JP2017101759A - Fluid coupling - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体継手に関するものであり、特に流体継手の軸受構造に関するものである。 The present invention relates to a fluid coupling, and more particularly to a bearing structure for a fluid coupling.
流体継手は、入力側羽根車であるインペラと、出力側羽根車であるランナとの間に存在する作動流体を介して入力軸の回転を出力軸に伝達する装置である。作動流体には、例えば、作動油が使用される。インペラとランナとの間に存在する作動流体の量を増減することにより、入力軸に対する出力軸の回転速度を無段階に変えることができる。 The fluid coupling is a device that transmits rotation of an input shaft to an output shaft via a working fluid that exists between an impeller that is an input-side impeller and a runner that is an output-side impeller. For example, hydraulic oil is used as the working fluid. By increasing or decreasing the amount of working fluid existing between the impeller and the runner, the rotational speed of the output shaft relative to the input shaft can be changed steplessly.
インペラの回転によって作動流体に遠心力が付与されると、作動流体の圧力が上がり、インペラおよびランナにはスラスト力が作用する。このため、インペラが固定される駆動軸およびランナが固定される出力軸は、いずれもスラスト軸受およびラジアル軸受によって支持されている。これら軸受には、ギヤポンプなどの油ポンプによって潤滑油が供給される。 When a centrifugal force is applied to the working fluid by the rotation of the impeller, the pressure of the working fluid increases, and a thrust force acts on the impeller and the runner. For this reason, the drive shaft to which the impeller is fixed and the output shaft to which the runner is fixed are both supported by the thrust bearing and the radial bearing. These bearings are supplied with lubricating oil by an oil pump such as a gear pump.
流体継手装置全体のコンパクト化のためには、スラスト軸受およびラジアル軸受を互いに隣接させることが好ましい。しかしながら、このような配置では、スラスト軸受に供給された潤滑油の圧力により、ラジアル軸受に供給された潤滑油がスラスト軸受に向かって流れにくくなる。その結果、ラジアル軸受のスラスト軸受側に十分な量の潤滑油が供給されなくなり、ラジアル軸受の温度が上昇してしまうことがあった。 In order to make the entire fluid coupling device compact, it is preferable that the thrust bearing and the radial bearing are adjacent to each other. However, in such an arrangement, the lubricating oil supplied to the radial bearing becomes difficult to flow toward the thrust bearing due to the pressure of the lubricating oil supplied to the thrust bearing. As a result, a sufficient amount of lubricating oil is not supplied to the thrust bearing side of the radial bearing, and the temperature of the radial bearing may increase.
本発明は、そのような従来の問題点を解決するためになされたものであり、スラスト軸受に隣接するラジアル軸受に潤滑油を十分に供給することができる軸受構造を有した流体継手を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and provides a fluid coupling having a bearing structure capable of sufficiently supplying lubricating oil to a radial bearing adjacent to a thrust bearing. For the purpose.
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、互いに向き合って配置されたインペラおよびランナと、前記インペラが固定された駆動軸と、前記ランナが固定された出力軸と、前記駆動軸を回転可能に支持するラジアル軸受およびスラスト軸受と、前記ラジアル軸受および前記スラスト軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給システムとを備え、前記ラジアル軸受および前記スラスト軸受は互いに隣接しており、前記ラジアル軸受は、前記駆動軸の外周面を支持する支持面と、前記スラスト軸受に面するスラスト軸受側端面と、前記スラスト軸受側端面とは反対側に位置する反スラスト軸受側端面とを有し、前記支持面には、前記スラスト軸受側端面に隣接した円環溝が形成されており、前記ラジアル軸受は、前記円環溝から前記反スラスト軸受側端面まで延びる油路を有することを特徴とする流体継手である。 In order to achieve the above-described object, an aspect of the present invention includes an impeller and a runner arranged to face each other, a drive shaft to which the impeller is fixed, an output shaft to which the runner is fixed, and the drive shaft. A radial bearing and a thrust bearing that rotatably support the radial bearing, and a lubricating oil supply system that supplies lubricating oil to the radial bearing and the thrust bearing, wherein the radial bearing and the thrust bearing are adjacent to each other, and the radial bearing The bearing has a support surface that supports the outer peripheral surface of the drive shaft, a thrust bearing side end surface facing the thrust bearing, and an anti-thrust bearing side end surface located on the opposite side of the thrust bearing side end surface, An annular groove adjacent to the thrust bearing side end surface is formed on the support surface, and the radial bearing extends from the annular groove to the anti-thrust. A fluid coupling, characterized in that it comprises an oil passage extending to the bearing end face.
本発明の好ましい態様は、前記ラジアル軸受は、前記円環溝と前記スラスト軸受側端面との間に位置するシール面をさらに有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記油路は、複数設けられていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ラジアル軸受は、円筒状のスリーブから構成されていることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the radial bearing further includes a seal surface positioned between the annular groove and the end surface on the thrust bearing side.
In a preferred aspect of the present invention, a plurality of the oil passages are provided.
In a preferred aspect of the present invention, the radial bearing is composed of a cylindrical sleeve.
本発明によれば、ラジアル軸受に供給された潤滑油は、駆動軸の外周面とラジアル軸受の支持面との間の微小な隙間を通って円環溝に流入し、さらに油路を通じてラジアル軸受から排出される。円環溝は、スラスト軸受側端面に隣接しているので、潤滑油は、ラジアル軸受の支持面のほぼ全体を流れることができる。したがって、潤滑油は、ラジアル軸受を十分に潤滑することができ、さらにはラジアル軸受の温度上昇を防止することができる。 According to the present invention, the lubricating oil supplied to the radial bearing flows into the annular groove through a minute gap between the outer peripheral surface of the drive shaft and the support surface of the radial bearing, and further passes through the oil passage to the radial bearing. Discharged from. Since the annular groove is adjacent to the end surface on the thrust bearing side, the lubricating oil can flow on almost the entire support surface of the radial bearing. Therefore, the lubricating oil can sufficiently lubricate the radial bearing, and can further prevent the temperature of the radial bearing from rising.
シール面は、スラスト軸受に供給された潤滑油がラジアル軸受に流入することを防止することができる。したがって、ラジアル軸受に供給された潤滑油は、スラスト軸受からの潤滑油に阻害されることなく、支持面、円環溝、および油路をこの順に移動する流れを形成することができる。 The seal surface can prevent the lubricating oil supplied to the thrust bearing from flowing into the radial bearing. Therefore, the lubricating oil supplied to the radial bearing can form a flow that moves in this order on the support surface, the annular groove, and the oil passage without being obstructed by the lubricating oil from the thrust bearing.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の流体継手の一実施形態を模式的に示す平面図である。図1に示すように、流体継手は、互いに向き合って配置されたインペラ1およびランナ2と、インペラ1が固定された駆動軸11と、ランナ2が固定された出力軸12とを備える。インペラ1は入力側羽根車、ランナ2は出力側羽根車とも呼ばれる。インペラ1およびランナ2は、それぞれ内側に複数の放射状翼を有する半球形状を有しており、インペラ1とランナ2との間には流体室5が形成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view schematically showing one embodiment of the fluid coupling of the present invention. As shown in FIG. 1, the fluid coupling includes an impeller 1 and a runner 2 arranged to face each other, a
駆動軸11と平行に、入力軸15が配置されている。この入力軸15は、ラジアル軸受16,17によって支持されている。入力軸15には大歯車21が固定され、駆動軸11には、大歯車21に噛み合う小歯車22が固定されている。入力軸15の端部は、図示しない原動機(電動機やガスタービンなど)に接続されている。原動機の回転は、入力軸15から大歯車21および小歯車22を介して駆動軸11に伝達される。
An
流体継手は、インペラ1とランナ2との間に形成される流体室5に作動流体を供給する作動流体循環システム25と、流体室5内にある作動流体の量を増減させるためのスクープチューブ(すくい管)30とをさらに備えている。このスクープチューブ30の先端30aは、インペラケーシング7内に位置している。インペラケーシング7は、インペラ1に固定され、ランナ2を囲む形状を有している。インペラケーシング7は、インペラ1とともに回転する。
The fluid coupling includes a working
スクープチューブ30には油圧サーボなどのアクチュエータ31が接続されており、このアクチュエータ31によってスクープチューブ30はインペラ1およびランナ2の半径方向に移動可能となっている。インペラ1およびインペラケーシング7が回転しているとき、作動流体(例えば作動油)は、回転するインペラケーシング7に保持される。このインペラケーシング7内の作動流体は、回転するインペラ1によって流動し、この流動した作動流体がランナ2を回転させる。
An
インペラ1が回転しているとき、作動流体には遠心力が発生し、作動流体の圧力が高まる。スクープチューブ30の先端30aは、インペラケーシング7内の作動流体をすくい取り、作動流体はスクープチューブ30内を通ってインペラケーシング7から排出される。作動流体循環システム25は、作動流体を冷却するための流体冷却装置26と、この流体冷却装置26を貫通して延びる作動流体循環ライン27とを備えている。作動流体循環ライン27の入口は、スクープチューブ30に接続されており、作動流体循環ライン27の出口は、インペラ1とランナ2との間の流体室5に連通している。
When the impeller 1 is rotating, centrifugal force is generated in the working fluid, and the pressure of the working fluid increases. The
インペラケーシング7からスクープチューブ30を通って排出された作動流体は、作動流体循環ライン27を流れて流体冷却装置26に送られる。作動流体は、冷却水との熱交換によって冷却された後、さらに作動流体循環ライン27を通って流体室5に戻される。このように、作動流体は、回転するインペラ1によって上昇された自身の圧力によって、流体室5と流体冷却装置26との間を循環する。
The working fluid discharged from the impeller casing 7 through the
インペラ1は駆動軸11に固定されており、ランナ2は出力軸12に固定されている。駆動軸11の回転は、インペラ1から作動流体を介してランナ2に伝えられ、出力軸12が回転する。ランナ2の回転速度は、インペラ1とランナ2との間に形成された流体室5内の作動流体の量によって変化する。具体的には、作動流体の量が多いほど、ランナ2の回転速度は高くなる。
The impeller 1 is fixed to the
流体室5内の作動流体の量は、スクープチューブ30の位置に依存して変わる。すなわち、スクープチューブ30の先端30aが半径方向外側に移動すると、作動流体の量が減り、スクープチューブ30の先端30aが半径方向内側に移動すると、作動流体の量が増える。このように、アクチュエータ31でスクープチューブ30を操作することによって、流体室5内の作動流体の量、すなわち、出力軸12の回転速度を変えることができる。
The amount of working fluid in the
インペラ1の回転によって作動流体に遠心力が付与されると、作動流体の圧力が上がり、インペラ1およびランナ2にはスラスト力が作用する。したがって、駆動軸11は、2つのラジアル軸受40,41および1つのスラスト軸受42によって回転自在に支持されている。同様に、出力軸12も、2つのラジアル軸受45,46および1つのスラスト軸受47によって回転自在に支持されている。
When centrifugal force is applied to the working fluid by the rotation of the impeller 1, the pressure of the working fluid increases, and a thrust force acts on the impeller 1 and the runner 2. Therefore, the
流体継手は、ラジアル軸受40,41,45,46およびスラスト軸受42,47に潤滑油を供給する潤滑油供給システム50を備えている。潤滑油供給システム50は、潤滑油を冷却するための油冷却装置54と、この油冷却装置54を貫通して延びる潤滑油供給ライン51と、潤滑油供給ライン51に接続された油ポンプ53を備えている。本実施形態では、油ポンプ53は、入力軸15に連結され、入力軸15の回転に伴って運転されるギヤポンプである。潤滑油は、油ポンプ53によって潤滑油供給ライン51を通って油冷却装置54に移送され、ここで冷却水によって冷却される。冷却された潤滑油は、さらに潤滑油供給ライン51を通ってラジアル軸受40,41,45,46およびスラスト軸受42,47に供給される。冷却された潤滑油は、入力軸15を支持するラジアル軸受16,17にも供給される。
The fluid coupling includes a lubricating
図2は、駆動軸11を支持するラジアル軸受40およびスラスト軸受42を示す縦断面図である。図2に示すように、ラジアル軸受40とスラスト軸受42は隣接している。潤滑油供給ライン51は2つの分岐通路51a,51bに分かれ、分岐通路51aはラジアル軸受40に、他方の分岐通路51bはスラスト軸受42に接続される。スラスト軸受42に供給された潤滑油は、スラスト軸受42の摺動面を流れ、スラスト軸受42の上方に設けられた油排出路60を通って、図示しない油タンク内に集められる。油タンクは、駆動軸11および出力軸12の下方に配置されている。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the
図3は、ラジアル軸受40の縦断面図である。ラジアル軸受40は、円筒状のスリーブから構成された滑り軸受である。ラジアル軸受40は、駆動軸11の外周面を支持する支持面62と、スラスト軸受42に面するスラスト軸受側端面63と、スラスト軸受側端面63とは反対側に位置する反スラスト軸受側端面64とを有している。ラジアル軸受40は、その外面から支持面62まで延びる潤滑油供給口65を有しており、この潤滑油供給口65は上述した潤滑油供給ライン51の分岐通路51aに半円環溝61を介して連通している。潤滑油供給口65は、ラジアル軸受40の軸方向において、支持面62の中央に位置している。潤滑油は、潤滑油供給口65を通じて支持面62に供給される。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the
ラジアル軸受40の支持面62には、スラスト軸受側端面63に隣接した円環溝68が形成されている。ラジアル軸受40は、円環溝68から反スラスト軸受側端面64まで延びる油路69を有している。円環溝68は、支持面62の周方向に延びる溝であり、油路69は駆動軸11の軸方向に延びる孔である。油路69の一端は円環溝68に接続され、他端は反スラスト軸受側端面64で開口している。
An
図4は、ラジアル軸受40の拡大断面図である。ラジアル軸受40に導入された潤滑油は、支持面62と駆動軸11の外周面との間の微小な隙間を、スラスト軸受側端面63および反スラスト軸受側端面64に向かって流れる。スラスト軸受側端面63に向かう潤滑油は、円環溝68に到達し、さらに油路69を通ってラジアル軸受40から排出される。排出された潤滑油は、油タンクに集められる。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the
上述した本実施形態によれば、円環溝68は、スラスト軸受側端面63に隣接しているので、潤滑油は、ラジアル軸受40の支持面62の全体を流れることができる。したがって、潤滑油は、ラジアル軸受40を十分に潤滑することができ、さらにはラジアル軸受40の温度上昇を防止することができる。
According to the embodiment described above, the
油路69の位置は特に限定されないが、図4に示すように、油路69は、円環溝68の最頂部に接続されていることが好ましい。これは、流体継手を起動するときに、ラジアル軸受40の支持面62にはある程度の潤滑油が存在していることが好ましいからである。潤滑油の流量が多い場合に潤滑油が滞りなくラジアル軸受40から排出されるように、複数の油路69を設けてもよい。
The position of the
ラジアル軸受40は、円環溝68とスラスト軸受側端面63との間に位置するシール面70をさらに有している。このシール面70は、円環溝68に沿って延びる円周面であり、駆動軸11の外周面に近接している。シール面70は、スラスト軸受42と円環溝68との間に位置している。したがって、シール面70は、スラスト軸受42に供給された潤滑油がラジアル軸受40に流入してしまうことを防止することができる。ラジアル軸受40に供給された潤滑油は、スラスト軸受42からの潤滑油に阻害されることなく、支持面62、円環溝68、および油路69をこの順に移動する流れを形成することができる。さらに、シール面70は、スラスト軸受42に接触する前の冷却された潤滑油が円環溝68および油路69を通って排出されることを防止することができる。
The
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The embodiment described above is described for the purpose of enabling the person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs to implement the present invention. Various modifications of the above embodiment can be naturally made by those skilled in the art, and the technical idea of the present invention can be applied to other embodiments. Accordingly, the present invention is not limited to the described embodiments, but is to be construed in the widest scope according to the technical idea defined by the claims.
1 インペラ
2 ランナ
5 流体室
7 インペラケーシング
11 駆動軸
12 出力軸
15 入力軸
16,17 ラジアル軸受
21 大歯車
22 小歯車
25 作動流体循環システム
26 流体冷却装置
27 作動流体循環ライン
30 スクープチューブ(すくい管)
31 アクチュエータ
40,41,45,46 ラジアル軸受
42,47 スラスト軸受
50 潤滑油供給システム
51 潤滑油供給ライン
53 油ポンプ
54 油冷却装置
61 半円環溝
62 支持面
63 スラスト軸受側端面
64 反スラスト軸受側端面
65 潤滑油供給口
68 円環溝
69 油路
70 シール面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Impeller 2
31
Claims (4)
前記インペラが固定された駆動軸と、
前記ランナが固定された出力軸と、
前記駆動軸を回転可能に支持するラジアル軸受およびスラスト軸受と、
前記ラジアル軸受および前記スラスト軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給システムとを備え、
前記ラジアル軸受および前記スラスト軸受は互いに隣接しており、
前記ラジアル軸受は、前記駆動軸の外周面を支持する支持面と、前記スラスト軸受に面するスラスト軸受側端面と、前記スラスト軸受側端面とは反対側に位置する反スラスト軸受側端面とを有し、
前記支持面には、前記スラスト軸受側端面に隣接した円環溝が形成されており、
前記ラジアル軸受は、前記円環溝から前記反スラスト軸受側端面まで延びる油路を有することを特徴とする流体継手。 An impeller and a runner arranged facing each other;
A drive shaft to which the impeller is fixed;
An output shaft to which the runner is fixed;
A radial bearing and a thrust bearing that rotatably support the drive shaft;
A lubricating oil supply system for supplying lubricating oil to the radial bearing and the thrust bearing,
The radial bearing and the thrust bearing are adjacent to each other;
The radial bearing has a support surface that supports an outer peripheral surface of the drive shaft, a thrust bearing side end surface that faces the thrust bearing, and an anti-thrust bearing side end surface that is located on the opposite side of the thrust bearing side end surface. And
An annular groove adjacent to the thrust bearing side end surface is formed on the support surface,
The radial bearing has an oil passage extending from the annular groove to the end surface on the side opposite to the thrust bearing.
The fluid coupling according to any one of claims 1 to 3, wherein the radial bearing is formed of a cylindrical sleeve.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180320 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190312 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20191001 |