JP2004084815A

JP2004084815A - 軸受装置

Info

Publication number: JP2004084815A
Application number: JP2002247466A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamamoto; 山本　浩; Daijiro Ito; 伊藤　大二郎; Takeshi Nishide; 西出　剛
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18
Also published as: CN1485552A; US6991377B2; KR20040018903A; CN100343541C; US20040042698A1

Abstract

【課題】部品点数が少なく簡単な構造で潤滑性、耐荷重性、耐磨耗性、耐焼付き性を良好に維持することができる各種機械の軸受装置を提供する。
【解決手段】ブッシュ（２）　の摺接面に油供給溝部（６）　を備えている。ジャーナル軸（１）　の摺接面に対する油供給溝部（６）　の面積比は、３０〜９０％に設定されている。油供給溝部間の円周方向の長さＬ_１、前記軸受（２）　の内径Ｄは、Ｌ_１＜π・Ｄ／３６の関係を有している。ジャーナル軸（１）　及びブッシュ（２）　が規定の角度範囲において相互に回転する軸受装置やジャーナル軸（１）　及びブッシュ（２）　が相対的に連続して回転する軸受装置にも、ジャーナル軸（１）　及びブッシュ（２）　の既存の大きさを維持して有効に使用でき、局部的な油膜切れや油膜不足が防止できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は筒状の軸受に潤滑油の油膜を介して相対的に回転する軸部材を備えた各種機械の軸受装置に係わり、特に、装置の損傷、磨耗、過熱や焼付きを防止することを可能にした軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軸部材を軸受に回転自在に支承する軸受装置としては、建設・土木機械、或いは油圧機器の一般機械類などにおける様々な連結部分に多用されている。この種の軸受装置にあっては、　回転軸と、同回転軸を支持する軸受との間の各摺接面に内部摩耗を防止するための潤滑油が充填されている。回転軸の回転に伴って、潤滑油が回転軸と軸受との間の各摺接面に導かれて薄い油膜を形成する。この軸受装置は、例えば回転軸の停止時や起動時、或いは外部から変動荷重を受けるようなときには油膜が部分的に破れる場合がある。かかる局部的な油膜切れや油膜不足が発生すると、回転軸と軸受との間の接触圧力が増大して、その接触圧力による摩擦熱により回転軸と軸受との間に焼付きを生じるという問題等がある。
【０００３】
この軸受や回動軸の焼付きを防止することを可能にした軸受装置の一例が、例えば特開平９−６８２１７号公報に開示されている。同公報に開示された軸受装置は、軸受又は回転軸のいずれか一方の摺接面に回転軸の軸方向又は回転方向に沿って断面が略台形状の凹凸を有する多数個の表面加工部を備えている。同表面加工部は、数１０μｍ〜数１００μｍの間隔をもって周期的に形成されている。
【０００４】
この表面加工部を回転軸の軸方向に沿って周期的に有する軸受装置にあっては、表面加工部における略台形状の下底の長さの平均値に対する上底の長さの平均値の比を０．６以上１．０未満に設定している。一方、表面加工部を回転軸の回転方向に沿って周期的に有する軸受装置は、表面加工部における略台形状の下底の長さの平均値に対する上底の長さの平均値の比を零よりも大きく０．６以下に設定している。
【０００５】
かかる軸受装置の表面加工部の形状は、潤滑油の油膜保持機能が高くなり、油膜を安定して発生することができるようになる。このため、回転軸と軸受との間の摩擦熱が少なくなり、回転軸や軸受の内部に焼付きを抑制することができるという利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、回転軸と軸受との間に循環供給される潤滑油の油膜を介して回転軸及び軸受が相対的に摺動する軸受装置は、回転軸と軸受との間の各摺接面に潤滑油供給源と直接接続する主な油供給溝部の他に、同油供給溝部から供給される潤滑油を循環供給するための多数個の油供給副溝部を設置することにより潤滑油の循環供給量を増やすことができる。油供給副溝部の数を増やせば、回転軸と軸受との間の焼付きを低減することはできるものの、多数個の油供給副溝部間のランド部（回転軸及び軸受間の摺接面）の回転方向の長さが短くなり、回転軸と軸受との間の摺接面が減少する。その結果、回転軸と軸受との間の接触圧力が増大し、その接触圧力による摩擦熱により回転軸と軸受との間に焼付きを発生しやすくなる。
【０００７】
かかる不具合を解消するには、例えば油供給溝部の大きさを変えることなく回転軸と軸受との間の摺接面を拡大すべく、回転軸の直径と相手方の軸受の内径とを大きく設定するとともに、両者の軸方向の長さをも大きくする。つまり、油供給副溝部間のランド部の回転方向の長さ及び軸方向の長さを長く設定すれば、回転軸と軸受との間の摺動面を大きくとることができるようになり、その接触圧を分散させることができる。しかしながら、回転軸の直径及び相手方の軸受の内径を大きく設定すると同時に、その軸方向の長さをも大きく設定すると、必然的に軸受装置が大型化してしまうという欠点がある。
【０００８】
上記特開平９−６８２１７号公報に開示された軸受装置は、軸受及び回転軸が相対的に高速度、高荷重で一方向に連続して回転する一般機械類等に使用する場合には、新しい潤滑油が前記表面加工部の凹部を介して回転軸及び軸受の間の各摺接面に循環供給され、潤滑油が回転軸や軸受の全面を被覆するような付着状態を作り出すことがしやすい。
【０００９】
一方、回転軸及び軸受が低速度、高荷重で所定の角度を往復回転する建設・土木機械の作業機用の連結部に装備される軸受装置は、回転軸の外周面と軸受の内周面との間の相対的な滑り速度が極めて遅く、前記作業機の揺動に応じて回転軸を複数回にわたって同一角度領域を往復回転させる。このため、その接触角度領域では常に大きな荷重がかかり、回転軸と軸受との間に循環供給される潤滑油は、回転軸や軸受の全面に付着しづらく所々で途切れたような油膜切れや油膜不足が発生しやすくなる。
【００１０】
また、仮に上記公報に開示された軸受装置を建設・土木機械の作業機の連結部に使用して、多数個の油供給副溝部によって潤滑油を十分に循環供給することができたとしても、既述したごとく回転軸と軸受との間の摺接面が小さい場合には、回転軸と軸受との間の摺動面における接触圧力が極端に高くなる。このため、前記作業機用の連結部の軸受装置は、回転軸の外周面や軸受の内周面との間に充分な潤滑作用が得られにくくなる。
【００１１】
その結果、局部的な油膜切れや油膜不足により回転軸や軸受に擦過傷、磨耗、過熱等を引き起しやすいだけではなく、その接触圧力による摩擦熱により回転軸や軸受の内部に焼付きを発生しやすくなる。しかも、油膜切れ等が発生すると、振動や騒音を生じるため、建設・土木機械の性能を著しく低下させる原因につながる。従って、上記公報に開示された軸受装置は、前記作業機のような低速度、低揺動角、高荷重の条件下で使用される軸受装置における回転軸と軸受との摺接面に対して満足する潤滑作用が発揮されがたい。
【００１２】
上記公報に開示された軸受装置にあっては、回転軸の軸方向又は回転方向に沿って特定の形をもつ多数個の表面加工部を形成することにより、油膜を安定して発生させるようにし、専ら回転軸や軸受の焼付きを抑制することを期待しているものである。つまり、上述のような建設・土木機械における作業機用の連結部に装備される低速揺動、高荷重用の軸受装置のように、規定された小揺動領域から大揺動領域までの全領域にわたり作業機を揺動させて、回転軸と軸受との間に大きな接触圧力をもつ摺動動作がなされる軸受装置に対しては、上述の軸受装置を採用しても、その構造上、摺動抵抗を低減させると同時に、回転軸や軸受の焼付きを低減させようとすることは極めて難しい。
【００１３】
このような低速揺動、高荷重用の軸受装置に対しては、上述のごとく、前記表面加工部の形態を単に変えるだけでは耐磨耗性、耐焼付き性を確保することができず、相変わらず油膜不足又は油膜切れなどの発生を誘発して、回転軸や軸受に焼付き等が発生しやすいという従来の技術的課題を相変わらず解決するには到っていない。
【００１４】
本発明は、かかる従来の課題を解消すべくなされたものであり、その具体的な目的は、従来と同様に部品点数が少なく簡単な構造で潤滑性、耐荷重性、耐磨耗性、耐焼付き性を良好に維持することができる各種機械の軸受装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
本件発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねたところ、軸受又は軸部材のいずれか一方の摺接面に対する油供給溝部の面積比を所定の値に設定すれば、前記軸受と前記軸部材とが相対的に摺動する回転角が小さくても、局部的な油膜切れや油膜不足を発生することなく軸部材と軸受との間の摺動における接触圧力を低減できることが判明し、軸部材と軸受との間の磨耗、焼付きを発生させることなく予想外の成果を挙げることができ、従来では予測し得ない新規な発明をするに到った。
【００１６】
本件請求項１に係る発明は、筒状の軸受に潤滑油の油膜を介して相対的に回転自在に支承された軸部材を備えた各種機械の軸受装置であって、前記軸受又は前記軸部材のいずれか一方の摺接面に潤滑油の油供給溝部を備えてなり、前記軸受又は前記軸部材のいずれか一方の摺接面に対する前記油供給溝部の面積比が、３０〜９０％であることを特徴とする軸受装置にある。
【００１７】
本発明は、前記軸受又は前記軸部材が規定の回転角度範囲において、必ず隣接する油供給溝部を有していることが前提となる。前記軸受又は前記軸部材のいずれか一方の摺接面に対する前記油供給溝部の面積比としては、好ましくは３０〜９０％であることが望ましい。前記軸受又は前記軸部材のいずれか一方の摺接面に対する前記油供給溝部の面積比が３０〜９０％を確保していれば、前記軸受と前記軸部材の各受面との間に局部的な油膜切れや油膜不足を発生させることなく充分な潤滑作用を得ることができる。この面積比が３０％よりも小さい場合には所望の焼付け荷重が得がたく、９０％よりも大きい場合には前記軸受と前記軸部材の各受面の耐荷重性が充分に得られない。その結果、異常磨耗、擦過傷や焼付き等が大きくなり、或いは破損などが生じやすくなり、苛酷な使用条件下で軸受装置の長い寿命を得ることができない。
【００１８】
従って本発明にあっては、前記軸受及び前記軸部材が規定の回転角度範囲において相互に回転する軸受装置や、前記軸受及び前記軸部材が相対的に連続して回転する軸受装置に対しても、前記軸受及び前記軸部材を殊更に大型化することなく既存の大きさを維持して、その寿命を長くさせることができる。
【００１９】
前記軸受と前記軸部材とが相対的に摺動する回転角が小さくても、前記軸受と前記軸部材の各受面の磨耗、擦過傷や焼付き等を未然に回避することができると共に、各受面の耐久性、耐焼付き性を大幅に向上することができるようになる。その結果、部品点数が少ない簡単な構造で振動や騒音を起こすこともなく、軸受装置の品質性能を長期間にわたって確保することができる。
【００２０】
請求項２に係る発明は、前記油供給溝部間の円周方向の長さＬ_１、前記軸受の内径Ｄが、Ｌ_１＜π・Ｄ／３６の関係を有することを特徴としている。
この発明は、前記油供給溝部間の円周方向の長さ（ランド長さ）Ｌ_１が前記軸受の内周面の長さ（π・Ｄ）を３６等分した値よりも小さく設定されるとともに、前記油供給溝部の面積比３０〜９０％を満足するように設定されている。
【００２１】
かかる構成によれば、前記軸受と前記軸部材との間の摺接面が適度な接触圧をもって摺動できるようになる。前記軸受の内径、前記軸部材の直径やその軸方向の長さを大きく設定することもなくなり、軸受装置自体の大型化が回避されるとともに、前述の作用効果が確実に発揮される。
【００２２】
請求項３に係る発明は、前記軸受又は前記軸部材のいずれか一方の表面に軟窒化処理が施されていることを特徴としている。
この構成によれば、硬化処理として軟窒化処理を施すことにより焼入れ歪みが低減でき、前記油供給溝部として互いに平行な一条溝又は多条溝を安価に形成することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。
本発明は、例えば建設・土木機械、産業機械等の軸受装置に効果的に使用できる。なお、本実施形態では図示せぬ建設・土木機械である掘削機に装備されたブームやアーム等の作業機における連結部を例に挙げて説明するが、本発明は掘削機用作業機の連結部に限定されるものではなく、例えば作業機における様々な連結部分、更には建設・土木機械以外の産業分野における各種の油圧機器や圧縮機の一般機械類等の軸受装置に有効に適用し得ることは勿論である。
【００２４】
図１〜図５は本発明の代表的な第１の実施形態である軸受装置の一部を構成する軸受の構造の一例を概略的に示しており、図１は同軸受の縦断面図、図２は同軸受の周縁部を示す図１の矢印ＩＩ部における拡大図、図３は同軸受の中央部を示す図１の矢印ＩＩＩ　部における拡大図、図４は同軸受の油供給溝部を示す拡大図、図５は同油供給溝部を示す図４のＩＶ−ＩＶ線の矢視拡大断面図である。
【００２５】
これらの図において、図示せぬ掘削機に装備されたアーム及びバケットを連結する作業機の連結部に適用された軸受装置は、軸部材としてのジャーナル軸１を備え、同ジャーナル軸１は、図示せぬバケットの一対のブラケット間に固定支持されている。前記ジャーナル軸１には、図示せぬ円筒状のボスが回転自在に外嵌されている。同ボスの内周には、前記ジャーナル軸１に摺接する相手である軸受としての円筒状のブッシュ２が固定支持されている。
【００２６】
前記ボスは、前記ブッシュ２を介してジャーナル軸１に対して回転自在に支承されており、前記アームの先端に固定支持されている。前記ボスにおける両端の開口縁部には、図示せぬダストオイルシール材が同心上に嵌着固定されている。このダストオイルシール材により、前記ジャーナル軸１の外周面と前記ブッシュ２の内周面との間には油溜まりが画成されており、同油溜まりには潤滑油が充填されている。上記構成の軸受装置を用いた図示せぬ掘削機の稼働時において、前記アームに揺動自在に連結されたバケットが揺動すると、前記ジャーナル軸１と前記ブッシュ２とが相互に回転する。
【００２７】
上記のごとく構成された作業機の連結部は一般的な構造を有しているため、ここでは、その詳しい説明は省略し、本発明の特徴部をなすジャーナル軸１とブッシュ２との間の摺接部分について具体的に説明する。本発明にあっては、ジャーナル軸１又はブッシュ２のいずれか一方の摺接面に本発明の特徴部の一部を構成する潤滑油の油供給溝部５，６を備えている。以下の実施形態にあっては、ブッシュ２の構成を例に挙げて説明するが、本発明にあっては、これに限定されるものではなく、ジャーナル軸１に適用し得ることは勿論である。
【００２８】
本実施形態にあっては、前記ブッシュ２は、ＪＩＳ記号により材質規格された所望の鋼材からなる。同ブッシュ２の表面硬度はロックウェル硬さＨＲＣで５０以上であればよく、好ましくはロックウェル硬度ＨＲＣで５２〜６０が特に望ましい。更には、成膜処理技術により前記ブッシュ２の内周面に潤滑油の油膜保持機能に優れた薄膜層を形成することができる。
【００２９】
前記ブッシュ２における両端の開口縁部は、図２に示すように、前記ジャーナル軸１の挿入を容易にするべく内部テーパ面２ａが形成されると共に、同ブッシュ２における両端の外側縁部には、ブッシュ２のボス内への圧入を容易にするために前記内部テーパ面２ａよりも勾配の小さい外部テーパ面２ｂが形成されている。更に、前記ブッシュ２の外周面の中央部には、図３に示すように円弧形状の潤滑油流路３がブッシュ円周方向にわたり直線状に形成されている。
【００３０】
前記ブッシュ２の内周面の中央部には、円弧形状をなす第１の油供給溝部５が前記潤滑油流路３に沿って形成されている。この油供給溝部５は、ブッシュ２の上下面に開口する連通孔４を介して前記潤滑油流路３に連通されており、同潤滑油流路３の径よりも小さく設定されている。
【００３１】
更に本実施形態によれば、前記ブッシュ２の内周面には、前記油供給溝部５から供給される潤滑油を循環供給するための同じく円弧形状をなす第２の油供給溝部６が前記第１油供給溝部５の両側端縁からブッシュ開口端縁にわたり直線状に配されている。図示例では、複数個の第２油供給溝部６がブッシュ軸線方向に沿って同一円周面上に等間隔に並設されており、前記ブッシュ２の内周面は凹凸形状をなしている。この第２油供給溝部６は、図４に示すように前記第１油供給溝部５の溝幅よりも小さく設定されている。
【００３２】
なお、前記油供給溝部６は、前記油供給溝部５からブッシュ開口端縁にわたり配してもよく、前記油供給溝部５からブッシュ開口端縁の近傍に至る範囲に配してもよい。また、各油供給溝部５，６の形状は、図示例に限定されるものではなく、例えば矩形や三角形であってもよい。
【００３３】
一般的に、潤滑油の油膜を介してジャーナル軸１とブッシュ２とが相対的に摺動する軸受装置は、ジャーナル軸１とブッシュ２との間の摺接面が小さい場合には、ジャーナル軸１とブッシュ２との間の摺動における接触圧力が高くなるため、その接触圧力による摩擦熱によりジャーナル軸１やブッシュ２の内部に焼付きを発生する。ジャーナル軸１及びブッシュ２の間の摺接面が大きく設定できれば、ジャーナル軸１及びブッシュ２の間の摺動における接触圧力を減少することができ、その接触圧力による摩擦熱によりジャーナル軸１やブッシュ２の内部に焼付きを発生することなく軸受装置の寿命を長くできる。しかし、既述のようにジャーナル軸１とブッシュ２との間の摺接面を大きくすべくジャーナル軸１の直径及び相手方のブッシュ２の内径を大きく設定すると同時に、その軸方向の長さをも大きく設定すると、必然的に軸受装置が大型化してしまう。
【００３４】
本発明の最も特徴とするところは、前記油供給溝部６が前記ジャーナル軸１の摺接面に対して３０〜９０％となる面積比で設定されていることにあり、前記ジャーナル軸１の回転角における規定の回転領域にわたり、必ず隣接する第２油供給溝部６を有していることが肝要である。
【００３５】
本実施形態にあっては、前記第２油供給溝部６の溝幅Ｗ_１と前記ブッシュ２の内径Ｄとが０＜Ｗ_１／Ｄ＜０．５の関係を有している。前記第２油供給溝部６の下底の溝幅Ｗ_２は、Ｗ_２≦Ｗ_１の寸法関係になっている。前記第２油供給溝部６は、例えばブローチ盤を用いるか、あるいは旋盤を用いたナーリング加工にて前記ブッシュ２の内周面に所定の間隔をもって溝加工を施す。前記第２油供給溝部６は、上述のごとくジャーナル軸１の摺接面に対する面積比を３０〜９０％に設定することが好ましい。
【００３６】
前記第２油供給溝部６の面積比が３０〜９０％を確保していれば、前記ジャーナル軸１及び前記ブッシュ２の各受面との間に充分な潤滑作用を得ることができる。この面積比が３０％よりも小さいと、所望の焼付け荷重が得がたく、９０％よりも大きいと、ジャーナル軸１及びブッシュ２の各受面の耐荷重性が充分に得られない。その結果、異常磨耗、擦過傷や焼付き等が大きくなり、軸受装置の品質を確保することはできない。
【００３７】
前記第２油供給溝部６は、その溝部間の円周方向の長さ（ランド長さ）Ｌ_１と前記ブッシュ２の内径Ｄ（＝２Ｒ）とが、Ｌ_１＜π・Ｒ／１８の寸法関係を有している。更には、前記第２油供給溝部６の円周方向の長さＬ_１及び溝深さＨは、Ｈ＜２Ｌ_１の関係を有している。好ましくは、Ｈ≦Ｌ_１／２の関係を有することが特に望ましい。前記第２油供給溝部６の溝深さＨは、０．０１ｍｍよりも大きく設定することが好ましい。
【００３８】
前記ランド長さＬ_１及び前記ブッシュ２の内径Ｄは、Ｌ_１＜π・Ｄ／３６の関係を有することが特に望ましい。つまり、ブッシュ２の内周面の長さ（π・Ｄ）を３６等分した値よりも小さく設定する。但し、第２油供給溝部６の上記面積比が３０〜９０％を満足していることが前提である。かかる構成を備えることにより、ブッシュ２の内径、ジャーナル軸１の直径やその軸方向の長さを大きく設定することなくジャーナル軸１とブッシュ２との間の摺接面が良好な接触圧をもって摺動できるようになり、軸受装置自体の小型化も達成し得る。
【００３９】
前記ブッシュ２の内径Ｄ、前記第２油供給溝部６の溝幅Ｗ_１などを適宜に設定することにより、ジャーナル軸１とブッシュ２とが相対的に摺動する上記回転角が小さくても、局部的な油膜切れや油膜不足を発生することなくジャーナル軸１及びブッシュ２の間の摺動における接触圧力を低減できるとともに、ジャーナル軸１及びブッシュ２の間の磨耗、焼付きを発生させることもない。
【００４０】
図６及び図７は、本発明に係る軸受装置の一部構成部材である軸受の第２の実施形態を示している。図６は同軸受の縦断面図であり、図７は同軸受の油供給溝部を示す拡大図である。
この第２実施形態の軸受の構成は、軸受であるブッシュ２の内周面に所定の角度αをもって傾斜する第２の油供給溝部６を形成している点以外、上記第１実施形態の軸受装置と基本的に変わるところはない。従って、これらの図において上記第１実施形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付して、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。
【００４１】
これらの図において、前記ブッシュ２の内周面には、ブッシュ軸線方向に対して所定の傾斜角αをもつ第２油供給溝部６が螺旋状に形成されており、複数個の第２油供給溝部６，…，６が同一円周面上に等間隔に並列に配されている。前記ブッシュ２の内周面には互いに平行な一条溝又は多条溝を形成すればよく、前記第２油供給溝部６のブッシュ軸線方向に対する角度αは、０°＜α＜９０°の関係を有している。
【００４２】
この第２実施形態にあっては、上記第１実施形態における油供給溝部６と比べると、耐荷重性、耐磨耗性、耐焼付き性が良好である。また、ブッシュ２の内周面に前記第２油供給溝部６を形成したのち、ブッシュ２の内周面に軟窒化処理を施すことが好ましい。このようにすると、焼入れ歪みを小さくすることができ、前記第２油供給溝部６の深さが浅い所望形態の一条溝や多条溝等を容易に且つ廉価に製造することができるようになる。勿論、ブッシュ２の耐磨耗性や耐焼付き性等を極めて向上させることができる。
【００４３】
以下に、本発明の更に具体的な実施形態について比較例と共に説明する。
図８は上述のごとく構成された本発明の軸受装置の一部構成部材であるブッシュ２に焼付きが発生したときの荷重である焼付き荷重と、ブッシュ２の溝面積率との一例をグラフで示している。
【００４４】
同図において、実線で示すグラフは、上記第１実施形態におけるストレート溝を有するブッシュ２の溝面積率に対する焼付き荷重の変化の一例を示しており、同図に破線で示すグラフは、上記第２実施形態におけるヘリカル溝を有するブッシュ２の焼付き荷重の変化の一例を示している。その対応する結果をグラフ上に△、●でそれぞれプロットしている。なお、同図に一点鎖線で示すグラフが従来のブッシュの焼付き荷重の一例を示している。
【００４５】
同図から明らかなように、ブッシュ２の溝面積率を３０〜９０％の範囲内に確保すれば、耐焼付き荷重を３０トン以上に上げることができることが分かる。ブッシュ２の溝部が同じ溝面積率であるならば、上記第２実施形態におけるブッシュ２は、上記第１実施形態のブッシュ２よりも耐焼付き性に優れていることが理解できる。一方、従来のブッシュは、１０トン以上の負荷荷重に対して耐焼付き性を実現させることはできない。
【００４６】
以上の点から、３０トン以上の耐焼付き性をもつブッシュ２を得るには、ブッシュ２の溝面積率を３０〜９０％の範囲内に確保すればよく、従来のブッシュと比較して大幅な耐焼付き性を実現させ得るかが理解できる。
【００４７】
以上のごとく構成された本発明に係る軸受装置を製作して次のような実験を行った。
（実験例１）
例えば、ブローチ盤による加工条件として、あるいは旋盤によるナーリング加工条件としては、溝部の加工間隔を１０°（６．１ｍｍ、溝面積率８％）、５°（３．０５ｍｍ、溝面積率１６％）、２．５°（１．５３ｍｍ、溝面積率３２％）の三通りとし、円筒部の内径が７０ｍｍ、円筒部の外径が８５ｍｍ、円筒部の長さが８５ｍｍの円筒状のブッシュ２の内周面に幅０．５ｍｍ、深さ０．２ｍｍの円弧形状の溝部をブッシュ軸線方向に対して平行に複数個形成した。これらのブッシュ２に焼入れ処理を行い、同ブッシュ２の表面硬度をロックウェル硬度ＨＲＣで５８とした。
【００４８】
次に、これらのブッシュ２ごとに、２個のブッシュ２を３７５ｍｍの設置間隔をもってブッシュケース内に並列に圧入固定し、２個のブッシュ２内に、直径が約７０ｍｍのジャーナル軸１を装着して組み立てた。そののち、ブッシュ２の内周面及びジャーナル軸１の外周面の間に潤滑油であるグリースを循環供給しながら、揺動角度が５°であり、揺動速度が５秒／サイクルによる条件下で連続運転を行った。そして、この連続運転中において６００サイクルごとに、外部から前記ブッシュ２に一定の負荷荷重を与えて、焼付きが発生したときの荷重を焼付き荷重として評価した。その結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】

【００５０】
（実験例２）
例えば、旋盤による切削加工としては、溝部の加工間隔を５°（３．０５ｍｍ）とし、ブッシュ軸線方向に対して３０°（溝面積率１９％）、６０°（溝面積率３３％）、７５°（溝面積率６３％）の傾斜角ａをもってブッシュ２の内周面に複数個の円弧形状の溝部を加工した。次に、上記実験例１と同様に、連続運転を行い、焼付きが発生したときの荷重を焼付き荷重として評価した。その結果を表２に示す。
【００５１】
【表２】

【００５２】
（実験例３）
上記実験例２と同様の条件によって、ブッシュ軸線方向に対して６０°の傾斜角ａをもってブッシュ２の内周面に複数個の半円形状の溝部を加工した。次に、ブッシュ２の内周面に軟窒化処理を施した。次に、上記実験例２と同様に、外部から軸受装置に様々な負荷荷重を作用させて評価試験を行った。軸受装置を分解してジャーナル軸１及びブッシュ２を観察したところ、５０トンの負荷荷重を作用させても、ブッシュ２の内周面又はジャーナル軸１の外周面の焼付きの発生は認められなかった。軸受装置の潤滑性、耐荷重性、耐磨耗性、耐焼付き性を良好に維持することができた。
【００５３】
（実験例４）
上記実験例２と同様に、ブッシュ軸線方向に対して６０°の傾斜角ａをもつ半円形状の溝部をブッシュ２の内周面に複数個加工した。次に、ブッシュ２の内周面にクロムメッキ処理を施して３０μｍの厚さの薄膜を形成した。次に、上記実験例３と同様に外部から軸受装置に様々な負荷荷重を作用させて評価試験を行った。軸受装置を分解してジャーナル軸１及びブッシュ２を観察したところ、５０トンの負荷荷重を作用させても、ブッシュ２の内周面又はジャーナル軸１の外周面の焼付きの発生は認められなかった。
【００５４】
以上の説明からも明らかなように、本実施形態に係る軸受装置は、建設・土木機械におけるアームやバケット等の連結部に装備される低速揺動、高荷重用の軸受装置であっても、前記ジャーナル軸１及びブッシュ２を大型化することなく既存の大きさを維持して、ジャーナル軸１の回転角を規定の小揺動領域から大揺動領域までの全領域にわたって保証することができ、前記ジャーナル軸１及びブッシュ２の各受面との間に局部的な油膜切れや油膜不足を発生させることなく充分な潤滑作用を得ることができる。
【００５５】
このため、前記ジャーナル軸１及びブッシュ２の各受面の磨耗、擦過傷や焼付き等を未然に回避することができると共に、各受面の耐久性、耐焼付き性を大幅に向上することができるようになる。その結果、部品点数が少ない簡単な構造で振動や騒音を起こすこともなく、軸受装置の品質性能を長期間にわたって確保することができる。
【００５６】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態では前記ジャーナル軸１及びブッシュ２が規定の角度範囲において相互に回転する軸受装置に適用した例を示したが、本発明は前記ジャーナル軸１及びブッシュ２が相対的に連続して回転する軸受装置にも有効に使用することができるものであり、上記各実施形態から当業者が容易に変更可能な技術的な範囲をも当然に包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な第１実施形態である軸受装置の一部を構成する軸受の構造の一例を概略的に示す概略断面図である。
【図２】同軸受の中央部を示す図１の矢印ＩＩ部における拡大図である。
【図３】同軸受の周縁部を示す図１の矢印ＩＩＩ部における拡大図である。
【図４】同軸受の油供給溝部を示す拡大図である。
【図５】同油供給溝部を示す図４のＩＶ−ＩＶ線の矢視拡大断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示す軸受の縦断面図である。
【図７】同軸受の油供給溝部を示す拡大図である。
【図８】本発明の軸受装置の一部構成部材である軸受に焼付きが発生したときの荷重である焼付き荷重と、軸受の溝面積率との一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　　　　　ジャーナル軸
２　　　　　　ブッシュ
２ａ，２ｂ　　テーパ面
３　　　　　　潤滑油流路
４　　　　　　連通孔
５，６　　　　第１及び第２油供給溝部
Ｄ　　　　　　ブッシュ内径
Ｈ　　　　　　第２油供給溝部の溝深さ
Ｌ_１　　　　　第２油供給溝部間の長さ
Ｗ_１　　　　　第２油供給溝部の溝幅
α　　　　　　第２油供給溝部の傾斜角

Claims

筒状の軸受（２）　に潤滑油の油膜を介して相対的に回転自在に支承された軸部材（１）　を備えた各種機械の軸受装置であって、
前記軸受（２）　又は前記軸部材（１）　のいずれか一方の摺接面に潤滑油の油供給溝部（６）　を備えてなり、
前記軸受（２）　又は前記軸部材（１）　のいずれか一方の摺接面に対する前記油供給溝部（６）　の面積比が、３０〜９０％であることを特徴とする軸受装置。
前記油供給溝部（６）　間の円周方向の長さＬ_１、前記軸受（２）　の内径Ｄが、Ｌ_１＜π・Ｄ／３６の関係を有することを特徴とする請求項１記載の軸受装置。
前記軸受（２）　又は前記軸部材（１）　のいずれか一方の表面に軟窒化処理が施されてなることを特徴とする請求項１記載の軸受装置。