JPH10259822A - 軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軸受の部分摩耗等の発生を十分に防止し、耐久
性を十分に向上させる。 【解決手段】軸受装置１００は、回転軸８を回転自在に
支承するセラミックス製のすべり軸受６と、この軸受６
が圧入固定された金属製の軸受用シェル５と、この軸受
用シェル５の外周側に設けられる緩衝手段１０とを有し
ている。緩衝手段１０は、例えばゴム等からなり軸受用
シェル５を内周面上で保持する第１の緩衝材としての緩
衝材弾性体２と、略円筒形状の金属からなる第２の緩衝
材としての緩衝材シェル１とを備えている。そして、弾
性体２は、軸方向両端部における径方向厚さｔ2eが軸方
向中間部における径方向厚さｔ2mよりも大きくなってお
り、シェル１は、軸方向両端部における径方向厚さｔ1e
が軸方向中間部における径方向厚さｔ1mよりも小さい。
これにより緩衝手段１０全体の軸方向両端部における径
方向剛性は、軸方向中央部における径方向剛性よりも小
さくなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸を含む回転
体を回転自在に支承する軸受を備えた軸受装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の軸受装置に関する公知技
術としては、例えば特開平５−２０２９３９号公報、特
開平４−６０２１２号公報、特開昭６３−５３３１３号
公報等に記載のものがある。特開平５−２０２９３９号
公報に記載の軸受装置は、回転軸からセラミックス製軸
受にかかる荷重を緩衝する緩衝手段として、軸受に接着
された金属シェルの外周側に弾性体（ゴム）を設けてい
る。このとき、この弾性体の径方向厚さは軸方向で一様
としている。

【０００３】また、特開平４−６０２１２号公報に記載
の軸受装置は、回転軸からセラミックス製軸受にかかる
荷重を緩衝する緩衝手段として、２ピースに分割した弾
性体を設けている。そして、これら２つの弾性体を軸受
両端に配置するとともに、それぞれを軸方向内側に向か
って押圧する構造とすることにより、緩衝手段としての
剛性を調節可能としている。

【０００４】さらに特開昭６３−５３３１３号公報に記
載の軸受装置は、すべり軸受層及び緩衝手段としての樹
脂層の軸方向中間部分に溝を形成し、これによってこれ
ら軸受層及び樹脂層をそれぞれ軸方向に２つに分割す
る。そして、２つに分割された軸受層及び樹脂層を軸方
向両端側に配置することにより、回転軸が軸受に対して
傾いた場合における１つの軸受層及び樹脂層が受け持つ
べき径方向変位量を小さくし、これによって回転軸の傾
きをある程度吸収し、片当たりを低減する。

【０００５】なお、上記３つの公知技術のような軸受装
置に備えられた緩衝手段（例えば弾性体等）を、水膜を
介し回転軸を支承する水潤滑軸受として流用することも
一般に広く行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては以下の課題が存在する。軸受装置にお
いては、通常状態では、回転軸の軸心と軸受の軸心とが
一致した状態で回転軸が軸受に支承されている。しかし
回転軸の負荷によっては、回転軸が軸受に対して傾いた
状態で支承され、この傾いた状態で軸受に荷重を伝える
場合がある。ここで、特開平５−２０２９３９号公報に
おいては、緩衝手段である弾性体の径方向厚さが軸方向
で一様であり、径方向における弾性体の剛性が軸方向で
ほぼ一様となるため、上記のような場合に弾性体が軸受
の傾きを十分吸収できず、回転軸の軸心と軸受の軸心と
が傾いた状態で回転軸を支承することとなる。そのた
め、回転軸から軸受に伝わる荷重が軸受の軸方向端部に
集中することとなり、軸受端部の摩耗が進んだり若しく
は微小な破損が生じたりするのを十分に防止するのが困
難となり、耐久性を十分に向上できない。また、軸方向
端部への集中荷重を十分吸収させるために弾性体の径方
向厚さをかなり厚くすることも考えられるが、このよう
にすると弾性体の変形が大きくなり過ぎ、軸受としての
機能を十分に発揮できない可能性がある。

【０００７】また、特開平４−６０２１２号公報では、
軸受の両端側に弾性体が２ピースに分かれて配置されて
いる。このような構造では、上述したような回転軸が軸
受に対して傾いた場合に対応するためには、両ピースの
剛性バランスを変え、一方を他方よりも大きく変形させ
ることが必要となる。しかしながら、実際には、剛性の
調整時には押圧力を変化させることで両方の弾性体の剛
性を同時に増減するようになっているため、両ピースの
剛性バランスを変化せるのは困難である。そのため、弾
性体が軸受の傾きを十分吸収できず、上記同様、耐久性
を十分に向上できない。

【０００８】さらに、特開昭６３−５３３１３号公報で
は、回転軸が軸受に対して傾いた場合にも、ある程度対
応して片当たりを低減できる。しかしながら、例えば、
横軸ポンプ・斜流ポンプ等に適用する場合等においては
縦軸ポンプの場合に比べて片当たりの程度が非常に大き
くなり、また例えば回転支持すべき軸が比較的長軸とな
る場合にも１つの軸受層及び緩衝層が受け持つべき径方
向変位量が大きくなるため、片当たりを十分に低減でき
ず耐久性を十分に向上できない。

【０００９】なお、前述したように、水潤滑軸受を備え
た軸受装置に緩衝手段を流用する場合は、軸受自体が回
転軸の荷重を緩衝しつつ回転軸を支承することになる
が、この場合、各公知技術についてそれぞれ上記同様の
課題が生じる。例えば、特開平５−２０２９３９号公報
においては、水潤滑軸受を構成する弾性体の径方向厚さ
が軸方向で一様となるため、回転軸が傾いた場合に軸受
が回転軸の傾きを十分吸収できず、回転軸から軸受に伝
わる荷重が軸受の軸方向端部に集中する結果、軸受端部
の摩耗が進むのを十分に防止するのが困難となり、耐久
性を十分に向上できない。また他の２つの公知技術につ
いても同様である。

【００１０】本発明は、上記従来技術の課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、軸受の部分摩耗等の発
生を十分に防止し、耐久性を十分に向上させることがで
きる軸受装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

（１）上記目的を達成するために、本発明は、回転軸を
含む回転体を回転自在に支承するすべり軸受と、この軸
受の外周側に設けられる緩衝手段とを有する軸受装置に
おいて、前記緩衝手段の軸方向両端部における径方向剛
性を、軸方向中間部における径方向剛性より小さくす
る。これにより、緩衝手段の軸方向両端部のほうが軸方
向中間部よりも変形しやすくなる。したがって、回転軸
が傾いた状態で軸受に荷重を伝えた場合であっても、緩
衝手段の軸方向端部が中間部より大きく変形することで
軸受を傾いたまま保持し、回転軸の軸心と軸受の軸心と
がほぼ一致した状態で回転体を支承することができる。
これによって、回転軸から軸受に伝わる荷重は分散し軸
受の軸方向端部に荷重が集中することがなくなるので、
摺動特性が向上し、軸受端部の摩耗・微小破損の発生を
十分に防止し、軸受の耐久性を十分に向上させることが
できる。

【００１２】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記緩衝手段は、弾性体からなる第１の緩衝材と、金属
からなる第２の緩衝材とを備えており、かつ、前記第１
の緩衝材の軸方向両端部における径方向厚さが、軸方向
中間部における径方向厚さより大きくなっている。

【００１３】（３）上記（１）において、また好ましく
は、前記緩衝手段の径方向剛性を、軸方向両端部から軸
方向中間部に向かって連続的に大きくする。これによ
り、剛性に関する不連続部分がなくなりその不連続部分
に応力集中が生じるのを防止できるので、緩衝手段の耐
久性を向上させることができる。

【００１４】（４）上記（３）において、さらに好まし
くは、前記緩衝手段は、弾性体からなる第１の緩衝材
と、金属からなる第２の緩衝材とを備えており、かつ、
前記第１の緩衝材の径方向厚さは、軸方向両端部から軸
方向中間部に向かって連続的に小さくなっている。

【００１５】（５）上記（２）又は（４）において、さ
らに好ましくは、前記第１の緩衝材及び前記第２の緩衝
材のうち少なくとも第１の緩衝材は、軸方向に分割可能
な構造となっている。すなわち、例えば第１の緩衝材
（ゴム等）を金型へ圧入し成形するとき、全体を一体に
成形しようとすると、金型への注入口からみて陰となる
部分には材料（半液体状のゴム等）が浸透しにくく、そ
の部分に空洞ができたり形状不良となる可能性がある。
そこで、軸方向に適宜分割可能とすることにより、各ピ
ースをそれぞれ別個に成形した後、組み立てるような構
造とすることができるので、空洞や形状不良の発生を確
実に防止できる。

【００１６】（６）また上記目的を達成するために、本
発明は、回転軸を含む回転体を回転自在に支承する水潤
滑軸受を有する軸受装置において、前記水潤滑軸受の軸
方向両端部における径方向剛性を、軸方向中間部におけ
る径方向剛性より小さくする。これにより、水潤滑軸受
の軸方向両端部のほうが軸方向中間部よりも変形しやす
くなる。したがって、回転軸が傾いた状態で軸受に荷重
を伝えた場合であっても、軸受の軸方向端部が中間部よ
り大きく変形することで、回転軸から軸受に伝わる荷重
は分散し軸受の軸方向端部に荷重が集中することがなく
なる。これにより、摺動特性が向上し、軸受端部の摩耗
の発生を十分に防止し、軸受の耐久性を十分に向上させ
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。本発明の第１の実施形態を図１及
び図２により説明する。

【００１８】本実施形態による軸受装置１００の全体構
造を表す縦断面図を図１（ａ）に、その緩衝手段部分の
要部拡大図を図１（ｂ）に、図１（ｂ）中II−II断面に
よる横断面図を図２に示す。

【００１９】これら図１（ａ）、図１（ｂ）、及び図２
において、本実施形態の軸受装置１００は、回転軸８に
固定されこの回転軸８とともに回転体を構成する軸スリ
ーブ７と、この軸スリーブ７と摺動することで回転体
７，８を回転自在に支承するセラミックス製のすべり軸
受６と、この軸受６が圧入固定された金属製の軸受用シ
ェル５と、この軸受用シェル５の外周側に設けられる緩
衝手段１０と、これら軸受６、軸受用シェル５、及び緩
衝手段１０を収納する軸受箱３及び軸受箱カバー４とを
有している。

【００２０】緩衝手段１０は、例えばゴム等からなり軸
受用シェル５を内周面上で保持する第１の緩衝材として
の緩衝材弾性体２と、略円筒形状の金属からなる第２の
緩衝材としての緩衝材シェル１とを備えている。そし
て、弾性体２は、軸方向両端部における径方向厚さｔ2e
が軸方向中間部における径方向厚さｔ2mよりも大きくな
っており、シェル１は、軸方向両端部における径方向厚
さｔ1eが軸方向中間部における径方向厚さｔ1mよりも小
さくなっている。これによって、緩衝手段１０全体の軸
方向両端部における径方向剛性は、軸方向中央部におけ
る径方向剛性よりも小さくなっている。

【００２１】上記構成の軸受装置１００において、図１
（ａ）に示す状態では、回転軸８の軸心と軸受６の軸心
とが一致した状態で、回転軸８及び軸スリーブ７からな
る回転体が軸受６に支承される。このとき回転軸８の負
荷に応じて回転体から軸受６に荷重が加わるが、この場
合は、軸受６の投影面（軸径×軸受長さ）に一様に荷重
が加わる良好な状態であり、緩衝手段１０にも荷重が一
様に加わっている。

【００２２】一方、使用態様によっては、回転軸８の軸
方向長さが長く軸がたわむ場合や回転軸８に片持ちの荷
重が作用する場合も多々ある。このような場合、回転軸
８及び軸スリーブ７の回転体が軸受６に対して傾いた状
態で支承され、この傾いた状態で軸受６に荷重を伝える
こととなるので、そのままでは軸受６の軸方向端部に荷
重が集中することとなる。ここで、本実施形態において
は、緩衝手段１０の軸方向両端部における径方向剛性を
軸方向中間部における径方向剛性より小さくすることに
より、緩衝手段１０の軸方向両端部のほうが軸方向中間
部よりも変形しやすくなっている。したがって、上記の
ような場合であっても、緩衝手段１０の軸方向端部が中
間部より大きく変形することで軸受６を傾いたまま保持
し、回転軸８の軸心と軸受６の軸心とがほぼ一致した状
態で回転体を支承することができる。これによって、回
転体から軸受６に伝わる荷重は分散し軸受６の軸方向端
部に荷重が集中することがなくなるので、軸受６端部の
摩耗・微小破損の発生を十分に防止し、軸受６の耐久性
を十分に向上させることができる。

【００２３】本発明の第２の実施形態を図３及び図４に
より説明する。図３（ａ）は本実施形態による軸受装置
２００の全体構造を表す縦断面図であり、図３（ｂ）は
その緩衝手段部分の要部拡大図であり、図４は図３中IV
−IV断面による横断面図であり、第１の実施形態の図１
（ａ）、図１（ｂ）、及び図２にそれぞれ対応する。ま
た、第１の実施形態と同等の部材には同一の符号を付し
ている。これらの図において、本実施形態の軸受装置２
００の構造が第１の実施形態の軸受装置１００と異なる
点は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、軸方向
両端部から軸方向中間部に向かって、弾性体２の径方向
厚さが連続的に小さくなるとともにシェル１の径方向厚
さが連続的に大きくなっており、これによって、緩衝手
段１０全体の径方向剛性が、軸方向両端部から軸方向中
央部に向かって連続的に大きくなっていることである。
その他の構造は、第１の実施形態とほぼ同様である。

【００２４】本実施形態においては、第１の実施形態と
同様の効果に加え、以下の効果がある。すなわち、第１
の実施形態の軸受装置１００においては、緩衝手段１０
の弾性体２やシェル１の径方向厚さが軸方向両端部と中
間部との境界で非連続的に変化するようになっており、
軸方向両端部と中間部との境界に剛性不連続部分として
のエッジ部２Ａ，１Ａがそれぞれ形成されている。その
ため、それらエッジ部２Ａ，１Ａに応力集中が生じやす
くなり、緩衝手段１０自体、すなわち弾性体２やシェル
１の耐久性を向上させるのが困難となる可能性がある。
これに対し、本実施形態の軸受装置２００においては、
緩衝手段１０の径方向剛性が軸方向両端部から軸方向中
間部に向かって連続的に大きくなっている。これによ
り、剛性に関する不連続部分がなくなりその不連続部分
に応力集中が生じるのを防止できるので、緩衝手段１０
の耐久性を向上させることができる。

【００２５】本発明の第３の実施形態を図５及び図６に
より説明する。本実施形態は、第１の実施形態の緩衝手
段１０とほぼ同様の構造を、水潤滑軸受として流用した
軸受装置の実施形態である。図５は本実施形態による軸
受装置３００の全体構造を表す縦断面図であり、図６
は、図５中軸受部分のVI−VI断面による横断面図であ
る。第１及び第２の実施形態と同等の部材には同一の符
号を付している。これらの図において、本実施形態の軸
受装置３００は、回転軸８に固定されこの回転軸８とと
もに回転体を構成する軸スリーブ７と、この軸スリーブ
７と水膜を介し摺動することで回転体７，８を回転自在
に支承する水潤滑軸受３１０と、この軸受３１０を収納
する軸受箱１１及び軸受箱カバー１２とを有している。

【００２６】軸受３１０は、後述する溝２Ｂを除いて第
１の実施形態の緩衝手段１０と同一の構造であり、例え
ばゴム等からなり軸スリーブ７を内周面上で保持する弾
性体２と、略円筒形状の金属からなるシェル１とを備え
ている。そして、弾性体２は、軸方向両端部における径
方向厚さｔ2eが軸方向中間部における径方向厚さｔ2mよ
りも大きくなっており、シェル１は、軸方向両端部にお
ける径方向厚さｔ1eが軸方向中間部における径方向厚さ
ｔ1mよりも小さくなっている。これによって、軸受３１
０全体の軸方向両端部における径方向剛性は、軸方向中
央部における径方向剛性よりも小さくなっている。な
お、この場合の弾性体２は、図６に示されるように、そ
の内周面の周方向複数箇所に軸方向に延びる溝２Ｂが形
成されており、これによって軸スリーブ７が摺動すると
きのスケール等を侵入させ摺動の妨げにならないように
なっている。

【００２７】本実施形態によれば、第１の実施形態の緩
衝手段１０による効果と類似の効果を得る。すなわち、
水潤滑軸受３１０の軸方向両端部における径方向剛性が
軸方向中央部における径方向剛性よりも小さくなってい
ることにより、軸方向両端部のほうが軸方向中間部より
も変形しやすくなる。したがって、回転軸８が傾いた状
態で軸受３１０に荷重を伝えた場合であっても、軸受３
１０の軸方向端部が中間部より大きく変形することで、
回転軸８から軸受３１０に伝わる荷重は分散し軸受３１
０の軸方向端部に荷重が集中することがなくなる。これ
により、摺動特性が向上し、軸受３１０端部の摩耗の発
生を十分に防止し、軸受３１０の耐久性を十分に向上さ
せることができる。

【００２８】なお、上記第３の実施形態においては、第
１の実施形態の緩衝手段１０を軸受３１０として流用し
たが、これに限られず、第２の実施形態の緩衝手段１０
を流用してもよい。この場合も同様の効果を得る。ま
た、上記第１〜第３の実施形態においては、シェル１及
び弾性体２として、軸方向に一体のシェル１及び軸方向
に一体の弾性体２を用いたが、これに限られない。すな
わち例えば、図７及び図８に示すように、シェル１や弾
性体２を、軸方向に複数個のピース１Ｌ，１Ｍ，１Ｒや
２Ｌ，２Ｍ，２Ｒ等に分割可能な構造としたり、あるい
は弾性体２のみこのような分割構造としてもよい。これ
らの場合には、以下のメリットがある。すなわち、弾性
体２（ゴム等）は通常、金型へ圧入して成形するのが一
般的であるが、このとき全体を一体に成形しようとする
と、金型への注入口からみて陰となる部分には材料（半
液体状のゴム等）が浸透しにくく、その部分に空洞がで
きたり形状不良となる可能性がある。そこで、この弾性
体２を軸方向に分割可能とすることにより、各ピース２
Ｌ，２Ｍ，２Ｒ等をそれぞれ別個に成形した後、組み立
てる構造とすることができるので、空洞や形状不良の発
生を確実に防止できる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、回転軸から軸受に伝わ
る荷重は分散し軸方向端部に荷重が集中することがなく
なるので、軸受の部分摩耗等の発生を十分に防止し、耐
久性を十分に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による軸受装置の全体
構造を表す縦断面図、及び緩衝手段部分の要部拡大図で
ある。

【図２】図１（ｂ）中II−II断面による横断面図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施形態による軸受装置の全体
構造を表す縦断面図、及び緩衝手段部分の要部拡大図で
ある。

【図４】図３（ｂ）中IV−IV断面による横断面図であ
る。

【図５】本発明の第３の実施形態による軸受装置の全体
構造を表す縦断面図である。

【図６】図５中軸受部分のVI−VI断面による横断面図で
ある。

【図７】変形例による緩衝手段部分の縦断面図である。

【図８】変形例による緩衝手段部分の縦断面図である。

【符号の説明】

１ シェル（第２の緩衝材） ２ 弾性体（第１の緩衝材） ６ すべり軸受 １０ 緩衝手段 １００ 軸受装置 ２００ 軸受装置 ３００ 軸受装置 ３１０ 水潤滑軸受

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸を含む回転体を回転自在に支承する
   すべり軸受と、この軸受の外周側に設けられる緩衝手段
   とを有する軸受装置において、 前記緩衝手段の軸方向両端部における径方向剛性を、軸
   方向中間部における径方向剛性より小さくしたことを特
   徴とする軸受装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の軸受装置において、前記緩
   衝手段は、弾性体からなる第１の緩衝材と、金属からな
   る第２の緩衝材とを備えており、かつ、前記第１の緩衝
   材の軸方向両端部における径方向厚さが、軸方向中間部
   における径方向厚さより大きくなっていることを特徴と
   する軸受装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の軸受装置において、前記緩
   衝手段の径方向剛性を、軸方向両端部から軸方向中間部
   に向かって連続的に大きくしたことを特徴とする軸受装
   置。
4. 【請求項４】請求項３記載の軸受装置において、前記緩
   衝手段は、弾性体からなる第１の緩衝材と、金属からな
   る第２の緩衝材とを備えており、かつ、前記第１の緩衝
   材の径方向厚さは、軸方向両端部から軸方向中間部に向
   かって連続的に小さくなっていることを特徴とする軸受
   装置。
5. 【請求項５】請求項２又は４記載の軸受装置において、
   前記第１の緩衝材及び前記第２の緩衝材のうち少なくと
   も第１の緩衝材は、軸方向に分割可能な構造となってい
   ることを特徴とする軸受装置。
6. 【請求項６】回転軸を含む回転体を回転自在に支承する
   水潤滑軸受を有する軸受装置において、 前記水潤滑軸受の軸方向両端部における径方向剛性を、
   軸方向中間部における径方向剛性より小さくしたことを
   特徴とする軸受装置。