JPS6199721A - 水中スラスト軸受 - Google Patents
水中スラスト軸受Info
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- JPS6199721A JPS6199721A JP22107884A JP22107884A JPS6199721A JP S6199721 A JPS6199721 A JP S6199721A JP 22107884 A JP22107884 A JP 22107884A JP 22107884 A JP22107884 A JP 22107884A JP S6199721 A JPS6199721 A JP S6199721A
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- spiral
- thrust bearing
- plate
- sintered material
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
- F16C33/107—Grooves for generating pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
- F16C17/045—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. spiral groove thrust bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
- F16C17/08—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only for supporting the end face of a shaft or other member, e.g. footstep bearings
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- Fluid Mechanics (AREA)
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- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分腎〕
本発明は、ポンプ、撹拌機、水中ポンプや水中モータ等
に使用される動圧効果を利用したスラスト軸受に関する
ものである。
に使用される動圧効果を利用したスラスト軸受に関する
ものである。
（従来技ｆｉ）
従来のこの種のスラスト軸受の例を第３図に示す、第３
図は水中モータのティルティング型スラスト軸受部であ
り、回転軸ｌと一体に回転する上部支持体２にディスク
３を固定し、該ディスク３に対向して、固定軸４に対し
て球面５で支持され回転しないようにビン６に係合され
た下部支持体７の上部に、パッド８を回動しないように
取りつけて構成されている。
図は水中モータのティルティング型スラスト軸受部であ
り、回転軸ｌと一体に回転する上部支持体２にディスク
３を固定し、該ディスク３に対向して、固定軸４に対し
て球面５で支持され回転しないようにビン６に係合され
た下部支持体７の上部に、パッド８を回動しないように
取りつけて構成されている。
また、他の従来技術として、例えば特公昭４１−１２１
２１号公報に開示された動圧型スパイラルスラスト軸受
が挙げられる。
２１号公報に開示された動圧型スパイラルスラスト軸受
が挙げられる。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら上記の如き従来のものにおいては、例えば
第３図に示すものにおいては、互いに摺動するディスク
３とパッド８の両面に、使用中摩耗によりまた異物の侵
入等によって凹凸が生じると、該凹凸部に熱が発生し、
この熱による材料の凝着が行われるいわゆる凝着摩耗が
生し易く、また大きな潤滑効果を発揮させるために粘性
の大きい潤滑液が必要であり、この潤滑液のソールや冷
却方法また潤滑液の劣化などに問題があり、また温泉、
地熱水などの高温液体には使用できず、水中で使用する
には限界がある、等の欠点があった。また、スラスト負
荷容量を大きくするためには大型のものを必要とした。
第３図に示すものにおいては、互いに摺動するディスク
３とパッド８の両面に、使用中摩耗によりまた異物の侵
入等によって凹凸が生じると、該凹凸部に熱が発生し、
この熱による材料の凝着が行われるいわゆる凝着摩耗が
生し易く、また大きな潤滑効果を発揮させるために粘性
の大きい潤滑液が必要であり、この潤滑液のソールや冷
却方法また潤滑液の劣化などに問題があり、また温泉、
地熱水などの高温液体には使用できず、水中で使用する
には限界がある、等の欠点があった。また、スラスト負
荷容量を大きくするためには大型のものを必要とした。
また、特公昭４１−１２１２１号公報に示されたものに
おいては次の如き問題点がある。即ち、ポンプ、撹拌機
、水中ポンプや水中モータを駆動する際、配線ミスのた
め羽根車軸を逆方向に回転させる場合がある。そして室
軸型ポンプ等にあっては、自重分のスラスト荷重が軸受
けに負荷されたままで回転することがある。
おいては次の如き問題点がある。即ち、ポンプ、撹拌機
、水中ポンプや水中モータを駆動する際、配線ミスのた
め羽根車軸を逆方向に回転させる場合がある。そして室
軸型ポンプ等にあっては、自重分のスラスト荷重が軸受
けに負荷されたままで回転することがある。
上記の軸受においては運転点によっては軸が逆回転する
と動圧が全く発生せず、材料によっては焼付きが生じる
欠点があった。
と動圧が全く発生せず、材料によっては焼付きが生じる
欠点があった。
本発明は、従来のものの上記の問題点を解決し、水中で
使用する条件下で簡単なかつ小寸法の構成でスラスト負
荷容量が大きく、かつ摩耗損失が少なく、摩耗事故のお
それのないスラスト軸受を提供することを目的とするも
のである。
使用する条件下で簡単なかつ小寸法の構成でスラスト負
荷容量が大きく、かつ摩耗損失が少なく、摩耗事故のお
それのないスラスト軸受を提供することを目的とするも
のである。
（問題点を解決するための手段〕
本発明は上記の問題点を解決する手段として表面及び裏
面に、軸方向の投影面上で互いに逆向きのスパイラルｒ
ｎを形成したセラミック製普反と、２亥セラミツクス製
板の表面及び裏面にそれぞれ対向する摺動面を存する二
つの摺動部材とを備え、該二つの摺動部材は一方が回転
可能に、他方が固定されて支承され、かつ該二つの摺動
部材は、硬質焼結材料、軟１に焼結材料、鋳鉄及び炭化
珪素セラミックスの何れかの材料が用いられ前記セラミ
ックス製板の表面及び裏面と、これに対向する前記二つ
の摺動面とより成る二つの摺動部を、水中に没せしめた
状態で相対的回転運動を行うよう支承し、該相対的回転
運動によって生ずる動圧によりスラストを支えるように
構成したことを特徴とする水中スラスト軸受を提供する
ものである。
面に、軸方向の投影面上で互いに逆向きのスパイラルｒ
ｎを形成したセラミック製普反と、２亥セラミツクス製
板の表面及び裏面にそれぞれ対向する摺動面を存する二
つの摺動部材とを備え、該二つの摺動部材は一方が回転
可能に、他方が固定されて支承され、かつ該二つの摺動
部材は、硬質焼結材料、軟１に焼結材料、鋳鉄及び炭化
珪素セラミックスの何れかの材料が用いられ前記セラミ
ックス製板の表面及び裏面と、これに対向する前記二つ
の摺動面とより成る二つの摺動部を、水中に没せしめた
状態で相対的回転運動を行うよう支承し、該相対的回転
運動によって生ずる動圧によりスラストを支えるように
構成したことを特徴とする水中スラスト軸受を提供する
ものである。
本発明の氷中スラスト軸受は、炭化珪素などのセラミフ
クスからなる中間板の表と裏とにスパイラル溝が形成さ
れており、このスパイラルが形成されている面と対向す
る面を構成する材料としてルブレス等の軟質焼結材料、
超硬合金のような硬質焼結材料、鋳鉄、ＳｉＣセラミッ
クスのいづれかの材料が用いられているので水中で摺動
する場合、極めて良好な摺動性能が得られる。
クスからなる中間板の表と裏とにスパイラル溝が形成さ
れており、このスパイラルが形成されている面と対向す
る面を構成する材料としてルブレス等の軟質焼結材料、
超硬合金のような硬質焼結材料、鋳鉄、ＳｉＣセラミッ
クスのいづれかの材料が用いられているので水中で摺動
する場合、極めて良好な摺動性能が得られる。
また、本発明において炭化珪素セラミックスの中間板に
は表裏に軸方向の投影面において逆方向のスパイラル溝
が形成されているため軸の回転方向が正転時、逆転時の
いずれにおいても片面においてはスパイラル溝に沿って
水が外周から中間板の内部に流入する力が生じ、その結
果として高い圧力が発生して摺動抵抗を著しく減少させ
、また他方の面においてはスパイラル溝にそって内部の
水が外周方向へ流れる方向の力が作用するので中間板と
対向する受板とが互いに密着し固定されることになり、
いづれの回転方向であっても水中で良好な摺動特性を示
す。
は表裏に軸方向の投影面において逆方向のスパイラル溝
が形成されているため軸の回転方向が正転時、逆転時の
いずれにおいても片面においてはスパイラル溝に沿って
水が外周から中間板の内部に流入する力が生じ、その結
果として高い圧力が発生して摺動抵抗を著しく減少させ
、また他方の面においてはスパイラル溝にそって内部の
水が外周方向へ流れる方向の力が作用するので中間板と
対向する受板とが互いに密着し固定されることになり、
いづれの回転方向であっても水中で良好な摺動特性を示
す。
また、本発明において、中間板の表面粗さが２μｍ以下
であるならば、水中での摩擦係数 μが０．Ｏｌと低い
値となるが、この表面粗さをさらに０．４μｍ以下とす
れば、水中での摩擦係数 μが０．００２以下となり、
極めて低い値となる。
であるならば、水中での摩擦係数 μが０．Ｏｌと低い
値となるが、この表面粗さをさらに０．４μｍ以下とす
れば、水中での摩擦係数 μが０．００２以下となり、
極めて低い値となる。
以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。
第１図は、本発明の一実施例を示す縦断面図で、回転軸
ｌと一体に回転する上部支持体２に、上部受板１２が充
填材を介して固定され、また固定軸４に球面５．で支持
された下部支持体７に、下部受板１３が充填材を介して
固定され、これら両受板１２と１３の間に、表裏両面に
逆方向の向きのスパイラル溝をそれぞれ形成したＳｉＣ
からなる中間Ｆｉ１０が挿入され、これらが、内部に潤
滑液の充満する軸受室１４に収納されている。なお、図
中、１５は中間板ｌＯが半径方向に移動しないための支
持体を示し、受板１２．１３はＦｅ１２で構成されてい
る。
ｌと一体に回転する上部支持体２に、上部受板１２が充
填材を介して固定され、また固定軸４に球面５．で支持
された下部支持体７に、下部受板１３が充填材を介して
固定され、これら両受板１２と１３の間に、表裏両面に
逆方向の向きのスパイラル溝をそれぞれ形成したＳｉＣ
からなる中間Ｆｉ１０が挿入され、これらが、内部に潤
滑液の充満する軸受室１４に収納されている。なお、図
中、１５は中間板ｌＯが半径方向に移動しないための支
持体を示し、受板１２．１３はＦｅ１２で構成されてい
る。
上記中間板１０は、１Ａ２１１にその正面図が示されて
いるように、その表面及び裏面にはスパイラル溝１１（
図で黒い部分）が互いに向きを逆にして設けられており
、このスパイラル溝１１の向きは、該スパイラルｒＡｌ
ｌに接して回転する摺動面を存する摺動部材としての下
部受板１２によって流体が中間板ＩＯの周辺部よりスパ
イラル溝１１に沿って中心部（図の黒い部分で、凹部を
形成している。）へ誘導され両板ｌＯと上部光［１２と
の間で動圧効果を生しるような方向に形成される。
いるように、その表面及び裏面にはスパイラル溝１１（
図で黒い部分）が互いに向きを逆にして設けられており
、このスパイラル溝１１の向きは、該スパイラルｒＡｌ
ｌに接して回転する摺動面を存する摺動部材としての下
部受板１２によって流体が中間板ＩＯの周辺部よりスパ
イラル溝１１に沿って中心部（図の黒い部分で、凹部を
形成している。）へ誘導され両板ｌＯと上部光［１２と
の間で動圧効果を生しるような方向に形成される。
そして本実施例では、Ｆｉｌｏを構成する硬質材として
セラミックス材が使用され、また上部受板１２、下部受
板１３には、例えば、ＳｉＣセラミックス、硬質焼結材
料、軟質焼結材料、鋳鉄のいずれかが使用される。
セラミックス材が使用され、また上部受板１２、下部受
板１３には、例えば、ＳｉＣセラミックス、硬質焼結材
料、軟質焼結材料、鋳鉄のいずれかが使用される。
なお、このＳｉＣセラミックス材は、耐蝕性に優れてい
る反面、加工性が悪いため、 その表面に３〜５０μｒ
ｎの極めて浅いスパイラル状の溝加工を施すことは容易
ではないが、所定形状のセラミックス類の被加工材の表
面を、所定形状のスパイラル状の樹脂マスクで遮蔽した
上、微粉のアルミナ賞研削材を上記樹脂マスク上に噴射
するシッソトプラスト加工法により、極めて短時間にス
パイラル溝を形成す蚤ことができる。またレーザ加工も
可能である。上記のスパイラル状の樹脂マスクは、例え
ば二層のベースフィルムと、粘着性を存する渦模（裏に
形成されたレジンと、保護用紙との四層からなり、写真
製版技術を利用して精密なスパイラル形状に仕上げるこ
とができる。そしてここで使用されたセラミックス板は
、２μｍの厚さの常圧焼結型５ｉＣ（炭化珪素）で、深
さ１０μｍのスパイラル溝が前記シッフドプラストを用
いて加工されている。
る反面、加工性が悪いため、 その表面に３〜５０μｒ
ｎの極めて浅いスパイラル状の溝加工を施すことは容易
ではないが、所定形状のセラミックス類の被加工材の表
面を、所定形状のスパイラル状の樹脂マスクで遮蔽した
上、微粉のアルミナ賞研削材を上記樹脂マスク上に噴射
するシッソトプラスト加工法により、極めて短時間にス
パイラル溝を形成す蚤ことができる。またレーザ加工も
可能である。上記のスパイラル状の樹脂マスクは、例え
ば二層のベースフィルムと、粘着性を存する渦模（裏に
形成されたレジンと、保護用紙との四層からなり、写真
製版技術を利用して精密なスパイラル形状に仕上げるこ
とができる。そしてここで使用されたセラミックス板は
、２μｍの厚さの常圧焼結型５ｉＣ（炭化珪素）で、深
さ１０μｍのスパイラル溝が前記シッフドプラストを用
いて加工されている。
この実施例によれば、回転軸ｌにｒ＠重負荷をかけた状
態で正方向に回転させると、中間板１０の表面のスパイ
ラル溝１１は、潤滑液をを周辺部より中心部へ向かって
強制移動させるのに伴い動圧を発生し、対向両面間に所
要の厚さの液膜が形成されて推力荷重を支える。他方、
裏面のスパイラル溝は、回転軸ｌの回転につれて共に回
転しようとするが、その溝の向きが表面とは逆方向に形
成されているので動圧効果が生ぜず、中心部より周辺部
へ導１１内の液が排除されようとして両面間に吸引力が
働くので、該中間板１０は下部受板１３に完全に密着さ
れる。従って中間板１０をハウジングの受仮に接着する
必要がなくなるので、接着による熱膨張差による割れの
心配もなく、高温用軸受としても使用することができる
。
態で正方向に回転させると、中間板１０の表面のスパイ
ラル溝１１は、潤滑液をを周辺部より中心部へ向かって
強制移動させるのに伴い動圧を発生し、対向両面間に所
要の厚さの液膜が形成されて推力荷重を支える。他方、
裏面のスパイラル溝は、回転軸ｌの回転につれて共に回
転しようとするが、その溝の向きが表面とは逆方向に形
成されているので動圧効果が生ぜず、中心部より周辺部
へ導１１内の液が排除されようとして両面間に吸引力が
働くので、該中間板１０は下部受板１３に完全に密着さ
れる。従って中間板１０をハウジングの受仮に接着する
必要がなくなるので、接着による熱膨張差による割れの
心配もなく、高温用軸受としても使用することができる
。
また始動時、配線等のミスで逆方向に回転させたときは
、中間板１０の表側のスパイラル溝内の潤滑液が周辺部
へ排除されることになって、下部受板１２と中間Ｆｉｌ
ｏ間に吸引力が働き、中間板ＩＯは回転軸ｌと一体にな
って回転するようになる。従って、動圧効果は、該中間
板１０の裏面のスパイラル溝１１と下部受板１３との間
に形成されるので、逆回転時にも、正回転時と同一のス
ラスト荷重を受けることができる。
、中間板１０の表側のスパイラル溝内の潤滑液が周辺部
へ排除されることになって、下部受板１２と中間Ｆｉｌ
ｏ間に吸引力が働き、中間板ＩＯは回転軸ｌと一体にな
って回転するようになる。従って、動圧効果は、該中間
板１０の裏面のスパイラル溝１１と下部受板１３との間
に形成されるので、逆回転時にも、正回転時と同一のス
ラスト荷重を受けることができる。
またこの実施例では、中間板ｌＯを前記のようにＳｉＣ
セラミック材で構成しているので、スパイラルｒｉｌｌ
が３〜５０μｍの深さの溝で十分な軸受能力を発揮する
ことから、素材のセラミックスも経済的な肉厚、例えば
ＳｉＣでは１〜２μｍの厚みでよく、しかも前記のよう
に、支持受板に対する吸引作用によって金属材料等への
接着の必要がないので、前記のようにコスト的にも安価
に製造でき、また接着に伴う熱膨張差による割れの心配
もないので、高温用としても都合がよい。
セラミック材で構成しているので、スパイラルｒｉｌｌ
が３〜５０μｍの深さの溝で十分な軸受能力を発揮する
ことから、素材のセラミックスも経済的な肉厚、例えば
ＳｉＣでは１〜２μｍの厚みでよく、しかも前記のよう
に、支持受板に対する吸引作用によって金属材料等への
接着の必要がないので、前記のようにコスト的にも安価
に製造でき、また接着に伴う熱膨張差による割れの心配
もないので、高温用としても都合がよい。
また、潤滑液として水を使用しているので、従来のティ
ルティング型スラスト軸受を用いる場合のような潤滑液
のシールや冷却方法に問題がなく、その劣化が生ぜず、
耐荷重が大でイＳ鎖性に富み、前記同様高温用にも通し
ている。
ルティング型スラスト軸受を用いる場合のような潤滑液
のシールや冷却方法に問題がなく、その劣化が生ぜず、
耐荷重が大でイＳ鎖性に富み、前記同様高温用にも通し
ている。
第４図は、スラスト軸受試験装置の概要図であって、ス
ラスト軸受２Ｉを形成する供試軸受部材２１Ａ、２１Ｂ
の一方の軸受２１Ａは、可変速モータ（ＩＯ〜５０００
ｒ ｐ ｍ） ２４よりプーリ２５を経て駆動される
回転軸２３の端に取りつけられ、他方の軸受２１Ｂは、
油圧シリンダ（〜５０００ｋｇｒ）２８、ロードセル３
０を経て堆力軸２７の端部に取りつけられる１図中、２
２は軸受、２５はプーリ、２６はトルクメータ、２９は
油圧ポンプを示す。
ラスト軸受２Ｉを形成する供試軸受部材２１Ａ、２１Ｂ
の一方の軸受２１Ａは、可変速モータ（ＩＯ〜５０００
ｒ ｐ ｍ） ２４よりプーリ２５を経て駆動される
回転軸２３の端に取りつけられ、他方の軸受２１Ｂは、
油圧シリンダ（〜５０００ｋｇｒ）２８、ロードセル３
０を経て堆力軸２７の端部に取りつけられる１図中、２
２は軸受、２５はプーリ、２６はトルクメータ、２９は
油圧ポンプを示す。
本実施例の水中スラスト軸受を、上記第４図のスラスト
軸受状ｕｖ装置で、軸受部材２１Ａ、２１Ｂを両受板と
し、軸受部材２１Ｂにセラミ７クス板を固定してテスト
した結果を？Ｉ１表に例示する。
軸受状ｕｖ装置で、軸受部材２１Ａ、２１Ｂを両受板と
し、軸受部材２１Ｂにセラミ７クス板を固定してテスト
した結果を？Ｉ１表に例示する。
（以下余白）
第１表
第１表は中間板のセラミックスとしてＡａｇｏｓ・Ｓｉ
、Ｎａ及び本発明のＳｉＣとさまざまな材料を用い、ま
た受板の材料としてルブレス（軟質焼結材料）、ＷＣ（
硬質焼結調料）、Ｆｅ１２（鋳鉄）、５ＵＳ３０４（ス
テンレス鋼）等さまざまな材料を用いまた、中間板の厚
さ２・ｍｍ、直径１３５ｍｍのものを用い、その表と奥
には各々１５本のスパイラル溝を形成したものを用いた
。そして、水中において２０００ｒｐｍの回転速度で回
転させた時の限界負荷面圧は第１表の通りであり、嵐１
〜５の組合せにおいては掻めて高いスラスト荷重に耐え
ることが判る。
、Ｎａ及び本発明のＳｉＣとさまざまな材料を用い、ま
た受板の材料としてルブレス（軟質焼結材料）、ＷＣ（
硬質焼結調料）、Ｆｅ１２（鋳鉄）、５ＵＳ３０４（ス
テンレス鋼）等さまざまな材料を用いまた、中間板の厚
さ２・ｍｍ、直径１３５ｍｍのものを用い、その表と奥
には各々１５本のスパイラル溝を形成したものを用いた
。そして、水中において２０００ｒｐｍの回転速度で回
転させた時の限界負荷面圧は第１表の通りであり、嵐１
〜５の組合せにおいては掻めて高いスラスト荷重に耐え
ることが判る。
なお、このときの、スパイラル溝が形成されているＳｉ
Ｃセラミックスの表面粗さは０．３μｍであった。
Ｃセラミックスの表面粗さは０．３μｍであった。
第５図は、第１表のぬ４に示したβ−３ｉＣセラミック
ス−タングステンカーバイドの組合せになる水中スラス
ト軸受における、セラミ７クス側の表面粗さを ０．１
ｐｍ、 ０．３ ｐｍ、０．５ｐｍ、１．８ｐｍと変
化させた場合の限界負荷面圧と摩擦係数μを示したもの
であって表面粗さか０．１ｕｍ、０．３μｍにおいては
本試験ｖｔ置ではＶｔＷ！容量が不足しているため限界
値にまで達しなかったものである。
ス−タングステンカーバイドの組合せになる水中スラス
ト軸受における、セラミ７クス側の表面粗さを ０．１
ｐｍ、 ０．３ ｐｍ、０．５ｐｍ、１．８ｐｍと変
化させた場合の限界負荷面圧と摩擦係数μを示したもの
であって表面粗さか０．１ｕｍ、０．３μｍにおいては
本試験ｖｔ置ではＶｔＷ！容量が不足しているため限界
値にまで達しなかったものである。
第５図から明らかなように表面粗さが０．４ μｍ以下
であれば水中での条件においても極めて良好なＷＩ勤時
特性示すことがわかる。
であれば水中での条件においても極めて良好なＷＩ勤時
特性示すことがわかる。
また何れの試験でも、動圧を生じない側の面間では中間
板は回転していないことが、確認された。
板は回転していないことが、確認された。
これは、スパイラル溝で動圧効果を育するときの摩擦係
数が例えば０．００３であるとき、このときの裏面と対
向受板間での摩擦係数は０．３前後であり、両面間には
回転トルク値として約１００倍以上の差があることによ
るためである。
数が例えば０．００３であるとき、このときの裏面と対
向受板間での摩擦係数は０．３前後であり、両面間には
回転トルク値として約１００倍以上の差があることによ
るためである。
なお、本発明の水中スラスト軸受における中間板の材質
は、反応性５ｉ−３ｉＣセラミツクス、β−５ｉＣセラ
ミフクス、α−３ｉＣセラミツクス等さまざまな炭化珪
素セラミックスが通用される。また、この水中スラスト
軸受は、ポンプや水中ポンプや水中モータばかりでなく
、一般の推力軸受としても使用できる。
は、反応性５ｉ−３ｉＣセラミツクス、β−５ｉＣセラ
ミフクス、α−３ｉＣセラミツクス等さまざまな炭化珪
素セラミックスが通用される。また、この水中スラスト
軸受は、ポンプや水中ポンプや水中モータばかりでなく
、一般の推力軸受としても使用できる。
このような構造において、スパイラルが形成されている
セラミックスの表面粗さと、これと対向する受板の表面
粗さとはそのｔｉ動特性に大きな影響を与える。
セラミックスの表面粗さと、これと対向する受板の表面
粗さとはそのｔｉ動特性に大きな影響を与える。
まず、スパイラルが形成されているセラミックスの表面
粗さについては、研削加工であれば、２μｒｎ４１度と
なるが、この研削面を用いた試験では、第１表ｍｌの＾
Ｉｔ’ｓの水中での発生動圧が１゜１９ＭＰａと低下し
、 また同表 Ｎａ７のβ−８ｔＣの水中での発生動圧
が２．７ Ｍ Ｐ ａと低下する。
粗さについては、研削加工であれば、２μｒｎ４１度と
なるが、この研削面を用いた試験では、第１表ｍｌの＾
Ｉｔ’ｓの水中での発生動圧が１゜１９ＭＰａと低下し
、 また同表 Ｎａ７のβ−８ｔＣの水中での発生動圧
が２．７ Ｍ Ｐ ａと低下する。
第５図は第１表中−７の組み合わせにおいて、β−３ｉ
Ｃの表面粗さを変化させた場合の摺動特性を計測した結
果であり、たて軸は限界負荷面圧（ＭＰａ）と摩擦係数
（μ）を示し、よこ軸は表面粗さくμｍ）を示す。
Ｃの表面粗さを変化させた場合の摺動特性を計測した結
果であり、たて軸は限界負荷面圧（ＭＰａ）と摩擦係数
（μ）を示し、よこ軸は表面粗さくμｍ）を示す。
潤滑方式として水潤滑を用いた場合の試験結果を第５図
にてＡ、、Ａ！に示す、これにより明らかなように、表
面粗さが研削加工により到達できる範囲である２μｍ以
下であれば摩擦係数μが０．０１以下となり、かなり良
好な性質を示すが、この表面粗さをランプ仕上げ等によ
って０．４μ以下となるようにすれば、その性質は飛躍
的に向上してμｍ０．００１以下となる。従ってスパイ
ラル溝が形成されている面の仕上げはランプ仕上げがよ
り望ましい。
にてＡ、、Ａ！に示す、これにより明らかなように、表
面粗さが研削加工により到達できる範囲である２μｍ以
下であれば摩擦係数μが０．０１以下となり、かなり良
好な性質を示すが、この表面粗さをランプ仕上げ等によ
って０．４μ以下となるようにすれば、その性質は飛躍
的に向上してμｍ０．００１以下となる。従ってスパイ
ラル溝が形成されている面の仕上げはランプ仕上げがよ
り望ましい。
他方、スパイラル溝が形成されているセラミックス表面
と対向する面である受板の表面の粗さについてみると、
受板の材料によって仕上げの度合が異なってくる。
と対向する面である受板の表面の粗さについてみると、
受板の材料によって仕上げの度合が異なってくる。
即ち、軟質焼結材料であれば、最初の摺動時に容易にな
じむので２μ程度の表面粗さでよい、しかし、受板がセ
ラミックス、硬ｌＲ焼結材料などのように硬度が高い材
料であれば、容易にはなじまないので受板の表面は平滑
さが要求される。
じむので２μ程度の表面粗さでよい、しかし、受板がセ
ラミックス、硬ｌＲ焼結材料などのように硬度が高い材
料であれば、容易にはなじまないので受板の表面は平滑
さが要求される。
この受板の表面粗さは対向するセラミックスの表面粗さ
にもよるが、０．８μｍ以下、好ましくは０．４μｍ以
下とすれば極めて良好なＷＩｖＪ特性が得られる。
にもよるが、０．８μｍ以下、好ましくは０．４μｍ以
下とすれば極めて良好なＷＩｖＪ特性が得られる。
〔発明の効果］
本発明により、水中での耐スラスト摺動特性が極めて優
れているセラミックススパイラル軸受をｇｊ／！供する
ことができ、水中モータや水中ポンプに適用した場合に
は構造が簡単かつ小型となり、実用上極めて有用といえ
る。
れているセラミックススパイラル軸受をｇｊ／！供する
ことができ、水中モータや水中ポンプに適用した場合に
は構造が簡単かつ小型となり、実用上極めて有用といえ
る。
また、軸受内が高圧であり、さらに液体の吸い込み作用
がないので、スラスト軸受をスラリー中に没した状態で
用いても、摺動面に異物が入るおそれがなく、スラリー
用として高い信頌性を有する。
がないので、スラスト軸受をスラリー中に没した状態で
用いても、摺動面に異物が入るおそれがなく、スラリー
用として高い信頌性を有する。
また、セラミックス板の両面に軸方向投影面で互いに逆
の向きのスパイラル溝を設け、それぞれ摺動面を形成せ
しめることにより、軸が正転、逆転しても何れの場合で
も大きなスラスト容量を有し優れた摺動特性を示すこと
ができる。
の向きのスパイラル溝を設け、それぞれ摺動面を形成せ
しめることにより、軸が正転、逆転しても何れの場合で
も大きなスラスト容量を有し優れた摺動特性を示すこと
ができる。
第１図は本発明の実施例を示す断面図であり、＠２図は
それに用いられるセラミックスのスパイラル板を示す平
面図であり、第３図は従来のティルティング型スラスト
軸受の断面図を示し、第４図は本発明に関する試験装置
を示す概略図であり、第５図は表面粗さの影響を示すグ
ラフである。 ｌ−・回転軸、２−・上部支持体、３−ディスク、４・
固定軸、５−・−球面、６・・ピン、７−・下部支持体
、８・・・パッド、ＩＯ−・板、Ｉｆ スパイラル溝
、１２−上部受板、１３−・下部受板、１４・・軸受室
、。 １５−・突起、２１−スラスト軸受、２１Ａ、２１Ｂ・
・軸受部材、２２・・・輪受、２３・・・回転軸、２４
−可変速モータ、２５−・−プーリ、２６・・・トルク
メータ、２７・・・推力軸、２８−油圧シリンダ、２９
−・−油圧ポンプ、３０−ロードセル。 特許出願人 株式会社 荏原製作所代理人弁理士
高 木 正 行代理人弁理士 依 １
） 孝 次 部第１図 第３図 ○ ｊｌｌ＝ｌ ン］Ａ 表面粗モ（μｍ） 手続補正書 昭和６０年１月２４日 特許庁長官 志 賀 学 殿、事件の表示
昭和５９年 特 許 願 第２２１０７８号、発明の
名称 水中スラスト軸受 、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所（居所）
それに用いられるセラミックスのスパイラル板を示す平
面図であり、第３図は従来のティルティング型スラスト
軸受の断面図を示し、第４図は本発明に関する試験装置
を示す概略図であり、第５図は表面粗さの影響を示すグ
ラフである。 ｌ−・回転軸、２−・上部支持体、３−ディスク、４・
固定軸、５−・−球面、６・・ピン、７−・下部支持体
、８・・・パッド、ＩＯ−・板、Ｉｆ スパイラル溝
、１２−上部受板、１３−・下部受板、１４・・軸受室
、。 １５−・突起、２１−スラスト軸受、２１Ａ、２１Ｂ・
・軸受部材、２２・・・輪受、２３・・・回転軸、２４
−可変速モータ、２５−・−プーリ、２６・・・トルク
メータ、２７・・・推力軸、２８−油圧シリンダ、２９
−・−油圧ポンプ、３０−ロードセル。 特許出願人 株式会社 荏原製作所代理人弁理士
高 木 正 行代理人弁理士 依 １
） 孝 次 部第１図 第３図 ○ ｊｌｌ＝ｌ ン］Ａ 表面粗モ（μｍ） 手続補正書 昭和６０年１月２４日 特許庁長官 志 賀 学 殿、事件の表示
昭和５９年 特 許 願 第２２１０７８号、発明の
名称 水中スラスト軸受 、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所（居所）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、表面及び裏面に、軸方向の投影面上で互いに逆向き
のスパイラル溝を形成したセラミック製板と、該セラミ
ックス製板の表面及び裏面にそれぞれ対向する摺動部を
有する二つの摺動部材とを備え、該二つの摺動部材は一
方が回転可能に、他方が固定されて支承され、かつ該二
つの摺動部材は、硬質焼結材料、軟質焼結材料、鋳鉄及
び炭化珪素セラミックスの何れかの材料が用いられ前記
セラミックス製板の表面及び裏面と、これに対向する前
記二つの摺動面とより成る二つの摺動部を、水中に没せ
しめた状態で相対的回転運動を行うよう支承し、該相対
的回転運動によって生ずる動圧によりスラストを支える
ように構成したことを特徴とする水中スラスト軸受。 ２、前記セラミックス製板の表面及び裏面の表面粗さが
０．４μｍ以下である特許請求の範囲第１項記載の水中
スラスト軸受。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22107884A JPS6199721A (ja) | 1984-10-20 | 1984-10-20 | 水中スラスト軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22107884A JPS6199721A (ja) | 1984-10-20 | 1984-10-20 | 水中スラスト軸受 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6199721A true JPS6199721A (ja) | 1986-05-17 |
Family
ID=16761138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22107884A Pending JPS6199721A (ja) | 1984-10-20 | 1984-10-20 | 水中スラスト軸受 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6199721A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4699525A (en) * | 1985-07-18 | 1987-10-13 | Ebara Corporation | Thrust bearing |
| JPS6323023A (ja) * | 1986-07-01 | 1988-01-30 | Ebara Res Co Ltd | スラスト軸受 |
| JPH01275913A (ja) * | 1988-04-27 | 1989-11-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流体軸受装置 |
| WO2013069144A1 (ja) * | 2011-11-10 | 2013-05-16 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用内接歯車式オイルポンプ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0240881A (ja) * | 1988-07-28 | 1990-02-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 端子接続方法 |
-
1984
- 1984-10-20 JP JP22107884A patent/JPS6199721A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0240881A (ja) * | 1988-07-28 | 1990-02-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 端子接続方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4699525A (en) * | 1985-07-18 | 1987-10-13 | Ebara Corporation | Thrust bearing |
| JPS6323023A (ja) * | 1986-07-01 | 1988-01-30 | Ebara Res Co Ltd | スラスト軸受 |
| JPH01275913A (ja) * | 1988-04-27 | 1989-11-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流体軸受装置 |
| WO2013069144A1 (ja) * | 2011-11-10 | 2013-05-16 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用内接歯車式オイルポンプ |
| JPWO2013069144A1 (ja) * | 2011-11-10 | 2015-04-02 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用内接歯車式オイルポンプ |
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