(57)【要約】【課題】摺動面で発生した摩擦熱により表面層の樹脂材が焼損してしまう不具合を抑制したすべり軸受を提供する。【解決手段】軸線周りに回転する軸部３０ａを有するロータと、支持環に支持され、軸部３０ａとの間に潤滑油の膜を形成することによってロータに加わる荷重を支持するジャーナル軸受部材１１とを備えるすべり軸受であって、軸受部材１１が、ロータの外周面と接する摺動面となるとともに樹脂材により形成されたライニング層１１ａと、ライニング層１１ａを支持するとともに金属材により形成された裏金層１１ｃとを備え、軸受部材１１の後縁部１１ｅにおけるライニング層１１ａの厚さが、軸受部材１１の前縁部１１ｄにおけるライニング層１１ａの厚さよりも薄いすべり軸受を提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線周りに回転する回転部を有するロータと、
固定部材に支持され、前記回転部との間に潤滑流体の膜を形成することによって前記ロータに加わる荷重を支持する軸受部材とを備えるすべり軸受であって、
前記軸受部材は、前記ロータの外周面と接する摺動面となるとともに樹脂材により形成された表面層と、前記表面層を支持するとともに金属材により形成された背面層とを備え、
前記軸受部材の後縁部における前記表面層の厚さが、前記軸受部材の前縁部における前記表面層の厚さよりも薄いことを特徴とするすべり軸受。
【請求項２】
前記軸受部材は、前記表面層と前記背面層との間に金属材により形成された中間層を備え、
該中間層を形成する金属材の硬度は、前記背面層を形成する金属材の硬度よりも低いことを特徴とする請求項１に記載のすべり軸受。
【請求項３】
前記表面層の厚さが、前記前縁部から前記後縁部に向けて漸次薄くなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のすべり軸受。
【請求項４】
前記ロータの外周面に沿って前記軸線周りに間隔をあけて複数の前記軸受部材が配置され、
該複数の軸受部材によって前記ロータの外周面が支持されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のすべり軸受。
【請求項５】
前記後縁部の前記軸線方向の中心部における前記表面層の厚さが、前記前縁部における前記表面層の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項４に記載のすべり軸受。
【請求項６】
前記ロータは、前記軸線方向に作用する荷重を前記軸受部材に伝達するためのスラストカラーを備え、
前記スラストカラーの前記軸線方向の端面に沿って前記軸線周りに間隔をあけて複数の前記軸受部材が配置され、
該複数の軸受部材によって前記スラストカラーの前記軸線方向の端面が支持されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のすべり軸受。
【請求項７】
前記後縁部の内周側における前記表面層の厚さが、前記前縁部の内周側における前記表面層の厚さよりも薄く、
前記前縁部の外周側における前記表面層の厚さ、および前記後縁部の外周側における前記表面層の厚さが、それぞれ前記前縁部の内周側における前記表面層の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項６に記載のすべり軸受。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のすべり軸受を備える回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、すべり軸受およびそれを備えた回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸線周りに回転するロータを備える回転機械に用いられるすべり軸受として、ジャーナル軸受やスラスト軸受が知られている。ジャーナル軸受は、ロータの軸線方向に直交する径方向の荷重を支持する軸受である。スラスト軸受は、ロータの軸線方向の荷重を支持する軸受である。
【０００３】
これらのすべり軸受は、スチールやクロム銅などの裏金（以下、背面層という。）に摺動面を形成するライニング層（以下、表面層という。）を設けた軸受部材を用いるのが一般的である。表面層を形成する部材として、例えば、鉛と鋳鉄の合金であるホワイトメタルが用いられる。また、近年では、表面層を形成する部材として、ホワイトメタルよりも摩擦係数が低くて耐摩耗性の高い四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）やポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂材が用いられることもある。
特許文献１には、ホワイトメタルまたは合成樹脂から形成される表面層を、背面層に着脱可能に装着したすべり軸受が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１４０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
表面層を樹脂材で形成したすべり軸受は、樹脂材の熱伝導率がホワイトメタルの１／１０以下であるため、摺動面で発生した摩擦熱が背面層に伝達されにくい。そのため、摺動面で発生した摩擦熱によってすべり軸受の表面層を形成する樹脂材が焼損してしまう可能性がある。すべり軸受の表面層が焼損により損なわれると、すべり軸受がロータを支持することができなくなり、ロータの破損やロータを備える回転機械の運転停止を引き起こす可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、すべり軸受の表面層を樹脂材で形成しつつ、摺動面で発生した摩擦熱により樹脂材が焼損してしまう不具合を抑制したすべり軸受およびそれを備えた回転機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明に係るすべり軸受は、軸線周りに回転する回転部を有するロータと、固定部材に支持され、前記回転部との間に潤滑流体の膜を形成することによって前記ロータに加わる荷重を支持する軸受部材とを備えるすべり軸受であって、前記軸受部材は、前記ロータの外周面と接する摺動面となるとともに樹脂材により形成された表面層と、前記表面層を支持するとともに金属材により形成された背面層とを備え、前記軸受部材の後縁部における前記表面層の厚さが、前記軸受部材の前縁部における前記表面層の厚さよりも薄いことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るすべり軸受によれば、樹脂材により形成された軸受部材の表面層がロータの外周面と接する摺動面となる。軸受部材は、ロータが有する回転部との間に潤滑流体の膜を形成することによって、ロータに加わる荷重を支持する。ロータに加わる荷重を支持するために潤滑流体が発生させる圧力は、軸受部材の前縁部よりも軸受部材の後縁部の方が高く、それに伴って摺動面の前縁部における温度よりも摺動面の後縁部における温度の方が高くなる。
【０００９】
本発明に係るすべり軸受によれば、軸受部材の後縁部における表面層の厚さが、軸受部材の前縁部における表面層の厚さよりも薄くなっているため、軸受部材の後縁部における表面層の熱が金属材により形成された背面層に伝達されやすくなっている。したがって、摩擦熱による影響を受けやすい軸受部材の後縁部における表面層の温度を低下させることができる。
このようにすることで、すべり軸受の表面層を樹脂材で形成しつつ、摺動面で発生した摩擦熱により樹脂材が焼損してしまう不具合を抑制したすべり軸受を提供することができる。
【００１０】
本発明の第１態様のすべり軸受は、前記軸受部材が、前記表面層と前記背面層との間に金属材により形成された中間層を備え、該中間層を形成する金属材の硬度が、前記背面層を形成する金属材の硬度よりも低いことを特徴とする。
このようにすることで、樹脂材により形成された表面層が摩耗や剥離により消失してしまった場合に、ロータの外周面が背面層の金属材と接することなく、背面層よりも硬度の低い中間層の金属材がロータの外周面と接することとなる。
したがって、摺動面で発生した摩擦熱を金属材で形成された中間層に伝達しつつ、ロータの外周面が背面層の硬度の高い金属材に接触して摩耗してしまう不具合を防止することができる。
【００１１】
本発明の第２態様のすべり軸受は、前記表面層の厚さが、前記前縁部から前記後縁部に向けて漸次薄くなることを特徴とする。
このようにすることで、軸受部材の前縁部から軸受部材の後縁部に向けて表面層から背面層への摩擦熱の伝達効率を漸次高めて、軸受部材の後縁部における温度を低下させることができる。
【００１２】
本発明の第３態様のすべり軸受は、前記ロータの外周面に沿って前記軸線周りに間隔をあけて複数の前記軸受部材が配置され、該複数の軸受部材によって前記ロータの外周面が支持されていることを特徴とする。
このようにすることで、ロータの外周面をロータの軸線周りに間隔をあけて配置された複数の軸受部材により支持するジャーナル軸受において、表面層を樹脂材で形成しつつ、摺動面で発生した摩擦熱により樹脂材が焼損してしまう不具合を抑制することができる。
【００１３】
上記態様のすべり軸受においては、前記後縁部の前記軸線方向の中心部における前記表面層の厚さが、前記前縁部における前記表面層の厚さよりも薄い構成であってもよい。
このようにすることで、摺動面の後縁部の軸線方向の中心部に蓄積されやすい摩擦熱が表面層から背面層に伝達されやすくすることができる。
【００１４】
本発明の第４態様のすべり軸受は、前記ロータが、前記軸線方向に作用する荷重を前記軸受部材に伝達するためのスラストカラーを備え、前記スラストカラーの前記軸線方向の端面に沿って前記軸線周りに間隔をあけて複数の前記軸受部材が配置され、該複数の軸受部材によって前記スラストカラーの前記軸線方向の端面が支持されていることを特徴とする。
このようにすることで、ロータが備えるスラストカラーの軸線方向の端面をロータの軸線周りに間隔をあけて配置された複数の軸受部材により支持するスラスト軸受において、表面層を樹脂材で形成しつつ、摺動面で発生した摩擦熱により樹脂材が焼損してしまう不具合を抑制することができる。
【００１５】
上記態様のすべり軸受においては、前記後縁部の内周側における前記表面層の厚さが、前記前縁部の内周側における前記表面層の厚さよりも薄く、前記前縁部の外周側における前記表面層の厚さ、および前記後縁部の外周側における前記表面層の厚さが、それぞれ前記前縁部の内周側における前記表面層の厚さよりも薄い構成であってもよい。
【００１６】
スラスト軸受においては、摺動面の内周側よりも外周側の方が周方向の移動速度が速く、摺動面の内周側よりも外周側で、より多くの摩擦熱が発生する。
したがって、前述の構成にすることで、摺動面の内周側においては、後縁部における表面層の厚さを前縁部における表面層の厚さよりも薄くして、摩擦熱による影響を受けやすい摺動面の後縁部における表面層の温度を低下させることができる。また、摺動面の外周側における表面層の厚さを、軸受部材の前縁部の内周側における表面層の厚さよりも薄くして、摺動面の外周側で発生する摩擦熱が表面層から背面層に伝達されやすくすることができる。
【００１７】
本発明に係る回転機械は、上記のいずれかに記載のすべり軸受を備える。
本発明に係る回転機械によれば、すべり軸受の表面層を樹脂材で形成しつつ、摺動面で発生した摩擦熱により樹脂材が焼損してしまう不具合を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、すべり軸受の表面層を樹脂材で形成しつつ、摺動面で発生した摩擦熱により樹脂材が焼損してしまう不具合を抑制したすべり軸受およびそれを備えた回転機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態のすべり軸受を示す斜視図である。
【図２】図１に示すジャーナル軸受の断面図であって、ロータの軸線に直交する平面における断面図である。
【図３】図２に示すジャーナル軸受部材の部分拡大図である。
【図４】図３に示すジャーナル軸受部材の斜視図である。
【図５】図１に示すスラスト軸受を軸線に沿ってスラストカラーの端面側からみた図である。
【図６】図５に示す軸受部材のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図７】図６に示すスラスト軸受部材の斜視図である。
【図８】軸受部材の摺動面の入口部からの距離に対する油膜の圧力および摺動面の表面温度の関係を示すグラフである。
【図９】第２実施形態のジャーナル軸受を示す断面図であって、ロータの軸線に直交する平面における断面図である。
【図１０】第２実施形態のスラスト軸受の一部を示す断面図である。
【図１１】第３実施形態のジャーナル軸受を示す斜視図である。
【図１２】第３実施形態のスラスト軸受を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態のすべり軸受およびそれを備えた回転機械について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態のすべり軸受は、ロータ３０に加わる荷重を支持する軸受部材であり、ジャーナル軸受１０とスラスト軸受２０により構成されている。本実施形態の回転機械は、前述したすべり軸受を備えるものであり、蒸気タービンやガスタービン等の装置である。本実施形態の回転機械には、すべり軸受により荷重が支持されるロータ３０が連結される。
【００２１】
ロータ３０は、軸部３０ａ（回転部）とスラストカラー３０ｂ（回転部）とを備えており、それぞれが軸線Ａ周りに回転するようになっている。スラストカラー３０ｂは、軸部３０ａよりも外径の大きい略円板形状の部材であり、軸線Ａ方向の両端面のそれぞれに、スラスト軸受２０を構成する複数の軸受部材が対向するように配置される。
【００２２】
なお、図１では、ジャーナル軸受１０が固定される支持環４０（固定部材）と、スラスト軸受２０が固定される支持部材５０（固定部材）の図示が省略されている。図２に示すように、ジャーナル軸受１０は支持環４０に固定されており、ロータ３０の外周面がジャーナル軸受１０の摺動面に接した状態で摺動するようになっている。また、図５および図６に示すように、スラスト軸受２０は支持部材５０に固定されており、ロータ３０の外周面がスラスト軸受２０の摺動面に接した状態で摺動するようになっている。
【００２３】
ここで、すべり軸受である本実施形態のジャーナル軸受１０について、説明する。
図１および図２に示すように、ジャーナル軸受１０は、ロータ３０の軸部３０ａの外周面に沿って軸線Ａ周りに間隔をあけて配置される複数のジャーナル軸受部材１１，１２，１３，１４（軸受部材）により構成されている。ロータ３０の軸部３０ａの外周面は、複数のジャーナル軸受部材１１，１２，１３，１４によって支持されている。
図２に示すように、複数のジャーナル軸受部材１１，１２，１３，１４は、設置面（図示略）に固定された支持環４０（固定部材）に支持されている。
【００２４】
複数のジャーナル軸受部材１１，１２，１３，１４のうち、ジャーナル軸受部材１１およびジャーナル軸受部材１２は鉛直方向下方に設置されており、ジャーナル軸受部材１３およびジャーナル軸受部材１４は鉛直方向上方に設置されている。ロータ３０の重量によって加えられる鉛直方向下方に向けた荷重は、ジャーナル軸受部材１１およびジャーナル軸受部材１２によって支持されるようになっている。
【００２５】
ジャーナル軸受部材１１，１２，１３，１４のそれぞれには、潤滑油供給機構（図示略）によって潤滑油（潤滑流体）が供給され、潤滑油が各ジャーナル軸受部材１１，１２，１３，１４とロータ３０の軸部３０ａの外周面との間の隙間に供給される。この隙間に供給される潤滑油によって、ジャーナル軸受部材１１，１２，１３，１４とロータ３０の軸部３０ａとの間に潤滑油の膜が形成される。潤滑油の膜は軸部３０ａの外周面をロータ３０の軸線Ａに向けて押し付ける圧力を発生する。ジャーナル軸受部材１１，１２，１３，１４は、潤滑油が発生する圧力を利用して、軸部３０ａに加わる荷重を支持する。
【００２６】
図３は、図２に示すジャーナル軸受部材１１の部分拡大図である。図３では、ジャーナル軸受部材１１を図示しているが、ジャーナル軸受部材１２，１３，１４についても、ジャーナル軸受部材１１と同様の構成であるものとする。図３において、ロータ３０の軸部３０ａに記載の矢印は、ロータ３０の軸線Ａ周りの回転方向を示している。軸部３０ａの外周面は、ロータ３０が軸線Ａ周りに回転することによって、図３に示す摺動面の前縁部１１ｄから後縁部１１ｅに向けて移動する。このように、前縁部１１ｄはロータ３０の軸線Ａ周りの回転方向の上流側に位置し、後縁部１１ｅはロータ３０の軸線Ａ周りの回転方向の下流側に位置している。
【００２７】
図３に示すように、ジャーナル軸受部材１１は、ロータ３０の軸部３０ａの外周面に近い側から、ライニング層１１ａ（表面層）と、中間層１１ｂと、裏金層１１ｃ（背面層）とが積層された３層構造になっている。ライニング層１１ａは、軸部３０ａの外周面と接する摺動面となる層であり、樹脂材により形成されている。樹脂材としては、例えば、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）やポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等を用いることができる。
【００２８】
裏金層１１ｃは、ライニング層１１ａおよび中間層１１ｂを支持する層であり、金属材により形成されている。金属材としては、鉄系の金属材や銅系の金属材等を用いることができる。
中間層１１ｂは、ライニング層１１ａと裏金層１１ｃとの間に形成された層であり、金属材により形成されている。金属材としては、銅系の金属材等を用いることができる。なお、中間層１１ｂに用いられる金属材の硬度は、裏金層１１ｃに用いられる金属材の硬度よりも低い。中間層１１ｂに用いられる金属材の硬度を低くしているのは、ライニング層１１ａが摩耗や剥離によって消失して軸部３０ａが中間層１１ｂに接触する場合に、軸部３０ａが傷つくことを抑制するためである。
【００２９】
図３に示すように、本実施形態のジャーナル軸受部材１１は、ライニング層１１ａにより形成される摺動面の後縁部１１ｅにおけるライニング層１１ａの厚さｈ２が、摺動面の前縁部１１ｄにおけるライニング層１１ａの厚さｈ１よりも薄くなっている。
【００３０】
ライニング層１１ａの厚さｈ１としては種々の厚さを採用することが可能であるが、例えば数ｍｍの厚さとするのが望ましい。また、ライニング層１１ａの厚さｈ１の部分における中間層１１ｂの厚さとしては種々の厚さを採用することが可能であるが、例えば厚さｈ１と同じ厚さとするのが望ましい。
また、図３に示すように、ライニング層１１ａの厚さと、中間層１１ｂの厚さとを合計した厚さは、ロータ３０の周方向に沿った摺動面において一定とするのが望ましい。
【００３１】
ロータ３０の周方向に沿った摺動面の長さをＬとした場合、前縁部１１ｄから、前縁部１１ｄからの距離がＬ／２となる位置までのライニング層１１ａの厚さはｈ１で一定となっている。同様に、後縁部１１ｅからの距離がＬ／２となる位置までのライニング層１１ａの厚さはｈ２で一定となっている。ｈ１の値と、ｈ２の値としては種々の値とすることが可能であるが、ｈ２がｈ１の略半分の厚さとなっている。
【００３２】
図３に示すように、摺動面の後縁部１１ｅにおけるライニング層１１ａの厚さｈ２を、摺動面の前縁部１１ｄにおけるライニング層１１ａの厚さｈ１よりも薄くしているのは、後縁部１１ｅ側で高温となるライニング層１１ａの熱を、中間層１１ｂおよび裏金層１１ｃに伝達しやすくするためである。
【００３３】
ライニング層１１ａの厚さがｈ２となる領域は、図４の斜視図において斜線で示した領域となる。図４に示す矢印はロータ３０の軸部３０ａの回転方向を示している。図４に示すように、ライニング層１１ａの厚さがｈ２となる斜線で示す領域は、ロータ３０の軸部３０ａの回転方向に直交する軸線Ａ方向に延在している。
【００３４】
図８に一例を示すように、ジャーナル軸受部材１１の摺動面の前縁部１１ｄからの距離が後縁部１１ｅ（距離Ｌ）に近い方が、摺動面に形成される潤滑油の油膜の圧力が高くなる。図８中で圧力Ｐｍａｘとなる位置が最も油膜の圧力が高くなる位置である。また、潤滑油の油膜の圧力が高くなるのに伴って、ジャーナル軸受部材１１の摺動面の前縁部１１ｄからの距離が後縁部１１ｅ（距離Ｌ）に近い方が、摺動面の表面温度が高くなる。図８中で温度Ｔｍａｘとなる位置が最も摺動面の表面温度が高くなる位置である。
【００３５】
図３に示す例では、前縁部１１ｄからの距離が摺動面の全長Ｌの半分の位置でライニング層１１ａの厚さを切り換えるものとしたが、他の態様であっても良い。例えば、より後縁部１１ｅに近い位置でライニング層１１ａの厚さを切り換えるようにしてもよい。
【００３６】
次に、すべり軸受である本実施形態のスラスト軸受２０について、説明する。
図１および図５に示すように、スラスト軸受２０は、ロータ３０のスラストカラー３０ｂの軸線Ａ方向の端面に沿って軸線Ａ周りに間隔をあけて配置される複数のスラスト軸受部材２１，２２，２３，２４（軸受部材）により構成されている。図１に示すスラストカラー３０ｂのスラスト軸受２０側の端面は、複数のスラスト軸受部材２１，２２，２３，２４によって支持されている。
【００３７】
図５には４つのスラスト軸受部材２１，２２，２３，２４が軸線Ａ周りに間隔をあけて配置される例を示したが、周方向の長さが短いスラスト軸受部材を４つ以上の個数配置するようにしてもよい。
複数のスラスト軸受部材２１，２２，２３，２４は、それぞれスラストカラー３０ｂに対向して配置される環状の支持部材５０（固定部材）に固定されている。
【００３８】
スラスト軸受部材２１，２２，２３，２４のそれぞれには、潤滑油供給機構（図示略）によって潤滑油（潤滑流体）が供給され、潤滑油が各スラスト軸受部材２１，２２，２３，２４とロータ３０のスラストカラー３０ｂの端面との間の隙間に供給される。この隙間に供給される潤滑油によって、スラスト軸受部材２１，２２，２３，２４とロータ３０のスラストカラー３０ｂとの間に潤滑油の膜が形成される。潤滑油の膜はスラストカラー３０ｂの端面をロータ３０の軸線Ａに沿って押し付ける圧力を発生する。スラスト軸受部材２１，２２，２３，２４は、潤滑油が発生する圧力を利用して、スラストカラー３０ｂに加わる荷重を支持する。
【００３９】
図６は、図５に示すスラスト軸受部材２１のＢ−Ｂ矢視断面図である。図６では、スラスト軸受部材２１を図示しているが、スラスト軸受部材２２，２３，２４についても、スラスト軸受部材２１と同様の構成であるものとする。図６において、ロータ３０のスラストカラー３０ｂに記載の矢印は、スラストカラー３０ｂの軸線Ａ周りの回転方向を示している。スラストカラー３０ｂの端面は、ロータ３０が軸線Ａ周りに回転することによって、図６に示す摺動面の前縁部２１ｄから後縁部２１ｅに向けて移動する。このように、前縁部２１ｄはスラストカラー３０ｂの軸線Ａ周りの回転方向の上流側に位置し、後縁部２１ｅはスラストカラー３０ｂの軸線Ａ周りの回転方向の下流側に位置している。
【００４０】
スラスト軸受部材２１の背面の後縁部２１ｅ側には、ピボット２１ｆが設けられている。スラスト軸受部材２１は、ピボット２１ｆを介して支持部材５０に固定されている。ピボット２１ｆは、スラスト軸受部材２１の後縁部２１ｅ側をスラストカラー３０ｂに近接させるように傾斜させるための部材である。
【００４１】
図６に示すように、スラスト軸受部材２１は、ロータ３０のスラストカラー３０ｂの端面に近い側から、ライニング層２１ａ（表面層）と、中間層２１ｂと、裏金層２１ｃ（背面層）とが積層された３層構造になっている。ライニング層２１ａは、スラストカラー３０ｂの端面と接する摺動面となる層であり、樹脂材により形成されている。樹脂材としては、例えば、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）やポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等を用いることができる。
【００４２】
裏金層２１ｃは、ライニング層２１ａおよび中間層２１ｂを支持する層であり、金属材により形成されている。金属材としては、鉄系の金属材や銅系の金属材等を用いることができる。
中間層２１ｂは、ライニング層２１ａと裏金層２１ｃとの間に形成された層であり、金属材により形成されている。金属材としては、銅系の金属材等を用いることができる。なお、中間層２１ｂに用いられる金属材の硬度は、裏金層２１ｃに用いられる金属材の硬度よりも低い。中間層２１ｂに用いられる金属材の硬度を低くしているのは、ライニング層２１ａが摩耗や剥離によって消失してスラストカラー３０ｂが中間層２１ｂに接触する場合に、スラストカラー３０ｂが傷つくことを抑制するためである。
【００４３】
図６に示すように、本実施形態のスラスト軸受部材２１は、ライニング層２１ａにより形成される摺動面の後縁部２１ｅにおけるライニング層２１ａの厚さｈ４が、摺動面の前縁部２１ｄにおけるライニング層２１ａの厚さｈ３よりも薄くなっている。
【００４４】
ライニング層２１ａの厚さｈ３としては種々の厚さを採用することが可能であるが、例えば数ｍｍの厚さとするのが望ましい。また、ライニング層２１ａの厚さｈ３の部分における中間層２１ｂの厚さとしては種々の厚さを採用することが可能であるが、例えば厚さｈ３と同じ厚さとするのが望ましい。
また、図６に示すように、ライニング層２１ａの厚さと、中間層２１ｂの厚さとを合計した厚さは、ロータ３０の周方向に沿った摺動面において一定とするのが望ましい。
【００４５】
ロータ３０の周方向に沿った摺動面の長さをＬとした場合、前縁部２１ｄから、前縁部２１ｄからの距離がＬ／２となる位置までのライニング層２１ａの厚さはｈ３で一定となっている。同様に、後縁部２１ｅからの距離がＬ／２となる位置までのライニング層２１ａの厚さはｈ４で一定となっている。ｈ３の値と、ｈ４の値としては種々の値とすることが可能であるが、ｈ４がｈ３の略半分の厚さとなっている。
【００４６】
図６に示すように、摺動面の後縁部２ｅにおけるライニング層２１ａの厚さｈ４を、摺動面の前縁部２１ｄにおけるライニング層２１ａの厚さｈ３よりも薄くしているのは、後縁部２１ｅ側で高温となるライニング層２１ａの熱を、中間層２１ｂおよび裏金層２１ｃに伝達しやすくするためである。
【００４７】
ライニング層２１ａの厚さがｈ４となる領域は、図７の斜視図において斜線で示した領域となる。図７に示す矢印はロータ３０のスラストカラー３０ｂの回転方向を示している。図７に示すように、ライニング層２１ａの厚さがｈ２となる斜線で示す領域は、ロータ３０のスラストカラー３０ｂの回転方向に直交するロータ３０の径方向に延在している。
【００４８】
前述したように、図８に示す例はジャーナル軸受部材１１に関するものであったが、スラスト軸受部材２１についても図８に示す通りの例となる。
図８に示すように、スラスト軸受部材２１の摺動面の前縁部２１ｄからの距離が後縁部２１ｅ（距離Ｌ）に近い方が、摺動面に形成される潤滑油の油膜の圧力が高くなる。図８中で圧力Ｐｍａｘとなる位置が最も油膜の圧力が高くなる位置である。また、潤滑油の油膜の圧力が高くなるのに伴って、スラスト軸受部材２１の摺動面の前縁部２１ｄからの距離が後縁部２１ｅ（距離Ｌ）に近い方が、摺動面の表面温度が高くなる。図８中で温度Ｔｍａｘとなる位置が最も摺動面の表面温度が高くなる位置である。
【００４９】
図６に示す例では、前縁部２１ｄからの距離が摺動面の全長Ｌの半分の位置でライニング層２１ａの厚さを切り換えるものとしたが、他の態様であっても良い。例えば、より後縁部２１ｅに近い位置でライニング層２１ａの厚さを切り換えるようにしてもよい。
【００５０】
以上説明した本実施形態のすべり軸受が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態に係るすべり軸受（ジャーナル軸受１０，スラスト軸受２０）によれば、樹脂材により形成された軸受部材のライニング層（表面層）がロータの外周面と接する摺動面となる。軸受部材は、ロータ３０が有する回転部（軸受部３０ａ，スラストカラー３０ｂ）との間に潤滑油（潤滑流体）の膜を形成することによって、ロータ３０に加わる荷重を支持する。ロータ３０に加わる荷重を支持するために潤滑油が発生させる圧力は、摺動面の前縁部（前縁部１１ｄ，前縁部２１ｄ）よりも摺動面の後縁部（後縁部１１ｅ，後縁部２１ｅ）の方が高く、それに伴って摺動面の前縁部における温度よりも摺動面の後縁部における温度の方が高くなる。
【００５１】
本実施形態に係るすべり軸受（ジャーナル軸受１０，スラスト軸受２０）によれば、摺動面の後縁部におけるライニング層の厚さが、摺動面の前縁部におけるライニング層の厚さよりも薄くなっているため、摺動面の後縁部における熱が金属材により形成された裏金層（背面層）に伝達されやすくなっている。したがって、摩擦熱による影響を受けやすい摺動面の後縁部における温度を低下させることができる。
このようにすることで、すべり軸受のライング層を樹脂材で形成しつつ、摺動面で発生した摩擦熱により樹脂材が焼損してしまう不具合を抑制したすべり軸受を提供することができる。
【００５２】
本実施形態のすべり軸受は、軸受部材が、ライニング層と裏金層との間に金属材により形成された中間層を備え、中間層を形成する金属材の硬度が、裏金層を形成する金属材の硬度よりも低い。
このようにすることで、樹脂材により形成されたライニング層が摩耗や剥離により消失してしまった場合に、ロータ３０の外周面の裏金層の金属材と接することなく、裏金層よりも硬度の低い中間層の金属材がロータ３０の外周面と接することとなる。
したがって、摺動面で発生した摩擦熱を金属材で形成された中間層に伝達しつつ、ロータ３０の外周面が裏金層の硬度の高い金属材に接触して摩耗してしまう不具合を防止することができる。
【００５３】
本実施形態のジャーナル軸受１０は、ロータ３０の軸部３０ａの外周面に沿って軸線Ａ周りに間隔をあけて複数の軸受部材１１，１２，１３，１４が配置され、複数の軸受部材１１，１２，１３，１４によってロータ３０の軸部３０ａの外周面が支持されている。
このようにすることで、ロータ３０の軸部３０ａの外周面をロータ３０の軸線Ａ周りに間隔をあけて配置された複数の軸受部材１１，１２，１３，１４により支持するジャーナル軸受１０において、ライニング層１１ａを樹脂材で形成しつつ、摺動面で発生した摩擦熱により樹脂材が焼損してしまう不具合を抑制することができる。
【００５４】
本実施形態のスラスト軸受２０は、ロータ３０が、軸線Ａ方向に作用する荷重を軸受部材２１，２２，２３，２４に伝達するためのスラストカラー３０ｂを備え、スラストカラー３０ｂの軸線Ａ方向の端面に沿って軸線Ａ周りに間隔をあけて複数の軸受部材２１，２２，２３，２４が配置され、複数の軸受部材２１，２２，２３，２４によってスラストカラー３０ｂの軸線Ａ方向の端面が支持されている。
このようにすることで、ロータ３０が備えるスラストカラー２０ｂの軸線Ａ方向の端面をロータ３０の軸線Ａ周りに間隔をあけて配置された複数の軸受部材２１，２２，２３，２４により支持するスラスト軸受２０において、ライニング層２１ａを樹脂材で形成しつつ、摺動面で発生した摩擦熱により樹脂材が焼損してしまう不具合を抑制することができる。
【００５５】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照して説明する。
第２実施形態は、前述した第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する部分を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
第１実施形態は、ライニング層の厚さを、軸受部材の摺動面の前縁部と後縁部とで２段階で切り換えるものであった。それに対して、第２実施形態は、ライニング層の厚さを、軸受部材の摺動面の前縁部から後縁部に向けて漸次薄くしたものである。
【００５６】
図９に示すジャーナル軸受部材１１’の断面図は、第１実施形態の図３に示すジャーナル軸受部材１１の断面図に対応したものである。第１実施形態の図３では、ジャーナル軸受部材１１のライニング層１１ａの摺動面の前縁部１１ｄにおけるライニング層１１ａの厚さがｈ１で一定であり、摺動面の後縁部１１ｅにおけるライニング層１１ａの厚さがｈ２で一定であった。
それに対して、本実施形態の図９では、ジャーナル軸受部材１１’のライニング層１１’ａの厚さが、摺動面の前縁部１１ｄから後縁部１１ｅに向けて、厚さｈ１から厚さｈ２になるように漸次薄くなっている。また、ライニング層１１’ａと中間層１１’ｂとを合計した厚さが一定となるように、中間層１１’ｂの厚さが、摺動面の前縁部１１ｄから後縁部１１ｅに向けて漸次厚くなっている。
【００５７】
また、図１０に示すスラスト軸受部材２１’の断面図は、第１実施形態の図６に示すスラスト軸受部材２１の断面図に対応したものである。第１実施形態の図６では、スラスト軸受部材２１のライニング層２１ａの摺動面の前縁部２１ｄにおけるライニング層２１ａの厚さがｈ２で一定であり、摺動面の後縁部２１ｅにおけるライニング層２１ａの厚さがｈ４で一定であった。
それに対して、本実施形態の図１０では、スラスト軸受部材２１’のライニング層２１’ａの厚さが、摺動面の前縁部２１ｄから後縁部２１ｅに向けて、厚さｈ３から厚さｈ４になるように漸次薄くなっている。また、ライニング層２１’ａと中間層２１’ｂとを合計した厚さが一定となるように、中間層２１’ｂの厚さが、摺動面の前縁部２１ｄから後縁部２１ｅに向けて漸次厚くなっている。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態のすべり軸受（ジャーナル軸受，スラスト軸受）は、ライニング層（表面層）の厚さが、摺動面の前縁部（前縁部１１ｄ，前縁部２１ｄ）から摺動面の後縁部（後縁部１１ｅ，後縁部２１ｅ）に向けて漸次薄くなっている。
このようにすることで、摺動面の前縁部から摺動面の後縁部に向けてライニング層から裏金層（背面層）への摩擦熱の伝達効率を漸次高めて、摺動面の後縁部における表面層の温度を低下させることができる。
【００５９】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について、図面を参照して説明する。
第３実施形態は、前述した第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する部分を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
【００６０】
第１実施形態のジャーナル軸受部材１１は、図４に示すように、ライニング層１１ａの厚さがｈ２となる斜線で示す領域が、ロータ３０の軸部３０ａの回転方向に直交する軸線Ａ方向に延在するものであった。それに対して、第３実施形態のジャーナル軸受部材１１’’は、図１１に示すように、ライニング層１１’’ａの厚さがｈ２となる斜線で示す領域が、軸線Ａ方向におけるジャーナル軸受部材１１’’の中心部の領域となっている。
【００６１】
したがって、ライニング層１１’’ａの摺動面の後縁部１１ｅの軸線Ａ方向の中心部におけるライニング層１１’’ａの厚さが、摺動面の前縁部１１ｄの軸線Ａ方向の端部におけるライニング層１１’’ａの厚さよりも薄くなっている。また、中間層１１’’ｂの厚さは、ライニング層１１’’ａと合計した厚さが一定となるように調整されている。
【００６２】
また、第１実施形態のスラスト軸受部材２１は、図７に示すように、ライニング層２１ａの厚さがｈ４となる斜線で示す領域が、ロータ３０のスラストカラー３０ｂの回転方向に直交するロータ３０の径方向に延在するものであった。それに対して、第３実施形態のスラスト軸受部材２１’’は、図１２に示すように、ライニング層２１’’ａの厚さがｈ４となる斜線で示す領域が、ライニング層２１’’ａの摺動面の後縁部２１ｅ側および外周側の領域となっている。
【００６３】
したがって、ライニング層２１’’ａの摺動面の後縁部２１ｅの内周側におけるライニング層２１’’ａの厚さが、摺動面の前縁部２１ｄの内周側におけるライニング層２１’’ａの厚さよりも薄くなっている。
また、ライニング層２１ａの摺動面の前縁部２１ｄの外周側におけるライニング層２１’’ａの厚さ、および摺動面の後縁部２１ｅの外周側におけるライニング層２１’’ａの厚さが、それぞれ摺動面の前縁部２１ｄの内周側におけるライニング層２１’’ａの厚さよりも薄くなっている。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態のジャーナル軸受部材１１’’は、摺動面の後縁部１１ｅの軸線Ａ方向の中心部におけるライニング層１１’’ａの厚さが、摺動面の前縁部１１ｄにおけるライニング層１１’’ａの厚さよりも薄い。
このようにすることで、摺動面の後縁部１１ｅの軸線Ａ方向の中心部に蓄積されやすい摩擦熱が背面層に伝達されやすいようにすることができる。また、摺動面の後縁部１１ｅの軸線Ａ方向の両端部におけるライニング層１１’’ａの厚さを確保しつつ、摩擦や剥離によってライニング層１１’’ａが消失してしまうことによる不具合を抑制することができる。
【００６５】
また、本実施形態のスラスト軸受部材２１’’は、摺動面の内周側よりも外周側の方が周方向の移動速度が速く、摺動面の内周側よりも外周側で、より多くの摩擦熱が発生する。そこで、前述の構成にすることで、摺動面の内周側においては、後縁部２１ｅにおけるライニング層２１’’ａの厚さを前縁部２１ｄにおけるライニング層２１’’ａの厚さよりも薄くして、摩擦熱による影響を受けやすい摺動面の後縁部２１ｅにおける温度を低下させることができる。また、摺動面の外周側におけるライニング層２１’’ａの厚さを、摺動面の前縁部２１ｄの内周側におけるライニング層２１’’ａの厚さよりも薄くして、摺動面の外周側で発生する摩擦熱が裏金層２１ｃに伝達されやすいようにすることができる。
【００６６】
〔他の実施形態〕
第１実施形態のジャーナル軸受部材１１は、図４において斜線で示すライニング層１１ａの摺動面の領域を一様の厚さｈ２とするものであったが、他の態様であってもよい。例えば、斜線で示す領域における縁部（ジャーナル軸受部材１１が配置される空間との境界となる部分）におけるライニング層１１ａの厚さを、図４において斜線で示されない他の領域と同様の厚さｈ１としてもよい。
このようにすることで、ジャーナル軸受部材１１の縁部におけるライニング層１１ａの厚さを確保し、摩擦や剥離によって縁部のライニング層１１ａが消失してしまう不具合を抑制することができる。
【００６７】
また、第１実施形態のスラスト軸受部材２１は、図７において斜線で示すライニング層２１ａの摺動面の領域を一様の厚さｈ４とするものであったが、他の態様であってもよい。例えば、斜線で示す領域における縁部（スラスト軸受部材２１が配置される空間との境界となる部分）におけるライニング層２１ａの厚さを、図７において斜線で示されない他の領域と同様の厚さｈ３としてもよい。
このようにすることで、スラスト軸受部材２１の縁部におけるライニング層２１ａの厚さを確保し、摩擦や剥離によって縁部のライニング層２１ａが消失してしまう不具合を抑制することができる。
【００６８】
また、第３実施形態のジャーナル軸受部材１１’’は、図１１において斜線で示すライニング層１１’’ａの摺動面の領域を一様の厚さｈ２とするものであったが、他の態様であってもよい。例えば、斜線で示す領域における縁部（ジャーナル軸受部材１１が配置される空間との境界となる部分）におけるライニング層１１’’ａの厚さを、図１１において斜線で示されない他の領域と同様の厚さｈ１としてもよい。
このようにすることで、ジャーナル軸受部材１１’’の縁部におけるライニング層１１’’ａの厚さを確保し、摩擦や剥離によって縁部のライニング層１１’’ａが消失してしまう不具合を抑制することができる。
【００６９】
また、第３実施形態のスラスト軸受部材２１’’は、図１２において斜線で示すライニング層２１’’ａの摺動面の領域を一様の厚さｈ４とするものであったが、他の態様であってもよい。例えば、斜線で示す領域における縁部（スラスト軸受部材２１’’が配置される空間との境界となる部分）におけるライニング層２１’’ａの厚さを、図１２において斜線で示されない他の領域と同様の厚さｈ３としてもよい。
このようにすることで、スラスト軸受部材２１’’の縁部におけるライニング層２１’’ａの厚さを確保し、摩擦や剥離によって縁部のライニング層２１’’ａが消失してしまう不具合を抑制することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０    ジャーナル軸受（すべり軸受）
１１，１１’，１１’’，１２，１３，１４  ジャーナル軸受部材（軸受部材）
１１ａ，１１’ａ，１１’’ａ  ライニング層（表面層）
１１ｂ，１１’ｂ，１１’’ｂ  中間層
１１ｃ  裏金層（背面層）
１１ｄ  前縁部
１１ｅ  後縁部
２０    スラスト軸受（すべり軸受）
２１，２１’，２１’’，２２，２３，２４  スラスト軸受部材（軸受部材）
２１ａ，２１’ａ，２１’’ａ  ライニング層（表面層）
２１ｂ，２１’ｂ，２１’’ｂ  中間層
２１ｃ  裏金層（背面層）
２１ｄ  前縁部
２１ｅ  後縁部
３０    ロータ
３０ａ  軸部（回転部）
３０ｂ  スラストカラー（回転部）
４０    支持環（固定部材）
５０    支持部材（固定部材）
Ａ      軸線
【図１】
2015152147.tif 000003
【図２】
2015152147.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015152147.tif 000009
【図８】
2015152147.tif 000010
【図９】
2015152147.tif 000011
【図１０】
2015152147.tif 000012
【図１１】
2015152147.tif 000013
【図１２】
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