荷重サポート: カウンターシャフトからのラジアル荷重と軸方向荷重を支え、モーターからのトルクをピニオンギアに、そして最終的に偏心ブッシングに伝達します。
摩擦軽減回転するカウンターシャフトと固定ハウジングの間に低摩擦インターフェースを提供し、高速回転(通常 500~1500 回転数)時のエネルギー損失と熱発生を最小限に抑えます。
アライメントメンテナンス: カウンターシャフトがハウジングと同心円状を保つようにし、ギアやベアリングの過度の摩耗を引き起こす可能性のあるずれを防止します。
汚染防止: シールとして機能し、ベアリング界面への埃、鉱石粒子、湿気の侵入を防ぎ、ブッシングとカウンターシャフトの両方の耐用年数を延ばします。
ブッシング本体: 主円筒部。通常は優れた耐摩擦特性を持つ軸受青銅(例:ZCuSn10Pb1)またはバビット金属(錫または鉛をベースとした合金)で作られています。一部の高負荷設計では、鋼板裏打ちのバイメタルブッシング(焼結青銅またはPTFEライニングを施した鋼板シェル)が使用されています。
内側ベアリング面: カウンターシャフトと直接接触する表面は、粗さが小さい(ラ0.8~1.6μm)精密機械加工されており、潤滑剤を保持して摩擦低減を強化するためのオイル溝やポケットが付いていることが多い。
外面: ハウジングの穴にフィットする円筒形またはわずかにテーパー状の外面。ハウジングに対する回転を防止するために、干渉かみ合い(0.01~0.05 んん)が施されています。
フランジ(オプション): ハウジング内のブッシングの軸方向の動きを制限し、軸方向の荷重に対する追加のサポートを提供するための、一端にあるラジアルフランジ。
潤滑機能:
オイル溝: 内面に円周方向または軸方向の溝(深さ0.5~2mm)があり、ベアリング界面全体に潤滑油を均等に分配します。
油穴:外面と内部の溝をつなぐ小さな穴(φ3~φ8mm)で、ハウジングの油路からブッシング内に潤滑剤が流れます。
スラスト面(オプション): 軸方向の荷重を支えるためにブッシングの端またはフランジに機械加工された表面。安定性を高めるためにスラスト ワッシャーと組み合わせて使用されることが多い。
材料の選択:
軸受青銅(ZCuSn10Pb1)は、高い疲労強度、良好な熱伝導性、そしてスチールシャフトとの適合性から好まれています。その組成は、スン 9~11%、鉛 0.5~1.0%、残部Cuに調整されており、硬度はHB 80~100です。
鋳造:
遠心鋳造円筒形ブッシングの場合、溶融青銅を回転する鋳型(1000~3000rpm)に流し込み、緻密で均一な微細粒組織を形成します。この方法により、同心性が確保され、気孔率を低減できます。
砂型鋳造フランジ付きまたは複雑な形状のブッシングには、油穴または溝を形成するための中子を備えた砂型を使用します。完全な充填を確保するため、注湯温度は1000~1100℃です。
熱処理:
青銅ブッシングは、鋳造応力を軽減し、機械加工性を向上させるために、500~600°C で 1~2 時間焼鈍処理され、その後ゆっくり冷却されます。
機械加工と仕上げ:
荒加工鋳造ブランクを旋盤で加工し、外径、内径、フランジ(該当する場合)を0.5~1mmの仕上げ代を残して加工します。
仕上げ加工内外面は精密旋削加工により、寸法公差(IT6~IT7)と表面粗さRa0.8μmを実現しています。内径はホーニング加工により、優れた真円度(≤0.005mm)を実現しています。
オイル溝加工: 最適な潤滑剤の分散を確保するために、正確な深さと間隔で内面に溝がフライス加工またはブローチ加工されています。
スチールシェルの準備低炭素鋼 (Q235) のチューブまたはフランジを、必要な外寸に引き抜きまたは機械加工し、その後、ベアリング層との結合を強化するために洗浄および粗面化します。
支持層の適用:
焼結青銅粉末(例:CuSn10)を保護雰囲気中、800~900℃で鋼殻上に焼結し、0.5~2mmの厚さの多孔質層を形成します。
ロールボンディング薄い青銅または銅のシートを高圧下で鋼鉄のシェルに圧延し、冶金結合を形成します。
最終加工: 内面は必要な寸法と粗さに機械加工され、必要に応じてオイル溝が追加されます。
材料試験:
化学組成分析(分光分析)により、青銅合金が規格を満たしていることを確認します(例:ZCuSn10Pb1:スン 9~11%、鉛 0.5~1.0%)。
硬度試験(ブリネル)により、青銅ブッシングの硬度が HB 70~90 であることが保証され、耐摩耗性と延性のバランスが保たれます。
寸法精度チェック:
座標測定機 (CMM) は、内径と外径、壁の厚さの均一性、フランジの厚さを検査し、重要な寸法の許容差は ±0.01 んん に制御されます。
内面の真円度と円筒度は真円度試験機を使用して測定され、不均一な摩耗を防ぐために 0.005 んん 以下の値を保証します。
微細構造分析:
金属組織検査では、多孔性(青銅の場合 5% 以下)とバイメタル ブッシングの接合品質(鋼とベアリング層の間に剥離がない)を検査します。
パフォーマンステスト:
摩擦係数試験: トライボメーターは、シミュレートされた荷重と速度の条件下で摩擦係数を測定します。適切な潤滑では、0.15 以下の値が必要です。
摩耗試験: ピンオンディスクテストでは、ブッシング材料を 10⁶ サイクルで試験し、重量損失を 5 ミリグラム 以下に制限して長寿命を確保します。
フィットおよび組み立てチェック:
ブッシングはテストハウジングに試しに装着され、干渉嵌合を検証します。歪みのない軽いプレス力 (5~20 キロニュートン) が必要です。
内径は標準カウンターシャフトサンプルとの互換性がチェックされ、引っ掛かりのないスムーズな回転が保証されます。