JP2012097838A - すべり軸受 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 すべり軸受は、軸受面１に中央部分と端部分とを備えている。上記中央部分と端部分とのそれぞれに凹凸部を形成してあり、上記中央部分における凸部１Ａの頂点の平均高さは、端部分における凸部１Ｂの頂点の平均高さよりも低く設定してある。さらに、上記中央部分における凹凸部１Ａの平均高さＬ_ｈと端部分における凹凸部１Ｂの平均高さＬ_Ｈとは同一高さに設定してある。上記中央部分は、平坦に形成しても良い。
【効果】 なじみ性や負荷容量を犠牲にすることなく、フリクションの低減を図ることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は軸受面に中央部分と端部分とを備えたすべり軸受に関し、より詳しくは、少なくとも端部分に凹凸部を備えたすべり軸受に関する。

従来、軸受面に中央部分と端部分とを備えたすべり軸受において、その中央部分と端部分との少なくともいずれか一方に凹凸部を形成したすべり軸受は公知である（特許文献１）。
例えば、上記特許文献１の図４には、円筒状軸受面の中央部分と端部分とのそれぞれに円周方向に沿う溝状の凹凸部を形成し、中央部分のピッチを端部分のピッチよりも小さく設定したすべり軸受が開示されている。
また、上記特許文献１の図９には、円筒状軸受面の端部分に円周方向に沿う溝状の凹凸部を形成しているが、中央部分には凹凸部を形成せず、その表面を平坦に形成したすべり軸受が開示されている。
さらに、上記特許文献１の図１１（ａ）には、円筒状軸受面の中央部分と端部分とのそれぞれに円周方向に沿う溝状の凹凸部を形成し、中央部分の溝の深さよりも端部分の溝の深さが深くなるように設定したすべり軸受が開示されている。

特開２００３−２６９４５４号公報

上記特許文献１の構成は、なじみ性、冷却能力、及び耐負荷性を考慮したものであるが、フリクションを小さくすることは困難であった。
本発明は、小さなフリクションを得ることができるすべり軸受を提供するものである。

すなわち請求項１の発明は、軸受面に中央部分と端部分とを備えたすべり軸受において、上記中央部分と端部分とのそれぞれに凹凸部を形成して、上記中央部分における凸部の頂点の平均高さを端部分における凸部の頂点の平均高さよりも低く設定し、さらに上記中央部分における凹凸部の平均高さと端部分における凹凸部の平均高さとを同一高さに設定したことを特徴とするものである。
また請求項２の発明は、軸受面に中央部分と端部分とを備えたすべり軸受において、上記中央部分の表面を平坦に形成するとともに、上記端部分に凹凸部を形成して、上記中央部分の表面高さを端部分における凸部の頂点の平均高さよりも低く設定し、さらに上記中央部分における表面の高さと端部分における凹凸部の平均高さとを同一高さに設定したことを特徴とするものである。

本発明においては、中央部分における凸部の頂点の平均高さまたは中央部分における平坦面の表面高さを端部分の表面高さよりも低く設定しているので、両者の高さを同一に設定した場合や逆に設定した場合に比較して、中央部分のフリクションの低減を図ることができる。
また、請求項１の発明のように、中央部分における凹凸部の平均高さと端部分における凹凸部の平均高さとを同一高さに設定し、又は請求項２の発明のように、中央部分における表面の高さと端部分における凹凸部の平均高さとを同一高さに設定することにより、端部分におけるなじみ性の向上と負荷容量の増大とを両立させることができ、これによってなじみ性や負荷容量を犠牲にすることなく、フリクションの低減を図ることができる。

本発明の第１実施例を示すすべり軸受の展開図 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図 本発明の第２実施例を示す断面図 摩擦係数の大きさを測定した試験結果図 端部分の凹凸部１Ｂの幅を変化させた場合における摩擦係数の変化を測定した試験結果図 本発明の第３実施例を示す断面図 本発明の第４実施例を示す断面図 本発明の第５実施例を示す断面図

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１は円筒部材の内面を軸受面１としたジャーナルすべり軸受の展開図で、その軸受面１の中央部分に凹凸部１Ａを形成するとともに、両側の端部分にも凹凸部１Ｂを形成してある。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図で、上記中央部分の凹凸部１Ａと端部分の凹凸部１Ｂとを誇張して示してある。
上記中央部分の凹凸部１Ａは、例えばボーリング加工によって切削した円周方向に連続する多数の螺旋状の溝２から構成してあり、それぞれの溝２の間には山部３が形成されている。この凹凸部１Ａの高低差ｈは、つまり溝２の底部から山部３の頂部までの高さは、それぞれ実質的に同一となるように形成してある。

上記端部分の凹凸部１Ｂもボーリング加工によって切削した円周方向に連続する多数の螺旋状の溝４から構成してあり、それぞれの溝４の間に山部５が形成されている。この凹凸部１Ｂの高低差Ｈも、つまり溝４の底部から山部５の頂部までの高さも、それぞれ実質的に同一となるように形成してある。なお、上記溝２、４は必ずしも螺旋状である必要はなく、それぞれの溝２、４が独立した環状の溝であっても良い。
上記中央部分の凹凸部１Ａの高低差ｈは、端部分の凹凸部１Ｂの高低差Ｈよりも小さくなるように設定してあり、かつ中央部分の凹凸部１Ａにおける平均高さＬ_ｈと端部分の凹凸部１Ｂにおける平均高さＬ_Ｈとが同程度となるように設定してある。
上記中央部分の凹凸部１Ａにおける平均高さＬ_ｈとは、該凹凸部１Ａの多数の山部３の頂部が形成する平均高さと、該凹凸部１Ａの溝２の多数の底部が形成する平均高さとの間の中央となる高さ位置を意味しており、また端部分の凹凸部１Ｂにおける平均高さＬ_Ｈとは、該凹凸部１Ｂの山部５の多数の頂部が形成する平均高さと、該凹凸部１Ｂの溝４の多数の底部が形成する平均高さとの間の中央となる高さ位置を意味している。

上記すべり軸受が軸支する相手材はその外周面が円柱状となった回転軸（図示せず）であるから、中央部分の凹凸部１Ａにおける平均高さＬ_ｈと端部分の凹凸部１Ｂにおける平均高さＬ_Ｈとが同程度となるように設定してあれば、上記中央部分の凹凸部１Ａにおける平均高さＬ_ｈと、端部分の凹凸部１Ｂにおける平均高さＬ_Ｈとは、この回転軸の回転中心からほぼ等しい距離となるように設定されることになる。
したがって、上記中央部分の凹凸部１Ａにおける表面高さ（多数の山部３の頂部が形成する上記平均高さを連続させて形成した仮想円筒表面の高さ）は、端部分の凹凸部１Ｂの表面高さ（多数の山部５の頂部が形成する上記平均高さを連続させて形成した仮想円筒表面の高さ）よりも低い位置（回転軸の回転中心から遠い位置）に設定されることになる。
他方、上記中央部分の凹凸部１Ａにおける多数の溝２の底部を結んで形成される仮想円筒表面の高さは、端部分の凹凸部１Ｂにおける多数の溝４の底部を結んで形成される仮想円筒表面の高さよりも、高い位置（回転軸の回転中心に近い位置）に設定されることになる。

図３は本発明の第２実施例を示したもので、本実施例では上記第１実施例における中央部分を平坦面１Ａ’として形成し、かつその平坦面１Ａ’の高さ位置を上記端部分の凹凸部１Ｂにおける平均高さ位置と同程度となるようにしたものである。その他の構成は、第１実施例と同一に構成してある。
この場合においても、中央部分の平坦面１Ａ’の表面高さは、端部分の凹凸部１Ｂにおける山部５の頂部の高さよりも低くなり、また端部分の凹凸部１Ｂにおける溝４の底部の高さよりも高くなる。

図４は、図２に示す本発明品について、摩擦係数（フリクション）の大きさを測定した試験結果を示すものである。本試験では、本発明品の試験結果を●で示してある。
比較品Ａは、図２における端部分の凹凸部１Ｂに形成した溝４を軸受面の全体に形成したものである。本試験では、比較品Ａの試験結果を■で示してあり、かつ比較品Ａの摩擦係数を１として表示してある。
比較品Ｂは、図２における中央部分の凹凸部１Ａの表面高さを、端部分の凹凸部１Ｂの表面高さと同一高さとなるように形成したものである。つまり、中央部分の凹凸部１Ａにおける山部３の頂部の平均高さと、端部分の凹凸部１Ｂにおける山部５の頂部の平均高さとがほぼ同一高さとなるように設定したものである。したがって、中央部分の凹凸部１Ａにおける平均高さＬ_ｈは、端部分の凹凸部１Ｂにおける平均高さＬ_Ｈよりも高くなっている。本試験では、比較品Ｂの試験結果を△で示してある。
比較品Ｃは、中央部分の凹凸部１Ａにおける溝２の底部の平均高さを、端部分の凹凸部１Ｂにおける溝４の底部の平均高さと同一高さとなるように形成したものである。したがって、中央部分の凹凸部１Ａにおける平均高さＬ_ｈは、端部分の凹凸部１Ｂにおける平均高さＬ_Ｈよりも低くなっている。本試験では、比較品Ｃの試験結果を○で示してある。
これらにおいて、端部分の凹凸部１Ｂは、すべり軸受の軸受面に対してそれぞれの端部から１／８の範囲で設けてあり、したがって全体としては１／４の範囲で設けてある。

図４の試験結果から理解されるように、本発明品における摩擦係数は、比較品に対して良好な結果を示している。特に本発明品は、面圧が高くなると、比較品に対してより良好な結果が得られている。
この図４の試験結果が得られた理由は、以下のように考えられる。
すなわち、すべり軸受にかかる面圧が高くない場合は、端部分の凹凸部１Ｂが設けられていることによって、潤滑油のサイドフローを抑制することができるので、すべり軸受の油膜圧力が面圧に対して十分に大きな状態となり、軸をすべり軸受の表面から浮上させることができる。さらに比較品Ｃおよび本発明品においては、中央部分の凹凸部１Ａにおける表面高さおよび平均高さＬ_ｈが端部分の凹凸部１Ｂにおける表面高さおよび平均高さＬ_Ｈよりもそれぞれ低いことにより、軸の表面がすべり軸受の表面からいっそう離れた状態となるので、中央部分におけるフリクションが小さくなる。

しかし、高面圧時には軸にかかる荷重が大きくなり、軸の浮上量が小さくなるので、比較品Ｂ、Ｃおよび本発明品のそれぞれにおいてフリクションの大きさが異なってくる。
高面圧時における比較品Ｂは、端部分の凹凸部１Ｂの平均高さＬ_Ｈが低いため、潤滑油のサイドフロー抑制効果が小さい。そのため軸の浮上量がさらに小さくなり、中央部分で軸とすべり軸受表面とが近付いた状態となり、中央部分におけるフリクションが大きくなる。
一方比較品Ｃは、端部分の凹凸部１Ｂの平均高さＬ_Ｈが高いため、高面圧時で軸の浮上量が小さい場合に、端部分で軸とすべり軸受との接触が生じてしまい、フリクションが大きくなる。
これらに対して本発明品は、高面圧時でも油膜圧力の確保と端部分での接触回避とを両立できるため、総合的に最もフリクションを小さくすることができる。

図５は本発明品について、端部分の凹凸部１Ｂの幅を変化させた場合における摩擦係数の変化を測定した試験結果を示すものである。本試験においても、比較品Ａの摩擦係数を１として表示してある。
本試験においては、端部分の凹凸部１Ｂを形成しない場合（全面を中央部の凹凸部１Ａで形成した場合）、軸受面のそれぞれの端部から１／８だけ形成した場合、１／４だけ形成した場合、全てに形成した場合（端部からの凹凸部の形成幅は５０％）について、試験を行っている。また図５において、符号●は面圧を８．４ＭＰａとした場合を、▲は面圧を３１．６ＭＰａとした場合をそれぞれ示している。
上記試験結果から理解されるように、端部分の凹凸部１Ｂは、軸受面のそれぞれの端部から１／８だけ形成した場合に良好な結果が得られており、特に面圧が低い場合でも、すべり軸受の端部分におけるサイドフロー抑制効果を確保しながら、中央部分でのフリクションを低減できる。

図６は本発明の第３実施例を示したもので、本実施例の中央部分２１Ａは第１実施例の中央部分と同一形状の凹凸状に形成してある。他方、本実施例の両側の端部分２１Ｂは、円周方向と直交する方向に形成した多数の溝２４と各溝２４の間に形成される山部２５によって凹凸部を形成してある。
本実施例の端部分２１Ｂは、多数の溝２４と山部２５とによって凹凸部を形成してあるが、その凹凸部の平均高さは中央部分２１Ａにおける凹凸部の平均高さと同一高さとなるように設定してあり、また上記中央部分２１Ａにおける凸部の頂点の平均高さは、端部分２１Ｂにおける凸部の頂点の平均高さよりも低くなるように設定してある。
さらに図示しないが、上記第３実施例の変形例として、第２実施例と同様に上記中央部分２１Ａの表面を平坦に形成してもよい。
これらの構成においても、第１実施例や第２実施例と同等の作用効果を得ることができる。

図７は本発明の第４実施例を示したもので、本実施例の中央部分３１Ａは第１実施例の中央部分と同一形状の凹凸状に形成してある。他方、本実施例の両側の端部分３１Ｂは、円周方向と斜めに交差する方向に形成した多数の斜め溝３４と各溝３４の間に形成される山部３５によって凹凸部を形成してある。上記各溝３４と山部３５は、その中央部側が矢印で示した相手軸の回転方向となるように傾斜して形成してある。
本実施例の端部分３１Ｂは、多数の斜め溝３４と山部３５とによって凹凸部を形成してあるが、その凹凸部の平均高さは中央部分３１Ａにおける凹凸部の平均高さと同一高さとなるように設定してあり、また上記中央部分３１Ａにおける凸部の頂点の平均高さは、端部分３１Ｂにおける凸部の頂点の平均高さよりも低くなるように設定してある。
さらに図示しないが、上記第４実施例の変形例として、第２実施例と同様に上記中央部分３１Ａの表面を平坦に形成してもよい。
これらの構成においても、第１実施例や第２実施例と同等の作用効果を得ることができる。

図８は本発明の第５実施例を示したもので、上述した実施例のいずれも円筒部材の内面を軸受面としたジャーナルすべり軸受に関するものであるが、本実施例の軸受面４１は円板状部材の表面に形成されたスラスト軸受面となっている。
そして、この円形の軸受面４１の中央部分４１Ａは、半径方向において上記第１実施例の中央部分１Ａと同一形状の凹凸状に形成してある。また、上記円形の軸受面４１の外周部分を端部分４１Ｂとしてあり、この端部分４１Ｂは、円板状部材の円周方向に沿って連続した螺旋状または同心円状の溝４４と、各溝の間の山部４５とによって凹凸状に形成してある。
本実施例の端部分４１Ｂにおいても、その凹凸部の平均高さは中央部分４１Ａにおける凹凸部の平均高さと同一高さとなるように設定してあり、また上記中央部分４１Ａにおける凸部の頂点の平均高さは、端部分４１Ｂにおける凸部の頂点の平均高さよりも低くなるように設定してある。
さらに図示しないが、上記第５実施例の変形例として、第２実施例と同様に上記中央部分４１Ａの表面を平坦に形成してもよい。また端部分４１Ｂの形状は上記図６〜８で示した端部分の形状としても良い。
このような構成においても、第１実施例や第２実施例と同等の作用効果を得ることができる。

１、４１ 軸受面
１Ａ、２１Ａ、３１Ａ、４１Ａ 中央部分の凹凸部
１Ｂ、２１Ｂ、３１Ｂ、４１Ｂ 端部分の凹凸部
２、４、２４、３４、４４ 溝
３、５、２５、３５、４５ 山部

Claims (6)

1. 軸受面に中央部分と端部分とを備えたすべり軸受において、
   上記中央部分と端部分とのそれぞれに凹凸部を形成して、上記中央部分における凸部の頂点の平均高さを端部分における凸部の頂点の平均高さよりも低く設定し、さらに上記中央部分における凹凸部の平均高さと端部分における凹凸部の平均高さとを同一高さに設定したことを特徴とするすべり軸受。
2. 軸受面に中央部分と端部分とを備えたすべり軸受において、
   上記中央部分の表面を平坦に形成するとともに、上記端部分に凹凸部を形成して、上記中央部分の表面高さを端部分における凸部の頂点の平均高さよりも低く設定し、さらに上記中央部分における表面の高さと端部分における凹凸部の平均高さとを同一高さに設定したことを特徴とするすべり軸受。
3. 上記すべり軸受の軸受面は筒状部材の内面に形成されたジャーナル軸受面であって、該ジャーナル軸受面の両端部が上記端部分であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のすべり軸受。
4. 上記すべり軸受の軸受面は円板状部材の表面に形成されたスラスト軸受面であって、該円形のスラスト軸受面の外周部分が上記端部分であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のすべり軸受。
5. 上記凹凸部は、相互に平行に形成された多数の溝から構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のすべり軸受。
6. 上記多数の溝は、相手材との摺動方向と平行な方向と、直交する方向と、さらに斜めに交差する方向とのいずれかの方向に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のすべり軸受。

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