(57)【要約】【課題】滑り軸受を備える回転機器において、簡単な構成で問題なく、シャフトと軸受スリーブとの間での相対的な回転を抑制する。【解決手段】回転機器は、軸受スリーブと、軸受スリーブに形成されたスリーブ貫通穴に挿入されるシャフトであって、シャフトの中心軸線と交差する方向にシャフトを貫通するシャフト貫通穴が形成されたシャフトと、シャフト貫通穴に挿入される棒状部材であって、棒状部材の両端がシャフトの外部に突出する棒状部材と、を備える。軸受スリーブには、軸受スリーブ貫通穴から径方向外側に向けて、周方向において部分的に２つの切欠が形成される。棒状部材の両端の突出部分の各々は、２つの切欠内に収容される。【選択図】図２
2016151180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機器であって、
軸受スリーブと、
前記軸受スリーブに形成されたスリーブ貫通穴に挿入されるシャフトであって、該シャフトの中心軸線と交差する方向に該シャフトを貫通するシャフト貫通穴が形成されたシャフトと、
前記シャフト貫通穴に挿入される棒状部材であって、該棒状部材の両端が前記シャフトの外部に突出する棒状部材と
を備え、
前記軸受スリーブには、前記軸受スリーブ貫通穴から径方向外側に向けて、周方向において部分的に２つの切欠が形成され、
前記棒状部材の前記両端の突出部分の各々は、前記２つの切欠内に収容される
回転機器。
【請求項２】
請求項１に記載の回転機器であって、
前記シャフト貫通穴は、前記中心軸線と直交する方向に延在するように形成された
回転機器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転機器であって、
前記シャフト貫通穴は、前記シャフトの前記中心軸線上を通る貫通穴である
回転機器。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の回転機器であって、
前記軸受スリーブの前記切欠を形成する面は、前記棒状部材の前記突出部分が延在する方向に延在する面であって、前記シャフトが回転する際に前記突出部分と線または面で当接するように形成された面を備える
回転機器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の回転機器であって、
前記軸受スリーブの前記切欠は、径方向において、前記軸受スリーブの外周面まで到達しない範囲で形成された
回転機器。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の回転機器であって、
前記棒状部材は、平行ピンである
回転機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機器に関し、より詳細には、すべり軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型の深井戸用多段ポンプでは、シャフトを支承するために、滑り軸受が使用されることがある。また、滑り軸受とシャフトとの間での摺動によってシャフトが摩耗することを防止するために、シャフトの外周面に軸受スリーブが取り付けられることがある。軸受スリーブは、シャフトが回転する際にシャフトとともに回転し、軸受スリーブの外周面は、シャフトの回転に伴って滑り軸受の摺動面上を摺動する。かかる深井戸用多段ポンプでは、従来、シャフトの周囲に、軸受スリーブの側方から軸受スリーブを押圧する方向にナットを締め付けることによって、シャフトと軸受スリーブとが相対的に回転することを防止していた。しかしながら、このような方法では、シャフトと軸受スリーブとを固定する力が弱いので、何らかの理由によって軸受スリーブの外周面と滑り軸受の摺動面との間の滑り抵抗が大きくなると、シャフトが回転した際に、軸受スリーブとシャフトとが相対的に回転するおそれがある。このような相対的な回転は、トラブルの要因となる。
【０００３】
そこで、軸受スリーブとシャフトとの間での相対的な回転をより確実に防止するために、廻り止め機構が設けられたポンプが開発されている。例えば、下記の特許文献１では、いくつかの廻り止め機構を開示している。その１つ目の例は、軸受スリーブおよびシャフトに設けられたキー溝構造である。２つ目の例は、径方向に延在するようにシャフトに形成された非貫通穴に挿入されたピンと、軸受スリーブと、を係合させる構成である。この場合、ピンのうちの、シャフトから突出した部分は、径方向に貫通するように（つまり、径方向外側縁部に到達するように）軸受スリーブに形成された切欠に収容される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６０−１１４２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の１つ目の従来例では、キーの規格による標準サイズは限定的であるので、シャフトの小さな径に応じたキーを選択しようとすると、選択肢が非常に限定される。しかも、キー溝の加工は、比較的複雑である。また、上記の２つ目の従来例は、径が小さい（例えば、直径６ｍｍ）シャフトには適用しにくい。例えば、シャフトの径が小さい場合には、非貫通穴の奥行き（深さ）を短くする必要があるが、そのような短い奥行きの非貫通穴は加工精度の管理が行いにくい。また、加工精度に起因して、非貫通穴の奥行きが設計値よりも小さくなってしまうと、例えば、シャフトが回転した際に、ピンが変形して非貫通穴から抜け出る恐れがある。さらに、軸受スリーブに形成された切欠が径方向に貫通しているので、滑り軸受の摺動面上を摺動する、軸受スリーブの外周面が切欠の分だけ低減する。その結果、十分な摺動面積を確保するために、軸受スリーブを中心軸線の方向に大きくする必要が生じ、装置の大型化を招くことになる。これらの問題は、深井戸用多段ポンプに限らず、滑り軸受を備える回転機器全般に共通する。このようなことから、簡単な構成で問題なく、シャフトと軸受スリーブとを一体的に回転させる構成が求められる。また、このような構成は、比較的径が小さいシャフトなど、様々なシャフトに広く適用できることが望ましい。また、このような構成は、容易に加工できること、また、短時間で容易に製造できることが望ましい。また、このような構成は、安価であることが望ましい。さらに、回転バランスが良い回転機器が提供されることが望ましい。また、回
転機器を小型化することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００７】
本発明の第１の形態によれば、回転機器が提供される。この回転機器は、軸受スリーブと、軸受スリーブに形成されたスリーブ貫通穴に挿入されるシャフトであって、シャフトの中心軸線と交差する方向にシャフトを貫通するシャフト貫通穴が形成されたシャフトと、シャフト貫通穴に挿入される棒状部材であって、棒状部材の両端がシャフトの外部に突出する棒状部材と、を備える。軸受スリーブには、軸受スリーブ貫通穴から径方向外側に向けて、周方向において部分的に２つの切欠が形成される。棒状部材の両端の突出部分の各々は、２つの切欠内に収容される。
【０００８】
かかる回転機器によれば、シャフトが回転する際（回転初期を除く）に、棒状部材の両端の突出部分が、軸受スリーブの２つの切欠を形成する面に当接するので、シャフトと軸受スリーブとを一体的に回転させることができる。また、キー溝加工を行う場合と比べて、当該一体的な回転を簡単な構成によって実現できる。また、キー溝加工を行う場合と比べて、簡単な工具でシャフト貫通穴を加工できるので、経済的であり、また、加工形状が単純であるので、加工時間も短くて済む。しかも、シャフト貫通穴の加工には、非貫通穴の加工時のような穴の深さの加工精度管理も必要ない。さらに、この構成は、小径のシャフトなどにも問題なく広く適用可能である。
【０００９】
本発明の第２の形態によれば、第１の形態において、シャフト貫通穴は、中心軸線と直交する方向に延在するように形成される。かかる形態によれば、シャフトの加工時において、シャフトに対する加工工具の位置決め（向き決め）が容易になるので、シャフト貫通穴を加工しやすい。さらに、棒状部材の両端の突出部分が、中心軸線の方向において同一位置に配置されるので、突出部分を収容する、軸受スリーブの切欠の位置も、中心軸線の方向において同一位置に配置される。この点からも、回転体（シャフト、軸受スリーブおよび棒状部材）の回転バランスを保ちやすい。
【００１０】
本発明の第３の形態によれば、第１または第２の形態において、シャフト貫通穴は、シャフトの中心軸線上を通る貫通穴である。かかる形態によれば、シャフトの回転バランスを保ちやすく、回転体（シャフト、軸受スリーブおよび棒状部材）の回転バランスをさらに保ちやすい。このように回転バランスを保つことによって、シャフトが高速回転する場合であっても、アンバランスに伴う振動等の発生を抑制できる。
【００１１】
本発明の第４の形態によれば、第１ないし第３のいずれかの形態において、軸受スリーブの切欠を形成する面は、棒状部材の突出部分が延在する方向に延在する面であって、シャフトが回転する際に突出部分と線または面で当接するように形成された面を備える。かかる形態によれば、軸受スリーブの切欠を形成する面と突出部分とが点で当接する場合と比べて、棒状部材が変形しにくい。
【００１２】
本発明の第５の形態によれば、第１ないし第４のいずれかの形態において、軸受スリーブの切欠は、径方向において、軸受スリーブの外周面まで到達しない範囲で形成される。かかる形態によれば、軸受スリーブの摺動面すなわち外周面が切り欠かれないので、軸受スリーブの外周面全体を摺動面として利用することができる。したがって、切欠が軸受スリーブの外周面まで到達する場合と比べて、軸受スリーブを小型化でき、ひいては、回転機器を小型化できる。
【００１３】
本発明の第６の形態によれば、第１ないし第５のいずれかの形態において、棒状部材は、平行ピンである。平行ピンは汎用の標準部品であるので、かかる形態によれば、調達性および経済性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例としてのポンプの概略構成を示す概略図である。
【図２】図１に示すポンプの一部分の拡大図である。
【図３Ａ】シャフトの構成を示す図である。
【図３Ｂ】シャフトの構成を示す図である。
【図４Ａ】軸受スリーブの構成を示す図である。
【図４Ｂ】軸受スリーブの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
Ａ．実施例：
図１は、本発明の一実施例としてのポンプ２０の概略構成を示す概略図である。本実施例では、ポンプ２０は、深井戸用多段ポンプである。ただし、ポンプ２０は、滑り軸受を備える任意のポンプであってもよい。図１に示すように、ポンプ２０は、滑り軸受３０と、シャフト４０と、平行ピン５０と、スラスト軸受６０と、モータ８０と、を備えている。シャフト４０の一方の端部は、スラスト軸受６０よりも先端側（すなわち、モータ８０と反対側）に設けられた滑り軸受３０によって回転可能に支承され、シャフト４０の他方の端部は、モータ８０内に設けられた軸受（図示省略）によって回転可能に支承されている。シャフト４０の周囲には、滑り軸受３０とシャフト４０との間に軸受スリーブ３１が配置されている。この軸受スリーブ３１は、シャフト４０が回転する際にシャフト４０とともに回転する。つまり、軸受スリーブ３１とシャフト４０とは、同一の相対位置を維持した状態で一体的に回転する（ただし、シャフト４０の回転初期においては、軸受スリーブ３１とシャフト４０とが僅かな距離だけ相対的に回転することがある）。軸受スリーブ３１の外周面は、固定側である滑り軸受３０の摺動面上を摺動する。このように軸受スリーブ３１を設けることによって、シャフト４０が滑り軸受３０の摺動面に対して摺動する事によって摩耗することがない。以下、軸受スリーブ３１とシャフト４０とを一体的に回転させるための構成について説明する。
【００１６】
図２は、図１に示す滑り軸受３０の周辺の拡大図である。図３Ａおよび図３Ｂは、シャフト４０の構成を示す図である。図４Ａおよび図４Ｂは、軸受スリーブ３１の構成を示す図である。図２、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、軸受スリーブ３１は、シャフト４０の中心軸線（すなわち、回転中心軸線）ＡＬの方向に延在する略円筒形状を有している。軸受スリーブ３１の内部には、中心軸線ＡＬの方向に軸受スリーブ３１を貫通するスリーブ貫通穴３２が形成されている。図２に示すように、スラスト軸受６０よりも先端側において、シャフト４０がスリーブ貫通穴３２に挿入された状態でナット４５がシャフト４０の先端に取り付けられている。これによって、軸受スリーブ３１がシャフト４０に取り付けられている。軸受スリーブ３１の周囲には、固定側である滑り軸受３０が配置されている。滑り軸受３０は、その上下に配置された軸受支持部材３９によって支持されている。
【００１７】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、軸受スリーブ３１のモータ８０側の端部には、２つの切欠３３，３４が周方向に部分的に（つまり、周方向に離間して）形成されている。切欠３３，３４は、中心軸線ＡＬを基準として１８０度回転対称の位置に形成されている。切欠３３、３４は、スリーブ貫通穴３２から径方向外側に向けて延在している。本実施例では、切欠３３，３４は、略Ｕ字形状に形成されており、径方向において、軸受スリーブ３１の外周面３７まで到達しない範囲で形成されている。換言すれば、軸受スリーブ３１の外周面３７は、いずれの領域においても切り欠かかれていない。
【００１８】
図２に示すように、シャフト４０には、スラスト軸受６０の近傍において、シャフト４０の中心軸線ＡＬと交差する方向にシャフト４０を貫通するシャフト貫通穴４１が形成されている。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、本実施例では、シャフト貫通穴４１は、中心軸線ＡＬと直交する方向に延在するように形成されている。また、本実施例では、シャフト貫通穴４１は、中心軸線ＡＬ上を通るように形成されている。
【００１９】
図２に示すように、シャフト貫通穴４１には、棒状部材の一例としての平行ピン５０が挿入されている。平行ピン５０は、汎用の標準部品であるので、このようにすれば、調達性および経済性に優れる。ただし、平行ピン５０に代えて、任意の棒状部材を使用することが可能である。例えば、平行ピン５０に代えてスプリングピンが使用されてもよい。平行ピン５０の外径は、平行ピン５０をシャフト貫通穴４１に挿入できる範囲内で極力大きく形成されている。つまり、平行ピン５０とシャフト貫通穴４１とのクリアランスは、極力小さく設定される。平行ピン５０は、その両端がシャフト４０の外部に突出するように挿入されている。この平行ピン５０の両端の突出した部分を、それぞれ突出部分５１，５２と呼ぶ。この突出部分５１，５２は、それぞれ、軸受スリーブ３１に形成された切欠３３，３４に収容されている。本実施例では、切欠３３，３４は、突出部分５１，５２の一方が、対応する切欠３３，３４の一方の径方向の端面に当接した場合であっても、平行ピン５０の両端がシャフト４０の外部に突出するように形成されている。また、切欠３３，３４は、突出部分５１，５２との周方向のクリアランスが極力小さくなるように形成されている。また、図４Ｂに示すように、切欠３３，３４は、突出部分５１，５２が延在する方向に延在する面３５，３６を備えている。このため、突出部分５１，５２と面３５，３６とがそれぞれ当接する際には、これらは、線で当接することになる。
【００２０】
かかる構成のポンプ２０は、モータ８０を駆動することによってシャフト４０が矢印Ａ１（図４Ｂ参照）の方向に回転すると、シャフト貫通穴４１に挿入された平行ピン５０もシャフト４０と一体的に回転する。このとき、平行ピン５０と面３５，３６との間にクリアランスが存在する場合には、僅かな時間だけ、平行ピン５０と軸受スリーブ３１とが相対的に回転し、平行ピン５０が、面３５，３６と当接する。その後、シャフト４０の回転力は、突出部分５１，５２と面３５，３６との当接部分を介して軸受スリーブ３１に伝達されるので、シャフト４０と軸受スリーブ３１との相対位置が固定された状態で、シャフト４０と軸受スリーブ３１とは一体的に回転する。平行ピン５０と面３５，３６との間にクリアランスが存在しない場合には、シャフト４０の回転初期からシャフト４０と軸受スリーブ３１とは一体的に回転する。
【００２１】
かかるポンプ２０によれば、軸受スリーブ３１およびシャフト４０にキー溝加工を行う場合と比べて、シャフト４０と軸受スリーブ３１との一体的な回転を簡単な構成によって実現できる。また、シャフト４０にシャフト貫通穴４１を加工することは、キー溝加工を行う場合と比べて、簡単な工具で実施できるので、経済的である。また、シャフト４０の加工形状が単純であるので、加工時間も短くて済む。しかも、上述した構成は、小径のシャフト４０にも問題なく広く適用可能である。
【００２２】
また、ポンプ２０によれば、シャフト貫通穴４１は、中心軸線ＡＬと直交する方向に延在するように形成される。したがって、シャフト４０の加工時において、シャフト４０に対する加工工具の位置決め（向き決め）が容易になるので、シャフト貫通穴４１を加工しやすい。しかも、シャフト貫通穴４１が中心軸線ＡＬと直交する方向に延在するように形成されることによって、突出部分５１，５２が中心軸線ＡＬの方向において同一位置に配置されることになり、軸受スリーブ３１に形成される切欠３３，３４の位置についても中心軸線ＡＬの方向において同一位置とすることができる。このため、回転体全体（すなわち、シャフト４０、軸受スリーブ３１および平行ピン５０）についても回転バランスを保ちやすい。ただし、シャフト貫通穴４１は、中心軸線ＡＬと交差する任意の方向に延在す
るように形成されてもよい。
【００２３】
また、ポンプ２０によれば、シャフト貫通穴４１は、中心軸線ＡＬ上を通る貫通穴である。このため、平行ピン５０が中心軸線ＡＬに対して偏って配置されることがない。したがって、シャフト４０の回転バランスについても保ちやすく、回転体（シャフト４０、軸受スリーブ３１および平行ピン５０）の回転バランスをさらに保ちやすい。ただし、シャフト貫通穴４１は、中心軸線ＡＬ上を通らない貫通穴であってもよい。
【００２４】
また、ポンプ２０によれば、シャフト４０が回転する際に、軸受スリーブ３１の面３５，３６が突出部分５１，５２と線で当接する。したがって、点で当接する場合と比べて、平行ピン５０が変形しにくい。面３５，３６は、平行ピン５０の外周面に追従する曲面形状に形成されてもよい。この場合は、面３５，３６は突出部分５１，５２と面で当接することになり、同様の効果を奏する。ただし、面３５，３６は突出部分５１，５２とは、点で当接してもよい。
【００２５】
また、ポンプ２０によれば、軸受スリーブ３１の切欠３３，３４は、径方向において、軸受スリーブ３１の外周面３７まで到達しない範囲で形成される。つまり、外周面３７は、いずれの領域においても切り欠かれない。このため、外周面３７全体を摺動面として利用することができる。したがって、軸受スリーブ３１を中心軸線ＡＬの方向に小型化でき、ひいては、ポンプ２０を小型化できる。ただし、切欠３３，３４は、径方向において、軸受スリーブ３１の外周面３７まで到達するように形成されてもよい。
【００２６】
上述した本実施例の構成は、深井戸用多段ポンプに限らず、滑り軸受を備える任意の回転機器に適用可能である。例えば、上述の実施例は、滑り軸受を備える任意の形式のポンプ、送風機、圧縮機などに適用されてもよい。
【００２７】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
２０…ポンプ
３０…滑り軸受
３１…軸受スリーブ
３２…スリーブ貫通穴
３３，３４…切欠
３５，３６…面
３７…外周面
３９…軸受支持部材
４０…シャフト
４１…シャフト貫通穴
４５…ナット
５０…平行ピン
５１，５２…突出部分
６０…スラスト軸受
８０…モータ
ＡＬ…中心軸線
【図１】
2016151180.tif 000003
【図２】
2016151180.tif 000004
【図３Ａ】
2016151180.tif 000005
【図３Ｂ】
2016151180.tif 000006
【図４Ａ】
2016151180.tif 000007
【図４Ｂ】
2016151180.tif 000008