JP2006057653A - 軸受振動減衰機構 - Google Patents
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【解決手段】 ハウジング15の内側に軸受の外周14の径より大きな径を有する格納孔16と格納孔に給油する給油孔19を持ち、格納孔に軸受を挿入して軸受の外周に環状隙間18を形成し、この環状隙間に複数のスリットを設けた薄板平板17を円周方向に沿わせるように挿入して構成した転がり軸受振動減衰機構1であって、スリットに挟まれた薄板平板の部分が弾性梁となって軸受を弾性的に中心位置に支持して、環状隙間に給油して生成した油膜によるスクィーズ膜作用によって振動を減衰させる。
【選択図】 図1
Description
転がり軸受に用いられるダンパに、スクイーズフィルムダンパがある。
スクイーズフィルムダンパは、軸受の外周に適用して用いられ、流体潤滑状態の油膜に発生するスクイーズ膜作用により軸受に減衰を付加して振動を低減させる。
スクイーズフィルムダンパは、軸受の外側に設けられるため、元の軸受のトライボロジ的な特性を変えることなく、独立して必要量の減衰性能を付与することができる。
このため、図9に図示したように、鳥かご状のセンタリングばねを軸方向に取り付けたスクイーズフィルムダンパがよく用いられる。センタリングばねによりジャーナルをダンパの軸芯に寄せてダンパの油膜厚さを全周で均一化し、偏心率が0に近付いて非線形性の弱い領域に入れば、近似的に偏心率0における特性を用いることができ、比較的容易に設計することができる。
しかし、センタリングばねは、鳥かご状の付属品で軸方向に取り付けて用いるため、スクイーズフィルムダンパの構造が複雑化し全体が大型化するため、従来はタービンなど一部の機械にしか用いられなかった。
本発明の軸受振動減衰機構は、作用を正確に予想できかつ簡単に装着できる小型で安価なばねを組み込んだもので、全体としても小型で安価に構成することができる。
なお、薄板平板の設けるスリットを多数の小さな穴を列に並べたもので置き換えても同じ効果を有する。穴を開けてスリットの代用にするものは、より簡単に加工ができる利点がある。
また、薄板平板が環状隙間に挿入されると、スリットの端縁がシリンダの壁に当って油膜を切断することになる。そこで、油あるいはグリースの流通を確保するため、薄板平板のほぼ中央に軸方向の孔を適当な数だけ適当な間隔を持つように開けておくことが好ましい。
軸受のアウターレースの外周部分は、軸受外輪にさらに円錐台形状の部材あるいは円錐台を2つ突き合わせたソロバン玉形状の部材を嵌め込んで形成しても良い。
弾性梁の弾性力は軸受の軸方向と軸に垂直な方向の2つの成分を持つので、軸受のラジアル荷重とスラスト荷重の両方に対して効果を及ぼすことができる。
また、平板を除去してスリットの幅を大きくすると、金属の無い部分には弾性梁ができないので反発力が発生しない。したがって、スリット幅を用いて剛性分布の調整をすることができる。
なお、薄板平板の油流通溝に対応する中心軸位置に溝の方向に延びた孔を設けることによって、油の流通をさらに促進することができる。
本実施例の転がり軸受振動減衰機構1は、インナーレース12と転動体13とアウターレース14からなる転がり軸受と組み合わせることにより振動減衰を行うようにした機構である。図1と図2にあるように、回転軸11をインナーレース12で押さえてボールやコロなどの転動体13を挟んだアウターレース14によりハウジング15に取付けられることで構成される。
格納孔16には、ばね17が溝の中をほぼ1周するように挿入される。ばね17は、図3に示すように、厚さ数10μmから数100μmの金属製の薄板平板から、アウターレースの幅より僅かに小さい幅で格納孔16の周長より僅かに小さい長さを持つ長方形の平板を切り出して、幅方向のスリット21を適当数、長手方向に並べて形成したものである。この加工は輪郭とスリットの切り取りをすればよいので、プリント基板製造技術として発達した周知のフォトエッチング法を利用することによって、極めて精密に行うことができる。しかも、同一のばね17を工業的意味において大量に生産することができる。
弾性梁22の剛性は、薄板平板の材質に依存するが、また、薄板平板の厚さが大きいほど大きく、スリット21の間隔が小さいほど大きい。さらに、弾性梁22の幅が大きい方が剛性が強い。これらの関係は物理的にほぼ正確に把握できるので、ばねの剛性は、これらの要素を使って容易に設計したり調整することができる。
こうしてスクイーズフィルムダンパが構成されるが、スクイーズフィルムダンパは、軸受の振動により薄板平板のばね17が運動することによって、隙間における油の流れを促進して振動減衰力を増進する。
そこで、油などの流通を確保するため、格納孔16のハウジング15側の底面に流通溝24が格納孔16を円周方向に1周するように設けられている。流通溝24は、アウターレース14の外周にも形成することができる。
ハウジング15側に設けられた流通溝24には、奥に1個もしくは数個の油供給孔19の排出口が設けられていることが好ましい。複数の油供給孔19が設けられるときは、重力も考慮に入れた上で油ができるだけ均一になるように設置場所を分布させることが好ましい。
鍔25と押え蓋26は、潤滑油等の側方流れを妨げて減衰作用を向上させている。なお、鍔25には適当な大きさの通油孔23が設けられていて、側方に押し出された潤滑油等を適度に外部に排泄して減衰作用の強度を調整できるようになっている。
ばね27には、間隔を適度に設定したスリットを適所に設けることにより、格納孔16にこのばね27を収めたときに、ある特定の位置における剛性がスリット間隔にしたがって適当な値になるように調整することができる。
たとえば、図に示したスリット間隔の広い部分28の形成する弾性梁は他のものと比較すると剛性が小さくなる。
また、ばね27の中央、長軸上に長穴29を設けて、中央の弾性力を弱化し軸受の両側部に剛性を持たせることができる。なお、この長穴29は潤滑油等の流通を促進する効果も有する。
また、軸受を薄板のばねにより支持する構造であるため、軸受の熱膨張などによって軸受隙間が減少することを防止して軸受の寿命を向上させる。
本実施例の転がり軸受振動減衰機構は、円環部材と環状溝との間隙が軸受の軸方向と軸に垂直な方向の両方向に対して傾いているため、ここに挿入されたばねは軸受のラジアルとスラストの両方向に対して弾性力を持っていて、両方向の振動を減衰する作用を有する。
図を参照すると、転がり軸受振動減衰機構2の軸受は、転動体33をインナーレース32とアウターレース34で挟み込んだ構造を有し、回転軸31をインナーレース32に填め、アウターレース34の外側に円環部材35を固定している。
本実施例における弾性梁は、円錐状斜面に向かって力を作用させるので、軸受の回転軸に対して垂直と平行の両方向に対して弾性力成分を有し、軸受のラジアルとスラストの両成分について振動減衰効果を発揮する。
円環部材35と環状溝37との隙間40には、図示しないが油供給孔と油排出孔が設けられていて、供給された油類が薄板平板38の運動によって隙間40を囲む壁面に流体潤滑状態の油膜を形成して、スクイーズ膜作用により軸受の運動に減衰を生じさせて振動を低減させる。
円環部材41は、ほぼ三角形の断面を有するもので、外壁に円錐状斜面が1つ形成されていて、内壁にアウターレース34が嵌入する溝が形成されている。ハウジング36の内側には円環部材41の円錐状斜面と平行になったテーパ面42が形成されている。円環部材41の外壁とテーパ面42の間には、スリットを設けた薄板平板38が収納される。
なお、アウターレース34の外形を変形して円環部材35と同じような円錐状斜面を2つ背中合せに配置した形状、あるいは1つの円錐状斜面を有するように形成することにより、部品を付加しないで円環部材と同じ機能を付与することも可能である。
2 転がり軸受振動減衰機構
11 回転軸
12 インナーレース
13 転動体
14 アウターレース
15 ハウジング
16 格納孔
17 ばね
18 空間
19 油供給孔
21 スリット
22 弾性梁
23 通油孔
24 流通溝
25 鍔
26 押え蓋
27 ばね
28 大きなスリット間隔部
29 長穴
31 回転軸
32 インナーレース
33 転動体
34 アウターレース
35 円環部材
36 ハウジング
37 環状溝
38 薄板平板
39 スリット
40 隙間
41 円環部材
42 テーパ面
Claims (18)
- 軸受と、該軸受の外周の径より大きな径を有する格納孔を持ったハウジングと、複数のスリットを設けた薄板平板とを備えて、前記格納孔に前記軸受を軸方向に抜け落ちないように挿入して該軸受の外周に半径方向に動けるような環状隙間を形成し、該環状隙間に薄板平板を円周方向に沿わせるように配設することにより構成した軸受減衰機構であって、前記スリットに挟まれた薄板平板の部分が弾性梁となって前記軸受に接触すると該軸受を弾性的に支持することによって、振動を減衰させることを特徴とする転がり軸受振動減衰機構。
- 前記ハウジングは、さらに、前記格納孔に給油する給油孔を持ち、前記環状隙間に給油して油膜を生成させることを特徴とする請求項1記載の転がり軸受振動減衰機構。
- 前記軸受の外周は軸受アウターレースの外周であって円筒形状をしていることを特徴とする請求項1または2記載の転がり軸受振動減衰機構。
- 前記薄板平板は、長方形の平板であって前記スリットを平板を横断する方向に開切したものであることを特徴とする請求項3記載の転がり軸受振動減衰機構。
- 請求項4記載の転がり軸受振動減衰機構において、前記スリットに代えて複数の孔の列を平板を横断する方向に並べて設けることを特徴とする転がり軸受振動減衰機構。
- 前記薄板平板は、中心軸位置に軸方向に長い油流通孔を1個以上を設け、前記スリットが該油流通孔の位置に当るときには該油流通孔の両脇に該スリットを幅横断方向に分割して設けることを特徴とする請求項4記載の転がり軸受振動減衰機構。
- 前記軸受の外周は軸受アウターレースの外周であって円錐状斜面を有することを特徴とする請求項1または2記載の転がり軸受振動減衰機構。
- 前記軸受の外周は軸受アウターレースに被せた円錐状斜面を有する円環部材の外周であることを特徴とする請求項1または2記載の転がり軸受振動減衰機構。
- 前記薄板平板は、扇形の等幅な平板であって前記スリットを放射方向に開切したものであることを特徴とする請求項7または8記載の転がり軸受振動減衰機構。
- 前記円環部材は、1個の円錐状斜面により形成されることを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の転がり軸受振動減衰機構。
- 前記薄板平板は、前記スリットを剛性を強くするところで間隔を密に剛性を弱くするところに間隔を粗に配置することを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の転がり軸受振動減衰機構。
- 前記薄板平板は、前記スリットを剛性を弱くするところでスリット幅を大きく取って前記弾性梁を形成させないようにすることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の転がり軸受振動減衰機構。
- 前記環状隙間に該隙間を1周する油またはグリースが流通する溝を設けたことを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載の転がり軸受振動減衰機構。
- 前記格納孔の側面に鍔を設けて、前記軸受が脱落しないようにすることを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載の転がり軸受振動減衰機構。
- 前記鍔には、油またはグリースの放出量を調整する放出孔が設けられることを特徴とする請求項14記載の転がり軸受振動減衰機構。
- 転がり軸受振動減衰機構におけるハウジングの格納孔に軸受を挿入することにより該軸受の外周に形成した環状隙間に配設して使用する薄板平板であって、該環状隙間に入る大きさの長方形をしていて、内部に複数のスリットを該平板を横断する方向に開切したことを特徴とする薄板平板。
- 転がり軸受振動減衰機構におけるハウジングの格納孔に軸受を挿入することにより該軸受の外周に形成した環状隙間に配設して使用する薄板平板であって、該環状隙間に入る大きさの長方形をしていて、内部に複数の穴の列を該平板を横断する方向に開切したことを特徴とする薄板平板。
- アウターレースの外周が円錐状斜面を有する円環部材を備えた転がり軸受振動減衰機構におけるハウジングの格納孔に軸受を挿入することにより該軸受の外周に形成した環状隙間に配設して使用する薄板平板であって、前記円錐状傾斜に沿う幅を持った扇形をしていて、内部に複数のスリットを放射方向に開切したことを特徴とする薄板平板。
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