際に形成される空間部に、低融点金属を加熱充填して固化させて両者を一体化させることで、工程が簡略化できコスト低減ができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明によれば、従来のような独自の金型を形成して、粉末状のポリテトラフルオロエチレンを高温溶融して焼成し、台金との接合を行うような手間がからず、廉価にスラスト軸受を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスラスト軸受の静止板の構成を示断面図である。
【図２】第２実施形態に係るスラスト軸受の静止板の断面図である。
【図３】第３実施形態に係るスラスト軸受の台金の断面図である。
【図４】第４実施形態に係るスラスト軸受の静止板の断面図である。
【図５】従来の第１の構成の静止板の斜視図である。
【図６】図５の断面図である。
【図７】従来の第２の構成の静止板の斜視図である。
【符号の説明】
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ  静止板
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｄ  シート材
１２ａ  台形凸部
１２ｂ  台形凹部
１３ａ  台形凹部
１３ｂ  台形凸部
１３ｃ  台形部材
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ  台金
１４  低融点金属
【図１】
0003962103.tif 000002
【図２】
0003962103.tif 000003
【図３】
0003962103.tif 000004
【図４】
0003962103.tif 000005
【図５】
0003962103.tif 000006
【図６】
0003962103.tif 000007
【図７】
0003962103.tif 000008