JP7066813B1

JP7066813B1 - 軸受片及び水中軸受

Info

Publication number: JP7066813B1
Application number: JP2020200508A
Authority: JP
Inventors: 雄太納; 茂将小原; 真也横山; 義雅賀中; 正孝四方
Original assignee: Mikasa KK; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Mikasa KK; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2022-05-13
Anticipated expiration: 2040-12-02
Also published as: JP2022088202A

Abstract

【課題】発生する振動及び騒音を抑制することができる軸受片を提供する。【解決手段】本願の一態様に係る軸受片は、回転軸を軸支する水中軸受に設けられ、水中軸受の円筒状のブッシュの内周面に設けられる軸受片であって、ブッシュの内周面に固定される土台部と、回転軸に面し、フッ素樹脂で形成された先端部と、土台部と先端部との間に位置し、ゴムで形成された中間部と、を有し、ブッシュの半径方向における当該軸受片のばね定数は、２００ｋN/ｍｍ以上４５０ｋN/ｍｍ以下である。【選択図】図２

Description

本願は、軸受片及び水中軸受に関する。

船舶等の推力を発生させるプロペラはプロペラ軸に取り付けられており、プロペラ軸は水中軸受によって水中で回転可能に支持されている。水中軸受は内周面に複数の軸受片が設けられており、これらの軸受片が水を介して回転するプロペラ軸を支持する。従来の軸受片は先端部がゴムで形成されていたが、近年の軸受片は多層構造を有しており、先端部がフッ素樹脂で形成され、中間部がエラストマー部材で形成されている（例えば、特許文献１参照）。

このような多層構造の軸受片は、中間部が弾性変形することで先端部がプロペラ軸の変位に追従し、プロペラ軸との接触による摩耗を抑制することができる。

特開昭５０－１０１７４９号公報

ところが、多層構造の軸受片であっても、軸受片と回転軸（プロペラ軸）との接触により振動及び騒音が発生するため、抑制することが望ましい。

本願は、発生する振動及び騒音を抑制することができる軸受片及び水中軸受を提供することを目的としている。

本願の一態様に係る軸受片は、回転軸を軸支する水中軸受に設けられ、前記水中軸受の円筒状のブッシュの内周面に設けられる軸受片であって、前記ブッシュの内周面に固定される土台部と、前記回転軸に面し、フッ素樹脂で形成された先端部と、前記土台部と前記先端部との間に位置し、ゴムで形成された中間部と、を有し、前記ブッシュの半径方向における当該軸受片のばね定数は、２００ｋN/ｍｍ以上４５０ｋN/ｍｍ以下である。

この構成では、ブッシュの半径方向における軸受片のばね定数は、４５０ｋN/ｍｍ以下であって、従来（例えば、従来は約７５０ｋＮ/ｍｍ）よりも小さい。このように構成することにより、水中軸受に発生する振動及び騒音を抑制することができる。一方、ブッシュの半径方向における軸受片のばね定数は、２００ｋN/ｍｍ以上であるため、軸受片は変形しすぎることなく回転軸をしっかりと支持することができる。

本願の一態様に係る水中軸受は、回転軸を軸支する水中軸受であって、円筒状のブッシュと、前記ブッシュの内周面に周方向に並んで設けられ、前記ブッシュの軸方向に沿って延びる複数の軸受片と、を備え、前記複数の軸受片は、前記ブッシュの内周面に固定される土台部と、前記回転軸に面し、フッ素樹脂で形成された先端部と、前記土台部と前記先端部との間に位置し、ゴムで形成された中間部と、を有し、前記ブッシュの半径方向における前記複数の軸受片のばね定数は、２００ｋN/ｍｍ以上４５０ｋN/ｍｍ以下である。

この構成によれば、水中軸受に発生する振動及び騒音を抑制することができるとともに、回転軸をしっかりと支持することができる。

上記の構成によれば、発生する振動及び騒音を抑制することができる軸受片及び水中軸受を提供することができる。

図１は、水中軸受の軸方向の断面図である。図２は、水中軸受の軸方向に垂直な断面図である。図３は、図２に示す軸受片の拡大図である。図４（ａ）は実施形態に係る水中軸受から発生する振動の程度を示した図であり、図４（ｂ）は従来の水中軸受から発生する振動の程度を示した図である。

（水中軸受の全体構成）
以下、実施形態に係る水中軸受１００について説明する。はじめに、水中軸受１００の全体構成について説明する。図１は、水中軸受１００の軸方向における断面図である。図２は、水中軸受１００の軸方向に垂直な方向における断面図である。

水中軸受１００は、水中で回転軸を軸支する軸受である。本実施形態では、回転軸はプロペラ軸１０１であり、水中軸受１００はプロペラ軸１０１を回転可能に支持する。水中軸受１００が支持するプロペラ軸１０１は先端にプロペラが設けられており、エンジン又はモータによって回転駆動される。プロペラ軸１０１が回転することにより、船舶や水中航走体は推力を得ることができる。

図２に示すように、本実施形態に係る水中軸受１００は、ブッシュ１０と、複数の軸受片２０とを備えている。

ブッシュ１０は、円筒状の形状を有しており、内部にはプロペラ軸１０１が挿入される。なお、ブッシュ１０は船体等に固定されており回転しない。ブッシュ１０の内周面１１には、複数の取付溝１２が形成されている。各取付溝１２は、ブッシュ１０の周方向（以下、単に「周方向」と称する）に並んで形成されており、ブッシュ１０の軸方向（以下、単に「軸方向」と称する）に沿って延びている。取付溝１２は軸方向からみて台形の形状を有しており、ブッシュ１０の軸心に近い開口側部分の周方向寸法は、ブッシュ１０の軸心から遠い底側部分の周方向寸法よりも小さい。本実施形態のブッシュ１０は金属で形成されているが、金属以外の材料で形成されていてもよい。

軸受片２０は、ブッシュ１０の内周面１１に設けられており、ブッシュ１０の半径方向（以下、単に「半径方向」と称する）内方に向かって突出している。本実施形態では、軸受片２０がブッシュ１０の内周面１１に形成された取付溝１２に挿入されている。また、軸受片２０は、周方向に所定の間隔をおいて並んでいるとともに、軸方向に沿って延びている。なお、本実施形態の軸受片２０は、ブッシュ１０から取り外すことで新品の軸受片２０又は異なる構造の軸受片に交換できる。ただし、軸受片２０はブッシュ１０と一体に形成されていてもよい。

（軸受片の詳細構成）
次に、軸受片２０の詳細構成について説明する。図３は、図２で示す軸受片２０の拡大図である。図３に示すように、本実施形態の各軸受片２０は多層構造であり、土台部２１と、先端部２２と、中間部２３と、を有している。

土台部２１は、ブッシュ１０の内周面１１に固定される部分である。土台部２１は、ブッシュ１０の取付溝１２に対応する形状を有している。本実施形態では、土台部２１は、軸方向から見て台形状の形状を有しており、半径方向外側の部分のみが取付溝１２に挿入されている。土台部２１は、取付溝１２の軸方向端部から挿入することができる。本実施形態の土台部２１は金属で形成されているが、金属以外の材料で形成されていてもよい。

先端部２２は、プロペラ軸１０１に面する部分である。先端部２２と回転するプロペラ軸１０１との間には水の膜が形成され、先端部２２はこの水の膜を介してプロペラ軸１０１を支持する。ただし、プロペラ軸１０１の回転速度が小さい場合などには先端部２２とプロペラ軸１０１が一時的に接触する場合があり、また、プロペラ軸１０１が大きく傾斜するような場合には先端部２２がプロペラ軸１０１と部分的に接触する場合がある。このとき、先端部２２は摩耗する。そこで、本実施形態の先端部２２は、摩耗しにくいフッ素樹脂で形成されている。

先端部２２の周方向（図３の紙面左右方向）寸法は、土台部２１の周方向寸法よりも小さい。そして、周方向に隣り合う軸受片２０の先端部２２は互いに周方向に離間している。これにより、先端部２２が変位する場合には、隣り合う先端部２２が互いに影響を及ぼすことなく独立して変位することができる。

中間部２３は、土台部２１と先端部２２との間に位置する部分である。中間部２３は、先端部２２に近い先端側部分２４と、土台部２１に近い基端側部分２５とを有している。先端側部分２４の周方向寸法は先端部２２の先端側部分２４と接する部分の周方向寸法と同じであり、基端側部分２５の周方向寸法は土台部２１の基端側部分２５と接する部分の周方向寸法と同じである。つまり、先端側部分２４の周方向寸法は基端側部分２５の周方向寸法よりも小さく、中間部２３は軸方向から見て段状に形成されている。

また、中間部２３はゴムで形成されている。このゴムには、天然ゴム及び合成ゴムが含まれる。中間部２３はゴムで形成されているため弾性変形することから、軸受片２０全体の形状も変化する。さらに、本実施形態の軸受片２０は、従来の多層構造の軸受片に比べてばね定数が小さくなるように形成されている。具体的には、本実施形態の軸受片２０の半径方向におけるばね定数は４５０ｋN/ｍｍ以下である。半径方向における軸受片２０のばね定数を４５０ｋN/ｍｍ以下とすることにより、軸受片２０とプロペラ軸１０１の片当りが軽減され、従来の水中軸受で発生していた振動及び騒音を抑制することができる。

ここで、図４（ａ）は軸受片のばね定数が７５０ｋN/ｍｍのときにおける水中軸受（つまり、従来の水中軸受）から発生する振動の程度を示した図であり、図４（ｂ）は軸受片のばね定数が３４０ｋN/ｍｍのときにおける水中軸受（つまり、本実施形態に係る水中軸受）から発生する振動の程度を示した図である。いずれの図も縦軸が振動加速度を示しており、横軸が時間（プロペラ軸が２回転する間の時間）を示している。また、図４（ａ）及び図４（ｂ）は縦軸（振動加速度）の範囲は同じであり、横軸（時間）の範囲も同じである。図４（ａ）及び図４（ｂ）を対比してわかるように、軸受片のばね定数が７５０ｋＮ／ｍｍのときよりも、軸受片のばね定数が３４０ｋＮ/ｍｍのときの方が、水中軸受から発生する振動が小さくなっている。これは、軸受片のばね定数が大きいと、プロペラ軸と水中軸受の局所面圧が増加し、水中軸受の水膜切れにより、振動及び騒音が発生するからである。

また、本実施形態において、半径方向における軸受片２０のばね定数は２００ｋＮ/ｍｍ以上である。このように、半径方向における軸受片２０のばね定数を２００ｋＮ/ｍｍ以上とすることにより、軸受片２０は変形しすぎることなくプロペラ軸１０１をしっかりと支持することができる。

さらに、本実施形態では中間部２３（つまり、中間部２３を形成するゴム）の硬度は、例えばＡ６０以上Ａ８０以下である。また、先端部２２の半径方向の厚みと中間部２３の半径方向の厚みを合計した厚みTに対する中間部２３の半径方向の厚みｔの割合は、４５％以上５５％以下である。このように中間部２３の硬度及び厚みを設定することにより、半径方向における軸受片２０のばね定数を２００ｋＮ/ｍｍ以上４５０ｋN/ｍｍ以下とすることができる。

（まとめ）
上記のとおり、本実施形態に係る軸受片は、回転軸を軸支する水中軸受に設けられ、前記水中軸受の円筒状のブッシュの内周面に設けられる軸受片であって、前記ブッシュの内周面に固定される土台部と、前記回転軸に面し、フッ素樹脂で形成された先端部と、前記土台部と前記先端部との間に位置し、ゴムで形成された中間部と、を有し、前記ブッシュの半径方向における当該軸受片のばね定数は、２００ｋN/ｍｍ以上４５０ｋN/ｍｍ以下である。

本願の発明者らが研究を重ねたところ、軸受片のばね定数を従来のものよりも小さくすると発生する振動及び騒音が大幅に低減することが判明した。一方で、軸受片のばね定数を小さくしすぎると、使用時に軸受片が変形して回転軸を支持できなくなるおそれがある。

上記の構成では、ブッシュの半径方向における軸受片のばね定数は、４５０ｋN/ｍｍ以下であって、従来よりも小さい。このように構成することにより、水中軸受に発生する振動及び騒音を抑制することができる。一方、ブッシュの半径方向における軸受片のばね定数は、２００ｋN/ｍｍ以上であるため、軸受片は変形しすぎることなく回転軸をしっかりと支持することができる。

また、本実施形態に係る軸受片では、前記中間部の硬度がＡ６０以上Ａ８０以下であって、前記先端部の半径方向の厚みと前記中間部の半径方向の厚みとを合計した厚みに対する前記中間部の半径方向の厚みの割合は、４５％以上５５％以下である。

この構成によれば、半径方向における軸受片のばね定数を２００ｋN/ｍｍ以上４５０ｋN/ｍｍ以下とすることができる。

また、本実施形態に係る水中軸受は、回転軸を軸支する水中軸受であって、円筒状のブッシュと、前記ブッシュの内周面に周方向に並んで設けられ、前記ブッシュの軸方向に沿って延びる複数の軸受片と、を備え、前記複数の軸受片は、前記ブッシュの内周面に固定される土台部と、前記回転軸に面し、フッ素樹脂で形成された先端部と、前記土台部と前記先端部との間に位置し、ゴムで形成された中間部と、を有し、前記ブッシュの半径方向における前記複数の軸受片のばね定数は、２００ｋN/ｍｍ以上４５０ｋN/ｍｍ以下である。

１０ブッシュ
１１内周面
１２取付溝
２０軸受片
２１土台部
２２先端部
２３中間部
２４先端側部分
２５基端側部分
１００水中軸受
１０１プロペラ軸

Claims

回転軸を軸支する水中軸受に設けられ、前記水中軸受の円筒状のブッシュの内周面に設けられる軸受片であって、
前記ブッシュの内周面に固定される土台部と、
前記回転軸に面し、フッ素樹脂で形成された先端部と、
前記土台部と前記先端部との間に位置し、ゴムで形成された中間部と、を有し、
前記ブッシュの半径方向における当該軸受片のばね定数は、２００ｋN/ｍｍ以上４５０ｋN/ｍｍ以下である、軸受片。
前記中間部の硬度がＡ６０以上Ａ８０以下であって、
前記先端部の半径方向の厚みと前記中間部の半径方向の厚みとを合計した厚みに対する前記中間部の半径方向の厚みの割合は、４５％以上５５％以下である、請求項１に記載の軸受片。
回転軸を軸支する水中軸受であって、
円筒状のブッシュと、
前記ブッシュの内周面に周方向に並んで設けられ、前記ブッシュの軸方向に沿って延びる複数の軸受片と、を備え、
前記複数の軸受片は、
前記ブッシュの内周面に固定される土台部と、
前記回転軸に面し、フッ素樹脂で形成された先端部と、
前記土台部と前記先端部との間に位置し、ゴムで形成された中間部と、を有し、
前記ブッシュの半径方向における前記複数の軸受片のばね定数は、２００ｋN/ｍｍ以上４５０ｋN/ｍｍ以下である、水中軸受。