JP2017180833A - ターボチャージャーの軸受流体膜の表面及び方法 - Google Patents

ターボチャージャーの軸受流体膜の表面及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ターボチャージャー等に用いる低摩擦方式で回転要素を支持し、振動等を低減させることができ、安定性を増加させ、回転速度をより高くすることができる軸受システム及び製造方法を提供する。
【解決手段】軸受システム12は、第1の表面を有することができる軸受要素22を含むことができる。嵌合要素18は、第1の表面と対向することができる第2の表面を有することができる。流体膜界面は、第1及び第2の表面との間に定義することができる。嵌合要素は、軸の周りで軸受要素に対して回転することができる。軸方向は、軸に平行に定義することができる。半径方向は、軸に垂直に定義することができる。第1の表面は、軸方向に変化することができ、半径方向に変化することができるプロファイルを有することができる。前記プロファイルは、流体膜界面に存在する流体を円周方向及び/または軸方向の構成要素を有する方向または方向に誘導することができる。
【選択図】図1

Description

本開示は、一般的に回転要素のための軸受システムに関し、特にターボチャージャーにおける軸受システムに関する。
軸受は、典型的には低摩擦方式で回転要素を支持し、さまざまな環境で使用することができる。例えば、内燃機関の吸入空気を充填するために使用されるターボチャージャーは、タービンによって駆動されるコンプレッサーを含むことができる。タービンは、軸受によって回転するように支持することができる共通のシャフトによってコンプレッサーに連結することができる。シャフト及びそれに連結されたタービン及びコンプレッサーホイールは、数十万RPM(revolutions per minute)に近接する速度で回転することができる。また、ターボチャージャーは、高温の排気ガス環境で作動することができる。
多数の変形例は、第1の表面を有することができる軸受要素を含むことができる軸受システムを含むことができる。嵌合要素(mating element)は、第1の表面と対向することができる第2の表面を有することができる。流体膜界面は、第1及び第2の表面との間に定義することができる。前記嵌合要素は、軸の周りの軸受要素に対して回転することができる。軸方向は、軸に平行に定義することができる。半径方向は、軸に垂直に定義することができる。前記第1の表面は、軸方向に変化することができ、半径方向に変化することができるプロファイルを有することができる。前記プロファイルは、流体膜界面内に存在する流体を軸方向及び円周方向の両方に誘導することができる。
多数の追加の変形例は、方法を含むことができ、ローターを有する機械を提供することを含むことができる。ローターの磁気浮上が提供されうる。ローターには切削チップが設置されうる。ローターは、磁気浮上を利用して、半径方向の軌跡を介して誘導されることができるか、または軸方向の軌跡と組み合わせることができる。前記内周面上の軸受要素のプロファイルは、切削チップで切削することができる。
本発明の範囲内の他の例示的な変形例は、本明細書に提供される詳細な説明から明らかになるだろう。詳細な説明及び特定の実施例には、本発明の範囲内の変形例を開示しているが、単に例示のためのものであって、本発明の範囲を制限しようとするものではないことを理解すべきである。
本発明の範囲内の変形例の選択的な実施例は、詳細な説明及び添付の図面からより十分に理解されるであろう:
多数の変形例による回転システムの概略図である。 多数の変形例による回転システムの概略図である。 多数の変形例による製品と共に使用するための軸受システムの一部の概略図である。 図3に示された線4−4に沿って取られた、多数の変形例による製品と共に使用するための軸受システムの一部の概略断面図である。 多数の変形例による製品と共に使用するための軸受システムの一部の概略図である。 図5に示された線6−6に沿って取られた、多数の変形例による製品と共に使用するための軸受システムの一部の概略的な断面図である。 多数の変形例による製品と共に使用するための軸受システムの一部の概略的な切開斜視図である。 多数の変形例による製品と共に使用するための軸受システムの一部の概略的な切開斜視図である。 多数の変形例による製品と共に使用するための軸受システムの一部の概略的な切開斜視図である。 多数の変形例による製品と共に使用するための軸受システムの一部の概略的な切開斜視図である。 多数の変形例による製品と共に使用するための軸受システムの一部の概略断面斜視図である。 水平軸上の位置角と垂直軸上の軸方向の位置比を有する多数の変形例による軸受内部プロファイルの2次元図面である。 多数の変形例による製品を製造する方法の概略図である。 多数の変形例による切削チップの概略図である。 多数の変形例による製品を製造する方法における1ステップの概略図である。 多数の変形例による製品を製造する方法における1ステップの概略図である。 多数の変形例による製品を製造する方法における1ステップの概略図である。 多数の変形例による製品を製造する方法における1ステップの概略図である。
変形例に対する以下の説明は、本質的に、単純な例示に過ぎず、決して本発明の範囲、その適用、または用途を制限しようとするものではない。
図1に示された多数の変形例において、製品10は、回転システムと共に使用することができ、前記回転システムは、例示のために、エンジンと共に使用するためのターボチャージャーシステム12でありうる。ターボチャージャーシステム12は、エンジンが作動している時に排気ガスの連続的な高速ジェットに存在しうるタービンホイール14を含むことができる。ターボチャージャーシステム12は、シャフト18によってタービンホイール14に連結可能なコンプレッサーホイール16を含むことができ、したがって、タービンホイール14及びコンプレッサーホイール16が可変回転速度で共に回転する。シャフト18は、ハウジング20を介して延長することができる。軸受システム22がハウジング20内に収容することができ、シャフト18は、軸受システム22を介して延長することができる。シャフト18は、軸受システム22によって支持され、低摩擦抵抗で回転することができる。シャフト18は、一般的に、軸の周りに回転することができ、基準線は軸方向11を表示している。基準線11は、軸に対して90度延長され、軸の周りで360度のうち任意の角度で軸から離れるように誘導されうる半径方向15を表示することができる基準線によって交差することができる。
多数の変形例において、軸受システム22と同様の軸受システムは、挑戦的な環境で直面する力を管理する能力を有する効率的な低摩擦動作を提供することができる。軸受システム22は、接触を抑制し、減衰を提供し、及び/または動作を制御するために、ギャラリーシステム23を介して潤滑油が供給される流体力学軸受システムでありうる。軸受システム22は、全浮動(fully floating)ジャーナルタイプ軸受24、26を使用することができ、シャフト18は軸受24、26に対する嵌合要素でありうる。軸受24、26は、ハウジング20のボア28内に収容することができ、それらの軸方向の位置を維持するための保持機構、例えばクリップリング(図示せず)、または当該技術分野で公知された他の装置を備えることができる。軸受24、26は、シャフト18を囲むことができ、シャフト18と共にハウジング20内での回転を含みうるそれらの保持システムの内部で自在に浮動することができる。軸受24、26は、一般的に、シャフト18よりも遅い速度で回転して、その嵌合界面で相対回転が起こりうる。その結果、軸受24、26により、ハウジング20と軸受24、26との間の外部膜界面30、及び軸受24、26とシャフト18との間の内部膜界面32を含むことができる2つの流体力学油膜界面が存在しうる。
多数の他の変形例において、図2に示した製品40は、シャフト18によって連結されるタービンホイール14及びコンプレッサーホイール16を含むことができる。シャフト18は、軸受システム42によってハウジング20内に支持されうる。軸受システム42は、半浮動(semi−floating)軸受システムでありうる。ピン44、または当該技術分野で公知のように、他の回転防止装置がハウジング20及び軸受システム42と係合することができる。軸受システム42は、シャフト18とハウジング20との間で浮動することができるが、ピン44によってハウジング20に対して回転することが阻止されうる。シャフト18は、軸受システム42及びハウジング20に対して回転することができる。この場合、半浮動軸受システム42は、中心連結部41によって隣接する、2つの個別の半浮動軸受端部を含む単一の、一体型または組み立てられたユニットの一例でありうる。一つの半浮動端部は、内部膜界面49及び外部膜界面47から構成され、他の半浮動端部は、内部膜界面48及び外部膜界面46から構成される。他の変形例において、各半流動軸受端部は、隣接する中心部41なしに個別に浮動し、それぞれが個々の回転防止装置を有する。軸受システム42は、ハウジング20と軸受システム42との間に2つ以上の外部膜界面46、47と、軸受システム42とシャフト18との間に2つ以上の内部膜界面48、49を含みうる4つ以上の油膜界面を有することができる。内部膜界面48、49は、流体力学油膜界面でありうる。外部膜界面46、47は、軸受システム42とハウジング20との間で減衰のための圧着膜界面として作動することができる。多数の変形例において、製品10、40は、当該技術分野で公知のように、半径方向軸受システムに一体化または一体化されないスラスト軸受システム(図示せず)を含むことができる。
図3及び図4を参照すると、多数の変形例において、内部膜界面48、49のための軸受システム22または軸受システム42で使用することができる軸受50が示されている。軸受50は、一般的に中空の円筒状でありうる。軸受50は、各膜界面48、49の内周面54を定義することができる軸方向延長開口部52を有してもよく、それぞれが他のものの変形であってもよい。内周面54は、軸受50の第1の端部56から第2の端部58までの開口部52の360度の円周の周りに延長することができる。軸受50は、この軸受50の周りに延長されて外周面62を定義する最外周部60を有することができる。外周面62は、端部56から端部58に延長することができ、円周方向オイル溝(図2に示す)を有することができる。軸受50は、内周面54と外周面62との間に存在しうる壁64を有することができる。多数の開口部68、69が壁64を介して外周面62から内周面54に半径方向15に延長することができる。開口部68、69は、ギャラリーシステム23と協働して内周面54及び連結シャフト18に潤滑油を供給することができる。
図5及び図6を参照すると、多数の変形例において、軸受システム22または軸受システム42で使用されうる軸受70が示されている。軸受70は、一般的に中空の円筒状でありうる。軸受70は、内周面74を定義することができる軸方向延長開口部72を有することができる。第1のダム76は、軸受70の端部77に形成することができる。第2のダム78は、端部77から軸受70の対向端部79に形成することができる。ダム76、78は、それぞれ軸方向の開口部80、81を有することができ、これらの開口部は、形状が円形であり得、開口部72の開放直径よりも小さい開放直径を有することができ、その差は可視的に明瞭にするために、図6に誇張して示すことができる。内周面74は、開口部72の360度の円周の周りに延長することができ、第1のダム76から第2のダム78に軸方向に延長することができる。各ダム76、78は、互いに対して表面変化を有することができ、また、プロファイル面を有することもできる。その結果、軸方向延長開口部72は、軸受70の端部77、79まで完全に延長されなくてもよい。軸受70は、この軸受70の周囲に延長され、外周面84を定義する最外周部82を有することができる。外周面84は、端部77から端部79に延長することができ、円周方向オイル溝(図2に示す)を有することができる。軸受50は、内周面74と外周面84との間に存在しうる壁86を有することができる。多数の開口部88が半径方向15に壁86を介して外周面84から内周面74に延長しうる。開口部または開口部ら88は、ギャラリーシステム23と協働して内周面74及び連結シャフト18に潤滑油を供給することができる。ダム76、78は、内周面74における油膜界面に潤滑油を保持し、端部77、79の外へのオイルの流れを調節するのに役立つことができる。
図7を参照すると、内周面92の可視性のために、軸受90の割れた半分が示されている。軸受90は、軸受50及び/または軸受70を示しうる。軸受90は、内周面92において内部流体力学油膜界面を有する全浮動軸受または半浮動軸受または他のタイプであってもよい。壁93の内周面92は、軸受90とシャフト18との間の界面で潤滑油の誘導されたコンバージェンス95を提供するように成形されたプロファイル94を有することができ、別途のエッジを有しうる段差がなく形成することができる。コンバージェンスは、シャフト18との界面で内周面92の1つ以上の領域から内周面92の1つ以上の他の領域への潤滑油の移動及び蓄積を表示することができる。誘導されたコンバージェンスは、軸方向11及び円周方向96を含みうる1つ以上の方向に流れの構成要素を有するコンバージェンスを含むことができる。円周方向96は、軸受90の軸及びシャフト18の周囲で内周面92の円周に沿う方向でありうる。本実施例において、誘導されたコンバージェンスは、軸受90の軸方向の長さに沿って中間ポイント98に向かって、そして軸受90のそれぞれの端部97、99から離れて円周方向96及び軸方向11に構成要素を有することができる。内周面92のプロファイル94は、誘導されたコンバージェンスを実行するように成形することができる。
図8を参照すると、多数の変形例において、内周面92のプロファイル94は、軸受90の軸方向の長さに沿って選択された多数の個別基準線101、102、103、104、及び105により示されうる。基準線101−105は、断面エッジ106における0度から断面エッジ108における180度まで内周面の180度に沿って延長されるものと示されている。内周面は、切開されていない完全な軸受90に対して軸の周りに360度延長されるものと理解されるべきである。基準線101−105のそれぞれにおけるプロファイル94は、壁93の可変する厚さによって生成された可変する高さを有することができる。プロファイル94は、ポイント110、111、112、113、及び114を介して隆起(ridge)から移動するピーク109及び交互にあるバレーを有することができ、一つのバレーは、ポイント115、116、117、118、119を介して移動し、他の一つのバレーは、ポイント120、121、122、123、124を介して移動する。例えば、基準線101は、ポイント110におけるピーク108の上から、そしてポイント115における他のバレーを介して、ポイント120で最低でありうるバレーを介したプロファイル94に従うことができる。ピークポイント110−114及びバレーポイント115−119、120−124は、それらの高さの差を視覚的に明瞭に誇張して示すことができる。多数の変形例において、ピークポイント110−114及びバレーポイント115−119との間の高さの差は、4−30ミクロンの正常範囲内にありうる。軸受90の内側の円周の周りに交互にあるピーク及びバレーは、軸受90とシャフト18との間の界面内の油膜の円周方向のコンバージェンスに影響を与えうる。潤滑油は、上り坂(up−hill)方式で、例えば、シャフト18に対する周辺部の周りに多数の潤滑くさびを形成する比較的高い位置におけるコンバージェンスのためにバレー120からピーク110に向かって上方に誘導され得、振動、騒音を低減させることができ、安定性を増加させることができ、回転速度をより高くすることができる。また、軸受90の長さに沿ったピークポイント110−114は、エッジ106から可変する角度距離に位置することができる。例えば、ポイント110は、エッジ106から90度の距離に位置することができる。ポイント111は、エッジから78度の距離に位置することができ、ポイント112は、エッジ106から66度の距離に位置することができ、軸受90の軸方向の長さに沿って中間ポイント98にあってもよい。ピークは、ポイント113から78度まで、そしてポイント114では、90度まで再度移行することができる。その結果、ピーク108によって定義された隆起は、端部97、99から中間ポイント98に向かって移動するシャフト18の回転により前方に移動しうる。その結果、潤滑油は、中間ポイント98に向かって軸方向にコンバージェンス構成要素を有する端部97、99から離れて内側方向に誘導することができる。これは、潤滑油が端部97、99の外に漏れて軸受90とシャフト18との間の界面内に漏れることを維持するのに助けになる。その結果、軸受90は、円周方向と軸方向の両方に誘導されたコンバージェンスを提供することができる。
多数の変形例において、図9に示すように、軸受セット130が軸受136、138の内周面132、134の可視性のために割れた半分の部分として示されている。軸受136、138は、シャフト18上とハウジング20内の離隔された位置に配置することができる。軸受136及び/または138は、軸受50及び/または軸受70を示しうる。軸受136、138は、内周面132、134において、内部流体力学油膜界面を有する全遊動軸受または半遊動軸受または他のタイプでありうる。軸受136の内周面132は、軸受136とシャフト18との間の界面における潤滑油の誘導されたコンバージェンス135を提供するように成形されたプロファイル133を有しうる。誘導されたコンバージェンス135は、軸方向11及び円周方向137を含みうる多数の方向にコンバージェンス構成要素を含むことができる。本実施例において、誘導されたコンバージェンスは、エッジ139からエッジ131まで円周方向137への構成要素を有することができる。誘導されたコンバージェンスは、軸受136の軸方向の長さに沿って端部140から離れて、そして端部142に向かって軸方向への構成要素をも有することができる。内周面132のプロファイル133は、誘導されたコンバージェンスを実行するように成形することができる。軸受138の内周面134は、軸受138とシャフト18との間の界面で潤滑油の誘導されたコンバージェンス145を提供するように成形されたプロファイル144を有することができる。誘導されたコンバージェンス145は、軸方向11及び円周方向137を含みうる2つの方向にコンバージェンス構成要素を含むことができる。本実施例において、誘導されたコンバージェンスは、エッジ148からエッジ146に向かって円周方向137に誘導することができる。誘導されたコンバージェンスは、軸受138の軸方向の長さに沿って端部150から離れて、そして端部152に向かって軸方向11に誘導されうる。内周面134のプロファイル151は、誘導されたコンバージェンスを実行するように成形することができる。
図10を参照すると、多数の変形例において、内周面132のプロファイル133は、軸受136の軸方向の長さに沿って選択された多数の個別の基準線161、162、163として明示することができる。基準線161−163は、断面エッジ165における0度から断面エッジ167における180度まで内周面132の180度に沿って延長されるものと示されている。内周面は、切開されていない完全な軸受130に対して軸周りに360度延長されるものと理解されるべきである。基準線161−163のそれぞれにおけるプロファイル133は、壁139の可変する厚さによって生成された可変する高さを有することができる。プロファイル133は、ポイント161、162、163を介して隆起から移動するピーク168及び交互にあるバレーを有することができ、一つのバレーは、ポイント170、171、172を介して移動し、他のバレーはポイント173、174、175を介して移動する。例えば、基準線161は、ポイント161におけるピーク168上から、そしてポイント170における他のバレーを介して、ポイント173で最低でありうるバレーを介したプロファイル133に従うことができる。ピークポイント161−163及びバレー点170−172、173−175は、それらの高さの差を可視的に明瞭にするために誇張して示しうる。軸受130の内側の円周の周りに交互にあるピーク及びバレーは、軸受130とシャフト18との間の界面内の油膜の円周方向のコンバージェンスに影響を与えうる。潤滑油は、上り坂方式で、例えば、比較的高い位置におけるコンバージェンスのためにバレー173からピーク161に向かって上方に誘導されうる。また、軸受130の長さに沿ったピークポイント161−163は、エッジ165から可変する角度距離に位置することができる。例えば、ポイント161は、エッジ165から80度の距離に位置することができる。ポイント162は、エッジから78度の距離に位置することができ、ポイント163は、エッジ165から66度の距離に位置することができる。ピーク隆起は、端部176から端部177に移動するエッジ165により近くに移行することができる。その結果、ピーク168によって定義された隆起は、端部176から端部177に移動するシャフト18の回転により前方に移動することができる。その結果、潤滑油は、軸受136、138の間の領域179に誘導するように配置することができる端部177に向かう方向に軸方向の構成要素を有するコンバージェンスのために、端部176から離れて内側方向に誘導することができる。これは、タービンホイール14に向かいうるハウジング20に対する外部端部176の外に潤滑油が漏れることを維持するのに助けになる。その結果、軸受130は、円周方向と軸方向の両方に構成要素を有する誘導されたコンバージェンスを提供することができる。
多数の変形例において、軸受138で、内周面133のプロファイルは、軸受138の軸方向の長さに沿って選択された多数の個別の基準線181、182、183として示すことができる。基準線181−183は、断面エッジ185における0度から断面エッジ187における180度まで内周面134の180度に沿って延長されるものと示されている。内周面134は、切開されていない完全な軸受138に対して軸周りに360度延長されるものと理解されるべきである。基準線181−183のそれぞれにおけるプロファイル151は、壁189の可変する厚さによって生成された可変する高さを有することができる。プロファイル151は、ポイント184、186、188を介して隆起に移動するピーク190及び交互にあるバレーを有することができ、一つのバレーは、ポイント191、192、193を介して移動し、他のバレーはポイント194、195、及び196を介して移動する。例えば、基準線183は、ポイント184におけるピーク190の上から、そしてポイント191における他のバレーを介して、ポイント199で最低でありうるバレーを介したプロファイル151に従うことができる。ピークポイント184、186、188及びバレー点191−193、194−196は、それらの高さの差の可視的な明瞭性のために誇張して示すことができる。軸受138の内側の円周の周りに交互にあるピーク及びバレーは、軸受138とシャフト18との間の界面内の油膜の円周方向コンバージェンスに影響を与えうる。潤滑油は、上り坂方式で、例えば、比較的高い位置におけるコンバージェンスのためにバレー194−196からピーク190に向かって上方に誘導することができる。また、軸受138の長さに沿ったピークポイント184、186、188は、エッジ185から可変する角度距離に位置することができる。例えば、ポイント188は、エッジ185から80度の距離に位置することができる。ポイント186は、エッジ185から78度の距離に位置することができ、ポイント184は、エッジ185から66度の距離に位置することができる。ピーク隆起は、端部198から端部199に移動するエッジ185により近く移行することができる。その結果、ピーク190によって定義された隆起は、端部198から端部199に移動するシャフト18の回転により前方に移動することができる。その結果、潤滑油は軸受136、138の間の領域179に誘導するように配置されうる端部199に向かう軸方向へのコンバージェンスのために、端部198から離れて内側方向に誘導することができる。これは、タービンホイール16に向かいうるハウジング20に対する外部端部198の外に潤滑油が漏れることを維持するのに助けになる。その結果、軸受138は、円周方向と軸方向の両方に構成要素を有する誘導されたコンバージェンスを提供することができる。軸受136、138は、ハウジング20の内側の領域179に誘導された軸方向のコンバージェンス構成要素を有する対で使用することができる。
多数の変形例において、図11に示すように、軸受200は、その長さの一部が除去されている切開されたものとして示されている。軸受200は、軸受アセンブリ22、42で使用することができる。軸受200は、ボア28内でハウジング20と対向しうる外部面202を有することができる。軸受200は、シャフト18と対向しうる内周面204を有することができる。流体力学油膜界面が内周面204とシャフト18との間に定義することができる。内周面は、端部210におけるダム208から軸受200の切開された他の端部における他のダムに軸方向11に延長することができる。ダム208を有する合流部214で見られる内周面204のプロファイル212は、識別可能なエッジではなく、滑らかな移行部であってもよい。プロファイル212は、軸受200の壁216の可変する厚さによって定義することができる。ダム208は、軸11に向かって内側に対向しうる円形の壁エッジ220の内側に開口部218を定義することができる。エッジ220は、ダム208を過ぎて外側にオイルの移動を抑制するようにプロファイル212から遠ざかる最小距離206でありうる。開口部218は、その円周の周りに円形のプロファイルを有することができる。図面で省略されている排水穴及び軸方向のオイル供給/排出溝が含まれうる。プロファイル212は、交互にあるピーク221、222、223とバレー224、225、226との間の内周面204の円周の周りに波形となりうる。ピーク及びバレーの数は、適用例の回転速度及び軸受のサイズにより変化しうる。壁216の厚さの変化は、可視的な明瞭性を提供するために誇張して示す。バレー225の最低ポイントにおける壁の厚さ230は、ピーク223の最高ポイントにおける壁の厚さ232よりも4−30ミクロン少ない正常範囲内にありうる。プロファイル212は、バレーからピークまで、例えば、バレー226からピーク221まで滑らかなランプ形構造を含むことができる。
多数の変形例において、ピーク、例えばピーク221によって生成された隆起のプロファイル212は、端部210から内側に移動する、時計回りに(図11で見たとき)に移動する。より具体的には、シャフト18は、回転方向236に回転する。ピーク221によって定義された隆起の最上部は、曲線238で表現することができる。ダム208から内側に移動すると、曲線238は、軸方向11から離れて、そして軸方向11に対して鋭角240に時計回りに移動する。その結果、ポイント242は、ポイント244前にシャフト18の外径に沿って軸方向に誘導線に到達する。その結果、油膜は、例えば、円周方向246にバレー224からピーク238に向かう、上り坂コンバージェンスのための円周方向の構成要素を有することができ、油膜はまた、ダム208から断面の破断エッジ248に向かって軸方向内側へのコンバージェンスのための軸方向の構成要素も有することができ、誘導されたコンバージェンスを提供する。
多数の変形例において、図12に示すように、軸受200のプロファイル212は、チャート249の形で図示することができ、図11の断面図から除かれた部分を含む完全な軸受が表現されるものと理解すべきである。内周面204は、フラットチャート249の2次元形態で示されている。チャートは、内周面204のマップとして明示することができる。垂直軸250は、その端部のうち一端部から他の端部まで軸方向11に内周面204に沿った軸方向の位置の無次元化の比率を表現するものであって、一端部では0であり、他の端部では1.0である。したがって、軸方向の比率は、軸受の長さの合計に対する比率として軸方向への軸受の長さによる距離を表現する。実際の軸受の長さ、または比率0から比率1.0までの距離は、本変形例においてLの軸受の長さの近傍にありうる。軸受の長さLは、L/D比を用いて決定することができ、ここで、Lは軸受の長さであり、Dは軸受の内径であり、比L/D=0.2〜1.5である。しかし、前記長さは、適用例により変化しうる。水平軸252は、0度から360度までの内周面204の円周の周りでの位置を表現する。例えば、チャート249は、ピーク221−223及びバレー224−226のC形状の円弧状の隆起及び谷(trough)の特徴部をそれぞれ示している。チャート249は、軸250上の比率0.5での軸受200の中間ポイント線251におけるピーク221の最上部から0度/360度の角度を示し、軸252上で0度/360度を示し、これは参照番号253で表記されている。上に明示されたように、中間ポイント線251から離れて移動するとき、ピーク221は、軸受200上のポイント254、256において、すなわち、それぞれ0及び1.0の位置比で内周面204の周囲に約24度までチャート249の右側に移動する。同様に、チャート249は、バレー224を示し、ここで、中間ポイント線251に沿って、バレー224の最低ポイント258は、軸252に沿った内周面204に沿って約60度に位置することができる。軸250の0線と、軸250の1.0の比率線に沿って、バレー224の最低ポイントは、ポイント260、262でそれぞれ内周面204に沿って約85度に位置することができる。このように、内周面204の高さ(外周面202からの距離)は、軸252に沿った円周方向と軸250に沿った軸方向に変化することができる。その結果、シャフト18と軸受200との間の界面における油膜の誘導されたコンバージェンスは、バレー226とピーク223との間に矢印で示すように提供することができる。多数の変形例において、単一または誘導されたコンバージェンスを有する類似のプロファイルが外周面202において、またはボア内のハウジング表面上に提供されうる。シャフト18の外周は、実質的に円形で、またはそれぞれの場合に数ミクロンの範囲内で円形から小さな偏心または小さな偏差をもって形成することができる。
図13を参照すると、多数の変形例において、軸受24、26、50、70、90、130、200のような軸受を製造する方法は、高速磁気浮上工作機械及びスピンドルアセンブリでありうる機械300を含むことができる。機械300は、軸受でありうるワークピース306と相互作用するためのボーリングバー(boring bar)304を含むことができる。ローター302は、モータ積層体及びローターバー有するセクション308を含むことができる。ローター302は、磁気軸受積層体を有するセクション309を含むことができる。ローター302は、セクション308と相互作用してローター302の回転を行うことができるモータ巻線部310によって囲まれうる。ローター302は、ロータースラストディスク319と相互作用して、軸方向314に沿ってローター302を支持することができ、また、ボーリングバー304の軸方向軌跡314を誘導することができる軸方向軸受巻線部317によって囲まれうる。ローター302は、セクション309と相互作用してローター302を支持してスピンドル304の半径方向軌跡318を誘導することができる半径方向軸受巻線部316によって囲まれうる。多数のセンサでありうるセンサ320は、ローター302の半径方向の位置を監視及び報告することができ、多数のセンサでありうるセンサ321は、軸方向へのローター302の軸方向への位置を監視及び報告することができる。センサ323は、ローター302の角度位置を監視することができる。電子コントローラシステム322は、例えば、モータドライブ、磁気軸受増幅器のような構成要素、及びモータ巻線部310、軸方向軸受巻線部317、半径方向軸受巻線部316及びリニアスライド325のそれぞれに対する電力を制御することができる制御構成要素を含むことができる。ローター302のトラッキングは、センサ320、321、323からのデータを監視及び記録し、軸方向軸受巻線部312、半径方向軸受巻線部316及びリニアスライド325を制御して軸受306に対する軸方向及び半径方向の軌跡314、318を誘導することにより制御することができる。他の変形例において、モータ巻線部310、軸方向軸受巻線部317及び半径方向軸受巻線部316の機能の一部または全部は、少数の巻線部に組み合わせることができ、または多数の巻線部と調整して提供されてもよい。リニアスライド325は、コントローラの構成要素322によって制御され、ワークピース306の動作315をローター302の半径方向軌跡318及び軸方向軌跡314と調整することができる。
電子コントローラの構成要素322の作動で、方法、アルゴリズム、またはそれらの一部は、方法ステップまたはコマンドの1つ以上を具現するように1つ以上のプロセッサによって使用するためのコンピュータ読み取り可能な媒体上で実行されるコマンドまたは計算を含むコンピュータプログラム(複数)製品で具現することができる。コンピュータプログラム製品は、ソースコード、オブジェクトコード、実行可能コード、または他のフォーマットのプログラムコマンドで構成された1つ以上のソフトウェアプログラム;1つ以上のファームウェアプログラム;またはハードウェア記述言語(HDL)ファイル;及び任意のプログラムに関連するデータを含むことができる。データは、データ構造、ルックアップテーブル、または任意の他の適切なフォーマットのデータを含むことができる。プログラムコマンドは、プログラムモジュール、ルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素などを含むことができる。コンピュータプログラムは、1つのプロセッサ上で、または相互に通信する多数のプロセッサ上で実行されうる。
多数の変形例において、プログラム(複数)は、1つ以上の貯蔵装置、製造品などを含むことができるコンピュータ読み取り可能な媒体上で実施することができる。例示的なコンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータシステムメモリ、例えば、RAM(random access memory)、ROM(read only memory);半導体メモリ、例えば、EPROM(erasable、programmable ROM)、EEPROM(electrically erasable、programmable ROM)、フラッシュメモリ;磁気または光学ディスクまたはテープ;及び/またはその他もろもろを含むことができる。コンピュータ読み取り可能な媒体は、例えば、データがネットワークまたは他の通信連結部(有線、無線、またはこれらの組み合わせ)を介して伝送または提供されうるとき、コンピュータとコンピュータの間の連結部をさらに含むことができる。前記実施例の任意の組み合わせ(複数)は、コンピュータ読み取り可能な媒体の範囲内も含まれる。したがって、方法は、開示された方法の1つ以上のステップに対応するコマンドを実行することができる任意の電子製品及び/または装置によって少なくとも部分的に実行されうることが理解されるべきである。電子コントローラ322は、半径方向の範囲を介してスピンドル302、ボーリングバー304及び軸方向スライド325を移動させるようにプログラムを具現することができ、ワークピース306の内周面324上の所望の表面を切削するように組み立てられた軸方向軌跡と組み合わせることができる。電子コントローラ322は、例えば、スピンドル304の半径方向及び軸方向軌跡318、314を寸法的に変化させることにより、図12にチャートで示すプロファイルを実行するように切削を制御するためのデータでプログラムされうる。
多数の変形例において、ボーリングバー304は、切削工具330を含むことができる。図14を参照すると、切削工具330は、チップ332を含むことができる。チップ332は、0.1−1.0mmの範囲内にありうる半径334を含むことができる。チップ332は、0.1−3.0mmの範囲内にありうる半径336を含むことができる。半径334は、チップ332の終端ポイント340において半径336と合流することができる。多数の変形例において、平らなまたは角ばった表面が終端ポイント340で半径334と半径336との間に挿入されてもよい。図15を参照すると、チップ332が図15の図面内に移動するものと説明されるように切削工具330は、切削作業時にワークピース306を軸342の周りに回転するチップ332と接触させるものと図示されうる。チップ332は、ワークピース306の円周方向及び軸方向の長さに沿って切削する切削領域344の終端部340がワークピース306と接触している位置342における軸342の周りに切削パスを形成することができる。図16を参照すると、チップ332は、領域350の終端部340がワークピース306と接触している位置346で後続する切削パスを形成することができる。領域350は、切削工具330がワークピース306に沿って前進することにより、所望のプロファイルを提供するように領域342と重複348しうる。図17を参照すると、チップ332が、例えば位置342、346で切削パスを形成している間に、終端部340は、フライス加工タイプ切削を提供するために断続的にワークピース306から分離されうる。フライス加工タイプ切削は、熱管理及びチップの形成に有利でありえ、プロファイル212が形成された後、スカラップ(scallop)特徴を追加するのに有利でありうる。多数の他の変形例において、終端部340は、ボーリングタイプ切削作動を提供することができる切削の間にワークピース306と接触したまま維持することができる。多数の他の変形例において、切削工具330は、軸方向及び半径方向の軌跡314、318を介してワークピース306上のさまざまな位置でフライスタイプ及びボーリングタイプの切削動作の組み合わせを提供するようにガイドされうる。多数の他の変形例において、図18に示すように、切削工具330は、切削動作がワークピース306の一端部から時計回り352に誘導されるものと示されている。チップ332は、軸方向及び半径方向軌跡314、318を介して誘導され、354の先端の角度で、または356の後端の角度でワークピース306と接触することができる。角度354、356は、切削性能を最適化するために、ワークピース306に対して垂直配向とは異なるように選択することができる。角度354、356は、切削工具330及びローター302がローター302上の動的力及び静的力によるその応答動作に基づいて、その望ましい配向に沿うようにすることができる。多数の変形例において、所望のプロファイルは、半径方向及び軸方向軌跡318、314を調整することにより制御される、例えば、ピークからバレーまでの移行不連続性により達成されうる。切削チップ332の制御は、巻線部316、317がローター302を操作するためのアクチュエータとして作動する間、巻線部316、317のトラッキング制御を介して行われる。多数の変形例において、ワークピース306は、ローター302の半径方向及び軸方向の制御と組み合わせて、リニアスライド325によってローター302に向かって供給することができる。
前記した変形例を介して、軸受、及び誘導されたコンバージェンスに軸受を製造する方法が提供される。変形例の説明は、単に本発明の範囲内にあるとみなされる構成要素、要素、動作、製品、及び方法の例示であるだけであって、具体的に開示または明示的に提示されないことによって、このような範疇を制限しようとすることは決してない。本明細書で説明されているような構成要素、要素、動作、製品、及び方法は、本明細書で明確に記述されたものとは異なる組み合わせ及び再配置することができ、まだ本発明の範囲内にあるものとみなされる。
変形例1は、第1の表面を有しうる軸受要素を含みうる軸受システムを含むことができる。嵌合要素は、前記第1の表面と対向しうる第2の表面を有することができる。油膜界面は、前記第1及び第2の表面との間に定義することができる。前記嵌合要素は、軸の周りの軸受要素に対して回転することができる。軸方向は、前記軸に平行に定義することができる。円周方向は、前記軸の周りに囲むことを定義することができる。前記第1の表面は、前記軸方向に変えることができ、半径方向に変えることができるプロファイルを有することができる。前記プロファイルは、前記油膜界面内に存在する流体を、前記軸方向及び円周方向の両方に誘導することができる。
変形例2は、変形例1による軸受システムにおいて、前記プロファイルは、前記プロファイルと交差することができる任意の他の特徴部、例えば、限定されないが、流入部の穴及び/またはオイル供給溝のような特徴部を含まない、鋭い段差のない滑らかな形状を有することができる。
変形例3は、変形例1または2による軸受システムにおいて、前記第1の表面は、前記軸受の内周面であってもよい。前記プロファイルは、前記第1の表面に沿った谷を定義することができる多数のバレーを含むことができ、前記第1の表面に沿った隆起を定義することができる多数のピークを含むことができる。前記谷と隆起は、前記内周面の周りに交互に有することができる。
変形例4は、変形例3による軸受システムにおいて、前記軸受の要素は、第1の端部を含むことができ、前記軸方向に前記第1の端部から離隔された対向する第2の端部を含むことができる。前記谷及びバレーそれぞれは、前記第1の端部から前記第2の端部に延長することができる。
変形例5は、変形例3による軸受システムにおいて、前記軸受の要素は、第1の端部を含むことができ、前記軸方向に前記第1の端部から離隔された対向する第2の端部を含むことができる。第1のダムは、前記第1の端部に定義することができ、第2のダムは、前記第2の端部に定義することができる。前記第1及び第2のダムのそれぞれは、前記内周面よりもさらに内側に前記半径方向に延長されうる。前記谷及びバレーそれぞれは、前記第1のダムから前記第2のダムに延長することができる。
変形例6は、変形例3による軸受システムにおいて、前記谷及びバレーそれぞれは、第1端部から第2の端部に延長することができる。前記軸受は、中空形シリンダとして成形することができ、前記中空形シリンダの内側に開放領域を定義することができる。前記内周面は、前記開放領域内に向けることができる。前記内周面は、前記開口領域の周囲に360度延長することができる。前記軸に沿って、前記軸受の中間ポイントのような定義された軸方向の位置にある前記隆起それぞれは、前記中間ポイントから前記第1または第2の端部に向かって外側に位置することができる、前記各隆起上のすべてのポイントから前記内周面の周りにオフセットすることができる。
変形例7は、変形例3による軸受システムにおいて、前記谷及びバレーそれぞれは、第1の端部から第2の端部に延長することができる。前記軸受は、中空形シリンダとして成形することができ、前記中空形シリンダの内側に開放領域を定義することができる。前記内周面は、前記開放領域内に向けることができる。前記内周面は、前記開口部の周囲に360度延長することができる。その第1の端部にある前記隆起それぞれは、前記第1の端部から前記第2の端部に向かって位置することができる、前記各隆起上のすべてのポイントから前記内周面の周囲にオフセットすることができる。
変形例8は、変形例3による軸受システムを製造する方法を含むことができ、ローターを有する機械を提供することを含むことができる。ローターの磁気浮上が提供されうる。ローターには切削チップが設置されうる。前記ローターは、磁気浮上を利用して、半径方向の軌跡または軸方向の軌跡のうち少なくとも一つを介して誘導することができる。前記内周面上の前記軸受要素の前記プロファイルは、切削チップで切削することができる。
変形例9は、変形例8による方法において、前記切削チップが切削領域で軸受と接触することができる終端部を含むようにする半径を有する、前記切削チップを提供することを含むことができる。
変形例10は、変形例8による方法において、前記切削チップを前記内周面に垂直、または垂直でない角度で配向することを含むことができる。
変形例11は、変形例8による方法において、前記プロファイルを切削しながら、前記内周面を、前記切削チップと断続的に接触させることを含むことができる。
変形例12は、開放された中心部を有する中空形シリンダ状の軸受要素を含むことができる軸受システムを含むことができる。前記軸受要素の円筒形の壁は、前記開放された中心部と対向する内周面を定義することができる。シャフトは、前記開放された中心部を介して延長されえ、軸の周りで前記軸受要素に対して回転することができる。半径方向は、前記軸に垂直に定義することができる。油膜の界面は、前記内周面と前記シャフトとの間に定義することができる。流体は、前記油膜界面内に存在しうる。前記内周面は、前記半径方向への第1の変更及び前記軸方向への第2の変更を有するように成形されうるプロファイルを有することができる。前記流体の誘導されたコンバージェンスは、前記シャフトが、前記軸受要素に対して回転することにより、前記軸方向、または前記半径方向のうち少なくとも一方向に1つ以上の構成要素を備えることができる。
変形例13は、変形例12による軸受システムにおいて、前記内周面は、前記軸の周りに完全に延長される円周を有することができる。前記プロファイルは、前記内周面に沿った谷を定義することができる多数のバレーを含むことができ、前記の内周面に沿った隆起を定義する多数のピークを定義することができる。前記谷及び隆起は、前記内周面の前記円周の周りで交互に有することができる。
変形例14は、変形例13による軸受システムにおいて、前記隆起それぞれは、曲線状の円弧に、または線形配向に前記軸方向に延長することができる。
変形例15は、変形例12による軸受システムにおいて、前記内周面は、前記軸方向及び半径方向に変化することができる。滑らかなランプ形構造体が、各バレーから隣接するピークまで形成することができる。コンバージェンスの前記円周方向及び軸方向構成要素は、前記バレーから前記ピークまで上り坂方向に有しうる。
本発明の範囲内の選択的な変形例の前記の説明は、本質的に単なる例示であり、その変形または変更は、本発明の思想及び範疇から外れるものとみなされてはならない。

Claims (15)

  1. 第1の表面を有する軸受要素、前記第1の表面と対向する第2の表面を有し、前記第1及び第2の表面との間に油膜界面が定義される嵌合要素を含み、前記嵌合要素は、軸の周りで前記軸受要素に対して回転することができ、軸方向が前記軸に平行に定義され、円周方向が前記軸の周りに定義され、前記第1の表面は、前記軸方向に変化し、前記半径方向に変化するプロファイルを有し、前記プロファイルは前記油膜界面内に存在する流体を、前記軸方向及び円周方向の両方に誘導する、軸受システム。
  2. 前記プロファイルは、前記プロファイルと交差する任意の特徴部を含まない、鋭い段差のない滑らかな形状を有する、請求項1に記載の軸受システム。
  3. 前記第1の表面は、前記軸受の内周面であり、前記プロファイルは、前記第1の表面に沿った谷(trough)を定義する多数のバレー(valley)及び前記第1の表面に沿った隆起を定義する多数のピークを含み、前記谷と隆起は、前記内周面の周りに交互にある、請求項1に記載の軸受システム。
  4. 前記軸受要素は、第1の端部及び前記軸方向に前記第1の端部から離隔された対向する第2の端部を含み、前記谷及びバレーそれぞれは、前記第1の端部から前記第2の端部に延長される、請求項3に記載の軸受システム。
  5. 前記軸受要素は、第1の端部及び前記軸方向に前記第1の端部から離隔された対向する第2の端部を含み、第1のダムが前記第1の端部に定義され、第2のダムが前記第2の端部に定義され、前記第1及び第2のダムそれぞれは、前記内周面と同様に、または前記内周面よりもさらに内側に前記半径方向に延長され、前記谷及びバレーそれぞれは、前記第1のダムから前記第2のダムに延長される、請求項3に記載の軸受システム。
  6. 前記谷及びバレーそれぞれは、第1の端部から第2の端部に延長され、前記軸受要素は、中空形シリンダの内側に開放領域を定義する中空形シリンダとして成形され、前記内周面は前記開放領域内に向かっており、前記内周面は前記開口領域の周りに360度延長され、前記軸に沿って、前記軸受の定義された軸方向の位置にある前記隆起それぞれは、前記中間ポイントから前記第1または第2の端部に向かって外側に位置する前記各隆起上のすべてのポイントから前記内周面の周りにオフセットされる、請求項3に記載の軸受システム。
  7. 前記谷及びバレーそれぞれは、第1の端部から第2の端部に延長され、前記軸受要素は、中空形シリンダの内側に開放領域を定義する中空形シリンダとして成形され、前記内周面は前記開放領域内に向かっており、前記内周面は前記開口領域の周りに360度延長され、その第1の端部にある前記隆起それぞれは、前記第1の端部から前記第2の端部に向かって位置する前記各隆起上のすべてのポイントから前記内周面の周りにオフセットされる、請求項3に記載の軸受システム。
  8. 請求項3の軸受システムを製造する方法であって、ローターを有する機械を提供するステップ;前記ローターの磁気浮上を提供するステップ;切削チップを有する前記ローターを提供するステップ;前記磁気浮上を利用して、半径方向または軸方向の軌跡のうち少なくとも1つを介して前記ローターを誘導するステップ;前記切削チップで前記内周面のプロファイルを切削するステップを含む、方法。
  9. 前記切削チップが切削領域で軸受と接触する終端部を含むようにする半径を有する、前記切削チップを提供するステップを含む、請求項8に記載の方法。
  10. 前記切削チップを前記内周面に垂直、または垂直でない角度で配向するステップを含む、請求項8に記載の方法。
  11. 前記プロファイルを切削しながら、前記内周面を、前記切削チップと断続的に接触させるステップを含む、請求項8に記載の方法。
  12. 開放された中心部と、前記開放された中心部と対向する内周面を定義する円筒状の壁を有する中空形シリンダ状の軸受要素;前記開放された中心部を介して軸の周りで前記軸受要素に対して回転するシャフトを含み、半径方向は前記軸に垂直に定義され、油膜界面は前記内周面と前記シャフトとの間に定義され、流体が前記油膜界面内に存在し、前記内周面は、前記シャフトが、前記軸受要素に対して回転することにより、前記軸方向または前記半径方向の少なくとも一方向に1つ以上の構成要素を有する流体の誘導されたコンバージェンスを提供するように、前記半径方向への第1の変形及び前記軸方向への第2の変形を有するように成形されたプロファイルを有する、軸受システム。
  13. 前記内周面は、前記軸の周りに完全に延長される円周を有し;前記プロファイルは、前記内周面に沿った谷を定義する多数のバレー及び前記内周面に沿った隆起を定義する多数のピークを含み、前記谷及び隆起は、前記内周面の前記円周の周りに交互にある、請求項12に記載の軸受システム。
  14. 前記隆起それぞれは、曲線状の円弧に、または線形配向に前記軸方向に延びる、請求項13に記載の軸受システム。
  15. 前記内周面は、前記軸方向及び半径方向に変化し、各バレーから隣接するピークまで滑らかなランプ形構造体を形成し、前記誘導されたコンバージェンスの前記円周方向及び軸方向の構成要素は、前記バレーから前記ピークまで上り坂方向にある、請求項12に記載の軸受システム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019059371A1 (ja) 2017-09-21 2019-03-28 株式会社日本製鋼所 繊維強化熱可塑性樹脂からなる成形品の成形方法および成形装置
JP7491677B2 (ja) 2018-10-12 2024-05-28 ボーグワーナー インコーポレーテッド 全浮動式軸受及びこれを含むターボチャージャー

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017126933A1 (de) * 2017-11-16 2019-05-16 Man Energy Solutions Se Turbolader
US20190331163A1 (en) 2018-04-30 2019-10-31 Borgwarner Inc. Turbocharger Bearing Housing with Non-Circular Bearing Bores
US11703079B2 (en) 2018-06-28 2023-07-18 Borgwarner Inc. Bearing element with a smooth continuous profile
US10815831B2 (en) 2018-12-18 2020-10-27 General Electric Company Bearing support including hermetic squeeze film damper and accumulator volume
WO2020138572A1 (ko) 2018-12-28 2020-07-02 주식회사 블루플래닛 자기 베어링을 구비하는 터보차저
CN112160915A (zh) * 2020-09-22 2021-01-01 珠海格力电器股份有限公司 压缩机
DE102021110359A1 (de) 2021-04-22 2022-10-27 Miba Gleitlager Austria Gmbh Lagerteil für ein Gleitlager, Lagerschale, Gleitlager, Maschine, Verfahren zur Herstellung eines Lagerteils für ein Gleitlager

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US649302A (en) 1900-02-05 1900-05-08 William A Hardy Journal-bearing.
US2249843A (en) 1940-04-23 1941-07-22 Maud Lois Marsland Lubrication apparatus
DE1065671B (de) * 1952-11-07 1959-09-17 Neckars ulm Alfred Buske (Wurtt) Verfahren zur erzeugung keilfoermiger schniertaschen unter Druckanwendung bei aufeinandergleitenden oder ineinandergefuehrten Maschinenteilen, wie vorzugsweise in Lagern
FR2036619A5 (ja) 1969-03-26 1970-12-24 Renault
US3693297A (en) 1970-03-24 1972-09-26 Bryant Grinder Corp Apparatus and method for grinding irregular surfaces of revolution
DE2624849C3 (de) 1976-06-03 1981-12-03 Skf Kugellagerfabriken Gmbh, 8720 Schweinfurt Selbstdruckerzeugendes Radialgleitlager
US4427309A (en) * 1980-03-24 1984-01-24 The Garrett Corporation Turbocharger shaft bearing
DE3023317A1 (de) 1980-06-21 1982-01-14 Kunststoffverarbeitungsbetrieb Hochgreef & Krahnen GmbH & Co KG, 4178 Kevelaer Lager insbesondere aus kunstharzpressstoff
US4671676A (en) 1985-09-03 1987-06-09 Rockwell International Corporation Hydrostatic bearing
JP2852747B2 (ja) 1988-03-18 1999-02-03 セイコー精機株式会社 内面研削盤
GB2323133B (en) * 1996-01-08 1999-11-03 Seagate Technology Grooved hydrodynamic thrust bearing
DE59610662D1 (de) 1996-09-30 2003-09-18 Maag Pump Systems Textron Ag Z Gleitlager für eine Zahnradpumpe
US6013016A (en) 1997-04-23 2000-01-11 Unova Ip Corp. Flexible boring machine and method
US6626577B1 (en) 2002-04-05 2003-09-30 Sunonwealth Electric Machine Industry Co., Ltd. Radially inner surface structure of a bearing
US6852006B1 (en) 2002-06-06 2005-02-08 Glebar Company, Inc. Automated system for precision grinding of feedstock
US7293945B2 (en) * 2003-05-08 2007-11-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd Non-rotary cutting tool and process of machining scroll member by using the same
DE10322342B4 (de) * 2003-05-17 2006-09-07 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Fräsen von Freiformflächen Fräswerkzeug
DE10337489B4 (de) * 2003-08-14 2007-04-19 P & L Gmbh & Co. Kg Verfahren zur automatischen Werkzeugverschleißkorrektur
GB2405909B (en) 2003-09-13 2006-11-22 Waukesha Bearings Ltd Sliding radial bearing arrangement
US7264430B2 (en) * 2004-02-26 2007-09-04 Federal Mogul World Wide, Inc Magnetically levitated high-speed spindle for shaping irregular surfaces
JP4271624B2 (ja) 2004-06-23 2009-06-03 日立粉末冶金株式会社 建設機械の関節用すべり軸受
US20060078239A1 (en) * 2004-09-01 2006-04-13 Florin Dimofte Wave bearings in high performance applications
FR2882409B1 (fr) 2005-02-21 2008-09-05 Ct Stephanois De Recherches Organe de guidage autolubrifiant
JP2011208691A (ja) 2010-03-29 2011-10-20 Toyota Motor Corp すべり軸受
KR101014567B1 (ko) 2010-06-30 2011-02-16 심수현 저속도용 부시 베어링
WO2012154866A1 (en) 2011-05-09 2012-11-15 Schlumberger Canada Limited Machining apparatus for long tube lengths and related methods
EP2700463B1 (en) * 2012-08-22 2016-10-12 Sandvik Intellectual Property AB Method for manufacturing a support pad

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019059371A1 (ja) 2017-09-21 2019-03-28 株式会社日本製鋼所 繊維強化熱可塑性樹脂からなる成形品の成形方法および成形装置
JP7491677B2 (ja) 2018-10-12 2024-05-28 ボーグワーナー インコーポレーテッド 全浮動式軸受及びこれを含むターボチャージャー

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