JPH0763218A - すべり軸受とこのすべり軸受を用いた水中用ウォーム減速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウォーム減速機を完全無潤滑の状態で使用で
きるようにして、このウォーム減速機を特別の油洩れ防
止手段を施すことなく例えばプール、噴水、水門等の水
中において、あるいは水耕栽培用のハウス内等の水中に
準ずる場所において使用できるようにする。 【構成】 軸受１は、その内周孔１ａの周囲に軸受弾性
部が設けられた円筒状のすべり軸受とし、軸１２ａが回
転するとそのすべり摩擦によって軸受弾性部が変形し、
これによって内周孔１ａの径が大きくなって軸１２ａと
の間に適度なクリアランスＣ1 が生じるよう構成する。
また、このすべり軸受１を用いてウォームギヤ１２およ
びウォームホイール１３を支持するとともに、ウォーム
ギヤ１２をステンレス製とし、またウォームホイール１
３を樹脂製とすることによりウォーム減速機１０を完全
無潤滑とし、これにより水中において最適に用いること
のできるウォーム減速機１０とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、無潤滑で使用可能な
すべり軸受と、このすべり軸受を用いることにより、例
えばプール、噴水、水門等の水中、あるいは水耕栽培用
のハウス内等の水中に準ずる場所（以下、単に「水中」
という）において好適に用いることのできる水中用ウォ
ーム減速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ウォームギヤとウォームホイール
をハウジング内に組み込んでユニット化したウォーム減
速機にあっては、ウォームギヤ、ウォームホイールおよ
びハウジングはいずれも機械構造用鋼あるいは鋳物等の
金属を素材として製作されたものが一般的であった。ま
た、ウォームギヤおよびウォームホイールはそれぞれ例
えば円筒ころ軸受等のころがり軸受を用いてハウジング
に支持する構成が一般的であった。従って、ウォームギ
ヤとウォームホイール間、および軸受の潤滑を行う必要
があり、このため、ハウジング内には所定量の潤滑油を
貯留しておき（はねかけ潤滑）、また軸受にはグリース
を充填しておく（グリース潤滑）等していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のウ
ォーム減速機にあってはウォームギヤ、ウォームホイー
ルおよび軸受の潤滑を行う必要のあるものであったの
で、このウォーム減速機を水中で用いる場合には油洩れ
のないよう確実なシールを施す必要があり、このため現
実にはウォーム減速機を水中もしくはこれに準ずる場所
で使用することは困難であった。

【０００４】なお、一部には樹脂製のウォームギヤまた
はウォームホイールが公知であるが、これらをハウジン
グに組み込んでユニット化したウォーム減速機として用
いる場合には、軸受の潤滑を行う必要がある等の理由か
ら依然として完全無潤滑としては用いることができなか
った。

【０００５】そこで、本願発明は、水中において特に良
好な軸受性能を発揮するすべり軸受を提供するととも
に、このすべり軸受を用いることにより、完全無潤滑で
あっても水中において何ら支障なく用いることのできる
水中用ウォーム減速機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明では、自己潤滑性樹脂を素材として円筒状に一体
形成されたすべり軸受であって、その内周孔の周囲に、
多数の細径孔が当該内周孔と平行かつ当該すべり軸受の
両側面間を貫通して形成されてなる軸受弾性部を備え、
当該すべり軸受に受けられた軸が回転した時に、この軸
と前記内周孔との間のすべり摩擦によって前記軸受弾性
部が弾性変形して前記内周孔と前記軸との間に一定のク
リアランスが形成されることを特徴とするすべり軸受を
創出した。

【０００７】また、請求項２記載の発明では、ウォーム
ギヤおよびその軸部がステンレス鋼を素材として形成さ
れ、ウォームホイールが自己潤滑性樹脂を素材として一
体成形され、このウォームギヤとウォームホイールが請
求項１記載のすべり軸受を介してハウジングに回転可能
に支持された構成としたことを特徴とする水中用ウォー
ム減速機を創出した。

【０００８】請求項３記載の発明では、ハウジングがア
ルミニウムまたは炭素繊維樹脂を素材として形成された
ことを特徴とする請求項２記載の水中用ウォーム減速機
を創出した。

【０００９】さらに、請求項４記載の発明では、ハウジ
ングが、ウォームギヤを支持するウォームハウジングと
ウォームホイールを支持するホイールハウジングとに分
割されて、ウォームギヤ部とウォームホイール部とにサ
ブアッセンブリ化された構成としたことを特徴とする請
求項２又は３記載の水中用ウォーム減速機を創出した。

【００１０】

【作用】請求項１記載のすべり軸受によれば、すべり軸
受が支持する軸が回転すると、この軸と軸受の内周面と
の間にはすべり摩擦が発生する。このすべり摩擦力は内
周面の円周方向に沿って連続的に作用するので、この内
周面は外周方向に押される。ここで、内周面の外周側す
なわちこの軸受の内周孔の周囲には、多数の細径孔から
なる軸受弾性部が形成されている。このため、内周面が
すべり摩擦力によって外周方向に押されると、軸受弾性
部の各細径孔が押し潰され、結果的に内周孔の径が大き
くなって軸受の内周面と軸との間に一定のクリアランス
が形成される。軸受の内周面と軸受との間にクリアラン
スが形成されることにより、すべり摩擦は低減され、従
ってこの軸受は完全な無潤滑状態であってもなんら支障
なく軸を支持する。このように、軸が回転した時にだけ
軸受けの内周面との間に適度なクリアランスが形成され
てすべり摩擦が低減される。

【００１１】また、このすべり軸受を水中で用いた場合
を考えると、このすべり軸受に支持される軸が回転する
と上記したようにすべり軸受の各細径孔が押し潰され、
逆に回転が停止すると元の円形孔に復帰する。この細径
孔が押し潰されたり元の円形孔に復帰したりすることに
より各細径孔は吐出ポンプと同等の働きをし、これによ
ってハウジング内部の水と外部の水とが循環され、ひい
てはハウジング内部の発熱が抑制される。このように、
このすべり軸受によれば滑り摩擦は低減され、かつ放熱
作用をなすので潤滑は不要であり、従って、このすべり
軸受は完全無潤滑で用いることができる。

【００１２】また、このすべり軸受は樹脂製であるので
金属に比して放熱効果に劣るのであるが、水中あるいは
これに準ずる場所で用いることにより、この軸受は適度
に冷却され、この点においてこのすべり軸受はこれら水
中等において用いることが最も望ましい。

【００１３】次に、請求項２記載のウォーム減速機によ
れば、ウォームギヤおよびウォームホイールは上記請求
項１記載のすべり軸受によって支持されるので、軸受に
ついては無潤滑で足りる。また、ウォームホイールは自
己潤滑性樹脂を素材として形成されているので、従来の
ようなはねかけ潤滑は必要ない。さらに、ウォームギヤ
はステンレス製であり、ウォームホイールは樹脂製であ
るので当該ウォーム減速機を水中に浸して使用した場合
であっても錆びることはなく、水中での使用に適してい
る。

【００１４】また、請求項３記載のウォーム減速機によ
れば、ハウジングは熱伝導性のよいアルミニウム製また
は炭素繊維樹脂製であるので、当該ウォーム減速機の駆
動時における発熱を十分に放熱でき、さらに当該ウォー
ム減速機を水中で用いることにより水が冷却水の働きを
するので、ウォームギヤ、ウォームホイールだけでなく
軸受やハウジング等当該ウォーム減速機の全体が積極的
に冷却され、潤滑をした場合に得られる冷却作用は十分
に補われる。

【００１５】これに加えて、当該減速機を水中で用いた
場合に、上記したようにウォームギヤおよびウォームホ
イールが回転するとすべり軸受の各細径孔が押し潰さ
れ、逆に回転が停止すると元の円形孔に復帰するのであ
るが、この細径孔が押し潰されたり元の円形孔に復帰し
たりすることにより各細径孔は吐出ポンプと同等の働き
をし、これによってハウジング内部の水と外部の水とが
循環され、ひいてはハウジング内部の発熱が抑制され
る。

【００１６】請求項４記載の構成によれば、ウォームギ
ヤをウォームハウジングに組付けてウォームギヤ部とし
てサブアッセンブリとする一方、ウォームホイールをホ
イールハウジングに組付けてウォームホイール部として
サブアッセンブリとした上で、このウォームギヤ部をウ
ォームホイール部に一体化することによりウォーム減速
機が組み立てられる。このようにサブアッセンブリ化さ
れたものを組み合わせることにより最終組み立てを行う
ことができるのでウォーム減速機の組付け性がよくな
る。

【００１７】

【実施例】次に、本発明の実施例を図１ないし図４に基
づいて説明する。図１は、本例のすべり軸受１〜４を用
いたウォーム減速機１０の全体を示している。このウォ
ーム減速機１０は、ウォームギヤ部とウォームホイール
部との二つのサブアッセンブリを組み合わせて構成され
ている。このため、このウォーム減速機１０のハウジン
グは、ウォームギヤ１２を支持するウォームハウジング
１１とウォームホイール１３を支持するホイールハウジ
ング１４とに分割できるようになっている。両ハウジン
グ１１，１４は、位置決めピン１５，１５によって相互
に位置決めされ、この位置決めされた状態で両ハウジン
グ１１，１４は相互に固定されている。両ハウジング１
１，１４は、熱伝導性のよいアルミニウムを素材として
形成されている。なお、両ハウジング１１，１４の素材
としてはアルミニウムに限らず、これと同等あるいはそ
れ以上の高い熱伝導性を有する炭素繊維樹脂であっても
よい。

【００１８】ウォームギヤ部において、ウォームギヤ１
２はすべり軸受１，２を介してウォームハウジング１１
に回転可能に支持されている。このウォームギヤ１２
は、後述するように当該ウォーム減速機１０を水中で使
用する際にその防錆を目的としてステンレス鋼を素材と
して製作されている。このウォームギヤ１２の両端の軸
部１２ａ，１２ａがすべり軸受１，２によってウォーム
ハウジング１１に支持されている。

【００１９】すべり軸受１（すべり軸受２も同じ）は自
己潤滑性樹脂の一体成形により円筒形状に形成されたも
ので、その内周孔１ａにウォームギヤ１２の軸部１２ａ
がほぼ隙間なくかつ回転可能な状態で挿入されている。
この内周孔１ａの周囲には、図２および図３に示すよう
に細径孔１ｂ〜１ｂが同一円周上に一定の間隔をおいて
多数形成されている。この細径孔１ｂ〜１ｂは、内周孔
１ａに平行にかつ当該軸受１の両端面間に貫通して形成
されている。この多数の細径孔１ｂ〜１ｂが形成される
ことにより内周孔１ａの周囲は、径方向に関して他の部
分よりも弾性に富んだ部位となり、この弾性に富んだ部
位が当該すべり軸受１の軸受弾性部とされている。

【００２０】この軸受弾性部によれば、内周孔１に挿入
された軸部１２ａが回転すると、この軸部１２ａと内周
孔１ａとの間にすべり摩擦が発生し、このすべり摩擦は
内周孔１ａの内周面を外周方向に押し広げる力として作
用する。そして、内周孔１ａの周囲には上記した軸受弾
性部が設けられており、上記押し広げようとする力によ
ってこの軸受弾性部の各細径孔１ｂ〜１ｂが図４に示す
ように押し潰されて変形し、これにより内周孔１ａが押
し拡げられる。この作用が軸部１２ａの回転に伴い連続
的に行われ、結果的に図示するように内周孔１ａの径が
僅かに大きくなる。この内周孔１ａの径が大きくなるこ
とにより、当該内周孔１ａと軸部１２ａとの間には僅か
なクリアランスＣ1 が形成され、このため軸部１２ａの
受ける摩擦抵抗は低減されて滑らかに回転する。すなわ
ち無潤滑でありながら潤滑を行ったと同様の効果が得ら
れる。

【００２１】次に、ウォームホイール１３は自己潤滑性
樹脂の一体成形により形成されたもので、このウォーム
ホイール１３はステンレス製の軸１３ａに固定されてい
る。このようにウォームホイール１３を樹脂により形成
し、また軸１３ａをステンレス製とすることによりこれ
らの防錆が図られている。この軸１３ａの両端部はすべ
り軸受３，４によってホイールハウジング１４に回転可
能に支持されており、これによりウォームホイール１３
が上記ウォームギヤ１２と噛合い状態で回転可能に支持
されている。

【００２２】このウォームホイール１３を支持するすべ
り軸受３，４は、上記したすべり軸受１，２と同様に自
己潤滑性樹脂の一体成形により円筒形状に形成され、ま
たその内周孔３ａ，４ａの周囲にはそれぞれ多数の細径
孔３ｂ〜３ｂ、４ｂ〜４ｂからなる軸受弾性部が形成さ
れている。このため、軸１３ａが回転するとこの軸１３
ａと内周孔３ａ，４ａとの間ですべり摩擦が生じ、これ
によって各細径孔３ｂ〜３ｂ、４ｂ〜４ｂが図４に示す
ように押し潰されてこの軸受３，４の軸受弾性部が変形
し、このため軸１３ａと両すべり軸受３，４の内周孔３
ａ，４ａとの間にも僅かなクリアランスＣ2 が形成され
るようになっている。

【００２３】以上のようにしてウォームギヤ１２および
ウォームホイール１３が軸受１〜４を介してそれぞれウ
ォームハウジング１１あるいはホイールハウジング１４
に支持されて、ウォーム部およびウォームホイール部の
二つのサブアッセンブリが構成されている。そして、こ
の両サブアッセンブリを位置決めピン１５，１５によっ
て両者間の位置決めを行いつつ組み合わせることにより
本例のウォーム減速機１０が構成されている。

【００２４】本例のすべり軸受１〜４およびウォーム減
速機１０は以上のように構成したものであり、この構成
によれば次のような作用効果を奏する。本例のウォーム
減速機１０においてウォームギヤ１２およびウォームホ
イール１３はすべり軸受１〜４によってそれぞれウォー
ムハウジング１１若しくはホイールハウジング１４に支
持されている。各すべり軸受１〜４の内周孔１ａ〜４ａ
の周囲にはそれぞれ多数の細径孔１ｂ〜４ｂが形成され
て軸受弾性部とされている。このため、軸部１２ａある
いは軸１３ａの回転に伴って内周孔１ａ〜４ａとの間に
は僅かなクリアランスＣ1 ，Ｃ2 が形成され、結果的に
無潤滑であっても軸部１２ａあるいは軸１３ａのスムー
ズな回転が確保される。

【００２５】しかも、上記クリアランスＣ1 ，Ｃ2 は、
軸部１２ａあるいは軸１３ａと内周孔１ａ〜４ａの内周
面との間のすべり摩擦によって発生するので、軸部１２
ａあるいは軸１３ａの回転数が高いほどこのクリアラン
スは大きくなる。すなわち、軸部１２ａあるいは軸１３
ａに対する内周孔１ａ〜４ａのクリアランスＣ1 ，Ｃ2
はそれらの回転数に見合った大きさに形成され、この点
において軸部１２ａあるいは軸１３ａの回転による発熱
は最小限に抑えられ、従って無潤滑であってもスムーズ
な回転が確保される。

【００２６】また、ウォームホイール１３は自己潤滑性
樹脂を素材として形成されているので、従来のようには
ねかけ潤滑を行う必要はなく、この点においても無潤滑
でウォーム減速機１０を良好に運転することができる。

【００２７】そして、このウォーム減速機１０を水中で
用いた場合を考えると、水中においては、各すべり軸受
１〜４の細径孔１ａ〜４ａを経て内部に水が侵入するの
で、このウォーム減速機１０の内部は水で満たされる。
すなわち、ウォームギヤ１２およびウォームホイール１
３は水に浸された状態で用いられる。従って、水は冷却
水として作用するためウォームギヤ１２とウォームホイ
ール１３との噛合いによる発熱あるいは各すべり軸受１
〜４の発熱は確実に抑制される。なお、ウォームハウジ
ング１１およびホイールハウジング１４が熱伝導性のよ
いアルミニウムを素材としているので、この点でも放熱
効果が高められ当該ウォーム減速機１０は良好に稼働す
る。

【００２８】さらに、ウォームギヤ１２およびウォーム
ホイール１３の回転、停止に伴って各すべり軸受１〜４
の細径孔１ｂ〜４ｂは押し潰され、あるいは円形孔に弾
性復帰する。これは、各すべり軸受１〜４の軸受弾性部
が吐出ポンプとして機能することを意味し、これにより
当該ウォームギヤ１０が起動してウォームギヤ１２およ
びウォームホイール１３が回転するとウォームハウジン
グ１１およびホイールハウジング１４の内部と外部との
間で水の循環がおこなわれ、上記した冷却作用が一層効
率よく行われる。

【００２９】このように、本例のウォーム減速機１０は
水中あるいはこれに準ずる場所で使用することによりそ
の機能を十分に発揮する。水中あるいはこれに準ずる場
所での使用例として例えば水門の開閉駆動用、プールや
噴水あるいは水耕栽培用の各種機器等に用いることが考
えられる。

【００３０】従来、このような部位に積極的に用いるこ
とを想定したウォーム減速機は提供されておらず、大気
中で用いるごく一般的な減速機を水中用として転用する
際には、油洩れ等の完全防止を達成するため特別なシー
ルを施す必要があり、このためコスト高となり現実には
減速機を水中に浸積した状態で用いることはできなかっ
た。この点、本例のウォーム減速機１０は水中での使用
を積極的に想定したものとなっている。すなわち、本例
のウォーム減速機１０は完全無潤滑であるので水中に用
いるにあたり油洩れの心配はなく、従ってなんらシール
を必要としない。特に、ウォームギヤ１２およびウォー
ムホイール１３を支持するすべり軸受１〜４には軸受弾
性部が設けられているので、ウォームギヤ１２およびウ
ォームホイール１３が回転すると、その回転数に見合っ
たクリアランスＣ1 ，Ｃ2 が形成され、これによりすべ
り摩擦が最低限に抑えられ、スムーズな回転が確保され
る。

【００３１】次に、本例のウォーム減速機１０にあって
は、ハウジングがウォームギヤ１２を支持するウォーム
ハウジング１１と、ウォームホイール１３を支持するホ
イールハウジング１４とに分離可能であり、このためウ
ォームギヤ１２とウォームホイール１３とをそれぞれサ
ブアッセンブリ化することができる。ウォームギヤ１２
とウォームホイール１３とをそれぞれサブアッセンブリ
化した状態で、減速機１０全体の最終組み立てを行うこ
とにより当該減速機１０の組み立て作業の効率化を図る
ことができるようになる。

【００３２】

【発明の効果】本発明に係るすべり軸受によれば、なん
ら潤滑をすることなく従って特別のシール手段を施すこ
となく水中またはこれに準ずる場所において軸を回転可
能に支持することができる。また、このすべり軸受を用
いる等したウォーム減速機は完全無潤滑で用いることが
できるので、特別なシール手段を施すことなく水中に浸
積した状態またはこれに準ずる態様で用いることができ
る。

【００３３】また、ウォームギヤ部とウォームホイール
部との二つにサブアッセンブリ化されているので、ウォ
ーム減速機の組み立て作業を効率よく行うことができる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施例を示し、ウォーム減速機の縦
断面図である。

【図２】すべり軸受の縦断面図である。

【図３】すべり軸受の全体斜視図である。

【図４】軸受弾性部の変形状態を示すすべり軸受の側面
図である。

【符号の説明】

１〜４…すべり軸受 １ａ〜４ａ…内周孔 １ｂ〜４ｂ…細径孔 １ｂ′〜４ｂ′…変形した細径孔 １０…ウォーム減速機 １１…ウォームハウジング １２…ウォームギヤ １２ａ…軸部 １３…ウォームホイール １３ａ…軸 １４…ホイールハウジング １５…位置決めピン Ｃ1 ，Ｃ2 …クリアランス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自己潤滑性樹脂を素材として円筒状に一
   体形成されたすべり軸受であって、その内周孔の周囲
   に、多数の細径孔が当該内周孔と平行かつ当該すべり軸
   受の両側面間を貫通して形成されてなる軸受弾性部を備
   え、当該すべり軸受に受けられた軸が回転した時に、こ
   の軸と前記内周孔との間のすべり摩擦によって前記軸受
   弾性部が弾性変形して前記内周孔と前記軸との間に一定
   のクリアランスが形成される構成としたことを特徴とす
   るすべり軸受。
2. 【請求項２】 ウォームギヤおよびその軸部がステンレ
   ス鋼を素材として形成され、ウォームホイールが自己潤
   滑性樹脂を素材として一体成形され、このウォームギヤ
   とウォームホイールが請求項１記載のすべり軸受を介し
   てハウジングに回転可能に支持された構成としたことを
   特徴とする水中用ウォーム減速機。
3. 【請求項３】 ハウジングがアルミニウムまたは炭素繊
   維樹脂を素材として形成されたことを特徴とする請求項
   ２記載の水中用ウォーム減速機。
4. 【請求項４】 ハウジングが、ウォームギヤを支持する
   ウォームハウジングと、ウォームホイールを支持するホ
   イールハウジングとに分割されて、ウォームギヤ部とウ
   ォームホイール部とにサブアッセンブリ化された構成と
   したことを特徴とする請求項２又は３記載の水中用ウォ
   ーム減速機。