JP2005201304A - 潤滑流体排出機構及び軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受の温度の上昇を抑制可能な潤滑流体排出機構を提供する。
【解決手段】回転軸１０の軸受の潤滑に用いられる潤滑流体を前記回転軸に対して非接触の状態で排出する潤滑流体排出機構であって、前記軸受の軸受面２に設けられた潤滑流体が供給される供給孔４と、前記供給孔よりも前記回転軸の回転方向Ｙ１の上流側の前記軸受面に形成され前記上流側から前記回転方向に沿って流れてくる潤滑流体を前記軸受面から排出する溝１４とを備えている。前記溝では、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体の流路の断面積が前記上流側よりも相対的に大きくなるため、当該潤滑流体の圧力が低下し、当該潤滑流体の流れが加速された状態でその向きが前記溝内に変更され、その結果、前記供給孔側へ流れる流量が減少する。
【選択図】 図１４−１

Description

本発明は、潤滑流体排出機構及び軸受装置に関し、特に、軸受の温度の上昇を抑制可能な潤滑流体排出機構及び軸受装置に関する。

過給機等の高速回転体においては、ラジアル方向の荷重を支持するためにジャーナル軸受が用いられており、また、軸方向の荷重を支持するためにスラスト軸受が用いられている。ジャーナル軸受とスラスト軸受では、いずれも給油溝から供給された潤滑油によって、回転体との間に油膜が形成される。これらのジャーナル軸受とスラスト軸受には、種々な形状が存在するが、コスト面から固定タイプの軸受が用いられることが多い。

特開平１０−１０３３４４号公報 特開平９−２２９０６９号公報 特開平１０−４７３４１号公報

高速回転体においては、回転数が高いために、軸受面での摩擦損失が大きくなり、軸受面での温度が高くなるという問題がある。ジャーナル軸受において軸受面の温度が上昇することは、回転体が軸受に抱きついて焼きついてしまう危険性や、軸受面金属（軸受メタル）の強度低下による軸受の損傷、潤滑油（潤滑流体）の劣化という問題を引き起こす。同様に、スラスト軸受において軸受の温度が上昇すると、潤滑油の粘度が低下し、形成される油膜厚さは減少し、高速、高荷重条件下では、回転体側と直接接触を生じ、損傷の原因となる。

なお、上記特許文献１には、ジャーナル軸受において、軸受円弧面の円周方向下流側端縁部に先端が回転軸に軽く接触するようにブラシシールを設け、ブラシシールの直上流側に排油溝及びこの排油溝に連通する排油孔を形成し、ブラシスールによって、温度が上昇した潤滑油の流れを堰き止め、その潤滑油を排油溝内から排油孔を経て軸受外部に流出させる技術が開示されている。

この上記特許文献１の技術によれば、軸受面に針毛状材を密に植え付ける構成とされ、もともとクリアランスが数十μmと狭い軸受隙間に向けて、針毛状材が軸受面から僅かに突出するように高精度に製造される必要があることから、加工が難しい。また、回転軸とブラシシールが接触することから発熱し、ブラシの内部に高温の油が溜まり、軸受面の熱変形の原因となる。その熱変形は、狭いクリアランスにおいては大きな問題となる。特に、針毛状材の軸受面からの突出量が設計値よりも大きく製造されたり、回転軸が熱膨張すると、ブラシとの接触による発熱量や摩擦損失が大きくなる。

本発明の目的は、軸受の温度の上昇を抑制可能な潤滑流体排出機構及び軸受装置を提供することである。

本発明の潤滑流体排出機構は、回転軸の軸受の潤滑に用いられる潤滑流体を前記回転軸に対して非接触の状態で排出する潤滑流体排出機構であって、前記軸受の軸受面に設けられた潤滑流体が供給される供給孔と、前記供給孔よりも前記回転軸の回転方向の上流側の前記軸受面に形成され前記上流側から前記回転方向に沿って流れてくる潤滑流体を前記軸受面から排出する溝とを備えたことを特徴としている。

上記本発明の潤滑流体排出機構において、前記溝では、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体の流路の断面積が前記上流側よりも相対的に大きくなるため、当該潤滑流体の圧力が低下し、当該潤滑流体の流れが加速された状態でその向きが前記溝内に変更され、その結果、前記供給孔側へ流れる流量が減少する。これにより、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体が前記供給孔側（下流パッド側）に流れ難い（キャリーオーバーし難い）。よって、軸受の温度の上昇が抑制される。上記特許文献１のブラシシールの直上流側に形成された排油溝は、上記本発明の上記機能・作用を有していない。潤滑流体の流路の断面積は、潤滑流体の流路の前記回転方向に直交する断面積であり、前記回転軸と前記軸受との間の軸受隙間であることができる。

本発明の潤滑流体排出機構は、回転軸の軸受の潤滑に用いられる潤滑流体を前記回転軸に対して非接触の状態で排出する潤滑流体排出機構であって、前記軸受の軸受面に設けられた潤滑流体が供給される供給孔と、前記供給孔よりも前記回転軸の回転方向の上流側の前記軸受面に形成された溝と、前記溝に形成され、前記上流側から前記回転方向に沿って流れてくる潤滑流体を前記溝から排出する排出部とを備えたことを特徴としている。

上記本発明の潤滑流体排出機構において、前記排出部は、溝の堰に設けられたチャンファー、又は、溝に設けられた廃油穴であることができる。前記溝では、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体の流路の（前記回転方向に直交する）断面積が前記上流側よりも相対的に大きくなるため、当該潤滑流体の圧力が低下し、当該潤滑流体の流れが加速された状態でその向きが前記溝内に変更され、前記溝に形成された排出部から排出される。

本発明の潤滑流体排出機構において、前記回転方向において前記溝における前記排出部よりも下流側は、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体の流路の（前記回転方向に直交する）断面積が前記溝における前記回転方向の下流側に向けて漸次小さくなるように構成されていることを特徴としている。

上記本発明では、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体の圧力が前記溝の前記排出部よりも下流側において漸次前記下流側にて向けて高くなる。このことから、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体が前記排出部から排出され易く、前記供給孔側に流れ難い。さらに前記供給孔から供給された前記潤滑流体が前記排出部側（前記溝側）に流れ難い。

本発明の潤滑流体排出機構において、前記回転方向において前記溝と前記供給孔の間は、前記溝に比べて、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体の流路の断面積が相対的に小さく構成されていることを特徴としている。

上記本発明では、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体が、前記溝と前記供給孔の間の前記断面積が相対的に小さく構成された部分にて堰き止められる。これにより、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体が排出され易く、前記供給孔側に流れ難い。

本発明の潤滑流体排出機構は、回転軸の軸受の潤滑に用いられる潤滑流体を前記回転軸に対して非接触の状態で排出する潤滑流体排出機構であって、前記軸受の軸受面に設けられた潤滑流体が供給される供給孔と、前記軸受面において前記供給孔よりも前記回転軸の回転方向の上流側に設けられ前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体を前記軸受面から排出する排出路とを備え、前記回転方向において前記排出路と前記供給孔の間における前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体の流路の（前記回転方向に直交する）断面積は、前記回転方向において前記排出路が設けられた位置における前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体の流路の断面積に比べて相対的に小さく構成されていることを特徴としている。

上記本発明では、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体が前記排出路と前記供給孔の間にて堰き止められ、前記排出路から排出され易く、前記供給孔側に流れ難い。

本発明の潤滑流体排出機構は、回転軸の軸受の潤滑に用いられる潤滑流体を排出する潤滑流体排出機構であって、前記軸受の軸受面に設けられた潤滑流体が供給される供給孔と、前記供給孔よりも前記回転軸の回転方向の上流側の前記軸受面に設けられた凹部に前記凹部内の空間を前記回転方向と直交する方向に仕切るように設けられた板状部材と、前記凹部に設けられ前記上流側から前記回転方向に沿って流れてくる潤滑流体を排出させる排出路とを備えたことを特徴としている。

上記本発明では、前記上流側から前記回転方向に沿って流れてくる潤滑流体は、上記凹部内の前記板状部材が存在しないところ（軸受隙間が拡大された空間）において、周方向に延在する前記凹部が形成されていない前記軸受面と前記回転軸との間の隙間や、前記板状部材と前記回転軸との間の隙間に比べて、前記回転軸との間の隙間（軸受隙間）が広がるため圧力が低下し、その隙間の広がる方向（凹部内）に流れる。

本発明の潤滑流体排出機構は、回転軸の軸受の潤滑に用いられる潤滑流体を排出する潤滑流体排出機構であって、前記軸受の軸受面に設けられた潤滑流体が供給される供給孔と、前記軸受面において前記供給孔よりも前記回転軸の回転方向の上流側に設けられ前記上流側から前記回転方向に沿って流れてくる潤滑流体を前記軸受面から排出する排出路と、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体の圧力を相対的に低下させ当該潤滑流体の流れの向きを変更させて前記供給孔側へ流れる流量が減少するように当該潤滑流体の流路の（前記回転方向に直交する）断面積が前記上流側よりも相対的に大きく構成された流路拡大部を備え、前記排出路は、前記流路拡大部に対応する位置に設けられていることを特徴としている。

上記本発明において、前記流路拡大部では、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体の圧力が低下して排出路の方向へ潤滑流体の流れが加速される。これにより、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体が前記供給孔側（下流パッド側）に流れ難い（キャリーオーバーし難い）。よって、軸受の温度の上昇が抑制される。上記特許文献１のブラシシールの直上流側に形成された排油溝は、上記本発明の機能を有していない。潤滑流体の流路の（前記回転方向に直交する）断面積は、回転軸と軸受との間の軸受隙間であることができる。

本発明の軸受装置は、上記本発明の潤滑流体排出機構を備えた軸受装置である。本発明の軸受装置は、ジャーナル軸受またはスラスト軸受のいずれかであることができる。

本発明によれば、軸受の温度の上昇が抑制される。

以下、本発明の潤滑流体排出機構の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態の潤滑流体排出機構は、潤滑油排出機構であり、ジャーナル軸受及びスラスト軸受のそれぞれに適用可能である。

（第１実施形態）
図１−１、図１−２及び図２を参照して、第１実施形態について説明する。
第１実施形態では、潤滑油排出機構がジャーナル軸受に適用されている。

図２は、本実施形態の３円弧面ジャーナル軸受の横断面図である。回転軸１０の周囲を囲むジャーナル軸受１の内周面には、軸方向に３条の給油溝３が形成され、その間の内周面が軸受円弧面２となっている。ジャーナル軸受１の外部から給油溝３に連通する給油孔４が形成されており、給油装置から潤滑油が供給される。

軸受円弧面２には、所定の軸受メタルなどが張り付けて設けられ、その内周面は滑らかに仕上げられている。図示しない給油装置から給油孔４により給油溝３に供給された潤滑油は、回転軸１０と軸受円弧面２との間にも流入するが、回転軸１０が回転すると、回転する回転軸１０の外周面に引きずり込まれて軸受円弧面２との間に流入して油膜を形成する。このようにして形成された油膜の介在により回転軸１０と軸受円弧面２との金属接触が少なくなり、ジャーナル軸受１は回転軸１０の径方向の荷重（ラジアル荷重）を支持して円滑に回転させる。

ジャーナル軸受１には、軸方向に長い形状に削成された給油溝３により分割されて３個の軸受円弧面（軸受パッド）２が形成されている。軸受円弧面２には、所定の軸受メタルなどが張り付けて設けられ、その内周面は滑らかに仕上げられている。給油孔４は、ジャーナル軸受１の外部から給油溝３に連通するように穿孔され、給油孔４は、潤滑油の給油装置に給油管９を介して連結されている。

図１−１は、図２の給油溝３を拡大して示す図であり、図１−２は、軸受円弧面２のうち図１−１に対応する部分を示す図である。給油溝３は、第１溝３ａと第２溝３ｂとを備えている。第１溝３ａ及び第２溝３ｂのそれぞれは、断面が円弧状（半円状）に形成されている。第１溝３ａは、相対的に回転軸１０の回転方向（以下、単に回転方向と称する）Ｙ１の上流側に設けられ、第２溝３ｂは、相対的に回転方向Ｙ１の下流側に設けられている。

第１溝３ａは、軸受円弧面２（図２では第１軸受円弧面２ａとする）において回転方向Ｙ１の最も下流側に設けられている。その第１溝３ａに隣接する第２溝３ｂは、第１軸受円弧面２ａに対して回転方向Ｙ１の下流側にて隣接する軸受円弧面２（図２では第２軸受円弧面２ｂとする）において回転方向Ｙ１の最も上流側に設けられている。

給油溝３には、回転方向Ｙ１と同じ方向に延在する堰１５、１６が設けられている。第１溝３ａには、チャンファー５が設けられている。チャンファー５は、堰１５、１６に対する溝として形成されている。第２溝３ｂには、給油孔４が設けられている。第１溝３ａと第２溝３ｂの間において、潤滑油が流れる可能性がある隙間６は狭く形成されている。

第１軸受円弧面（上流パッド）２ａからキャリーオーバーしてくる、第１軸受円弧面２ａと回転軸１０との間の摩擦熱により温度が上昇した潤滑油は、第１溝３ａに入り、狭い隙間６によって流れが堰き止められて第１溝３ａに溜まり、矢印Ｙ２に示すように、チャンファー５から排出される。矢印Ｙ３に示すように、給油孔４から新しい潤滑油が第２溝３ｂに供給されることから、第２軸受円弧面（下流パッド）２ｂには、相対的に冷たい潤滑油が注油され、ジャーナル軸受１の温度上昇が抑制（冷却）される。

図１−３は、第１溝３ａ内での潤滑油の圧力分布を説明するための図である。
第１溝３ａ内における潤滑油の流路は、回転方向Ｙ１の下流側において回転方向Ｙ１に向かって、漸次狭くなるように構成されている。そのため、上流パッド２ａから第１溝３ａに流入した潤滑油の圧力は、符号Ｐに示すように、回転方向Ｙ１の下流側において回転方向Ｙ１に向かって、漸次高くなる。

第１溝３ａ内の潤滑油の圧力が、符号Ｐのような分布で高圧となるため、第１溝３ａ内の高温の潤滑油は、チャンファー５から排出され易く、また、第２溝３ｂ内に入り難い。また、矢印Ｙ３に示すように給油孔４を通って第２溝３ｂに流入した潤滑油は、第１溝３ａ内の潤滑油の圧力が符号Ｐのような分布であるため、第１溝３ａ内に入ることが抑制される。これにより、第２溝３ｂに供給された低温の潤滑油が第１溝３ａのチャンファー５から排出されることが抑制される。

従来、給油溝は、軸受パッドの入口に１つ有るだけであったが、本実施形態では、給油溝を含む溝を複数段にする。その上流側の溝にチャンファーを設け、下流側の溝（給油溝）に給油孔を設ける。チャンファーが設けられた溝と、給油溝との間の隙間は狭く形成して、チャンファーが設けられた溝に入った潤滑油の流れが堰き止められて、給油溝に入り難くすると共に、チャンファーから排出され易くする。

上記において、第１溝３ａ及び第２溝３ｂのそれぞれは、断面が円弧状に形成されているため、ジャーナル軸受１において、加工し易い。上記において、給油溝３は、第１溝３ａ及び第２溝３ｂの２つから構成されたが、３つ以上の溝から構成されることができる。その場合、回転方向の最も上流側の溝にチャンファーを設け、最も下流側の溝に給油孔を設けることが好ましい。

次に、図３を参照して、上記第１実施形態の第１変形例について説明する。図３は、上記第１実施形態の給油溝３の第１変形例を示しており、図１−１に対応する図である。

第１変形例の給油溝３’において、第１溝３ａ’及び第２溝３ｂ’のそれぞれは、断面が矩形に形成されている。第１溝３ａ’と第２溝３ｂ’の間の隙間６’は、狭く形成されている。図１−１の第１溝３ａ及び第２溝３ｂのそれぞれの断面形状は、円弧状とされたが、本変形例の矩形のように円弧状に限定されるものではなく、その形状は任意であり、また、第１溝と第２溝の形状が互いに異なっていてもよい。

第１変形例によれば、上流パッド２ａからキャリーオーバーしてくる、高温の潤滑油は、第１溝３ａ’に入り、狭い隙間６’によって流れが堰き止められて第１溝３ａ’に溜まり、矢印Ｙ２に示すように、チャンファー５から排出される。矢印Ｙ３に示すように、給油孔４から新しい潤滑油が第２溝３ｂ’に供給されることから、下流パッド２ｂには、相対的に冷たい潤滑油が注油され、ジャーナル軸受１の温度上昇が抑制される。

次に、図４−１及び図４−２を参照して、上記第１実施形態の第２変形例について説明する。図４−１は、上記第１実施形態の給油溝３の第２変形例を示しており、図１−１に対応する図である。図４−２は、第１溝３ａ内での潤滑油の圧力分布を説明するための図である。

第２変形例の給油溝３’’において、第１溝３ａ’’は断面がテーパ状に形成され、第２溝３ｂ’’は、断面が矩形に形成されている。第１溝３ａ’’と第２溝３ｂ’’の間の隙間６’’は、狭く形成されている。第１溝３ａ’’は、回転方向Ｙ１の下流側に進むに従い、潤滑油の流路が狭くなるようなテーパ面（斜面）に形成されている。

第２変形例によれば、上流パッド２ａからキャリーオーバーしてくる、高温の潤滑油は、第１溝３ａ’’に入り、狭い隙間６’’によって流れが堰き止められて第１溝３ａ’’に溜まり、矢印Ｙ２に示すように、チャンファー５から排出される。矢印Ｙ３に示すように、給油孔４から新しい潤滑油が第２溝３ｂ’’に供給されることから、下流パッド２ｂには、相対的に冷たい潤滑油が注油され、ジャーナル軸受１の温度上昇が抑制される。

また、図４−２に示すように、第１溝３ａ’’内における潤滑油の流路は、回転方向Ｙ１に向かって、漸次狭くなるように構成されている。そのため、上流パッド２ａから第１溝３ａ’’に流入した潤滑油の圧力は、符号Ｐ’’に示すように、回転方向Ｙ１に向かって、漸次高くなる。

第１溝３ａ’’内の潤滑油の圧力が、符号Ｐ’’のような分布で高圧となるため、第１溝３ａ’’内の高温の潤滑油は、チャンファー５から排出され易く、また、第２溝３ｂ’’内に入り難い。また、矢印Ｙ３に示すように給油孔４を通って第２溝３ｂ’’に流入した潤滑油は、第１溝３ａ’’内の潤滑油の圧力が符号Ｐ’’のような分布であるため、第１溝３ａ’’内に入ることが抑制される。これにより、第２溝３ｂ’’に供給された低温の潤滑油が第１溝３ａ’’のチャンファー５から排出されることが抑制される。

（第２実施形態）
次に、図５〜図８を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、上記第１実施形態の潤滑油排出機構がスラスト軸受に適用されている。

図５は、テーパランド形スラスト軸受装置の縦断面図、図６は上記スラスト軸受の平面図であり、図５のＩ−Ｉ断面矢視図である。

図５に示すように、回転軸５１には、スペーサ５２および締め付けナット５３を介してカラー５４が固定されている。ケーシング５５には、軸受取付け治具５６が装着されており、軸受取付け治具５６には負荷側スラスト軸受１００が固定されており、カラー５４と摺接する面には軟質金属、たとえばホワイトメタル５８が鋳着されている。

ホワイトメタル５８のカラー５４との摺接面には、傾斜したテーパ部と、摺接相手側の面と平行なランド部とが形成されている。１組のテーパ部・ランド部と、その隣の１組のテーパ部・ランド部との間の、ホワイトメタルの無い部分に油溝１０１ｂが形成されている。

図６は、負荷側スラスト軸受１００の平面図である。図６において、矢印Ｙ４は、回転軸５１に対してテーパランド形スラスト軸受１００が相対的に回転する方向（以下単に回転方向と称する）を示している。油溝１０１ｂに対して回転方向Ｙ４の上流側にて隣接する位置に、溝１０１ａが設けられている。溝１０１ａと、油溝１０１ｂと、同油溝１０１ｂに隣接するテーパ部１０２と、同テーパ部１０２に隣接するランド部１０３とからなる部分をまとめて１つのパッドと呼ぶ。パッドは上記のように形成された部分の名称である。スラスト軸受１００のカラー５４側には複数のパッドが形成されている。

スラスト軸受１００の油溝１０１ｂへは給油孔６０を経由して潤滑油が供給される。給油孔６０を通過した潤滑油はスラスト軸受１００の外周部に設けられた円周油溝１０４に入り、さらにスラスト軸受１００の各パッドに対応する位置にそれぞれ穿設された給油孔１０５を経由し、ノズル部１０６を通過して油溝１０１ｂへ入る。

スラスト軸受１００の内周側の方へ漏出した潤滑油は、空間部１１５に溜まり図示していない排油孔より排出される。軸受取付け治具５６には、油切り１１６が固定されており、潤滑油が機外へ漏出することを防いでいる。またケーシング５５には、反負荷側スラスト軸受１１７が固定されており、カラー４と摺接する面にはホワイトメタル１１８が鋳着されている。反負荷側スラスト軸受１１７の油溝１１９へは給油孔１２０を経由して潤滑油が供給される。

図６に示すように、ノズル部１０６から油溝１０１ｂへ入った潤滑油はテーパ部１０２へ流れ、ランド部１０３に至り、その間にくさび作用で流体動圧を発生し、負荷能力が生じる。テーパ部１０２の内周側には内周側シュラウド１０８、外周側には外周側シュラウド１０９が設けられており、潤滑油が内・外周へ漏出して流体動圧が低下することを防止している。

図７は、図６におけるＢ−Ｂ断面図、図８は、図６におけるＣ−Ｃ断面図である。図６〜図８に示すように、テーパランド形スラスト軸受１００の外周には、円周油溝１０４が全周に渡って設けられており、外部から供給された潤滑油は円周油溝１０４に導入され、さらに給油孔１０５およびノズル部１０６を経由して油溝１０１ｂに供給される。

回転軸５１に固定した相手方カラー５４が図６のＹ４方向に回転し、軸受１００に摺接しているため、油溝１０１ｂに導入された潤滑油は軸受の複数のテーパ部１０２およびランド部１０３へ流れ、その際、くさび作用で流体動圧を発生し、一定厚みの油膜を形成する。テーパランド形スラスト軸受１００は、一般に相手方カラー５４と接触しても焼付き難くするため、テーパ部１０２、ランド部１０３には、図７及び図８に示すように、ホワイトメタルなどの軟質金属層６２が材質鋼の母材６３に鋳着されている。

図６及び図７に示すように、内周側シュラウド１０８には、溝１０１ａに連通する内周側チャンファー１１０の溝が設けられ、外周側シュラウド１０９には、溝１０１ａに連通する外周側チャンファー１１１の溝が設けられている。

図６のＤ−Ｄ断面図は、上記図１−１、図３、及び図４−１のそれぞれ左右反転した図に相当する（回転方向Ｙ４と回転方向Ｙ１が図中左右方向反対に記載されていることに対応する）。このことから明らかなように、溝１０１ａと油溝１０１ｂの間の隙間１１６は、上記隙間６、隙間６’、隙間６’’と同様に、狭く形成されている。

第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。即ち、スラスト軸受１００において、回転方向Ｙ４の相対的に上流側の上流パッドからキャリーオーバーしてくる、パッドとカラー５４との間の摩擦熱により温度が上昇した潤滑油は、溝（第１溝）１０１ａに入り、狭い隙間１１６によって流れが堰き止められて溝１０１ａに溜まり、チャンファー１１０、１１１から排出される。給油孔１０５からノズル部１０６を介して新しい潤滑油が油溝１０１ｂに供給されることから、回転方向Ｙ４の相対的に下流側の下流パッドには、相対的に冷たい潤滑油が注油され、スラスト軸受１００の温度上昇が抑制される。

図６のＤ−Ｄ断面が、図１−１又は図４−１に対応するように、溝１０１ａにおいて潤滑油の流路が回転方向Ｙ４の下流側に向けて漸次狭くなるように構成されることができる。その場合、上流パッドから溝１０１ａに流入した潤滑油の圧力は、回転方向Ｙ４に向かって、漸次高くなる。このことから、溝１０１ａ内の高温の潤滑油は、チャンファー１１０、１１１から排出され易い。また、給油孔１０５及びノズル部１０６を通って油溝（第２溝）１０１ｂに流入した潤滑油は、溝１０１ａ内の潤滑油の圧力が上述のような分布であるため、溝１０１ａ内に入ることが抑制される。これにより、油溝１０１ｂに供給された低温の潤滑油が溝１０１ａのチャンファー１１０、１１１から排出されることが抑制される。

（第３実施形態）
次に、図９−１〜図１１を参照して、第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、上記第１実施形態の潤滑油排出機構とは異なる構成の潤滑油排出機構がジャーナル軸受に適用されている。上記の図と同様の構成については、同じ符号又は対応する符号を付して、その説明を省略する。

図１０は、第３実施形態のジャーナル軸受１Ａを示す横断面図であり、上記図２に対応する図である。ジャーナル軸受１Ａは、図２のジャーナル軸受１に対して、給油溝３Ａの構成で異なっている。図９−１は、図７の給油溝３Ａを拡大して示す図であり、図９−２は、軸受円弧面２のうち図９−１に対応する部分を示す図である。図１１は、ジャーナル軸受１Ａの側面図である。図１１において、符号Ｌは、回転軸１０の軸線方向を示している。

図９−１、図９−２及び図１０に示すように、給油溝３Ａは、第１溝３ｃと、第２溝３ｂとを備えている。給油溝３Ａは、上記第１実施形態の給油溝３に対して、第１溝３ｃの構成で異なっている。

第１溝３ｃには、ジャーナル軸受１Ａの径方向に貫通する廃油穴７が設けられている。ジャーナル軸受１Ａの外周面１ＡＡにおいて、第１溝３ｃに対応する部分には、回転軸１０の軸線方向Ｌに延在する廃油通路８が設けられている。廃油穴７は、廃油通路８に開口するように設けられている。

第３実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。第１軸受円弧面（上流パッド）２ａからキャリーオーバーしてくる、第１軸受円弧面２ａと回転軸１０との間の摩擦熱により温度が上昇した潤滑油は、第１溝３ｃに入り、狭い隙間６によって流れが堰き止められて第１溝３ｃに溜まり、矢印Ｙ２に示すように、チャンファー５から排出されるとともに、廃油穴７及び廃油通路８から矢印Ｙ５に示すように排出される。矢印Ｙ３に示すように、給油孔４から新しい潤滑油が第２溝３ｂに供給されることから、第２軸受円弧面（下流パッド）２ｂには、相対的に冷たい潤滑油が注油され、ジャーナル軸受１Ａの温度上昇が抑制される。

図９−３は、第１溝３ｃ内での潤滑油の圧力分布を説明するための図である。
第１溝３ｃ内における潤滑油の流路は、回転方向Ｙ１の下流側において回転方向Ｙ１に向かって、漸次狭くなるように構成されている。そのため、上流パッド２ａから第１溝３ｃに流入した潤滑油の圧力は、符号Ｐ１に示すように、回転方向Ｙ１の下流側において回転方向Ｙ１に向かって、漸次高くなる。

第１溝３ｃ内の潤滑油の圧力が、符号Ｐ１のような分布で高圧となるため、第１溝３ｃ内の高温の潤滑油は、チャンファー５及び廃油穴７・廃油通路８から排出され易く、また、第２溝３ｂ内に入り難い。また、矢印Ｙ３に示すように給油孔４を通って第２溝３ｂに流入した潤滑油は、第１溝３ｃ内の潤滑油の圧力が符号Ｐ１のような分布であるため、第１溝３ｃ内に入ることが抑制される。これにより、第２溝３ｂに供給された低温の潤滑油が第１溝３ｃのチャンファー５及び廃油穴７・廃油通路８から排出されることが抑制される。

第３実施形態において、第１溝３ｃ、第２溝３ｂの構成は、図３又は図４−１に示すように、変形することが可能である。また、第３実施形態の潤滑油排出機構は、上記第１実施形態と上記第２実施形態の関係と同様に、スラスト軸受に適用することが可能である。

（第４実施形態）
次に、図１２−１及び図１２−２を参照して、第４実施形態について説明する。ここでは、第４実施形態の潤滑油排出機構は、ジャーナル軸受に適用された例について説明する。上記の図と同様の構成については、同じ符号又は対応する符号を付して、その説明を省略する。

図１３は、第４実施形態のジャーナル軸受１Ｂを示す横断面図であり、上記図２に対応する図である。ジャーナル軸受１Ｂは、図２のジャーナル軸受１に対して、給油溝３Ｂの構成で異なっている。図１２−１は、図１３の給油溝３Ｂを拡大して示す図であり、図１２−２は、軸受円弧面２のうち図１２−１に対応する部分を示す図である。

図１２−１及び図１２−２に示すように、給油溝３Ｂにおいて、回転方向Ｙ１の上流側には、複数の仕切り板１２が設けられており、その下流側には、溝３ｅが設けられている。仕切り板１２は、給油溝３Ｂの上流側の空間（凹部）を回転方向Ｙ１と直交する向きに仕切るように設けられている。

仕切り板１２は、軸受円弧面２から突出しておらず、軸受円弧面２よりも僅かに低い高さ（径方向外側）となるように構成されている。仕切り板１２は、周方向に延在する軸受円弧面２に形成された溝（凹部）内に立設されている。仕切り板１２が設けられた領域には、堰１５ａ及び堰１６ａは、設けられていない。第４実施形態のジャーナル軸受の外周面１ＢＢには、廃油通路１３が設けられている。

溝３ｅは、上記第１実施形態の第２溝３ｂに対して、断面形状が矩形である点で異なっているが、溝３ｅの作用効果は、第２溝３ｂと基本的に同様である。給油孔４が設けられる溝３ｅの断面形状は、特に問わず、円弧状であってもよい。

第４実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。第１軸受円弧面（上流パッド）２ａからキャリーオーバーしてくる、第１軸受円弧面２ａと回転軸１０との間の摩擦熱により温度が上昇した潤滑油は、仕切り板１２により落とされ、矢印Ｙ６に示すように、空間を介して廃油穴１３から排出される。矢印Ｙ３に示すように、給油孔４から新しい潤滑油が溝３ｅに供給されることから、第２軸受円弧面（下流パッド）２ｂには、相対的に冷たい潤滑油が注油され、ジャーナル軸受の温度上昇が抑制される。

上流パッド２ａから回転方向Ｙ１に流れてきた相対的に高温の潤滑油は、上記凹部内の仕切り板１２が存在しないところ（軸受隙間が拡大された空間）において、周方向に延在する上記凹部が形成されていない軸受円弧面２と回転軸１０との間の隙間や、仕切り板１２と回転軸１０との間の隙間に比べて、回転軸１０と軸受円弧面２との間の隙間（軸受隙間）が広がるため圧力が低下し、その隙間の広がる方向（廃油通路１３の方向）に進路を変更して吸引されるように流れる。仕切り板１２によるラビリンス効果により、高温の潤滑油が廃油通路１３の方向から排出される。仕切り板１２は、軸受円弧面２から突出していないため、回転軸１０と接触することは無い。これにより、接触による発熱や摩擦損失が生じることは無い。

第４実施形態の潤滑油排出機構は、上記第１実施形態と上記第２実施形態の関係と同様に、スラスト軸受に適用することが可能である。

（第５実施形態）
次に、図１４−１及び図１４−２を参照して、第５実施形態について説明する。ここでは、第５実施形態の潤滑油排出機構は、ジャーナル軸受に適用された例について説明する。上記の図と同様の構成については、同じ符号又は対応する符号を付して、その説明を省略する。

図１５は、第５実施形態のジャーナル軸受１Ｃを示す横断面図であり、上記図２に対応する図である。ジャーナル軸受１Ｃは、図２のジャーナル軸受１に対して、給油溝３Ｃの構成で異なっている。図１４−１は、図１５の給油溝３Ｃを拡大して示す図であり、図１４−２は、軸受円弧面２のうち図１４−１に対応する部分を示す図である。

給油溝３Ｃにおいて、回転方向Ｙ１の上流側には、軸受円弧面２に開口する溝１４が設けられており、その下流側には、溝３ｆが設けられている。溝１４は、軸受パッド２ａの下流端近傍で、給油孔４が設けられた給油溝３ｆより前に摺動方向Ｙ１と直交する方向に形成されている。

軸受円弧面２において溝１４が設けられた領域には、堰１５ａ及び堰１６ａは、設けられていない。軸受円弧面２上において、回転方向Ｙ１と直交する向きの長さにおいて、溝１４は、溝３ｆよりも大きな長さを有するように構成されている。そのため、上流パッド２ａから回転方向Ｙ１に流れてきた高温の潤滑油が、溝１４が無い領域を通って溝３ｆに入らないようになっている。

溝３ｆは、上記第１実施形態の第２溝３ｂに対して、断面形状が矩形である点で異なっているが、溝３ｆの作用効果は、第２溝３ｂと基本的に同様である。給油孔４が設けられる溝３ｆの断面形状は、特に問わず、円弧状であってもよい。

上流パッド２ａから回転方向Ｙ１に流れてきた相対的に高温の潤滑油は、溝１４が形成されたところで、回転軸１０と軸受円弧面２との間の隙間（軸受隙間）が広がるため圧力が低下し、その隙間の広がる方向（溝１４の方向）に吸引されるように排出される。上流パッド２ａ側から軸受隙間を流れる高温の潤滑油の圧力が溝１４の部分において低下することで、潤滑油の流速が軸受隙間の広がる方向（溝１４の方向）に加速されて、潤滑油が溝１４から排出される。この場合、溝１４よりも回転方向Ｙ１の下流側であって、溝３ｆの上流側に位置する軸受円弧面２ｓが堰として機能するため、軸受円弧面２ｓを超えて溝３ｆに入る潤滑油の量よりも、溝１４から排出される潤滑油の量の方が圧倒的に多い。

第５実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。第１軸受円弧面（上流パッド）２ａからキャリーオーバーしてくる、第１軸受円弧面２ａと回転軸１０との間の摩擦熱により温度が上昇した潤滑油は、矢印Ｙ７に示すように、溝１４からジャーナル軸受の外部に排出される。矢印Ｙ３に示すように、給油孔４から新しい潤滑油が溝３ｆに供給されることから、第２軸受円弧面（下流パッド）２ｂには、相対的に冷たい潤滑油が注油され、ジャーナル軸受１Ｃの温度上昇が抑制される。第５実施形態は、従来一般のジャーナル軸受に対して特別な設計変更を加えることなく、溝１４を形成するだけでよい。

なお、第５実施形態の溝１４の技術的意義について、通常一般のチャンファーと比較しつつ更に述べる。通常一般のチャンファーは、給油孔が設けられた給油溝（特に給油溝の中央）に設けられるのが一般的である。よって、通常一般のチャンファーでは、上流パッドから流れてきた相対的に高温の潤滑油のみならず、チャンファー近傍の給油孔から供給された潤滑油（新油）まで、チャンファーから排出されてしまうため、効率が悪い。これに対して、溝１４は、給油孔４が設けられた給油溝３ｆよりも上流側に設けられているため、上流パッド２ａから流れてきた相対的に高温の潤滑油のみが溝１４から排出され、給油孔４から供給された潤滑油（新油）が溝１４から排出されることは殆ど無い。

第５実施形態の潤滑油排出機構は、上記第１実施形態と上記第２実施形態の関係と同様に、スラスト軸受に適用することが可能である。

本発明の潤滑流体排出機構の第１実施形態が適用されたジャーナル軸受の給油溝を拡大して示す図である。 図１−１に対応する軸受円弧面を拡大して示す図である。 図１−１の第１溝内での潤滑油の圧力分布を説明するための図である。 本発明の潤滑流体排出機構の第１実施形態が適用されたジャーナル軸受の横断面図である。 本発明の潤滑流体排出機構の第１実施形態の第１変形例が適用されたジャーナル軸受の給油溝を拡大して示す図である。 本発明の潤滑流体排出機構の第１実施形態の第２変形例が適用されたジャーナル軸受の給油溝を拡大して示す図である。 図４−１の第１溝内での潤滑油の圧力分布を説明するための図である。 本発明の潤滑流体排出機構の第１実施形態が適用されたスラスト軸受装置の縦断面図である。 図５のＩ−Ｉ断面矢視図である。 図６におけるＢ−Ｂ断面図である。 図６におけるＣ−Ｃ断面図である。 本発明の潤滑流体排出機構の第３実施形態が適用されたジャーナル軸受の給油溝を拡大して示す図である。 図９−１に対応する軸受円弧面を拡大して示す図である。 図９−１の第１溝内での潤滑油の圧力分布を説明するための図である。 本発明の潤滑流体排出機構の第１実施形態が適用されたジャーナル軸受の横断面図である。 本発明の潤滑流体排出機構の第１実施形態が適用されたジャーナル軸受の側面図である。 本発明の潤滑流体排出機構の第４実施形態が適用されたジャーナル軸受の給油溝を拡大して示す図である。 図１２−１に対応する軸受円弧面を拡大して示す図である。 本発明の潤滑流体排出機構の第４実施形態が適用されたジャーナル軸受の横断面図である。 本発明の潤滑流体排出機構の第５実施形態が適用されたジャーナル軸受の給油溝を拡大して示す図である。 図１４−１に対応する軸受円弧面を拡大して示す図である。 本発明の潤滑流体排出機構の第５実施形態が適用されたジャーナル軸受の横断面図である。

符号の説明

１ ジャーナル軸受
２ 軸受円弧面
３ 給油溝
３ａ 第１溝
３ｂ 第２溝
４ 給油孔
５ チャンファー
６ 隙間
７ 廃油穴
８ 廃油通路
９ 給油管
１０ 回転軸
１２ 仕切り板
１４ 溝
１５ 堰
１６ 堰
１００ スラスト軸受
１０１ａ 溝
１０１ｂ 油溝
１０２ テーパ部
１０３ ランド部
１０４ 円周油溝
１０５ 給油孔
１０６ ノズル部
１１０ チャンファー
１１１ チャンファー
１１６ 隙間
Ｙ１ 回転方向

Claims (8)

1. 回転軸の軸受の潤滑に用いられる潤滑流体を前記回転軸に対して非接触の状態で排出する潤滑流体排出機構であって、
   前記軸受の軸受面に設けられた潤滑流体が供給される供給孔と、
   前記供給孔よりも前記回転軸の回転方向の上流側の前記軸受面に形成され前記上流側から前記回転方向に沿って流れてくる潤滑流体を前記軸受面から排出する溝と
   を備えたことを特徴とする潤滑流体排出機構。
2. 回転軸の軸受の潤滑に用いられる潤滑流体を前記回転軸に対して非接触の状態で排出する潤滑流体排出機構であって、
   前記軸受の軸受面に設けられた潤滑流体が供給される供給孔と、
   前記供給孔よりも前記回転軸の回転方向の上流側の前記軸受面に形成された溝と、
   前記溝に形成され、前記上流側から前記回転方向に沿って流れてくる潤滑流体を前記溝から排出する排出部と
   を備えたことを特徴とする潤滑流体排出機構。
3. 請求項２記載の潤滑流体排出機構において、
   前記回転方向において前記溝における前記排出部よりも下流側は、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体の流路の断面積が前記溝における前記回転方向の下流側に向けて漸次小さくなるように構成されている
   ことを特徴とする潤滑流体排出機構。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の潤滑流体排出機構において、
   前記回転方向において前記溝と前記供給孔の間は、前記溝に比べて、前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体の流路の断面積が相対的に小さく構成されている
   ことを特徴とする潤滑流体排出機構。
5. 回転軸の軸受の潤滑に用いられる潤滑流体を前記回転軸に対して非接触の状態で排出する潤滑流体排出機構であって、
   前記軸受の軸受面に設けられた潤滑流体が供給される供給孔と、
   前記軸受面において前記供給孔よりも前記回転軸の回転方向の上流側に設けられ前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体を前記軸受面から排出する排出路とを備え、
   前記回転方向において前記排出路と前記供給孔の間における前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体の流路の断面積は、前記回転方向において前記排出路が設けられた位置における前記上流側から前記回転方向に沿って流れる潤滑流体の流路の断面積に比べて相対的に小さく構成されている
   ことを特徴とする潤滑流体排出機構。
6. 回転軸の軸受の潤滑に用いられる潤滑流体を排出する潤滑流体排出機構であって、
   前記軸受の軸受面に設けられた潤滑流体が供給される供給孔と、
   前記供給孔よりも前記回転軸の回転方向の上流側の前記軸受面に設けられた凹部に前記凹部内の空間を前記回転方向と直交する方向に仕切るように設けられた板状部材と、
   前記凹部に設けられ前記上流側から前記回転方向に沿って流れてくる潤滑流体を排出させる排出路と
   を備えたことを特徴とする潤滑流体排出機構。
7. 回転軸の軸受の潤滑に用いられる潤滑流体を排出する潤滑流体排出機構であって、
   前記軸受の軸受面に設けられた潤滑流体が供給される供給孔と、
   前記軸受面において前記供給孔よりも前記回転軸の回転方向の上流側に設けられ前記上流側から前記回転方向に沿って流れてくる潤滑流体を前記軸受面から排出する排出路と、
   前記上流側から前記回転方向に沿って流れてくる潤滑流体の圧力を相対的に低下させ当該潤滑流体の流れの向きを変更させて前記供給孔側へ流れる流量が減少するように当該潤滑流体の流路の断面積が前記上流側よりも相対的に大きく構成された流路拡大部を備え、
   前記排出路は、前記流路拡大部に対応する位置に設けられている
   ことを特徴とする潤滑流体排出機構。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の潤滑流体排出機構を備えた軸受装置。

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