JP5202307B2 - 建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受 - Google Patents

Description

本発明は、建設用機械の軸受のように、比較的寸法が大きくて軸受面である内周面に高い面圧が作用するとともに、軸受に対する軸の摺動が比較的低速度の揺動運動である軸受として好適に用いられる建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受に関する。

一般に、油圧ショベル等の建設用機械が備えるアームの関節部分は、軸受に挿入された軸が、ある程度の回動角度の範囲で繰り返し相対的に揺動するようになっており、２０ＭＰａ以上の高い面圧を受けることから、この種の軸受としては、耐摩耗性に優れた材料を用いたすべり軸受が使用され、摺動面には粘度の高い潤滑油やグリース、ワックス等を介在させて使用される。このようなすべり軸受は、高い面圧を受けても金属接触が抑えられて摩耗しにくく円滑な軸受作用を発揮する上で、摺動面への潤滑油の供給が十分になされることが求められる。このため、すべり軸受の材料としては炭素鋼の熱処理品や高力黄銅等の材料が適用され、近年では、例えば特許文献１等の焼結材料の適用も具体化されており、潤滑油としては特許文献２等のものが適用されている。また、上記の材料、潤滑油は優れたものであるが、よりいっそうの軸受の寿命延長を目的として、軸受の内周面に、周方向に交差する方向に延びる複数の傾斜溝を形成し、その傾斜溝内に貯留する潤滑油を軸の回転に伴って摺動面に供給するようにしたすべり軸受（特許文献２）も適用されている。

特開２００３−２２２１３３号公報 特開２００６−００９８４６号公報

上記特許文献２に記載される軸受の傾斜溝は、その傾斜溝内に貯留する潤滑油が、回転する軸によって発生する吸引作用によって引き出され、軸の回転方向に隣接する山部の摺動面に流動して、その摺動面を潤滑するといった作用効果を得るためのもので、潤滑油の貯留量が増加して供給量も十分になるとされている。ところが、ある条件下においては、潤滑油が摺動面に十分に供給されず、軸受の摩耗が進行する場合があることが判明した。その原因について本発明者等が調査を行ったところ、傾斜溝内から隣の山部の摺動面に供給される潤滑油の量が、その摺動面全域を潤滑できる十分な量とならず、摺動面において潤滑油量が不足する箇所が生じ、その箇所で金属接触となって、軸受の摩耗が進行することがわかった。

よって本発明は、周方向に交差する方向に延びる複数の溝に貯留する潤滑油が、軸の回転に伴って、その溝に隣接する山部の摺動面の全域に十分に供給され、これによって優れた潤滑効果が得られ、高い面圧を受けても金属接触が抑えられて摩耗し難く円滑な軸受作用を長期にわたって発揮させることができる建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受を提供することを目的とする。

本発明は、２０ＭＰａ以上の高面圧下で、最大摺動速度が２０〜５０ｍｍ／ｓの速度となる揺動運動に使用される建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受であって、軸孔に挿入される軸を回転自在に支持し、その軸が摺動する内周面に、周方向に交差する方向に延びる複数の直線的な傾斜溝が周方向に間隔をおいて形成され、これら溝に潤滑油が供給される建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受において、前記すべり軸受が焼結合金製であり、前記傾斜溝の傾斜角度が周方向と直交する方向に対して１０〜６０゜の範囲であり、周方向の溝幅Ｂが０．５〜５ｍｍであり、隣接する当該溝間の山部の表面である摺動面の周方向の幅Ａが１〜７ｍｍであり、前記山部の摺動面の幅Ａと前記溝幅Ｂとの比Ａ／Ｂが０．５〜５．０であることを特徴としている。

上記条件のうち、上記傾斜溝の傾斜角度の条件は、摺動方向と直交する仮想線が軸受内周のどの位置においても軸受面と前記傾斜溝１２と交差するように傾斜溝１２傾斜角度、傾斜溝１２の幅および摺動面１４の幅を設定され、軸受内周のどの部分に軸の荷重が掛かっても、軸面は常に軸受面と油溝との両方に接して、摺動面１４に潤滑油を常時供給する作用を得るための条件である。

また、上記条件のうち、周方向の溝幅Ｂ、摺動面の周方向の幅Ａおよび前記摺動面の幅Ａと前記溝幅Ｂとの比Ａ／Ｂの条件を満たした相乗作用により、本発明に係る溝は従来よりも細くしても摺動面に十分な潤滑油が供給される。このような溝により、軸の回転に伴って溝内から引き出されて隣の山部の摺動面に流動する潤滑油の量は、その山部の全域にいきわたる量が確保され、このため十分な潤滑効果を得ることができる。すなわち、これらの条件は、内周面に形成する傾斜溝により摺動面を十分に潤滑するために最適化されたものである。

すなわち、本発明の建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受は、特許文献１のすべり軸受を改良したものであり、周方向の溝幅Ｂ、摺動面の周方向の幅Ａおよび前記摺動面の幅Ａと前記溝幅Ｂとの比Ａ／Ｂの条件により、摺動面全域へ十分な量の潤滑油の供給を果たしたものである。また、摺動面の周方向の幅Ａおよび前記摺動面の幅Ａと前記溝幅Ｂとの比Ａ／Ｂを最適化したことにより、本発明のすべり軸受は、特許文献２のすべり軸受よりも周方向の溝幅Ｂを狭く、また傾斜溝の傾斜角度を拡大設定でき、摺動面が受ける面圧を低減させたものである。なお、本発明で言う溝幅Ｂおよび摺動面１４の幅Ａは、上記のように周方向の幅であり、溝１２の延びる方向に対して直交する方向の幅ではない。

本発明によれば、軸受の内周面に形成する潤滑油貯留用の溝の、周方向に直交する方向に対する傾斜角度、周方向の溝幅、溝間の摺動面の周方向の幅、溝と摺動面との周方向の幅の比、内周面に占める面積率を、その溝から摺動面全域に十分に潤滑油が供給されるように最適化したので、優れた潤滑効果が得られ、高い面圧を受けても金属接触が抑えられて摩耗し難く円滑な軸受作用を発揮させることができるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態の軸受の斜視図である。 図１に示した軸受の内周面を示す展開図である。 同軸受に軸を挿入した状態の断面図である。 摺動面の幅Ａの影響を明らかにする実施例の試験結果であって、その幅Ａと静止摩擦係数および動摩擦係数の関係を示す線図である。 溝幅Ｂの影響を明らかにする実施例の試験結果であって、その溝幅Ｂと静止摩擦係数および動摩擦係数の関係を示す線図である。 溝本数が７２本の場合において摺動面の幅Ａと溝幅Ｂとの比（Ａ／Ｂ）の影響を明らかにする実施例の試験結果であって、Ａ／Ｂと静止摩擦係数および動摩擦係数の関係の一例を示す線図である。 溝本数が３６本の場合において摺動面の幅Ａと溝幅Ｂとの比（Ａ／Ｂ）の影響を明らかにする実施例の試験結果であって、Ａ／Ｂと静止摩擦係数および動摩擦係数の関係の一例を示す線図である。 溝の深さｄの影響を明らかにする実施例の試験結果であって、その溝の深さｄと静止摩擦係数および動摩擦係数の関係を示す線図である。 傾斜溝の傾斜角度の影響を明らかにする実施例の試験結果であって、その傾斜角度と静止摩擦係数および動摩擦係数の関係を示す線図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、一実施形態の建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受を示しており、図２はこの軸受１の内周面１０の展開図、図３は軸受１の軸孔１１に軸２０が回転自在に挿入された状態の断面図である。この軸受１の内周面１０には、軸２０の摺動方向すなわち周方向（図２の矢印Ｒで示す方向）に交差する方向に延びる複数の直線的な傾斜溝１２が、周方向に等間隔をおいて形成されている。軸２０は、溝１２間の山部の表面である摺動面１３を揺動運動する。この建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受は、内周面の直径が２０〜１５０ｍｍ程度、軸方向高さが２０〜１５０ｍｍ程度であり、２０ＭＰａ以上の高面圧下で、最大摺動速度が２０〜５０ｍｍ／ｓ程度の速度となる揺動運動に使用されるものである。このような揺動運動を行うすべり軸受においては、揺動角の両端で静止するとともに、運動方向が切り替わりつつ運転される。すなわち、静止状態と摺動状態とを繰り返しながら運転される。したがって、この種のすべり軸受においては、動摩擦係数とともに、静止摩擦係数の両者を低減することが要求される。特に静止摩擦係数は動摩擦係数に比して値が大きいため、金属接触を防止するためには静止摩擦係数を低減することが重要である。

本発明の建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受は、特許文献３のすべり軸受を改良したもので、特許文献２のすべり軸受と同様に、軸受内周に設けた傾斜溝１２に潤滑油を貯留し、この潤滑油が回転する軸により発生する吸引作用によって引き出され、軸の回転方向に隣接する山部の摺動面に流動して、その摺動面を潤滑する作用を得るものである。

このような本発明の建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受において形成される傾斜溝１２は、摺動方向と直交する仮想線が軸受内周のどの位置においても軸受面と前記傾斜溝１２と交差するように傾斜溝１２傾斜角度、傾斜溝１２の幅および摺動面１４の幅に設定され、軸受内周のどの部分に軸の荷重が掛かっても、軸面は常に軸受面と油溝との両方に接して、摺動面１４に潤滑油を常時供給する作用を有する。また、傾斜溝１２は、軸受要素の外部から異物が浸入した場合に、異物の逃げ場として作用し、異物が摺動面に浸入することを防止して、異物による摩耗を防止する効果も有する。

上記の作用を有する傾斜溝において、傾斜溝の間隔すなわち摺動面１４の幅が広いと、摺動面が受ける面圧が低下するが、その一方で広すぎると摺動面全域への良好な潤滑油の供給がなされなくなる。また、摺動面１４の幅が狭いと、潤滑油の供給を行い易くなるが、軸の荷重を受ける摺動面の面積が減少するため摺動面が受ける面圧が増大するので金属接触が生じ易くなる。これらの観点から本発明者等が検討した結果、隣接する溝１２間の山部の表面（摺動面１４）の周方向の幅（摺動面の幅Ａ）を１〜７ｍｍとすると、摺動面が受ける面圧が著しく増大することなく、摺動面全域への良好な潤滑油の供給が果たせることことを見出した。したがって、本発明のすべり軸受においては、摺動面の幅Ａを１〜７ｍｍとする。

傾斜溝１２の幅については、狭すぎると潤滑油の貯留量が乏しくなり、摺動面１４への潤滑油の十分な供給が果たせなくなる。その一方で傾斜溝１２の幅が広すぎると、潤滑油が漏洩し易くなるとともに、軸の荷重を受ける摺動面の面積が減少するため摺動面が受ける面圧が大きくなることにより金属接触が生じ易くなり、動摩擦係数が増加する。これらの観点から検討した結果、摺動面の幅Ａを上記のように設定した場合、傾斜溝１２の周方向の幅（溝幅Ｂ）を０．５〜５ｍｍと、特許文献２よりも狭く設定しても、摺動面１４への潤滑油の十分な供給が果たせ、動摩擦係数を低減できることを見出した。このことから、本発明の建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受は、溝幅Ｂを０．５〜５ｍｍとする。また、本発明のすべり軸受においては、横幅Ｂを上記のように特許文献２のものよりも狭く設定した場合においても、摺動面が受ける面圧は特許文献２のものよりも低減でき、より効果的に摺動面全域への良好な潤滑油の供給が果たせる。

また、上記の傾斜溝１２の幅と摺動面１４の幅は、摺動面全域に潤滑油を十分に供給するにあたり密接な関係にある。すなわち、傾斜溝１２の幅を上記範囲内で広く設定すれば、傾斜溝１２に貯留される潤滑油の量が多くなるため、摺動面に供給できる潤滑油量が多くなり、摺動面１４の幅を大きく設定して、摺動面の受ける面圧を低下させることが可能となる。一方、傾斜溝１２の幅を狭く設定すると、傾斜溝１２に貯留される潤滑油の量が少なくなるため、摺動面に供給できる潤滑油量が少なくなり、摺動面１４の幅を狭く設定せざるを得なくなる。したがって、良好な潤滑状態を得るためには、傾斜溝１２の幅と摺動面１４の幅を適切な比とすることが必要である。この観点より、本発明のすべり軸受においては、摺動面の幅Ａと溝幅Ｂとをそれぞれ上記のように設定するとともに、摺動面の幅Ａと溝幅Ｂとの比Ａ／Ｂを０．５〜５．０の範囲に設定する。摺動面の幅Ａと溝幅Ｂとの比Ａ／Ｂがこの範囲にあれば、摺動面１４が受ける面圧が過大とならず、良好な摺動面全域への潤滑状態が得られ、動摩擦係数を低減できるとともに、摩耗し難く円滑な軸受作用を長期にわたって発揮するすべり軸受とすることができる。一方、摺動面の幅Ａと溝幅Ｂとの比Ａ／Ｂが０．５に満たない場合、摺動面の幅Ａが溝幅Ｂに比して小さくなりすぎて、摺動面が受ける面圧が過大となり、金属接触が発生し易くなり、場合によっては座屈等の変形が生じる虞がある。また、Ａ／Ｂが５．０を超えると、摺動面の幅Ａが溝幅Ｂに比して大きくなりすぎて、摺動面全域への良好な潤滑状態を得難くなって、金属接触が発生し易くなり、摩耗が生じる虞がある。

本発明の建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受においては、上記のように溝幅Ｂ、摺動面の幅Ａおよび摺動面の幅Ａと溝幅Ｂの比Ａ／Ｂを最適化したことにより、摺動面が受ける面圧が著しく増大することなく、摺動面全域への良好な潤滑油の供給が果たしたもので、これにより金属接触の発生を抑制するとともに動摩擦係数が低減され、摩耗し難く円滑な軸受作用を長期にわたって発揮することを実現した。また、このように摺動面全域への良好な潤滑油の供給が果たされる結果、起動時および揺動角の両端での静止時においても、軸とすべり軸受の摺動面との間に潤滑油の油膜が維持され、静止摩擦係数の低減、および静止状態から運動状態へと移行する際の金属接触の防止が果たされる。

上記のように傾斜溝１２の幅と摺動面１４の幅の各々の大きさ、およびそれらの比を設定しても、傾斜溝の傾斜角度が小さすぎる場合、軸受内周面の軸と接触する部分において、接触部分が横切る溝部１２の数と摺動面１４の数は少なくなるとともに、溝部１２の長さと摺動面１４の長さが長くなって、接触部分全体としては、潤滑状態が不均一な状態となる。傾斜溝の傾斜角度がある程度を越えると、接触部分を横切る溝部１２の数と摺動面１４の数が増加するとともに、溝部１２の長さと摺動面１４の長さが適切なものとなり、摺動部全域への良好な潤滑状態が得られる。一方で、傾斜溝の傾斜角度が大きすぎると、接触部分を横切る溝部１２の数と摺動面１４の数はさらに増加するものの、潤滑油が溝１２に沿って流動して、摺動面への供給が不十分となる。これらの観点より傾斜溝の傾斜角度は１０〜６０°が適切であり、好ましくは１５〜５０°程度、より好ましくは２０〜４０°程度で摩擦係数が低く安定した値を示すので好適である。すなわち、本発明においては、傾斜溝１２の幅と摺動面１４の幅の各々の大きさ、およびそれらの比を最適に設定したことにより、傾斜溝１２の傾斜角度を特許文献２に比して適用範囲の拡大を果たしたもので、その結果、すべり軸受の設計の自由度が向上したものとなる。

溝の間隔は図１〜３に示したように等間隔でもよいが、上記の溝幅Ｂ、摺動面の幅Ａおよび摺動面の幅Ａと溝幅Ｂの比Ａ／Ｂの範囲となるように形成すれば等間隔でなくともよい。また、溝１２の深さｄは、浅いと潤滑油の貯留量が少なく、摺動面全域に潤滑油を供給することができないので、０．１ｍｍ以上とする必要がある。その一方で、溝１２の深さｄを深くしすぎると、溝１２の底部に対して摺動部１４の高さが大きくなり、高面圧、揺動運動の運転環境の下、摺動部の座屈が発生する虞がある。このため溝１２の深さｄは３ｍｍ以下に止めるべきである。

なお、溝１２の断面形状は、図示例では矩形状であるが、円弧状、Ｕ字状等、任意の形状が選択されるが、軸の揺動運動時に摺動面に潤滑油を供給し易いＶ字状、あるいは上面の幅が大きい台形状のものとすることが好ましい。また、溝１２から溝１２間の山部１３に移行する角部は、潤滑油の流動性の向上や摩擦低減のために面取り加工されていることが望ましく、特に、溝１２の断面形状が円弧状、Ｕ字状のものについては面取り加工されていることが望ましい。

潤滑油は、マシン油（工業用潤滑油）、グリース、ワックスと油の混合物等を使用することができる点で従来のものと同様であるが、傾斜溝１２を上記範囲となるよう傾斜角度、溝幅Ｂ、摺動面の幅Ａおよび摺動面の幅Ａと溝幅Ｂの比Ａ／Ｂを形成することで、従来のものよりも広い粘度範囲の潤滑油を使用できる。例えば、特許文献１等の傾斜溝を形成しない単純な円筒形状のすべり軸受において使用できるマシン油は、４０℃以上の動粘度が４１４〜１１００ｍｍ^２／ｓ程度（ＩＳＯ粘度グレードのＩＳＯ ＶＧ ４６０〜１０００相当）程度でしかないが、上記条件範囲の傾斜溝を形成した本発明のすべり軸受では、４０℃における動粘度が１６５０ｍｍ^２／ｓの範囲のもの（ＩＳＯ ＶＧ １５００相当）まで使用することが可能となる。これは、流動し難い高粘度の潤滑油であっても、本発明のすべり軸受においては、傾斜溝１２の傾斜角度、溝幅Ｂ、摺動面の幅Ａおよび摺動面の幅Ａと溝幅Ｂの比Ａ／Ｂを上記範囲に設定したことにより、摺動面１４への潤滑油の供給状態が改善されたことの効果である。このような高粘度の潤滑油は流動し難いが、強固な油膜を形成できる。したがって、本発明の建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受においては、高粘度の潤滑油を使用することにより、さらに金属接触を防いで摩耗の発生を防止し軸受の寿命を延長する施策を採ることも可能である。また、グリースは、傾斜溝を形成しない単純な円筒形状のすべり軸受の場合、混和ちょう度が、２０５〜２６５程度（ＪＩＳ Ｋ２２２０に規定の２〜４号ちょう度）のものしか使用できないが、本発明のすべり軸受においては、混和ちょう度が１３０程度（５号ちょう度）のものまで使用できるようになる。

軸受１の材料は特に限定されず、熱処理された炭素鋼や、高力黄銅等の溶製材料を用いることができる。この場合、傾斜溝１２形成は、鋳造、押し出し、機械加工等により付与される。また、軸受１の材料として焼結材料を用いることもできる。焼結材料は、原料粉末を金型に充填した後、上下方向よりパンチを用いて圧縮成形して得られた成形体を焼結して得られる材料で、傾斜溝１２をコアロッドに形成しておくことで、容易に付与できるので好ましい。また焼結材料は、溶製材料に比して組成のバリエーションが広く、溶製材料では得られない金属組織の材料が容易に得られる点からも推奨される。

軸受１に推奨される焼結材料は、特許文献３に記載のものと同じであり、
（Ａ）マルテンサイトを含む金属組織の鉄合金基地中に銅粒子および銅合金粒子の少なくとも一方が分散しておりＣｕ含有量が７〜３０質量％の焼結合金、
（Ｂ）上記焼結合金（Ａ）中に前記鉄基合金基地より硬質な鉄基合金粒子またはコバルト基合金粒子が５〜３０質量％の範囲内で分散している金属組織の焼結合金、または、
（Ｃ）前記焼結合金（Ａ）中または前記焼結合金（Ｂ）中に黒鉛および二硫化モリブデンの少なくとも一方の粒子が３質量％以下の範囲内で含有している焼結合金、
のいずれかである。

本実施形態の軸受１によれば、軸２０が回転すると、それに伴って溝１２内に貯留する潤滑油が溝１２内から引き出されて軸２０の回転方向に流動し、山部１３の摺動面１４に供給され、軸２０との摺動が潤滑される。溝１２が上記の傾斜角度、溝幅Ｂ、摺動面の幅Ａおよび摺動面の幅Ａと溝幅Ｂの比Ａ／Ｂの各条件を満たすことにより、溝１２内から摺動面１４に流動する潤滑油の量は、その山部１３の全域にいきわたる量が確保される。また、このように山部１３の全域にいきわたった潤滑油は静止時においても保持される。このため十分な潤滑効果を得ることができ、動摩擦係数とともに静止摩擦係数も低減することができ、高い面圧を受けても長期にわたって潤滑効果が維持され、摩耗し難く耐久性が向上した軸受となる。

次に、本発明の効果を実証する実施例を説明する。
［第１実施例］
アトマイズ鉄粉に、アトマイズ銅粉を１８質量％と、黒鉛粉を０．８質量％とを添加した原料粉末１００質量部に、さらに成形潤滑剤としてステアリン酸亜鉛粉０．５質量部を添加して混合し、この混合粉を、外径９５ｍｍ、内径８０ｍｍ、高さ（軸長）８０ｍｍの円筒形状に圧縮成形した。この成形体を１１２０℃の還元性ガス中で焼結し、続いて８５０℃に加熱した後に油焼入れし、温度１８０℃で焼戻しを行って軸受の試料を作製した。

作製した軸受について、表１に示す条件の溝の本数、幅および深さで、周方向（摺動方向）と直交する方向に対する傾斜角度は２０°と共通させて、機械加工により内周面に断面矩形状の溝を形成した。次いで、これら軸受に４０℃における動粘度４６０ｍｍ^２／ｓのマシン油を真空含浸して、表１に示す溝本数、山部の摺動面の幅Ａ、溝幅Ｂ、摺動面の幅Ａと溝幅Ｂとの比、溝の面積率および溝の深さを有する軸受（試料番号０１〜４０）を作製した。なお、摺動面の幅Ａおよび溝幅Ｂは各々周方向の幅であり、溝に直交する方向の幅ではない。なお、表１の下線で示す値は、本発明範囲を逸脱することを示している。

作製した軸受の試料０１〜３８をハウジング内に固定し、それら軸受の内周面と、焼入れして研磨処理した鋼製の軸の表面に混和ちょう度が２８０のグリース（リチウムグリース２号）を塗布し、各軸受の軸孔に軸を挿入した。軸受試料の内周面と軸とのクリアランスは３００μｍ程度である。次いで、軸を、ラジアル方向に６５０Ｎの荷重を与えながら、角度１０°の範囲を０．５ｍｍ／分といったすべり速度で揺動させた。なお、揺動させるにあたっては、振り子運動の末端位置でそれぞれ０．５秒間休止させた。この時、トルクセンサにて測定したトルク値より求めた静止摩擦係数および動摩擦係数の値（平均値）を、表１に併記した。

以下に試験結果についての考察を記す。
（１）摺動面の幅Ａの影響：図４参照
表１の試料番号０１〜０７の軸受は、摺動面の幅Ａと溝幅Ｂとの比（Ａ／Ｂ）をほぼ同じとした上で、摺動面の幅Ａを変化させてその影響を調べたものである。これらの試料において、摺動面の幅Ａが１ｍｍに満たない試料番号０１の軸受では、摺動面の幅Ａが小さすぎることから荷重に耐えられず山部が座屈変形し、その結果、溝幅Ｂが小さくなって潤滑油の供給が不十分となって静止摩擦係数および動摩擦係数の値が大きくなっている。一方、摺動面の幅Ａが１ｍｍの試料番号０２の軸受では、荷重に十分耐えることができ山部の変形は認められなかった。また、摺動面の幅Ａが小さいことから溝からの潤滑油の供給を十分に受けることができ、静止摩擦係数および動摩擦係数も小さい値を示している。また摺動面の幅Ａが大きくなるにしたがい静止摩擦係数および動摩擦係数は徐々に増加する傾向を示すものの、摺動面の幅Ａが７ｍｍ（試料番号０６）までは十分に小さい値を維持している。しかしながら摺動面の幅Ａが７ｍｍを超える試料番号０７の軸受では、摺動面の幅Ａが大きく、溝からの潤滑油の供給が不十分となって静止摩擦係数および動摩擦係数がともに急激に増加している。これらのことから、摺動面の幅Ａは１〜７ｍｍの範囲が適切であることがわかる。

（２）溝幅Ｂの影響：図５参照
表１の試料番号０８〜１７の軸受は、摺動面の幅Ａと溝幅Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を、試料番号０８〜１２の軸受と、試料番号１３〜１７の軸受とでほぼ同じとした上で、溝幅Ｂを変化させてその影響を調べたものである。これらの試料において、溝幅Ｂが０．５ｍｍに満たない試料番号０８の軸受では、摺動面の幅Ａが十分であるにもかかわらず摺動面に供給する潤滑油が不十分となり、摩擦係数が大きい値を示している。一方、溝幅Ｂが０．５ｍｍの試料番号０９の軸受では、溝幅Ｂが十分に大きく摺動面に十分な潤滑油が供給できることにより、静止摩擦係数および動摩擦係数が急激に低下している。また、溝幅Ｂが０．５〜５ｍｍの範囲において、両摩擦係数は低く安定した値を示している。しかしながら、溝幅Ｂが５ｍｍを超える試料番号０７の軸受では、溝幅Ｂに対する摺動面の幅Ａの比（Ａ／Ｂ）が一定であるため、摺動面の幅Ａが大きくなって摺動面に十分な潤滑油が供給されず、静止摩擦係数および動摩擦係数ともに急激に増加している。これらのことから、溝幅Ｂは０．５〜５ｍｍの範囲が適切であることがわかる。

（３）摺動面の幅Ａと溝幅Ｂとの比（Ａ／Ｂ）の影響：図６，７参照
表１の試料番号１８〜２５と試料番号２６〜３３は、それぞれ溝本数を一定（前者が７２本、後者が３６本）にして、なおかつ摺動面の幅Ａと溝幅Ｂを変えて、摺動面の幅Ａと溝幅Ｂとの比（Ａ／Ｂ）の影響を調べたものであり、試料番号１８〜２５（溝本数が７２本）の結果が図６、試料番号２６〜３３（溝本数が３６本）の結果が図７である。これらの試料よりＡ／Ｂが１に満たない試料番号１８，２６の軸受は、溝幅Ｂに対する摺動面の幅Ａが大きく、摺動面に十分な潤滑油が供給されないことから、静止摩擦係数および動摩擦係数が大きい値を示している。一方、Ａ／Ｂが１〜５の範囲の試料番号１９〜２４（溝本数が７２本の場合）、試料番号２７〜３２（溝本数が３６本の場合）の軸受では、摺動面に十分な潤滑油が供給することができ、静止摩擦係数および動摩擦係数ともに低く安定した値を示している。しかしながら、Ａ／Ｂが５を超える試料番号２５，３３の軸受では、溝幅Ｂに対して摺動面の幅Ａが大きく、このため摺動面に十分な潤滑油が供給されず急激に静止摩擦係数および動摩擦係数が増加している。これらのことからＡ／Ｂを１〜５の範囲とする必要があることがわかる。

（４）溝の深さｄの影響：図７参照
表１の試料番号２０および３４〜４０の軸受は、溝の深さの影響を調べたものである。これらの試料より、溝の深さが０．１ｍｍに満たない試料番号３４の軸受では、溝の深さが浅すぎて溝に十分な潤滑油が貯留されず、このため摺動面への潤滑油の供給量が不十分となり、静止摩擦係数および動摩擦係数がともに大きい値を示している。一方、溝の深さが０．１ｍｍの試料番号３３の軸受では、溝が潤滑油を十分に貯留する深さを有しており、この結果、摺動面への潤滑油の供給量が十分になり、静止摩擦係数および動摩擦係数ともに急激に低下している。また、溝の深さが０．１〜３ｍｍの範囲では、静止摩擦係数および動摩擦係数はともに低く安定した値を示している。しかしながら、溝の深さが３ｍｍを超える試料番号４０の軸受では、溝が深くなりすぎた結果、摺動面が荷重に耐えきれず摩耗が発生した。これらのことから、溝の深さは０．１〜３ｍｍの範囲が適切であることがわかる。

［第２実施例］
第１実施例と同様の原料粉末を用い、同様に成形、焼結を行って作製した軸受試料について、溝の本数を７２本、摺動面の幅Ａを２．０７ｍｍ、溝幅Ｂを１．４２ｍｍ、溝の深さを０．７ｍｍと共通させ、周方向（摺動方向）と直交する方向に対する傾斜角度を表２に示す条件に変更して、機械加工により内周面に断面矩形状の溝を形成した。次いで、第１実施例と同様にマシン油を真空含浸して表２に示す傾斜溝の傾斜角度を有する軸受（試料番号４１〜５３）を作製した。作製した軸受の試料４１〜５３を第１実施例と同様にして揺動試験を行い、得られた静止摩擦係数および動摩擦係数の値を表２に併記した。なお、表２に傾斜溝のが傾斜角度が２０°の例として第１実施例の試料番号２１の軸受の動摩擦係数の値を併記した。

（５）傾斜溝の傾斜角度の影響：図８参照
表２の試料番号２０および４１〜５３の軸受は、傾斜溝の傾斜角度の影響を調べたものである。これらの試料より、傾斜溝の傾斜角度が１０°に満たない軸受（試料番号４１，４２）および傾斜溝の傾斜角度が６０°を超える軸受（試料番号５１〜５３）は、静止摩擦係数および動摩擦係数がともに高い値を示すが、傾斜溝の傾斜角度が１０〜６０°の軸受（試料番号２１，４３〜５０）の軸受は静止摩擦係数および動摩擦係数ともに低い値を示している。また、傾斜溝の傾斜角度が１５〜５０°の軸受（試料番号２１，４４〜４９）では、両摩擦係数がより小さくなっており、傾斜溝の傾斜角度が２０〜４０°の軸受（試料番号２１，４５〜４８）は、両摩擦係数が最も低く、かつ安定した値を示している。これらのことから傾斜溝の角度は１０〜６０°の範囲で静止摩擦係数および動摩擦係数の低減の作用が顕著であり、１５〜５０°がより好ましく、２０〜４０°が最も好ましいことがわかる。

本発明の建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受は、比較的大型で、２０ＭＰａ以上の面圧が作用し、すべり速度が比較的遅く揺動して作動するような用途に好適である。具体的には、例えばブルトーザやパワーショベルのような建設機械の関節用軸受、物品移送ロボットの関節軸受等が挙げられる。

Ａ…摺動面の周方向の幅
Ｂ…周方向の溝幅
Ｒ…周方向
Ｓ…周方向と直交する方向
１０…内周面
１１…軸孔
１２…溝
１３…山部
１４…摺動面
２０…軸

Claims (3)

1. ２０ＭＰａ以上の高面圧下で、最大摺動速度が２０〜５０ｍｍ／ｓの速度となる揺動運動に使用される建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受であって、
   軸孔に挿入される軸を回転自在に支持し、その軸が摺動する内周面に、周方向に交差する方向に延びる複数の直線的な傾斜溝が周方向に間隔をおいて形成され、これら溝に潤滑油が供給される建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受において、
   前記すべり軸受が焼結合金製であり、
   前記傾斜溝の傾斜角度が周方向と直交する方向に対して１０〜６０゜の範囲であり、
   周方向の溝幅Ｂが０．５〜５ｍｍであり、
   隣接する当該溝間の山部の表面である摺動面の周方向の幅Ａが１〜７ｍｍであり、
   前記山部の摺動面の幅Ａと前記溝幅Ｂとの比Ａ／Ｂが０．５〜５．０であることを特徴とする建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受。
2. 前記溝の深さｄが０．１〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受。
3. 前記潤滑油が、４０℃以上の動粘度が４１４〜１６５０ｍｍ ^２ ／ｓのマシン油および／または混和ちょう度が１３０〜２６５のグリースであることを特徴とする請求項１または２に記載の建設機械または物品移送ロボットの関節用すべり軸受。

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