JPH07109218B2 - 横軸回転機の軸受装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、横軸回転機の軸受装置の改良に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、横軸電動機用軸受の給油方式は、一般に、軸受内
部にオイルリングを設置し油槽から潤滑油を揚油し軸受
部に給油する方式、あるいは外部にポンプを備えた潤滑
装置による強制循環方式等が採用されている。しかし、
オイルリング方式は高速域における追従性が悪いので給
油量が少ないため高速機には適用不可能である。一方、
強制循環方式では、給油量は十分であるがポンプ，油タ
ンク，配管などの装置自体の複雑な設備を必要とし設備
費が高価となり、また、ポンプ及び電気系統等において
生じるトラブルのため、保守，管理が容易でない。この
ため、機器のメインテナンスフリー及び経済性の観点か
ら好ましくないと云う問題点があつた。このための対策
として、従来、特開昭55−65721号，特開昭59−83893
号，実開昭59−137394号公報等が提案されている。

そして、特開昭55−65721号公報は、ポンプホイールを
回転主軸に取り付け、このポンプホイールの外周にポン
プ室を形成する溝と吸入口と吐出口とを有するパツドを
密着させたポンフ構造とし、かつ、ポンプ部を潤滑油の
内部に設置すると共にポンプの吐出口を軸受面に連通し
て給油する自給油式構造となつている。この方式は、ポ
ンプ部が常に油中にあるため潤滑油の供給は安定してい
るが、ポンプホイール部が油中にあることと、ジヤーナ
ル部に比し大径寸法に形成されていることとによつて、
回転速度の増加に伴い撹拌摩擦作用による撹拌損失が急
激に増大すると云う問題点を有している。

また、特開昭59−83893号公報においては、予めオイル
デイスクによつて潤滑油を上部油溜室に集油して軸受に
給油し軸受内間隙部を満たすようにしている。即ち、給
油管よりポンピング作用による潤滑油を軸受に給油する
構造となつている方式である。しかし、この方式は、上
半軸受側の隙間を下半軸受側に比し大きく設定されるた
め、軸受の両端面より空気を吸い込み確実なポンピング
作用ができない。

実開昭59−137494号公報は、下部に潤滑油を内蔵する軸
受箱に回転軸を支持し、かつ、軸受自体に吸入手段を具
備し、また、起動初期時にオイルデイスクで潤滑油を汲
み上げて軸受部に供給するようになつている。そして、
この構造において、軸受箱の上部に一体的に形成される
上部油槽を設けこの上部油槽の底部と軸受部とを吐出口
で連通し、上部油槽からオーバフローした油を下部油槽
に排油させる排油孔を設けて循環油路を形成している。
これは運転初期時にオイルデイスクにより軸受部に給油
し、軸受自体にポンピング作用させると同時に上部油槽
に油を汲み上げることによつて、下部油槽の油面を下
げ、オイルデイスクを空転させ撹拌損失をなくし油温の
上昇を防止することと、上部油槽に滞留している間に気
泡を分離し分離油のみを下部油槽に環流させる方式とな
つている。しかし、これも上記特開昭59−83893号と同
様に軸受自体に上部タンクに油を汲み上げることは不可
能と考えられる。

そして、上記各公報に記載されたものは、上記それぞれ
に記載のような問題点を有すると共に、軸受潤滑の際及
びポンプ作用による汲み上げの際の温度上昇により油温
が高くなり、この油温は軸受箱下半部のみによつて大気
中に対する放熱が行なわれ冷却されていた。従つて、軸
受の温度を上昇させ軸受荷重容量を減少させると云う問
題点があつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の技術においては、冷却し低温化された潤滑油
を軸受部に供給し潤滑することについての配慮がなされ
ておらず、潤滑油の温度が高く上下半部の温度差が大き
いと云う問題があつた。

本発明はこれに鑑みなされたもので、その目的とすると
ころは、低速域から高速域まで充分低温化された潤滑油
を軸受に供給することができ、かつ上下に分割された軸
受箱に熱変形を生ずることがなく、信頼性の向上を図る
ことができるこの種横軸回転機の軸受装置を提供するに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち本発明は、横軸回転機の回転主軸を支承する軸
受を内蔵するとともに、その軸受の下部が浸漬されるよ
うに潤滑油が収蔵され、かつ上半部，下半部に分割され
ている軸受箱と、この軸受箱の内部に配置され、かつ前
記回転主軸に固定されたオイルディスクおよびこのオイ
ルディスクの外周に配置されたポンプケーシングとから
なる粘性ポンプとを備え、この粘性ポンプにより前記軸
受箱内の潤滑油を汲み上げ、前記軸寿の摺動面に潤滑油
を供給するようになした横軸回転機の軸受装置におい
て、前記軸受箱の上半部に、前記粘性ポンプより汲み上
げられた潤滑油を一時的に溜める中継タンクを設けると
ともに、この中継タンクを、前記軸受箱の側壁が中継タ
ンクの側壁となるように形成し、かつ前記粘性ポンプに
汲み上げられた潤滑油を中継タンクに送る吐出管を、一
方端は前記ポンプケーシングに固定されるとともに、他
方端は前記中継タンクの底部を貫通し、かつその吐出側
開口部が軸受箱の天井に対向するように形成され、汲み
上げられた潤滑油が軸受箱の天井に噴出接触した後に前
記中継タンクに溜められるように形成し、所期の目的を
達成するようにしたものである。

また本発明は、前記吐出管を、前記中継タンクの内底面
に樹立された環状のオイルダム内に遊嵌されて中継タン
クの底部を貫通するように形成し、かつこの吐出管の開
口端外周に、前記オイルダムの外周より大径に形成され
たフランジを設けるようにしたものである。

〔作用〕

すなわちこのように形成された横軸回転機の軸受装置で
あると、前記軸受箱の上半部に設けられている中継タン
クは、その側壁が軸受箱の側壁で形成されていることか
ら、中継タンク内の潤滑油の熱は、軸受箱の上半部の外
側（大気側）から大気中へ放熱され、すなわち潤滑油の
熱は常に放熱容量の大きな軸受箱にて充分に冷却され、
さらに、粘性ポンプにて汲み上げられた潤滑油を中継タ
ンクに送る吐出管の吐出側開口部が、軸受箱の天井に対
向するように形成され、そして汲み上げられた潤滑油が
軸受箱の天井，すなわち軸受箱の上半部の内壁面に噴出
接触した後に前記中継タンクに溜められるように形成さ
れているので、放熱される軸受箱の冷却有効表面積が増
加され、潤滑油はここでも充分に冷却され、潤滑油の温
度を充分低下させることができる。また、軸受箱の上半
部が潤滑油に接していることから従来のものに比し、軸
受箱の上半部は潤滑油の熱を受けることになり，すなわ
ち潤滑油を収蔵している軸受箱下半部と軸受箱上半部の
温度下が小さくなり、上下半部温度差による熱変形を低
減することができ、したがつて、低速域から高速域まで
充分低温化された潤滑油を軸受に供給することができ、
かつ上下に分割された軸受箱に熱変形を生ずることがな
く、信頼性の向上を図ることができるのである。

〔実施例〕

以下本発明の横軸回転機の軸受装置を実施例を用い第１
図ないし第３図により説明する。第１図は縦断面図、第
２図は第１図の軸受装置のポンプケースの半割部の外周
壁を除去した状態の斜視図、第３図は第１のほぼ上半部
の詳細図である。図において、１は例えば横軸誘導電動
機に用いられている回転主軸、２は軸受、３は軸受フレ
ーム、４は軸受箱、５は潤滑油、６はラビリン型シー
ル、７はオイルデイスク、８はポンプケース、９はポン
プ室、10は油溝、11は吸込口、12は吸入管、13は吐出
口、14は吐出管である。また、15は中継タンク、16は導
入口、17aは高位オイルダム、17bは低位オイルダム、18
は導入管、19は中継タンク15内のプール油、20はバツフ
ル板、21は給油室、22は軸受室、23は流通口、24は内径
ランド、26はヒートシンク、27はストツパーピンであ
る。

そして、回転主軸１は、上下に分割される軸受箱４内で
軸受フレーム３に支持される分割型の滑り軸受２によつ
て回動自在に支持されており、軸受箱４内には軸受２の
下部が浸る程度に潤滑油５が内蔵されている。軸受箱４
の下部は軸受２下部を収蔵する軸受室22と、軸受室22に
対し下端に流通口23を有するバツフル板20によつて仕切
られた給油室21とが形成され、軸受箱の上部には中継タ
ンク15が配設されている。中継タンク15は、軸受箱４の
上半部の内壁の一部を共用し内部に貯えられる潤滑油５
が上半部を介し放熱可能に形成されている。給油室21に
は、オイルデイスク７及びポンプケース８からなる粘性
給油ポンプが配設され、ジヤーナル部より大径のオイル
デイスク７が回転主軸１に固着され一体回転するように
形成され、オイルデイスク７の外周には所定の隙間を設
けてポンプケース８が装架されている。ポンプケース８
の中空の中心側外周面には第２図に示すように中央部に
は下端から上端にかけて半円周部にポンプ室９が、ま
た、ポンプ室９の両側に油溝10がそれぞれ円周方向に下
端から上端にかけて半円周に形成されている。油溝10は
ポンプ室９の側方のオイルデイスク摺動面を油封して空
気の侵入を阻止しポンプ作用を円滑化させるためのもの
である。

ポンプ室９及び油溝10下端には給油室21内の潤滑油５に
連通する吸込口11及び吸込管12が設けられ、ポンプ室９
の上部には吐出口13及び吐出管14が設けられ、吐出管か
ら吐出される潤滑油５は中継タンク15内に吐出されるよ
うに形成されて粘性ポンプが構成されている。中継タン
ク15内には、吐出口13に対向する位置に高位オイルダム
17aが、また、潤滑油５を軸受２の上部に案内する軸受
２の上端に設けられた導入口16に対向する位置に高位オ
イルダム17aより開口位置が低い低位オイルダム17bが設
けられ、中継タンク15内においては低位オイルダム17b
の先端レベルに潤滑油５の油面が維持されるようになつ
ており、この油面以下で中継タンク15内に収容される潤
滑油５は軸受箱４の上半部を通じ冷却される。また、吐
出口13に接続している吐出管14は高位オイルダム17aの
管内を貫通し中継タンク15内の上部内壁面に対向し突出
され吐出口位置にはフランジ14aが設けられ、フランジ1
4aは高位オイルダム17aの外径以上の外径に形成されて
いる。低位オイルダム17b下部と導入口16との間には導
入口16の内径より外径が小さい導入管18が配設され、導
入口16及び導入管18の組立を容易にして潤滑油５の循環
系路を形成している。尚、ポンプケース８はオイルデイ
スク７の回転によつて摩擦トルクを生じるが、ポンプケ
ース８に固定された吐出管14が高位オイルダム17a内を
貫通していることによつて廻り止めされ、ポンプケース
８とオイルデイスク７との間の摺動部には油膜が形成さ
れ揺動自在の状態に保持されている。

上記の構造において、回転主軸１が回転起動されると、
その時点では第２図に示すように潤滑油５の油面はレベ
ルａにあり、吸込管12,吸込口11内には潤滑油５が充満
されておりオイルデイスク７が回転主軸１と一体回転す
ると、粘度の高い潤滑油５もその粘性摩擦によつて回転
駆動される。従つて、吸込管12及び吸込口11を経てポン
プ室９内を第２図の矢印の回転方向に流動しポンプ室９
内の終端部と内径ランド24の段付部によるせき止め効果
によつて昇圧した潤滑油５は吐出口13及び吐出管14を経
て中継タンク15内に流出する。中継タク15内で第３図に
示すように吐出管14に先端から矢印のように勢いよく吐
出し中継タンク15上部内壁に衝突した潤滑油５は内部で
飛散しプール油19の油面上に落下する。この場合に、吐
出管14の先端に形成されたフランジ14aの外径が高位オ
イルダム17aの外径より大径に形成されているので、中
継タンク15の内壁と衝突して飛散落下する潤滑油５は、
吐出管14と高位オイルダム17aとの間の隙間を経て下方
の給油室21に戻ることがない。従つて、すべて中継タン
ク15内のプール油19の液面上に落下し、冷たいプール油
19とポンプ作用で熱せられた潤滑油５は混合され均等に
低温化されレベルｂを上昇させるようとする。プール油
19の油面の上限は高位オイルダム17aの先端位置で、そ
れ以上は高位オイルダム17aからオーバフローし給油室2
1内に流下する。

また、中継タンク15内で混合冷却されたプール油19は低
位オイルダム17bからオーバフローして導入管18,導入口
16を経て軸受２の内部へ給油され軸受部の潤滑及び冷却
作用を行なう。そして、軸受隙間部、導入口16及び導入
管18内に潤滑油５が充満し中継タンク15との間に油路が
形成されると、軸受２の内径面と回転主軸１との間にも
ポンプ作用を誘起し、中継タンク15からのヘツド給油の
他にポンピング効果による油量がプラスされることにな
り、軸受部には必要油量が十分に供給されることにな
る。そして、軸受部に給油された潤滑油５は軸受２の両
端面より軸受室22内に排出されるが、この排出油は潤滑
作用によつて発熱し熱い油となつているため下部油槽の
軸受室22の上部に停溜している。このため、軸受室22か
ら給油室21へ補給される潤滑油５は底部に近接しバツフ
ル板20に開口された流通口23から供給されるので低温油
が送り込まれることになる。さらに、給油室21内におい
ても、ポンプケース８の吸込管12の吸込開口端は給油室
21の底部に位置しているので、粘性油ポンプには常に低
温部の潤滑油５が吸い込まれるようになつている。

一方、従来の横軸回転機の場合は、軸受箱２は、軸受箱
４が上下２分割の構造となりその下半部が油槽となり油
槽には潤滑によつて高温化した潤滑油５が貯溜される結
果、軸受箱４も熱伝達によつて逐次温度上昇する。そし
て、軸受箱４の外表面は外気に接するので一種の冷却体
であり放熱効果を得られるが、潤滑油５の液面以下に接
する下半部に対し上半部は液面以下に接することがな
く、下半部の隔壁からの熱伝導のみによつて温度が上昇
することになる。しかも、上下半部の接合面においては
完全に金属接触させることは困難であり、この部分に断
熱効果による熱抵抗が発生し熱伝達量は急激に低下する
とになる。従つて、軸受箱４全体から見ると、上半部は
大気温と殆んど変らず放熱も行なわれず、下半部からだ
けの放熱となり、このため、ポンプ部及び軸受負荷面で
発生する摩擦損失に起因する潤滑油５の温度上昇分に起
因する発生熱に対する十分な放熱特性が得られないこと
になる。しかしながら、本実施例においては、潤滑油５
を、軸受箱４の下半部から粘性ポンプで汲み上げ軸受２
に給油する循環径路で、かつ、大気中に放熱可能に上半
部に形成された中継タンク15に一時滞溜させながら循環
させるように形成したので、中継タンク15で放熱される
熱量分の潤滑油５の温度が低下する。即ち、軸受箱４の
冷却有効表面積が増加され放熱特性が大幅に改善され軸
受箱の上下半部の温度差も低減され上下温度差による熱
変形などによる弊害も解消される。

このように本実施例の軸受装置は、軸受に給油するため
にポンプにより汲み上げた潤滑油を直接給油しないで、
軸受箱の上半部に設け大気中への放熱が可能に形成され
ている中継タンク内に吐出した後保持されるようになつ
ており、中継タンクで常に冷却されているプール油と混
合し給油するようにしたので、潤滑油の温度が約15℃低
下され軸受箱の上下半部の温度差を少なくできる。ま
た、低速域から高速域まで安定した信頼性が高い自給油
ができる 第４図，第５図はそれぞれ他の実施例を示し、第４図に
おいては、軸受２の上部外周の導入口16と導入管18との
間の隙間に軟体性シール部材25のＯリングを装着したこ
とにより、空気の混入を防止し軸受部に発生するポンピ
ング作用を助成するようにしたものである。また、第５
図においては、軸受２の上部背面に一般的なボールシー
ト28が設けられて軸受２が回転主軸１に対し追従できる
構造に形成されている。そして、導入管18と一体に低位
オイルダム17bを形成し、低位オイルダム17bには中継タ
ンク15の底面に固定できるようにフランジ15aを形成し
取り付けたので、ストツパーピン27及び軟体性シール部
材25を取り付けたと同様の利点がある。両実施例とも上
記実施例と同様の作用効果がある。

尚、潤滑油５の冷却効果をさらに向上させるには、軸受
箱４の外表面及び中継タンク15の内壁部に、その接合部
の面積の約５倍以上の表面積を有するヒートシンク26
（第１図参照）の放熱体を取り付けてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように本発明によれば、低速域から高
速域まで充分低温化された潤滑油を軸受に供給すること
ができ、かつ上下に分割された軸受箱であっても軸受箱
に熱変形を生ずることがなく、信頼性の向上を図ること
ができるこの種横軸回転機の軸受装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の横軸回転機の軸受装置の実施例の縦断
面図、第２図は第１図の軸受装置のポンプケースの半割
部の外周壁を除去した状態の斜視図、第３図は第１図の
上半部の詳細図、第４図，第５図はそれぞれ本発明の横
軸回転機の軸受装置の他の実施例の第１図のＡ部詳細図
である。 １……回転主軸、２……軸受、４……軸受箱、５……潤
滑油、７……オイルデイスク、８……ポンプケース、９
……ポンプ室、12……吸入管、13……吐出口、14……吐
出管、14a……フランジ、15……中継タンク、16……導
入口、17a……高位オイルダム、17b……低位オイルダ
ム、18……導入管、25……軟体性シール部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 祐司 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 実開 昭61−131597（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】横軸回転機の回転主軸を支承する軸受を内
   蔵するとともに、その軸受の下部が浸漬されるように潤
   滑油が収蔵され、かつ上半部，下半部に分割されている
   軸受箱と、この軸受箱の内部に配置され、かつ前記回転
   主軸に固定されたオイルディスクおよびこのオイルディ
   スクの外周に配置されたポンプケーシングとからなる粘
   性ポンプとを備え、この粘性ポンプにより前記軸受箱内
   の潤滑油を汲み上げ、前記軸受の摺動面に潤滑油を供給
   するようになした横軸回転機の軸受装置において、 前記軸受箱の上半部に、前記粘性ポンプより汲み上げら
   れた潤滑油を一時的に溜める中継タンクを設けるととも
   に、この中継タンクを、前記軸受箱の側壁が中継タンク
   の側壁となるように形成し、かつ前記粘性ポンプにて汲
   み上げられた潤滑油を中継タンクに送る吐出管を、一方
   端は前記ポンプケーシングに固定されるとともに、他方
   端は前記中継タンクの底部を貫通し、かつその吐出側開
   口部が軸受箱の天井に対向するように形成され、汲み上
   げられた潤滑油が軸受箱の天井に噴出接触した後に前記
   中継タンクに溜められるように形成したことを特徴とす
   る横軸回転機の軸受装置。
2. 【請求項２】前記吐出管は、前記中継タンクの内底面に
   樹立された環状のオイルダム内に遊嵌されて、中継タン
   クの底部を貫通するように形成され、かつ吐出管の開口
   端外周に、前記オイルダムの外周より大径に形成された
   フランジが設けられてなる特許請求の範囲第１項記載の
   横軸回転機の軸受装置。