JPS648205B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は流体スラスト軸受に関する。

流体あるいはガスを用いた流体軸受が各分野に
おいて広く利用されている。この流体軸受は通常
相対移動可能な二部材を備え、二部材は所定の間
隔離間され、両者間の間隙に空気等の流体が充填
せしめられて、この流体の保持圧により二部材が
互いに接触しないように構成されてなり、流体ス
ラスト軸受として有効に利用され得る。

（従来の技術） 近年、流体軸受、特に流体力学に基づくガス軸
受は相対移動可能な二軸受部材間の間隙にフオイ
ルを配設することにより支承機能を向上してい
る。この種のフオイルは通常柔軟な材料で薄手の
シート状に設けられ、近接する軸受面間に生じる
流体力学的な力により変位され得、これにより流
体軸受の流体力学上の特性が向上され、且通常の
玉軸受等では破損を来すような大きな荷重を受け
ても動作可能にされ得る。またこの種のフオイル
により相対的に移動可能な二部材に偏位が生じた
とき、これを補正して緩衝機能を向上できる利点
を持つ。

更に軸受用の流体として比較的清浄な流体ある
いは外気を簡便に利用でき、流体力学的な流体フ
イルムをもつて潤滑される軸受は特に高速回転機
械に適用して好適である。流体力学に基づく流体
軸受の荷重支承能力は２つの隣接する軸受面の相
対移動により流体フイルムに生じる圧力のみによ
つて定まり、軸受面間の流体を外部から圧力上昇
させ、荷重支承能力を増大させる必要があること
も多い。この流体圧力の昇圧には清浄な圧縮流体
の供給源が必要となる。

上述の利点を得るため相対的に移動可能な二部
材間に弾性を有したフオイルを適切に設置する、
多様の構成が提案されている。例えば米国特許第
3635534号に開示のスラスト軸受においてはスポ
ツト溶接等によりデイスク上に互いに離間して複
数のフオイルを固着し、二部材の一方上にデイス
クを配設する汎用の構成がとられている。この米
国特許の流体軸受では全作動状態においてフオイ
ルを安定化させるため、フオイルに確実に予荷重
を与える必要がある。即ち複数のフオイルが装着
される支承部材と対をなす相対的に移動可能な他
の支承部材に対し当該各フオイルを介し予荷重が
与えられることになる。また例えば米国特許第
3893733号および第4153315号においてはフオイル
の下部に別個の通性補強部材を配設し、所望の予
荷重を与えるように構成されている。

一方始動を容易にし、軸受の損耗を低減させる
ため、各フオイルには成層炭化フツ素や二硫化モ
リブデンや、黒鉛螢石等の高滑性材が被覆される
ことが好適である。しかしながらこの被覆を行な
うことにより、フオイル軸受の寿命は向上される
ものの、高温では被覆される高滑性材が劣化する
問題があつた。即ちフオイル軸受が高温環境下に
置かれることがあるが、通常この種の被覆材は金
属フオイルのみであるときほど高温に対応し得
ず、被覆材の材質に応じて耐熱限界が決まる不都
合があつた。この場合高耐熱被覆材を開発する
か、あるいは動作温度を低下させる構成が望まれ
るが、例えば米国特許第4227753号並びに第
4247155号においてフオイル軸受を冷却する構成
が提案されてはいる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上述のいずれの従来技術において
も、相対的に回転可能な二部材間に配設される多
数のフオイルに対する冷却作用が充分ではなかつ
たため、流体軸受の耐熱限界を充分に高くとるこ
とができない問題があつた。

従つて本発明は回転可能な二部材間に配設され
る多数のフオイルに対し高い冷却作用を与えて、
耐熱限界を顕著に向上できる流体スラスト軸受を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため本発明の流体スラス
ト軸受にあつては、相対的に回転可能に配設さ
れ、一方が他方に回転可能に支承される一対の部
材と、一対の相対的に回転可能な部材間に配設さ
れ、一対の部材の一方に装着される弾性を有した
フオイル支承体とを備え、フオイル支承体にはス
ラスト軸受デイスクが包有され、スラスト軸受デ
イスクには互いに離間して装着される弾性を有し
たフオイルと少なくとも一がフオイル間に位置し
た複数の穴とが具備されてなることを特徴とす
る。

（作用） しかして本発明による流体スラスト軸受におい
ては少なくともスラスト軸受デイスクに流体流を
流通させる開口を具備させることにより、フオイ
ルへの流体流量を増大せしめて冷却効果を顕著に
高める作用を有する。

（実施例） 第１図を参照するには本発明による流体スラス
ト軸受が示されており、流体スラスト軸受にはシ
ヤフト１２を含むスラストライナ１０が具備さ
れ、スラストランナ１０はスラスト軸受デイスク
１４と好ましくはバネ性を有したスラスト軸受保
持板２２を介しスラストプレート２８上に回転可
能に支承される。スラスト軸受デイスク１４には
シヤフト１２の軸線に対し直角方向に列をなして
延びるスポツト溶接部１８等の好適な手段によつ
て弾性を持つ金属でなる複数のフオイル１６が固
着されている。またスラスト軸受保持体２２は上
方並びに下方に向つて交互に形成された複数の上
棟部２４と下棟部２６とを有しており、スラスト
軸受デイスク１４に予荷重を与えると共に支承機
能を果たすように設けられている。

且第２図に詳示するように、スラスト軸受デイ
スク１４にはフオイル１６の後縁１７の下位に位
置するように複数の冷却穴２０が穿設されてい
る。スラスト軸受デイスク１４に冷却穴２０を、
その数と位置とを最適にして具備させることによ
り、スラスト軸受デイスク１４の下方から冷却流
体が充分に流動され得、高滑性材を被覆したフオ
イル１６の表面が有効に冷却される。

一方スラスト軸受デイスク１４には、第３図に
示す如く複数の冷却穴に代えて、スポツト溶接部
１８によりスラスト軸受デイスク１４に固着され
たフオイル１６間に一の且フオイルと同寸法の大
寸の冷却穴３０を具備せしめてもよい。即ち第２
図に示すスラスト軸受デイスク１４においては複
数のフオイル１６が互いに近接して配列され、第
３図に示すスラスト軸受デイスク１４では、フオ
イル１６の実質的に半数を取り除いて、相対的に
大きく離間したフオイル１６間に大寸の冷却穴３
０が具備されることになる。従つて第２図の構成
では流体スラスト軸受に加わる重量を軽減させる
ことなく、冷却作用を得ることができ、一方第３
図の構成ではフオイル１６を実質的に半数にする
から流体スラスト軸受に加わる重量を低下させる
必要があるが、冷却流路を広く取り得るから相当
に高い冷却作用を得ることができる。

第４図に示す実施例の流体スラスト軸受におい
てはスラスト軸受デイスク３２の内周部に下向き
に延出するフランジ３４が具備される。スラスト
軸受デイスク３２に当該フランジ３４を具備させ
ることによりスラスト軸受保持体２２を通過しよ
うとする流体流の一部が阻止され、フオイル１６
が固着されたスラスト軸受デイスク３２上を通過
する流体流量が増加せしめられ得る。また大きな
負荷が加わつたときあるいはある種の作動条件に
おいてはスラスト軸受デイスク３２によりスラス
ト軸受保持体２２が下方へ押圧されるため、フラ
ンジ３４とスラストプレート２８との接触を避け
るようにスラストプレート２８に環状溝部３６が
具備されている。

この場合スラスト軸受デイスク３２のフランジ
３４は、第５図に示すように内周部に互いに離間
して複数の凹部４０を形成した上、この凹部４０
によつて区画された突出部３８をフオイル１６の
固着面側と反対側に下向きに折曲することにより
形成し得る。

また第６図に示す如くスラスト軸受デイスク４
２の外周部に予めフランジ４４を形成した上、相
互に離間させて複数の溝４６を設けてもよい。

スラスト軸受デイスクに流体流の阻止体をなす
フランジを具備させる代わりに、スラストプレー
ト２８に流体流の阻止部を一体に、あるいは固着
して具備させることもできる。この場合第７図に
示すようにスラストプレート２８の、スラスト軸
受デイスク４８の内周部に相応する個所に流体流
の阻止部５０を穿設してもよく、また第８図に示
す如くスラスト軸受デイスク４８の外周部に相応
する個所に流体流の阻止部５２を穿設してもよ
い。

第９図〜第１１図には本発明の流体スラスト軸
受に用いるスラスト軸受保持体２２が詳示されて
おり、上述した上棟部２４並びに下棟部２６の他
に、スラスト軸受保持体２２には突出部２５が設
けられ、この突出部２５はスラスト軸受保持体２
２をスラストプレート２８に対し好適に位置決め
し保持するように機能する。また同様の突出部２
７をスラスト軸受デイスク１４に設けてもよい。

総じて上述のように構成された本発明の流体ス
ラスト軸受においては、スラスト軸受デイスクの
上面に固着され、高温になるフオイルに高滑性材
を塗布してもスラスト軸受デイスク上面へ効果的
に冷却流を流動できるから、高滑性材の材質によ
つて制限を受けることなく、高温での使用に耐え
得る。即ち特に本発明においてはスラスト軸受デ
イスク上面に直接向かわずスラスト軸受保持体を
通過するような一部の流体流はスラスト軸受デイ
スクの開口を経てスラスト軸受デイスクへ、ある
いは流体流の阻止体によつて通過が抑止されてス
ラスト軸受デイスクへ積極的に流動せしめられ得
るから、フオイルに対する冷却作用が相乗に培加
されることになる。

尚本発明の流体スラスト軸受について特定の実
施例に沿い上述したが、単に例示に過ぎず、例え
ばスラスト部材を包有する円錐軸受にも適用でき
る。しかして本発明は図示の実施例に限定される
ものではなく特許請求の範囲に含まれる各種の設
計変更を包有するものである。

（発明の効果） 上述の如く構成された本発明による流体スラス
ト軸受によれば、スラスト軸受デイスクに固着さ
れた多数のフオイルに対し流体流量を大巾に増せ
しめてフオイルに対する冷却作用を相乗的に培加
させ得、耐熱温度限界を増大できるから汎用性を
更に向上することができる等々の独特の効果を達
成する。

本発明の実施態様を要約して以下に記載する。

１ 相対的に回転可能に配設され、一方が他方に
回転可能に支承される一対の部材と、一対の相
対的に回転可能な部材間に配設され、一対の部
材の一方に装着される弾性を有したフオイル支
承体とスラスト軸受デイスクの周部から上部の
弾性を有したフオイルへ流体流を向ける装置と
を備え、フオイル支承体にはスラスト軸受デイ
スクとスラスト軸受保持板とが包有され、スラ
スト軸受デイスクには弾性を有した複数のフオ
イルが互いに離間して固着され、且つスラスト
軸受保持板は一対の部材の一方とスラスト軸受
デイスク間において円周方向に交互に位置する
複数の上棟部および下棟部を有してなる流体ス
ラスト軸受。

２ フオイルへ流体流を向ける装置にはスラスト
軸受デイスクに穿設された複数の穴が含まれて
なる上記第１項記載の流体スラスト軸受。

３ スラスト軸受デイスクに穿設された複数の穴
は互いに離間する弾性を有したフオイルの後縁
に実質的に対応させて配設されてなる上記第１
項記載の流体スラスト軸受。

４ フオイルへ流体流を向ける装置はスラスト軸
受デイスクに一体に具備されてなる上記第１項
記載の流体スラスト軸受。

５ フオイルへ流体流を向ける装置はスラスト軸
受デイスクの内周部においてスラスト軸受保持
板に向けられたフランジである上記第４項記載
の流体スラスト軸受。

６ フオイルへ流体流を向ける装置はスラスト軸
受デイスクの外周部においてスラスト軸受保持
板に向けられたフランジである上記第４項記載
の流体スラスト軸受。

７ フオイル流体流を向ける装置はフオイル支承
体が装着される一対の部材の一方に設けられて
なる上記第１項記載の流体スラスト軸受。

８ フオイルへ流体流を向ける装置はスラスト軸
受保持板の内周部に設けられた環状の阻止部で
ある上記第７項記載の流体スラスト軸受。

９ フオイルへ流体流を向ける装置はスラスト軸
受保持板の外周部に設けられた環状の阻止部で
ある上記第７項記載の流体スラスト軸受。

10 フオイルへ流体流を向ける装置にはスラスト
軸受デイスクの内周部においてスラスト軸受保
持板に向けられたフランジが含まれてなる上記
第２項記載の流体スラスト軸受。

11 フオイルへ流体流を向ける装置にはスラスト
軸受デイスクの外周部においてスラスト軸受保
持板に向けられたフランジが含まれてなる上記
第２項記載の流体スラスト軸受。

12 フオイルへ流体流を向ける装置にはスラスト
軸受保持板の内周部においてフオイル支承体を
固定する一対の部材の一方に設けられた環状の
阻止部が含まれてなる上記第２項記載の流体ス
ラスト軸受。

13 フオイルへ流体流を向ける装置にはスラスト
軸受保持板の外周部においてフオイル支承体を
固定する一対の部材の一方に設けられた環状の
阻止部が含まれてなる上記第２項記載の流体ス
ラスト軸受。

14 スラストランナとスラストプレートとを準備
する工程と、複数の弾性を有するフオイルを互
いに離間させ且スラストランナに向けて固設し
たスラスト軸受デイスクをスラストランナとス
ラストプレートとの間に配設する工程と、円周
方向に交互に複数の上棟部および下棟部を形成
したスラスト軸受保持板をスラスト軸受デイス
クとスラストプレートとの間に配設する工程
と、流体流をスラスト軸受デイスクとスラスト
プレートとの間からスラスト軸受デイスクとス
ラストランナとの間へ向ける工程とを包有して
なるスラストランナをスラストプレート上に回
転可能に支承する方法。

15 薄手の弾性を有した環状のデイスクと、デイ
スクに互いに離間して固設された複数の弾性を
有するフオイルと、フオイル間に少なくとも一
が位置するようデイスクに穿設された穴とを備
えてなる流体スラスト軸受用のスラスト軸受デ
イスク。

16 リング状のデイスクに設けられた複数の穴は
互いに離間する弾性を有したフオイルの後縁に
実質的に対応せしめて配設されてなる上記第15
項記載のスラスト軸受デイスク。

17 リング状のデイスクに穿設された複数の穴は
夫々弾性を有するフオイルと実質的に同一寸法
である上記第15項記載のスラスト軸受デイス
ク。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による流体スラスト軸受の分解
斜視図、第２図は同部分拡大平面図、第３図は本
発明の他の実施例の部分拡大平面図、第４図は本
発明の更に他の実施例の断面図、第５図は同部分
拡大平面図、第６図は本発明の別の実施例の断面
図、第７図は本発明の更に別の実施例の部分断面
図、第８図は本発明の更に他の実施例の部分断面
図、第９図は第１図の流体スラスト軸受の拡大平
面図、第１０図は第９図の線１０―１０に沿つて
切断した断面図、第１１図は同拡大底面図であ
る。 １０……スラストランナ、１２……シヤフト、
１４……スラスト軸受デイスク、１６……フオイ
ル、１８……スポツト溶接部、２０……冷却穴、
２２……スラスト軸受保持体、２４……上棟部、
２５……突出部、２６……下棟部、２７……突出
部、２８……スラストプレート、３０……冷却
穴、３２……スラスト軸受デイスク、３４……フ
ランジ、３６……環状溝部、３８……突出部、４
０……凹部、４２……スラスト軸受デイスク、４
４……フランジ、４６……溝、４８……スラスト
軸受デイスク、５０，５２……阻止部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相対的に回転可能に配設され、一方が他方に
   回転可能に支承される一対の部材と、一対の相対
   的に回転可能な部材間に配設され、一対の部材の
   一方に装着される弾性を有したフオイル支承体と
   を備え、フオイル支承体にはスラスト軸受デイス
   クが包有され、スラスト軸受デイスクには互いに
   離間して装着される弾性を有したフオイルと少な
   くとも一がフオイル間に位置した複数の穴とが具
   備されてなる流体スラスト軸受。 ２ スラスト軸受デイスクの複数の穴は互いに離
   間した弾性を有するフオイルの後縁に実質的に対
   応する位置において回転方向に対し直角方向に並
   設されてなる特許請求の範囲第１項記載の流体ス
   ラスト軸受。 ３ スラスト軸受デイスクに具備された複数の穴
   の一は弾性を有したフオイルと実質的に同一面積
   である特許請求の範囲第１項記載の流体スラスト
   軸受。 ４ スラストランナと、スラストランナを回転可
   能に支承するスラストプレートと、スラストラン
   ナとスラストプレートの間に装着された弾性を有
   するフオイル支承体と、フオイル支承体へ流体流
   を向ける装置とを備え、フオイル支承体にはスラ
   スト軸受デイスクとスラスト軸受保持板とが包有
   され、スラスト軸受デイスクには弾性を有したフ
   オイルが互いに離間して固着され、スラスト軸受
   保持板はスラスト軸受デイスクとスラストプレー
   ト間において円周方向に交互に位置する複数の上
   棟部および下棟部を有し、且フオイル支承体へ流
   体流を向ける装置は流体流をスラスト軸受デイス
   クとスラストプレートとの間からスラスト軸受デ
   イスクとスラストランナとの間へ流動可能である
   流体スラスト軸受。 ５ フオイル支承体へ流体流を向ける装置にはス
   ラスト軸受デイスクに穿設された複数の穴が含ま
   れてなる特許請求の範囲第４項記載の流体スラス
   ト軸受。 ６ スラスト軸受デイスクに穿設された複数の穴
   は互いに離間する弾性を有したフオイルの後縁に
   実質的に対応して配設されてなる特許請求の範囲
   第４項記載の流体スラスト軸受。 ７ フオイル支承体へ流体流を向ける装置はスラ
   スト軸受デイスクに一体に具備されてなる特許請
   求の範囲第４項記載の流体スラスト軸受。 ８ フオイル支承体へ流体流を向ける装置はスラ
   スト軸受デイスクの内周部においてスラスト軸受
   保持板に向けられたフランジである特許請求の範
   囲第７項記載の流体スラスト軸受。 ９ フオイル支承体へ流体流を向ける装置はスラ
   スト軸受デイスクの外周部においてスラスト軸受
   保持板に向けられたフランジである特許請求の範
   囲第７項記載の流体スラスト軸受。 １０ フオイル支承体へ流体流を向ける装置はス
   ラストプレート上に具備されてなる特許請求の範
   囲第４項記載の流体スラスト軸受。 １１ フオイル支承体へ流体流を向ける装置はス
   ラスト軸受保持板の内周部に設けられた阻止部で
   ある特許請求の範囲第１０項記載の流体スラスト
   軸受。 １２ フオイル支承体へ流体流を向ける装置はス
   ラスト軸受保持板の外周部に設けられた阻止部で
   ある特許請求の範囲第１０項記載の流体スラスト
   軸受。 １３ フオイル支承体へ流体流を向ける装置には
   スラスト軸受デイスクの内周部においてスラスト
   軸受保持板に向けられたフランジが含まれてなる
   特許請求の範囲第５項記載の流体スラスト軸受。 １４ フオイル支承体へ流体流を向ける装置はス
   ラスト軸受デイスクの外周部においてスラスト軸
   受保持板に向けられたフランジが含まれてなる特
   許請求の範囲第５項記載の流体スラスト軸受。 １５ フオイル支承体へ流体流を向ける装置はス
   ラスト軸受保持板の内周部に対応してスラストプ
   レートに固設された環状の阻止部である特許請求
   の範囲第５項記載の流体スラスト軸受。 １６ フオイル支承体へ流体流を向ける装置はス
   ラスト軸受保持板の外周部に対応してスラストプ
   レートに固設された環状の阻止部である特許請求
   の範囲第５項記載の流体スラスト軸受。 １７ スラストプレートに、スラスト軸受デイス
   クの内周部に設けたフランジに対向して環状溝部
   が具備されてなる特許請求の範囲第８項記載の流
   体スラスト軸受。 １８ スラストプレートに、スラスト軸受デイス
   クの外周部に設けたフランジに対向して環状溝部
   が具備されてなる特許請求の範囲第９項記載の流
   体スラスト軸受。