滑动轴承的制作方法

文档序号:10540615阅读:590来源:国知局
滑动轴承的制作方法
【专利摘要】由含有树脂的部件形成的滑动轴承,其中使该树脂的热膨胀的影响减小。在圆筒状的滑动轴承(1)的内周表面(11)上形成可滑动地保持旋转体的外周表面的轴承表面(10),并且滑动轴承(1)为通过将已用基础树脂浸渍的基础材料辊压成型而制造的圆筒状多层滑动部件。在能够使滑动轴承(1)保持所要求的承载强度的范围内在轴承表面(10)中以适当的间隔形成在内周表面(11)与外周表面(12)之间穿过的多个通孔(13)。根据所要求的滑动性能和使用条件(例如在大气中的连续使用时间)将具有比空气高的热导率和比该基础树脂低的热膨胀系数的固体润滑剂(14)埋置于通孔(13)中。将单独地包括石墨的物质、由含有石墨的树脂制成的物质等用作这种固体润滑剂(14)。
【专利说明】
滑动轴承
技术领域
[0001] 本发明涉及滑动轴承,具体地涉及在大气中和水中均适合使用的滑动轴承。
【背景技术】
[0002] 专利文献1公开了在大气中和在水中都具有良好的滑动特性的滑动部件。该滑动 部件通过将用酚醛树脂浸渍的织物层叠而制造,在该酚醛树脂中添加润滑剂例如石墨、聚 四氟乙烯(PTFE)、氮化硼(BN)等以改善滑动性。将该滑动部件用于例如排放雨水、河水或海 水的排水栗用滑动轴承。在排出雨水、河水、海水等的排水栗中,马达使与叶轮连接的轴旋 转以吸排雨水、河水、海水等。排水栗用滑动轴承用于可滑动地保持该轴。在排出雨水、河 水、海水等的排水栗中,将该轴配置在用于将吸进的雨水、河水、海水等排出的排水系统(套 管)中。因此,该排水栗用滑动轴承具有滑动特性以致该滑动轴承从该排水栗的运转开始直 至吸进水在大气中可滑动地保持该轴,并且在吸进水后在水中可滑动地保持该轴。
[0003] 引用列表
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1:日本未审专利申请公开No.2004-91606

【发明内容】

[0006] 技术问题
[0007] 关于用于排出雨水、河水、海水等的排水栗,将该叶轮浸入水中时,从该排水栗的 运转开始到吸进水所经过的时间非常短,最长几分钟。但是,有时,在没有将该叶轮浸入水 中的状态下使排水栗运转以备大雨、台风、河流泛滥等。在这种情况下,结果是该排水栗的 滑动轴承在大气中将该轴保持长时间(例如,1小时)。结果,在该排水栗的滑动轴承的内周 表面(轴承表面)和与该内周表面接触的轴的外周表面之间产生的摩擦热能够对该排水栗 的性能产生不利的影响。
[0008] 换言之,在将使用树脂例如酚醛树脂的滑动部件用作排水栗的滑动轴承的情况 下,该树脂例如酚醛树脂随着由摩擦热引起的温度上升而热膨胀,导致该排水栗的滑动轴 承的尺寸变化。在此,由于经由保持架将该排水栗的滑动轴承的外周表面固定于轴承壳体, 因此该尺寸变化集中于该排水栗的滑动轴承的内周侧,因此在该排水栗的滑动轴承的内直 径减小的方向上发生尺寸变化。结果,在该排水栗的滑动轴承的内周表面与该轴的外周表 面之间,接触压力增大,并且它们之间的摩擦力增大。因此,削弱该轴的旋转,并且使该排水 栗的性能变差。而且,作为摩擦力增大的结果,进一步产生摩擦热,并且使该排水栗的性能 进一步变差,进入恶性循环。
[0009] 考虑上述状况而完成了本发明。本发明的目的在于提供由包括树脂的部件形成的 滑动轴承,其中使该树脂的热膨胀的影响减小。
[0010] 问题的解决方案
[0011] 为了解决上述问题,本发明提供滑动轴承,其由包括树脂的部件形成,其中:在用 于支承对象的轴承表面中或者作为该轴承表面的相反侧的表面的背表面中形成热影响减 轻结构作为容许由该树脂的热膨胀引起的沿该轴承表面的尺寸变化的结构。
[0012] 该热影响减轻结构可以是在该轴承表面或该背表面中设置的孔或沟槽。在该热影 响减轻结构为孔的情况下,该孔通过该轴承表面和该背表面是有利的。进而,该热影响减轻 结构为沟槽时,该沟槽从该轴承表面延伸到端面(连接至该轴承表面的边缘的表面)是有利 的。进而,可以将具有比空气高的热导率并且具有比该基础树脂低的热膨胀系数和摩擦系 数中的至少一者的固体润滑剂埋置于作为该热影响减轻结构设置的孔或沟槽中。
[0013] 本发明的有利效果
[0014] 根据本发明,在该轴承表面或该背表面中设置的热影响减轻结构能够分散由该树 脂的热膨胀引起的该滑动轴承的尺寸变化,以防止该滑动轴承的尺寸变化集中于使该轴承 表面与支承对象之间的接触压力提高的方向。例如,设置孔作为该热影响减轻结构的情况 下,由该树脂的热膨胀引起的该孔的在减小孔直径的方向上的尺寸变化能够防止该滑动轴 承的尺寸变化集中于使该轴承表面与该支承对象之间的接触压力提高的方向。在此,另外, 当作为该热影响减轻结构设置的孔通过该轴承表面和该背表面时,能够经由该孔从该背表 面将由在该轴承表面与该支承对象之间的滑动产生的摩擦热排出。在设置沟槽作为该热影 响减轻结构的情况下,由该树脂的热膨胀引起的该沟槽的在减小宽度的方向上的尺寸变化 能够防止该滑动轴承的尺寸变化集中于使该轴承表面与该支承对象之间的接触压力提高 的方向。在此,另外,当作为该热影响减轻结构设置的沟槽从该轴承表面延伸到端面时,能 够经由该沟槽从该端面将由在该轴承表面与该支承对象之间的滑动产生的摩擦热排出。因 此,能够减小该树脂的热膨胀的影响。
【附图说明】
[0015] 图1(A)为根据本发明的一个实施方案的滑动轴承1的正面图,和图1(B)为图1(A) 中所示的滑动轴承的A-A横截面;
[0016] 图2为用于解释轴颈试验的视图;
[0017] 图3为表示在表1中所示的条件下对试样2A-2C进行的轴颈试验中表2中所示的试 样2A-2C的温度的测定结果的图;
[0018] 图4为表示在表1中所示的条件下对试样2A-2C进行的轴颈试验中表2中所示的试 样2A-2C的摩擦系数的试验结果的图;和
[0019] 图5(A)为表示根据本发明的一个实施方案的滑动轴承1的变形例1A的顶视图,和 图5 (B)为图5 (A)中所示的变形例1A的B-B横截面。
【具体实施方式】
[0020] 下述中将参照附图对本发明的实施方案进行说明。
[0021] 图1(A)为根据本发明的一个实施方案的滑动轴承1的正面图,和图1(B)为图1(A) 中所示的滑动轴承的A-A横截面。
[0022]如图中所示,本实施方案的滑动轴承1为圆筒状的滑动轴承,其中作为内周表面11 形成用于可滑动地保持旋转体的外周表面的轴承表面10。滑动轴承1为通过用基础树脂浸 渍的基础材料的辊压成型而制备的圆筒状的多层滑动部件。其中,将热固性树脂例如酚醛 树脂用作该基础树脂,并且取决于所需的滑动性能,将用于改善滑动性的润滑剂例如石墨、 PTFE、BN等添加到该基础树脂中。进而,作为基础材料,使用对于该基础树脂具有高亲和性 的纤维的织物或非织造物(例如,将酚醛树脂用作该基础树脂时使用碳纤维、PET纤维等的 织物或非织造物)。
[0023] 在滑动轴承1的轴承表面10中,形成多个通孔。在能够维持滑动轴承1所需的承载 强度的程度上,这些通孔以适合的间隔通过内周表面11和外周表面12之间。在这些通孔13 的每个中,埋置固体润滑剂14。取决于所需的滑动性能和使用条件(例如在大气中连续运转 时间),固体润滑剂14具有比空气高的热导率并且具有比该基础树脂低的热膨胀系数和摩 擦系数。作为这样的固体润滑剂14,能够使用单质石墨、含有石墨的树脂润滑剂等。但是,未 必将固体润滑剂14埋置于所有的通孔13的每个中。取决于所需的滑动性能和使用条件,将 固体润滑剂14埋置于所需数目的通孔中则足够。
[0024] 上述构成的滑动轴承1适于在大气中和在水中这两者中使用,并且特别适合作为 在大气中长时间使用的用于排出雨水、河水、海水等的排水栗用滑动轴承。
[0025] 本发明人制成了根据本实施方案的滑动轴承1的两个试样2A和2B。这两个试样2A 和2B在固体润滑剂14的存在上不同。此外,本发明人制成了常规产品(其中没有形成通孔13 的圆筒状多层滑动部件)的试样C作为使用与试样2A和2B相同的材料的比较对象。在下表1 中所示的条件下对这些试样2A-2C进行轴颈试验,并且此时测定轴承温度和摩擦系数。
[0026] 表 1
[0027]
[0028] 在该轴颈试验中,如图2中所示,在将对手材料3插入试样2A-2C中的状态下,使对 手材料3以表1中所示的速度和旋转数围绕轴心0在旋转方向R上旋转,同时将在与轴心0垂 直的方向上将载荷W施加于试样2A-2C以致内周表面(轴承表面)20以表1中所示的表面压力 压靠对手材料3的外周表面30。此时测定试样2A-2C的温度和摩擦系数。
[0029] 将制备的试样2A-2C示于下表2中。其中,将石墨粉用作添加到酚醛树脂中的润滑 剂。并且将圆柱形石墨用作埋置于试样2B中的通孔13中的固体润滑剂14。
[0030] 表 2
[0031]
[0032] 图3为表示在表1中所示的条件下对试样2A-2C进行的轴颈试验中表2中所示的试 样2A-2C的温度的测定结果的图。其中,横轴表示试验时间,并且纵轴表示温度。进而,该坐 标图中的线21A-21C表示试样2A-2C的温度的测定结果。
[0033] 图4为表示在表1中所示的条件下对表2中所示的试样2A-2C进行的轴颈试验中试 样2A-2C的摩擦系数的试验结果的图。其中,横轴表示试验时间,并且纵轴表示摩擦系数。进 而,该坐标图中的线22A-22C表示试样2A-2C的摩擦系数的测定结果。
[0034] 如由图3的坐标图中的线21C和图4的坐标图中的线22C所示那样,常规产品(不具 有通孔13)的试样2C的温度从试验的开始就上升,并且在经过10分钟后达到约100度。超过 约100度后,摩擦系数迅速地增大,并且对手材料3变得不能旋转,并且不能继续试验。认为 这发生的原因在于,由于试样2C的温度上升,用作试样2C的基础树脂的树脂例如酚醛树脂 热膨胀,因此试样2C的尺寸在试样2C的减小内直径R1的方向上变化,并且轴承表面10与对 手材料3之间的接触压力增大,以致试样2C将对手材料3牢牢地夹紧。
[0035] 另一方面,如由图3的坐标图中的线21A和图4的坐标图中的线22A所示那样,本实 施方案的滑动轴承1的试样2A(具有通孔13但不具有固体润滑剂14)的温度与常规产品的试 样2C同样地从试验的开始就上升。但是,在经过10分钟时试样2A的温度为约80度,其低于常 规产品的试样2C。进而,即使当经过约15分钟后温度超过100度时,摩擦系数也稳定在约 0.12。认为这发生的原因在于,经由通孔13将通过在对手材料3上滑动而在试样2A的轴承表 面10中产生的摩擦热排出,由此温度的上升得以抑制。此外,认为用作试样2A的基础树脂的 树脂例如酚醛树脂的热膨胀引起通孔13的减小孔直径R2的方向上的尺寸变化,由此使由试 样2A的温度上升引起的尺寸变化分散并且试样2A的减小内直径R1的方向上的尺寸变化变 小,结果,试样2A的轴承表面10与对手材料3之间的接触压力的增大得以抑制。
[0036] 进而,如由图3的坐标图中的线21B和图4的坐标图中的线22B所示那样,本实施方 案的滑动轴承1的试样2B(具有通孔13和固体润滑剂14)的温度在经过10分钟时为约70度。 因此,与试样2A(具有通孔13但不具有固体润滑剂14)相比,温度上升得到进一步抑制。进 而,即使当经过约30分钟后温度超过100度时,也能够使摩擦系数稳定在约0.10。认为这发 生的原因在于,由于固体润滑剂14的热导率高于空气的热导率,因此固体润滑剂14能够更 高效地排出通过在对手材料3上滑动而在试样2B的轴承表面10中产生的摩擦热。进而,认为 由于固体润滑剂14的热膨胀系数低于用作试样2B的基础树脂的树脂例如酚醛树脂的热膨 胀吸收,因此树脂例如酚醛树脂的热膨胀引起通孔13的减小孔直径R2的方向上的尺寸变化 而没有被固体润滑剂14的存在妨碍,由此使由试样2B的温度上升引起的尺寸变化分散并且 试样2B的减小内直径R1的方向上的尺寸变化变小,结果,试样2B的轴承表面10与对手材料3 之间的接触压力的增大得以抑制。进而,认为由于该固体润滑剂改善了试样2B的轴承表面 10的滑动性能,因此获得了上述试验结果。
[0037]以上已对本发明的一个实施方案进行了说明。
[0038] 根据本实施方案,由于滑动轴承的基础树脂的热膨胀引起通孔13的减小孔直径R2 的方向上的尺寸变化,因此能够防止滑动轴承1的尺寸变化集中于提高轴承表面10与支承 对象之间的接触压力的方向上。并且能够经由通孔13从外周表面12将通过在支承对象上滑 动而产生的摩擦热排出。因此,能够降低该基础树脂的热膨胀的影响。
[0039] 进而,在滑动轴承1的通孔13中埋置具有比空气高的热导率和比基础树脂低的热 膨胀系数和摩擦系数的固体润滑剂14的情况下,能够更高效地将滑动轴承1的轴承表面10 中产生的摩擦热排出。进而,在这种情况下,由于滑动轴承1的基础树脂的热膨胀引起通孔 13的减小孔直径R2的方向上的尺寸变化而没有被固体润滑剂14的存在妨碍,因此能够防止 滑动轴承1的尺寸变化集中于提高轴承表面10与支承对象之间的接触压力的方向上。进而, 固体润滑剂14能够改善滑动轴承1的轴承表面10的滑动性能。因此,能够进一步降低基础树 脂的热膨胀的影响。
[0040] 本发明并不限于上述的实施方案,并且能够在本发明的范围内进行各种改变。
[0041] 例如,上述实施方案中,在滑动轴承1的轴向几乎均匀地配置在内周表面11与外周 表面12之间通过的多个通孔13。但是,本发明并不限于此。在滑动轴承1的轴向,与滑动轴承 1的端部侧相比,更多的通孔18可位于中央部侧。通过该配置,在滑动轴承1的轴向上,能够 更高效地将轴承表面10的中央部侧产生的摩擦热排出,认为在中央部侧的热的排出比在端 部侧更困难。进而,通孔13的形状并不限于圆形,并且通孔13可具有其他形状例如椭圆形、 正方形等。
[0042] 进而,上述实施方案中,在滑动轴承1的轴承表面10中设置在内周表面11与外周表 面12之间通过的多个通孔13。但是,本发明并不限于此。本发明的滑动轴承1中,在内周表面 11或外周表面12中设置热影响减轻结构就足够,该热影响减轻结构为容许由基础树脂的热 膨胀引起的沿轴承表面10的尺寸变化的结构。例如,在滑动轴承1的内周表面11和外周表面 12的至少一者中设置有孔或沟槽的滑动轴承1就足够。或者,孔和沟槽可共存。进而,未必在 所有的孔和沟槽中埋置固体润滑剂,并且以所要求的数目在所需的孔和沟槽中埋置固体润 滑剂就足够。
[0043] 图5(A)为表示上述实施方案的滑动轴承1的变形例1A的顶视图,和图5(B)为图5 (A)中所示的变形例1A的B-B横截面。其中,具有与图1(A)和1(B)中所示的滑动轴承1中的部 件相同的功能的部件分别用相同的符号表示。
[0044] 如图中所示,在滑动轴承1A的轴承表面10中,在能够保持强度以承受对滑动轴承 1A所要求的载荷的程度上形成多个沟槽17。沟槽17沿轴0从一个端面15延伸到另一端面16。 在这些沟槽中埋置固体润滑剂18。取决于所要求的滑动性能和使用条件(例如在大气中的 连续运转时间),固体润滑剂18具有比空气高的热导率并且具有比基础树脂低的热膨胀系 数和摩擦系数。作为这样的固体润滑剂18,能够使用单质石墨、含有石墨的树脂润滑剂等。 未必将该固体润滑剂埋置于所有沟槽17的每个中。取决于所要求的滑动性能和使用条件, 将固体润滑剂18埋置于所要求数目的沟槽17中就足够。
[0045] 而且在上述构成的滑动轴承1A中,基础树脂的热膨胀引起沟槽17的减小沟槽宽度 L的方向上的尺寸变化。由此,能够防止滑动轴承1A的尺寸变化集中于提高轴承表面10与支 承对象之间的接触压力的方向上。并且能够经由沟槽17从两端面15和16将通过在支承对象 上滑动而产生的摩擦热排出。因此,能够降低基础树脂的热膨胀的影响。进而,在将具有比 空气高的热导率和比基础树脂低的热膨胀系数和摩擦系数的固体润滑剂18埋置于滑动轴 承的轴承表面10中形成的沟槽17中的情况下,能够更高效地将轴承表面10中产生的热排 出。进而,在这种情况下,由于基础树脂的热膨胀引起沟槽17的沟槽宽度L在变小的方向上 的尺寸变化而没有被固体润滑剂18的存在妨碍,因此能够防止滑动轴承1A的尺寸变化集中 于提高轴承表面10与支承对象之间的接触压力的方向上。进而,固体润滑剂18能够改善滑 动轴承1A的轴承表面10的滑动性能。因此,能够进一步降低基础树脂的热膨胀的影响。
[0046] 在上述实施方案中,尽管将热固性树脂例如酚醛树脂用作滑动轴承1的基础树脂, 但本发明能够广泛地应用于使用热膨胀的基础树脂的滑动轴承。进而,在上述实施方案中, 尽管将碳纤维的织物用作滑动轴承1的基础材料,本发明能够广泛地应用于使用对于基础 树脂具有高亲和性的纤维的织物或非织造物作为基础材料的滑动轴承。
[0047] 进而,尽管以通过用基础树脂浸渍的基础材料的辊压成型而制备的圆筒状的多层 滑动部件为例对上述实施方案进行了说明,但本发明并不限于此。本发明能够同样地适用 于平板滑动轴承,即,具有平板状的多层滑动部件,其通过用基础树脂浸渍的层叠基础材料 的压缩成型而制备。进而,用于形成该滑动轴承的材料并不限于用基础树脂浸渍的层叠材 料,含有树脂的材料能够用于形成该滑动轴承。
[0048] 进而,尽管上述实施方案使用具有比空气高的热导率和比基础树脂低的热膨胀系 数和摩擦系数的固体润滑剂(具体地,单质石墨或含有石墨的树脂润滑剂),但本发明并不 限于此。能够使用具有比空气高的热导率并且至少具有比基础树脂低的热膨胀或比基础树 脂低的摩擦系数的固体润滑剂。
[0049] 附图标记列表
[0050] 1,1A:滑动轴承;10:轴承表面;11:内周表面;12:外周表面;13:通孔;14,18:固体 润滑剂;15,16:端面;和17:沟槽。
【主权项】
1. 滑动轴承,其由包括树脂的部件形成,其中,在轴承表面中或者作为该轴承表面的相 反侧的表面的背表面中形成热影响减轻结构作为容许由该树脂的热膨胀引起的沿该轴承 表面的尺寸变化的结构。2. 权利要求1的滑动轴承,其中,该热影响减轻结构为在该轴承表面中或该背表面中设 置的孔。3. 权利要求2的滑动轴承,其中,该孔通过该轴承表面和该背表面。4. 权利要求3的滑动轴承,其中,将具有比空气高的热导率和比该树脂低的热膨胀系数 的固体润滑剂埋置于该孔中。5. 权利要求3的滑动轴承,其中,将具有比空气高的热导率和比该树脂低的摩擦系数的 固体润滑剂埋置于该孔中。6. 权利要求1的滑动轴承,其中,该热影响减轻结构为在该轴承表面或该背表面中设置 的沟槽。7. 权利要求6的滑动轴承,其中,该沟槽从该轴承表面延伸到作为连接至该轴承表面的 边缘的表面的端面。8. 权利要求7的滑动轴承,其中,将具有比空气高的热导率和比该树脂低的热膨胀系数 的固体润滑剂埋置于该沟槽中。9. 权利要求7的滑动轴承,其中,将具有比空气高的热导率和比该树脂低的摩擦系数的 固体润滑剂埋置于该沟槽中。10. 权利要求4、5、8和9的任一项的滑动轴承,其中,该固体润滑剂包括石墨、或者含有 石墨的树脂。11. 权利要求1-10的任一项的滑动轴承,其中,该树脂为热固性树脂。12. 权利要求11的滑动轴承,其中,该热固性树脂为酚醛树脂。13. 权利要求1-12的任一项的滑动轴承,其中,该包括树脂的部件通过将用该树脂浸渍 的基础材料层叠而形成。14. 权利要求13的滑动轴承,其中,该基础材料为织物或非织造物。
【文档编号】F16C33/20GK105899823SQ201580004404
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月19日
【发明人】芝宫孝
【申请人】奥依列斯工业株式会社
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