JPH0151683B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一般的に回転軸に対する軸受、更に
具体的に云えば、小形の１馬力未満の電動機の様
な回転電気機械に用いる、部品の数が最小限の、
簡単な軸用自己整合軸受に関する。

１馬力未満の電動機の様な小形の回転電気機械
では、軸受集成体の１つ又は更に多くのスリーブ
形軸受に回転軸を軸支するのが普通である。この
様な軸受集成体は、スリーブ形軸受の他に、米国
特許第3894956号に記載される様な種類のウー
ル・フエルト又は押出成型が出来る材料の様な吸
収材料を入れた潤滑剤貯蔵槽と、スリーブ形軸受
内にある軸上に潤滑剤の被膜を沈積するフエルト
の心の様な手段と、軸受の軸支部に沿つて脱出す
る潤滑剤を再び使う為に貯蔵槽に循環させる手段
とを含むのが普通である。この様な潤滑剤供給及
び循環装置が、例えば米国特許第3885176号に記
載されている。米国特許第3793543号では、潤滑
剤循環装置からの潤滑剤の目減りを最小限に抑え
る為の潤滑剤循環装置のパラメータが定義されて
いる。

多くの用途にとつては、軸受集成体は軸とスリ
ーブ形軸受との間の角度方向の整合外れを許容出
来ることが望ましい。米国特許第3164422号では、
スリーブ形軸受の１端に全体的に半球形の外面を
形成し、これが回転電気機械の端蓋の同じ様な形
をした空所に組込まれる様になつている。この米
国特許の装置では、多数の部品を用いている。部
品の数が多いので、組立てに手間がかゝると共
に、軸受集成体を回転電気機械の端蓋に組込む必
要がある為に、後で回転電気機械の中に挿入する
為の、軸受集成体の効率のよい組立てが出来な
い。

スリーブ形軸受内で回転する軸は、理論的に
は、加えられた荷重の方向と軸の回転方向とによ
つて決定される接触線のみに沿つて、軸受と接触
する。油の様な潤滑剤がスリーブ形軸受の中に導
入されると、それが回転軸を不動の軸受スリーブ
から引離す傾向を持つ。軸受の面積、潤滑剤の温
度並びに加えられた荷重に応じた或る値の軸速
度、便宜的に例として云うと、900rpmの速度で、
潤滑剤が流体力学的な被膜を発生し、回転軸はそ
の上にのせられて支持され、軸受スリーブから離
れる。

自己整合軸受では、軸受スリーブは角度調節が
出来る様に自由にしておかなければならない。例
えば前掲米国特許第3164422号では、軸受スリー
ブの半球形の端面と回転電気機械の端蓋に設け
た、それと合さる形との摺動接触により、並びに
軸受スリーブの他端を構造物と頑丈な接触をしな
い様にしておくことにより、この様な自由度が得
られる。この様に軸受スリーブの面の一部分のみ
の接触は、プレスばめ又は一体に製造することに
よつて、ごく普通に行われている様に緊密な接触
が得られる場合より、軸受から熱の伝導効果が一
層少ない。この為、この様な自己整合軸受では、
潤滑剤温度が一層高くなる傾向を持つ。潤滑剤温
度が高くなりすぎると、回転軸によつて作られた
流体力学的な被膜が分断する惧れがあり、この為
余分の熱が発生される様になる。そういうことに
なると、余分の熱が適切な潤滑を更に妨げ、この
過程が続くと、遂には装置が故障する。

この発明の全般的な目的は、回転軸を支持する
改良された自己整合軸受を提供することである。

この発明の更に特定の目的は、回転電気機械の
回転軸を支持する自己整合軸受を提供することで
ある。

この発明の別の目的は、必要な部品が最小限で
済む自己整合軸受を提供することである。

この発明の別の目的は、スリーブ形軸受から熱
を運び去る有効な手段を持つ自己整合軸受を提供
することである。

この発明の別の目的は、回転電気機械の端蓋の
中に一体として組込むことの出来る自己整合軸受
集成体を提供することである。

この明細書全体にわたり、潤滑剤並びに油と云
う言葉は同義語と考えられたい。更に油又は潤滑
剤投げとばし装置、フリンガ又はスリンガと云う
言葉も互換性をもつて使われている。

上に述べた目的を１形式で達成る為、軸受集成
体の環状ハウジングが内向きの短くて厚手の複数
個のアームを持ち、その各々がその内側端に球の
一部分の形をした空所を持つていて、この空所が
軸受スリーブの球形の外面に、その赤道の片側で
接触する様になつている。中心開口を持つリング
を有する星形ばねがハウジング内に締付けられ、
リングが球形の面の残りの半球と接触し、最初に
述べた半球形をアームの球の一部分の形をした端
部と緊密に接触する様に押圧する。

軸受スリーブの各々の端で軸上に設けられた油
スリンガ、該油スリンガを取囲んでいて、油スリ
ンガから投げとばされた油を吸収する様に作用す
る吸収材料から成る収集リング、該収集リングか
ら戻された油を受取つて貯蔵する様に作用する吸
収材料を含む潤滑剤貯蔵槽、及び該貯蔵槽から回
転軸へ潤滑剤を運ぶ心部材を含む循環形潤滑剤装
置が軸受集成体の中に設けられる。

軸受集成体は、環状ハウジングの中に収容され
ていて、回転電気機械の端蓋の中にプレスばめ又
はその他の形で取付けられる様に、１個の集成体
として作ることが出来る。

この発明の１面では、その中に軸を回転自在に
支持する様になつている通抜けの円柱形の中孔を
持つ軸受スリーブと、該軸受スリーブに設けられ
た全体的に球形の外面と、前記軸受スリーブから
隔たつてそれを取囲むハウジングと、該ハウジン
グと一体であつて、球形の外面の赤道の第１の側
の相隔たる部位で球形の外面と接触する角度方向
に相隔たつた内向きのアームとを有し、該アーム
は球形の外面と同形に接触する様になつている、
球の一部分の形をした端部を持ち、更に、前記赤
道の第２の側の部位と接触して、球形の外面をア
ームの球の一部分の形をした端部と接触する様に
押圧する手段と、円柱形中孔の中で回転する軸に
潤滑剤を適用する手段と、潤滑剤を循環させる手
段とを有する軸用自己整合軸受が提供される。

この発明の要旨は特許請求の範囲に具体的に且
つ明確に記載してあるが、この発明の構成、作用
並びにその他の目的及び利点は、以下図面につい
て説明する所から、最もよく理解されよう。

第１図には、軸１２を支持し且つ潤滑剤を供給
する軸用自己整合軸受集成体１０が示されてい
る。軸受集成体１０は水平の姿勢にある軸１２に
使うのに特に適している。軸受集成体１０は回転
電気機械（図に示してない）の一部分として使う
ことが出来る。第２図に一番よく示されている様
に、好ましくはアルミニウムで作り、最も好まし
くはアルミニウムのダイカストで作つた全体的に
環状のハウジング１４が、環状ハウジング１４の
内周に沿つて略等間隔に複数個、好ましくは３つ
の一体の内向きのアーム１６を持つている。

環状ハウジング１４と中心合せした軸受スリー
ブ１８が球形の外面２０を持ち、この外面が１端
（第１図及び第２図で上端）で、平面状の外面２
２で切取られている。好ましい実施例では、球形
の外面２０は平面状の内面２４でも切取ることが
出来る。球形の外面２０の平坦にした赤道２５
が、平面状の面２２，２４の中間に配置されてい
る。円柱形の中孔２６が平面状の外面及び内面２
２，２４を同心に通抜ける。

軸受スリーブ１８は任意の便利な材料で作るこ
とが出来るが、アルミニウム製であることが好ま
しい。軸１２が円柱形の中孔２６を完全に通抜
け、その中で回転自在に支持される。

アーム１６の内側端２８が、赤道２５より下方
で球形の外面２０に係合し、こうして第１図で見
て、軸受スリーブ１８が下向きに変位しない様に
支持する。

この様な下向きとは、水平軸を持つ装置内で内
向きであることが理解されよう。

星形ばね３０が、赤道２５より上方で球形の外
面２０を取囲む球の一部分の輪郭を持つ内側リン
グ３２を持つている。星形ばね３０の中心開口３
４は、平面状の外面２２の直径より幾分大きい直
径を有する。星形ばね３０のアーム３６が相隔た
つていて、その間に３角形のすき間３８（第２
図）を作る。星形ばね３０は任意の適当な弾性材
料で作ることが出来るが、燐青銅で作ることが好
ましい。

軸受スリーブ１８の側面に設けたＣ字形切欠き
４０により、円柱形の中孔２６に２つの窓４２，
４３が出来る。ウール・フエルトの様な任意の便
利な材料で作ることが出来るが、Ｃ字形の心部材
４６が第１及び第２のアーム４８，５０を持ち、
これらのアームが窓４２，４４にはめられ、軸１
２に接する。Ｃ字形心部材４６の外側端５２が球
形の外面２０を越えて伸びることが好ましい。

油槽５４には、第１図に点を打つて示した油吸
収材料を充填する。油吸収材料は、油槽５４に詰
込んだフエルト心であつてよいが、米国特許第
3894956号に記載される様な押出成型の出来る潤
滑剤保持及び心出し材料であることが好ましい。

油槽５４内の油吸収材料は或る量の油を保有し
ていなければならない。E.F.ハフトン・アンド・
カンパニからシンドール（Cindol）＃1724の名前
で入手し得る油を使つて、満足し得る性能が得ら
れる。軸受スリーブ１８がアルミニウム製である
場合、特にこの様な用途に適した添加剤を油に加
えることが出来る。例えば20年という様な長い寿
命にするには、油は適当な酸化防止剤を含むべき
である。

油槽５４にフエルト心を使う場合、このフエル
ト心がＣ字形心部材４６の外側端５２に圧接し
て、Ｃ字形心部材４６を第１図に示す位置に保持
し、アーム４８，５０が軸１２と接触する。然
し、前掲米国特許第3894956号に記載されている
様な押出成型の出来る潤滑剤保持及び心材料を油
槽５４内に使う場合、Ｃ字形心部材４６を所定位
置にしつかりと保持する為に、他の手段を設ける
ことが好ましい。第１図及び第２図に示す好まし
い実施例では、外側端５２に設けた切欠き５６
が、第１図に破線、第２図に実線で示す半円形ば
ね５８と係合する。半円形ばね５８が軸受スリー
ブ１８の平坦にした赤道２５を取囲み、こうして
Ｃ字形心部材４６をしつかりと所定位置に保持す
る。

第１図で、Ｃ字形心部材４６の外側端５２が油
槽５４内の油吸収材料の中に入り込み、それによ
つて取囲まれることが認められよう。この為、油
槽５４内の油が外側端５２に伝えられ、そこから
心作用によつてアーム４８，５０に送られ、軸１
２が窓４２，４４を通越して回転する時、軸１２
上に被膜として沈積される。

内側の端蓋６０が環状フランジ６２及び円形端
板６４を持ち、その中心に設けられた円形孔６６
が軸１２を通す様になつている。舌片６８が環状
フランジ６２を越えて外向きに伸びるが、全体的
な直径はハウジング１４の直径より小さい。吸収
材料のリング７０が環状フランジ６２の中に入り
込み、その厚さは環状フランジ６２を通抜けて、
油槽５４内の油吸収材料と接触する様にする（第
１図）。環状フラン６２をハウジング１４の中に
プレスばめにして、舌片６８をハウジング１４の
端７２と突合せにする。

潤滑剤フリンガ又は油スリンガ７４を軸１２上
に配置して、リング７０と大体中心合せして、回
転する様にする。油スリンガ７４はブナＮの様な
合成ゴム並びにフエノル紙材料の積層板から成る
円板で、軸１２にプレスばめにすることが好まし
い。油スリンガ７４の外径は、例えば毎秒30吋と
いう様な軸１２の速度で、油滴をリング７０へ投
げとばすのに十分な周速が得られる位に大きくす
る。軸受スリーブ１８から軸１２に沿つて流出
し、その後リング７０に投げとばされた油が、心
作用によつて、油槽５４内の吸収材料に戻され、
再び使われる。軸１２が垂直に配置される場合、
軸１２を停止した後に、油が油スリンガ７４から
滴り落ち、失われる。この様な油の損失は、米国
特許第3793543号及び同第3885176号に記載されて
いる様な公知の手段によつて防止することが出来
る。

鍾形端部７６が環状フランジ７８を持つてい
て、これがハウジング１４の外側にプレスばめに
なる様になつており、半径方向内向きの部分８０
が環状フランジ７８に結合されている。鍾形端部
７６の内向きの勾配のついた部分８２が、半径方
向内向きの部分８０の内側末端に結合され、第２
の半径方向内向きの部分８４に終端する。第２の
半径方向内向きの部分８４の内側末端にある折返
し舌片８６が開口８８を構成し、その中を軸１２
が通れる様にする。折返し舌片８６、第２の半径
方向内向きの部分８４及び内向きに傾斜した部分
８２の隣接部分が、全体的にＵ字形部分を構成す
ることが判る。

吸収材料のリング９０の１端がこのＵ字形部分
に係合し、その他端が星形ばね３０の外面に圧接
される。

第２図に示す様に、星形ばね３０に応力が加わ
つていない状態では、アーム３６は第１図に示し
た組立てた時の、応力が加わつた状態より、上方
に遠くまで伸びている。軸受集成体１０を組立
てゝ第１図の構造を形成する時、アーム３６の端
が、鍾形端部７６の半径方向内向きの部分８０に
よつて、星形ばね３０の材料の弾力に逆つて押下
げられ、遂にはアーム３６の端が半径方向内向き
の部分８０とハウジング１４の端との間に締付け
られる。密封部材（図に示してない）を半径方向
内向きの部分８０及びそれと合うハウジング１４
の端の間に用いることが出来る。

第１図の組立てた状態では、リング９０が星形
ばね３０の外面に対してしつかりと下向きに押付
けられていることが判る。これによつてリング９
０内の吸収材料が、３角形の開口３８、（第２図）
を介して、油槽５４内の油吸収材料と緊密に接触
する。内向きに勾配のついた部分８２の内向きの
勾配が、リング９０を更に星形ばね３０に向つて
押圧し、こうしてリング９０と油槽５４内の吸収
材料との間の接触を強める傾向を持つ。更に、水
平の姿勢にある時、部分８２の内向きの勾配が油
槽５４に向う下向き勾配を作り、こうしてリング
９０から油槽５４に向つて油を運ぶのを助ける。

スラスト軸受９２が、潤滑剤フリンガ又は油ス
リンガ９６の直径が一層小さい部分９４と軸受ス
リーブ１８の平面状の上面２２との間に配置され
る。油スリンガ９６の直径が一層大きい部分９８
は、軸１２の普通の回転速度で、油滴を投げとば
すのに有効な周速が得られる様な値である。

直径が小さい方の部分９４並びに直径が大きい
方の部分９８の軸方向の長さ並びにこれらの部分
９４，９８の直径は、米国特許第3793543号に記
載された好ましい寸法に合せるのが好ましい。具
体的に云うと、この米国特許には、油の回収をよ
くする様な寸法が記載されている。

スラスト軸受９２は平坦なばね鋼で作ることが
好しく、油スリンガ９６は、ポリマ・コーポレー
シヨン（Polymer corporation）から入手し得る
ナイロン・モリブデン・ジサルフアイドであるナ
イラトロン（Nylatron）の様な自己潤滑材料に
することが好ましい。

例えば約２Kgまでという様な比較的小さいスラ
スト荷重に対しては、スラスト軸受９２及び油ス
リンガ９６は別々に組立てられる部品にすること
が出来る。更に荷重が大きい場合、スラスト軸受
９２及び油スリンガ９６は固着すべきである。

軸１２の環状溝１００に押えリング１０２がは
められ、油スリンガ９６及びスラスト軸受９２を
介してスラスト荷重を加える。環状溝１００及び
押えリング１０２の代りに、軸の適当な肩を設け
たり、或いは締まりばめのカラー（図に示してな
い）を用いることが出来る。周知の様に、油槽５
４内にフエルト状の吸収材料を使う場合、油がリ
ング７０，９０から油槽５４に移動し易くする
為、吸収材料は油収集リング７０，９０よりも密
度の小さいものにすることが好ましい。

第１図に示す組立てた状態では、軸１２に沿つ
て軸方向内向き（第１図では下向き）のスラスト
荷重がない状態では、星形ばね３０の弾力によつ
て加えられる内向きの力が、軸受スリーブ１８の
外面２０をアーム１６の球形の凹の内側端としつ
かり接触した状態に保持する。この為、軸受スリ
ーブ１８の熱が、比較的短い、熱容量の大きいア
ーム１６の流路を介して、ハウジング１４の環状
の外側部分へ容易に伝達される。軸１２に内向き
のスラスト荷重が加えられた時、円形の外面２０
とアーム１６の凹形の端部との間の接触が、その
間に加えられた余分の力によつて強められ、熱伝
達容量は尚更大きくなる。

第１図の組立てた軸受集成体１０から判る様
に、ハウジング１４の円柱形本体は、回転電気機
械の端蓋の様な円柱形開口（図に示してない）の
中にプレスばめにすることが出来る。その時、ハ
ウジングは回転電気機械の１つの軸受として作用
し得る。軸受スリーブ１８からアーム１６を介し
てハウジング１４に伝達された熱は、このハウジ
ングを取付けた端蓋（図に示してない）へ通すこ
とが出来、そこから伝導又は対流によつて散逸さ
せることが出来る。軸受スリーブ１８及びハウジ
ング１４にアルミニウムを使うと、この様な熱伝
導がよくなる。球形の外面２０の中心の周りに軸
受スリーブ１８が自由に回転出来ることにより、
軸１２と軸受集成体１０の間の角度方向の整合外
れがあつても差支えがない。

以上の説明から、軸受集成体１０が簡単である
ことは明らかであろう。潤滑剤装置、スラスト伝
達部及び端蓋を除くと、軸受の機能が僅か４個の
部品によつて達成される。即ち、ハウジング１
４、軸受スリーブ１８、星形ばね３０及びスラス
ト軸受９２である。更に、軸受スリーブ１８とハ
ウジング１４の間の熱結合が密である為、円柱形
の中孔２６からの熱伝達が良好である。

前に述べた様に、円柱形の中孔２６内の支承面
は、軸の速度、温度、並びに軸受集成体１０をそ
れに用いる為に設計した荷重に関係がある。十分
な面積がある時、軸１２が例えば900rpmで回転
すると、油が軸１２を円柱形の中孔２６から隔て
る流体力学的な被膜を形成する。例えば約８mmの
軸用軸受では、円柱形中孔２６の直径は約8.011
乃至8.019mmであり、長さは約12.83乃至約12.57mm
である。窓４２，４４は夫々幅約1.78mmで、高さ
は約4.7乃至約4.9mmにすることが出来る。球形の
外面２０の球の直径は約17.35乃至約17.45mmにす
ることが出来る。他の寸法の軸に対してとるべき
適当な寸法、以上説明したことから、当業者に明
らかであろう。

以上述べた所から、この自己整合軸受集成体は
回転電気機械にも有用であることが認められよ
う。更に、この発明の好ましい実施例では、ハウ
ジング１４及び軸受スリーブ１８にアルミニウム
を用いているが、製造の許容公差に適当な変更を
加えれば、この他の適当な材料を使うことも出来
る。

以上、この発明の好ましい実施例を説明した
が、当業者であれば、この発明の範囲内で種々の
変更が可能であることは明らかであろう。従つ
て、特許請求の範囲の記載は、この発明の範囲内
で可能なこの様な全ての変形を包括するものと承
知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例の軸受集成体の断
面図、第２図は第１図に示した軸受集成体の分解
斜視図である。 主な符号の説明、１４：ハウジング、１６：ア
ーム、１８：軸受スリーブ、２０：球形の外面、
２０ａ：第１の部分球形外面、２０ｂ：第２の部
分球形外面、２６：中孔、２８：端部、３０：星
形ばね、４６：心部材、７０，９０：吸収材料の
リング、７４，９６：油スリンガ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ その内部に軸を回転自在に支持する様になつ
   ている円柱形の中孔を持つ軸受と、該軸受の赤道
   面の両側に同形の、対向する一対の第１および第
   ２の部分球形外面と、該軸受を相隔てて囲む底部
   なしハウジングと、該ハウジングと一体であつ
   て、赤道面の一方の側の相隔たる場所で前記第１
   の部分球形外面と接触する角度方向に相隔たつた
   複数個の半径方向に伸びるアームとを有し、該ア
   ームは前記第１の部分球形外面と同形に接触する
   様になつている部分球形の端面を持ち、更に前記
   赤道面の反対の側にある前記第２の部分球形外面
   と接触して、前記第１の部分球形外面を前記アー
   ムの部分球形端面と同形に接触させ、前記ハウジ
   ングと偏つて係合する手段を有するばね手段と、
   前記ばね手段の材料の弾力に逆つて前記ばね手段
   を前記第２の部分球形外面に向けて押し付ける手
   段と、前記ハウジングおよび前記軸受内に配置さ
   れ前記軸受の中孔内の前記軸に対して潤滑する手
   段とを有する軸受集成体。 ２ 特許請求の範囲１に記載した軸受集成体に於
   て、前記ハウジングが全体的に環状であつて、回
   転電気機械の端蓋の中に挿入される様になつてい
   る略円筒形の外面を持つている軸受集成体。 ３ 特許請求の範囲１に記載した軸受集成体に於
   て、前記潤滑する手段が、前記軸受内にあつて、
   前記対向する部分球形外面および前記中孔と交差
   する細孔と、潤滑剤供給手段と、潤滑剤貯蔵材料
   とを有し、該潤滑剤供給手段が、前記細孔に配置
   され前記中孔に少くとも隣接して伸び、軸に潤滑
   剤を適用する第１の心部材部分および前記対向す
   る部分球形面を少くとも部分的に越えて伸びる第
   ２の心部材部分を有する心部材からなり、前記潤
   滑剤貯蔵材料が前記ハウジング内に少くとも部分
   的に配置され潤滑剤を第２の心部材部分に転送す
   る軸受集成体。 ４ 特許請求の範囲１に記載した軸受集成体に於
   て、前記軸受が、前記中孔と前記対向する部分球
   面の間でそれぞれ伸びる一対の対向する略平面状
   の端面を有し、前記アームの部分球形端面が凹で
   前記第１の球形外面に適合し、前記ばね手段が前
   記平面状端面の一方の半径より大きい半径を有す
   る開孔を持つている軸受集成体。 ５ 特許請求の範囲４に記載した軸受集成体に於
   て、前記潤滑する手段が、軸上に配置され、それ
   ぞれ対向する平面状端面の少くとも近傍に設けら
   れ前記対向する平面状端面を通り越し前記中孔か
   ら逃げる油を半径方向に投げとばすように作用す
   る第１および第２の油スリンガと、前記対向する
   平面状端面の１つと係合する軸上のスラスト軸受
   とを有する軸受集成体。 ６ 特許請求の範囲５に記載した軸受集成体に於
   て、前記潤滑する手段が、前記スラスト軸受の近
   くで前記赤道面の側で、前記バネから軸方向に隔
   てて配置された潤滑剤貯蔵材料を有する、軸受集
   成体。 ７ 特許請求の範囲１に記載した軸受集成体に於
   て、前記ばね手段が、中央開口の半径方向に伸び
   る複数の弾性指形片を有し、該複数指形片の間に
   複数のすき間が形成されている、軸受集成体。 ８ 特許請求の範囲３に記載した軸受集成体に於
   て、前記赤道面が、前記対向する部分球形外面の
   間にある中間の外面からなり、前記心部材は切欠
   きを有し、取りはずしができる保持ばねが前記中
   間の外面の少くとも大部分の周囲に伸びて前記切
   欠きにささえられ、前記心部材が前記細孔からは
   ずれないように保持する、軸受集成体。