JP2017089721A

JP2017089721A - 回転軸の支持構造

Info

Publication number: JP2017089721A
Application number: JP2015218670A
Authority: JP
Inventors: 潤一郎安井; Junichiro Yasui; 中谷　正和; Masakazu Nakatani; 正和中谷; 英横川; Suguru Yokogawa
Original assignee: Toyota Motor Corp; Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2017-05-25
Anticipated expiration: 2035-11-06
Also published as: JP6521838B2

Abstract

【課題】液体を介して回転軸を回転可能に支持する回転軸の支持構造において、回転軸と支持部材との間に供給された液体を支持部材に設けられた排出口へと効率的に回収することができると共に、コンパクトに構成することが可能な回転軸の支持構造を提供する。【解決手段】回転軸３を回転可能に挿通させる挿通部を有する支持部材２は、挿通部２０の内周面２０ａと回転軸３の外周面との間に供給された液体３０を挿通部の外部へ排出させる排出口２１ｄが形成された回収溝２１を有する。回収溝２１を形成する第１の側面２１ａと第２の側面２１ｂの間に所定の間隔を介して回転体４０が配置されている。挿通部２０における液体３０の供給方向（Ｘ方向）の上流側に位置する第１の側面２１ａと対向する対向面４１には、挿通部２０から排出される液体３０を第１の側面２１ａに向けて案内する案内部４１Ａが形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、液体を介して回転軸を回転可能に支持する回転軸の支持構造に関する。

回転軸を回転自在に支持する軸受けとしては、回転軸を、流体を介して支持部材によって支持する流体軸受がある。流体軸受は、回転中に回転軸と支持部材との間に流体が介在して非接触となるため、摩擦抵抗が極めて低く、回転損失を抑制し得るものとして種々の軸受け部分に用いられている。この流体軸受の支持部には、回転軸と支持部材との間に外部から流体を供給するための供給部と、回転軸と支持部材との間に供給された流体を回収する回収部が形成されている。また、流体が供給されてから回収されるまでの間に、多量の流体が、回収部以外の部分から流出するのを回避するため、回収部まで供給された流体をシールするシール部材が設けられている。このシール部材として、特許文献１には、回転軸に固定され、回収部を構成する溝内で回転軸と共に回転する回転円板を設けた例が開示されている。

特開２０１１−２４７８３７号公報

しかしながら、流体として液体を用いた流体軸受けにおいて、前述の回転円板をシール部材として用いた場合には、円板に流れ着いた液体が遠心力で円板の外周部に移動した後、周囲へと飛散するため、液体を効率的に回収できないという問題が生じる。また、供給される液体の圧力を高めた場合には、円板の周縁部と支持部材との間を通過して支持部材の側端部と回転軸との隙間から外部へと流体が噴出することもあり、液体の回収効率はさらに低下する。このため、支持部材に複数の回収溝と回転円板を設けることによって、ラビリンスを形成し、支持部材と回転軸との間からの流体の噴出を防止することも考えられているが、この場合には、支持部材が長大化し、支持構造が大型化するという問題も生じる。

本発明は、上記課題を解消すべくなされたものであり、液体を介して回転軸を回転可能に支持する回転軸の支持構造において、回転軸と支持部材との間に供給された液体を支持部材に設けられた排出口へと効率的に回収することができると共に、コンパクトに構成することが可能な回転軸の支持構造の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、回転軸を回転可能に支持する回転軸の支持構造であって、前記回転軸を回転可能に挿通させる挿通部を有する支持部材を備え、前記支持部材は、前記挿通部の内周面と前記回転軸の外周面との間に供給された液体を前記挿通部の外部へ排出させる排出口が形成された回収溝を有し、前記回転軸と共に回転する回転体が、前記回収溝を形成する第１の側面と第２の側面の間に所定の間隔を介して配置され、前記回転体は、前記挿通部における液体の供給方向の上流側に位置する前記第１の側面との対向面に、前記挿通部から排出される液体を前記第１の側面に向けて案内する案内部が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、液体を介して回転軸を回動自在に支持する回転軸の支持構造において、回転軸と支持部材との間に供給された液体を支持部材に設けられた排出口へと効率的に回収することが可能になる。また、支持部材に複数の回収溝や回転体を設ける必要がなく、コンパクトに構成することが可能になる。

実施形態における回転軸の支持構造を示す縦断側面図である。

本発明に係る回転軸の支持構造の一実施形態を、図１を参照しつつ詳細に説明する。

本実施形態における回転軸の支持構造は、回転軸を低摩擦で回転可能に支持させる流体軸受けの全てに適用可能であり、種々の装置に利用可能である。例えば、本実施形態における回転軸の支持構造は、動力循環式による歯車の噛み合い損失測定装置などにおける軸受け等、高精度、低損失を要求される装置の回動軸の支持に好適なものである。

図１に示すように、本実施形態における回転軸の支持構造１は、内部に挿通孔２０（挿通部）が形成された支持部材２と、挿通孔２０に挿通された回転軸３とを有する。支持部材２には、その挿通孔２０に挿通される回転軸３と、挿通孔２０の内周面２０ａとの間の間隙ｇにオイルなどの液体を供給するための液体供給部が形成されている。この液体供給部は、支持部材２の壁部２ａを貫通するよう形成された貫通孔（以下、供給口という）によって形成されている。供給口２２の形成位置および数は種々設定可能であり、単一でも複数でもよい。本実施形態では、中心軸線Ｌを中心とする円周方向において９０度の角度間隔を介して４個の供給口２２が形成されている。各供給口２２には、不図示の液体貯留部に貯留された液体がポンプによって加圧供給され、供給された液体は間隙ｇに浸入する。

また、支持部材２には、支持部材２と回転軸３との間に供給された液体３０を回収するための環状の回収溝２１が形成されている。この回収溝２１は、供給口２２から供給される液体の供給方向（Ｘ方向）における上流側に位置する第１の側面２１ａと、この第１の側面２１ａに対向する第２の側面２１ｂ、および第１の側面２１ａと第２の側面２１ｂの外端部を連結する底面２１ｃとにより形成されている。回収溝２１には回収溝２１に流入した液体３０を外部に排出させるための排出口２１ｄが形成されており、排出口２１ｄから排出された液体３０は、排出口２１ｄの下方に配置された不図示の樋などを介して液体貯留部へと回収される。

回転軸３には、回転軸３と共に回転する回転体としての回転板４０が設けられている。回転板４０は回転軸３と別体の部材を締結、溶接、螺着などによって固定してもよいが、回転軸と一体形成してもよい。回転板４０は円環状をなし、その一部が回収溝２１内に非接触な状態で配置されている。すなわち、回転板４０の第１の対向面４１は、回収溝２１の第１の側面２１ａに、回転板４０の第２の対向面４２は回収溝２１の第２の側面２１ｂに、回転体の周縁部は回収溝２１の底面２１ｃに、それぞれ所定の間隔を介して対向している。

回収溝２１における第１の側面２１ａと対向する回転板４０の第１の対向面４１には、供給口２２から供給され、回転軸３の外周面と挿通孔２０の内周面２０ａとの間を通過して、回転体４０の第１の対向面４１に達した液体３０を回収溝２１の第１の側面２１ａへ向けて案内する案内部としての案内面４１Ａが形成されている。この案内面４１Ａは、図１に示すように、回転板４０の回転中心（回転軸の回転中心）から外周縁に向かうに従って回収溝２１の第１の側面２１ａに近づくように湾曲した曲面部分を有している。従って、回収溝２１の第１の側面２１ａと回転板４０の第１の対向面４１との対向間隔は、回転板４０の第１の対向面４１の外周縁４１Ｂにおいて最小となっている。なお、図１では、回転軸３の一端部側、すなわち、供給口２２より右側に設けた回収溝２１および回転板４０を示しているが、回収溝および回転体は、供給口の左側にも設けられており、両回収溝の間に供給口２２が設けられている。

上記構成に基づき、次に本実施形態の作用を説明する。
支持部材２の供給口２２には、ポンプによって液体供給源に貯留されている液体が圧送される。これにより、液体は支持部材２に形成された挿通孔２０の内周面２０ａと回転軸３の外周面との間隙ｇに加圧供給され、回転軸３と支持部材２とを非接触な状態に保つ。このため、回転軸３の回転時に生じる摩擦損失は、回転軸と支持部材とが接触する他の軸受けに比べ、極めて低い値に抑えられる。

また、間隙ｇに供給された液体３０は、支持部材２に形成された回収溝２１へと流動し、回収溝２１の第１の側面２１ａと第２の側面２１ｂの間に配置された回転板４０の第１の対向面４１に接触する。液体３０は遠心力により外周縁４１Ｂへ向けて移動するが、案内面４１Ａの曲面形状に沿って矢印Ｅ方向に向い、第１の側面２１ａに接触し、第１の側面２１ａに沿って流下する。

このように、本実施形態では、回転板４０の案内面４１Ａに導かれた液体および液滴を第１の側面２１ａに沿って流下させることができるため、下方に配置された回収部へと確実に液体を回収することが可能になる。このため、回収部以外の箇所への液体の漏出、飛散を阻止することができ、液体による周囲の汚損を抑制することができる。

さらに、供給口から供給される液体を受ける回収溝および回転板を、液体の供給方向における１箇所に設ければよく、回転軸の軸線方向における軸受け構造のサイズをコンパクトかつ安価に構成することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、回転体に形成する案内部として、その回転軸を通る断面において回収溝２１の第１の側面２１ａに近づくように湾曲した曲線部分を有する案内面を設けた例を示した。しかしながら、回転体に形成する案内部は、その回転軸を通る断面において曲面部分を有するものに限定されない。例えば、案内部をその回転軸を通る断面において回収溝の第１の側面に近づくような截頭円錐面に形成してもよい。また、案内部は、必ずしも回転体の外周縁に連なるものでなくともよく、第１の側面との対向面の中の一部に形成され、回転体の外周縁に連なる面とは連続しない面であってもよい。さらに、回転体に形成する案内部は、回転方向において連続的に形成されたものに限らず、回転方向において断続的あるいは部分的に形成されたものであってもよい。

回転体を円環状の回転板によって構成した場合を例に採り説明したが、回転板は、多角形やその他の形状を有する部材によって構成することも可能である。また、図１に示す回転板はその端縁に円筒面が形成される形状となっているが、端縁部に円筒面を形成せず、先鋭な形状に形成してもよい。また、回転板４０の第２の対向面４２に、回収溝２１の第２の側面２１ｂへと液体を案内する案内面を形成してもよい。これによれば、第２の対向面４２側に回り込んだ僅かな液体も、回収溝２１の第２の側面２１ｂへと案内することが可能となり、より確実に液体を回収することが可能になる。

１回転軸の支持構造
２支持部材
３回転軸
２０挿通孔（挿通部）
２０ａ内周面
２１回収溝
２１ａ第１の側面
２１ｂ第２の側面
２１ｄ排出口
２２供給口
３０液体
４０回転体
４１Ａ案内面（案内部）
４１第１の対向面（対向面）

Claims

回転軸を回転可能に支持する回転軸の支持構造であって、
前記回転軸を回転可能に挿通させる挿通部を有する支持部材を備え、
前記支持部材は、前記挿通部の内周面と前記回転軸の外周面との間に供給された液体を前記挿通部の外部へ排出させる排出口が形成された回収溝を有し、
前記回転軸と共に回転する回転体が、前記回収溝を形成する第１の側面と第２の側面の間に所定の間隔を介して配置され、
前記回転体は、前記挿通部における液体の供給方向の上流側に位置する前記第１の側面との対向面に、前記挿通部から排出される液体を前記第１の側面に向けて案内する案内部が形成されていることを特徴とする回転軸の支持構造。