JP3300931B2 - セラミックス製球面すべり軸受 - Google Patents

セラミックス製球面すべり軸受

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JP3300931B2
JP3300931B2 JP07080592A JP7080592A JP3300931B2 JP 3300931 B2 JP3300931 B2 JP 3300931B2 JP 07080592 A JP07080592 A JP 07080592A JP 7080592 A JP7080592 A JP 7080592A JP 3300931 B2 JP3300931 B2 JP 3300931B2
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雅志 白鳥
啓介 鹿野
博明 竹林
康一 奥田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、セラミックス製球面
すべり軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】球面すべり軸受は、高荷重、低速摺動状
態で使用されるものであり、近年では、金属製球面すべ
り軸受の他に、潤滑剤の供給が困難な箇所や、高温雰囲
気や、腐食環境においても使用することのできるセラミ
ックス製球面すべり軸受が使用されるようになってきて
いる。
【0003】従来、この種セラミックス製球面すべり軸
受として、ハウジングに取付けられ、かつ内周面に凹状
球面からなる摺接面が形成されたセラミックス製外側摺
動リングと、ハウジングに支持される軸の周囲に嵌めら
れ、かつ外周面に凸状球面からなる摺接面が形成された
セラミックス製内側摺動リングとよりなり、両摺接面ど
うしが接触するようになされたものが知られている(た
とえば特開昭60−205011号)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セラミ
ックスの特徴の1つは圧縮応力に対して強いが、引張応
力に対して弱いことであり、従来のセラミックス製球面
すべり軸受では、内側摺動リングの内周面および外側摺
動リングの内周面に発生する大きな引張応力に対する耐
荷重性が十分ではなく、両リングが上記部分で軸と直交
する方向に破損するおそれがある。
【0005】この発明の目的は、上記問題を解決したセ
ラミックス製球面すべり軸受を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明によるセラミッ
クス製球面すべり軸受は、ハウジングとハウジングに支
持される軸との間に介在させられる球面すべり軸受であ
って、ハウジングに取付けられ、かつ内周面に凹状球面
からなる摺接面が形成されたセラミックス製円筒状外側
摺動リングと、軸の周囲に嵌められ、かつ外周面に凸状
球面からなる摺接面が形成されたセラミックス製内側摺
動リングとよりなり、両摺接面どうしが接触するように
なされたセラミックス製球面すべり軸受において、外側
摺動リングの内周面凹状球面からなる摺接面が形成さ
れるとともに、この摺接面の全体が内側摺動リングの摺
接面に接触するようになされており、外側摺動リングの
外周面におけるハウジングとの接触部分の軸方向の長さ
が、外側摺動リングの摺接面における内側摺動リングの
摺接面との接触部分の軸方向の長さよりも長く形成され
おり、外側摺動リングの外周面におけるハウジングへ
の接触部分の両端縁が、軸受中心と外側摺動リングの摺
接面の両端縁とを結ぶ直線を軸の中心の周りに360度
回転してなる円錐面よりも軸受中心側にはないものであ
る。なお、外側摺動リングの外周面におけるハウジング
への接触部分の両端縁が、軸受中心と外側摺動リングの
摺接面の両端縁とを結ぶ直線を軸の中心の周りに360
度回転してなる円錐面よりも軸受中心側にはないという
ことは、外側摺動リングの外周面におけるハウジングへ
の接触部分の両端縁が、軸受中心と外側摺動リングの摺
接面の両端縁とを結ぶ直線を軸の中心の周りに360度
回転してなる円錐面上にある場合と、この円錐面よりも
円錐面の中心側にある場合とが含まれる。
【0007】
【作用】外側摺動リングの内周面凹状球面からなる摺
接面が形成されるとともに、この摺接面の全体が内側摺
動リングの摺接面に接触するようになされており、外
摺動リングの外周面におけるハウジングとの接触部分の
軸方向の長さが、外側摺動リングの摺接面における内側
摺動リングの摺接面との接触部分の軸方向の長さよりも
長く形成されており、外側摺動リングの外周面における
ハウジングへの接触部分の両端縁が、軸受中心と外側摺
動リングの摺接面の両端縁とを結ぶ直線を軸の中心の周
りに360度回転してなる円錐面よりも軸受中心側には
ないと、外側摺動リングの曲げ変形が抑制され、その内
周面に発生する引張応力も小さくなる。また、外側摺動
リングの曲げ変形が抑制されるので、外側摺動リングの
曲げ変形によって内側摺動リングに加わる曲げ力が小さ
くなり、内側摺動リングの内周面に発生する引張応力も
小さくなる。したがって、両摺動リングの耐荷重性が向
上する。しかも、外側摺動リングの耐荷重性が向上する
ので、外側摺動リングの径方向の厚さを薄くすることが
でき、その結果内側摺動リングの径方向の厚さを厚くす
ることが可能となって軸受全体の強度が増大する。
【0008】
【実施例】以下、この発明の実施例を、図面を参照して
説明する。全図面を通じて同一物および同一部分には同
一符号を付して説明を省略する。
【0009】図1はこの発明の第1実施例を示す。図1
において、球面すべり軸受(1)は、ハウジング(H)とハウ
ジング(H)に支持される軸(S)との間に介在させられてお
り、ハウジング(H)に取付けられたセラミックス製円筒
状外側摺動リング(2)と、軸(S)の周囲に嵌められかつ軸
方向の長さが外側摺動リング(2)の軸方向の長さよりも
長くされたセラミックス製内側摺動リング(3)とよりな
る。両リング(2)(3)は、それぞれたとえばSi
主体とするセラミックスで形成される。外側摺動リング
(2)の内周面凹状球面(摺接面)(2a)が形成されてい
る。また、外側摺動リング(2)の外周面は円筒面であ
り、その軸方向の両端部に丸みが付けられている。内側
摺動リング(3)の外周面に外側摺動リング(2)の凹状球面
(2a)と接触する凸状球面(摺接面)(3a)が形成されてい
る。凹状球面(2a)はその全体が凸状球面(3a)に接触する
ようになっている。
【0010】外側摺動リング(2)の軸方向の端面は、径
方向内方に向かって軸方向内方に傾斜しており、その外
周面におけるハウジング(H)との接触部分(2b)の軸方向
の長さ(B)が、凹状球面(2a)の軸方向の長さ(A)よりも長
くなっている。しかも、接触部分(2b)の上記長さ(B)が
凹状球面(2a)の軸方向の長さ(A)よりも長いので、図1
に示すように、軸受(1)の中心(C)と凹状球面(2a)の一端
を結ぶ直線(L1)と、凹状球面(2a)の上記一端と外側
摺動リング(2)の外周面のハウジング(H)との接触部分(2
b)における上記と同一側の端とを結ぶ直線(L2)のなす
角度(X)は、B=Aの場合の角度(X1)よりも小さくな
る。すなわち、上記直線(L1)を軸(S)の中心の周りに3
60度回転してなる円錐面と、上記直線(L2)を軸(S)の
中心の周りに360度回転してなる円錐面とのなす角度
(X)は、B=Aの場合の角度(X1)よりも小さくなる。
たがって、外側摺動リング(2)の曲げ変形が抑制され、
外側摺動リング(2)の内周面に発生する引張応力も小さ
くなる。また、外側摺動リング(2)の曲げ変形が抑制さ
れるので、外側摺動リング(2)の曲げ変形によって内側
摺動リング(3)に加わる曲げ力が小さくなる。その結
果、内側摺動リング(3)の内周面に発生する引張応力も
小さくなり、これにより両摺動リング(2)(3)の耐荷重性
が向上する。さらに、外側摺動リング(2)の耐荷重性が
向上するので、限られたスペースにおいて外側摺動リン
グ(2)の径方向の厚さを厚さを薄くすることができ、そ
の結果内側摺動リング(3)の径方向の厚さを厚くするこ
とが可能となって軸受(1)全体の強度が増大する。
【0011】図2は、上述した2つの長さ(B)および(A)
の差(B-A)と、両リング(2)(3)の内周面に発生する引張
応力との関係を定性的に示したものである。図2から明
らかなように、上記差(B-A)が大きくなるにつれて両リ
ング(2)(3)の内周面に発生する引張応力が小さくなって
いる。また、図3は、上述した角度(X)と、外側摺動リ
ング(2)の内周面に発生する引張応力との関係を定性的
に示したものである。図3から明らかなように、上記角
度(X)が小さくなるにつれて外側摺動リング(2)の内周面
に発生する引張応力が小さくなり、0度の近傍において
応力低減効果が最も顕著になっている。なお、図3にお
いて、角度(X1)は上記2つの長さ(A)(B)が互いに等しい
場合の角度であり、上記長さ(B)が長さ(A)よりも長い場
合には、角度(X)は常に角度(X1)よりも小さくなる。ま
た、図3において、角度(X)が0度である場合とは、外
側摺動リング(2)の外周面におけるハウジング(H)との接
触部分(2b)の端縁が、上記直線(L1)を軸(S)の中心の周
りに360度回転してなる円錐面上にある場合であり、
+側は上記円錐面よりも図1における矢印(S)側(軸受
中心(C)側)にある場合であり、同じく−側は上記円錐
面よりも矢印(T)側にある場合である。
【0012】図4はこの発明の第2実施例を示す。図4
において、球面すべり軸受(11)のセラミックス製外側摺
動リング(12)の軸方向の端面における径方向の内側に
は、その内周から所定幅にわたる環状の凹所(13)が形成
されており、これによりその外周面におけるハウジング
(H)との接触部分(12b) の軸方向の長さ(B)が、凹状球面
(12a)の軸方向の長さ(A)よりも長くなっている。この場
合も、凹状球面(12a)の全体が内側摺動リング(3)の凸状
球面(3a)と接触する。したがって、図1に示す軸受(1)
と同様に、両摺動リング(12)(3)の耐荷重性が向上する
とともに、軸受(11)全体の強度が増大する。
【0013】図5は、第1実施例および第2実施例の外
側摺動リング(2)(12) の凹状球面(2a)(12a) の軸方向の
中心からの距離と、両リング(2)(12) の凹状球面(2a)(1
2a)の面圧との関係を定性的に示したものである。図5
から明らかなように、第2実施例の外側摺動リング(12)
の軸方向の端部における上記面圧は、第1実施例の外側
摺動リング(2) の場合の上記面圧に比べて小さくなって
いる。これは、第2実施例の場合、凹所(13)の存在によ
り外側摺動リング(12)の軸方向の端部の剛性が低下し、
その結果この部分にしなりが発生することに起因すると
考えられる。
【0014】図6はこの発明の第3実施例を示す。図6
において、球面すべり軸受(21)のセラミックス製外側摺
動リング(22)の軸方向の端面は断面において軸方向外方
に突出した円弧状となっている。外側摺動リング(22)の
外周面におけるハウジング(H)との接触部分(22b)の軸方
向の長さ(B)が、凹状球面(22a)の軸方向の長さ(A)より
も長くなっている。この場合も、凹状球面(22a)の全体
内側摺動リング(3)の凸状球面(3a)と接触する。した
がって、図1に示す軸受(1) と同様に、両摺動リング(2
2)(3)の耐荷重性が向上するとともに、軸受(21)全体の
強度が増大する。
【0015】なお、上記第2および第3実施例におい
て、外側摺動リング(12)(13)は、第1実施例と同様に、
たとえばSi3 4 を主体とするセラミックスで形成さ
れる。
【0016】
【発明の効果】この発明の球面すべり軸受装置によれ
ば、上述のように、外側摺動リングの内周面および内側
摺動リングの内周面に発生する引張応力が、従来の軸受
に比べて小さくなるので、両リングの耐荷重性が向上
し、両リングの破損を防止できる
【0017】かも、外側摺動リングの耐荷重性が向上
するので、外側摺動リングの径方向の厚さを薄くするこ
とができ、その結果内側摺動リングの径方向の厚さを厚
くすることが可能となって軸受全体の強度が増大する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の球面すべり軸受の第1実施例を示す
縦断面図である。
【図2】外側摺動リングの外周面の軸方向の長さと、凹
状球面の軸方向の長さとの差と、両摺動リングの内周面
に発生する引張応力との関係を定性的に示すグラフであ
る。
【図3】軸受の中心と外側摺動リングの凹状球面の一端
部を結ぶ直線、および凹状球面の上記一端部と外側摺動
リングの外周面のハウジングとの接触部分における上記
と同一側の端部とを結ぶ直線のなす角度と、外側摺動リ
ングの内周面に発生する引張応力との関係を定性的に示
すグラフである。
【図4】この発明の第2実施例を示す図1相当の図であ
る。
【図5】第1実施例および第2実施例の外側摺動リング
の凹状球面の軸方向の中心からの距離と、両リングの凹
状球面の面圧との関係を定性的に示すグラフである。
【図6】この発明の第3実施例を示す図1相当の図であ
る。
【符号の説明】
1 セラミックス製球面すべり軸受 2 セラミックス製外側摺動リング 2a 凹状球面(摺接面) 2b 接触部分 3 セラミックス製内側摺動リング 3a 凸状球面(摺接面) 11 セラミックス製球面すべり軸受 12 セラミックス製外側摺動リング 12a 凹状球面(摺接面) 12b 接触部分 21 セラミックス製球面すべり軸受 22 セラミックス製外側摺動リング 22a 凹状球面(摺接面) 22b 接触部分 H ハウジング S 軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿野 啓介 東京都新宿区西新宿一丁目7番2号 富 士重工業株式会社内 (72)発明者 竹林 博明 大阪市中央区南船場三丁目5番8号 光 洋精工株式会社内 (72)発明者 奥田 康一 大阪市中央区南船場三丁目5番8号 光 洋精工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−84413(JP,A) 特開 平5−26232(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16C 17/00 - 17/26 F16C 23/04 F16C 33/00 - 33/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジングとハウジングに支持される軸
    との間に介在させられる球面すべり軸受であって、ハウ
    ジングに取付けられ、かつ内周面に凹状球面からなる摺
    接面が形成されたセラミックス製円筒状外側摺動リング
    と、軸の周囲に嵌められ、かつ外周面に凸状球面からな
    る摺接面が形成されたセラミックス製内側摺動リングと
    よりなり、両摺接面どうしが接触するようになされたセ
    ラミックス製球面すべり軸受において、 外側摺動リングの内周面凹状球面からなる摺接面が形
    成されるとともに、この摺接面の全体が内側摺動リング
    の摺接面に接触するようになされており、外側摺動リン
    グの外周面におけるハウジングとの接触部分の軸方向の
    長さが、外側摺動リングの摺接面における内側摺動リン
    グの摺接面との接触部分の軸方向の長さよりも長く形成
    されており、外側摺動リングの外周面におけるハウジン
    グへの接触部分の両端縁が、軸受中心と外側摺動リング
    の摺接面の両端縁とを結ぶ直線を軸の中心の周りに36
    0度回転してなる円錐面よりも軸受中心側にはないセラ
    ミックス製球面すべり軸受。
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