JPH10259819A - 軸受け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受け部又は台座にスラスト力がかかって
も、軸と接触する面に局部当たりが発生するのを防止し
た軸受け装置を提供する 【解決手段】 中心線Ｘ−Ｘに沿った方向にスラスト力
Ｔを受ける軸４を台座１で支え、軸４と台座１の間に軸
受け部２を設置する。軸が受けたスラスト力により軸受
け部２又は台座１を押圧する押圧部８を軸４に形成す
る。軸受け部２の軸と接触する面５をテーパ状に加工す
る。さらに、軸受け部２の台座１と接触する面６をテー
パ状に加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸受け装置に関
し、特にスラスト力を受ける回転軸、例えば舶用のディ
ーゼル機関のクランク回りの主軸受けなどに用いられる
軸受け装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関等の主軸受け装置には、
すべり軸受けが用いられることが多い。このようなすべ
り軸受けは、通常、図１０の軸受け装置Ｂに示すよう
に、組立の便宜を図って上下方向に半割りされた軸受け
部材２ａ、２ｂで構成した軸受け部２を台座１上に組み
込むと共に、上方から軸受けキャップ３を組み付けて台
座１に固定する。さらに、該軸受け部２は軸４と接触す
る面である軸受け面５を軸方向に同一内径ｄoに形成
し、外径面６を軸方向に同一外径Ｄoに形成した円筒形
である。さらに、軸受け部２はクランク軸４を回転自在
に支持し、かつ軸４の重量を受けるようになっている。
前記クランク軸４は、図１１及び図１２に示すように押
圧部であるスラストカラー８を設けている構造を取る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来のこの種の軸受け装置では、以下のような問題があっ
た。例えばディーゼル機関を船舶の主機として運転する
ときに、図１１、及び図１１のＡ視図である図１２から
明らかなように、クランク軸４は推進力の反力であるス
ラスト力Ｔを中心線Ｘ−Ｘに沿った方向に受けるため
に、クランク軸４に設けた押圧部であるスラストカラー
８がスラスト力により軸受け部２（２ａ，２ｂ）又は台
座１を押圧する。そのため、台座１又は軸受け部２（２
ａ，２ｂ）は、矢印Ｃで示すようにスラスト負荷方向に
屈曲してテーパ状に広がり変形した。その結果、クラン
ク軸４と接触する軸受け面５の該軸４に対する相対位置
関係において、符号９で示すように局部的な線、あるい
は点当たり状態を生じ、該局部的な当たり９を生じた部
分に高い面圧が発生し、潤滑油膜の減少、及び軸受け部
２への過大な変形応力が生じた。また、軸受け面５が局
部的に摩耗して軸受け装置を損傷させ、軸受け装置の負
荷能力の低下を招来した。

【０００４】しかも、従来はこれらの局部当たり９に対
処するためには、なじみ運転をした後に、軸と接触する
面（軸受け面）５を目視により確認し、該軸受け面５を
軸の中心線とのアラインメント調整を行い、さらには手
作業による当たり付けを行っていたので、このような作
業が煩雑で、軸受け装置の価格も高価となった。

【０００５】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、軸受け部又は台座がスラ
スト力を受けても、軸と接触する面に局部当たりが発生
するのを防止した軸受け装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の技術的
課題を解決するために、請求項１記載の発明において
は、軸線方向にスラスト力を受ける軸と、前記軸を支持
するための台座と、前記軸と台座の間に設置される軸受
け部と、前記軸と一体又は軸に固定され、軸が受けたス
ラスト力により軸受け部又は台座を押す押圧部とからな
る軸受け装置において、前記軸受け部の軸と接触する面
をテーパ状に加工するとともに、前記テーパが押圧部か
ら遠ざかる方向に縮径されるテーパ形状であることを特
徴とする。

【０００７】請求項２記載の発明は、軸線方向にスラス
ト力を受ける軸と、前記軸を支持するための台座と、前
記軸と台座の間に設置される軸受け部と、前記軸と一体
又は軸に固定され、軸が受けたスラスト力により軸受け
部又は台座を押す押圧部とからなる軸受け装置におい
て、前記軸受け部の前記台座と接触する面をテーパ状に
加工するとともに、前記テーパが押圧部から遠ざかる方
向に拡径されるテーパ形状であることを特徴とする。

【０００８】なお、本発明の主たる構成要素を詳細に説
明すると、 （軸）本発明における軸には、内燃機関のクランク軸、
工作機械の主軸、大型タービン軸など、軸の種類は問わ
ない。 （軸受け部）本発明において、軸受け部はすべり軸受け
であり、軸の回転中に軸と接触する面（軸受け面）で軸
を回転自在に支えるものであり、組み込みを容易にする
ために二つ割りに形成しても又一体型としてもよい。ま
た、軸受け部の構成材料には軸よりも軟らかくて摩擦抵
抗の少ない材料、例えばホワイトメタル、ケルメット、
りん青銅、砲金などの金属、あるいは多孔質の焼結合
金、自己潤滑性のある合成樹脂、例えばフッ素樹脂など
多くのものを例示することができる。 （台座）本発明における台座は、軸受け部を支持するも
のであれば、その種類を問わない。そのために、台座は
軸受けを直立状態に取り付けるペデスタル軸受け、壁に
取り付けるブラケット形軸受け、天井から吊り下げるよ
うに構成するハンガー形軸受けなどに適用される台座を
含むものである。

【０００９】請求項１記載の発明によれば、軸受け部の
軸と接触する面、すなわち軸と摺動する軸受け面を、ス
ラスト力付加による軸受け部の変形や傾きに対応して予
めテーパ状に加工してあるから、スラスト力が軸受け部
にかかりスラスト負荷方向に屈曲してしても、前記予備
テーパによって相殺され、軸と摺動する軸受け面は軸と
平行面を維持する事が出来、この結果軸受け面の軸に対
する局部的な線或いは点当たりが生じることはなくま
た、軸受け面が局部的に摩耗することなく均一な面圧維
持が図られ、負荷能力を増加させる。

【００１０】また請求項２記載の発明によれば、前記軸
受け部の前記台座と接触する面を、スラスト力付加によ
る台座の変形や傾きに対応して予めテーパ状に加工して
あるから、スラスト力が軸受け部や台座にかかり台座が
スラスト負荷方向に屈曲してしても、前記予備テーパに
よって相殺され、軸と摺動する軸受け面は軸と平行面を
維持する事が出来、この結果軸受け面の軸に対する局部
的な線或いは点当たりが生じることはなく、また、軸受
け面が局部的に摩耗することなく均一な面圧維持が図ら
れ、負荷能力を増加させるとともに軸受け部が台座から
脱落することはない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の軸受け装置を図に
示される実施形態について更に詳細に説明する。但し、
この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、
形状、その相対的配置等は特定的な記載がない限りは、
この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる
説明例にすぎない。図面には本発明の実施形態に係る軸
受け装置が符号Ｂで示されている。そして、図１は本発
明の第１実施形態の正面図を示し、図２は図１のＹ−Ｙ
線断面である。図３は軸の停止時における軸受け装置の
縦断面、図４は軸の回転時にスラスト力を受けた状態の
同縦断面を示す。また、図５は図３のＡ方向から視た軸
の停止時の軸受け装置の横断面、図６は軸の回転時にス
ラスト力を受けた状態の同横断面を示す。

【００１２】前記夫々の図において軸受け装置Ｂは、軸
線Ｘ−Ｘに沿った方向にスラスト力Ｔを受ける軸４と、
前記軸４を支えるための台座１と、前記軸４と台座１の
間に設置される軸受け部２と、前記軸４と一体又は軸４
に固定され、軸４が受けたスラスト力Ｔにより軸受け部
２又は台座１を押すスラストカラー（押圧部）８とから
なる。そして、舶用ディーゼル機関のクランク軸回りの
軸受け装置として適用した場合を図９に基づいて説明す
ると、オイルパン１１に台板軸受け台である台座１を立
設し、図１に示すように台座１に軸受けキャップ３をボ
ルト１５及びナット１６で固定することにより軸受け部
２を組み込むと共に、軸受け部２にクランク軸４を回転
自在に支持する。また、クランク軸４には押圧部である
スラストカラー８が軸４と一体又は軸４に固定されてい
る。

【００１３】前記軸受け部２は組立に便利なように上下
方向に半割りされた軸受け部材２ａ、２ｂで構成され
る。また、軸受け部材２ａ、２ｂのうち、台座１側に取
り付けられた軸受け部材２ａを、機関の運転時に軸受け
装置Ｂに加わる荷重及びスラスト力付加による台座１の
傾き、及び軸受け部２の軸と接触する面（軸受け面）５
のテーパ形状の広がり変形を予め計算解析にて求めてお
き、図２に示すようにクランク軸４と接触する面、すな
わち軸受け面５をテーパ状に加工して、運転時に生ずる
軸４と軸受け面５との相対傾きを無くしている。６は外
径面である。

【００１４】上記のように軸と接触する面（軸受け面）
５をテーパ状に加工するために、軸受け部２の内径は図
２に示すように両端面においてそれぞれｄ1、ｄ2（ｄ1
＞ｄ2）であり、両端面間の距離（軸受け幅）Ｌは、テ
ーパ形状（ｄ1−ｄ2）／２Ｌ＝１．８〜６．０×１０^-4
（rad）、軸受け外径は同一外径Ｄoで加工してある。ま
た、軸受け部２の両端面に面取り７を施してある。

【００１５】なお、テーパ形状を本実施形態において前
記の値に設定したのは、舶用内燃機関の主軸受け装置が
運転時にスラスト力を受けた場合の傾きを調査したとこ
ろ表１の通りの結果が得られたことに基づく。よって、
スラスト力Ｔを受ける軸受け部２は０〜６．０×１０^ー4
（rad）の範囲内で傾き、軸４と軸受け面５の局部的当
たりによる局部面圧の上昇を引き起こすことが分かった
ので、本実施形態ではかかる局部的当たりによる面圧の
上昇を軽減するために、軸受け部２のテーパ形状を、前
記傾きと同程度に形成してある。しかしながら、前記の
テーパ度は本発明の必須事項ではなく、本発明に係る軸
受け装置を適用する機関、装置等により適宜実施しうる
選択的事項であることは言うまでもない。

【００１６】

【表１】

【００１７】さらに、クランク軸４は後端にスクリュー
１２が取り付けられており（図９参照）、クランク軸４
に形成されるアーム１３を連結するクランクピン１４に
摺動可能に組み込まれた図示しないコネクティングロッ
ドを介してピストンに連設される。そして、クランク軸
４は、シリンダ内をシリンダ中心線Ｆに沿って往復動す
るピストンの運動を受けて回転するようになっている。

【００１８】次に、本発明の実施の形態にかかる軸受け
装置の作用を図３〜図６に基づいて説明する。図３及び
図５に示すディーゼル機関の停止時では、軸受け部２の
うち台座１側に固定された軸受け部材２ａの軸４と接触
する面、すなわち軸受け面５には、前記したように予め
計算され解析された軸受け面に生じる傾きに対応して、
テーパ状に加工されている。

【００１９】いま、機関が運転を始めると、軸（クラン
ク軸）４は推進力の反力であるスラスト力Ｔを受け、さ
らに該軸４と一体又は軸に固定された押圧部８が台座１
を押圧し、図４及び図６に示すように台座１は矢印Ｃで
示すように傾いて広がり、変形する。そのため台座１に
取り付けられた軸受け部２ａも台座１の変形に伴って軸
方向にテーパ状に広がる。しかし、予め台座１の傾きに
よるテーパ形状の広がりに対応して、軸受け部２の軸４
と接触する面５にテーパ面加工されているために、スラ
スト力Ｔを受けても、軸受け部２の軸４と接触する面
（軸受け面）５が軸４と平行に沿う形状となる。このた
め、軸４と接触する面５に局部当たりが発生せず、該面
５の全体が有効に作用する。

【００２０】さらに、図７は本発明の第２実施形態の軸
受け部２の形状を示す縦断面、図８は図３のＡ方向から
視た軸停止時の軸受け装置の横断面図である。図７より
明らかな如く前記実施形態とは逆に、前記軸受け部は、
前記台座と接触する外径面をテーパ状に加工するととも
に、前記テーパがスラストカラー（押圧部）から遠ざか
る方向に拡径されるテーパ形状をなす。すなわち、具体
的には軸受け部２の台座１と接触する面を押圧部（スラ
ストカラー）８側ではＤ1、他端側ではＤ2とした場合
に、Ｄ1からＤ2に向けて次第に直径を増すように（Ｄ1
＜Ｄ2）テーパ状に加工される。そして台座１は軸受け
部２取り付け穴を平行円筒形状とする。

【００２１】かかる構成において、軸受け部２を前記台
座１の取り付け穴に圧入すると図８、即ち図５と同様に
軸受け部２の内径側がテーパ状になり、この実施の形態
によれば、第１実施形態と同様に機関が運転を始める
と、図６に示すように、軸４には推進力の反力であるス
ラスト力Ｔが軸４に設けたスラストカラー（押圧部）８
を介して軸受け部２にかかる。そのために、台座１や軸
受け部２は傾いて広がり変形する。そして、第１の実施
の形態と同様に軸受け部２ａは軸方向に広がり、軸受け
部２の軸４と接触する面５が軸と平行に沿う形状とな
る。

【００２２】さらに、外径面６がテーパ状に加工されて
いるために、軸受け部２と台座１間が圧入状態になり、
スラスト力Ｔが作用して軸受け部２が変形しても、軸受
け部２が台座１から脱落することが防止される。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、軸受け部の軸と接触する面である軸受け面を
予めテーパ状に加工したので、 １）軸受け装置がスラスト力で軸方向へ傾いたり、スラ
スト力の付加方向に対してテーパ状に変形して広がるよ
うなことがあっても、軸と接触する面（軸受け面）が軸
の中心線に沿って平行になり、該面に局部当たりによる
過大な面圧が発生するのが防止される。しかも、該面全
体で軸を支持するから軸受け装置の負荷能力が向上し、
軸受け装置の信頼性が向上する。 ２）そのうえ、従来のようになじみ運転や、軸受け面の
当たりを目視して確認し、軸受け装置の軸との煩雑なア
ラインメント調整をすることが不必要となる。このため
に、軸受け装置のコスト低減にも寄与するところが大で
ある。 ３）さらに、請求項２記載の発明によれば、軸受け部の
台座と接触する面をテーパ状に加工することによって、
軸受け部がスラスト力の十分抗することができ、軸受け
部が台座から脱落することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である軸受け装置の正
面図である。

【図２】図１のＹ−Ｙ線による断面図である。

【図３】軸停止時における軸受け装置の縦断面図であ
る。

【図４】軸回転時にスラスト力を受けた状態の図３の縦
断面である。

【図５】図３のＡ方向から視た軸停止時の軸受け装置の
横断面図である。

【図６】軸回転時にスラスト力を受けた状態の図５の横
断面である。

【図７】本発明の第２の実施形態の軸受け部の縦断面で
ある。

【図８】図７の軸受部を組込んだ図５の対応図である。

【図９】本発明の軸受け装置を備える舶用ディーゼル機
関の部分側面図である。

【図１０】従来の軸受け装置の縦断面図である。

【図１１】軸停止時における従来の軸受け装置の縦断面
図である。

【図１２】軸回転時にスラスト力を受けた状態の図１１
の縦断面である。

【符号の説明】

１ 台座 ２ 軸受け部 ４ 軸（クランク軸） ５ 軸と接触する面（軸受け面） ６ 台座と接触する面（外径面） ８ 押圧部（スラストカラー） Ｂ 軸受け装置 Ｔ スラスト力 Ｘ−Ｘ 軸の中心線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線方向にスラスト力を受ける軸と、前
   記軸を支持するための台座と、前記軸と台座の間に設置
   される軸受け部と、前記軸と一体又は軸に固定され、軸
   が受けたスラスト力により軸受け部又は台座を押す押圧
   部とからなる軸受け装置において、 前記軸受け部の軸と接触する面をテーパ状に加工すると
   ともに、前記テーパが押圧部から遠ざかる方向に縮径さ
   れるテーパ形状であることを特徴とする軸受け装置。
2. 【請求項２】 軸線方向にスラスト力を受ける軸と、前
   記軸を支持するための台座と、前記軸と台座の間に設置
   される軸受け部と、前記軸と一体又は軸に固定され、軸
   が受けたスラスト力により軸受け部又は台座を押す押圧
   部とからなる軸受け装置において、 前記軸受け部の前記台座と接触する面をテーパ状に加工
   するとともに、前記テーパが押圧部から遠ざかる方向に
   拡径されるテーパ形状であることを特徴とする軸受け装
   置。