JPH0372880B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明はオイルリングによりジヤーナル軸受に
給油する形式の軸受潤滑装置に関する。

(ロ) 従来技術 オイルリングは油又は他の潤滑剤を貯槽すなわ
ち溜めからジヤーナル軸受、軸等に運ぶ導管装置
として広く使用されている。動作において、オイ
ルリングは軸の回りに通常弛く配置されかつ軸と
の接触により軸が回転すると回転する。潤滑剤は
リングが溜めを通して動くときオイルリングの外
周又は溝内でかつ摩擦付着により溜めから軸に運
ばれる。潤滑剤は動作に固有な重力、摩擦力およ
び遠心力を介して軸又は他の部材上に置かれる。
低速回転の条件下において、重力および摩擦力は
通常十分な潤滑剤を供給するが、約915m／min
〜1219m／min（3000m／min〜4000m／min）も
の高速ではオイルリングは重力で油の散布を行な
うには早く動きすぎ或はオイルリングおよび油の
遠心力はそれに打ち勝つのには大きすぎ、油はリ
ングに残るか或は回転領域の外に飛ばされる。こ
のように潤滑剤は所望の区域には到着せず、その
結果軸、軸受、オイルリング或はその他の関連部
材は早期に摩耗しかつ破損する。

リングの回転は回転軸とリングとの間で生起さ
れる推進力による。速度が増加すると流体フイル
ムが生起され、かつ駆動力はこの潤滑フイルムに
よつてリングが伝れられる。状態はあらゆる点
で、浮動リング軸受におけるそれと類似してお
り、直接の駆動機構がなく滑りが生じる。高い摩
擦係数を発揮させかつこのようにしてより確実な
駆動機構を発現させる従来の試みはリングの内周
面の形状寸法の変更に集中されて来た。リングの
回転に逆う要因は潤滑溜め内に沈んでいるリング
の下部に作用する抵抗、潤滑剤を溜めからジヤー
ナルの上部に揚げるのに必要とされる力および軸
受のリングスロツトの側部のような密な走行静止
面によつて加えられる摩擦抵抗である。潤滑剤の
分配を行なう他の要因はリングの構造および軸受
内で使用されている潤滑剤の粘度を含んでいる。
加えて普通のオイルリングは運転中および使用し
ていないとき軸の上面に乗つているので接触だけ
で非常に摩耗する。停止しているときほとんどの
潤滑剤は溜め内に戻りかつわずかな潤滑剤の保護
が運転開始のときに利用可能である。このように
潤滑フイルムが再び形成されるまで軸、リング、
軸受およびその他の関連する部材の早期の摩耗が
起り得る。これは補修および取替え並びにそれに
附随した運転時間の損失を招く。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、オイルリングによつて溜めか
ら運ばれる潤滑剤の流れに逆う片持ばり式に支持
されたオイルリーフの作用によつて与えられる有
効な制動特性を使用してオイルリングの回転速度
を減少しそしてオイルリングの回転運動を安定化
し、それによつて潤滑剤の供給を増加すること、
およびオイルリングの形状およびオイルリーフの
発散するくさび形状による潤滑剤の分配の増加を
図ることである。

本発明の目的は、オイルリングに対しばね支持
を与え、かつ運転前および運転中リングと軸との
間の接触を最少にするための手段を与えることに
よつて従来のオイルリングの実施例において特徴
付けられていた過度の揺動を阻止し、それによつ
てオイルリング、軸および軸受の始動時の摩耗を
最少にしかつこれらの部品の使用寿命を増加する
ことである。

本発明の更に別の目的は、通常のオイルリング
を広く使用しているほとんどの或は全ての装置に
使用できかつ生産および使用が経済的な、オイル
リングおよび片持ばり式に支持されたオイルリー
フの組立体を提供することである。

これらの目的は、回転加能な軸、軸受面、オイ
ルリング及びオイルリーフを有するリング給油ジ
ヤーナル軸受等に使用する軸受潤滑装置であつて
ほぼくさび形の形状でかつオイルリングの溝の中
へ円弧を有して伸びそして軸の回転速度に応じて
そのたわみが変化しそれによりオイルリングの回
転を安定化するオイルリーフに関する本発明によ
つて達成される。二方向ジヤーナル軸受に対して
は潤滑剤を軸、軸受およびもし存在するならば軸
受線供給溝内に向けるための第１の装置に対向し
て第２の潤滑剤収集装置を設けてもよい。

(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明の技術的手段は、軸受けライナーと、回
転可能な軸と、軸受面と、軸と供に回転するよう
に軸の周りに配置された潤滑導管として作用し内
面に溝を有するほぼ円形のリング部材と、軸およ
び軸受面の周りに潤滑剤を置くために該リング部
材から潤滑剤を分離するように該溝の中へ伸びて
いる部分を有する少なくとも一つの装置とを有す
る給油ジヤーナル軸受等に使用するための軸受潤
滑剤装置において、該潤滑剤を分離する装置は、
該回転軸の一方の側に近接した軸受構造体に固定
された固定端と該固定端から該回転軸の上方へと
伸びている狭に自由端とを有するほぼくさび形の
形状をしており、かつ該潤滑剤を分離する装置
は、該回転軸の回転速度に応じて該潤滑剤を分離
する装置のたわみ量が変化して該リング部材の回
転を安定化させるためにリング部材の内面と該回
転軸との間の極めて近接した区域に近い点へとリ
ング部材の中へ伸びるように構成したことであ
る。

(ホ) 作用 上記本件発明において軸が回転するとリング部
材が回転してそのリング部材により潤滑剤を取り
上げ、そのリング部材から潤滑剤を分離する装置
が、取り上げられた潤滑剤をリング部材から分離
し、かつそれを軸の軸方向に広い範囲にわたり分
配する。さらに軸の回転速度に応じて該潤滑剤を
分離する装置のたわみを変化させオイルリングの
回転に確実な制動作用を与えて高速回転時でも安
定したオイルリングの回転を行わしめそれにより
安定した潤滑作用を行う。

(ヘ) 実施例 以下図面を参照して本発明の実施例について説
明する。

図面、特に第１図において、参照番号１０は本
発明を実施している軸受潤滑装置全体を示してい
る。装置１０はここではジヤーナル軸受１２内に
配置されて示されているが、これだけに限られる
ものではない。組立体の普通のオイルリングが潤
滑の目的で使用されているところではどこでもか
つ種々の装置に使用され得る。示された形式の軸
受の通常の動作において、オイルリング１９は回
転可能な軸１４の回りに弛く配置されていてかつ
以下で説明するような方法でもの軸と共に回転す
る。オイルリングはリングスロツト１６内で潤滑
剤溜め１８を通して回転しかつ回転が起こると潤
滑剤を軸および軸受面上に置くために上方に運
ぶ。

第１図は本発明の一部を実施しているオイルリ
ング１９の部分断面図を示している。高いオイル
の分配およびオイルリングとの安定した動作条件
を達成する場合に限定された要因の一つは外面の
形状にある。本発明に関しては鉛直側面２２の長
さに関連した傾斜側面２０の相対角度はオイルの
分配に最大の効果を有することが発見された（第
３図に示される）。側面２０の角度が０に近付く
と、リングスロツト１６内のリングの側面抵抗は
最大値に達した。これは大きな側面抵抗によりリ
ングを不規則に動作させ、かつオイルの供給は不
適当なリング速度により減少された。側面２０の
角度が増加すると、その結果側面２２の長さが短
くなり、したがつてオイル分配は増加しかつ潤滑
剤は回転力によりはね飛ばすように或は吹きかけ
るようにリングから飛ばされる。試験の結果、傾
斜側面２０の最適の角度は、リングの直径又はこ
こで２４で示されている内側溝の深さに関係なく
ほぼ30度（30゜）であることがわかつた。

低いジヤーナル速度において、オイルリングは
ジヤーナルに追従しかつそれらはほぼ同じ周速で
ある。軸１４の速度が上昇すると、移り変り点に
達し、そこにおいて動力学的潤滑フイルムは生起
され始め、実質的な滑りが起りかつオイルリング
の速度の明らかな減少が見られる。この移り変り
点におけるリング速度は第８図でＮで示される、
ジヤーナル速度に関するリングの第１の速度であ
る。この点における関係は、Ur＝N₁に対して
dUs／dUs＝Ｏであり、ここにおいて、N₁はオイ
ルリングの第１の速度に等しく、Urはリング１
９の内径の表面速さに等しくかつUsはジヤーナ
ルの表面速さに等しい。

オイルリングの第１速度は、リングの重さ、形
状、突出された接触面積、ジヤーナル速度、潤滑
剤の粘度および所定の場所の温度の組み合わされ
た関数である。ジヤーナル速度が増加しこのよう
にしてリングの速度が第１の速度より上に増加す
ると、動液体力学的潤滑フイルムがリングとジヤ
ーナルとの間で明らかに生起される。リングの実
際の回転速度がリングとジヤーナルとの間の接触
区域における推進力とリングに作用する潤滑剤の
抵抗の抵抗力との間の鈞合である点は、第２の速
度すなわちN₂で示される。この点は第８図にお
いて示されかつ関係はdUr／dUs＝Ｏで示され、
ここでUr＝N₂である。第２の速度はまたジヤー
ナル速度、オイル粘度、リングの侵水レベルおよ
びリングの形状を含む多くのパラメータの関数で
ある。例えば鉛直側面２２の長さが大きくなれば
なるほど第２の速度N₂は低くなる。

第２の速度より上では、潤滑剤の供給はリング
の速度が増加すると急激に増加する。またジヤー
ナル速度が増加し続けると、リングは厚い潤滑剤
フイルムを介して動流体力学的作用によつて完全
に駆動される。より多くの潤滑剤が溜めから引き
出されると、抵抗は早い回転による潤滑剤溜め内
のリングの減少された動的浸水レベルにより減少
する。試験中種々のリングが第２の速度N₂より
上である特定の軸速度で過剰の振動を示した。振
動の態様は容易に観察することができ、かつそれ
らは、並進運動的態様、円錐的態様および揺動的
態様であり、そこにおいて振動は揺動的態様で開
始された。振動の振幅は軸速度が増加すると増加
する。この特定のリング速度は第８図でN₃で示
されるリングの第３の速度と考えられる。第３の
リング速度N₃はリングの第１のけんろうな本体
の限界速度であると考えられる。

ジヤーナル速度が堂３の速度より上にかつ不安
定領域に増加すると、リングの不安定な運動がリ
ングおよびジヤーナルの両方潤滑剤の投げ飛ばし
を始めさせる。この投げ飛ばしおよび散布は第８
図に示されるように、潤滑剤の供給が急激に減少
するほどはげしい。第３の速度N₃より上におい
て、ジヤーナルの速度に関係なくリングの回転速
度は一定に保たれるか減少するかのいずれかであ
る。リングの形状、リングの動流体力学的強さを
強く制御するリングの穴形状、リングの重さ又は
質量およびリング直径を含むいくつかの特定の要
因すなわちフアクタがこの第３の速度に影響す
る。例えば大きなリング速度および潤滑剤の供給
への潤滑剤の粘度の変化の影響はSAE10、20お
よび30wtの潤滑剤を使用して試べられかつ粘度
はリングの第１および第２の速度には影響するが
第３の速度は粘度と関係ないことが明らかになつ
た。

リング１９を製造するのに黄銅、マンツ（60％
Cu、40％Zn）および青銅（SEA−660）を含む
種々の材料を使用し得る。温度約37.8℃（100゜F）
において潤滑剤SAE10を使用したこれらの材料
およびリング直径の15％のリング浸入レベルに基
づいた試験は、青銅は他の試験よりも約10％多い
オイルの供給を達成できたことを示している。潤
滑剤SEA10を使用して30.000回の始動−停止の繰
返しおよび毎分1800回転で7.200時間の連続運転
による摩耗特性の試験は、黄銅リングが摩耗が少
ないが差はわずかであることを示している。

第２図において、オイルリング１９が軸１４の
回りに配置されて示されている。軸は軸受部材す
なわちライナ４０内で回転可能であり、その軸の
図示の実施例ではどんな適当な形式のものでもよ
く、その回転方向は耶印の方向である。リングか
ら潤滑剤を分離するための装置すなわち片持ばり
式に支持されたオイル板すなわちオイルリーフ４
２（C.O.L.）はねじ４６のような適当な固定具で
ライナに固定されている。リーフ４２は発散する
くさび形状としておりかつ軸１４の回転方向がリ
ーフの自由端４８に向きかつそこに入るように、
一方向軸受に取り付けられている。自由端４８は
リング１９の溝２４内に配置されかつリーフはス
チールフオイルのような適当な材料でつくられ得
る。設計は経験的に最適に決定され、約0.5mmの
厚さおよび約70゜の弧を有するフオイルがあらゆ
るリングおよびジヤーナルの組合せに対して最適
の性能を与えることがわかつた。曲つたフオイル
はリングの重さの10％の重さが予め加えられ、装
置が停止しているときほぼ第４図で50Aで示され
る位置になり、それによつてリング１９の縁が軸
１４に接触するようにしている。軸とリングの回
転が始まると、潤滑剤は内側の溝２４およびそれ
ぞれリングの各側部にある二つの外側溝５２およ
び５４によつて溜１８から上方に運ばれる。潤滑
剤はリーフ４２によつて溝２４がかき集められか
つかき取られ、その結果潤滑剤は軸および軸受面
上に置かれる。片持ばり式に支持されたリーフ４
２の予備荷重はリングと軸の接触を最小限にする
ばね特性を与え、それによつて要素の始動時の摩
耗を最小限にしかつ高速運転中のリングの安定化
の助けをする。

第２図および第４図に示されるように、ジヤー
ナルおよびリングの回転はリーフの固定端に向
う。固定端におけけるリーフの幅広形状により、
リーフの強さは自由端から固定端に増加する。こ
の幅広構造は、リングの運転中かき取られた潤滑
剤を集めかつそれを軸受の軸方向分散溝（図示せ
ず）内に送る作用をする。リーフの先端すなわち
自由端４８および溝２４内におけるその自由端の
位置はリングに走行効果を与え、それによつてリ
ングスロツト１６内でのリングの過剰な側面抵抗
を阻止している。加えて、自由端はリーフとリン
グとの間に発生する液圧によりリングの外側の緩
衝および強さを与えている。ジヤーナル速度の増
加によりリング速度が増加しかつより多くの潤滑
剤がリングにより上方に運ばれると、リーフは第
４図でほぼ50Bで示される位置に外側に押され
る。外側移動はそれによつて発散するくび形状を
つくり、その形状は生起されたオイルの圧力と共
にリングに制動機構を与え、高速運転中にリング
を安定させ、同時にオイル供給を増加する。これ
は種々のジヤーナル速度および寸法に対してリン
グに種々の溝をつくる必要性をなくしている。ジ
ヤーナル速度が更に増加すると、発散すなわち分
散効果は著しくなる。リングはほぼ第４図で50C
で示される位置を取り、これは、更に著しい発散
がより良い安定性を与えかつ高いジヤーナル速度
で低いリング速度を与えるので、好ましい結果で
ある。このように安定性は、発散するくさび形状
により、揺動運動を伴なう高いリング速度で固有
のものである。

種々の軸速度に対して溝２４の深さを変えるこ
とにより潤滑剤の供給についての影響は第７図に
示されている。溝の深さがＤ＝1.05mm、Ｄ＝1.52
mm、およびＤ＝3.20mmのように内側溝深さが異な
るのを除いては三つのリングの試験は同じであ
る。このデータから最適の深さとして約1.52mmが
選ばれ、その深さでそれより浅い或は深い溝を有
するリングよりも約２倍のオイルの供給を与え
る。深さ約1.52mmの溝を有するリング１９はリン
グ＃５で示されかつ片持ばりに式に支持されたオ
イルリーフ４２と共に或はなしで試験された。結
果は第６図でプロツトされている。リーフなしの
リングの試験を行つた際、不安定性はジヤーナル
速度約1800rpmおよびリング速度180rpmで起り、
かつジヤーナルは約2500rpmより速い速さでは回
転しない。リングによるオイルの供給は約
1200Cc／minに制限された。リーフ４２を有する
同じリングの試験では、1800rpmで約2100Cc／
minのオイルを供給して約3200rpm以上でジヤー
ナルを運転できかつ可能なオイルの供給は
1800rpmにおいて約3200Cc／minであり、この後
者は第７図でプロツトされている。第６図および
第７図にプロツトされた両試験は潤滑剤
SAE20wtで行なわれた。第７図に示されるオイ
ルの供給の増加は高い潤滑剤温度で行なわれ、そ
の温度は第７図に示される試験では入口で48.8℃
であり、第６図に示される試験では入口で37.8℃
であつた。潤滑剤の粘度の変化による影響は10、
20および30ウエート（weight）のSAE定格を有
する潤滑剤に対して第９図にプロツトされてい
る。重い潤滑剤ほどオイル供給、重要かつ好まし
い要因、特に重い潤滑剤および高速の使用が普通
である大きな軸受の適用に目立つた増加が示され
る。

ジヤーナル軸受が両方向のところでは、収集リ
ーフ６０のような追加の収集装置がねじ６２のよ
うな適当な締め具を使用している軸受ライナ４０
に固定され、片持ちばり式に支持されたリーフ４
２に対向して配置されたそのリーフ６０は第５図
に示されている。収集リーフは供給された潤滑剤
を軸受軸線供給溝（図示せず）に向け、そこにお
いて、潤滑剤は分配されかつオイルリングにより
取り上げられて再循環されるようについてには溜
め内に戻る。両方向ジヤーナル軸受に対する軸速
度の関数としてのオイルの供給は片持ばり式に支
持されたリーフ４２すなわちC.O.L.に向うおよび
それから離れる方向への回転に対して第１０図に
プロツトされている。オイルの供給にわずかな低
下が見られるが、供給は従来のオイルリングだけ
の場合よりもなを増加される。それ故、両方向軸
受に外部潤滑装置の必要性を可能な限り取り除く
収集リーフを備えることが望ましい。軸受の大き
さ或は他の要因により外部装置が要求されるとこ
ろでは、運転開始からオイルの供給の急激な増加
により収集装置すなわちコレクタの追加が好まし
く、それによつて軸受、軸およびリング自身の始
動摩耗を最小にする。

軸受潤滑装置の一実施例が示されたが、本発明
の範囲内で種々の変更が可能である。

(ト) 効果 本発明によれば、リーフ部材の先端で分離した
潤滑剤をリーフ部材のくさび形状に沿つて軸の軸
方向に広い範囲にわたり分配でき、更に、軸の回
転速度に応じてリーフ部材のたわみを変化させオ
イルリングの回転に確実な制動作用を与えて、高
速回転時でもオイルリングの回転を安定化しそれ
により安定した潤滑作用を行わせることが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、軸受組立体の軸の回りに配置された
本発明を実施している軸受潤滑装置を有するピロ
ーブロツク型ジヤーナル軸受組立体の一部を断面
で示す側立面図、第２図は本発明を実施している
軸受潤滑装置の斜視図であつて、軸受構造の一部
を取り除き、軸に関するオイルリングおよび片持
ばり式に支持されたオイルリーフの方向を示す
図、第３図は本発明を実施しているオイルリング
およびオイルリーフの第２図の円３で示される部
分の拡大斜視図であつてオイルリングの形状を示
す図、第４図は一方向に回転可能な片持ばり式に
支持されたオイルリーフの取り得る種々の位置を
示す部分図、第５図は両方向に回転可能な軸に対
する軸受構造の一方の側のオイルリーフと別のそ
のオイルリーフと相対向するオイル収集リーフの
取り得る種々の位置を示す、本発明の他の実施例
を示す部分図、第６図は軸受速度とオイルリング
だけに対するオイルの供給および片持ばり式に支
持されたオイルリーフを有するオイルリングに対
するオイルの供給との間の関係を示すグラフ図、
第７図は軸受速度と各々がオイルリーフを有しか
つリングが種々の深さの溝を有する３種類のオイ
ルリングに対するオイルの供給との間の関係を示
すグラフ図、第８図は軸速度と、リング速度と本
発明の一部を構成するオイルリングだけに対する
オイルの供給との間の関係を示すグラフ図、第９
図は軸速度と本発明に使用された粘度の異なる３
種類の潤滑剤に対するオイルの供給との間の関係
を示すグラフ図、第１０図は第５図に示されるオ
イルリング、片持ばり式に支持されたオイルリー
フおよびオイル収集リーフを使用しているジヤー
ナル軸受についての軸速度と両方向回転可能な軸
に対するオイルの供給との間の関係を示すグラフ
図である。 １４：軸、１６：リングスリツト、１９：オイ
ルリング、２０，２１，２２，２３：側面、２
４：溝、４２：オイルリーフ、４８：自由端。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸受けライナと、回転可能な軸と、軸受面
   と、軸と共に回転するように軸の周りに配置され
   た潤滑導管として作用し内面に溝を有するほぼ円
   形のリング部材と、軸および軸受面の周りに潤滑
   剤を置くために該リング部材から潤滑剤を分離す
   るように該溝の中へ伸びている部分を有する少な
   くとも一つの装置とを有する給油ジヤーナル軸受
   等に使用するための軸受潤滑剤装置において、該
   潤滑剤を分離する装置は、該回転軸の一方の側に
   近接した軸受構造体に固定された固定端と該固定
   端から該回転軸の上方へと伸びている狭い自由端
   とを有するほぼくさび形の形状をしており、かつ
   該潤滑剤を分離する装置は、該回転軸の回転速度
   に応じて該潤滑剤を分離する装置のたわみ量が変
   化して該リング部材の回転を安定化させるように
   リング部材の内面と該回転軸との間の極めて近接
   した区域に近い点へとリング部材の中へ伸びてい
   ることを特徴とする軸受潤滑装置。 ２ 該装置が片持ち梁式のリーフ部材である特許
   請求の範囲第１項に記載の軸受潤滑装置。 ３ 該装置が約70度の弧を有する特許請求の範囲
   第１項又は第２項に記載の軸受潤滑装置。 ４ 該リング部材がほぼ平らな外面と、ある所定
   の距離に対して約30度の角度で該外面から曲げら
   れかつそれから該外面に対してほぼ直角に半径方
   向内側へ曲げられた右側面および左側面を有して
   いる特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか
   に記載の軸受潤滑装置。 ５ 該リング部材が中央溝と、該中央溝の各側部
   に一つずつある二つの外側溝のある溝付き内面を
   有し、該内面が該潤滑剤を分離する装置の該自由
   端を受けるために該右側面および左側面によつて
   部分的に限定されている特許請求の範囲第１項か
   ら第４項のいずれかに記載の軸受潤滑装置。 ６ 該回転軸の両側に配置されかつ相互に向つて
   又は平行に伸びている二つ又はそれ以上の該潤滑
   剤を分離する装置を含む特許請求の範囲第１項か
   ら第５項のいずれかに記載された軸受潤滑装置。 ７ 該回転軸の両側に配置された二つ又はそれ以
   上の該潤滑剤を分離する装置が、該回転軸の軸線
   に対して対称に配置されている特許請求の範囲第
   ６項に記載の軸受潤滑装置。 ８ 該装置が、該リング部材により予備荷重をか
   けられておりそれにより該リング部材の始動時の
   摩耗を最少限にしかつ該リング部材の回転の安定
   性をさらに高める特許請求の範囲第１項から第７
   項のいずれかに記載の軸受潤滑装置。