JP4550995B2 - スリーブ軸受装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新しい素材を用いたスリーブ軸受装置に関し、軽量で長寿命であり、途中給油を必要としないメインテナンスフリーのスリーブ軸受を提供する。また、同時に従来の工業材料とは異なるバイオマス系資源を用いたハイテクエコマテリアル（環境適合性に優れた先端技術材料）を使ったスリーブ軸受を提供することを目的としている。
【０００２】
【従来の技術】
従来スリーブ軸受は、金属製の軸受に比して安価に用いることができるため、軽荷重で速度が小さい回転部においては、ポリアセタールやポリアミドなどの樹脂製のスリーブ軸受が用いられてきた。
しかし、軸とスリーブ軸受との間には、潤滑剤が必要であり、スリーブ軸受の長寿命化が検討されてきた。含油軸の体積を増やしてオイル量を増やす方法や、オイル溜まりを設けてオイルを補給する方法、オイルシールを工夫してオイルの流出を防止する方法などあるが、いずれも一長一短があり改良の余地がのこされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、鋭意研究した結果、米ぬかから得られる脱脂ぬかと、熱硬化性樹脂を混合して混錬し、不活性ガス中７００℃〜１０００℃で一次焼成した後、１００メッシュ以下に粉砕して炭化粉末とし、当該炭化粉末と熱硬化性樹脂を混合して混錬し、圧力２０ＭPa〜３０ＭPaで加圧成形した後、成形体を不活性ガス雰囲気中で再び１００℃〜１１００℃で熱処理したところ多孔質材料が得られ、当該多孔質材料がスリーブ軸受用材料として理想的な特性を有することを見出した。（以下、ＣＲＢセラミックスという）
上記ＣＲＢセラミックスは、損傷しにくい、軽量長寿命でしかも、オイルやグリースを長期間に亘って保持することができることを見出した。当該多孔質材料がスリーブ軸受用材料として理想的な特性を有するばかりか、成形時の寸法と仕上がり時の寸法収縮比率が小さいことも判った。すなわち、上記の多孔質材料は、成形時の寸法と仕上がり時の寸法収縮比率が３％以下と小さく、油保持が１３ｗｔ％、体積抵抗率４．８５×１０−３Ωcm、密度が１．０５〜１．３ｇ／ｃｍ３であり、高温焼成すれば、適度の硬度のものが得られ、しかも摩擦係数が約０．１５程度のものが得られた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、米ぬかから得られる脱脂ぬかと、熱硬化性樹脂を混合して混錬し、不活性ガス中７００℃〜１０００℃で一次焼成した後、１００メッシュ以下に粉砕して炭化粉末とし、当該炭化粉末と熱硬化性樹脂を混合して混錬し、圧力２０ＭPa〜３０ＭPaで加圧成形した後、成形体を不活性ガス雰囲気中で再び１００℃〜１１００℃で熱処理して得られる多孔質材料（ＣＲＢセラミックス）をスリーブ軸受とするか、従来の合成樹脂製やスチール系金属のスリーブ軸受に、ＣＲＢセラミックス製の軸を組み合わせることにより、多様な特性をもつスリーブ軸受が作れることを見出した。
【０００５】
まず代表的なスリーブ軸受を図１に示す。
１は軸、２はスリーブ軸受である。
本発明においては、軸１及び／又はスリーブ軸受２を、ＣＲＢセラミックスで作成するものである。
【０００６】
【本発明の実施の形態】
本発明において用いられる米ぬかから得られる脱脂ぬかは、米の種類に関係なく、国内産でも外国産でも良い。
また、熱硬化性樹脂は、熱硬化しさえすればどのようなものでも良く、代表的にはフェノール系樹脂、ジアリールフタレート系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、トリアジン系樹脂が挙げられる。とくにフェノール系樹脂が好適に用いられる。
また、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、ポリアミド等の熱可塑性樹脂を併用することも出来る。
【０００７】
脱脂ぬかと熱硬化性樹脂の混合割合は、重量比で、５０〜９０：５０〜１０であるが、好適には７５：２５が用いられる。ここで用いられる熱硬化性樹脂は、比較的分子量が小さい液体状のものが望ましい。一次焼成温度は、７００℃〜１０００℃であり、通常はロータリーキルンが用いられ、焼成時間は約４０分から１２０分である。一次焼成した炭化粉末と熱硬化性樹脂の混合割合が、重量比で、５０〜９０：５０〜１０であが、好適には７５：２５が用いられる。一次焼成した炭化粉末と熱硬化性樹脂の混錬物は、加圧成形時の圧力は、２０〜３０ＭPaであり、好適には２１〜２５ＭPaが用いられる。金型の温度は約１５０℃が好ましい。熱処理温度は、６００℃〜１１００℃であり、通常は充分にコントロールされた電気炉で行う。焼成時間は約６０分から３６０分である。焼成温度までの昇温速度は、５００℃までは比較的穏やかに上げることが要求される。具体的な数値で云うと、０．５〜２℃／分であり、好ましくは１℃／分である。また、焼き上げた後、温度を下げるのには、５００℃までは比較的穏やかに下げることが要求される。５００℃以下になると自然放冷する。具体的な数値で云うと、０．５〜４℃／分であり、好ましくは１℃／分である。また、不活性ガスは、ヘリウム、アルゴン、ネオン、窒素ガスどれでも良いが、好適には窒素ガスが用いられる。さらに、本発明において、軸ないしスリーブ軸受として用いるスチール系金属としては、鉄とニッケル、クロム、モリブデン等の合金であり、硬くて錆びにくい合金ならどのようなものでも良い。また、軸ないしスリーブ軸受として用いる合成樹脂は、硬質ポリエチレン、ポリプロビレン等のポリオレフィン、ナイロン６６等のポリアミド、ポリカーボネートなど、ある程度硬くて丈夫な合成樹脂ならどのようなものでも用いることが出来る。
【０００８】
本発明の実施の形態をまとめると、以下のとおりである。
（１） 軸とスリーブ軸受から基本的に構成される軸受装置において、前記軸と前記スリーブ軸受の少なくとも一方が米ぬかから得られる脱脂ぬかと、熱硬化性樹脂を混合して混錬し、不活性ガス中７００℃〜１０００℃で一次焼成した後、１００メッシュ以下に粉砕して炭化粉末とし、当該炭化粉末と熱硬化性樹脂を混合して混錬し、加圧成形した後、成形体を不活性ガス雰囲気中で再び熱処理して得られる、成形時の寸法と仕上がり時の寸法収縮率が３％以下のＣＲＢセラミックスからなり、潤滑油を軸とスリーブの間に保持するメインテナンスフリーの軸受装置。
(２） 前記軸または前記スリーブ軸受がスチール系金属である上記（１）記載の潤滑油を軸とスリーブの間に保持するメインテナンスフリーの軸受装置。
（３）前記軸または前記スリーブ軸受が合成樹脂である上記（１）記載の潤滑油を軸とスリーブの間に保持するメインテナンスフリーの軸受装置。
【０００９】
次に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
（軸及びスリーブ軸受材料の製造）
ＣＲＢセラミックスを表１の条件で製造し、直径2．98mm長さ2０mmの軸と当該軸を受け入れる内径3．00mm、外径5．00mm、長さ5．00mmのスリーブ軸受を作成した。
【００１０】
【表１】
【００１１】
実施例 スリーブ軸受装置の製造
スチール製の軸及びスリーブ軸受、ナイロン６６製の軸及びスリーブ軸受、ジエステル系の潤滑オイルを用意して、それぞれＣＲＢセラミックス製の軸及びスリーブ軸受と組み合わせて、表２に示すスリーブ軸受装置を作成した。
【００１２】
【表２】
作成したスリーブ軸受装置についてテストを実施した。その結果を表３に示す
【００１３】
【表３】
【００１４】
（比較例）
また、比較のために、スチール製の軸とナイロン６６製のスリーブ軸受を作りテストした。
【００１５】
【本発明の効果】
本発明の軸受は、軽量でしかも、オイルやグリースを長期間に亘って保持することができるため、途中給油を必要としないメインテナンスフリーのスリーブ軸受装置を提供することができる。
【００１６】
【図面の簡単な説明】
【図１】は、代表的な軸受の断面図である。
【符号の説明】
１ 軸
２ スリーブ軸受
【発明の属する技術分野】
本発明は、新しい素材を用いたスリーブ軸受装置に関し、軽量で長寿命であり、途中給油を必要としないメインテナンスフリーのスリーブ軸受を提供する。また、同時に従来の工業材料とは異なるバイオマス系資源を用いたハイテクエコマテリアル（環境適合性に優れた先端技術材料）を使ったスリーブ軸受を提供することを目的としている。
【０００２】
【従来の技術】
従来スリーブ軸受は、金属製の軸受に比して安価に用いることができるため、軽荷重で速度が小さい回転部においては、ポリアセタールやポリアミドなどの樹脂製のスリーブ軸受が用いられてきた。
しかし、軸とスリーブ軸受との間には、潤滑剤が必要であり、スリーブ軸受の長寿命化が検討されてきた。含油軸の体積を増やしてオイル量を増やす方法や、オイル溜まりを設けてオイルを補給する方法、オイルシールを工夫してオイルの流出を防止する方法などあるが、いずれも一長一短があり改良の余地がのこされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、鋭意研究した結果、米ぬかから得られる脱脂ぬかと、熱硬化性樹脂を混合して混錬し、不活性ガス中７００℃〜１０００℃で一次焼成した後、１００メッシュ以下に粉砕して炭化粉末とし、当該炭化粉末と熱硬化性樹脂を混合して混錬し、圧力２０ＭPa〜３０ＭPaで加圧成形した後、成形体を不活性ガス雰囲気中で再び１００℃〜１１００℃で熱処理したところ多孔質材料が得られ、当該多孔質材料がスリーブ軸受用材料として理想的な特性を有することを見出した。（以下、ＣＲＢセラミックスという）
上記ＣＲＢセラミックスは、損傷しにくい、軽量長寿命でしかも、オイルやグリースを長期間に亘って保持することができることを見出した。当該多孔質材料がスリーブ軸受用材料として理想的な特性を有するばかりか、成形時の寸法と仕上がり時の寸法収縮比率が小さいことも判った。すなわち、上記の多孔質材料は、成形時の寸法と仕上がり時の寸法収縮比率が３％以下と小さく、油保持が１３ｗｔ％、体積抵抗率４．８５×１０−３Ωcm、密度が１．０５〜１．３ｇ／ｃｍ３であり、高温焼成すれば、適度の硬度のものが得られ、しかも摩擦係数が約０．１５程度のものが得られた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、米ぬかから得られる脱脂ぬかと、熱硬化性樹脂を混合して混錬し、不活性ガス中７００℃〜１０００℃で一次焼成した後、１００メッシュ以下に粉砕して炭化粉末とし、当該炭化粉末と熱硬化性樹脂を混合して混錬し、圧力２０ＭPa〜３０ＭPaで加圧成形した後、成形体を不活性ガス雰囲気中で再び１００℃〜１１００℃で熱処理して得られる多孔質材料（ＣＲＢセラミックス）をスリーブ軸受とするか、従来の合成樹脂製やスチール系金属のスリーブ軸受に、ＣＲＢセラミックス製の軸を組み合わせることにより、多様な特性をもつスリーブ軸受が作れることを見出した。
【０００５】
まず代表的なスリーブ軸受を図１に示す。
１は軸、２はスリーブ軸受である。
本発明においては、軸１及び／又はスリーブ軸受２を、ＣＲＢセラミックスで作成するものである。
【０００６】
【本発明の実施の形態】
本発明において用いられる米ぬかから得られる脱脂ぬかは、米の種類に関係なく、国内産でも外国産でも良い。
また、熱硬化性樹脂は、熱硬化しさえすればどのようなものでも良く、代表的にはフェノール系樹脂、ジアリールフタレート系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、トリアジン系樹脂が挙げられる。とくにフェノール系樹脂が好適に用いられる。
また、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、ポリアミド等の熱可塑性樹脂を併用することも出来る。
【０００７】
脱脂ぬかと熱硬化性樹脂の混合割合は、重量比で、５０〜９０：５０〜１０であるが、好適には７５：２５が用いられる。ここで用いられる熱硬化性樹脂は、比較的分子量が小さい液体状のものが望ましい。一次焼成温度は、７００℃〜１０００℃であり、通常はロータリーキルンが用いられ、焼成時間は約４０分から１２０分である。一次焼成した炭化粉末と熱硬化性樹脂の混合割合が、重量比で、５０〜９０：５０〜１０であが、好適には７５：２５が用いられる。一次焼成した炭化粉末と熱硬化性樹脂の混錬物は、加圧成形時の圧力は、２０〜３０ＭPaであり、好適には２１〜２５ＭPaが用いられる。金型の温度は約１５０℃が好ましい。熱処理温度は、６００℃〜１１００℃であり、通常は充分にコントロールされた電気炉で行う。焼成時間は約６０分から３６０分である。焼成温度までの昇温速度は、５００℃までは比較的穏やかに上げることが要求される。具体的な数値で云うと、０．５〜２℃／分であり、好ましくは１℃／分である。また、焼き上げた後、温度を下げるのには、５００℃までは比較的穏やかに下げることが要求される。５００℃以下になると自然放冷する。具体的な数値で云うと、０．５〜４℃／分であり、好ましくは１℃／分である。また、不活性ガスは、ヘリウム、アルゴン、ネオン、窒素ガスどれでも良いが、好適には窒素ガスが用いられる。さらに、本発明において、軸ないしスリーブ軸受として用いるスチール系金属としては、鉄とニッケル、クロム、モリブデン等の合金であり、硬くて錆びにくい合金ならどのようなものでも良い。また、軸ないしスリーブ軸受として用いる合成樹脂は、硬質ポリエチレン、ポリプロビレン等のポリオレフィン、ナイロン６６等のポリアミド、ポリカーボネートなど、ある程度硬くて丈夫な合成樹脂ならどのようなものでも用いることが出来る。
【０００８】
本発明の実施の形態をまとめると、以下のとおりである。
（１） 軸とスリーブ軸受から基本的に構成される軸受装置において、前記軸と前記スリーブ軸受の少なくとも一方が米ぬかから得られる脱脂ぬかと、熱硬化性樹脂を混合して混錬し、不活性ガス中７００℃〜１０００℃で一次焼成した後、１００メッシュ以下に粉砕して炭化粉末とし、当該炭化粉末と熱硬化性樹脂を混合して混錬し、加圧成形した後、成形体を不活性ガス雰囲気中で再び熱処理して得られる、成形時の寸法と仕上がり時の寸法収縮率が３％以下のＣＲＢセラミックスからなり、潤滑油を軸とスリーブの間に保持するメインテナンスフリーの軸受装置。
(２） 前記軸または前記スリーブ軸受がスチール系金属である上記（１）記載の潤滑油を軸とスリーブの間に保持するメインテナンスフリーの軸受装置。
（３）前記軸または前記スリーブ軸受が合成樹脂である上記（１）記載の潤滑油を軸とスリーブの間に保持するメインテナンスフリーの軸受装置。
【０００９】
次に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
（軸及びスリーブ軸受材料の製造）
ＣＲＢセラミックスを表１の条件で製造し、直径2．98mm長さ2０mmの軸と当該軸を受け入れる内径3．00mm、外径5．00mm、長さ5．00mmのスリーブ軸受を作成した。
【００１０】
【表１】
実施例 スリーブ軸受装置の製造
スチール製の軸及びスリーブ軸受、ナイロン６６製の軸及びスリーブ軸受、ジエステル系の潤滑オイルを用意して、それぞれＣＲＢセラミックス製の軸及びスリーブ軸受と組み合わせて、表２に示すスリーブ軸受装置を作成した。
【００１２】
【表２】
【００１３】
【表３】
（比較例）
また、比較のために、スチール製の軸とナイロン６６製のスリーブ軸受を作りテストした。
【００１５】
【本発明の効果】
本発明の軸受は、軽量でしかも、オイルやグリースを長期間に亘って保持することができるため、途中給油を必要としないメインテナンスフリーのスリーブ軸受装置を提供することができる。
【００１６】
【図面の簡単な説明】
【図１】は、代表的な軸受の断面図である。
【符号の説明】
１ 軸
２ スリーブ軸受
Claims (3)
- 軸とスリーブ軸受から基本的に構成される軸受装置において、
前記軸と前記スリーブ軸受の少なくとも一方が米ぬかから得られる脱脂ぬかと、熱硬化性樹脂を混合して混錬し、不活性ガス中７００℃〜１０００℃で一次焼成した後、１００メッシュ以下に粉砕して炭化粉末とし、当該炭化粉末と熱硬化性樹脂を混合して混錬し、加圧成形した後、成形体を不活性ガス雰囲気中で再び熱処理して得られる、成形時の寸法と仕上がり時の寸法収縮比率が３％以下のＣＲＢセラミックスからなり、潤滑油を軸とスリーブの間に保持するメインテナンスフリーの軸受装置。 - 前記軸または前記スリーブ軸受がスチール系金属である請求項１記載の潤滑油を軸とスリーブの間に保持するメインテナンスフリーの軸受装置。
- 前記軸または前記スリーブ軸受が合成樹脂である請求項１記載の潤滑油を軸とスリーブの間に保持するメインテナンスフリーの軸受装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000382259A JP4550995B2 (ja) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | スリーブ軸受装置 |
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| EP01129131A EP1215407A3 (en) | 2000-12-15 | 2001-12-07 | Sleeve bearing arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000382259A JP4550995B2 (ja) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | スリーブ軸受装置 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000382259A Expired - Fee Related JP4550995B2 (ja) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | スリーブ軸受装置 |
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| EP (1) | EP1215407A3 (ja) |
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- 2001-11-21 US US09/990,429 patent/US6712517B2/en not_active Expired - Lifetime
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