JPS645129Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、液体中及び気体中で使用されるすべ
り軸受に関し、特に起動時及び停止時等にすべり
軸受部が気体中におかれて無潤滑条件下で運転さ
れ、定常運転時に水中又は油中或いはスラリ中で
運転される、比較的高い面圧、周速までの一般回
転機械のすべり軸受に関する。

（従来の技術） 従来、一般回転機械のすべり軸受には、ゴム軸
受、鉛青銅軸受等が使用されていた。ところが、
これらの機械を起動する場合には、すべり軸受部
が気体中におかれていることが多く、そのままの
状態で起動することが困難であつた。その理由
は、ゴム軸受も鉛青銅等の金属製軸受も、水中或
いは水や油で潤滑された状態で使用される場合は
極めて安定した摺動特性を示すが、気体中、即ち
無潤滑条件下で使用するときは、摺動部から激し
く発熱し、軸受部が速やかに破損されるからであ
る。そのため、従来の一般回転機械では、起動時
の無潤滑条件下の運転からすべり軸受を保護する
ため、軸受摺動部への潤滑油の供給、或いは軸受
部への注水等の手段が採用されていた。例えば、
立軸ポンプや斜軸ポンプにおける回転軸の周りに
設けられた保護管もその一つである。

さらにまた、ゴム軸受、鉛青銅軸受等は、軸受
部に加わる面圧、軸の周速、軸受への潤滑水の水
質等にも制限があり、特に水質はスラリ液のよう
に硬質の固形物を含む液中では、軸受面の摩耗が
大きく短時間で取り替えを余儀なくされていた。

上記のような現状にかんがみ、従来のゴム軸受
や鉛青銅軸受に代るものとして、セラミツクス材
を軸受部材として採用することが最近試みられて
いる。

（考案が解決しようとする問題点） 上記のように、従来のすべり軸受として使用さ
れていたゴム軸受や鉛青銅軸受等の金属製軸受で
は、気体中、即ち無潤滑条件下で使用すると焼付
けを起こし、そのため潤滑手段を必要とし、また
その潤滑水質等にも制限があり、そのためスラリ
中のように硬質の固形物を含む液中での長期の使
用は、軸受面の摩耗が大きくてできないという欠
点があつた。

一方、セラミツクス材は、その機械的性質とし
て圧縮強度は非常に高いが、引張強度は低く、ま
た衝撃に弱いという特徴を有するため、セラミツ
クス材を軸受として採用する場合、上記の特徴が
障害となる欠点があつた。そのため、セラミツク
ス材をリング状に形成し、該リング状セラミツク
ス材を固定側部材の内径側に取付けた高温環境下
で使用する熱ターボ機械の案内羽根用軸受装置が
既に提案されている（特開昭47−14546号公報参
照）。

ところが、上記のような従来のセラミツクス製
軸受においては、セラミツクス材が脆い性質を有
するため、固定側部材への取付けに際し損傷し易
く、取付け作業が難しいという問題点があつた。

本考案は、上記した従来技術の欠点や問題点を
解決し、液体中と気体中とで使用されるすべり軸
受において、双方の使用条件下において安定した
摺動特性をもち、しかも、セラミツクス材を損傷
させることなく且つ製作が容易なすべり軸受を得
ることを技術的課題としている。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、上記した技術的課題を解決するため
に、リング状のセラミツクス材を内径側に取付け
た固定側部材を、隅部に溝を有する段部を備えた
金属シエルで構成し、該段部に当接するように該
金属シエルの内径側に、両端部に面取りを施こし
たりリング状のセラミツクス材を、前記溝と面と
りとが対向するようにして焼嵌めにて取付けたこ
とを特徴としている。

（作用） 本考案は、上記のように構成したことにより、
固定側部材である金属シエルの内径側にリング状
にして取付けられたセラミツクス材は、該リング
状のセラミツクス材の内側に回転可能に挿入され
る回転側摺動部材（回転軸スリーブ）を介して回
転軸によるラジアル荷重を受けるが、このラジア
ル荷重は、リング状セラミツクス材を介して金属
シエルの固定側部材によつて支持される。

この際、リング状セラミツクス材は、ラジアル
方向の荷重を受けるが、その外側を金属シエルで
保護されているので、セラミツクス材に加わる荷
重を総べて圧縮荷重にすることができる。この圧
縮荷重を受けたセラミツクス材は、機械的性質と
して圧縮強度が非常に高いため、上記のような圧
縮荷重を該セラミツクス材によつて有効に支持す
ることができる。

さらに、このすべり軸受は、従来のゴム軸受、
鉛青銅軸受の４〜５倍以上のPV値 （軸受に加わるラジアル荷重／軸受の投影面積×摺動
部周速） を許容できるので、軸スリーブを超硬合金によつ
て構成することにより、従来ボールベアリング等
でなければ使用できないような所にも充分使用に
耐えることができる。またゴム軸受等の代わりに
用いる場合、極めて高いラジアル荷重にも耐えら
れるので軸受がコンパクトになる。

また、リング状のセラミツクス材は固定側部材
である金属シエルの内径側に焼嵌めによつて取付
けられるが、該リング状セラミツクス材の外周端
部に面取りが施こされているので、焼嵌め時、該
セラミツクス材は容易に挿入される。この際、上
記面取り部は焼嵌めの作業性の点では大きくした
方がよいが、焼嵌め後に該セラミツクスリングに
かかる半径方向の圧縮力（第３図Ａのｃ）のた
め、該圧縮力のかからない上記面取り部を大きく
すると、荷重のかかる所（嵌合面）とかからない
所（面取り部）を境にして剪断力が働き、該境に
半径方向内方へ向う割れ（第３図Ａのｂ）を生じ
る恐れがある。そのような不具合を防止するため
には、該面取り部は極力小さくする必要がある
が、該セラミツクス側の小さな面取り部に対して
も、金属リングの嵌合段部隅部に設けられた溝
（逃げ溝）によつて逃がすことができるので、セ
ラミツクス材の損傷が防止される。

（実施例） 次に、本考案の実施例を図面と共に説明する。

第１図は、本考案に係るすべり軸受の一実施例
を示す要部断面図である。図において、１は窒化
珪素（Si₃N₄）又は炭化珪素（SiC）のセラミツ
クス材で構成された軸受部材（固定側摺動部材）
で、外周端に極力小さな面取り１ａ，１ａが、ま
た内周端には適度なテーパ１ｂ，１ｂがそれぞれ
形成されている。一方、金属シエル２は、円筒部
分２ａの一端に外方フランジ２ｂを、またその内
方に内方フランジ２ｃを有し、該内方フランジ２
ｃに接するようにして円筒部分２ａの内側に、上
記リング形状のセラミツクス材１が焼嵌めによつ
て固定されている。

このように固定された状態で、上記金属シエル
２の円筒部分２ａの軸方向の長さは、セラミツク
ス材１の軸方向の長さより長く形成されており、
また、金属シエル２には、セラミツクス材１との
胴付きになる個所、即ち円筒部分２ａの内面と内
方フランジ２ｃの接合部の隅部に、溝５が加工さ
れている。

この溝５は、上記した極力小さい面取り１ａに
対応するために設けられたものである。即ち、上
記面取り１ａ，１ａは、リング状セラミツクス材
１を金属シエル２に焼嵌めによつて嵌入する際の
作業性を良くするためには大きくした方がよい
が、焼嵌め後に、第３図Ａに示すように、該リン
グ状セラミツクス材１にかかる半径方向の圧縮力
ｃのため、該圧縮力のかからない上記面取り部ａ
を大きくすると、荷重ｃのかかる嵌合面とかから
ない該面取り部ａを境として剪断力が働き、該境
に割れｂを生じる可能性がある。そのため該セラ
ミツクス材１の外周側の面取り１ａは極力小さく
する必要があるが、これに対する金属シエル側の
嵌合段部隅部の丸み（Ｒ寸法）は切削工具（バイ
ト）の都合で小さくするには限度があるため、第
３図Ｂに拡大して示すように、溝（逃げ溝）５を
設けてセラミツクス側の小さな面取り１ａを逃が
している。これによつて該セラミツクス材１の損
傷が防止される。

回転軸が駆動されると、回転軸スリーブと摺動
する軸受部材を構成するリング状のセラミツクス
材１は、その外側を金属シエル２の円筒部分２ａ
と内方フランジ２ｃの内側によつて強固に固定さ
れて保護されているので、回転軸からセラミツク
ス材に加わるラジアル荷重は、総べて圧縮荷重と
なる。しかもこのセラミツクス材は、機械的性質
として圧縮強度が非常に高いため、上記のような
圧縮荷重を強力に支持することができる。

また、セラミツクス材はリング状に形成されて
いるので、金属シエル２の円筒内面に焼嵌めによ
つて取付ける際、例えばセグメント状に分割され
たもの等に比べて加工や作業が容易である。さら
にまた、該リング状のセラミツクス材の周端部に
は、面取り１ａやテーパ１ｂが設けられているの
で、比較的もろい性質を有するセラミツクス材の
損傷を防ぐことができる。

第２図は、本考案の他の実施例を示す要部断面
図であつて、この図に示された符号のうち、第１
図における符号と同一のものは同一ないし同類部
分を示すものとする。

この実施例では、軸受全体の形状として金属シ
エル２の構造が第１図に示された前記実施例のも
のと異なり、金属シエル２には、第１図における
ような外方フランジ２ｂがなく、円筒部分２ａに
段部２ｄが設けられているのみで、取付ビス５等
によつて胴体３に取付けられている。これらの両
実施例は、胴体への取付方法等に応じて適宜使い
分けられる。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によれば、リング
状のセラミツクス材を内径側に取付けた固定側部
材を、隅部に溝を有する段部を備えた金属シエル
で構成し、該段部に当接するように該金属シエル
の内径側に、両端部に面取りを施こしたリング状
のセラミツクス材を、前記溝と面とりとが対向す
るようにして焼嵌めにて取付けたことにより、次
のような効果が奏される。

(i) リング状セラミツクス材を金属シエルに焼嵌
めする時、面取りによつて該セラミツクス材が
入り易く、しかも金属シエル側段部隅部に設け
られた溝により、セラミツクス側の小さな面取
り部でも有効に逃がすことができるので、セラ
ミツクス材の損傷を防止することができる。

(ii) 液体中と気体中の双方で使用できるので、従
来の軸受潤滑水や配管が不要となる。

(iii) PV値が高くとることができるので、従来ボ
ールベアリングで使用していた個所にも使用す
ることができる。またゴム軸受等の代りに用い
る場合、極めて高い面圧荷重にも耐えられるの
で、軸受がコンパクトになる。

(iv) スラリ等の固形物を含んだ液体中にても使用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本考案のすべり軸受の異
なつた実施例を示す要部断面図、第３図Ａ及びＢ
は要部拡大説明図である。 １……セラミツクス材（軸受部材）、１ａ……
面取り、２……金属シエル、５……溝。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 液体中及び気体中で使用され、軸受部材を窒化
   珪素又は炭化珪素のリング状のセラミツクス材で
   構成し、該セラミツクス材を固定側部材の内径側
   に取付けたすべり軸受において、前記固定側部材
   を、隅部に溝５を有する段部を備えた金属シエル
   で構成し、該段部に当接するように該金属シエル
   の内径側に、両端部に面取り１ａを施こしたりリ
   ング状のセラミツクス材を、前記溝５と面取り１
   ａとが対向するようにして焼嵌めにて取付けたこ
   とを特徴とするすべり軸受。