(57)【要約】【課題】特に一方向荷重の支持用途において無給油での使用に対応可能でありながら、他の使用条件にも対応し易いラジアル球面滑り軸受を得る。【解決手段】外輪４の球状内面３は、外輪４の環状部（５，１２）の内周半周側に形成された第１の半球状凹面９と、第１の半球状凹面９と反対の内周半周側にのみ定着させられた潤滑剤１３を含む第２の半球状凹面１０とで構成する。これにより、ラジアル荷重を負荷する側に配置する第１の半球状凹面９又は第２の半球状凹面１０を選択し、選択した方と球状外面１との滑り接触面に負荷可能とする。潤滑剤１３を含む第２の半球状凹面１０により、無給油での使用に対応する。第１の半球状凹面９により、他の使用条件への対応に活用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状外面をもった内輪と、球状内面をもった外輪とを備え、前記外輪が、金属によって形成された環状部を有するラジアル球面滑り軸受において、
前記球状内面が、前記環状部の内周半周側に形成された第１の半球状凹面と、当該第１の半球状凹面と反対の内周半周側にのみ定着させられた潤滑剤を含む第２の半球状凹面とからなることを特徴とするラジアル球面滑り軸受。
【請求項２】
ラジアル荷重が一方向のみに負荷され、その負荷を受ける側に前記第２の半球状凹面が配置された請求項１に記載のラジアル球面滑り軸受。
【請求項３】
前記環状部の前記反対の内周半周側に前記第２の半球状凹面よりも大径な被定着面が形成されており、前記潤滑剤が、前記被定着面と前記球状外面との間に充填されたプラスチックグリースからなる請求項１又は２に記載のラジアル球面滑り軸受。
【請求項４】
ラジアル荷重が一方向のみに負荷され、その負荷を受ける側に前記第１の半球状凹面が配置された請求項１に記載のラジアル球面滑り軸受。
【請求項５】
前記潤滑剤が含油材料からなり、
軸受内部すきまが負に設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載のラジアル球面滑り軸受。
【請求項６】
前記外輪が、径方向に向かい合った二か所で分割されており、これら両分割片のうちの第１の分割片が前記第１の半球状凹面を有し、残りの第２の分割片が前記第２の半球状凹面を有する請求項１から５のいずれか１項に記載のラジアル球面滑り軸受。
【請求項７】
前記金属が鉄系材料である請求項１から６のいずれか１項に記載のラジアル球面滑り軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ラジアル球面滑り軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
球面滑り軸受は、球状外面をもった内輪と、球状内面をもった外輪とを備え、球状外面と球状内面とが滑り接触面を成し、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を負荷することが可能な自動調心形の滑り軸受であり、そのうち、主にラジアル荷重を支持するものがラジアル球面滑り軸受と呼ばれている。一般にラジアル球面滑り軸受は、給油を定期的に行って使用する給油式と、給油無しで使用可能な無給油式とに大別されている。
【０００３】
無給油式のラジアル球面滑り軸受は、ラジアル荷重を一方向のみから負荷される一方向荷重の支持用途や、微動運動の支持用途に適したものである。中でも、鋼、ステンレス鋼等の金属によって環状部を形成し、その環状部の内周側にプラスチックグリース、樹脂ライナー、グラファイト、二硫化モリブデン等の潤滑剤を定着させた外輪は、全体を樹脂製とした外輪に比して機械的強度や温度特性の点で優れており、汎用品として市場に提供する製品に広く採用されている（例えば、特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平６−１４５４０号公報
【特許文献２】特開２００７−２３２０９２号公報
【特許文献３】特開２０１２−７７８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の無給油式のラジアル球面滑り軸受は、外輪の環状部の内周全周に潤滑剤を有し、ラジアル荷重の方向が回転する回転荷重に対応可能なものであるが、一方向荷重の支持用途の場合、球状外面と球状内面の滑り接触面は、その一方向に負荷を受ける側の半周内にのみ発生するため、その狭い周方向範囲外に定着した大部分の潤滑剤は、滑り接触面の潤滑に有効でない。
【０００６】
また、負荷の大きさ、滑り速度、メンテナンス給油有り等の諸条件によっては、環状部に定着の潤滑剤は不要でありながら当該潤滑剤が却って不利な材料になることも起こり得る。
【０００７】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、特に一方向荷重の支持用途において無給油での使用に対応可能でありながら、無給油以外の他の使用条件にも対応し易いラジアル球面滑り軸受を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を達成するため、この発明は、球状外面をもった内輪と、球状内面をもった外輪とを備え、前記外輪が、金属によって形成された環状部を有するラジアル球面滑り軸受において、前記球状内面が、前記環状部の内周半周側に形成された第１の半球状凹面と、当該第１の半球状凹面と反対の内周半周側にのみ定着させられた潤滑剤を含む第２の半球状凹面とからなる構成を採用したものである。
【０００９】
上記構成によれば、一方向荷重の支持用途において、ラジアル荷重を負荷する側に配置する第１の半球状凹面又は第２の半球状凹面を選択し、選択した方と球状外面との滑り接触面に当該ラジアル荷重を負荷することができる。潤滑剤を含む第２の半球状凹面は、無給油での使用に対応することができる。一方、環状部を形成する金属からなる第１の半球状凹面は、潤滑剤を含む第２の半球状凹面と異なる性質をもち、他の使用条件への対応に活用することができる。
【００１０】
ラジアル荷重が一方向のみに負荷され、その負荷側に前記第２の半球状凹面が配置されたラジアル球面滑り軸受は、無給油で使用することができる。
【００１１】
また、前記環状部の反対の内周半周側に前記第２の半球状凹面よりも大径な被定着面が形成されており、前記潤滑剤が、前記被定着面と前記球状外面との間に充填されたプラスチックグリースからなることが好ましい。プラスチックグリースは、樹脂自体の良好な固定潤滑性と含油分の潤滑性により、優れた自己潤滑性を有するため、無給油での使用に好適である。
【００１２】
特に、ラジアル荷重が一方向のみに負荷され、その負荷側に前記第１の半球状凹面が配置されたラジアル球面滑り軸受にすれば、プラスチックグリースよりも硬い金属製の第１の半球状凹面に荷重が負荷されるため、第２の半球状凹面に負荷される場合よりも優れた軸受剛性が得られる。したがって、無給油性は要求されないが、高精度な支持が要求される使用条件に対応することができる。
【００１３】
また、前記潤滑剤が含油材料からなり、軸受内部すきまが負に設けられているラジアル球面滑り軸受にしてもよい。このようにすると、第１の半球状凹面に荷重が負荷される場合においても、第２の半球状凹面に含まれた潤滑剤と内輪の球状外面とが接触し、当該潤滑剤から滲み出た油が球状外面に付着する。したがって、内輪と外輪とが半周以上繰り返し相対回転する使用条件の場合、球状外面に付着した油により、球状外面と負荷側の第１の半球状凹面との滑り接触面を潤滑することができる。
【００１４】
また、前記外輪が、径方向に向かい合った二か所で分割されており、これら両分割片のうちの第１の分割片が前記第１の半球状凹面を有し、残りの第２の分割片が前記第２の半球状凹面を有することが好ましい。このようにすると、第１の半球状凹面と第２の半球状凹面に異なる加工を施すことが容易になる。
【００１５】
前記金属が鉄系材料であることが好ましい。環状部を形成する金属としては、鉄系材料、軸受合金、銅合金等が挙げられる。中でも、軸受鋼、ステンレス鋼等の鉄系材料は、機械的強度、コスト、加工性について汎用品に好適である。
【発明の効果】
【００１６】
上述のように、この発明は、上記構成の採用により、一方向荷重の支持用途において無給油での使用には第２の半球状凹面で対応可能でありながら、無給油以外の他の使用条件にも第１の半球状凹面で対応し易いラジアル球面滑り軸受を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）はこの発明の実施形態に係るラジアル球面滑り軸受の縦断正面図、（ｂ）は同ラジアル球面滑り軸受の縦断側面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施形態に係るラジアル球面滑り軸受を図１に基づいて説明する。図１に示すラジアル球面滑り軸受は、球状外面１をもった内輪２と、球状内面３をもった外輪４とを備える。なお、以下では、内輪２、外輪４の中心軸に沿った方向のことを単に「軸方向」といい、その中心軸に直角な方向のことを単に「径方向」といい、その中心軸周りの円周方向のことを単に「周方向」という。
【００１９】
球状外面１は、内輪２の中心軸上に中心を設定した凸球面状として、内輪２の外周全面に形成されている。内輪２の内周には、取付相手（図示省略）との嵌合に用いる嵌め合い面が形成されている。
【００２０】
内輪２は、鉄系材料によって形成されている。ここで、鉄系材料とは、構成成分となる元素のうち、鉄の比率が５０重量％以上である金属材料を意味し、例えば、日本工業規格（JIS）に規定の高炭素クロム軸受鋼、ステンレス鋼等が挙げられる。内輪２は、単一の鉄系材料で形成したものを例示したが、複数の材料で形成してもよいし、銅合金、アルミ合金、樹脂等の非鉄系材料で形成してもよい。例えば、内輪２の外周側を鉄系材料で形成した裏金部とし、球状外面１を裏金部と異なる別材料で形成してもよい。その別材料として、例えば、硬質クロムメッキ、りん酸塩被膜、二硫化モリブデンの乾燥被膜等の被膜材料が挙げられる。
【００２１】
外輪４は、径方向に向かい合った二か所で分割されている。これら両分割片のうちの一方を第１の分割片５とし、残りの他方を第２の分割片６とする。第１の分割片５に形成された周方向端面７，７と、第２の分割片６に形成された周方向端面８，８を合わせると、外輪４になる。周方向端面７，７，８，８は、それぞれアキシアル平面に沿った平坦面になっている。
【００２２】
第１の分割片５の内面は、球状内面３の半分に相当する第１の半球状凹面９になっている。第２の分割片６の内面は、球状内面３の残り半分に相当する第２の半球状凹面１０になっている。第１の分割片５の外面と第２の分割片６の外面は、外輪４の外周になる。外輪４の外周には、取付相手との嵌合に用いる嵌め合い面１１が含まれている。嵌め合い面１１が取付相手の内周に締り嵌めされることにより、周方向端面７、８同士を合わせた外輪４の状態を維持することができる。
【００２３】
第１の分割片５の全体は、内輪２と同じ金属材料によって形成されている。一方、第２の分割片６は、第１の分割片５と同じ金属材料によって形成された裏金部１２と、裏金部１２にのみ定着させられた潤滑剤１３とからなる。
【００２４】
第２の半球状凹面１０は、潤滑剤１３によって形成されている。
【００２５】
両分割片５、６の、周方向端面７、８同士を合わせて外輪４にすると、第１の分割片５と裏金部１２とが、同じ鉄系材料の金属によって円周方向に連なるように形成された環状部（５，１２）を構成する。その環状部（５，１２）の内周半周側（第１の分割片５）に形成された第１の半球状凹面９と、その環状部（５，１２）の第１の半球状凹面９と反対の内周半周側（裏金部１２）にのみ定着させられた潤滑剤１３を含む第２の半球状凹面１０とが、球状内面３を構成する。
【００２６】
環状部（５，１２）は、銅合金、アルミ合金等の非鉄系金属によって形成してもよい。環状部（５，１２）は、単一の鉄系材料で形成したものを例示したが、複数の材料で形成してもよいし、銅合金、アルミ合金等の非鉄系材料で形成してもよい。
【００２７】
その球状内面３は、球状外面１と同一中心に設定した凹球状になっている。球状内面３の球径は、球状外面１の球径よりも小さく設定されており、これにより、軸受内部すきまが負に設けられている。
【００２８】
環状部（５，１２）の前記反対の内周半周側（裏金部１２）には、第２の半球状凹面１０よりも大径な被定着面１４が形成されている。被定着面１４は、全体として半球状凹面に形成されている。被定着面１４には、潤滑剤１３の定着性を向上させる目的で、複数条の周方向溝が形成されている。
【００２９】
潤滑剤１３は、被定着面１４と球状外面１との間に充填されたプラスチックグリースからなる。ここで、プラスチックグリースとは、超高分子量ポリエチレンまたは超高分子量ポリオレフィン等の樹脂とグリースとの混合物を加熱溶融させて冷却により固化した含油材料のことである。潤滑剤１３は、前述の充填により、被定着面１４と第２の半球状凹面１０との径差を補うように定着させられている。
【００３０】
例えば、プラスチックグリースとして、平均分子量約１×１０６〜５×１０６の超高分子量ポリエチレン９５〜１重量％と、その超高分子量ポリエチレンのゲル化温度より高い滴点を有する潤滑グリース５〜９９重量％とからなる混合物を充填したのち、超高分子量ポリエチレンのゲル化温度以上に加熱し、その後に冷却固化したものが挙げられる。プラスチックグリースのその他の例として、平均分子量約１×１０６〜５×１０６の超高分子量ポリオレフィンのゲル化点より高い滴点を有する潤滑グリース５〜９９重量％に粒径１〜１００μｍの前記超高分子量ポリオレフィン粉末９５〜１重量％を混合して前記ゲル化点以上の温度で分散保持させたものでもよい。
【００３１】
潤滑剤１３の種類は所要の定着性、自己潤滑性、耐摩耗性等に応じて決定すればよく、プラスチックグリースに限定されない。その他の潤滑剤として、例えば、潤滑油を含ませた織布やフェルト、スポンジ等からなる含油材料、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、グラファイト、二硫化モリブデン等が挙げられる。潤滑剤１３を含油材料にする場合、潤滑剤１３から滲み出た油が滑り接触面に広がるので、第２の半球状凹面１０の全面を潤滑剤１３にする必要性はない。
【００３２】
このラジアル球面滑り軸受は、上述のようなものであり、ラジアル荷重を一方向のみから負荷される一方向荷重の支持用途で使用される。外輪４が二つ割り構造なので、ラジアル荷重の方向は、外輪４の分割位置に対して９０°位相差をもった方向にするとよい。以下、内輪２からラジアル荷重を負荷する場合を例に説明する。
【００３３】
図１（ｂ）に示すように、ラジアル荷重が矢線A方向のみから負荷される場合、その負荷を受ける側に配置された第２の半球状凹面１０と、内輪２の球状外面１との滑り接触面に荷重が負荷される。このラジアル球面滑り軸受は、その第２の半球状凹面１０に含まれた潤滑剤１３の自己潤滑性が寿命を迎えるまで、無給油で使用することができる。
【００３４】
また、このラジアル球面滑り軸受は、含油材料の中でも優れた自己潤滑性を有するプラスチックグリースが被定着面１４と球状外面１との間に充填されているので、無給油での使用に好適であり、滑り接触面への異物混入も防止することができる。
【００３５】
一方、ラジアル荷重が図１（ｂ）に示す矢線Ｂ方向のみから負荷される場合、その負荷を受ける側に配置された第１の半球状凹面９と、内輪２の球状外面１との滑り接触面に荷重が負荷される。第１の半球状凹面９は、外輪４の機械的強度を支配する環状部（５，１２）に適するような金属によって形成されているので、プラスチックグリースからなる潤滑剤１３を含んだ第２の半球状凹面１０よりも優れた硬度の表面になっている。このため、第１の半球状凹面９にラジアル荷重を負荷する方が、潤滑剤１３を含む第２の半球状凹面１０に負荷する場合よりも、ラジアル球面滑り軸受の剛性（特にラジアル変位に関して）が高くなる。このように負荷を受ける側に第１の半球状凹面９を配置することが許されるのは、第１の半球状凹面９と球状外面１との滑り接触面における潤滑が十分に得られる使用条件の場合である。したがって、このラジアル球面滑り軸受は、第１の半球状凹面９をそのまま活用することにより、無給油性は要求されないが、高精度な支持が要求される、という他の使用条件に対応することができる。
【００３６】
また、このラジアル球面滑り軸受は、潤滑剤１３が含油材料の一種であるプラスチックグリースからなり、軸受内部すきまが負に設定されているので、矢線Ｂ方向のラジアル荷重が負荷される場合でも第２の半球状凹面１０に含まれた潤滑剤１３と球状外面１とが接し、潤滑剤１３から滲み出た油が球状外面１に付着する。したがって、内輪２と外輪４とが半周以上繰り返し相対回転する使用条件の場合、球状外面１に付着した油により、球状外面１と負荷側の第１の半球状凹面９との滑り接触面における潤滑を図ることができる。
【００３７】
なお、メンテナンス時にグリース塗布等によって給油が可能な使用条件の場合、第１の半球状凹面９と球状外面１との滑り接触面を塗布グリースで十分に潤滑することが可能なため、軸受内部すきまを正に設定すればよく、潤滑剤１３をプラスチックグリースのような含油材料以外の潤滑剤にすることも可能であり、例えば、より耐摩耗性や硬度に優れた潤滑剤にしてもよい。
【００３８】
また、このラジアル球面滑り軸受は、第１の半球状凹面９のままでは対応できない他の使用条件の場合、第１の半球状凹面９の性質をさらに第２の半球状凹面１０と異なるものに変化させて、その使用条件への対応性を付与することも可能である。例えば、負荷側に配置する第１の半球状凹面９の耐摩耗性、硬度等が不足するような使用条件の場合、第１の半球状凹面９に焼入れ、浸炭窒化等の表面改質を施したり、硬質クロムメッキ、りん酸塩被膜、二硫化モリブデンの乾燥被膜、ダイヤモンドライクカーボン被膜等のコーティングを施したりすることにより、第１の半球状凹面９を活用して当該使用条件への対応性を付与することができる。これら表面改質やコーティングの表面処理は、処理前の第１の半球状凹面９からの寸法変化の許容内で行ってもよいし、第１の半球状凹面９を削って膜厚を確保するように行ってもよい。特に低負荷、低速な使用条件では、第１の半球状凹面９を活用した表面処理の追加実施により、第１の半球状凹面９を負荷側に配置した無給油での使用に対応可能な場合もあり得る。
【００３９】
また、このラジアル球面滑り軸受は、外輪４が、径方向に向かい合った二か所で分割されており、これら両分割片のうちの第１の分割片５が第１の半球状凹面９を有し、残りの第２の分割片６が第２の半球状凹面１０を有するので、第１の半球状凹面と第２の半球状凹面に異なる加工、例えば、前述の被定着面１４の加工、第１の半球状凹面９の表面改質等を施すことが容易である。
【００４０】
今回開示された各実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４１】
１  球状外面
２  内輪
３  球状内面
４  外輪
５  第１の分割片
６  第２の分割片
７、８  周方向端面
９  第１の半球状凹面
１０  第２の半球状凹面
１１  嵌め合い面
１２  裏金部
１３  潤滑剤
１４  被定着面
【図１】
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