JP2002523694A - 協働する内側および外側殻を備えた軸受 - Google Patents

協働する内側および外側殻を備えた軸受

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JP2002523694A
JP2002523694A JP2000566587A JP2000566587A JP2002523694A JP 2002523694 A JP2002523694 A JP 2002523694A JP 2000566587 A JP2000566587 A JP 2000566587A JP 2000566587 A JP2000566587 A JP 2000566587A JP 2002523694 A JP2002523694 A JP 2002523694A
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JP2000566587A
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ゴズダワ、リチャード、ジュリウス
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コーラック グループ ピーエルシー
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    • F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0681—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load
    • F16C32/0685—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load for radial load only
    • F16C32/0688—Construction or mounting aspects of hydrostatic bearings, for exclusively rotary movement, related to the direction of load for radial load only with floating bearing elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 軸受組立体（２）は相互に離隔され、相互に向って内方に面する一対の共軸の環状面（４ａ，５ａ）を提供する外側殻（３）と、前記外側殻内に位置し、一対の共軸の環状面（８ａ，９ａ）を提供する内側殻（７）であって、各環状面が外側殻の内方に面する環状面の１個に向って外方に面し、関連の内方に面する環状面と概ね共軸で、かつ隣接して配置される内側殻とを含む。内側殻（７）は軸線方向に外側殻（３）に対して運動可能で、かつ外側殻に対して傾斜可能である。前記内方に面した環状面（４ａ，５ａ）および（または）その関連の外方に面する環状面（８ａ，９ａ）の各々は該面を貫通するように配置された１個以上の流路（１３、１４）を有する。また、軸受組立体（２）はまた流れに対して抵抗する手段（１５、１６）を介して前記流路（１３、１４）の各々に対して高圧受入れ槽から流体を供給する手段（１７−２１）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は軸受組立体に関する。
【０００２】 フレームに装着された軸受に保持された回転軸を含むロータ装置を設計する場
合、一検討項目はフレームが回転軸が作動速度で回転するとき軸受を回転軸との
正しい調心状態に支持できるようにすることである。ロータ装置の構成あるいは
組立時あるいは作動時のフレームの熱あるいはその他の歪みによる誤差が、軸受
がフレームに対して硬直して保持されている場合、軸受を回転軸に対して危険な
程度に非整合となるようにしうる可能性がある。当該技術分野においては、フレ
ームの歪みの場合回転軸に対してある程度の整合自由度を有するようにジャーナ
ルおよびスラスト軸受を球形の殻に装着することが知られており、そのような軸
受は「自動調心軸受」と称されている。しかしながら、ある状況下においては、そ
のような球形殻は自動調心性を提供する魅力的な手段ではない。
【０００３】 本発明はフレームにおいて回転軸を支持あるいは位置決めする軸受組立体であ
って、前記フレームに対して固定される外側殻で、相互に離隔され、かつ相互に
向って内方に面した一対の共軸の環状面を提供する外側殻と、前記外側殻内に位
置する内側殻で、一対の共軸の環状面を提供し、該環状面の各々が前記外側殻の
内方に面した環状面の一方に向って外方に面し、その関連の内方に面した環状面
と概ね共軸で、かつ隣接して配置された内側殻とを含む軸受組立体において、前
記内側殻が前記外側殻に対して軸線方向に運動し、かつ該外側殻に対して傾斜可
能で、前記回転軸に対しても軸線方向に運動可能で、かつ該軸に対して傾斜可能
であり、前記内方に面した環状面および（または）その関連の外方に面した環状
面の各々が前記面の周りを延びるように配置された１個以上の流路を有し、前記
軸受組立体は、また流れに対して抵抗する手段を介して前記流路の各々に高圧源
から流体を供給する手段を含む軸受組立体を提供する。
【０００４】 そのような軸受組立体により、内側殻は回転軸のためのジャーナル軸受あるい
はスラスト軸受として配置すればよい。
【０００５】 作動時、軸受組立体の外側殻は回転軸を支持するように設けられたフレームに
対して固定される。内側殻は回転軸をジャーナル軸受あるいはスラスト軸受にお
いて保持する。高圧源からの流体は各々の流路の断面積を制限した１個以上の入
口通路であることが好ましい流れに対して抵抗する手段を通して環状面の流路中
へ導入される。流体は流路の周りを流れ、該流路を出て前記殻の関連の内方およ
び外方に面した環状面の間の空隙を通して半径方向に流入し、そして流出し、そ
こから大気圧で前記外側殻の外側の環境へ逃げる。流路は一般的にそのような半
径方向の幅と深さであり、各々の内方に向いた環状面とその関連の外方に向いた
環状面との間の空隙は十分狭いため、前記流路の周りの流体の流れに対する抵抗
は内側殻と外側殻との環状面の間の空隙を通る流れに対する抵抗に比較して小さ
い。その結果、各々の流路の周りに流体によって加えられる圧力は事実上一定で
あり、関連の空隙の幅によって決まり、前記空隙の幅が減少するにつれて増大し
、関連の空隙が増大するにつれて減少する。
【０００６】 従って、外側殻に対して軸線に沿った一方向における内側殻の運動は流路内で
流体によって加えられた圧力を外側殻との間隔が減少した内側殻の側において増
大させ、外側殻との間隔が増大した内側殻の他方の側において流路内の圧力を減
少させる。内側殻に亘っての差圧が内側殻を均衡位置、例えば外側殻内の中央位
置まで押し戻す復元力を発生させる。そのような配置において、内側殻に作用す
る復元力が外側殻に対する軸線方向の内側殻の移動に対して著しい抵抗を提供す
ることができる。
【０００７】 前記内方に面した環状面および（または）その関連の外方に面した環状面の各
々における流路は前記面の概ね全周に亘り延びることが有利で、前記面の周りに
概ね同心状に延びることが好ましい。前記内方に面する環状面および（または）
その関連の外方に面する環状面の各々は連続した流路を有することが有利である
。そのような配置により、所定の半径における前記環状面の各々の周りの圧力分
布は作動時概ね均一となる。そのような流路の平均半径はそれが位置している環
状面の内側半径と外側半径との積の平方根と概ね等しいことが好ましい。しかし
ながら、各面における流路は連続した流路である必要はなく均等な平均半径の２
個以上の円弧状流路があればよく、あるいは前記環状面の各々において異なる平
均半径の２個以上の流路ですらよく、一方の環状面における流路の形状は別の環
状面のそれと同じである必要はないが、所定の半径における各々の環状面の周り
の圧力分布は作動時概ね均一であることが好ましい。
【０００８】 ジャーナル軸受を提供するように軸受組立体が配置された場合、内側殻は、回
転軸あるいはジャーナルが貫通しうるジャーナル軸受および前記外方に面する環
状面を提供するジャーナル軸受上の環状フランジとを含むことが有利である。そ
のような配置は、外側殻に対する所定の位置から軸線方向に運動するとすれば内
側殻のフランジに顕著な復元力を加えることにより、外側殻に対して内側殻のフ
ランジの傾斜を可能にし、従ってジャーナル軸受を回転軸に対して自動調心しう
るようにしながら、本装置のフレームに対するジャーナル軸受の確実な位置を提
供することができる。内側殻のフランジが外側殻に対して傾斜されうる程度、従
ってジャーナル軸受の自動調心性の限度が内側殻および外側殻の寸法および環状
面の間の空隙の大きさとによって決まる。
【０００９】 環状面に連続した流路が設けられているような配置においては、前述のように
、軸受組立体が軸線方向の内側殻の相対移動に対して顕著な復元力を提供するよ
うに配置することは可能であるものの、関連の環状面が相互に対して僅かに傾斜
するようになる場合、圧力は依然として各面の周りの所定の半径において概ね均
一であり、その傾斜に対する顕著な復元慣性は発生しない。このように、例えば
前述したジャーナル軸受の自動調心時のように外側殻に対して内側殻が傾斜した
場合、内側殻は外側殻に対して傾斜した状態に留まる。そのような配置は自己生
成性を有する、すなわち限界速度以上の回転速度で回転軸が回転した場合固体対
固体の接触を阻止するように軸受と回転軸との間に潤滑流体の連続した膜を生成
する能力を有するジャーナル軸受に対して適当である。適当な自己生成性のジャ
ーナル軸受の例は円形孔の簡単な自己生成ジャーナル軸受、固定ランドを備えた
ジャーナル軸受、あるいは前述し、本特許出願と同じ日に出願した本発明の出願
人による出願中の特許出願第号(ケースII)に記載し、かつ特許請求しているジャ
ーナル軸受がある。
【００１０】 軸受組立体がスラスト軸受を提供するように配置された場合、内側殻は回転軸
のスラストカラーの各側に作用する内方に面したスラストおよびサージ軸受面を
提供することが有利である。そのような配置により、内側殻を軸線方向に移動さ
せるように内側殻のスラスト軸受面に対してスラストカラーによって加えられる
スラストは、内側殻が外側殻内の均衡位置から動く場合発生する復元力によって
抵抗を受ける。内側殻は２個の内方に面する共軸の環状面を提供することが有利
であって、内側殻の前記内方に面した環状面は該面の周りに好ましくは概ね同心
状に延びるように配置された１個以上の流路を有し、また、各流路に対して例え
ば１個以上の断面積を制限した入口通路のような流れに対して抵抗する手段を通
して前記流路の各々まで高圧源から流体を供給する手段も設けられている。内側
殻の前記内方に面した環状面はスラスト軸受のそれぞれスラストおよびサージ軸
受面を形成する。内側殻の外方に面した環状面と内方に面した環状面とは共軸で
あることが有利であり、軸線方向に相互に離隔された環状部材によって提供され
ることが好ましい。そのような配置により、作動時、内側殻の環状部材は回転軸
の環状のスラストカラーの各々の側に位置され、内側殻の内方に面した面はスラ
ストカラーの環状面に隣接して、但しそこから離隔されて配置され、スラストカ
ラーの環状面は軸線方向のスラストカラーと内側殻との間の相対運動を可能にし
、またスラストカラーに対する内側殻の傾斜を可能にする。
【００１１】 前記内側殻の内方に面した環状面に各々連続した流路が設けられている場合、
前述したように外側殻に対する内側殻の軸線方向移動の結果として生じる内側殻
に作用する復元力の他に、相対的な軸線方向移動の場合内側殻とスラストカラー
との間に別の復元力が発生し、内側殻をスラストカラーに対する均衡位置に保持
するように作用する。従って、軸受組立体がスラストカラーによって伝えられる
スラストに対する著しい復元力を提供するように配することができる。しかしな
がら、内側殻の前記内方に面する環状面の各々に連続した流路の代わりに概ね均
等な平均半径の２個以上の円弧状流路が形成され、各々の円弧状の流路に独自の
入口通路を介して独立して高圧源から流体が供給される場合、各々の流路内の流
体によって加えられる圧力は概ね一定あり、各環状面の流路に加えられる圧力は
、環状面がスラストカラーの隣接する環状面の平面に対して平行の平面にある場
合概ね均等としうるものの、同じ環状面の流路において加えられる圧力は、環状
面が少なくとも一方向にスラストカラーの環状面に対して傾斜して場合相互に対
して変化する。このように、内側殻とスラストカラーとの間で作用している回復
力の他に内側殻とスラストカラーとの間に著しい復元力が発生するように配する
ことができる。相互に対して、かつ回転軸の軸線に対して垂直の二本の軸線の周
りに復元慣性を有利に発生させるために、好ましくは概ね均等の平均半径で、望
ましくは概ね均等の長さである２個以上の流路を内側殻の内方に面する環状面の
各々に設ける必要がある。そのような配置により、内側殻は、例えばフレームの
歪みによって発生したスラストカラーに対する外側殻の相対傾斜の場合回転軸の
スラストカラーに対して調心しうるスラスト軸受を提供する。外側殻と内側殻と
の間に実質的に復元慣性が何ら存在しないような配置により、これらの面の相互
に対する傾斜が保持されるが、外側殻と内側殻との間の復元力は内側殻と外側殻
との間で軸線方向に相対運動があっても同じのままである。そのような配置は、
相対運動する内側殻とスラストカラーとの間の整合を保持しようとしながらも内
側殻および外側殻の静止した面（すなわち、回転軸と共に回転しない面）の間に
相対的な傾斜が発生しうるようにして、静止面と回転面との間の固体対固体の接
触の危険性を低減する。
【００１２】 軸受組立体のそのような配置は、傾動パッドスラスト軸受、あるいは例えばス
ラストカラーの環状面にスラストカラーと内側殻との間の空隙での流体の半径方
向の流れをポンプ作用によって低減するように仕上げた螺旋状の流路を設けるこ
とによって静的空気あるいは水圧による分離を自己生成性に組み合わせたスラス
ト軸受のような自己生成性のスラスト軸受に対して適している。
【００１３】 高圧源から流路中へ導入される流体は空気でよく、ある用途においては空気が
有利であるが、前記流体は別の種類の気体でもよく、あるいは例えば水のような
液体でもよい。
【００１４】 実際に、内側殻が外側殻内で軸線方向に運動しうる程度あるいは外側殻に対し
て傾斜するようになる程度は相対的に小さく、隣接する環状面の間の空隙は比較
的微細である。
【００１５】 環状面において流路を含む内側および外側殻の形状と寸法、環状面の間の空隙
の幅、および流れに対する抵抗の大きさはいずれかの特定の場合の詳細設計の問
題であるが、何れかの特定の用途に対して実際には容易に決定可能である。
【００１６】 本発明に従って構成された軸受組立体の３種類の形態を添付図面を参照して例
示として以下説明する。
【００１７】 添付図面を参照すれば、最初に図１から図３までを参照すると、全体的に参照
番号１で指示する回転軸は一体の環状のスラストカラー１ａを有する。回転軸１
は全体的に参照数字２で指示し、該軸用のスラスト軸受を提供し、該軸の軸線方
向の移動を抑制するようにスラストカラー１ａに作用するように配置された軸受
組立体を貫通する。
【００１８】 軸受組立体２は、全体的に参照数字３で指示し、１個を点線ｂで概略的に指示
するボルトによって筒型部材６の各端にそれぞれ固定された一対の共軸の環状部
材４および５から構成された外側殻を含む。筒型部材６は環状部材４および５用
のスペーサとして作用し、該環状部材を相互から一定の距離をおいて保持する。
外側殻３は例えばフランジおよびボルトのような手段(図示せず)によって回転軸
１の支持フレーム（図示せず）に固定されている。外側殻３内には全体的に参照
数字７で指示する内側殻が位置している。内側殻７は筒型部材１０によって相互
から一定の距離をおいてそれぞれ離隔し、１個を点線ｂ′によって概略指示する
ボルトによって筒型部材に固定された一対の環状部材８および９からなる。
【００１９】 外側殻３の環状部材４および５は各々、例えばラッピングによって精密仕上げ
をし易くするように盛り上がった内方に面する環状の面４ａ、５ａを有する。内
側殻７の環状部材８および９はこれも精密仕上げをし易くするように盛り上がっ
た外方に面する環状面８ａおよび８ｂを有する。筒型部材６および１０は、内側
殻７が図１に示すように外側殻３内に共軸で、かつ中心に位置すると、内側殻の
外方に面した面８ａが外側殻３の内方に面した面４ａと、それらの間で均一な小
さい空隙ｇ１を残して面するような寸法にされており、外方に面した面９ａは面
８ａと４ａとの間の空隙ｇ１と幅が等しい小さい空隙ｇ２をそれらの間で残して
内方に面する面５ａと面している。
【００２０】 内側殻７はＯ−リングシール１１によって外側殻３内に概ね共軸に位置してお
り、内側殻および外側殻との間の相対回転は緩く嵌合したキー１２によって阻止
される。Ｏ−リング１１は著しい弾性せん断撓みにより、キー１２はその緩い嵌
合により、内側殻と外側殻との間の空隙ｇ１およびｇ２の幅によって課せされる
限度内での内側殻７と外側殻３との間の少量の軸線方向の遊びおよび（または）
傾斜を許容するように配置されている。
【００２１】 回転軸１は外側殻３の環状部材４および５並びに内側殻７の環状部材８および
９を貫通しており、該軸の直径は環状部材の内径よりも小さいため該軸が環状部
材を通過する際該軸の周りに空隙ｃが形成される。回転軸１のスラストカラー１
ａは内側殻７の環状部材８および９の間に突出している。環状部材８および９は
内方に面した環状面８ｂおよび９ｂを有し、該面は前記部材が盛り上がっている
。これらの内方に面した面８ｂおよび９ｂはカラー１ａのそれぞれ環状面１ｂお
よび１ｃと概ね共軸で、該カラー１ａの、これも該カラーか盛り上がっている環
状面１ｂおよび１ｃとから小さい空隙Ｇ１およびＧ２によって分離されている。
内側殻７と外側殻３との間の軸線方向遊びおよび傾動の自由度の他に、内側殻と
回転軸１のカラー１ａとの間の軸線方向の遊びと、傾動の自由度があり、それら
の量は空隙ｇ１，ｇ２およびＧ１，Ｇ２によって決まる。図１から最良に判るよ
うに、カラー１ａの周囲と筒型部材１０との間にも空隙がある。
【００２２】 外側殻３の内方に面した環状面４ａおよび５ａの各々には同心状の連続した円
形の流路１３、１４が形成され、環状面４ａは図２に示され、環状の面５ａも同
様に形成されている。各流路１３および１４は、それぞれ２組の３個の入口通路
１５および１６を介して高圧の受け入れ槽からの空気が供給可能で、前記入口通
路の各々の直径は流路１３、１４の幅よりも著しく小さい。入口通路１５、１６
は、環状部材４および５にそれぞれ形成された孔１７および１８、筒型部材６を
それぞれ貫通している孔１９および２０、並びに作動時高圧受け入れ槽が接続さ
れる外側殻３に設けられ図１には１個のみを示す複数の入口ポート２１とを介し
て高圧受入れ槽と連通している。入口通路１５および１６はそれぞれ高圧受入れ
槽からの空気の流れに対して著しい抵抗を与え、入口通路は前記受入れ槽から空
気が供給される孔の断面積と比較して断面積が制限されている。
【００２３】 内側殻７の内方に面した環状面８ｂおよび９ｂの各々にはそれぞれ一組３個の
円弧状の流路２２および２３が形成されている。面８ｂと一組の流路２２とは図
３に示され、以下詳細に説明するが、面９ｂおよび流路２３も同様に配置されて
いることが理解される。図３から判るように、一組の流路２２の各流路２２ａ，
２２ｂ，および２２ｃは均等な長さで、均等な平均半径で、それらの間に極小さ
い分離部分を設けて面８ｂの概ね全周に亘り延びている。前記流路２２ａ，２２
ｂ，および２２ｃの各々にはそれぞれ独自の入口通路２４ａ，２４ｂおよび２４
ｃを介して高圧受入れ槽から空気が供給される。前記入口通路の各々の直径はそ
れが空気を供給する流路の幅よりも著しく小さい。入口通路２４ａ，２４ｂ，お
よび２４ｃの各々は面９ｂの流路２３からの入口通路２５と共にそれぞれ環状部
材８および９に形成された孔２６および２７、並びに筒型部材１０にそれぞれ形
成された孔２８および２９、並びにこれも筒型部材１０に形成された（図１にお
いて１個のみを示す）入口３０とを介して高圧受入れ槽と連通している。各入口
３０の方は作動時高圧受入れ槽に接続される入口２１の１個と連通する。Ｏ−リ
ング１１は入口２１と入口３０との間の領域からの高圧空気の逃げを阻止するの
に役立つ。入口通路２４ａ，２４ｂ，および２４ｃは各々流れに対して著しい抵
抗を提供し、断面積が空気が供給される孔の断面積と比較して制限されている。
【００２４】 作動時、例えば８バールの圧力である高圧受入れ槽は軸受組立体２の入口２１
に接続され、そこから加圧された空気が孔１９、１７および２０、１８と入口通
路１５および１８のそれぞれを介して外側殻３の環状部材４および５の流路１３
および１４に供給される。同様に加圧された空気もまた、それぞれ入口３０、孔
２８、２６および２９、２７並びに入口通路２４および２５を介して内側殻７の
環状部材８および９の流路２２および２３に供給される。入口２１および３０並
びに孔１８から２０までと２６から２９までとは高圧受入れ槽からの流れに対し
て殆ど抵抗は与えず、そのため入口通路１５、１６および２４、２５の直ぐ上流
の圧力は概ね高圧受入れ槽の圧力と同じになる。しかしながら、入口通路１５、
１６および２２、２３の制限された断面積が流れに対して著しい抵抗を与えるの
で、入口通路のそれぞれに亘って顕著な圧力低下があり、流路１３、１４および
２２、２３に入る空気は高圧受入れ槽の圧力よりも著しく低圧である。流路１３
、１４および２２、２３に入る空気は流路の周りを、そして外側殻３の内方に面
した環状面４ａ，５ａと内側殻７の外方に面した面８ａ，８ｂとの間の空隙ｇ１
，ｇ２および内側殻の内方に面した面８ｂ，９ｂと回転軸１のスラストカラー１
ａの環状の面１ｂ，１ｃとの間の空隙Ｇ１，Ｇ２を介して流れる。環状の面の間
の空隙ｇ１，ｇ２およびＧ１，Ｇ２から、空気は例えば大気圧で軸１の周りの空
隙ｃを介して環境へ逃げる。流路１３、１４および２２、２３の寸法は入口通路
１５、１６および２４、２５の直径と比較して相対的に大きく、流路自体はその
周りの空気の流れに対して殆ど抵抗しない。このように、流路１３、１４および
２２、２３の各々の周りの空気によって加えられる圧力は概ね一定であり、各流
路から外部へ空気が貫流する関連の環状面の間のそれぞれの空隙ｇ１、ｇ２およ
びＧ１，Ｇ２の幅によって決まる。それらの空隙は狭いので、流路１３、１４お
よび２２、２３における空気はいずれにしても大気圧よりも著しく高い圧力に保
持されるが、各々の流路における空気によって加えられる圧力は関連の空隙の幅
が減少するにつれて増大し、前記空隙の幅が増大するにつれて減少する。
【００２５】 軸線方向の内側殻７と外側殻３との間の相対運動、例えば環状の面８ａを環状
の面４ａに向って運動させるような相対運動の場合、連続した流路１３内の空気
によって加えられる圧力が増大すると、流路１４における圧力は対応して減少す
る。内側殻７に亘っての差圧が復元力を発生させ、この復元力は外側殻３がフレ
ームに固定されているため、内側殻を均衡位置、この場合は外側殻３内の中央位
置まで押しもどす。前記復元量は外側殻３に対する軸線方向の内側殻７の軸線方
向の移動に対して著しい抵抗を与える。
【００２６】 図４は隣接する面を分離している平均空隙幅に対する内側の軸線方向移動量の
比率の関数として内側殻７に作用する任意単位の復元力の（実線で示す）典型的
なプロットを示す。図４から判るように、復元力は空隙幅の６０％までの軸線方
向移動量までの高度な状態に留まっている。比例性からの線の離脱は流れ現象の
非直線性から始まっている。
【００２７】 同様の復元力が内側殻３とスラストカラー１ａとの間の相対的な軸線方向運動
の時に発生する。流路２２および２３内の空気によって加えられる圧力はそれぞ
れ内側殻７とスラストカラー１ａとの間の空隙Ｇ１およびＧ２との幅によって決
まる。例えば空隙Ｇ１の幅がスラストカラー１ａと環状面８ｂとの間の相対的な
軸線方向運動によって減少する場合、圧力が流路２２において増加し、一方流路
２３の圧力は空隙Ｇ２の幅が対応して増大するにつれて減少する。外側殻３に対
する内側殻７の軸線方向運動の結果として、かつ内側殻とスラストカラー１ａと
の間の相対的な軸線方向運動の結果としての復元力は共に軸受組立体２に対して
スラストカラー１ａによって加えられるスラストに対抗するように作用する。
【００２８】 回転軸１が回転するにつれて支持フレームが歪み、該軸１を軸受組立体２の軸
線に対して角度移動させる場合、スラストカラー１ａの環状面１ｂと１ｃとはそ
れらが図１において示されている垂直平面に対して傾斜するようになる、このよ
うに、例えば回転軸１の角度移動は、カラー１ａが図１と同じ方向から見た場合
反時計方向に回転するようなものである。そのような場合、カラー１ａの環状面
１ｂは内側殻７の環状面８ｂに対して傾斜するようになり、これらの面の間の空
隙は図３においてＡからＢへの方向で示された点ＡおよびＢの間の線に沿って減
少する。環状面８ｂには、独自の入口通路２４ａ，２４ｂおよび２４ｃを介して
空気が供給される３個の分離された円弧状の流路２２ａ，２２ｂ，および２２ｃ
が設けられているので、前記流路の各々において空気によって加えられた圧力は
環状の面８ｂおよび１ｂとが平行の垂直平面にあるとき概ね均等であるもののそ
のような傾斜によって不均等となる。流路２２ｂの空気によって加えられる圧力
は空隙が増加したために減少し、流路２２ａおよび２２ｃの圧力は対応して増大
する。環状の面１ｂと環状の面８ｂとを平行の平面に対して復元しようとする慣
性が発生する。反対方向に作用する同様の慣性が環状の面９ｂの３個の流路２３
における空気の間の差圧のため、カラー１ａの他方の側において発生する。復元
慣性の作用により、内側殻７はスラストカラー１ａと制限するように弾圧され、
内側殻はスラストカラーと共軸であり、空隙が（回転軸１と共に回転しない）内
側殻と回転軸との間に保持される。同時に、内側殻３の軸線は固定された外側殻
３の軸線に対して傾斜するようになる。環状面４ａおよび５ａの流路１３、１４
は連続しているので、内側殻７と外側殻との間の所定の半径において空気によっ
て加えられる圧力は概ね一定に留まり、顕著な復元慣性は発生しない。従って、
内側殻７は外側殻３に対して傾斜した状態に留まるが、この場合、内側および外
側殻は何ら軸と共に回転しないので、回転する面と非回転面との間の固体対固体
の接触の危険性はない。
【００２９】 前述の説明から認められるように、２個の復元力の正確な大きさは少なくとも
部分的に空隙ｇ１，ｇ２およびＧ１，Ｇ２の幅と、環状面における流路１３、１
４および２２、２３の入口通路の寸法とによって決まる。実用限度内で、これら
の寸法はいずれかの特定の用途における設計によって直ちに解決できる。高圧受
入れ槽における空気は８バールの圧力であり、空気は１バールで大気へ排出され
る。入口通路の直径は１ミリメートルである。外側殻、内側殻およびスラストカ
ラーの環状面は内径が６０ミリメートルで、外径が１００ミリメートルである。
外側殻の内方に面する環状面の各々は平均半径７７ミリメートルにおいて、半径
方向の幅２ミリメートルで、深さが３ミリメートルの流路を形成している。内側
殻の各々の内方に面する環状面は７７ミリメートルの平均半径において、各々半
径方向幅が２ミリメートルで深さが３ミリメートルである均等長さの３個の円弧
状流路を形成している。内側殻と外側殻との間の全体の軸線方向空隙（空隙の幅
の総和）は１２０ｍ-6であり、復元力の計算した正割剛性は内側殻と外側殻との
間の合計軸線方向空隙の４分の１の外側殻内での内側殻の移動時に１０7Ｎｍ-1
のオーダである。空隙によって許容される最大傾斜の０．８の外側殻内での内側
殻の傾斜に対する正割剛性は１０2Ｎｍｒａｄ-1のオーダである。内側殻とスラ
ストカラーとの間の合計した軸線方向空隙（空隙の幅の総和）は８０ｍ-6であり
、復元力の計算された正割剛性はスラストカラーと内側殻との間の合計の軸線方
向空隙の４分の１の内側殻内でのスラストカラーの移動時１０7Ｎｍ-1のオーダ
である。空隙によって許容される最大傾斜の０．８のスラストカラーに対する内
側殻の傾斜に対する正割剛性は１０3Ｎｍｒａｄ-1のオーダである。その角度剛
性は内側殻および外側殻の間の角度剛性より大きい大きさであり、従ってスラス
トカラーと内側殻との自動調心性は内側殻の静止した協働する内方に面する環状
面に対するスラストカラーの軸受面の傾斜によって主として決まる。
【００３０】 環状面８ｂおよび９ｂの各々において３個の円弧状流路２２および２３を設け
ることにより回転軸１の２本の垂直軸線の周りの回転軸１の角度移動の場合に復
元力が生成するようにしうる。そのような各々の環状面における円弧状流路の数
は３個に限定する必要はなく、４個以上を設けてもよい。
【００３１】 図５に示す軸受組立体の第２の形態は多くの点において軸受組立体の第１の形
態と類似あり、同じ参照数字を適宜同じ特徴に対して使用している。
【００３２】 図５に示す軸受組立体と軸受組立体の第１の形態との間の差異は外側殻３の内
方に面した環状面において連続した流路１３および１４を設ける代わり内側殻７
の外方に面した環状面８ａおよび９ａに連続した流路３１および３２が設けられ
ていることである。流路３１および３２は筒型部材１０において機械加工された
ギャラリー３３を介して加圧された空気を供給することが可能で、該ギャラリー
は筒型部材６の空隙孔３５を通過する可撓性パイプ３４を介して高圧受入れ槽と
連通する。更に、内側殻７は第１の形態の軸受組立体のＯ−リング１１の代わり
に単一の中心に位置したＯ−リング３６によって外側殻３内に概ね共軸に位置し
ている。単一のＯ−リング３６は回転軸の相対的な角度移動の場合に該軸１と内
側殻７とが整合すると離隔したＯ−リング１１以上により少ない抑制力を加える
。
【００３３】 前述の説明においては、高圧受入れ槽から軸受組立体２および２８に導入され
る流体として空気を参照してきたが、例えば水のようなその他の気体あるいは液
体を代わりに使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 回転軸用のスラスト軸受を提供する軸受組立体の第１の形態の概略垂直断面図
であり、回転軸およびそのスラストカラーを示す。
【図２】 図１に示す軸受組立体の一部の図面である。
【図３】 図１に示す軸受組立体の別の部分の図面である。
【図４】 軸線方向移動に対して第１の形態の軸受組立体によって加えられた復元力を示
すグラフである。
【図５】 回転軸用のスラスト軸受を提供する第２の形態の軸受組立体の概略垂直断面図
であって、軸とそのスラストカラーとを示す。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１０月１０日（２０００．１０．１０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正内容】

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フレームに回転軸を支持あるいは位置決めする軸受組立体で
    あって、前記フレームに対して固定される外側殻で、一対の離隔し、相互に対し
    て内方に面する共軸の環状面を提供する外側殻と、前記外側殻内に位置し、一対
    の共軸の環状面を提供する内側殻で、該環状面の各々が前記外側殻の内方に面し
    た環状面の１個に向って外方に面し、その関連の内方に面する環状面と概ね共軸
    に、かつ隣接して配置している外側殻と概ね共軸に配置されている内側殻とを含
    む軸受組立体において、前記内側殻が前記外側殻に対して軸線方向に運動し、か
    つ前記外側殻に対して傾斜し、かつ前記回転軸に対して軸線方向に運動し、かつ
    該軸に対して傾斜可能であり、前記内方に面した環状面の各々および（または）
    その関連の外方に面した環状面が前記面の周りを延びるように配置された１個以
    上の流路を有し、前記軸受組立体がまた流れに対して抵抗する手段を介して前記
    流路の各々まで高圧源から流体を供給する手段を含むことを特徴とする軸受組立
    体。
  2. 【請求項２】 前記流れに対して抵抗する手段が各流路に対して断面積が制
    限された１個以上の入口通路からなることを特徴とする請求項１に記載の軸受組
    立体。
  3. 【請求項３】 前記内方に面した環状面および（または）その関連の外方に
    面した環状面の各々における流路が前記面の概ね全周を延びていることを特徴と
    する請求項１または２に記載の軸受組立体。
  4. 【請求項４】 前記内方に面した環状面および（または）その関連の外方に
    面した環状面の各々における流路が前記面の周りに概ね同心状に延びていること
    を特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の軸受組立体。
  5. 【請求項５】 前記内方に面した環状面および（または）その関連の外方に
    面した環状面の各々が連続した流路を有することを特徴とする請求項１から４ま
    でのいずれか１項に記載の軸受組立体。
  6. 【請求項６】 前記流路の平均半径が、それが位置している環状面の外側半
    径と内側半径との積の平方根と概ね等しいことを特徴とする請求項５に記載の軸
    受組立体。
  7. 【請求項７】 前記内側殻が、また回転軸のスラストカラーの各側に作用す
    る内方に面したスラストおよびサージ軸受面を提供することを特徴とする請求項
    １から６までのいずれか１項に記載の軸受組立体。
  8. 【請求項８】 前記内側殻のスラストおよびサージ軸受面が２個の内方に面
    し共軸の環状面によって提供され、前記内側殻の内方に面した環状面がその周り
    を延びるように配置された１個以上の流路を有し、また流れに対して抵抗する手
    段を介して前記流路の各々に高圧源から流体を供給する手段も設けられているこ
    とを特徴とする請求項７に記載の軸受組立体。
  9. 【請求項９】 前記内側殻の外方に面した環状面と内方に面した環状面とは
    共軸であることを特徴とする請求項８に記載の軸受組立体。
  10. 【請求項１０】 前記内側殻の外方に面した環状面と内方に面した環状面と
    が軸線方向に相互に離隔された環状部材によって提供されることを特徴とする請
    求項９に記載の軸受組立体。
  11. 【請求項１１】 概ね均等の長さと概ね均等の平均半径である３個以上の円
    弧状の流露路が前記内側殻の内方に面した環状面の各々に設けられていることを
    特徴とする請求項８から１０までのいずれか１項に記載の軸受組立体。
  12. 【請求項１２】 前記スラスト軸受が自己生成スラスト軸受であることを特
    徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の軸受組立体。
  13. 【請求項１３】 前記流路の各々に流体を供給する手段が高圧受け槽からの
    空気を供給する手段であることを特徴とする請求項１から１４までのいずれか１
    項に記載の軸受組立体。
  14. 【請求項１４】 前記流路の各々が基部と一対の側壁とを有し、該流路が形
    成されている環状面を該流路の半径方向内方の第１の環状面部分と前記流路の半
    径方向外方の第２の環状面とに分割していることを特徴とする請求項１から１３
    までのいずれか１項に記載の軸受組立体。
  15. 【請求項１５】 前記内側殻と外側殻との間の相対回転を少なくとも概ね阻
    止しうる手段を更に含むことを特徴とする請求項１から１４までのいずれか１項
    に記載の軸受組立体。
  16. 【請求項１６】 回転軸と、フレームと、前記フレームにおいて前記回転軸
    を支持あるいは位置決めする請求項１から１５までのいずれか１項に記載の１個
    以上の軸受組立体とを含むことを特徴とするロータ組立体。
  17. 【請求項１７】請求項１から１６までのいずれか１項に記載の軸受組立体を
    含むコンプレッサ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011149556A (ja) * 2005-03-01 2011-08-04 Saitama Univ 気体軸受

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3388241B2 (ja) * 2001-08-24 2003-03-17 株式会社田村電機製作所 回転体の損失低減装置
US7345844B2 (en) * 2002-07-23 2008-03-18 Seagate Technology Llc Servo track writer with helium bearing
JP2004144188A (ja) * 2002-10-24 2004-05-20 Nippon Steel Corp 静圧気体軸受
US7487895B2 (en) * 2004-05-25 2009-02-10 Feat First Incorporated Wheeled carrier for a golf club bag and a set of golf clubs which can be removably secured to a vehicle
US7237957B2 (en) * 2005-02-28 2007-07-03 Kingsbury, Inc. Journal bearing having self-retaining shoes and method of using the same to support a rotating shaft
US7758247B2 (en) * 2005-02-28 2010-07-20 Kingsbury, Inc. Journal bearing having surface-contact retained shoes
US20060283227A1 (en) * 2005-06-20 2006-12-21 Monahan Joseph J Rolling mill roller guide
US20110139132A1 (en) * 2008-06-12 2011-06-16 Kristopher Smith Exhaust gas recirculation valve thrust collar
JP4992986B2 (ja) * 2010-01-22 2012-08-08 新東工業株式会社 静圧軸受装置および静圧軸受装置を備えたステージ
US9377051B2 (en) * 2012-12-28 2016-06-28 Hitachi, Ltd. Duplex bearing device
AT513743B1 (de) 2013-01-30 2014-07-15 Miba Gleitlager Gmbh Windkraftanlagengetriebe
AT513507B1 (de) * 2013-01-30 2014-05-15 Miba Gleitlager Gmbh Gleitlagerpaket
AT513516B1 (de) 2013-01-30 2014-05-15 Miba Gleitlager Gmbh Windkraftanlagengetriebe
CN106763192B (zh) * 2017-03-31 2022-05-27 河北工业大学 可承受径向和轴向力且具有自动换向供油功能的浮环轴承

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3110525A (en) * 1960-11-01 1963-11-12 Gen Electric Combined journal and thrust bearing
GB1129853A (en) 1966-06-02 1968-10-09 Mach Tool Industry Res Ass Improvements in or relating to hydrostatic bearing assemblies
US3430318A (en) * 1967-03-10 1969-03-04 Babcock & Wilcox Co Machine tools and instruments
JPS4816028Y1 (ja) * 1969-05-30 1973-05-08
US3625576A (en) 1970-04-15 1971-12-07 Carrier Corp Bearing and sealing structure for high-speed shafts
SE349641B (ja) * 1971-01-25 1972-10-02 Skf Nv
DE2648328C3 (de) * 1976-10-26 1980-02-14 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh, 8000 Muenchen Lagerung für einen mit hoher Drehzahl rotierenden Keramiklaufer in einem Metallgehäuse einer thermischen Turbomaschine
JPS6028502B2 (ja) * 1977-01-25 1985-07-05 株式会社モリタ製作所 歯科用空気軸受ハンドピ−スの軸受機構
US4726692A (en) * 1985-10-07 1988-02-23 Interatom Gmbh Gas-static bearing with subdivided bearing surfaces
EP0282297A1 (en) 1987-03-10 1988-09-14 British Aerospace Public Limited Company Fluid film journal bearings
US5172981A (en) * 1991-05-22 1992-12-22 Coors Brewing Company Hydrostatic bearing apparatus
CA2157869A1 (en) * 1993-03-10 1994-09-15 Oliver O'neill Apparatus for mixing fibrous type material
CZ289599B6 (cs) * 1994-11-29 2002-03-13 Gerhard Wanger Vřeteno pro loľisko mazané plynem rychle se otáčejícího nástroje
US5642943A (en) * 1996-02-28 1997-07-01 Western Digital Corporation Self-aligning air bearing for use with servo-track writer
US5828148A (en) * 1997-03-20 1998-10-27 Sundstrand Corporation Method and apparatus for reducing windage losses in rotating equipment and electric motor/generator employing same
JPH1113764A (ja) * 1997-06-23 1999-01-22 Ntn Corp 静圧空気軸受
US6238475B1 (en) * 1999-04-21 2001-05-29 Lignotech Usa, Inc. Ammoxidized lignosulfonate cement dispersant

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011149556A (ja) * 2005-03-01 2011-08-04 Saitama Univ 気体軸受

Also Published As

Publication number Publication date
DE69912292D1 (de) 2003-11-27
WO2000011362A1 (en) 2000-03-02
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