JP2008008412A - Journal bearing unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クランク軸等のジャーナルを回転可能に支持するためのジャーナル軸受ユニットに関するものである。 The present invention relates to a journal bearing unit for rotatably supporting a journal such as a crankshaft.
クランク軸等のジャーナルを回転可能に支持するためのジャーナル軸受は、低トルクでかつ低騒音であるものが求められている。クランクジャーナルの軸受装置として、特許文献1に開示されるものがある。ここで、ジャーナル軸受として滑り軸受を使用すると、低速回転時に油膜が形成されないため、軸受のトルクが大きくなってしまう。また、ジャーナル軸受として転がり軸受を使用すると、高速回転時に潤滑油の攪拌抵抗により、トルクが大きくなってしまう。その状態を、図3に示す。これにより、異音が発生したり、軸受が焼き付いたりしてしまう。上記した結果、軸受トルクの観点から考えると、低速回転時には転がり軸受を使用することが望ましく、高速回転時には滑り軸受を使用することが望ましい。
本発明は、上記した不具合に鑑み、ジャーナル軸受において、ジャーナルの低速回転時及び高速回転時のいずれの場合においても、軸受のトルクが増大しないようにすることを課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to prevent an increase in bearing torque in a journal bearing in both cases of low speed rotation and high speed rotation of the journal.
上記課題を達成するための本発明は、クランク軸等のジャーナルを回転可能に支持するためのジャーナル軸受ユニットであって、内外の軌道輪とその間に配置された転動体とを有する転がり軸受と、内周面又は外周面に回転により流体幕を伴う滑り面が形成される滑り軸受とのうち、一方が固定部側に支持される外側軸受に構成され、他方が前記ジャーナルを回転可能に支持する内側軸受に構成されるようにラジアル方向に積層配置され、その積層配置形態にかかわらず前記ジャーナルは、その低速回転時においては、前記転がり軸受の内外の軌道輪の相対回転によって回転可能に支持される一方、その高速回転時においては、前記滑り軸受の滑り面を介して回転可能に支持されることを特徴としている。 The present invention for achieving the above object is a journal bearing unit for rotatably supporting a journal such as a crankshaft, and includes a rolling bearing having inner and outer races and rolling elements disposed therebetween, One of the sliding bearings having a sliding surface with a fluid curtain formed by rotation on the inner peripheral surface or the outer peripheral surface is configured as an outer bearing supported on the fixed portion side, and the other supports the journal rotatably. Arranged in a radial direction so as to form an inner bearing, the journal is supported rotatably by the relative rotation of the inner and outer races of the rolling bearing at the time of low-speed rotation regardless of the stacked arrangement form. On the other hand, at the time of high-speed rotation, it is supported so as to be rotatable through the sliding surface of the sliding bearing.
請求項1の発明では、滑り軸受と転がり軸受がラジアル方向に積層状態で配置されている。ジャーナルの低速回転時には、前記ジャーナルは転がり軸受によって回転可能に支持されため、軸受のトルクは小さくなる。また、ジャーナルの高速回転時には、前記ジャーナルは滑り軸受によって回転可能に支持されるため、軸受のトルクは小さくなる。この結果、ジャーナルの低速回転時及び高速回転時のいずれの場合であっても、軸受のトルクを小さくすることができ、異音の発生や焼付きを防止することができる。
In the invention of
請求項2の発明は、クランク軸等のジャーナルを回転可能に支持するためのジャーナル軸受ユニットであって、内外の軌道輪とその間に配置された転動体とを有する転がり軸受が固定部側に支持される外側軸受に構成され、前記ジャーナルに接する内周面又は前記外側軸受に接する外周面に回転により流体幕を伴う滑り面が形成される滑り軸受が、前記ジャーナルを回転可能に支持する内側軸受に構成されるようにラジアル方向に積層配置され、前記ジャーナルは、その低速回転時においては、前記外側軸受を構成する転がり軸受の前記内外の軌道輪の相対回転によって回転可能に支持される一方、その高速回転時においては、前記内側軸受を構成する滑り軸受の前記滑り面を介して回転可能に支持されることを特徴としている。
The invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明の特定の態様であり、滑り軸受が内側軸受となっていて、転がり軸受が外側軸受となって積層配置されている。ジャーナル軸受ユニットを上記のように構成することにより、ジャーナルのラジアル方向外周面と滑り軸受の内周面との間の滑り面に潤滑流体を供給するための機構を、容易に設けることができる。
The invention of
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明を前提として、前記滑り軸受は、前記内周面と前記外周面のうち、滑り面を構成する一方の面のはめあい公差がすきまばめ又は中間ばめであり、他方の面のはめあい公差がしまりばめであることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, on the premise of the first or second aspect of the present invention, the sliding bearing has a clearance fit or a fit tolerance of one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface constituting the sliding surface. It is an intermediate fit, and the fit tolerance of the other surface is a fit fit.
請求項3の発明では、滑り軸受のうち、滑り面を構成する一方の面のはめあい公差がすきまばめ又は中間ばめであるため、一方の面(滑り面の側の面)における部材の回転に支障は生じないと共に、他方の面のはめあい公差がしまりばめであるため、他方の面における部材が連れ回りするおそれはない。これにより、滑り軸受の一方の面における部材の回転が安定する。 In the invention of claim 3, since the fitting tolerance of one surface constituting the sliding surface of the sliding bearing is a clearance fit or an intermediate fit, the rotation of the member on one surface (the surface on the sliding surface side) Since there is no hindrance and the fit tolerance of the other surface is an interference fit, there is no possibility that the member on the other surface will be rotated. Thereby, the rotation of the member on one surface of the sliding bearing is stabilized.
請求項4の発明は、請求項2又は3の発明を前提として、前記ジャーナルの軸心部分には、そのアキシアル方向に潤滑流体の通し孔が設けられていると共に、滑り面に潤滑流体を供給するための排出孔が、前記通し孔と連通してラジアル方向に設けられていて、前記ジャーナルの通し孔を流れた潤滑流体が、前記排出孔を介して滑り面に供給されることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, on the premise of the second or third aspect of the present invention, a lubricating fluid through hole is provided in the axial direction of the journal shaft and the lubricating fluid is supplied to the sliding surface. A discharge hole for communicating with the through hole is provided in a radial direction, and the lubricating fluid flowing through the through hole of the journal is supplied to the sliding surface through the discharge hole. Yes.
請求項4の発明では、滑り面に供給される潤滑流体は、ジャーナルの軸心部分に設けられた通し孔及び前記通し孔と連通してラジアル方向に設けられた排出孔を介して供給されるため、その構成を簡単なものにすることができると共に、潤滑流体の供給を確実に行うことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the lubricating fluid supplied to the sliding surface is supplied through a through hole provided in the axial center portion of the journal and a discharge hole provided in the radial direction in communication with the through hole. Therefore, the configuration can be simplified, and the lubricating fluid can be reliably supplied.
本発明の実施例を説明する。図1は第1実施例のジャーナル軸受ユニットU1の側面断面図、図2は同じく正面図、図3はジャーナル1の回転速度に対する軸受のトルクの変位を表すグラフである。
Examples of the present invention will be described. 1 is a side sectional view of the journal bearing unit U1 of the first embodiment, FIG. 2 is a front view of the same, and FIG. 3 is a graph showing the displacement of the torque of the bearing with respect to the rotational speed of the
図1及び図2に示されるように、本発明の第1実施例のジャーナル軸受ユニットU1は、ジャーナル1の所定位置に嵌合装着される滑り軸受2と、滑り軸受2の外側でその外周面に嵌合装着される転がり軸受(本実施例の場合、玉軸受3)とを有している。ジャーナル1と滑り軸受2との滑り面4とのはめあい公差は、すきまばめ(又は中間ばめ)であり、滑り軸受2と玉軸受3の内輪5とのはめあい公差はしまりばめである。そして、玉軸受3の外輪6は、ハウジング7に固定されている。このため、第1実施例のジャーナル軸受ユニットU1では、ジャーナル1は、滑り軸受2に対して回転可能に支持されると共に、ジャーナル1と滑り軸受2とが一体になって、複数個の転動体(玉8)を介して玉軸受3の外輪6に対して回転可能に支持される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the journal bearing unit U1 of the first embodiment of the present invention includes a slide bearing 2 fitted and mounted at a predetermined position of the
滑り軸受2の内周面には、潤滑油を貯留するための溝部9が全周に亘って形成されている。また、ジャーナル1の軸心部分には、アキシアル方向に潤滑油の通し孔10が設けられている。ジャーナル1において滑り軸受2の溝部9と対応する部分には、通し孔10と連通する排出孔11が、ラジアル方向に設けられている。ジャーナル1の通し孔10を流れた潤滑油は、排出孔11から排出され、滑り軸受2の溝部9にいったん貯留された後、滑り面4に流出する。これにより、滑り面4(ジャーナル1のラジアル方向周辺部と滑り軸受2の内周面)との間に油膜が形成され、ジャーナル1が回転可能に支持される。
A
ここで、滑り軸受2は、自己潤滑性を有する金属材料(例えば、銅、モリブデン、タングステン)や自己潤滑性金属基の複合材料、フッ素系樹脂で製作することが望ましい。これにより、潤滑油の欠損が回避され易くなると共に、本発明に係るジャーナル軸受ユニットU1を大気中のみならず、真空中でも使用することができる。 Here, the sliding bearing 2 is preferably manufactured from a self-lubricating metal material (for example, copper, molybdenum, tungsten), a self-lubricating metal-based composite material, or a fluorine resin. Thereby, the loss of the lubricating oil is easily avoided, and the journal bearing unit U1 according to the present invention can be used not only in the atmosphere but also in a vacuum.
第1実施例のジャーナル軸受ユニットU1の作用について説明する。ジャーナル1が回転し始めた時点においては、ジャーナル1の軸心部分に設けられた通し孔10を流れた潤滑油が排出孔5から排出されるものの、滑り面4には十分な油膜が形成されていない。このため、ジャーナル1は滑り軸受2に対してスムーズに回転できず、トルクが大きくなってしまう。しかし、本実施例のジャーナル軸受ユニットU1では、滑り軸受2の外側に玉軸受3が取り付けられている。そして、玉軸受3の回転開始時のトルクは小さい。しかも、滑り軸受2と玉軸受3の内輪5とのはめあい公差は、しまりばめである。この結果、ジャーナル1、滑り軸受2及び玉軸受3の内輪5は一体となり、各玉8を介して玉軸受3の外輪6に対して回転される。これにより、ジャーナル1の低速回転時のトルクが小さくなる。
The operation of the journal bearing unit U1 of the first embodiment will be described. When the
ジャーナル1の回転が徐々に高速になるのに伴い、玉軸受3における潤滑油の攪拌抵抗が大きくなり、玉軸受3のトルクが大きくなる。また、滑り面4には油膜が形成されるため、滑り軸受2のトルクは小さくなる。図3において、ジャーナル1の回転速度に対する滑り軸受2及び玉軸受3の各トルク曲線12,13をグラフに示す。図3に示されるように、ジャーナル1の低速回転時においては滑り軸受2のトルクが大きく、高速回転時においては、玉軸受3のトルクが大きい。そして、ジャーナル1の回転速度が所定値に達すると、両トルク曲線12,13が交差する。そのときのジャーナル1の臨界回転速度(両トルク曲線12,13の交点)を、符号14で示す。ジャーナル1の回転速度が臨界回転速度14よりも大きくなって、滑り軸受2のトルクが玉軸受3のそれよりも小さくなると、ジャーナル1の回転は滑り軸受2によって支持される。このとき、玉軸受3は、ほぼ静止状態に保持される。
As the rotation of the
上記した結果、第1実施例のジャーナル軸受ユニットU1のトルク曲線15は、図3において破線で示されるように、ジャーナル1の回転速度が臨界回転速度14よりも小さい場合には、滑り軸受2のトルク曲線12とほぼ同一となり、ジャーナル1の回転速度が臨界回転速度14よりも大きくなると、玉軸受3のトルク曲線13とほぼ同一となる。即ち、本発明に係るジャーナル軸受ユニットU1では、回転速度の大小にかかわらず、軸受のトルクは小さくなり、異音の発生や焼付きが防止される。
As a result of the above, the
上記した第1実施例のジャーナル軸受ユニットU1の場合、ジャーナル1と滑り軸受2とのはめあい公差は、すきまばめであり、滑り軸受2と玉軸受3の内輪5とのはめあい公差は、しまりばめである。換言すれば、ジャーナル1と滑り軸受2との間に滑り面4が形成されている。この場合、ジャーナル1から滑り面4に潤滑油を供給することができるため、潤滑油を供給するための機構が簡単になるという利点がある。しかし、ジャーナル1と滑り軸受2のはめあい公差をしまりばめとし、滑り軸受2と玉軸受3の内輪5とのはめあい公差を、すきまばめとしてもよい。この場合、ジャーナル1と滑り軸受2とが一体に回転され、滑り軸受2と玉軸受3の内輪5との間に滑り面4が形成される。
In the case of the journal bearing unit U1 of the first embodiment described above, the fit tolerance between the
次に、第2実施例のジャーナル軸受ユニットU2について説明する。図4に示されるように、第2実施例のジャーナル軸受ユニットU2は、内側に玉軸受3が配置されていて、外側に滑り軸受2が配置された形態である。即ち、ジャーナル1に玉軸受3がしまりばめによって嵌合装着されていて、玉軸受3の外輪6に滑り軸受2がすきまばめによって嵌合装着されている。これにより、滑り軸受2と玉軸受3の外輪6との間に滑り面16が形成されている。滑り軸受2への潤滑油の供給は、ハウジング7に設けられた供給孔17から行われる。第2実施例のジャーナル軸受ユニットU2では、ジャーナル1の低速回転時には、ジャーナル1は玉軸受3によって回転され、同じく高速回転時には、ジャーナル1は玉軸受3と一体になり、滑り軸受2によって回転される。このため、第1実施例のジャーナル軸受ユニットU1と同様な効果が奏される。
Next, the journal bearing unit U2 of the second embodiment will be described. As shown in FIG. 4, the journal bearing unit U2 of the second embodiment has a configuration in which the ball bearing 3 is disposed on the inner side and the
上記した各実施例のジャーナル軸受ユニットU1,U2では、滑り軸受2の滑り面4,16に潤滑油が供給され、油膜を形成する場合である。しかし、各滑り面4,16に供給される流体は、潤滑油以外のもの(例えば気体)であってもよい。また、各滑り面4,16を静圧軸受又は動圧軸受としてもよい。
In the journal bearing units U1 and U2 of the above-described embodiments, the lubricating oil is supplied to the sliding
U1,U2:ジャーナル軸受ユニット
1:ジャーナル
2:滑り軸受
3:玉軸受(転がり軸受)
4:滑り面
5:内輪(内側の軌道面)
6:外輪(外側の軌道面)
7:ハウジング(固定部側)
8:玉(転動体)
10:通し孔
11:排出孔
U1, U2: Journal bearing unit
1: Journal
2: Sliding bearing
3: Ball bearing (rolling bearing)
4: Sliding surface
5: Inner ring (inner raceway surface)
6: Outer ring (outer raceway surface)
7: Housing (fixed part side)
8: Ball (rolling element)
10: Through hole
11: Discharge hole
Claims (4)
内外の軌道輪とその間に配置された転動体とを有する転がり軸受と、内周面又は外周面に回転により流体膜を伴う滑り面が形成される滑り軸受とのうち、一方が固定部側に支持される外側軸受に構成され、他方が前記ジャーナルを回転可能に支持する内側軸受に構成されるようにラジアル方向に積層配置され、その積層配置形態にかかわらず前記ジャーナルは、
その低速回転時においては、前記転がり軸受の内外の軌道輪の相対回転によって回転可能に支持される一方、
その高速回転時においては、前記滑り軸受の滑り面を介して回転可能に支持されることを特徴とするジャーナル軸受ユニット。 A journal bearing unit for rotatably supporting a journal such as a crankshaft,
One of the rolling bearing having inner and outer races and rolling elements arranged therebetween and the sliding bearing having a sliding surface with a fluid film formed by rotation on the inner or outer peripheral surface is on the fixed portion side. The outer bearing is configured to be supported, and the other is configured to be stacked in a radial direction so as to be configured as an inner bearing that rotatably supports the journal.
At the time of the low-speed rotation, while being supported rotatably by the relative rotation of the inner and outer races of the rolling bearing,
The journal bearing unit, wherein the journal bearing unit is rotatably supported through the sliding surface of the sliding bearing during the high-speed rotation.
内外の軌道輪とその間に配置された転動体とを有する転がり軸受が固定部側に支持される外側軸受に構成され、前記ジャーナルに接する内周面又は前記外側軸受に接する外周面に回転により油膜を伴う滑り面が形成される滑り軸受が、前記ジャーナルを回転可能に支持する内側軸受に構成されるようにラジアル方向に積層配置され、前記ジャーナルは、
その低速回転時においては、前記外側軸受を構成する転がり軸受の前記内外の軌道輪の相対回転によって回転可能に支持される一方、
その高速回転時においては、前記内側軸受を構成する滑り軸受の前記滑り面を介して回転可能に支持されることを特徴とするジャーナル軸受ユニット。 A journal bearing unit for rotatably supporting a journal such as a crankshaft,
A rolling bearing having inner and outer races and rolling elements arranged therebetween is configured as an outer bearing supported on the fixed portion side, and an oil film is rotated by rotation on an inner peripheral surface in contact with the journal or an outer peripheral surface in contact with the outer bearing. Are arranged in a radial direction so as to be configured as an inner bearing that rotatably supports the journal,
At the time of the low-speed rotation, while being supported rotatably by the relative rotation of the inner and outer races of the rolling bearing constituting the outer bearing,
A journal bearing unit, wherein the journal bearing unit is rotatably supported through the sliding surface of the sliding bearing constituting the inner bearing during the high-speed rotation.
前記ジャーナルの通し孔を流れた潤滑流体が、前記排出孔を介して滑り面に供給されることを特徴とする請求項2又は3に記載のジャーナル軸受ユニット。 In the axial center portion of the journal, a through hole for lubricating fluid is provided in the axial direction, and a discharge hole for supplying the lubricating fluid to the sliding surface is provided in the radial direction in communication with the through hole. Being
4. The journal bearing unit according to claim 2, wherein the lubricating fluid that has flowed through the through hole of the journal is supplied to the sliding surface through the discharge hole.
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2006
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