(57)【要約】【課題】互いに相反する関係にある耐焼付き性と摩擦係数とを良好なものにすることができる軸受装置を提供すること。【解決手段】形成された支持孔１１にジャーナル軸１を挿通させて該ジャーナル軸１をその中心軸回りに相対的に回転可能に支持し、ジャーナル軸が相対的に回転する場合に該ジャーナル軸１に摺接する支持孔１１の内周面に潤滑油を供給するための給油溝部１６が螺旋状に形成されたブッシュ１０において、支持孔１１の内周面の面積に対する給油溝部１６の面積の割合が３０％以下であり、支持孔１１の内周面上で互いに隣接する給油溝部１６間におけるジャーナル軸１の中心軸方向の距離と周方向の距離との積が５０ｍｍ2以上３００ｍｍ2以下である。【選択図】        図４
2007309392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形成された支持孔に軸部材を挿通させて該軸部材をその中心軸回りに相対的に回転可能に支持し、前記軸部材が相対的に回転する場合に該軸部材に摺接する前記支持孔の内周面に潤滑油を供給するための給油溝部が螺旋状に形成された軸受装置において、
前記支持孔の内周面の面積に対する前記給油溝部の面積の割合が３０％以下であり、前記支持孔の内周面上で互いに隣接する前記給油溝部間における前記軸部材の中心軸方向の距離と周方向の距離との積が５０ｍｍ2以上３００ｍｍ2以下であることを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記給油溝部は、多条溝として形成されて成ることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記給油溝部は、前記軸部材の中心軸方向に対する傾斜角が７０°以上８０°以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受装置に関し、より詳細には、例えば建設土木機械等における様々な連結部分に適用され、軸部材をその中心軸回りに相対的に回転可能に支持する軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば建設土木機械等における様々な連結部分において、ロッド状の軸部材をその中心軸を軸心として軸心回りに相対的に回転可能に支持する軸受装置が用いられている。このような軸受装置は、例えば筒状の形態を成し、内部に形成された支持孔に軸部材を挿通させて該軸部材を相対的に回転可能に支持するものである。そして、この軸部材が相対的に回転する場合には、該軸部材の外周面と支持孔の内周面との間に供給された潤滑油の薄い油膜が形成される。つまり、軸部材は、潤滑油による油膜を介して相対的に回転することになる。
【０００３】
ところで、掘削機等に代表される建設土木機械等の作業特性上、軸部材は、低速度、高荷重で所定の角度を往復回転するために、該軸部材の外周面と支持孔の内周面との間での相対的な滑り速度が極めて遅く、その摺接領域（接触角度領域）では常に大きな荷重がかかる。そのため、軸部材の外周面と支持孔の内周面との間で局部的に油膜切れが発生して、軸部材の外周面や支持孔の内周面に焼付きが生じやすかった。
【０００４】
そこで、支持孔の内周面に潤滑油を供給するための給油溝部を形成し、支持孔の内周面の面積に対する給油溝部の面積の割合を３０〜９０％とする軸受装置が提案されている。このような軸受装置では、給油溝部を通じて潤滑油を安定的に供給することが可能であり、局部的な油膜切れ等の発生を抑制して耐焼付き性の向上を図っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−８４８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記特許文献１に提案されているような軸受装置では、支持孔の内周面の面積に対する給油溝部の面積の割合が３０％以上であるために、支持孔における給油溝部以外の部分、すなわち軸部材の外周面と実際に接する摺接面の面積の割合が相対的に小さくなってしまう。このように摺接面の面積の割合が相対的に小さくなってしまうと、支持孔の内周面の摩擦係数が十分に小さいものにならない。摩擦係数が十分に小さいものにならないと、軸部材が相対的に回転する場合の摩擦抵抗により過大なトルクが生じる結果、例えば軸受装置を支持する支持部材等に必要以上の負荷を与えることになり、該支持部材等の破損を招来する虞れがある。このように、耐焼付き性の向上を図ると摩擦係数が大きくなってしまう一方、摩擦係数の低減を図ると耐焼付き性が低下してしまい、両者は相反する関係にある。
【０００７】
本発明の目的は、上記実情に鑑みて、互いに相反する関係にある耐焼付き性と摩擦係数とを良好なものにすることができる軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る軸受装置は、形成された支持孔に軸部材を挿通させて該軸部材をその中心軸回りに相対的に回転可能に支持し、前記軸部材が相対的に回転する場合に該軸部材に摺接する前記支持孔の内周面に潤滑油を供給するための給油溝部が螺旋状に形成された軸受装置において、前記支持孔の内周面の面積に対する前記給油溝部の面積の割合が３０％以下であり、前記支持孔の内周面上で互いに隣接する前記給油溝部間における前記軸部材の中心軸方向の距離と周方向の距離との積が５０ｍｍ2以上３００ｍｍ2以下であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係る軸受装置は、上述した請求項１において、前記給油溝部は、多条溝として形成されて成ることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項３に係る軸受装置は、上述した請求項１または請求項２において、前記給油溝部は、前記軸部材の中心軸方向に対する傾斜角が７０°以上８０°以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、支持孔の内周面の面積に対する給油溝部の面積の割合が３０％以下であり、支持孔の内周面上で互いに隣接する給油溝部間における軸部材の中心軸方向の距離と周方向の距離との積が５０ｍｍ2以上３００ｍｍ2以下であるので、支持孔の内周面上における給油溝部以外の部分の面積を十分に確保することができるとともに、互いに隣接する給油溝部から潤滑油を安定的に供給して油膜切れ等が発生することを抑制することができる。その結果、摩擦係数を十分に小さいものとしながら、耐焼付き性を必要十分なものに確保することができ、従って、互いに相反する関係にある摩擦係数と耐焼付き性とを良好なものにすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る軸受装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態における軸受装置の構造を概略的に示した縦断面図である。ここに例示する軸受装置は、建設土木機械である掘削機に装備されたアームおよびバケットを連結する作業機の連結部分に適用されたブッシュ１０である。
【００１４】
ブッシュ１０は、円筒状の形態を成し、図には明示しないが上記アームの先端に固定支持された円筒状のボス内に圧入された態様で該ボスの内周に固定支持してある。このようなブッシュ１０は、内部に形成された支持孔１１にロッド状の軸部材であるジャーナル軸１を挿通させている。ジャーナル軸１は、支持孔１１の内径（例えば４０〜１２０ｍｍ）よりも僅かに小さい外径を有し、図には明示しないが上記バケットの一対のブラケット間に固定支持されたものである。そして、掘削機の稼働時において、アームに揺動自在に連結されたバケットが揺動すると、ジャーナル軸１がその中心軸を軸心として軸心回りに相対的に回転することになる。つまり、ブッシュ１０は、ジャーナル軸１をその中心軸回りに相対的に回転可能に支持するものであり、ジャーナル軸１が相対的に回転する場合には、該ジャーナル軸１の外周面と支持孔１１の内周面とが摺接することになる。
【００１５】
上記ブッシュ１０は、ＪＩＳ記号により材質規格された所望の鋼材、例えば高炭素鋼や合金鋼から成る。ブッシュ１０の表面硬度は、ロックウェル硬度ＨＲＣで５０以上であれば良く、好ましくはロックウェル硬度ＨＲＣで５２〜６０である。
【００１６】
このようなブッシュ１０の両端における開口縁部分および外側縁部分には、図２に示すように、それぞれ内部テーパ面１２ａおよび外部テーパ面１２ｂが形成してある。内部テーパ面１２ａは、ジャーナル軸１の挿入を容易にするべく形成したものである。外部テーパ面１２ｂは、ボス内への圧入を容易にするべく形成したものであり、内部テーパ面１２ａよりも勾配が小さい。また、ブッシュ１０の外周面の中央部部分には、図３に示すように、潤滑油流路１３が外周方向に沿って形成してある。潤滑油流路１３は、ブッシュ１０の内周面に供給される潤滑油の流路であり、本実施の形態では、例えば切削加工や鋳造により断面形状が円弧状に形成してある。
【００１７】
一方、ブッシュ１０（支持孔１１）の内周面には、潤滑油供給溝部１５および給油溝部１６が形成してある。潤滑油供給溝部１５は、内周面の中央部分の潤滑油流路１３に対応する領域に内周方向に沿って形成してある。この潤滑油供給溝部１５は、連通孔１４を通じて潤滑油流路１３に連通してあり、その溝幅は該潤滑油流路１３よりも僅かに小さい。本実施の形態では、潤滑油供給溝部１５の断面形状は、円弧状に形成してある。
【００１８】
給油溝部１６は、潤滑油供給溝部１５から両端の開口縁部分に向けて螺旋状に形成してある。より詳細に説明すると、給油溝部１６は、ブッシュ１０の軸方向、すなわちジャーナル軸１の中心軸方向に対して所定の角度だけ傾斜した態様で形成してある。また、給油溝部１６は、多条溝（例えば６条溝）として形成してある。ここに、給油溝部１６の傾斜角θとしては、特に限定されるものではないが、例えば７０°以上８０°以下の範囲であることが好ましく、特に７５°であることが好ましい。給油溝部１６は、支持孔１１の内周面に潤滑油を供給するものであり、より具体的には、連通孔１４を介して潤滑油供給溝部１５に供給された潤滑油を支持孔１１の内周面に循環供給するためのものである。本実施の形態では、給油溝部１６は、断面形状が円弧状に形成してあり、潤滑油供給溝部１５の溝幅よりも小さい。該給油溝部１６の溝幅については後述する。
【００１９】
また、ブッシュ１０の内周面は、給油溝部１６が形成された後に高周波焼き入れ等の硬化処理が施されたものであることが好ましい。
【００２０】
以上説明したようなブッシュ１０は、支持孔１１の内周面の面積に対する給油溝部１６の面積の割合（以下、面積率ともいう）が３０％以下、好ましくは１０％以上３０％以下であり、更に図４に示すように、支持孔１１の内周面上で互いに隣接する給油溝部１６間におけるジャーナル軸１の中心軸方向の距離（ａ）と周方向の距離（ｃ）との積（ａ×ｃ：以下、受圧面積ともいう）が５０ｍｍ2以上３００ｍｍ2以下であることを特徴とする。
【００２１】
給油溝部１６の面積率が３０％以下であることにより、図５から明らかなように、摩擦係数を十分に小さくすることができる。ここで、図５は、給油溝部の面積の割合を変化させた場合の摩擦係数について示すものである。ここでは、ブッシュ１０の内径を７０ｍｍとした。同図より、面積率が３０％以下では、摩擦係数が０．０８以下と十分に小さくすることができる一方、面積率が３０％を超える場合には、摩擦係数が大きくなってしまうことが理解される。
【００２２】
そして、かかる面積率が３０％以下であり、受圧面積が５０ｍｍ2以上３００ｍｍ2以下であることにより、支持孔１１の内周面上における給油溝部１６以外の面積、すなわちジャーナル軸１の外周面と実際に接する摺接面の面積を十分に確保することができるとともに、互いに隣接する給油溝部１６から潤滑油を安定的に循環供給して油膜切れ等が発生することを抑制することができ、その結果、摩擦係数を十分に小さいものとしながら、耐焼付き性を必要十分なものに確保することができる。従って、上記ブッシュ１０では、互いに相反する関係にある摩擦係数と耐焼付き性とを良好なものにすることができる。
【００２３】
このように摩擦係数を十分に小さいものとすることができるので、ジャーナル軸１が相対的に回転することにより生ずるトルクを所望の大きさに抑制することができ、ジャーナル軸１を支持するブラケットやブッシュ１０を支持するボス等に必要以上の負荷を与える虞れがなく、これらの部材が破損することを防止することができる。
【００２４】
図６は、給油溝部間のピッチを変更して受圧面積を変化させた場合の摩擦係数および焼付き面圧の変化について示すものである。ここでは、ブッシュ１０の内径を７０ｍｍ、給油溝部１６の傾斜角θを７５°、給油溝部１６の面積率を３０％以下とし、バケットの揺動角を４６°として行った。焼付き面圧は、ブッシュ１０に加えられる負荷荷重を支持孔１１の内周面の投影面積で割ったものとして算出した。
【００２５】
かかる図６から明らかなように、受圧面積が５０ｍｍ2以上３００ｍｍ2以下の範囲では、摩擦係数が０．０８以下で、焼付き面圧が５ｋｇ／ｍｍ2以上となり、摩擦係数を十分に小さいものとしながら焼付き面圧を必要十分な大きさに確保することができる。受圧面積が５０ｍｍ2未満では、焼付き面圧が非常に大きいものになるが、摩擦係数が大きくなってしまう。より具体的には、摩擦係数が０．０８よりも大きくなってしまう。このように摩擦係数が０．０８よりも大きいと、ジャーナル軸１のまわり止め部位（ブラケット等）が破損する虞れがある。一方、受圧面積が３００ｍｍ2を超えると、摩擦係数は十分に低いものになるが、焼付き面圧が小さくなってしまう。より具体的には、焼付き面圧が５ｋｇ／ｍｍ2未満となってしまう。このように焼付き面圧が５ｋｇ／ｍｍ2未満であると、建設土木機械の作業機の使用条件では焼付き部位等が発生してしまう。
【００２６】
かかる実験結果から給油溝部１６の面積率が３０％以下であり、受圧面積を５０ｍｍ2以上３００ｍｍ2以下であることにより、摩擦係数と耐焼付き性とを良好なものにすることができることが明らかである。
【００２７】
上記ブッシュ１０では、（支持孔１１の）内径が４０〜１２０ｍｍの範囲において、給油溝部１６の面積率が３０％以下であり、受圧面積が５０ｍｍ2以上３００ｍｍ2以下であると、給油溝部１６の溝幅は３．０ｍｍ以下となる。従って、ブッシュ１０では、給油溝部１６の溝幅が３．０ｍｍ以下であることが好ましく、特に０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。このように給油溝部１６の溝幅が３．０ｍｍ以下であることにより、摩擦係数を十分に小さいものとしながら、耐焼付き性を必要十分なものに確保することができる。
【００２８】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。例えば、上述した実施の形態では、給油溝部１６が多条溝として形成されていたが、本発明では給油溝部が一条溝として形成されていても良い。このような構成によっても、給油溝部の面積率が特定の範囲にあり、かつ受圧面積が特定の範囲にあれば、上述した実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。尚、給油溝部が一条溝として形成されて成る場合における「互いに隣接する給油溝部間」とは、支持孔の内周面における所定領域において互いに隣接する給油溝部間をいう。
【００２９】
また、上述の実施の形態では、給油溝部１６の断面形状が円弧状であるが、本発明では、給油溝部の断面形状が三角形状、あるいは矩形状であっても良い。
【００３０】
更に、上述の実施の形態では、建設土木機械である掘削機に装備されたアームおよびバケットを連結する作業機の連結部分に適用されたブッシュ１０を軸受装置として説明したが、本発明における軸受装置は、かかるブッシュ１０に限定されるものではなく、各種産業機械の様々な連結部分に適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明に係る軸受装置は、例えば建設土木機械等における様々な連結部分に適用され、軸部材をその中心軸回りに相対的に回転可能に支持するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態における軸受装置の構造を概略的に示した縦断面図である。
【図２】図１に示した軸受装置の端部を拡大して示した拡大断面図である。
【図３】図１に示した軸受装置の周縁中央部分を拡大して示した拡大断面図である。
【図４】図１に示した軸受装置の内周面を拡大して示した拡大断面図である。
【図５】給油溝部の面積の割合を変化させた場合の摩擦係数について示した図表である。
【図６】給油溝部間のピッチを変更して受圧面積を変化させた場合の摩擦係数および焼付き面圧の変化について示した図表である。
【符号の説明】
【００３３】
１０      ブッシュ
１１      支持孔
１２ａ    内部テーパ面
１２ｂ    外部テーパ面
１３      潤滑油流路
１４      連通孔
１５      潤滑油供給溝部
１６      給油溝部
【図１】
2007309392.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007309392.tif 000006
【図５】
2007309392.tif 000007
【図６】
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