JPH07127635A - ラジアルすべり軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】セラミック材のような硬質材を摺動部材とし、
かつ河川水を軸受潤滑剤として使用する軸受装置、すな
わち潤滑剤に砂利や土砂が含まれている軸受装置であっ
ても、軸受が充分に回転軸の傾きに追従し得、摺動部材
が破損することの無いラジアルすべり軸受装置を提供す
る。 【構成】摺動部材と軸受母材との間および軸受母材と軸
受ケースとの間に、夫々所定の間隙を設け、かつ摺動部
材の外周面に回転軸の中心と直角方向に回転中心をもつ
円柱形の突起を対称位置に２個設けるとともに、この突
起に対向する軸受母材の内周面に、この突起が遊合され
る嵌合穴を設け、かつ軸受母材の外周面で、前記突起と
は直角方向の位置にも、回転軸の中心と直角方向に回転
中心をもつ円柱形の突起を対称位置に２個設け、さらに
この突起に対向する軸受ケースの内周面に、この突起が
遊合される嵌合穴を設けるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はラジアルすべり軸受装置
の改良に係り、特に軸受潤滑剤として河川水を使用する
ラジアルすべり軸受装置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に水車や揚水ポンプ等の水力機械に
おいては、軸受の潤滑剤として河川水が用いられ、そし
てその軸受摺動部には、セラミック材のような硬質材が
採用されているのが普通である。

【０００３】一般にこの種軸受は、回転軸が傾いた場
合、回転軸と摺動部材が片当たりし易く、片当りした部
分の点接触となり摺動部部分の面圧が上昇してしまう。

【０００４】この摺動面の圧力上昇は、摺動部材の許容
面圧を超える恐れがあり、許容面圧を超えた場合には、
摺動部材が破損してしまう恐れがある。特に水力機械の
ように摺動部にセラミック材のような硬質材を用いたも
のは、硬質材が圧縮力や衝撃には弱く比較的小さな力で
破壊に至ってしまう。

【０００５】今までにも、この回転軸の傾きによる摺動
部材の破損防止、すなわち回転軸と摺動部材との片当た
り防止には、種々の対策がなされてきたが、一般には自
動調心軸受が採用されている。

【０００６】この自動調心軸受構造は、オーム社発行の
「軸受設計」に記載され、また図７にもその断面が示さ
れているように、回転軸１６に対してその周囲には、内
側球面摺動部材１８があり、その外周側には外側球面摺
動材１９が配置されている。

【０００７】また、内側球面摺動部材１８の内周側に
は、回転軸１６に対して所定の間隙を有するように形成
された摺動部材１７が配置されている。

【０００８】摺動部材１７は、前記内側球面摺動部材１
８に焼嵌、あるいは圧入され、内側球面摺動部材と一体
化されている。前記内側球面摺動部材１８は、外側球面
摺動部材１９とは摺動可能な隙間を有した嵌合で、内側
球面摺動材１８と外側球面摺動材１９とが自在に摺動す
るように形成されている。

【０００９】回転軸１６が荷重により軸受中心から右回
転方向に傾いた場合、摺動部材１７の上部は右側に押す
荷重が働き、逆に下部は左側に押す荷重、即ち偶力が働
く。これに伴い、摺動部材１７と球面嵌合状態にある内
側球面摺動部材１８は、この荷重を受け右方向に回転す
る。

【００１０】このため摺動部材１７の芯と回転軸１６の
芯は常時自動的に平行となり、摺動部材１７は回転軸１
６と点接触の状態とならず常に線接触の状態で回転軸１
７の荷重が受けられ、摺動部材１７が破損することなく
円滑に摺動するようになるのである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように形成された
自動調心軸受であると、摺動部材の芯と回転軸の芯は、
常に平行に保たれて、常に線接触の状態で回転軸の荷重
が受けられ、摺動部材が軟材で、軸受潤滑剤に油が用い
られている通常の軸受では特に問題になることはないの
であるが、しかし前述したように水力機械に採用される
軸受は、軸受潤滑剤が河川水であることから、内側と外
側球面摺動部材との摺動部分に砂利や土砂が入り固渋状
態となり易く、充分に作動しない場合がある。

【００１２】すなわちこの従来の自動調心軸受では、回
転軸の傾きによる内側球面摺動部の回転力が球面摺動部
の摩擦力よるモーメントより大きくないと内側球面摺動
部材は回転しない。これが砂利や土砂のために固渋状態
となるのであるからますます調心作用が難しくなり、摺
動部材に片当たりが生じ、摺動部材が破損に至る嫌いが
あった。

【００１３】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、たとえセラミック材のような硬質
材を摺動材とし、かつ河川水を軸受潤滑剤として使用す
る軸受、すなわち潤滑剤に砂利や土砂が含まれていて
も、軸受が充分に回転軸の傾きに追従し得、摺動部材が
破損することの無いこの種ラジアルすべり軸受装置を提
供するにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、摺動
部材と軸受母材との間および軸受母材と軸受ケースとの
間に、夫々所定の間隙を設け、かつ摺動部材の外周面に
回転軸の中心と直角方向に回転中心をもつ円柱形の突起
を対称位置に２個設けるとともに、この突起に対向する
軸受母材の内周面に、この突起が遊合される嵌合穴を設
け、かつ軸受母材の外周面で、前記突起とは直角方向の
位置にも、回転軸の中心と直角方向に回転中心をもつ円
柱形の突起を対称位置に２個設け、さらにこの突起に対
向する軸受ケースの内周面に、この突起が遊合される嵌
合穴を設けるようになし所期の目的を達成するようにし
たものである。

【００１５】

【作用】すなわちこのように形成された軸受装置である
と、回転軸が傾斜した場合、軸受摺動部材および軸受母
材は夫々２個の円筒形突起物と嵌合穴の線接触部を基準
に自在に回転し、主軸の傾斜に追従する。

【００１６】この場合特に支軸となる円筒形突起物の径
は、軸受荷重を線接触で受けるため軸受摺動部材の幅よ
り比較的小さくでき、このため円筒形突起物と嵌合穴の
摺動による摩擦モーメントは極めて小さいものとなり、
これらの間に多少の砂利や土砂が介在されても充分に回
転し、また摺動部材と軸受母材との間および軸受母材と
軸受ケースとの間には、夫々間隙が設けられているの
で、これらの間には砂利や土砂が詰まり固渋する恐れは
無く、軸受摺動部材は、回転軸の傾きに敏感に対応する
ようになり、したがって軸受が充分に軸の傾きに追従し
得、摺動部材が破損することの無いこの種軸受装置を得
ることができる。

【００１７】

【実施例】以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。図１にはその軸受装置、すなわち潤滑剤に
河川水が用いられる軸受装置が一部破断した状態で示さ
れている。

【００１８】符号４が軸受ケースであり、この軸受ケー
スの内周側には軸受母材３が配置され、また軸受母材３
の内周側には、例えばセラミック等の硬質材よりなる摺
動部材１が配置されている。

【００１９】前記摺動部材１と軸受母材３との間および
軸受母材３と軸受ケース４との間には、夫々間隙ｇ₁、
ｇ₂が設けられている。この間隙ｇ₁、ｇ₂は、摺動部材
１および軸受母材３の回転軸の傾きに基づく回転（揺
動）に対して互いに接触しない大きさで、かつ軸受潤滑
剤である河川水に含まれている砂利が貫通する大きさに
形成される。

【００２０】摺動部材１の外周面には、回転軸の中心と
直角方向に中心をもつ円柱形突起１ａが対称位置に２個
取付られている。またこの突起１ａに対向する軸受母材
３の内周面には、この突起が遊合される嵌合穴３ａが設
けられている。すなわちこの突起１ａと嵌合穴３ａの嵌
合により、軸受母材３の内周側で摺動部材１がこの部分
を支点として回転可能に形成されているのである。

【００２１】同様に軸受母材３の外周面にも、回転軸の
中心と直角方向に中心をもつ円柱形突起３ｂが対称位置
に２個取付られている。なお、ここで重要なことは、こ
の突起３ｂは、前述した突起１ａとは直角な位置に設け
られると云うことである。

【００２２】またこの突起３ｂに対向する軸受ケース４
の内周面には、この突起が遊合される嵌合穴４ａが設け
られている。すなわちこの突起３ｂと嵌合穴４ａの嵌合
により、軸受ケース４の内周側で軸受母材３が、この点
を支点として回転可能に形成されているのである。

【００２３】外側軸受ケース４は、前述した突起３ｂと
嵌合穴４ａの嵌合組立ての関係で、周方向に複数個に分
割され、また軸受母材３は軸方向に分割されている。

【００２４】なお、これらの分割位置および分割方向は
種々考えられるが、軸受の分解また組立てさらには製造
の容易さを考慮して選定するがよい。

【００２５】このように形成された軸受装置であると、
回転軸が前記摺動部材１の円柱形の突起１ａの中心を基
準に傾斜した場合、摺動部材１は円柱形の突起１ａの中
心を回転中心に回転軸の傾斜した方向に回転する。

【００２６】また、回転軸が前記軸受母材３の円柱形の
突起３ｂの中心を基準に傾斜した場合、軸受母材３は円
柱形の突起３ｂの中心を回転中心に回転軸の傾斜した方
向に回転する。

【００２７】さらに、回転軸が任意の方向に傾斜した場
合には、前記摺動部材１と前記軸受母材３は円柱形の突
起１ａと３ｂが各々回転軸の傾斜に見合う分回転し内側
軸受ケースの内径の中心は常に回転軸の中心と一致する
ことになる。

【００２８】この場合、特に支軸となる円柱形突起の径
は、軸受荷重を線接触で受けるため軸受摺動部材の幅よ
り比較的小さくでき、このため円柱形突起と嵌合穴の摺
動による摩擦モーメントは極めて小さいものとなり、こ
れらの間に多少の砂利や土砂が介在されても充分に回転
可能である。

【００２９】また、前述したように摺動部材１と軸受母
材３との間および軸受母材３と軸受ケース４との間に
は、夫々間隙が設けられているので、これらの間には砂
利や土砂が詰まり固渋する恐れは無く、摺動部材１は、
回転軸の傾きに敏感に対応するようになり、したがって
軸受が充分に軸の傾きに追従し摺動部材１の破損は防止
される。

【００３０】図２にはもう一つの例が示されている。こ
の場合には、軸受母材３を内側軸受母材３ｄと外側軸受
母材３ｃとの二重環状に形成し、そして内側軸受母材３
ｄの内周面に摺動部材１を固着するようにしたものであ
る。この場合、勿論前記実施例と同様にこれら部品の
間、すなわち内側軸受母材３ｄと外側軸受母材３ｃの
間、および外側軸受母材３ｃと軸受ケース４の間には、
円柱形突起１ａ、３ｂと嵌合穴３ａ、４ａが設けられ
る。

【００３１】このように形成しても前記実施例と同様な
作用および効果を秦し、さらにこの場合には、硬質の摺
動部材に突起等の加工を施すことが無いのでその製作が
容易となる。

【００３２】またこの図２の場合、摺動部材１の円柱形
突起１ａの外周側と軸受母材３の嵌合穴３ａの内周側の
間に円筒形のニードル６が設けられ、内側軸受母材３ｄ
の円柱形突起３ｂの外周側と軸受ケース４の嵌合穴４ａ
の内周側の間に円筒形のニードル７が設けられている。

【００３３】すなわち内側軸受母材３ｄの円柱形突起３
ａと外側軸受母材３ｃの嵌合穴３ａは、回転軸と軸受の
関係にあり、内側軸受母材の円柱形突起外周側と外側軸
受母材の嵌合穴内周の間に円筒形のニードル６を設ける
と、軸受の摩擦が極めて小さいころ軸受となる。外側軸
受母材３ｃと外側軸受ケース４においても同様な関係と
なる。

【００３４】図３及び図４には、さらに他の実施例が示
されている。すなわちこの場合には、回転軸に衝撃荷重
が加わった場合に摺動部材を保護する軸受装置の例であ
る。

【００３５】予め軸方向に２分割に形成された軸受母材
３の突起嵌合部には、弾性体１０及び１１を介して摺動
部材８及び９が取付られている。同様に外側軸受ケース
４にも弾性体１４及び１５を介して摺動部材１２及び１
３が取付られている。

【００３６】回転軸に衝撃が加わると摺動部材１に衝撃
荷重が伝達される。しかし摺動部材１および軸受母材３
には弾性体９、１０、１１が取り付けられているため、
摺動部材は、衝撃荷重を受けた方向に一時的に移動す
る。このため、摺動部材の衝撃荷重は緩衝される。

【００３７】なお、弾性体１３、１４、１５においても
同様な作用がなされる。なお、軸受母材の弾性体１１及
び軸受ケースの弾性体１４が取付られていれば、軸受母
材の弾性体１０及び軸受ケースの弾性体１５を省略して
もほぼ同様な効果がある。

【００３８】図５はもう一つの例で、摺動部材１および
軸受母材３の円柱形突起１ａ、３ｂの端面の中心に凹み
２を設けた例である。円柱形突起１ａ、３ｂの端面はス
ラスト荷重を受ける。円柱形突起１ａ、３ｂが回転する
と外径側では摺動量が多く内径側では少なくなり中心で
は摺動しない。

【００３９】これに伴い円柱形突起１ａ、３ｂの摩耗量
が外周側と内周側では異なり長期間使用した場合、片減
りを起こし円滑な回転動作ができなくなる。

【００４０】従って、円柱形突起１ａ、３ｂの端面の回
転中心に凹み２を設けると片減りが防止され有効であ
る。

【００４１】図６は、回転軸が傾いた場合の摺動部材１
と軸受母材３の動きの関係を示したもので、回転軸（図
では省略してある）と軸受母材３及び軸受ケース４が正
規位置にある場合、回転軸及び軸受母材３、軸受ケース
４の各々の円柱形突起１ａ、３ｂの回転中心は直交座標
系を成す。

【００４２】回転軸の回転中心をＺ軸、摺動部材の円柱
形突起１ａの回転中心をＹ軸、軸受母材３の回転中心を
Ｘ軸とした場合、回転軸が任意の方向にｎ°傾いたと
き、摺動部材１の円柱形突起１ａの中心は、ＺＸ平面に
投影された角度α°回転すると共に軸受母材の円柱形突
起３ｂの中心はＹＺ平面に投影された角度β°回転す
る。

【００４３】このように回転軸に直角で互いに直交する
回転軸中心を有する２個の部材は、回転軸の傾きに順応
し、軸受の摺動部材１の中心が常に回転軸中心と一致す
るため、摺動部材の片当りは防止される。

【００４４】以上種々説明してきたように、これら実施
例の軸受装置であると、回転軸が傾斜した場合、軸受摺
動部材１は２個の円柱形の突起１ａ、３ｂと嵌合穴３
ａ、４ａの線接触部を基準に回転し、主軸の傾斜に充分
に追従することができる。

【００４５】特に、この２個の円柱形の突起１ａ、３ｂ
の径は、軸受荷重を線接触で受けるため軸受摺動部材１
の幅より比較的小さくでき、このため円柱形突起と嵌合
穴の摺動による摩擦モーメントは極めて小さいものとな
り軸受摺動部材１は、回転軸の傾きに敏感に対応するよ
うになり軸受摺動部材と回転軸の片当りを容易に防止す
る効果がある。また、突起は円柱形であるため安価で高
精度に製作できる効果もある。

【００４６】さらに、摺動部材の円柱形突起１ａが嵌合
する軸受母材の嵌合穴３ａ及び軸受母材の円柱形突起３
ｂが嵌合する軸受ケースの嵌合穴４ａに、ニードルを複
数個設けると円柱形の突起と嵌合穴との摩擦はころがり
摩擦となり極めて小さい摩擦となることから摩擦モーメ
ントは、さらに減少し回転軸の傾きに順応するようにな
り軸受摺動部材と回転軸の片当りは完全に防止する効果
がある。

【００４７】また、摺動部材の円柱形突起１ａが嵌合し
摺動する部分に、摺動部材と弾性体を設けること、また
は軸受母材の円柱形突起が嵌合し摺動する部分に、摺動
部材と弾性体を設けると回転軸に掛かる衝撃荷重が摺動
部材に作用しても弾性体が衝撃荷重の緩衝材として作用
し衝撃荷重を吸収し摺動部材の破損を防止する効果があ
る。

【００４８】また、摺動部材並びに軸受母材の円柱形突
起１ａ、３ｂの端面、あるいは軸受母材並びに軸受ケー
スの円柱形の突起の端面が接触する回転中心の双方に凹
みを設けると円柱形の突起の端面に掛かる荷重で嵌合穴
底面部部の摩耗が均等化され、安定した回転が得られる
効果がある。

【００４９】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、軸受摺動部材および軸受母材は夫々２個の円筒形突
起物と嵌合穴の線接触部を基準に自在に回転し、主軸の
傾斜に追従する。この場合特に支軸となる円柱形突起の
径は、軸受荷重を線接触で受けるため軸受摺動部材の幅
より比較的小さくでき、このため突起と嵌合穴の摺動に
よる摩擦モーメントは極めて小さいものとなり、これら
の間に多少の砂利や土砂が介在されても充分に回転し、
また摺動部材と軸受母材との間および軸受母材と軸受ケ
ースとの間には、夫々間隙が設けられているので、これ
らの間には砂利や土砂が詰まり固渋する恐れは無く、軸
受摺動部材は、回転軸の傾きに敏感に対応するようにな
り、したがって軸受が充分に軸の傾きに追従し得、摺動
部材が破損することの無いこの種すべり軸受装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のラジアルすべり軸受装置の一実施例を
示す一部破断斜視図である。

【図２】本発明のラジアルすべり軸受装置の他の実施例
を示す縦断側面図である。

【図３】本発明のラジアルすべり軸受装置の他の実施例
を示す一部破断正面図である。

【図４】図３のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

【図５】本発明のラジアルすべり軸受装置の他の実施例
を示す一部破断斜視図である。

【図６】本発明のラジアルすべり軸受装置の作動状態を
説明するための一部破断斜視図である。

【図７】従来のラジアルすべり軸受装置を示す縦断側面
図である。

【符号の説明】

１…摺動部材、１ａ…円柱形突起、３…軸受母材、３ａ
…嵌合穴、３ｂ…円柱形突起、４…軸受ケース、４ａ…
嵌合穴、６…ニードル、７…ニードル、８…摺動部材、
９…摺動部材、１０…弾性体、１１…弾性体、１２…摺
動部材、１３…摺動部材、１４…弾性体、１５…弾性
体、１６…回転軸、１７…摺動部材、１８…内側球面摺
動部材、１９…外側球面摺動部材。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円環状をなした軸受母材と、 該軸受母材の内周側に、該軸受母材と同芯円状に配置さ
   れた摺動部材と、 前記軸受母材の外周側に配置され軸受母材を支持してい
   る軸受ケースとを備え、 前記摺動部材が硬質部材にて
   形成されるとともに、その軸受潤滑剤として河川水が用
   いられるラジアルすべり軸受装置において、 前記摺動部材と前記軸受母材との間および軸受母材と前
   記軸受ケースとの間に、夫々所定の間隙を設け、 かつ前記摺動部材の外周面に回転軸の中心と直角方向に
   回転中心をもつ円柱形の突起を対称位置に２個設けると
   ともに、 該突起に対向する軸受母材の内周面に、この突起が遊合
   される嵌合穴を設け、 かつ軸受母材の外周面で、前記突起とは直角方向の位置
   に、回転軸の中心と直角方向に回転中心をもつ円柱形の
   突起を対称位置に２個設け、 さらに、該突起に対向する軸受ケースの内周面に、この
   突起が遊合される嵌合穴を設けたことを特徴とするラジ
   アルすべり軸受装置。
2. 【請求項２】 前記軸受母材は軸方向に複数個に分割可
   能に形成され、かつ前記軸受ケースが周方向に複数個に
   分割可能に形成されてなる請求項１記載のラジアルすべ
   り軸受装置。
3. 【請求項３】 円環状をなした軸受母材と、 該軸受母材の内周側に、該軸受母材と同芯円状に配置さ
   れた摺動部材と、 前記軸受母材の外周側に配置され軸受母材を支持してい
   る軸受ケースとを備え、 前記摺動部材が硬質部材にて
   形成されるとともに、その軸受潤滑剤として河川水が用
   いられるラジアルすべり軸受装置において、 前記軸受母材を、内側軸受母材と外側軸受母材との二重
   環状に形成しするとともに、 その内側軸受母材の内周面に前記摺動部材を固着し、 かつ前記外側軸受母材と内側軸受母材との間および外側
   軸受母材と前記軸受ケースとの間に、夫々所定の間隙を
   形成し、 かつ前記内側軸受母材の外周面に回転軸の中心と直角方
   向に回転中心をもつ円柱形の突起を対称位置に２個設け
   るとともに、 該内側軸受母材の突起に対向する外側軸受母材の内周面
   に、この内側軸受母材の突起が遊合される嵌合穴を設
   け、 かつ外側軸受母材の外周面で、前記突起とは直角方向の
   位置に、回転軸の中心と直角方向に回転中心をもつ円柱
   形の突起を対称位置に２個設け、 さらに、外側軸受母材の突起に対向する軸受ケースの内
   周面に、外側軸受母材の突起が遊合される嵌合穴を設け
   たことを特徴とするラジアルすべり軸受装置。
4. 【請求項４】 前記外側軸受母材および軸受ケースが夫
   々周方向に複数個に分割可能に形成されてなる請求項２
   記載のラジアルすべり軸受装置。
5. 【請求項５】 前記内側軸受母材の突起と外側軸受母材
   の嵌合穴との嵌合隙間および前記外側軸受母材の突起と
   軸受ケースの嵌合穴との嵌合隙間に、夫々弾性体を介在
   させてなる請求項２または３記載のラジアルすべり軸受
   装置。
6. 【請求項６】 前記内側軸受母材の突起と外側軸受母材
   の嵌合穴との嵌合部および前記外側軸受母材の突起と軸
   受ケースの嵌合穴との嵌合部に、夫々ニードルベアリン
   グを設けてなる請求項２または３記載のラジアルすべり
   軸受装置。
7. 【請求項７】 前記内側軸受母材の突起および前記外側
   軸受母材の突起の端面の中央に凹部を形成してなる請求
   項１、２、３または４記載のラジアルすべり軸受装置。