球面滑り軸受とは
球面滑り軸受 (英: Spherical Plain Bearing) とは、滑り軸受の1種で、ラジアル荷重と両方向のアキシアル荷重を受けることできる、自動調心形の滑り軸受です。
軸受ハウジングには、球面加工された外輪が組み込まれ、穴あけ加工されたボール状の内輪が嵌め込まれています。調心機能により、軸とハウジングの回転中心の芯ずれを許容できます。
揺動運動や調心運動の可動部に使用するものです。「ロッドエンド」「ロッドエンドベアリング」は球面滑り軸受が使用されているため、同義語として扱われている場合があります。
球面滑り軸受の使用用途
図1. 球面滑り軸受の応用例
球面滑り軸受は、主にリンクを使って部品同士を連結させる場合や、直線運動を他部品に伝達する場合などに使用されています。建設機械や産業用機械、自動車、航空機などの関節運動部分に使用されていて、揺動運動または調心運動などを支持します。
また、球面滑り軸受は、大きなラジアル荷重と両方向のスラスト荷重が受けることが可能です。衝撃荷重に強く、各種建設機械、土木機械のシリンダクレビスやヒンジ部、トラックサスペンションなどに使用されています。
球面滑り軸受の代表的な応用例として、ロッドエンド (またはロッドエンドベアリング) があります。
球面滑り軸受の原理
球面滑り軸受は、内輪の外径面 (滑り接触面) が凸形の球面形状、外輪の内径面 (滑り接触面) が凹形の球面形状です。相互の滑り接触面に微小隙間を確保し、適切な滑り面を確保しながら、調心性能と荷重負荷性能を発揮します。
比較的低速回転で、高負荷の静荷重や動荷重を支持する場合に適しており、調心機能により芯出しが容易でミスアライメントに対応可能です。
球面滑り軸受の種類
1. 構造による分類
図2. 構造による球面滑り軸受の種類
給油式
給油式は、外輪と内輪には給油穴が加工されていて、外部からグリースを給脂 (給油) して最適な潤滑状態を維持します。内輪と外輪は、高炭素クロム軸受鋼を使用し、高い耐摩耗性を発揮します。
無給油式
無給油式は、給油することなく最適な潤滑状態を維持します。外輪の滑り面には自己潤滑性が高く、耐摩耗性に優れた材質を、内輪は硬質クロムメッキなどの表面処理を施した鋼球しています。
無給油式の特長は、メンテナンスフリーで耐摩耗性に優れていることです。
図3. 構造の違いによる球面滑り軸受の形状
シール付きとシール無し
シール付きは、内輪と外輪間の両端にシールを取り付け、グリース漏洩と外部からの異物侵入を防止しています。シール無しのベアリングもあります。
2. ラジアル荷重・スラスト荷重
球面滑り軸受には、ラジアル荷重とスラスト荷重共に受けることができる軸受と、スラスト荷重のみ受けることができる軸受があります。
図4. その他の球面滑り軸受
3. 固体潤滑剤埋め込み形
滑り面に固体潤滑材を埋め込んだ特殊銅合金製の内輪と、滑り面に潤滑性コーティングを施した外輪を使用した球面滑り軸受です。
4. 軸受ユニット
軸受ユニットでは、球面滑り軸受を組み込んだ、ピロー形ユニットがあります。
球面滑り軸受のその他情報
球面滑り軸受の規格
球面滑り軸受関連のJIS規格は、下記に規定されています。
JIS B0161 球面滑り軸受 – 用語 Spherical plain bearings – Vocabulary
「主として揺動運動、傾斜運動及び低速回転運動のために設計した滑り接触面が球面である滑り軸受」と定義されています。
揺動運動、傾斜運動は下記のとおり規定されています。
揺動運動
「運動の方向が繰り返し反転する回転運動又は傾斜運動」
傾斜運動
「軸受の内輪と外輪との傾斜角、又は軸軌道盤とハウジング軌道盤との傾斜角が相対的に変化する運動」
参考文献
https://www.ntn.co.jp/japan/products/catalog/pdf/5301.pdf
https://ikowb01.ikont.co.jp/
https://metoree.com/categories/4939/