JP7313885B2 - thrust bearing - Google Patents
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Description
本発明は、回転軸の軸方向荷重を支持するスラスト軸受に関し、特にテーパランドスラスト軸受に用いられるスラスト軸受に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thrust bearing that supports an axial load of a rotating shaft, and more particularly to a thrust bearing used for a tapered land thrust bearing.
回転軸に設けられたスラストディスクと、このスラストディスクに対向する摺動面を有するスラスト軸受からなるテーパランドスラスト軸受が知られている。テーパランドスラスト軸受におけるスラスト軸受の摺動面はテーパ部(傾斜面)とランド部(スラスト面)から形成され、テーパ部のくさび効果にて潤滑油をランド部に供給し、スラストディスクとの潤滑作用を高くしている。 2. Description of the Related Art A tapered land thrust bearing is known which includes a thrust disk provided on a rotating shaft and a thrust bearing having a sliding surface facing the thrust disk. The sliding surface of the thrust bearing in the tapered land thrust bearing is formed of a tapered portion (inclined surface) and a land portion (thrust surface). Lubricating oil is supplied to the land portion by the wedge effect of the tapered portion, and the lubricating action with the thrust disk is enhanced.
近年、テーパランドスラスト軸受におけるスラスト軸受の摺動面を合成樹脂で形成する試みが活発となっている。これまでに、摺動面をテフロン(登録商標)を主体とする樹脂で形成したスラスト軸受(特許文献1参照)や、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂などを主材とする樹脂被膜層が形成されたスラスト軸受(特許文献2参照)、スラスト受面に複数枚の樹脂シートが積層されたスラスト軸受(特許文献3参照)などが技術開発されている。 In recent years, attempts have been actively made to form the sliding surface of a taper land thrust bearing with a synthetic resin. So far, technologies have been developed such as a thrust bearing having a sliding surface made of a resin mainly composed of Teflon (see Patent Document 1), a thrust bearing having a resin film layer formed mainly of polyamide resin, polyphenylene sulfide resin, epoxy resin, phenol resin, silicone resin, polyamideimide resin, polyimide resin, polytetrafluoroethylene resin, etc. (see Patent Document 2), and a thrust bearing having a plurality of resin sheets laminated on the thrust receiving surface (see Patent Document 3).
しかし、摺動面が合成樹脂からなる従来のスラスト軸受は、合成樹脂製摺動面の摩耗によってテーパ部の表面積が減少していき、それに伴い平面部の表面積が増大していく。そのため、スラスト軸受の新品時と摩耗が進行した経年時において回転トルクが異なるという問題があった。端的に言うと、使用に伴い、回転トルクが高くなるという問題があった。 However, in the conventional thrust bearing whose sliding surface is made of synthetic resin, the surface area of the tapered portion decreases due to wear of the synthetic resin sliding surface, and the surface area of the flat portion increases accordingly. Therefore, there is a problem that the rotational torque differs between when the thrust bearing is new and when it is worn and aged. In short, there was a problem that the rotational torque increased with use.
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、使用によっても回転トルクが増加することを防止できるスラスト軸受を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a thrust bearing capable of preventing an increase in rotational torque during use.
本発明のスラスト軸受は、回転体のアキシアル荷重を受けるスラスト軸受であって、上記スラスト軸受は、少なくとも上記アキシアル荷重を受ける一方の軸受面に、摺動面となるスラスト面と、円周方向に等間隔で形成された放射状の複数の潤滑溝とを有し、上記潤滑溝は、上記回転体の回転方向へ向かって溝深さが浅くなる第1の傾斜面を有し、上記第1の傾斜面の回転方向下流側の端部と上記スラスト面との境界部には、上記スラスト面に対して、上記第1の傾斜面よりも大きな傾斜角度をなす第2の傾斜面が形成されていることを特徴とする。 A thrust bearing according to the present invention is a thrust bearing that receives an axial load of a rotating body, and includes a thrust surface that serves as a sliding surface on at least one bearing surface that receives the axial load, and a plurality of radial thrust surfaces that are formed at equal intervals in the circumferential direction.lubrication grooveand abovelubrication groovehas a first inclined surface whose groove depth becomes shallower in the rotational direction of the rotating body, and a second inclined surface forming a larger inclination angle than the first inclined surface with respect to the thrust surface is formed at a boundary portion between the downstream end portion of the first inclined surface in the rotational direction and the thrust surface.
上記潤滑溝の最深部の溝深さが、上記スラスト軸受の厚さの1/3以下であることを特徴とする。 A groove depth of the deepest part of the lubricating groove is ⅓ or less of the thickness of the thrust bearing.
上記スラスト面に対する上記第1の傾斜面の傾斜角度が3~30度であることを特徴とする。また、上記第2の傾斜面の傾斜角度が20度~60度であり、上記第1の傾斜面の傾斜角度に対して15度以上の角度であることを特徴とする。 The inclination angle of the first inclined surface with respect to the thrust surface is 3 to 30 degrees. Further, the inclination angle of the second inclined surface is 20 degrees to 60 degrees, and is 15 degrees or more with respect to the inclination angle of the first inclined surface.
上記スラスト面が合成樹脂からなることを特徴とする。 The thrust surface is made of synthetic resin.
上記スラスト軸受がテーパランドスラスト軸受における回転軸に設けられたスラストディスクと相対回転するスラスト軸受であることを特徴とする。 The thrust bearing is a thrust bearing that rotates relative to a thrust disk provided on a rotary shaft in a tapered land thrust bearing.
本発明のスラスト軸受は、少なくともアキシアル荷重を受ける一方の軸受面に、円周方向に等間隔で形成された放射状の複数の潤滑溝を有し、潤滑溝は、回転体の回転方向へ向かって溝深さが浅くなる第1の傾斜面を有し、第1の傾斜面の回転方向下流側の端部とスラスト面との境界部には、スラスト面に対して、第1の傾斜面よりも大きな傾斜角度をなす第2の傾斜面が形成されているので、使用によりスラスト軸受の摺動面(スラスト面)が摩耗した場合であっても、第1の傾斜面の表面積の減少がなく、摺動面の表面積の増加が抑制される。これにより、使用に伴う回転トルクの増加を防止できる。 The thrust bearing of the present invention has a plurality of radial lubricating grooves formed at equal intervals in the circumferential direction on at least one bearing surface that receives an axial load. The lubricating grooves have a first inclined surface whose groove depth becomes shallower in the direction of rotation of the rotating body. Even if the sliding surface (thrust surface) of the first is worn, the surface area of the first inclined surface does not decrease, and an increase in the surface area of the sliding surface is suppressed. This can prevent an increase in rotational torque due to use.
潤滑溝の最深部の溝深さが、スラスト軸受の厚さの1/3以下であるので、十分な厚さが確保され、スラスト軸受の強度を保持できる。 Since the depth of the deepest part of the lubricating groove is ⅓ or less of the thickness of the thrust bearing, a sufficient thickness is ensured and the strength of the thrust bearing can be maintained.
スラスト面に対する第1の傾斜面の傾斜角度が3~30度であるので、他部材との相対回転に伴う潤滑油による動圧を発生させることができる。また、第2の傾斜面の傾斜角度が20度~60度であり、第1の傾斜面の傾斜角度に対して15度以上の角度であるので、第2の傾斜面が動圧抑止となることを防止することができる。 Since the inclination angle of the first inclined surface with respect to the thrust surface is 3 to 30 degrees, it is possible to generate dynamic pressure due to lubricating oil accompanying relative rotation with other members. Further, since the inclination angle of the second inclined surface is 20 degrees to 60 degrees and is 15 degrees or more with respect to the inclination angle of the first inclined surface, it is possible to prevent the second inclined surface from suppressing the dynamic pressure.
スラスト面が合成樹脂から形成されるので、スラスト面が金属製である場合と比べて回転トルクを小さくすることができる。また、スラスト面が合成樹脂の場合、摩耗によるトルク上昇が懸念されるが、所定の潤滑溝構造を有するので、回転トルクの上昇を防止できる。 Since the thrust surface is made of synthetic resin, the rotational torque can be reduced as compared with the case where the thrust surface is made of metal. Also, if the thrust surface is made of synthetic resin , there is a concern that the torque will increase due to wear.
本発明のスラスト軸受は、テーパランドスラスト軸受に使用され、回転軸に設けられたスラストディスクと相対回転するスラスト軸受であるので、テーパランドスラスト軸受の回転トルクの上昇を長期にわたり防止できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The thrust bearing of the present invention is used as a taper land thrust bearing and is a thrust bearing that rotates relative to a thrust disk provided on a rotating shaft.
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図1は本発明のスラスト軸受を備えるテーパランドスラスト軸受の断面図である。図1に示すように、テーパランドスラスト軸受1は、回転軸2と一体に回転するスラストディスク3と、スラストディスク3に対向配置されたスラスト軸受4とを備える。スラストディスク3は、アキシアル方向の荷重を受けながらスラスト軸受4の一方の軸受面に押しつけられる構成である。スラスト軸受4のスラスト面5は、スラストディスク3の端面と平行な平坦面であり、摺動面を構成する。回転軸2が一方向に回転することで、スラスト軸受4が相手摺動部材であるスラストディスク3と相対回転する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a tapered land thrust bearing provided with the thrust bearing of the present invention. As shown in FIG. 1 , the taper land thrust bearing 1 includes a
本発明のスラスト軸受の一実施例を図2および図3に基づいて説明する。図2は、スラスト軸受の斜視図であり、図3(a)はスラスト軸受の正面図であり、図3(b)はそのA-A線拡大断面図である。図2に示すように、スラスト軸受4は、円環平板状(中空円盤状)の部材であり、アキシアル方向の荷重を受ける側の一方の軸受面に、スラスト面5と、外側に向かって径方向に放射状に延びる複数本の油溝6を有する。油溝6は、軸受面において円盤の内周から外周に貫通する凹部として形成される。スラストディスクとの相対回転時には、油溝6が潤滑溝となり、スラスト面5へ潤滑油が供給される。
An embodiment of the thrust bearing of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a perspective view of the thrust bearing, FIG. 3(a) is a front view of the thrust bearing, and FIG. 3(b) is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA. As shown in FIG. 2, the thrust bearing 4 is an annular plate-shaped (hollow disk-shaped) member, and has a
図3(a)に示すように、軸受面においてスラスト面5と油溝6は、円周方向に交互に繰り返し形成される。複数の油溝6は、円周方向に等間隔に設けられている。この間隔は、各油溝の周方向略中央を通る線同士がなす角度の間隔である。図3では油溝6が8本形成されており、隣り合う油溝同士の角度間隔は45°である。なお、図3中の矢印Xは、スラストディスクの回転方向を示す。
As shown in FIG. 3(a), the
図3(b)に示すように、油溝6は、回転方向Xへ向かって溝深さが浅くなる第1の傾斜面6aを有する。つまり、第1の傾斜面6aは、回転方向Xの上流側から下流側に向けて溝深さが浅くなるようにテーパが付けられている。このテーパの角度、つまりスラスト面5に対する第1の傾斜面6aの傾斜角度αは、3~30度が好ましい。3度未満であると傾斜面の形成が困難となり、30度を超えると動圧発生効果が乏しくなるおそれがある。傾斜角度αは、より好ましくは5~20度であり、より好ましくは5~15度である。
As shown in FIG. 3B, the
第1の傾斜面6aの回転方向X下流側の端部とスラスト面5との境界部には、第1の傾斜面6aよりも急勾配の第2の傾斜面6bが設けられている。スラスト面5に対する第2の傾斜面6bの傾斜角度βは、傾斜角度αよりも大きい角度であればよく、例えば20~60度であり、好ましくは35~60度であり、さらに好ましくは40~55度である。傾斜角度βが20度よりも緩勾配であると、スラスト面5の摩耗が生じた時に、スラスト面5の面積変化が大きくなり、所望の効果が得られないおそれがある。傾斜角度βが60度よりも急勾配であると、動圧効果に影響が生じる懸念がある。また、傾斜角度αとの関係で言えば、傾斜角度βが傾斜角度αの2倍以上であることが好ましく、傾斜角度βが傾斜角度αよりも15度以上大きい角度であることが好ましい。
A second
傾斜角度αおよび傾斜角度βの好ましい形態は、傾斜角度αが5~20度であり、傾斜角度βが40~55度である。なお、図3では、傾斜角度αが7度、傾斜角度βが45度の場合を示している。 A preferable form of the inclination angle α and the inclination angle β is that the inclination angle α is 5 to 20 degrees and the inclination angle β is 40 to 55 degrees. Note that FIG. 3 shows a case where the inclination angle α is 7 degrees and the inclination angle β is 45 degrees.
第1の傾斜面6aの周方向幅と第2の傾斜面6bの周方向幅との割合は、5:1~25:1であることが好ましく、10:1~20:1であることがより好ましい。また、本発明のスラスト軸受において、複数の油溝は、そのすべてが円盤の内周から外周へかけて一様に等しい幅、等しい深さ、等しい溝断面形状に形成されることが好ましい。
The ratio of the circumferential width of the first inclined surface 6a to the circumferential width of the second
図3(b)において、油溝6の溝深さDは、スラスト軸受4の厚さTの1/10~1/2の範囲に設定することが好ましく、より好ましくは1/10~1/3の範囲である。この溝深さDは、摺動面(スラスト面5)から溝底部までの深さであり、溝底が傾斜面などである場合には、最深部までの深さである。溝深さDが厚さTの1/2よりも大きいと、スラスト軸受の強度低下の懸念がある。一方、溝深さDが厚さTの1/10よりも小さいと、動圧効果に影響が生じる懸念がある。なお、スラスト軸受の厚さTは、例えば3~20mmである。
In FIG. 3(b), the groove depth D of the
第2の傾斜面6bの深さDb(第1の傾斜面6aと第2の傾斜面6bとの境界部の摺動面からの深さ)は、油溝6の溝深さDの1/30~1/8であることが好ましい。溝深さDの1/8よりも大きいと動圧効果が低下するおそれがあり、溝深さDの1/30より小さいと摺動面の摩耗時に第2の傾斜面6bが消失するおそれがある。
The depth D b of the second
図3において、第1の傾斜面6aは油溝6の溝底部を形成しており、回転方向Xに対して直交する面である油溝6の内壁面に直接接続されている。この内壁面は、油溝6において回転方向Xの上流側の端部に位置する。図3では、油溝6の最深部は、径方向に沿って線状に形成される。なおこの場合、第1の傾斜面6aの深さDaは、溝深さDと同じ値である。
In FIG. 3, the first inclined surface 6a forms the groove bottom of the
図4には、本発明のスラスト軸受の別例を示す。図4は、スラスト軸受4’の油溝6’周辺の断面図であり、図3のA-A線拡大断面図に相当する図である。図4に示すように、油溝6’は、第1の傾斜面6aおよび第2の傾斜面6bに加えて、断面略矩形の溝底部6cを有する。溝底部6cは、スラスト面5と平行な平坦面で構成されている。溝底部6cと第1の傾斜面6aとは段差を介して、非連続に接続されている。この構成では、油溝6の容積が大きくなるため、潤滑油の保持性を高めることができる。また、図4では、第1の傾斜面6aの深さDaは、溝深さDよりも小さくなっている。なお、溝底部6cの形状は、断面円弧状でもよい。
FIG. 4 shows another example of the thrust bearing of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of the periphery of the oil groove 6' of the thrust bearing 4', corresponding to the enlarged cross-sectional view taken along line AA of FIG. As shown in FIG. 4, the oil groove 6' has a
図5に示すように、本発明のスラスト軸受は、第1の傾斜面6aとスラスト面5(摺動面)との境界部に、第1の傾斜面6aよりも急勾配の第2の傾斜面6bが設けられているため(図5(a))、第2の傾斜面を設けない場合(図5(b))と比較して、摺動面が同程度摩耗した場合でも摺動面の表面積の増加が小さく、トルクの変化が抑えられる。なお、第2の傾斜面として、第1の傾斜面6aよりも傾斜角度が小さい傾斜面を設けた場合には、トルクの変化が一層大きくなる。
As shown in FIG. 5, the thrust bearing of the present invention is provided with a second
スラスト軸受の材質は鉄系金属であっても、セラミックスや剛性の高い合成樹脂であってもよい。回転トルクを小さくするために、少なくとも摺動面が合成樹脂で形成されていることが好ましい。合成樹脂としては、公知の熱可塑性エンジニアリングプラスチックや、熱硬化性エンジニアリングプラスチックが使用できる。本発明のスラスト軸受は、合成樹脂の成形品や、機械加工品、合成樹脂の塗膜体であってもよい。成形品および機械加工品であればスラスト軸受の油溝などを一体に形成できる。また、塗膜体であれば、金属やセラミックスを基材として油溝などが形成されたスラスト軸受を製造し、摺動面に樹脂塗膜を形成することができる。 The material of the thrust bearing may be ferrous metal, ceramics, or synthetic resin with high rigidity. In order to reduce rotational torque, it is preferable that at least the sliding surface is made of synthetic resin. As the synthetic resin, known thermoplastic engineering plastics and thermosetting engineering plastics can be used. The thrust bearing of the present invention may be a synthetic resin molded product, a machined product, or a synthetic resin coated body. Molded products and machined products can be integrally formed with oil grooves of thrust bearings. In the case of a coated body, it is possible to manufacture a thrust bearing in which oil grooves and the like are formed using metal or ceramics as a base material, and to form a resin coating on the sliding surface.
本発明のスラスト軸受は、タービンポンプやトランスミッションおよびコンプレッサなどのテーパランドスラスト軸受に適用可能であり、テーパランドスラスト軸受以外にも適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The thrust bearing of the present invention is applicable to taper land thrust bearings such as turbine pumps, transmissions and compressors, and can be applied to other than taper land thrust bearings.
本発明のスラスト軸受は、使用によっても回転トルクが増加することを防止できるので、長期間低トルクのスラスト軸受として利用できる。特に、テーパランドスラスト軸受のスラスト軸受として好適である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The thrust bearing of the present invention can be used as a low-torque thrust bearing for a long period of time because it can prevent an increase in rotational torque during use. In particular, it is suitable as a thrust bearing for a tapered land thrust bearing.
1 テーパランドスラスト軸受
2 回転軸
3 スラストディスク
4、4’ スラスト軸受
5 スラスト面(摺動面)
6、6’ 油溝
6a 第1の傾斜面
6b 第2の傾斜面
6c 溝底部
1 taper
6, 6' Oil groove 6a First inclined
Claims (5)
前記スラスト軸受は、少なくとも前記アキシアル荷重を受ける一方の軸受面に、摺動面となるスラスト面と、円周方向に等間隔で形成された放射状の複数の潤滑溝とを有し、
前記スラスト面が合成樹脂からなり、
前記潤滑溝は、円環の内周から外周に貫通して形成され、
前記潤滑溝は、前記回転体の回転方向へ向かって溝深さが浅くなる第1の傾斜面を有し、前記第1の傾斜面の回転方向下流側の端部と前記スラスト面との境界部には、前記スラスト面に対して、前記第1の傾斜面よりも大きな傾斜角度をなす第2の傾斜面が形成されており、前記第2の傾斜面の傾斜角度は、前記第1の傾斜面の傾斜角度の2倍以上かつ15度以上大きいことを特徴とするスラスト軸受。 A thrust bearing that receives an axial load of a rotating body,
The thrust bearing has, on at least one bearing surface that receives the axial load, a thrust surface serving as a sliding surface, and a plurality of radial lubrication grooves formed at equal intervals in a circumferential direction,
the thrust surface is made of a synthetic resin,
The lubrication groove is formed penetrating from the inner circumference to the outer circumference of the ring,
The lubricating groove has a first inclined surface whose groove depth becomes shallower in the rotational direction of the rotating body, and a second inclined surface forming a larger inclination angle than the first inclined surface with respect to the thrust surface is formed at a boundary between the downstream end of the first inclined surface in the rotational direction and the thrust surface.
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