JPS6311530B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、可動部分を支持する支持面をもつ動
液圧すべり軸受に関する。

動液圧すべり軸受において耐摩耗性を高めなが
ら摩擦状態を改善するために、支持面をただ１つ
の軸受材料の一貫した層として構成せず、硬い軸
受金属層へ軟らかい軸受材料を埋込んで、可動部
分の運動方向において硬い軸受材料の区域と軟ら
かい軸受材料の区域とが交互に生ずるようにする
ことは、既に提案された（ドイツ連邦共和国特許
出願公開第2251639号明細書）。ここでは硬い軸受
金属がある程度荷重負担骨格を形成し、軟らかい
軸受材料が摩擦面へ過度に移されるのをこの骨格
が防止し、荷重負坦骨格が可動部分の運動方向に
対して直角に延びているため、この骨格の突出す
る隆起が軟らかい軸受材料の薄い層で覆われるよ
うにすることができる。しかしこのようなすべり
軸受は、すりつぶしのおそれを著しく少なくする
ことができないため、それに課された期待を果た
すことができない。このすべり軸受を改善するた
めに、硬い軸受材料の溝状凹所と可動部分の運動
方向とのなす角が15゜より小さく、凹所の相互間
隔が特定の寸法を越えないという条件で、軟らか
い軸受材料を硬い軸受材料の凹所へ埋込んで、支
持面の幅にわたつて軟らかい軸受材料を微細に分
布させることは公知である（オーストラリア国特
許第369145号明細書）。驚くべきことに、この特
徴をもつすべり軸受はすべての要求に応ずること
ができた。なぜならば軟らかい軸受材料の微細な
分布により、局部範囲でも組合わせ効果が保証さ
れて、両方の材料の一方の性質が有効になるだけ
でなく、凹所がほぼ運動方向に延びていることに
よつて、異物が軟らかい材料中に取込まれたまま
で、局部的な過負荷のおそれがある障害個所を形
成する硬い材料へ押込まれることがないからであ
る。

この公知の軸受はその要求によく応ずるけれど
も、軸受金属層へ軟らかい軸受材料を埋込むた
め、特定の費用を要する。

したがつて本発明の基礎になつている課題は、
軸受金属層へ軟らかい軸受材料を埋込むことな
く、簡単な手段でこのような軸受の摩擦状態を著
しく改善する動液圧すべり軸受を提供することで
ある。

この課題を決解するため本発明によれば、可動
部分を支持する支持面が、支持面の幅にわたつて
分布する溝状凹所をもち、これらの凹所が可動部
分の運動方向に対して最高20゜の角をなして傾斜
して、可動部分と共に最小動液圧の形成を保証す
る潤滑剤用通路を形成し、溝状凹所の中心から隣
接する溝状凹所の中心へ測つた軸線方向間隔が、
10mmの最大値に至るまで、mmで測つた軸受直径ｄ
を使用してμｍで与えられる上限値 a₀＝200＋0.5d＋0.006d² より小さいかこれに等しい。

まずこの手段により摩擦状態の改善が行なわれ
るということは驚くべきことと思われる。なぜな
らば支持面にある溝状凹所により、均一な潤滑膜
したがつてその動液圧荷重負担能力が疑いなくそ
こなわれるからである。しかし支持面にある溝状
凹所は潤滑剤に対して大きい通過断面を形成する
ので、最も狭い潤滑間隙の範囲にも多量の潤滑剤
が流れることができ、それにより放熱したがつて
冷却の改善という有利な効果が生ずる。溝状凹所
によつて潤滑膜の動液圧荷重負担能力が低下する
という欠点は、発生する摩擦納の放出を改善でき
ることによつて充分補われるので、予期しなかつ
た良好な摩擦状態をもつ動液圧すべり軸受が実際
に得られる。これに関し、混合摩擦が生じても局
部的に生ずる熱の少なくとも大部分を、支持面に
ある凹所を通して供給される潤滑剤を介して導出
できるので、潤滑剤温度は混合摩擦の範囲で比較
的低く、したがつて潤滑剤の粘度も高いままであ
り、それが潤滑剤層の荷重負担能力にとつて有利
である。もちろん支持面にある溝状凹所とその上
を動く可動部分との間に生ずる通路によつて動液
圧の形成が妨げられないことが必要である。した
がつて凹所の断面形状および大きさを、潤滑剤の
性質、支持荷重および潤滑間隙の形状または大き
さに関係して選んで、支持面とそれにより支持さ
れる可動部分との間に潤滑剤の最小動液圧を形成
できるようにせねばならない。支持面の溝状凹所
と運動方向との所定の限界角20゜によつて、運動
方向に対して直角な稜によつて潤滑膜の構成が乱
されるのを回避される。大体において運動方向へ
向けられる溝状凹所は、さらに異物が凹所から出
ないようにしている。

支持面にある溝状凹所により可能となる冷却効
果によつて、溝状凹所を支持面の幅にわたつてで
きるだけ微細に分布して、放熱に役だつ大きい潤
滑剤流を大きい摩擦のおこり得る個所のすぐ近く
に確保するという要求が導き出される。溝状凹所
の中心から隣接する溝状凹所の中心へ測つた軸線
方向間隔ａが、10mmの最大値に至るまで、mmで測
つた軸受直径ｄを使用してμｍで与えられる上限
値 a₀＝200＋0.5d＋0.006d² より小さいかこれに等しいと、凹所断面を適当に
選べば、常に充分な冷却条件が得られる。すなわ
ち上限値a₀以下の著しく小さい溝状凹所間隔で
は、溝の間にある隆起からの放熱が凹所側面を介
しても行なわれるので、隆起中心の範囲において
熱負荷を比較的小さくすることができ、それによ
り局部的な過負荷を回避できるのである。なお、
最高20゜の傾斜角は実験に基いて得られ、また間
隔の上限a₀に関する式は、本発明に基いて行なわ
れた実験結果を数学的近似で示すものである。こ
の上限を超過すると、実際に性能の悪化が認めら
れる。放熱を改善するために、凹所の軸線方向間
隔ａを、mmで測つた軸受直径ｄを使用してμｍで
与えられる上限値 a₀＝150＋0.3d＋0.001d² より小さく選ぶことができる。

２つの凹所の軸線方向間隔が下限値以下である
と、溝状凹所の幅したがつてその断面積が小さく
されて、冷却作用が甚だしく減少する。この理由
から、凹所の軸線方向間隔ａが、mmで測つた軸受
直径ｄを使用してμｍで与えられる下限値 a_u＝10＋0.1d より大きいかこれに等しいようにする。凹所の軸
線方向間隔に対するこれらの限界を維持すると、
放熱を大きく補償して動液圧荷重負担能力を減少
することができ、それが一貫してなめらかな支持
面をもつ対比可能な軸受に比較して本発明による
軸受の利点となる。

支持面にある溝状凹所により潤滑剤の充分な供
給を保証し、潤滑剤の特定の最小動液圧の形成を
保証するために、凹所の深さｔと凹所幅ｂとの特
定の比を越えないようにする。凹所の深さｔと幅
ｂとの比が ｔ／ｂ（1500−ｄ）／1500 ただしｄはmmで測つた軸受直径の数値である
と、すべての要求を満たす条件を維持することが
できる。さらに溝状凹所の有利な断面形状のため
に、この凹所の幅をその軸線方向間隔に関係させ
ることができる。隣接する２つの凹所の間の隆起
幅（ａ−ｂ）と凹所の軸線方向間隔ａとの比が、 （ａ−ｂ）／ａ＝100−6V_u ^0.6（％） ただしｂは凹所の幅、V_uは可動部分のｍ／ｓ
で測つた周速の数値であると、凹所間にある荷重
負担隆起部分と軸線方向間隔との有利な比が得ら
れる。

図面には本発明の実施例が示されている。

第１図および第２図によれば、動液圧すべり軸
受は鋼製支持殻１上に例えばアルミニウム等を母
材とする軸受金属層２が設けられている。この軸
受金属層２は、鎖ｂで示す可動部分４の支持面３
を形成している。この可動部分４は支持面３上を
第２図の矢印５の方向に駆動される。この種の普
通のすべり軸受とは異なり、支持面３は一貫して
なめらかに構成されておらず、可動部分の運動方
向５に対し最大20゜の傾斜角αをなす溝状凹所６
をもつている。溝状凹所６は１つあるいはそれ以
上の一貫する溝によつて形成することができ、そ
れにより製造にとつて利点が生ずる。しかし運動
方向５からそれることなくしたがつてα＝0゜で延
びる閉じた環として凹所６を構成することも直ち
に可能である。αは0゜ないし5゜であるのがよい。

本発明による効果を確実にするために、最大傾
斜角αを規定するだけでなく、溝状凹所６と可動
部分４との間の通路７に、潤滑剤により最小動液
圧が形成されるようにせねばならず、それにより
支持面３にある溝状凹所６の断面の大きさに上限
が与えられる。溝状凹所６を設けるため支持面３
と可動部分４との間にある潤滑剤層の動液圧荷重
負担能力がそこなわれるにもかかわらず、このよ
うなすべり軸受では有利な摩擦状態が確保され
る。なぜならば、溝状凹所６により多量の潤滑剤
の供給が可能となるため、有利な放熱が可能とな
つて、局部的な範囲でも温度が許容できない高い
値に上昇するのを防止されるからである。支持面
３の範囲で軟らかい軸受材料が軸受金属層２は埋
込まれていないので、この軟らかい軸受材料によ
り軸受の耐摩耗性がそこなわれず、したがつて耐
摩耗性についても摩擦状態についても有利な条件
が得られる。

軸受材料が比較的硬いにもかかわらず、まさに
大きい局部摩擦力の範囲において、生ずる熱をい
つそうよく導出することができるので、このよう
な軸受のなじみ運転特性も良好なものということ
ができる。摩擦または摩耗を少なくする材料で支
持面を被覆することによりなじみ運転条件を改善
できるということは、特に強調する必要がない。

第３図には、ラジアル軸受において溝状凹所６
により生ずる状態が断面で概略的に示されてい
る。これからわかるように、最も狭い潤滑間隙の
範囲で可動部分４と凹所６との間の通路７によ
り、多量の潤滑剤を供給でき、これにより所望の
冷却効果が生ずることがわかる。

本発明による効果は、付加的に凹所６を通して
供給可能な潤滑剤を使用して放熱が可能なことに
関係しているので、支持面３の幅全体にわたる溝
状凹所６の分布が特に重要である。この分布は、
凹所６の中心から隣接する凹所の中心まで測つた
軸線方向間隔ａによつて示すことができ、この軸
線方向間隔ａの上限値を軸受直径に関係して規定
することによつて、放熱にとつて充分な条件を定
めることができる。この上限値a₀は、10mmの最大
値に至るまで、mmで測つた軸受直径ｄを使用し
て、次式によりμｍで与えられる。

a₀＝200＋0.5d＋0.006d² 第４図ないし第６図による実施例が示すよう
に、支持面３にある溝状凹所６に対して非常に異
なる断面形状を与えることができる。重要なこと
は、支持面の凹所の深さｔと幅ｂとの比が、同様
に直径に関係する特定の限界内にあつて、支持面
の荷重負担能力を許容できないほど低減させず、
他方充分な冷却に考慮を払うことである。この点
で溝状凹所６の間に生ずる隆起８の幅も当然重要
な役割を果たす。なぜならば熱をこの隆起８を介
して、凹所６を通して供給される潤滑剤へ伝達せ
ねばならないからである。したがつて溝状凹所６
の軸線方向間隔ａと幅ｂから（ａ−ｂ）として与
えられる隆起幅と、凹所６の軸線方向間隔ａとの
比も、上限を設けられて、不利な摩擦状態でも局
部的な範囲における支持面の熱による過負荷を防
止できるようにする。したがつてこの比の上限
は、可動部分４の周速にも関係している。

一般にアキシアル軸受では、潤滑剤の動液圧は
ラジアル軸受におけるほど重要ではないので、通
路７を通してなお供給すべき最小圧力は、個々の
種類の軸受の特殊な状態に応じて異なる大きさに
選ぶことができ、それにより当然冷却作用が影響
を受ける。したがつて溝状凹所６の幾何学的寸法
と支持面の幅にわたるその分布とによつて、特別
な荷重状態に合わせた動液圧すべり軸受が設計さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるすべり軸受の軸線に沿う
拡大断面図、第２図は第１図によるすべり軸受の
支持面の展開平面図、第３図は本発明によるラジ
アル軸受の一部の軸線に対して直角な断面図、第
４図ないし第６図は支持面の異なる断面形状をも
つ溝状凹所の拡大断面図である。 ２……軸受金属層、３……支持面、４……可動
部分、５……運動方向、６……溝状凹所、７……
通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可動部分を支持する支持面３が、支持面の幅
   にわたつて分布する溝状凹所６をもち、これらの
   凹所６が可動部分の運動方向５に対して最高20゜
   の角（α）をなして傾斜して、可動部分４と共に
   最小動液圧の形成を保証する潤滑剤用通路７を形
   成し、溝状凹所６の中心から隣接する溝状凹所の
   中心へ測つた軸線方向間隔(a)が、10mmの最大値に
   至るまで、mmで測つた軸受直径ｄを使用してμｍ
   で与えられる上限値 a₀＝200＋0.5d＋0.006d² より小さいかこれに等しいことを特徴とする、動
   液圧すべり軸受。 ２ 凹所６の軸線方向間隔(a)が、mmで測つた軸受
   直径ｄを使用してμｍで与えられる上限値 a₀＝150＋0.3d＋0.001d² より小さいことを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項に記載の動液圧すべり軸受。 ３ 凹所６の軸線方向間隔(a)が、mmで測つた軸受
   直径ｄを利用してμｍで与えられる下限値 a_u＝10＋0.1d より大きいかこれに等しいことを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の動液圧
   すべり軸受。 ４ 凹所６の深さ（ｔ）と幅(b)との比が ｔ／ｂ（1500−ｄ）／1500 ただしｄはmmで測つた軸受直径の数値であるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれか１つに記載の動液圧すべり軸受。 ５ 隣接する２つの凹所６の間の隆起幅（ａ−
   ｂ）と凹所６の軸線方向間隔(a)との比が、 （ａ−ｂ）／ａ＝100−6V_u0.6（％） ただしｂは凹所６の幅、V_uは可動部分４の
   ｍ／ｓで測つた周速の数値であることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
   か１つに記載の動液圧すべり軸受。