JP2013204740A - 軸受支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受の偏心を抑制しつつ、安定した減衰特性が得られる軸受支持構造を提供する。
【解決手段】軸受ケース４の外周面４ａと軸受ハウジング２との間に油を供給してスクイズフィルムダンパ部を構成する軸受支持構造Ｂ１において、軸受ハウジング２が、給油ポートと、給油ポートより軸受ケース４に向けて連通する給油経路２６と、内部に溜まった油を排出するための排油ポートとを備えており、軸受ケース２が、軸方向両端近傍に配されたＯリング３３，３３を介して軸受ハウジング２の内面２２ａで弾性的に支持されているとともに、軸方向中央に形成され給油経路２６を通じて油の供給がなされる環状の給油溝４１と、給油溝４１とＯリングとの間に形成されスクイズフィルムダンパ部に対応する大径部４３と、これらの大径部とＯリングとの間に各々形成される環状の排油溝４４と、各排油溝を内周面側に開放する排油口４７とを備えるように構成した。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータや発電機等の回転装置において、回転軸の振動低減を行うための軸受支持構造に関するものである。

従来より、回転装置に組み込まれる回転軸の振動を低減するものとして、スクイズフィルムダンパを構成する軸受支持構造が知られている。

このものは、回転軸を支持する軸受の外周面と、ハウジングの内周面との間に僅かな隙間を形成し、その隙間の内部に油を保持するように構成されており、軸受とハウジング間の相対変位を油の粘性抵抗によって抑制することで減衰効果を得ることが可能となっている。

一般には、製作容易性のために、軸受とは別に円環状の軸受ケースを製作し、この軸受ケースの内側に軸受の外輪側に固定するものとして、軸受ケースの外周面とハウジングの内周面との間でスクイズフィルムダンパ部を構成することが多い（例えば、特許文献１を参照）。

また、スクイズフィルムダンパとしても様々なタイプが提案されており、隙間内で油を完全に封止するタイプ、隙間から外部へ漏れ出した分を補うために給油穴を設けたタイプ、劣化した油を排出して新しい油を供給可能とするために給油穴に加えて排油穴も設けたタイプの３つに大きくは区分される。さらには、給油穴や排油穴を設けるタイプであっても、これらの給油穴や排油穴を常時開放して僅かに油を流しながら使用するものと、油の供給や排出が必要となる際にのみ開放して使用するものもある。

これらのタイプは、使用環境や使用条件あるいは製造コストを考慮しつつ選択することが適切ではあるが、高速回転又は大出力を要するものや発熱を伴う機器等、過酷な使用条件下で用いられる回転装置であり、さらには、長期間の継続的使用が必要とされるものとしては、給油穴および排油穴を設けた上でこれらを通じて常時油の供給・排出を行うタイプのものが好ましいといえる。

特開２００５−３２１０３５号公報

上記のように、スクイズフィルムダンパ部を構成する隙間に対して給油穴と排油穴とを設け、僅かに油を流しながら使用するタイプを前提とした場合、スクイズフィルムダンパ部に油を供給する給油経路の中に給油弁を設けて、給油弁の開度によって給油量を調整することが必要となる。

この際、スクイズフィルムダンパ部に対する給油穴と排油穴の位置やバランスが適切でないと、油の入れられた空間が実質的に閉塞された状態となって、給油弁の開度の微妙な調整によりスクイズフィルムダンパ部の油圧が大きく変化してしまい、減衰係数が大きく変化することになる。そのため、振動を抑制するためのダンパ特性が安定せず、目的とする回転装置の振動低減効果が得られなくなる可能性がある。なお、給油弁を設けることなく給油ポンプより直接的に油を供給した場合であっても、給油ポンプの脈動や配管詰まりなど給油経路の上流側の様々な外乱によって、同様の問題が生じる恐れがある。

さらには、スクイズフィルムダンパ部に対する給油穴および排油穴の位置関係によっては、油の流れに起因してハウジング内で軸受ケースの偏心が生じる場合もある。こうした偏心が生じることで、隙間の大きさが円周方向で不均一となるため、減衰特性が円周方向で相違して安定した振動低減効果が得られなくなる可能性もある。

本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には、給油弁の開度等、給油経路の上流側の条件に依存することなく安定した減衰特性を得るとともに、軸受ケースの偏心を抑制することで減衰特性をより安定化させて、効果的に回転装置の振動低減を図ることが可能な軸受支持構造を提供することを目的とする。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、第１の発明の軸受支持構造は、回転軸を回転自在に支持する軸受と、当該軸受を外周側より支持する円筒状の軸受ケースと、当該軸受ケースの外周側に配置する軸受ハウジングとを備え、前記軸受ケースの外周面と前記軸受ハウジングとの間に油を供給してスクイズフィルムダンパ部を構成する軸受支持構造において、前記軸受ハウジングが、給油ポートと、当該給油ポートより軸受ケースに向けて連通する給油経路と、内部に溜まった油を排出するための排油ポートとを備えており、前記軸受ケースが、軸方向両端近傍にＯリングを配され当該Ｏリングを介して軸受ハウジングの内面で弾性的に支持されているとともに、軸方向中央に形成され前記給油経路を通じて油の供給がなされる環状の給油溝と、当該給油溝と前記Ｏリングとの間に形成されスクイズフィルムダンパ部に対応する大径部と、これらの大径部と前記Ｏリングとの間に各々形成される環状の排油溝と、各排油溝を内周面側に開放する排油口とを備えていることを特徴とする。

このように構成すると、スクイズフィルムダンパ部に給油溝を通じて給油するとともに、排油溝と排油口を介して排油可能とすることで、Ｏリングによって油が閉塞された状態とならず、給油弁の開度による圧力変化が生じ難くなる。また、油の流れによって内部で気泡が溜まることが無くなるため、減衰係数をほぼ一定に保つことができる。さらに、スクイズフィルムダンパ部に対して、給油側と排油側とを各々環状溝として形成しているために、スクイズフィルムダンパ部の出入り口における流路抵抗が全周で均一になり、より減衰係数の安定化を図ることができるとともに、給油や排油に伴って生じる油圧による偏心を抑制することで一層減衰特性を安定化することが可能となる。

また、排油側の流路抵抗を円周方向でより均一化することが可能となり、減衰係数を一定とする効果をより高めることを可能とするためには、前記排油口が円周方向に複数個等配されて設けられているようにすることが好適である。

さらに、排油口より流れ出る油を軸受の潤滑のためにも利用して、より構成の簡素化や製造コストの低減を図るためには、前記排油口の少なくとも１つを前記回転軸の軸心より鉛直上側に配置させることが好適である。

さらに、排油口より排出された油を軸受ケースの内面を伝って内側の軸受により適切に供給させるためには、前記軸受ケースの両端面近傍の内周側に、軸方向中央に向かって内径が小さくなるテーパ部を形成されているように構成することが好適である。

また、第２の発明の軸受支持構造は、回転軸を回転自在に支持する軸受と、当該軸受を外周側より支持する円筒状の軸受ケースと、当該軸受ケースの外周側に配置する軸受ハウジングとを備え、前記軸受ケースの外周面と前記軸受ハウジングとの間に油を供給してスクイズフィルムダンパ部を構成する軸受支持構造において、前記軸受ハウジングが、給油ポートと、当該給油ポートより軸受ケースに向けて連通する給油経路と、内部に溜まった油を排出するための排油ポートとを備えており、前記軸受ケースが、軸方向中央に前記給油経路を通じて油の供給がなされる環状の給油溝を形成され、当該給油溝を挟んで両側にＯリングを配され、当該Ｏリングを介して軸受ハウジングの内面で弾性的に支持されているとともに、これらのＯリングより軸方向外側にスクイズフィルムダンパ部に対応する大径部が形成され、当該大径部の軸方向外側が排油部として開放されており、さらに、前記Ｏリングの内周に当接する部位に当該Ｏリングを挟んで軸方向内側と軸方向外側とを連通するための凹部を少なくとも複数箇所設けたことを特徴とする。

このように構成した場合であっても、上記第１の発明と同様、スクイズフィルムダンパ部に給油溝より凹部を通じて給油を行うとともに、排油部を介して排油可能とすることで、Ｏリングによって油が閉塞された状態とならず、給油弁の開度による圧力変化が生じ難くなる。また、油の流れによって内部で気泡が溜まることが無くなるため、減衰係数をほぼ一定に保つことができる。さらに、スクイズフィルムダンパ部に対して、給油側を環状溝として形成するとともに、排油側を排油部として開放しているために、スクイズフィルムダンパ部の出入り口における流路抵抗が全周で均一になり、より減衰係数の安定化を図ることができるとともに、給油や排油に伴って生じる油圧によって偏心が生じることがなくなる。

さらに軸受の傾きを抑制して制振効果の安定化を図るためには、前記軸受が、前記軸受ケースの軸方向略中央で支持されるように構成することが好適である。

以上説明した本発明によれば、給油弁の開度等、給油経路の上流側の条件に依存することなく安定した減衰特性を得るとともに、軸受ケースの偏心を抑制することで減衰特性をより安定化させることが可能であり、効果的に回転装置の振動低減を図ることができる軸受支持構造を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る軸受支持構造を備えたモータの要部を示す断面図。 同軸受支持構造における油の流れを説明する断面図。 同軸受支持構造に用いる軸受ケースの斜視図。 同軸受支持構造の要部を拡大して示す断面図。 図４とは円周方向に異なる位置で切断した場合の要部を拡大して示す断面図。 本発明の第２実施形態に係る軸受支持構造の要部を拡大して示す断面図。 本発明の第３実施形態に係る軸受支持構造に用いる軸受ケースの斜視図。 同軸受支持構造の要部を拡大して示す断面図。 図８とは円周方向に異なる位置で切断した場合の要部を拡大して示す断面図。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞

図１に、第１実施形態に係る軸受支持構造Ｂ１を組み込んだ回転装置としてのモータ１を示す。

モータ１は、３相誘導電動機として構成しており、固定子であるステータ１２の内部で、回転子であるロータ１３を回転自在に支持する構成となっている。そして、ステータ１２が備えるコイルに３相の交流電圧を印加することで、内部に誘導磁界を発生させてロータ１３に駆動力を生じさせ回転を行わせるようになっている。

上記のステータ１２は、円筒状に形成したケーシング１１の内周面１１ａに固定される。また、ロータ１３は回転軸６の外周面６３に嵌め込まれ、固定カラー１４を用いて軸方向に位置規制されることにより固定がなされている。回転軸６には軸心に中空孔６４が形成されており、重量の軽減が図られている。

上記のようにロータ１３を取り付けた回転軸６は、以下に詳述する軸受支持構造Ｂ１を用いて、ステータ１２を取り付けたケーシング１１に対して位置規制されつつ、回転自在に支持されるようになっている。なお、図１においては、説明を簡単にするために、回転軸６を支持するための片端部近傍のみを図示したものとしているが、実際には他端部側も同様に構成している。ただし、図示している片側の端部６１と他端部とを全く同じ形状にする必要は無く、モータ１を駆動源とする外部機器と接続するために軸継手やギアを設けるなど適宜変更しても良い。

上記の軸受支持構造Ｂ１は、回転軸６を支持するための軸受５と、この軸受５を支持する軸受ケース４と、軸受ケース４を一対のＯリング３３，３３を介して弾性的に支持する軸受ハウジングとしての蓋部材２とから構成される。

まず、軸受５の内周側は、回転軸６の外周面６３の一部である軸受取付部６２に嵌め込まれ固定されている。そして、軸受５の外周側は、円筒状のブッシュとして形成された軸受ケース４の内側に固定されている。具体的には、図４に拡大して示すように、軸受５として内輪５ａ、外輪５ｂ及び転動球５ｃを備える玉軸受を用いており、内輪５ａは回転軸６の軸受取付部６２に対して圧入することで、回転軸６に対して固定している。同様に、外輪５ｂも、軸受ケースの内周面４ｂに対して固定を行っている。そのため、回転軸６は軸受ケース４との間でガタを生じることなく、同心となる位置を保ちつつ相対回転可能となっている。なお、軸受５の内輪５ａ、外輪５ｂの固定には、圧入以外にも焼きバメやカラーを用いた締結など様々な手段を用いることが可能である。

図１に戻って、蓋部材２は、上記軸受ケース４を内部に収納するための円筒部２２と、この円筒部２２よりも直径が大きい円板状のフランジ部２１とを備える形状となっており、フランジ部２１をケーシング１１の端面１１ｂに当接させた状態で固定するようになっている。フランジ部２１には、円筒部２２と同心状の凸部として嵌合部２１ａが形成されており、この嵌合部２１ａをケーシング１１の内周面１１ａに嵌め込むことで、ケーシング１１に対して円筒部２２が同心となるように位置決めすることが可能となっている。こうすることで、円筒部２２の内部に収納する軸受ケース４により位置規制される回転軸６と、収納するケーシング１１とを同心状に構成し、結果としてステータ１２とロータ１３とを僅かなクリアランスを持たせた位置関係で保持することが可能となっている。

さらに、蓋部材２の上側には油を供給するための給油ポート２４が設けられており、この給油ポート２４に対してドリル孔２６ａ，２６ｂ，２６ｃを順次連続して設け、途中の不要な開口部を止めネジ等の栓部材２６ｘにより封止することで、給油ポート２４から給油穴（ドリル孔）２６ｃまでが連通する給油経路２６として構成される。給油穴２６ｃからは、後述するように軸受ケース４の給油溝４１に対して油を供給することが可能となる。

加えて、蓋部材２には、油を不要な箇所には流出させないような配慮もなされている。蓋部材２のうち軸受ケース４を収納する円筒部２２の内側で、かつ軸受ケース４に対して回転軸６の軸端方向の隣接位置に、小径部２３，２３が形成されており、回転軸６の外周に近接することで、回転軸６の端部を伝って油が外部に漏れ出すことが無いようにしている。さらに、この小径部２３には下側の位置にのみ貫通穴２７が設けられており、これを通じて軸方向に油の移動が可能となるようにしている。

また、蓋部材２のフランジ部２１には軸端方向に円形状の凹部としての段差部２１ｂが形成され、その外径近くにはＯリング溝２１ｃが形成されて、その内部にＯリング３２が設けられている。さらには、段差部２１ｂの内側にはＯリング３２に当接しつつ環状プレート３１が設けられており、Ｏリング３２によりシールを行うことで、環状プレート３１と段差部２１ｂとの隙間を排油のための油路として機能させている。そして、この段差部２１ｂと連続する位置で、かつ鉛直下側に位置する部分に貫通孔２８が設けられている。また、貫通孔２８の鉛直下側に位置する部分であり、嵌合部２１ａに近接する箇所には排油ポート２５が設けられている。給油ポート２４より供給された油はケーシング１１内で重力の作用によって下方に集められ、溜まった油が排油ポート２５を介して外部に排出される。

また、このモータ１は、図示しない別の供給口を通じてステータ１２の外周や、ステータ１２が備えるコイルエンドに対して冷却油を供給する機能を備えているとともに、上記のように軸受ケース４に向けて供給された油の一部もそうした冷却油としても作用するようにしている。このようにコイルエンドを含むステータの冷却に用いられた油も、同様にケーシング１１内部で下方に集まり、排油ポート２５を介して排出されることになる。すなわち、この排油ポート２５は、主としてスクイズフィルムダンパを形成するために要する油と、ステータ１２を冷却するために供給する油とを、共同して排出するものとされている。

次に、本発明における要部といえる軸受ケース４の形状について説明する。軸受ケース４は、図３に示すように概ね円筒形状に構成されており、軸方向に対して両端面４ｃ，４ｃは垂直に形成されている。また、外周面４ａには、外径の異なる部位として多くの段差が形成されており、軸方向中心位置を境界として対称に配置されている。また、内周面４ｂのうち両端部近傍には、軸方向中央に行くに従って内径が小さくなるテーパ部４ｃ，４ｃが形成されている。

図４は、図１における要部を鉛直面により切断した上で拡大して示すものである。軸受ケース４の外周面４ａのうち、軸方向中央部は内径近くまで大きく削り込まれ、環状の第１給油溝４１として形成されている。さらに、これより軸方向外側に隣接して第２給油溝４２が形成され、その外側にはスクイズフィルムダンパ部に対応する大径部４３と、排油溝４４が順次形成されている。さらに、排油溝４４の中間位置には、Ｏリング溝４５が形成されており、このＯリング溝４５を挟んで排油溝４４は端部円周面４６との間で分割されている。

ここで、本願において用いる「溝」との語は単にくぼんでいる部分を指すものであり、凹字形に中央がくぼんだ形状のみを指すものではない。そのため、第１給油溝４１のように断面凹字形のものも、第２給油溝４２や排油溝４４のように断面がＬ字形のものも、共通して「溝」として表現し、以下の説明においても同様とする。

軸受ケース４の両端部においては排油溝４４より端部円周面４６までに掛かる位置に、図３に示すように、円周方向で３箇所、排油口４７〜４７が各々設けられている。各排油口４７は排油溝４４の一部を内周面４ｂ側に開放するものであり、外径側より見た際に長円の一部として切欠かれた形状をしている。図４に戻って、３箇所の排油口４７〜４７のうち１つは、給油経路２６と同じ鉛直上側に位置するように組み込んである。そのため、図４よりも円周方向に僅かに傾いた切断位置を示す図５の場合においては、給油経路２６が見られないとともに、排油口４７が存在せず、排油溝４４がＯリング３３により軸方向外側に対して封止されていることになる。

図４に戻って、軸受ケース４は、Ｏリング溝４５，４５にＯリング３３，３３が嵌め込まれ、これを介して蓋部材２における円筒部２２の内周面２２ａに対し弾性的に支持されるようになっている。こうして上記大径部４３は内周面２２ａとの間で０．１ｍｍ程度の僅かな平行隙間を形成し、この中に油が供給されることによってスクイズフィルムダンパ部が構成されている。

油の供給は、上記給油経路２６を通じて第１給油溝４１に対して行われ、さらに、第２給油溝４２，４２を介して大径部４３，４３に送られる。第１給油溝４１では、内周面２２ａとの間で大きな隙間が形成されるため、供給される油を内部に溜める油溜まり部として機能する。また、第１供給溝４１は円周方向に連続した状態となっていることから、給油経路２６が上側のみに設けられていても円周方向全体に油を行き渡らせやすく、給油に伴う上方からの圧力を分散させて、軸受ケース４の蓋部材２に対する偏心を抑制することが可能となっている。また、給油経路２６の上流側における油の供給量の変動等の外乱についても、こうした第１供給溝４１によって弱められるために、ダンパ特性への影響を小さくすることが可能となっている。

また、第２供給溝４２は、第１供給溝４１内に溜められた油を、フィルムダンパ部を構成する大径部４３に連続して円滑に供給可能になるように設定されている。そのためには、第２供給溝４２は、スクイズフィルムダンパ部における油の流路抵抗に対して、約１／１０の流路抵抗になるように内周面２２ａとの隙間、長さ等の寸法を設定することが好適である。

さらに、大径部４３を通過した油は、軸方向外側の排油溝４４に達する。図４のように排油口４７が形成された一部の箇所を除いては、図５のように排油溝４４がＯリング３３により軸方向外側に向かって封止されているが、円周方向に対する環状溝として連続していることから適切に流れを生じさせることが可能となっている。この排油溝４４から排油口４７に至る油の流路抵抗も、スクイズフィルムダンパ部の約１／１０とすることが好適である。こうすることで、円周方向での圧力差を小さくすることが可能となるため、ダンパ特性を円周方向の位置によって相違させることがなく、適切な制振効果を得ることが可能となる。

このようにスクイズフィルムダンパ部に対して給油側と排油側とを、円周方向に連続した溝として形成するとともに、それぞれの側に対して円滑に油の移動を行わせることができる。さらには、給油側に油が移動した場合には、第１給油溝４１がその影響を緩和するために圧力変動を抑制することになる。また、排油側に油が移動した場合においても、排油口４７が開放されていることから、圧力変動は小さく抑えられる。

一般的には、上記のような構成を採ることにより、スクイズフィルムダンパ部の給油側及び排油側では油が閉塞されていない状態となり、理論上の境界条件としては、いわゆる無限小幅理論が成立することによって、減衰係数がほぼ一定の値で安定することになる。そのため、給油弁の開度や給油のためのポンプの脈動などによる影響をうけることなく、ほぼ一定のダンパ特性が得られて、より安定して制振効果を得ることが可能となる。

他方、スクイズフィルムダンパ部で油が閉塞された状態では、理論上の境界条件としては、いわゆる無限境界理論（無限幅理論）が成立することによって、減衰係数は大きくなるものの内部での油の移動や、上流側の外乱に伴って大きく圧力が変化して減衰係数が不安定となってしまう。

さらには、上述したように軸受ケース４は軸方向中心位置を境界として対称形状に形成されており、軸方向中心位置において軸受５を支持するようになっている。そのため、静的状態、回転状態を問わず、バランス良く軸受５を支持して回転軸６が傾くことを防止することができるとともに、油の流れも軸方向にほぼ均等に作用させることができ、余計なスラスト力を生じさせることで抵抗を生じさせたり、圧力分布の不均一を生じさせたりすることがない。そのため、より減衰係数の安定化を図ることが可能となっている。

また、図４のように、大径部４３を通過した油は、排油口４７〜４７を通過して排出がなされる。この際、排油口４７〜４７の一部が鉛直上側に配されるようにしているため、これを通じて排出された油が回転軸６に対して直上より供給されて、軸受５に対して供給されるようになっている。こうすることで、スクイズフィルムダンパとしての効果を得るために供給する油が、同時に軸受５の潤滑油として作用するようになっている。

上記のように構成した軸受支持構造Ｂ１に対して、外部より油を供給することによって、所望のダンパ効果を得ることが可能となる。以下、油の流れに沿って、再度説明を加える。

まず、図２の矢印に示すように、給油ポート２４より油を供給する。油は給油経路２６を通じて、図４に示す軸受ケース４の第１給油溝４１内に供給される。そして、第２供給溝４２を介してスクイズフィルムダンパ部である大径部４３に供給される。油は大径部４３の軸方向外側より排出溝４４に対して流れ、排出口４７を通じて軸受ケース４と蓋部材２との間隙より排出される。

この際、第１給油溝４１は油溜まり部として機能して上流側の外乱を吸収するとともに、円周方向に連続する環状溝として形成されていることから、円周方向の圧力を均一化して給油に伴う偏心を抑制することができるようになっている。また、第２供給溝４２、排出溝４４も円周方向に連続する環状溝として形成され、スクイズフィルムダンパ部に比して十分に流路抵抗が小さく形成されていることから、油の移動に伴う圧力変化を生じ難く、より安定したダンパ特性が得られるようになっている。さらには、排油溝４４側においては、これと連続する排出口４７が円周方向に等配して設けられていることから、より円周方向の圧力の不均一性を排除して、安定したダンパ特性が得られるようになっている。

また、上側に位置する排出口４７より排出された油は、テーパ部４７に沿って軸方向内側に集められて、軸受５に対して供給され潤滑油としても作用させることが可能となっている。

図２に戻って、軸受ケース４と蓋部材３との間隙より排出された油のうち、軸受５よりも軸方向内側（図中の左側）に移動してきた油は、重力に従って、蓋部材２における円筒部２２の先端とステータ１２との間を通過して下方向に集められる。この際、油はステータ１２の表面やコイルエンドに触れることで、これらを冷却することになる。また、軸受ケース４と蓋部材２との間隙より排出された油のうち、軸受５よりも軸方向外側（図中の右側）に移動してきた油は、小径部２３に設けた貫通穴２７を通過し、さらに環状プレート３１と段差部２１ｂとの間の隙間を通って下方向に移動し、貫通穴２８を通過することで、上記のように軸受５よりも軸方向内側となる位置から移動してきた油と一緒に集められ、内部で溜まった油はステータ１２の冷却油として作用しながら、排油ポート２５より排出されるようになっている。

このように、給油ポート２４から排油ポート２５にかけて常に油の流れが生じるようにしている。そのため、油は常に新規のものが供給されており、劣化を生じることなく特性がより安定するとともに、内部で空気が滞留することがなく、空気溜まりに起因するダンパ効果の低下を抑制することが可能となっている。

以上のように、本実施形態における軸受支持構造Ｂ１は、回転軸６を回転自在に支持する軸受５と、当該軸受５を外周側より支持する円筒状の軸受ケース４と、当該軸受ケース４の外周側に配置する軸受ハウジング（蓋部材）２とを備え、前記軸受ケース４の外周面４ａと前記軸受ハウジング２との間に油を供給してスクイズフィルムダンパ部を構成する軸受支持構造Ｂ１において、前記軸受ハウジング２が、給油ポート２４と、当該給油ポート２４より軸受ケース４に向けて連通する給油経路２６と、内部に溜まった油を排出するための排油ポート２５とを備えており、前記軸受ケース４が、軸方向両端近傍にＯリング３３，３３を配され当該Ｏリング３３，３３を介して軸受ハウジング２の内面２２ａで弾性的に支持されているとともに、軸方向中央に形成され前記給油経路２６を通じて油の供給がなされる環状の給油溝４１と、当該給油溝４１と前記Ｏリング３３，３３との間に形成されスクイズフィルムダンパ部に対応する大径部４３，４３と、これらの大径部４３，４３と前記Ｏリング３３，３３との間に各々形成される環状の排油溝４４，４４と、各排油溝４４，４４を内周面側に開放する排油口４７〜４７とを備えるように構成したものである。

このように構成しているため、スクイズフィルムダンパ部に給油溝４１を通じて給油するとともに、排油溝４４，４４と排油口４７〜４７とを介して排油可能にしたことから、Ｏリング３３，３３によって油が閉塞された状態とならず、給油弁の開度による圧力変化が生じ難くなる。また、油の流れによって内部で気泡が溜まることが無くなるため、減衰係数をほぼ一定に保つことができる。さらに、スクイズフィルムダンパ部に対して、給油側と排油側とを各々環状溝として形成しているために、スクイズフィルムダンパ部の出入り口における流路抵抗が全周で均一になり、より減衰係数の安定化を図ることができるとともに、給油や排油に伴って生じる油圧によって偏心が生じることがない。

また、前記排油口４７〜４７が円周方向に複数個等配されて設けられているため、排油側の流路抵抗を円周方向でより均一化することが可能となり、減衰係数を一定とする効果をより高めることが可能となっている。

また、前記排油口４７〜４７の少なくとも１つを前記回転軸６の軸心より鉛直上側に配置させて構成しているため、排油口４７〜４７より流れ出る油の一部を軸受５に与えることが可能になり、軸受５の潤滑油としても利用することで、装置の簡素化や製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、前記軸受ケース４の両端面近傍の内周側に、軸方向中央に向かって内径が小さくなるテーパ部４８，４８を形成されているため、排油口４７〜４７より排出された油を軸受ケース４の内面を伝って内側の軸受５に供給させやすくなり、軸受５の潤滑油としてより効果的に利用することが可能となる。

さらに、前記軸受５が、前記軸受ケース４の軸方向略中央で支持されるように構成しているため、軸受５の傾きを抑制しつつ、より減衰特性を効果的に得ることが可能となる。
＜第２実施形態＞

次に、第２実施形態として、図６に示すように軸受支持構造Ｂ２を構成した場合について説明する。

この第２実施形態における軸受支持構造Ｂ２は、図１〜５に示した第１実施形態における軸受支持構造Ｂ１に対して、軸受ケース４の形状が相違するにすぎない。そのため、図１および図２に対応する全体構成について説明を省略するとともに、第１実施形態と同じ部分については同じ符号を用いて説明を省略する。

以下、第１実施形態における図４と対比させつつ、図６を用いて説明を行う。

第２実施形態における軸受ケース１０４は、第１実施形態における軸受ケース４とほぼ同じ大きさの円筒形状に形成されており、内周面１０４ｂ及び両端面１０４ｃ，１０４ｃは軸受ケース４における内周面４ｂ及び両端面４ｃ，４ｃと同一の形状とされ、外周面１０４ａのみが軸受ケース４の外周面４ａと相違した形状とされている。

外周面１０４ａのうち、軸方向中央には軸受ケース４と同様、環状の第１給油溝４１が形成されている。そして、その軸方向外側に隣接して、スクイズフィルムダンパ部に対応する大径部１４３と、排油溝１４４が順次形成されている。さらに、排油溝１４４の端部近傍には、Ｏリング溝４５が形成されており、このＯリング溝４５を挟んで排油溝１４４は端部円周面４６との間で分割されている。また、軸受ケース１０４の両端部においては排油溝１４４より端部円周面４６までに掛かる位置に、第１実施形態の場合と同様、円周方向で３箇所、排油口４７〜４７が各々設けられている。

このように形成された軸受ケース１０４を備える軸受支持構造Ｂ２においては、給油経路２６を通じて第１給油溝４１に対して供給された油は、この第１給油溝４１，４１を介してスクイズフィルムダンパ部に対応する大径部１４３，１４３に送られる。さらに、大径部４３を通過した油は、軸方向外側の排油溝１４４、１４４に達し、排油口４７〜４７を通じて外部に排出される。このようにして、油の流れを円滑に生じさせて、第１実施形態の場合と同様に安定した減衰効果を得ることが可能となっている。

ここで、本実施形態で用いる軸受ケース１０４は、第２実施形態における軸受ケース４における第２給油溝４２に相当する部位が存在せず、その分だけ大径部１４３が軸方向中央部寄りに形成されている。また、大径部１４３が中央寄りに配されている分だけ、排油溝１４４が軸方向に長くなっている。

上述したように、第１実施形態における軸受ケース４に形成されていた第２供給溝４２は、第１供給溝４１内に溜められた油を、フィルムダンパ部を構成する大径部４３に連続して円滑に供給可能になるようにしたものである。すなわち、第２実施形態のように第２供給溝４２を無くした場合でも、第１供給溝４１よりフィルムダンパ部に円滑に油を供給可能であればダンパとしての機能に問題は生じない。却って、第１実施形態に比し、２箇所の大径部１４３，１４３が軸方向中央に近接することによって、軸受ケース４の傾きの影響を受けてダンパ特性が変化することを抑制できて好適である。

また、大径部１４３，１４３が中央寄りになったことで、軸受ケース１０４の全長を短くすることも可能である。しかしながら、こうすると両端近傍のＯリング溝４５，４５同士の位置も近接することになり、Ｏリング３３，３３によって支持する軸受ケース４が傾きやすくなる。そのため、本実施形態においては、軸受ケース１０４の軸方向長さおよびＯリング溝４５，４５同士の間隔も、第１実施形態の軸受ケース４の場合と同様にして、軸受ケース１０４の傾きを抑制することで性能の安定化を図れるようにしている。

また、排油溝１４４は、軸受ケース４の場合に比し、軸方向長さが長くなっているものの、外形寸法を調整することで、排油溝１４４から排油口４７に至る油の流路抵抗を、スクイズフィルムダンパ部の約１／１０とすれば、第１実施形態と変わらないダンパ効果を得ることができる。

以上のように、本実施形態のように構成した場合でも、第１実施形態の場合と同様の優れた効果を生じさせることが可能となる。
＜第３実施形態＞

次に、第３実施形態として、図７に示す軸受ケース２０４を用いて軸受支持構造Ｂ３を構成した場合について説明する。

この第３実施形態における軸受支持構造Ｂ３は、図１〜５に示した第１実施形態における軸受支持構造Ｂ１、及び図６に示した第２実施形態における軸受支持構造Ｂ２に対して、軸受ケース４（１０４）の形状が相違するにすぎない。そのため、図１および図２に対応する全体構成については説明を省略する。給油ポート２４より排油ポートに至る油の経路も、軸受ケース４（１０４）付近を除いてほぼ同様となる。さらに、第１実施形態及び第２実施形態と同じ部分については同じ符号を用いて説明を省略する。

軸受ケース２０４は、図７に示すように概ね円筒形状に構成されており、軸方向に対して両端面２０４ｃ，２０４ｃが垂直になるようにされている。また、外周面２０４ａには、外径の異なる部位として多くの段差が形成されており、軸方向中心位置を境界として対称に配置されている。内周面２０４ｂのうち両端部近傍には、軸方向中央に行くに従って内径が小さくなるテーパ部２０４ｃ，２０４ｃが形成されている。外周面２０４ａ上には、円形の凹部２４６，２４６が２個を一組として、円周方向に３箇所等配されて形成されている。

図８は、図１における要部につき、軸受ケース４に代えて軸受ケース２０４を取り付けた状態として鉛直面により切断した上で拡大して示すものである。

軸受ケース２０４の外周面２０４ａのうち、軸方向中央部は内径近くまで大きく削り込まれ、環状の第１給油溝２４１として形成されている。さらに、これより軸方向外側に隣接して第２給油溝２４２が形成され、その外側にはスクイズフィルムダンパ部に対応する大径部２４３と、排油部２４４が順次形成されている。さらに、第２給油溝２４２，２４２の各中間位置にはＯリング溝２４５，２４５が形成されており、このＯリング溝２４５，２４５を挟んで第２給油溝２４２，２４２は各々軸方向に分割されている。そして、Ｏリング溝２４５，２４５に嵌め込まれたＯリング３３，３３を介して、軸受ケース２０４は、蓋部材２における円筒部２２の内周面２２ａによって弾性的に支持されるようになっている。

さらに、軸受ケース２０４には、Ｏリング溝２４５を中心にして２つに分割された第２給油溝２４２の双方に掛かる位置に、内周面２０４ｂまで貫通されていないものの前記の凹部２４６が形成されている。こうすることで、第１給油溝２４１側より供給された油が、Ｏリング３３に閉塞状態とされることなく、凹部２４６を通じてＯリング３３の下方を通過して反対側に移動して大径部２４３に供給可能となっている。また、凹部２４６は、円周方向の３箇所に等配されていることで、円周方向に大きな圧力分布を生じさせることがない。

大径部２４３は、内周面２２ａとの間で僅かな隙間を形成してスクイズフィルムダンパ部を構成する。そして、大径部２４３より軸方向外側は、第２給油溝２４２とほぼ等しい外径を有する排油部２４４として形成され、端部方向に向けて開放されている。

油の供給は、第１実施形態及び第２実施形態と同様、給油経路２６を通じて第１給油溝２４１に対して行われ、第２給油溝２４２，２４２にまで達する。第１給油溝２４１では、第１実施形態の場合と同様、内周面２２ａとの間で大きな隙間が形成され、給油経路２６を通じて供給される油が内部で溜まる油溜まり部として機能する。また、第１供給溝２４１は、円周方向に連続した状態となっていることから、給油経路２６が上側のみに設けられていても円周方向全体に油を行き渡らせやすく、給油による圧力を分散させて、軸受ケース２０４の蓋部材２に対する偏心を抑制することが可能となっている。

また、第２給油溝２４２，２４２内には、それぞれＯリング３３，３３が配置されているが、凹部２４６〜２４６によってＯリング３３，３３の内周に当接する部位が下方に開放されて、軸方向内側と軸方向外側とで連通状態にされているため閉塞することがなく、これらの部分を通過して大径部２４３，２４３にまで容易に油が供給される。凹部２４６〜２４６は、円周方向で３箇所の位置にしか存在しないために、これ以外の箇所で切断した場合には、図９のようになる。すなわち、凹部２４６〜２４６が存在しない位置においては、第２給油溝２４２，２４２の中間に位置するＯリング３３，３３によって軸方向に閉止された状態となっている。しかしながら、第２給油溝２４２，２４２が円周方向に連続する環状の溝として形成されているため、円周方向に滑らかに流れを生じさせることが可能となっている。

また、凹部２４６，２４６における流路抵抗は、スクイズフィルムダンパ部に比し約１／１０となるように設定している。そのため、第１給油溝２４１内部の油を大径部２４３，２４３に容易に移動させることができるとともに、円周方向の圧力差を抑制することができるようになっている。

さらに、大径部２４３を通過した油は、軸方向外側の排油部２４４に達する。排油部２４４における流路抵抗も、大径部２４３よりも十分小さくなるように構成している。

このようにスクイズフィルムダンパ部に対して給油側と排油側とを、円周方向に連続した溝または円周面として形成するとともに、それぞれの側に対して円滑に油の移動を行わせることができる。さらには、給油側に油が移動した場合には、第１給油溝２４１がその影響を緩和するために圧力変動を抑制することになる。また、排油側に油が移動した場合においても、排油部２４４が開放されていることから圧力変動は小さく抑えられる。

そのため、この実施形態の場合においても、第１実施形態の場合と同様、スクイズフィルムダンパ部の給油側及び排油側では油が閉塞されていない状態となり、減衰係数をほぼ一定の値で安定させることが可能となる。

また、排出部２４４より排出された油は、テーパ部２４８に沿って、軸方向内側に集められて、軸受５に対して供給されることで潤滑油としても作用させることが可能となっている。

以上のように、本実施形態における軸受支持構造Ｂ３は、回転軸６を回転自在に支持する軸受５と、当該軸受５を外周側より支持する円筒状の軸受ケース２０４と、当該軸受ケース２０４の外周側に配置する軸受ハウジング（蓋部材）２とを備え、前記軸受ケース２０４の外周面２０４ａと前記軸受ハウジング２との間に油を供給してスクイズフィルムダンパ部を構成する軸受支持構造Ｂ３において、前記軸受ハウジング２が、給油ポート２４と、当該給油ポート２４より軸受ケース２０４に向けて連通する給油経路２６と、内部に溜まった油を排出するための排油ポート２５とを備えており、前記軸受ケース２０４が、軸方向中央に前記給油経路２６を通じて油の供給がなされる環状の給油溝２４１を形成され、当該給油溝２４１を挟んで両側にＯリング３３，３３を配され、当該Ｏリング３３，３３を介して軸受ハウジング２の内面で弾性的に支持されているとともに、これらのＯリング３３，３３より軸方向外側にスクイズフィルムダンパ部に対応する大径部２４３，２４３が形成され、当該大径部２４３，２４３の軸方向外側が排油部２４４，２４４として開放されており、さらに、前記Ｏリング３３，３３の内周に当接する部位に当該Ｏリング３３，３３を挟んで軸方向内側と軸方向外側とを連通するための凹部２４６，２４６を少なくとも複数箇所設けて構成したものである。

このように構成した場合であっても、上記第１実施形態の場合と同様に、スクイズフィルムダンパ部に給油溝２４１より凹部２４６、２４６を通じて給油を行うとともに、排油部２４４，２４４を介して排油可能とすることで、Ｏリング３３，３３によって油が閉塞された状態とならず、給油弁の開度による圧力変化が生じ難くなる。また、油の流れによって内部で気泡が溜まることが無くなるため、減衰係数をほぼ一定に保つことができる。さらに、スクイズフィルムダンパ部に対して、給油側を環状溝２４１として形成するとともに、排油側を排油部２４４，２４４として開放しているために、スクイズフィルムダンパ部の出入り口における流路抵抗が全周で均一になり、より減衰係数の安定化を図ることができるとともに、給油や排油に伴って生じる油圧によって偏心が生じることがなくなる。

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態においては、軸受ケース４（１０４，２０４）はＯリング３３，３３を介して円筒部２２の内周面２２ａによって半径方向に規制されるものの、軸方向に対しては位置規制されていない構成としていたが、適宜軸方向の位置決め部材を設けて位置規制するように構成することも可能である。例えば、図１において、円筒部２２の軸方向先端部に対して軸方向内側よりリング状の別部材を固定し、このリング状の部材と小径部２３との間で軸受ケース４（１０４，２０４）の位置規制を行うようにしてもよい。こうすることで、半径方向への制振効果を得るのみならず、軸方向に対して抜け止めを行いつつ位置決めを高精度に行うことが可能となる。さらには、第１給油溝４１（１４１，２４１）に対して、給油穴２６ｃとは位相を異ならせた位置において円筒部２２の外周側より内周側に向けてピンを挿入して係合させる構成としても、上記のように軸方向への抜け止め及び位置決めを行わせることが可能である。この場合には、ピンの先端が軸受ケース４（１０４，２０４）の外周面（４ａ，１０４ａ，２０４ａ）に当接する場合には、ダンパとしての機能を阻害するため好ましくなく、ピンの側面を溝の側壁のみに当接させることが好ましく、さらには、このようなピンを円周方向に等配して複数個設けることが軸受ケース４（１０４，２０４）の傾きを抑制する点で好適である。また、ピンの挿入によっても、第１給油溝４１（１４１，２４１）の内部で、油の流れを阻害しないようにも注意することが必要といえる。

また、上述の第１実施形態において、排油口４７は、Ｏリング３３の下方の一部を切欠いた形状としていたが、排油溝４４との間で、軸受ケース４の内周面４ｂまたは端面４ｃ方向に連通したものとすることができる限り、適宜異なる形状にしてもよく、ドリル等を用いて加工することで細い孔形状とすることも可能である。この場合においても、油の流路抵抗をスクイズフィルムダンパ部の１／１０程度にすることが必要であり、そのためには孔の直径や個数により適宜調整すればよい。また、この孔の開口方向を軸受５のほうに向けることで、軸受５に対して直接油を供給し、潤滑油として利用することも好適である。

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

２…蓋部材（軸受ハウジング）
４…軸受ケース
５…軸受
６…回転軸
２２…円筒部
２２ａ…（円筒部）内周面（スクイズフィルムダンパ部）
２４…給油ポート
２５…排油ポート
２６…給油経路
３３…Ｏリング
４１…第１給油溝
４２…第２給油溝
４３…大径部（スクイズフィルムダンパ部）
４４…排油溝
４７…排油口
４８…テーパ部
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…軸受支持構造

Claims (6)

1. 回転軸を回転自在に支持する軸受と、当該軸受を外周側より支持する円筒状の軸受ケースと、当該軸受ケースの外周側に配置する軸受ハウジングとを備え、前記軸受ケースの外周面と前記軸受ハウジングとの間に油を供給してスクイズフィルムダンパ部を構成する軸受支持構造において、
   前記軸受ハウジングが、給油ポートと、当該給油ポートより軸受ケースに向けて連通する給油経路と、内部に溜まった油を排出するための排油ポートとを備えており、
   前記軸受ケースが、軸方向両端近傍にＯリングを配され当該Ｏリングを介して軸受ハウジングの内面で弾性的に支持されているとともに、
   軸方向中央に形成され前記給油経路を通じて油の供給がなされる環状の給油溝と、当該給油溝と前記Ｏリングとの間に形成されスクイズフィルムダンパ部に対応する大径部と、これらの大径部と前記Ｏリングとの間に各々形成される環状の排油溝と、各排油溝を内周面側に開放する排油口とを備えていることを特徴とする軸受支持構造。
2. 前記排油口が円周方向に複数個等配されて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の軸受支持構造。
3. 前記排油口の少なくとも１つを前記回転軸の軸心より鉛直上側に配置させたことを特徴とする請求項２に記載の軸受支持構造。
4. 前記軸受ケースの両端面近傍の内周側に、軸方向中央に向かって内径が小さくなるテーパ部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３に記載の軸受支持構造。
5. 回転軸を回転自在に支持する軸受と、当該軸受を外周側より支持する円筒状の軸受ケースと、当該軸受ケースの外周側に配置する軸受ハウジングとを備え、前記軸受ケースの外周面と前記軸受ハウジングとの間に油を供給してスクイズフィルムダンパ部を構成する軸受支持構造において、
   前記軸受ハウジングが、給油ポートと、当該給油ポートより軸受ケースに向けて連通する給油経路と、内部に溜まった油を排出するための排油ポートとを備えており、
   前記軸受ケースが、軸方向中央に前記給油経路を通じて油の供給がなされる環状の給油溝を形成され、当該給油溝を挟んで両側にＯリングを配され、当該Ｏリングを介して軸受ハウジングの内面で弾性的に支持されているとともに、
   これらのＯリングより軸方向外側にスクイズフィルムダンパ部に対応する大径部が形成され、当該大径部の軸方向外側が排油部として開放されており、
   さらに、前記Ｏリングの内周に当接する部位に当該Ｏリングを挟んで軸方向内側と軸方向外側とを連通するための凹部を少なくとも複数箇所設けたことを特徴とする軸受支持構造。
6. 前記軸受が、前記軸受ケースの軸方向略中央で支持されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の軸受支持構造。

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