JPH0158769B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は固定ブツシユおよびこれと回転軸との
間に介装された回転自在な浮動ブツシユからなる
浮動ブツシユ軸受に関するものである。

〔従来技術〕

浮動ブツシユ軸受は発熱量の低減や振動防止
等、軸受性能向上のために考案されたものであつ
て、従来、第１図にその断面図を示すように構成
されている。すなわち、フレーム等に嵌装された
固定ブツシユ１には、原動側から駆動されて回転
する回転軸２が、回転自在な浮動ブツシユ３を介
して軸支されている。浮動ブツシユ３には、外周
内周両面間を貫通する複数個の油孔と、これらの
油孔を内周面において連結する環状油溝とが設け
られており、固定ブツシユ１と浮動ブツシユ３と
の間へ給油すると、この油が油孔と環状油溝とを
経て浮動ブツシユの内周面全体に行き渡り、浮動
ブツシユ３の外周、内周両面には、油膜４，５が
形成される。

このように構成されていることにより、回転軸
２が回転すると、まず浮動ブツシユ３の内側に形
成された油膜５によつて回転軸２が浮き上がり、
次いで内側油膜５に引きずられて浮動ブツシユ３
が回転するが、この場合、浮動ブツシユ３は内外
２箇所の油膜４，５間に浮んで回転することにな
るので、潤滑が良好で発熱量が少ない。すなわ
ち、一般に油膜の粘性にもとづく発熱量は、油膜
厚さが等しければ相対すべり速度の２乗に比例す
るので、もし単一油膜のみを有する普通の軸受の
代りに浮動ブツシユ軸受を用い、例えば浮動ブツ
シユ３が回転軸２の1/2の速度で回転したとする
と、２枚油膜を有する浮動ブツシユ３の各油膜
４，５における発熱量は、それぞれ普通軸受の1/
４となり、両油膜４，５の発熱量を合計しても普
通軸受の1/2にしかならない。

ところがこのように浮動ブツシユ３が回転軸２
の1/2の速度ででも回転してくれれば、発熱量が
１／２になつて効果があるが、実際には過去多くの
文献で紹介されているように浮動ブツシユ３が回
転しにくく、特に始動時に回転しないことが多く
て始動性がきわめて悪い。浮動ブツシユが回転し
にくい理由としては次のことが考えられる。

すなわち、回転軸２が回転すると内側油膜５が
形成され、これに引きづられて浮動ブツシユ３が
回転しようとするが、この力が動摩擦力であるの
に対して外側油膜４が形成される前の状態での浮
動ブツシユ３と固定ブツシユ１との間には動摩擦
力よりもはるかに大きい静摩擦力が働くからであ
る。このように従来の浮動ブツシユ軸受は、軸受
性能の向上効果が充分に発揮できないため広く用
いられるに至つていない。

また、浮動ブツシユ軸受に準じるものとして特
公昭48−15536号公報に示された中間歯車装置が
あり、第２図はその縦断面図を示している。図に
おいて、フレーム６には駆動軸７と出力軸８とが
同芯状に軸支されており、またこれら両軸７，８
と平行して出力軸８と一体の支持枠９に軸支され
た遊星車軸１０には、駆動軸７と一体の駆動歯車
１１と噛合う遊星歯車１２が補助歯車１３を介し
て遊装されていてこの補助歯車１３も駆動歯車１
１と噛合つている。１４は固定状の内歯歯車であ
り、１５はスペーサである。そして図示の遊星歯
車１２等は円周方向に複数組設けられている。

このように構成されていることにより、駆動軸
７が回転すると、遊星歯車１２が自転しながら公
転し、支持枠９と一体の出力軸が回転する。これ
を第１図の浮動ブツシユ軸受と比較すると、非回
転の遊星歯車軸１０が固定ブツシユ１に相当し、
これと嵌合する補助歯車１３が浮動ブツシユ３に
相当するとともに、補助歯車１３と嵌合して回転
する遊星歯車１２が回転軸２に相当するので、嵌
合部に給油することによりこれを構造的に見れば
浮動ブツシユ軸受の一種と見なすことができる。
そしてこの場合は浮動ブツシユとしての補助歯車
１３を駆動歯車１１と噛合させて遊星歯車１２と
同速で回転させるようにしたので、前述したよう
に補助歯車１３が浮動ブツシユとしての効果を発
揮して発熱量が減少し、工作誤差が吸収されると
ともに、油膜による振動防止効果により各遊星歯
車１２に荷重を等配することができる。

しかしながらこのような中間歯車装置において
は、補助歯車１３を回転させる力があまりにも小
さ過ぎるため、その歯の静たわみが加工誤差など
よりもはるかに小さくなり、歯が離れてから次に
接触するときに振動が発生して歯面が摩耗したり
破損したりするという欠点があつた。

〔発明の概要〕

本発明は以上のような点に鑑みなされたもの
で、固定体と回転体との間に円筒状の浮動ブツシ
ユを介装してこれと回転体との嵌合周面部に、こ
れら両者のピン孔にほゞ半分ずつまたがり両者相
互の回動を規制するピンを埋設し、ピン孔の半径
をピンの半径よりも大きく形成することにより、
ほとんど動荷重を発生させることなく浮動ブツシ
ユを回転体と一体的に回転させることを可能にし
て発熱量の低減と振動防止等、軸受性能の向上を
計つた浮動ブツシユ軸受を提供するものである。
以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明
する。

〔実施例〕

第３図および第４図は本発明に係る浮動ブツシ
ユ軸受の実施例を示し、第３図はその縦断面図、
第４図は同じく側断面図である。図において機器
のフレーム等には、円筒状に形成された固定体と
しての固定ブツシユ２１が固定状態で嵌着されて
おり、この固定ブツシユ２１には、円筒状に形成
された浮動ブツシユ２２が回転自在に軸支されて
いる。２３は回転体の一例として示す回転軸であ
つて、浮動ブツシユ２２で軸支されており、回転
軸２３と浮動ブツシユ２２との間および浮動ブツ
シユ２２と固定ブツシユ２１との間には、複数個
の油孔２４で連通されたすき間がそれぞれ形成さ
れている。そして両方のすき間には、図示しない
給油口から注油された油が充満して油孔２４で連
通された油膜２５，２６がそれぞれ形成されてい
る。浮動ブツシユ２２の内径は回転体２３の外径
よりも若干大きく、浮動ブツシユ２２の外径は固
定ブツシユ２１の内径よりも若干小さく形成され
ている。さらに、浮動ブツシユ２２と回転軸２３
との嵌合周面部には両者に半円ずつまたがるピン
孔２７，２７ａが穿設されており、このピン孔２
７，２７ａには、浮動ブツシユ２２と回転軸２３
相互の回動を規制するピン２８が埋設されてい
る。なお、回転軸２３側のピン孔２７ａの半径は
ピン２８と同じにしてあるが、浮動ブツシユ２２
側のピン孔２７の半径は油膜２６用すき間等を考
慮してピン２８の半径よりも大きくしてある。例
えば、回転軸２３の外径が175mmで、回転軸２３
と浮動ブツシユ２２との間の半径方向の最大すき
間が約0.5mmのとき、ピン２８およびピン孔２７
ａの半径を15mmとし、ピン孔２７の半径を16.25
mmとした。ピン２８の長さは、例えば20mmのよう
に比較的短かくした。

以上のように構成された浮動ブツシユ軸受の動
作を説明する。回転軸２３が回転すると、浮動ブ
ツシユ２２はピン２８によつて回転軸２３との相
互間の回転を規制されていることにより、強制的
に駆動されて回転軸２３と同速で回転し、浮動ブ
ツシユ２２の両側には、油膜２５，２６が形成さ
れるので、浮動ブツシユ２２は、油膜２５，２６
間に浮んで回転する。そして、ピン２８の半径と
浮動ブツシユ２２側のピン孔２７の半径とが若干
異なつており、かつ回転軸２３の外周面と浮動ブ
ツシユ２２の内周面との間に若干のすき間がある
ことにより、回転軸２３の回転にともない、ピン
２８とピン孔２７の接触点が少しずつ移動しなが
ら浮動ブツシユ２２を回転させる。また、加工が
簡単で加工誤差が少なく、歯車の噛合のような衝
撃的な起振因子がなく、滑らかな動力伝達となる
から、ピン２８に作用する動荷重がきわめて小さ
い。

第５図および第６図は本発明の他の実施例を第
３図と第４図とに対応して示す浮動ブツシユ軸受
の縦断面と側断面図である。本実施例において
は、前記実施例において内側にあつた回転体が外
側となり、外側にあつた固定体が内側となつたも
のである。すなわち、機器のフレーム等には、固
定体としての固定軸２９が固定状態で支架されて
おり、その外周部には円筒状に形成された回転体
としての回転筒３０が円筒状の浮動ブツシユ３１
を介して嵌合されている。浮動ブツシユ３１の両
側に油膜３２，３３が形成されていることと、回
転筒３０、浮動ブツシユ３１がピン３４によつて
相互の回動を規制されていることとは、前記実施
例と同じである。

このように構成されていることにより、回転筒
３０が回転すると浮動ブツシユ３１がこれと同速
で回転し、油膜３２，３３が形成されて浮動ブツ
シユ軸受としての効果が発揮されることは前記実
施例と同じである。さらに、本発明は第２図に示
した遊星歯車装置の遊星歯車用軸受としても実施
できるので、第７図にこれを実施した遊星歯車装
置要部の断面図を第２図に対応して示すととも
に、第８図を用いてそのトルク変動吸収効果を説
明する。第７図においては第２図における補助歯
車１３の代りに浮動ブツシユ３５を介装してこれ
と遊星歯車１０との嵌合周面部にピン３６を埋設
した他は第２図に示すものと同構成であるから同
符号を付してその説明を省略する。浮動ブツシユ
３５の内外に油膜が形成されることは前記各実施
例と同じである。

第８図は、本発明を実施することによるトルク
変動吸収効果を説明するために示すトルク変動周
波数とトルク変動幅との関係線図であつて特殊な
動力循環式歯車試験機を用いて与えたトルク変動
に対するある軸のトルク変動幅を計測したもので
あり、横軸にトルク変動周波数Hz、縦軸にトルク
変動幅Kg，ｍをとつて示している。図中、符号ａ
は浮動ブツシユ軸受を用いない場合、符号ｂは第
２図に示す中間歯車装置に係る補助歯車を有する
浮動ブツシユ軸受を用いた場合、符号ｃは第７図
に示す本発明に係る浮動ブツシユ軸受を用いた場
合をそれぞれ示している。

図において明らかなように、ｂおよびｃで示す
浮動ブツシユを用いた場合には、トルク変動幅が
小さくなつており、浮動ブツシユとしての振動防
止効果が確認できる。この場合、従来技術である
符号ｂで示す補助歯車を有する浮動ブツシユ軸受
の場合も同様の効果を有することが確認される
が、明らかに構造が複雑であり、質量も大きいこ
とから、強制的に駆動する力は、符号ｃで示す本
発明例の場合よりも大きくなる。これは、前述し
たように駆動する力は動荷重が主体となるから、
この回転数の質量に比例した動荷重が発生するた
めである。

また、構造上、従来技術であるｂは、外歯歯車
であるから凸凹接触する個所に駆動力が作用する
のに対し、本発明の場合には、第５図に示すよう
にピン３４の半径と回転体３０側のピン孔とが凹
凸接触する個所に駆動力が作用するから強度上き
わめて有利である。例えば第８図の試験に用いた
例では、従来技術のｂの場合、補助歯車および相
手歯車ともにピッチ円半径が150mm、圧力角が
20゜、歯幅が40mmであり、また本発明のｃの場合
には前記８頁１〜７行に示すとおりであつてこの
場合の接触応力σを比較すると、次式のようにな
る。式中、Ｗは駆動力である。

従来技術ｂの場合 本発明ｃの場合 このように、小さなピンを使用するにもかかわ
らず、その接触応力は約半分しか発生しないため
強度上きわめて有利であることがわかる。また前
述したように上式中の荷重Ｗも本発明の場合小さ
くなるからさらに有利である。

なお、前記各実施例ではピン２８，３４を中実
状に形成した例を示したが、中空の短管状に形成
してもよく、さらに短管を断面がＣ字状となるよ
うに１箇所を開口し可撓性を持たせればより効果
的である。この場合、Ｃ字状短管内にピンを嵌合
させてもよい。また、ピン２８，３４は１箇所だ
けでなく円周方向の複数箇所に１個ずつ設けても
よい。さらに、前記各実施例では浮動ブツシユ２
２，３１を１個設けた例を示したが、これを同心
円状に複数個設けてそれぞれの間にピンを埋設す
ればさらに効果的である。

〔発明の効果〕

以上の説明により明らかなように、本発明によ
れば浮動ブツシユ軸受において、固定体と回転体
との間に内筒状の浮動ブツシユを介装してこれと
回転体との嵌合周面部に両者相互の回動を規制す
るピンを埋設し、ピン孔の半径をピンの半径より
も大きく形成するという、きわめて簡単で信頼度
の高い構造によりほとんど動荷重を発生させるこ
となく、ピンとピン孔との接触点を少しずつ移動
させながら浮動ブツシユを回転体と一体的に回転
させることができるので、発熱量の低減と振動停
止等、浮動ブツシユ軸受としての性能が大幅に向
上し、高速度、高荷重に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来における浮動ブツシユ軸受の縦断
面図、第２図は浮動ブツシユ軸受の変形例として
示す従来の中間歯車装置の縦断面図、第３図ない
し第８図は本発明に係る浮動ブツシユ軸受の実施
例を示し、第３図はその縦断面図、第４図は同じ
く側断面図、第５図および第６図は本発明の他の
実施例を示し、第５図は第３図に対応して示す縦
断面図、第６図は同じく第４図に対応して示す側
断面図、第７図は本発明の他の実施例を第２図に
対応して示す浮動ブツシユを実施した遊星歯車装
置要部の断面図、第８図はトルク変動周波数とト
ルク変動幅との関係線図である。 ２１……固定ブツシユ、２２，３１……浮動ブ
ツシユ、２３……回転軸、２４……油孔、２５，
２６，３１，３２……油膜、２８，３４……ピ
ン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定体と回転体との間に円筒状の浮動ブツシ
   ユを介装し、この浮動ブツシユと前記回転体との
   嵌合周面部に、これら両者のピン孔にほゞ半分ず
   つまたがり両者相互の回動を規制するピンを埋設
   してピン孔の半径をピンの半径よりも大きく形成
   したことを特徴とする浮動ブツシユ軸受。