JPH05223121A - 水中軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軸受の潤滑特性の向上及び耐摩耗性、セラミ
ックスコーティングの脆性の改善をはかり、信頼性、安
全性の高い水中軸受装置を提供する。 【構成】 表面にセラミックスコーティング３されたス
リーブ２の周囲に同じくセラミックスコーティング３さ
れた軸受４を分割配置し、この軸受４を軸受ハウジング
６にピボット５を介して支持するとともに、軸受４内に
ピストンとバネを装着したシリンダー部７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば水車やポンプ水
車等の水力機械における水潤滑軸受等に利用される水中
軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に水中軸受装置は、軸受ケーシング
内に配設された軸受部材により、水または海水等を潤滑
剤として回転軸を支承するようになっている。すなわ
ち、回転軸と軸受部材との間に、水または海水等が潤滑
剤供給手段から供給され、この水を介して回転軸が支持
されている。

【０００３】ところで、水は油と比較して粘度が低いた
め、軸受の負荷容量（軸受において潤滑剤の圧力によっ
て支持できる回転軸の重量）が小さくなり、回転軸の起
動または停止時や、回転軸に外力が加わった時の、いわ
ゆる過渡時には、回転軸と軸受部材とが接触し易く、軸
受部材の潤滑膜が破損しやすいという問題があった。

【０００４】このため、軸受部材には、回転軸との接触
に耐えられる材料が用いられている。すなわち、ホワイ
トメタル等の金属材を軸受部材に用いるとともに、グリ
ースまたは潤滑油を給油する潤滑給油手段を設けた軸受
装置や、フェノール樹脂等の軟質な合成樹脂を軸受部材
に用い、かつ真水潤滑剤として給水する潤滑給水手段等
が設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
グリースまたは潤滑油を用いる軸受装置において、グリ
ースまたは潤滑油が軸受装置から外に流出して、河川等
の環境汚染を引き起こしたり、または給排油系統の回収
やメンテナンスに問題がある。

【０００６】また、フェノール樹脂等の軟質な合成樹脂
を軸受部材に用いるとともに真水潤滑剤として給水する
潤滑給水手段による軸受装置においては、軸受部材の耐
摩耗性が低いため、特にスラリー等が混入した水を潤滑
剤として使用した場合には、軸受部材摩耗等により、信
頼性や安全性等に問題がある。

【０００７】この点を解決する軸受装置として、特に船
舶用軸受として開発された硬質ゴム軸受が提案されてい
る。この軸受では、スラリー等の異物に対してゴムの変
形で対応している。しかし、この軸受については、異物
の排除作用に関し、常に潤滑剤を供給し続けなければな
らず、潤滑剤の供給が不足すると、焼き付け焼損が生じ
る可能性がある。さらに、これらの軸受では、面圧（単
位面積当たりの荷重）に制限があり、高荷重の回転軸を
支持することが困難である。また、面圧を小さくするた
めに、軸受の径と比較して軸受面の長さを大きく設定す
る必要がある等、構造上の制約が生じ、設計上の自由度
に限界があった。

【０００８】なお、軸受体を超硬質特性を有するセラミ
ックス材を用いて円筒状に形成し、軸受ケーシング内に
固定する軸受装置が提案されている。しかし、セラミッ
クス自体が脆いために、セラミックス材をそのまま用い
た軸受体は、衝撃等によって折損する等の問題があっ
た。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、耐摩耗性に優れるとともに脆性による損傷を防
止することができ、信頼性および安全性の向上が図れる
水中軸受装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は、回転軸に装着され表面に超硬合金材料
またはセラミックスをコーティングしたスリーブと、こ
のスリーブの周囲に分割配置され表面に超硬合金材料ま
たはセラミックスをコーティングした軸受と、この軸受
内に設けられピストン部とバネ部を装着したシリンダー
部と、軸受ハウジングに配設され前記軸受を球面支持す
るピボットとを備えた構成とする。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明においては、軸受を
周方向に分割し、ピボット支持したことにより、ミスア
ライメントの問題もなくスリーブと軸受の隙間には常に
潤滑膜が形成され、良好な軸受特性が得られる。また、
このピボットはネジ式ピボットにしてあるので軸心に対
しての軸受のセンタリングが容易にできる。

【００１２】また、スリーブと軸受の摺動面には超硬合
金材料またはセラミックスのコーティング加工が施され
ているので、セラミックスの持つ耐摩耗性もあり、バル
ク材にセラミックスを用いたのに比べると耐衝撃性は向
上する。また、軸受はシリンダー内部に配設されている
ピストンとバネにより、流体ダンパが得られるようにし
てスリーブを支承しているので耐衝撃性が更に向上す
る。

【００１３】従ってセラミックスの耐摩耗性を有効に発
揮させることができ、また軸受潤滑特性も良くなり、軸
受装置の信頼性および安全性を大幅に向上させることが
できる。

【００１４】

【実施例】次に本発明の一実施例について添付図を参照
して説明する。図１ないし図３は本発明に係わる流体軸
受装置の一実施例を示すもので、本発明を水中軸受装置
に適用した例を示している。

【００１５】図１において回転軸１にはスリーブ２が設
置され、このスリーブ２の表面には超硬合金材料または
セラミックス材料３（以下セラミックスコーティング３
という）がコーティングされ、この周囲には分割型（本
実施例では周方向に４分割）の表面がセラミックスコー
ティング３された軸受４が配設されている。この軸受４
の外周部中央には球面の加工が施されており、この部分
をピボット５で支持している。ピボット５も軸受４と同
様に球面加工が施されているが、ピボット５の方が軸受
４より球面の曲率がわずかに小さい。このピボット５は
軸受ハウジング６に固定されている。

【００１６】なお、軸受４のセラミックスコーティング
３側とピボット５側の間には、シリンダー部７が設けら
れており、このシリンダー部７の内部には図３に示すよ
うに周方向に数個所（本実施例では３個所）のピストン
８ａが設けられ、また、ピストン８ａどうしの間には、
ピストン８ｂとバネ９が配設されている。さらに、ピス
トン８ａとピストン８ｂの間には流体10を介在させてい
る。次に上記の構成において本実施例の作用を説明す
る。

【００１７】スリーブ２の変動があった場合、このスリ
ーブ２の移動に伴って軸受４はピボット５の支持部を支
点に傾き、スリーブ２と軸受４の隙間は常に潤滑膜が形
成でき易い状態となるので良好な軸受潤滑特性が得られ
る。

【００１８】次に軸受４のセラミックスコーティング３
側とネジ式ピボット５側の間に設置してあるシリンダー
７は、回転軸１に外力が加わり瞬時の衝撃荷重が生じた
場合に、ピストン８ａが軸受ハウジング６側へ移動す
る。そしてピストン８ａとピストン８ｂとに介在する流
体10がピストン８ｂを押し、バネ９が変形して外力を吸
収するのでセラミックスコーティング３部が外力の衝撃
荷重を直接受けることはなく、緩和荷重として受けるこ
とになる。これによりセラミックスコーティング３の衝
撃による脆性破壊を防止することができる。またコーテ
ィングしてあるセラミックスも基材（本実施例では軸受
４）の変形に対してある程度までは変形するので、軸受
４そのものをセラミックス材にしたものに比べると脆性
は優れているし、上記に述べたようにセラミックスコー
ティング３の衝撃による脆性破壊を防止できる。

【００１９】またシリンダー部７は軸受部分に自由度を
与えるし、ピボット５により軸受４の位置決めがおこな
えるので、組立時における回転軸側と軸受側の軸心の精
度が良くなる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係わる水中
軸受装置によれば軸受部の組立精度が向上し、軸受部に
外力による衝撃荷重が生じた場合でも緩和荷重に変える
ことができるのでセラミックスコーティングの脆性によ
る特性を大幅に改善できる。またセラミックスの持つ耐
摩耗性も有効に発揮させることができるので、高性能で
高信頼性の水中軸受装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による水中軸受装置の横断面
図

【図２】図１のＡ−Ａ断面図

【図３】軸受およびシリンダー部の詳細図

【符号の説明】

１…回転軸 ２…スリーブ ３…セラミックスコーティング ４…軸受 ５…ピボット ６…軸受ハウジング ７…シリンダー部 ８ａ…ピストン ８ｂ…ピストン ９…バネ 10…流体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に装着され表面に超硬合金材料ま
   たはセラミックスをコーティングしたスリーブと、この
   スリーブの周囲に分割配置され表面に超硬合金材料また
   はセラミックスをコーティングした軸受と、この軸受内
   に設けられピストン部とバネ部を装着したシリンダー部
   と、軸受ハウジングに配設され前記軸受を球面支持する
   ピボットとを備えたことを特徴とする水中軸受装置。