JP2018128071A - 半割軸受 - Google Patents

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広樹 佐藤
Hiroki Sato
広樹 佐藤
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Abstract

【課題】内周面に溝を備える半割軸受において、溝内に入った異物を排出する。【解決手段】半割軸受10の内周面12には、第1溝111、第2溝112第4溝114および第3溝113が設けられている。第4溝114は、周方向に隣り合う第1溝111の軸方向端面側の端同士を繋ぐ。第3溝113は、周方向で隣り合う第1溝111と第2溝112を繋ぎ、さらに第4溝114に繋がっている。第1溝111内に入った異物は、第1溝111内において軸方向の中央側から軸方向の端面側へ流れ、第4溝114へ移動する。第4溝114に移動した異物は、第3溝113と第2溝112を通って軸方向の端面から外へ排出される。【選択図】図1

Description

本発明は、半割軸受に関する。
軸と摺動する面に溝を有する軸受として、例えば、特許文献1に開示された軸受がある。この軸受は、軸方向に伸び、軸方向の端部の前で終止した複数の溝が内周面に設けられている。
特表2013−536921号公報
軸受においては、軸と内周面との間に異物が入る場合がある。特許文献1に開示された軸受の場合、溝の端が軸方向の端部の前で終止している。このため、異物が溝に入った場合、異物が溝から排出されずに溝内に留まり、軸を傷つける虞がある。また、溝内に留まっていた異物が摺動面に侵入した場合、傷が発生し、焼き付きや疲労に至る虞がある。
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、内周面に溝を備える半割軸受において、溝内に入った異物を排出することを目的とする。
本発明は、軸と摺動する摺動面となる内周面を有し、他の半割軸受と突き合せされて円筒状のすべり軸受を形成する半円筒形状の半割軸受であって、前記内周面において、延伸方向が軸方向および周方向の成分を有し、軸方向の端面に開口していない少なくとも一つの第1溝と、延伸方向が軸方向および周方向の成分を有し、軸方向の一方の端面に開口した少なくとも一つの第2溝と、前記第2溝と、前記第2溝に最も近い前記第1溝とを繋ぐ第3溝と、前記第1溝が複数の場合、隣り合う当該第1溝同士を繋ぐ第4溝とを有する半割軸受を提供する。
本発明においては、前記第2溝は、前記第1溝より前記軸の回転方向下流側にある構成としてもよい。
本発明においては、前記第3溝は、前記第1溝において前記軸方向の端面に近い側の端と前記第1溝を繋ぎ、前記第1溝が複数の場合、前記第4溝は、隣り合う前記第1溝において前記軸方向の端面に近い側の端同士を繋ぐ構成としてもよい。
本発明においては、前記第3溝と前記第1溝が繋がる部分は、前記第3溝の壁面と前記第1溝の壁面が曲面で繋がり、前記第3溝と前記第2溝が繋がる部分は、前記第3溝の壁面と前記第2溝の壁面が曲面で繋がる構成としてもよい。
本発明によれば、内周面に溝を備える半割軸受において、溝内に入った異物を排出することができる。
本発明の一実施形態に係る半割軸受10の平面図。 半割軸受10の正面図。 半割軸受20を半割軸受10側から見た図。 変形例に係る第1溝111の断面を示した図。 変形例に係る半割軸受10の平面図。 変形例に係る半割軸受10を展開して内周面12側の一部を拡大した図。 変形例に係る半割軸受10を展開して内周面12側の一部を拡大した図。 変形例に係る半割軸受10を展開して内周面12側の一部を拡大した図。 変形例に係る半割軸受10を展開して内周面12側の一部を拡大した図。
[実施例]
以下、本発明の一実施形態に係る半割軸受10について図を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る半割軸受10の平面図であり、図2は、半割軸受10の正面図である。図面においては、半割軸受10の外周面の中心(中心軸)を原点とし、半割軸受10の合せ面の内周面側の端と原点とを結ぶ線を始線とし、半割軸受が支持する軸の中心軸(内周面の軸方向)の方向をz軸とする極座標を用いて説明する。なお、座標系において、図2の紙面手前側から奥側に向かい、z成分が増加する方向を+z方向とし、反対にz成分が減少する方向を−z方向と定義する。
半割軸受10は、半円筒形状に成形されており、対となる後述する上側の半割軸受20と突き合せて円筒状のすべり軸受を形成し、回転軸を回転可能に支持する。つまり、半割軸受10は、すべり軸受の下側となる半割軸受であり、本発明に係る半割軸受の一例である。なお、半割軸受10に支持される軸は、z軸方向に沿って支持され、図2においては時計方向に回転する。本実施形態においては、支持される回転軸の径は、例えばφ30〜150mmであり、すべり軸受は、支持する回転軸の径に合わせた内径を有する。
半割軸受10は、半円筒形状の外面となる外周面11、回転軸を支持する内周面12、合せ面13A、合せ面13B、クラッシリリーフ14A、クラッシリリーフ14B、第1溝111、第2溝112、第3溝113および第4溝114を有する。半割軸受10は、外周面11側から内周面12側に向かって裏金、ライニング層およびオーバレイ層の3層構造となっている。裏金は、ライニング層の機械的強度を補強するための層である。裏金は、例えば、鋼で形成される。
ライニング層は、軸受としての特性、例えば、摩擦特性、耐焼付性、耐摩耗性、なじみ性、異物埋収性(異物ロバスト性)、および耐腐食性等の特性を与えるための層である。ライニング層は、軸受合金で形成されている。ライニング層は、回転軸との凝着を防ぐため、一般的に回転軸と同じ材料系は避け、回転軸とは別の材料系が用いられる。例えば、鋼で形成された回転軸の軸受として半割軸受10が用いられる場合、アルミニウム合金が軸受合金として用いられる。なおアルミニウム合金以外にも、鉄合金や銅合金など、アルミニウム以外の金属をベースにした合金が用いられてもよい。ライニング層はこれらの各種合金をソリッド材や焼結層として構成される。
オーバレイ層は、回転軸を把持する内周面を形成し、ライニング層の摩擦係数、なじみ性、耐腐食性、および異物埋収性(異物ロバスト性)等の特性を改善するための層であり、本発明に係る樹脂部の一例である。オーバレイ層は、例えば、少なくとも発泡系樹脂を含み、空孔を有する。オーバレイ層は、例えば、ポリアミドイミド(PAI)樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド、エラストマーのいずれか1種以上を含有する。
また、オーバレイ層は、例えば、グラファイトを固体潤滑剤として含有する。固体潤滑材は、摩擦特性を改善するために添加される。グラファイトは濡れ性を向上させ、初期なじみ性を向上させる。初期なじみ性とは、摺動開始後に相手材と摺接する際、摺動面が摩耗して平滑になり、摺動性を向上させる性質である。初期なじみ性の発現により摺動性が向上すると、摺動層全体としての摩耗量が低減される。固体潤滑剤は、グラファイトに限定されるものではなく、カーボン、二硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、窒化ホウ素、二硫化タングステン、フッ素系樹脂、軟質金属(例えばSn、Biなど)のいずれか1種以上を固体潤滑剤として含有してもよい。例えば二硫化モリブデンは、良好な潤滑性を与える。また、PTFEは分子間凝集力が小さいので、摩擦係数を低減する効果がある。なお、本発明においては硬質物として、固体潤滑剤に酸化物(アルミナ、シリカ)、窒化物(SiN)、炭化物(SiC)、硫化物(ZnS)の1種以上を混合してもよい。これによってオーバレイ層の耐摩耗性を改善することができる。
合せ面13Aは、上側の半割軸受20に突き合される面であって、半割軸受10が支持する回転軸の回転方向上流側の合せ面であり、合せ面13Bは、半割軸受20に突き合される面であって、半割軸受10が支持する回転軸の回転方向下流側の合せ面である。
合せ面13Aに接するクラッシリリーフ14Aは、回転軸の回転方向上流側のクラッシリリーフであり、合せ面13Bに接するクラッシリリーフ14Bは、回転軸の回転方向下流側のクラッシリリーフである。クラッシリリーフとは、半割軸受10の内面側において、合せ面に接して半割軸受10のz軸方向の幅全体に設けた、幅の広い逃がしである。クラッシリリーフは、軸受をハウジングに組み付け、合せ面近傍の内周面12の軸側への倒れ込みが発生したときに、回転軸との接触を防ぐためのものである。また、クラッシリリーフは、潤滑作用を果たした潤滑油を合せ面近傍において排出してすべり軸受を冷却する効果や、内周面12と回転軸との間に侵入した異物を排出する効果を奏する。
第1溝111、第2溝112、第3溝113および第4溝114は、内周面12に設けられた溝である。第1溝111は、本発明に係る第1溝の一例である。複数の第1溝111の各々は、延伸方向が内周面の軸方向(z軸方向)の成分と周方向の成分を有する溝であり、軸方向の端面に開口していない、即ち、軸方向の端面に達していない構成となっている。複数の第1溝111は、軸方向の中央より+z方向側と−z方向側において、予め定められた間隔で周方向に並んでいる。第1溝111においては、軸方向中央側の端の位置は、軸方向端面側の端の位置より回転軸の回転方向上流側となっている。第1溝111は、その深さが延伸方向および幅方向で一定となっている。また、第1溝111を幅方向に切断したときの断面形状は、凹型の形状となっている。第1溝111の深さは、50μm以上が好ましく、第1溝111の幅は、100μm以上であるのが好ましい。複数の第1溝111の各々の幅は、本実施形態においては同じ幅となっているが、周方向の位置によって他の溝と幅が異なる構成であってもよい。
第2溝112は、本発明に係る第2溝の一例である。第2溝112は、延伸方向が内周面の軸方向の成分と周方向の成分を有する溝であり、半割軸受10の軸方向の端面に開口した構成となっている。第2溝112は、軸方向の中央より+z方向側と−z方向側において、複数の第1溝111のうち回転軸の回転方向の最も下流側にある第1溝111よりさらに下流側に設けられている。第2溝112においては、軸方向中央側の端の位置は、軸方向端面側の端の位置より回転軸の回転方向上流側となっている。第2溝112は、幅方向に切断したときの断面形状が凹型の形状となっている。第2溝112の深さは、50μm以上が好ましく、第2溝112の幅は、100μm以上であるのが好ましい。
第3溝113は、軸方向の中央より+z方向側と−z方向側に設けられた溝である。第3溝113は、本発明に係る第3溝の一例である。第3溝113は、延伸方向が周方向となっており、幅方向に切断したときの断面形状は、凹型の形状となっている。第3溝113は、周方向で隣り合う第1溝111と第2溝112を繋ぎ、さらに第4溝114に繋がっている。具体的には、第3溝113は、第2溝112に隣り合う第1溝111の軸方向端面側の端と第2溝112を繋ぐ。第3溝113の深さは、50μm以上が好ましく、第3溝113の幅は、100μm以上であるのが好ましい。
第4溝114は、軸方向の中央より+z方向側と−z方向側に設けられた溝である。第4溝114は、本発明に係る第4溝の一例である。第4溝114は、延伸方向が周方向となっており、幅方向に切断したときの断面形状は、凹型の形状となっている。第4溝114は、周方向に隣り合う2つの第1溝111の軸方向端面側の端同士を繋ぐ。第4溝114の深さは、50μm以上が好ましく、第4溝114の幅は、100μm以上であるのが好ましい。本明細書においては、隣り合う第1溝111を繋ぐ溝を一つの第4溝114とし、内周面12において複数の第4溝114が設けられているものとするが、軸の回転方向の最も上流側にある第1溝111から最も下流側にある第1溝111に至る第4溝114を一つの第4溝114としてもよい。
上述の構成を有する半割軸受10を製造する際には、例えば、板状の裏金の表面に形成されたライニング層に対してスクリーン印刷を行うことにより、オーバレイ層を形成する。オーバレイ層が形成された部材に対して切削加工またはプレス加工を行うことにより第1溝111、第2溝112、第3溝113および第4溝114を形成し、第1溝111、第2溝112、第3溝113および第4溝114が形成された部材に対して曲げ加工を行うことにより半円筒形状に成形する。なお、オーバレイ層が形成された部材を半円筒形状に成形した後、切削加工を行うことにより第1溝111、第2溝112、第3溝113および第4溝114を形成してもよい。
図3は、半割軸受10と対となる上側の半割軸受20を半割軸受10側から見た図である。半割軸受20も、半割軸受10と同様に肉厚は均一ではなく、中心部ほど厚く、中心部から端部(合せ面)に向かうにつれ薄くなっており、オイルリリーフが形成されている。
半割軸受20は、合せ面23A、合せ面23B、クラッシリリーフ24A、クラッシリリーフ24B、孔27および溝211を有する。孔27は、半割軸受20の外周面から内周面まで貫通した孔である。半割軸受20の外周面に供給される潤滑油は、孔27を介して内周面22側へ供給される。合せ面23Aは、合せ面13Aに突き合される面であり、合せ面23Bは、合せ面13Bに突き合される面である。クラッシリリーフ24Aは、合せ面23Aに接したクラッシリリーフであり、クラッシリリーフ24Bは、合せ面23Bに接したクラッシリリーフである。
溝211は、合せ面23Aから合せ面23Bまで半割軸受20の周方向の全長に渡って形成されている。溝211の幅(合せ面に垂直な方向から半割軸受20を見たときの溝の軸方向の長さ。以下「溝幅」という)は均一ではなく、クラッシリリーフ内では相対的に細く(狭く)、クラッシリリーフ以外の部分では相対的に太く(広く)なっている。以下、溝211のうち相対的に太い部分を太溝2111といい、相対的に細い部分を細溝2112という。太溝2111および細溝2112は、いずれも第1溝111より太く(広く)、且つ第2溝112より太い(広い)構成となっている。太溝2111から細溝2112に至る溝幅は連続的に(すなわち徐々に)変化するのではなく、急激に狭くなっている。なお、太溝2111の溝幅は、細溝2112との境界部近傍を除けば均一であり、細溝2112の溝幅は均一である。なお、溝幅が均一であるとは、溝幅のばらつきが一定範囲内、例えば溝幅の1/10以下、好ましくは1/100以下であることをいう。
また、溝211の深さも均一ではなく、クラッシリリーフ内では相対的に浅く、クラッシリリーフ以外の部分は相対的に深い。すなわち、太溝2111は相対的に深く、細溝2112は相対的に浅い。太溝2111から細溝2112に至る溝の深さは連続的に(すなわち徐々に)変化するのではなく、急激に浅くなっている。なお、太溝2111の深さは均一であり、細溝2112の深さは均一である。なお、深さが均一であるとは、深さのばらつきが一定範囲内、例えば溝の深さの1/10以下、好ましくは1/100以下であることをいう。ただし、厳密には、半割軸受20の溝の底から外周面までの厚さが均一となるように製造される場合があり、この場合、オイルリリーフおよびクラッシリリーフに相当する分、溝の深さは変動する。
例えば、太溝2111の溝幅は、2〜5mmであり、太溝2111の深さは、溝幅より小さく、例えば、0.5〜1.5mmである。細溝2112の溝幅は太溝の溝幅よりも狭く、かつ細溝2112の深さは太溝の深さよりも浅い。
このように、クラッシリリーフ以外の部分における溝211が相対的に太く、深くなっていることにより、溝211の体積を十分に確保すること、すなわち摺動面に供給される潤滑油の量を十分に確保することができる。その上で、クラッシリリーフ内の部分における溝が相対的に細く、浅くなっていることにより、溝の幅および深さが均一な場合と比較して合せ面23Aおよび合せ面23Bからの漏れ油量を低減することができる。
回転軸を挟んで半割軸受10と半割軸受20を突き合せた状態においては、孔27から供給された潤滑油が溝211を通って半割軸受10へ供給される。半割軸受10へ供給された潤滑油は、第1溝111、第2溝112、第3溝113および第4溝114へ流れ込む。
特許文献1に開示されている軸受のように、内周面に設けられた溝の全てが軸方向の端面に開口していない場合、溝に入った潤滑油が軸方向の端面へ排出されないため、溝に入った異物が溝内部に留まり、回転軸を傷つける虞がある。これに対し、本実施形態においては、複数の第1溝111は、第4溝114に繋がっているため、第1溝111内に入った異物は、第1溝111内において軸方向の中央側から軸方向の端面側へ流れ、第4溝114へ移動する。また、第4溝114は、第1溝111と第2溝112を繋ぐ第3溝113にも繋がっている。第4溝114に移動した異物は、第3溝113と第2溝112を通って軸方向の端面から外へ排出されるため、内周面12が異物により傷つくのを防ぐことができる。
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態および以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。
本発明においては、第1溝111の数は、図1に示した数に限定されるものではない。本発明においては、第1溝111は、少なくとも1以上の数であれば図1に示した数より少ない数や図1に示した数を超える数であってもよい。
上述した実施形態においては、第1溝111は、幅方向に切断したときの断面形状を見ると、底が平坦となっているが、第1溝111を幅方向に切断したときの底の形状については、図4(a)に示したように半円形状であってもよく、また、図4(b)に示したように弧状であってもよい。
また、図4(c)に示したように、第1溝111は、幅方向に切断したときの断面形状について、壁面から底に至る部分の形状をR形状とし、回転軸の回転方向上流側の壁面と底との間のR形状の半径を、回転軸の回転方向下流側の壁面と底との間のR形状の半径より大きくする構成としてもよい。図4(c)に示した構成によれば、異物が第1溝111に入った場合、第1溝111の回転方向下流側の壁面を超えて回転方向下流側へ流れにくくなる。
また、図4(d)に示したように、第1溝111においては、回転軸の回転方向上流側の壁面と内周面12とのなす角度が、回転軸の回転方向下流側の壁面と内周面12とのなす角度より大きい構成であってもよい。図4(d)に示した構成においても、異物が第1溝111に入った場合、第1溝111の回転方向下流側の壁面を超えて回転方向下流側へ流れにくくなる。
また、図4(e)に示したように、第1溝111においては、回転軸の回転方向上流側の壁面から内周面12に至る部分をR面取りし、回転軸の回転方向下流側の壁面と内周面12との間をR面取りしていない構成であってもよい。図4(e)に示した構成によれば、異物が第1溝111に入りやすくなり、さらに潤滑油が軸方向端面側へ、即ち第4溝114へ流れやすくなるため、異物が第1溝111の回転方向下流側の壁面を超えて回転方向下流側へ流れにくくなる。なお、図5(a)〜図5(e)に示した構成は、第2溝112に対して採用してもよい。
上述した実施形態においては、第1溝111の軸方向中央側の端の壁面と第1溝111の底とのなす角度が鋭角となっているが、第1溝111の軸方向中央側の端の壁面と第1溝111の底とのなす角度が鈍角の構成であってもよい。また、第1溝111の軸方向中央側の端の壁面から第1溝111の底に至る部分がR形状の構成であってもよい。これらの構成によれば、第1溝111の軸方向中央側の端からも異物が第1溝111へ入りやすくなる。なお、第2溝112においても、軸方向中央側の端の壁面と第2溝112の底とのなす角度を鈍角としてもよく、また、軸方向中央側の端の壁面と第2溝112の底との間をR形状としてもよい。
上述した実施形態においては、第1溝111および第2溝112は、延伸方向が内周面の軸方向の成分と周方向の成分を有するが、軸方向の成分を有し、周方向の成分を有していない構成であってもよい。
上述した実施形態においては、第1溝111および第2溝112においては、軸方向中央側の端は、軸方向端面側の端より回転軸の回転方向上流側となっているが、軸方向中央側の端は、軸方向端面側の端より回転軸の回転方向下流側の構成であってもよい。
上述した実施形態においては、第1溝111および第2溝112は、製造時に板状の部材に形成されたときに直線状の溝となっているが、第1溝111および第2溝112は、弧状の溝であってもよい。
本発明においては、第2溝112の位置や数は、実施形態の位置や数に限定されるものではない。図5は、変形例に係る半割軸受10の平面図である。図5に示したように、クラッシリリーフ14Aとクラッシリリーフ14Bとの中間点より軸の回転方向上流側にも第2溝112を設けるようにしてもよい。
上述した実施形態においては、第4溝114は、周方向に隣り合う第1溝111の軸方向端面側の端同士を繋いでいるが、実施形態の構成に限定されるものではない。図6は、変形例に係る半割軸受10を展開して内周面12側の一部を拡大した図である。第4溝114は、図6に示したように、周方向に隣り合う第1溝111の軸方向中央側の端と軸方向端面側の端との間の部分を繋ぐ構成であってもよい。また、第3溝113についても、図6に示したように、第1溝111の軸方向中央側の端と軸方向端面側の端との間の部分と第2溝112とを繋ぐ構成であってもよい。
図5に示した構成においては、第2溝112は、回転軸の回転方向下流側にある第1溝111に対して第3溝113で繋がっていないが、図7に示したように、第2溝112は、回転軸の回転方向上流側にある第1溝111および回転軸の回転方向下流側にある第1溝111に対して第3溝113によって繋がっている構成であってもよい。
上述した実施形態においては、第1溝111の壁面と第4溝114の壁面は、所定の角度で交わっているが、図8に示したように、第1溝111の壁面と第4溝114の壁面が交わる部分の形状をR形状としてもよい。また、第2溝112の壁面と第3溝113の壁面が交わる部分の形状についても、図8に示したようにR形状としてもよい。
上述した実施形態においては、第2溝112は、第3溝113から見て軸方向中央側と軸方向端面側に延伸しているが、図9に示したように、第3溝113から見て軸方向端面側に延伸し、軸方向中央側には延伸しない構成であってもよい。
10…半割軸受
11…外周面
12…内周面
13A…合せ面
13B…合せ面
14A…クラッシリリーフ
14B…クラッシリリーフ
111…第1溝
112…溝2溝
113…溝3溝
114…溝4溝
20…半割軸受
22…内周面
23A…合せ面
23B…合せ面
24A…クラッシリリーフ
24B…クラッシリリーフ
27…孔
211…溝
2111…太溝
2112…細溝

Claims (4)

  1. 軸と摺動する摺動面となる内周面を有し、他の半割軸受と突き合せされて円筒状のすべり軸受を形成する半円筒形状の半割軸受であって、
    前記内周面において、
    延伸方向が軸方向および周方向の成分を有し、軸方向の端面に開口していない少なくとも一つの第1溝と、
    延伸方向が軸方向および周方向の成分を有し、軸方向の一方の端面に開口した少なくとも一つの第2溝と、
    前記第2溝と、前記第2溝に最も近い前記第1溝とを繋ぐ第3溝と、
    前記第1溝が複数の場合、隣り合う当該第1溝同士を繋ぐ第4溝と
    を有する半割軸受。
  2. 前記第2溝は、前記第1溝より前記軸の回転方向下流側にある
    請求項1に記載の半割軸受。
  3. 前記第3溝は、前記第1溝において前記軸方向の端面に近い側の端と前記第1溝を繋ぎ、
    前記第1溝が複数の場合、前記第4溝は、隣り合う前記第1溝において前記軸方向の端面に近い側の端同士を繋ぐ
    請求項1または請求項2に記載の半割軸受。
  4. 前記第3溝と前記第1溝が繋がる部分は、前記第3溝の壁面と前記第1溝の壁面が曲面で繋がり、前記第3溝と前記第2溝が繋がる部分は、前記第3溝の壁面と前記第2溝の壁面が曲面で繋がる
    請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の半割軸受。
JP2017021273A 2017-02-08 2017-02-08 半割軸受 Pending JP2018128071A (ja)

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