JP3185391B2 - スラスト軸受 - Google Patents

スラスト軸受

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JP3185391B2
JP3185391B2 JP22048892A JP22048892A JP3185391B2 JP 3185391 B2 JP3185391 B2 JP 3185391B2 JP 22048892 A JP22048892 A JP 22048892A JP 22048892 A JP22048892 A JP 22048892A JP 3185391 B2 JP3185391 B2 JP 3185391B2
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功 今井
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石川島播磨重工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速回転および高負荷
に対応できるスラスト軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のスラスト軸受は、周知の通り、固
定側に設けられる固定輪と軸側に設けられる回転輪との
間にボールおよびローラ等を介在させ、これらボールお
よびローラ等によりスラスト荷重を受けるものが一般に
採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ス
ラスト軸受は、焼き付き等が生じる原因となるため、高
速回転に対応できずまた負荷容量が小さいという問題が
あった。さらに、あくまで接触によりスラスト荷重を受
けるため摩耗等が発生し寿命が短いという問題があっ
た。
【0004】したがって、本発明の目的は、高速回転に
対応でき負荷容量が大きくとれ、かつ寿命の長いスラス
ト軸受を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1記載のスラスト軸受は、軸に設け
られるものであって、前記軸にピストンを設け、該ピス
トンを軸線方向に移動自在に収納する軸箱を具備し、前
記ピストンの少なくとも一側面に対向して圧力室を設け
るとともに、前記ピストンの周面に対向して解放室を設
け、前記圧力室と前記解放室との境界部と、前記ピスト
ンの肩部との間で形成される絞り部の隙間の大きさが前
記ピストンの軸方向の移動に応じて変化するように形成
し、前記圧力室に圧力流体を供給する供給管に流量制御
器を設け、前記解放室は大気解放の排出管に連通してい
ることを特徴としている。
【0006】また、本発明の請求項2記載のスラスト軸
受は、軸に設けられるものであって、前記軸にピストン
を設け、該ピストンを軸線方向に移動自在に収納する軸
箱を具備し、前記ピストンの少なくとも一側面に対向し
て圧力室を設け、大気解放の排出管に連通したオリフィ
スを前記圧力室内に位置調節可能に配設し、前記オリフ
ィスは、前記ピストンの側面に対向して設けられていて
ピストンの軸方向移動に応じて該オリフィスから流出す
る圧力流体の流量が変化するようになっており、かつ前
記圧力室に圧力流体を供給する供給管には流量制御器が
設けられていることを特徴としている。
【0007】
【作用】本発明の請求項1記載のスラスト軸受によれ
ば、圧力流体が、流量制御器を介して一定流量で圧力室
に流入し解放室から排出管を介して排出されることにな
るが、ここで、軸にスラスト力がかかって例えばピスト
ンが圧力室方向に移動すると、圧力室と解放室との境界
部と、ピストンの肩部との間で形成される絞り部の隙間
が小さくなり、これによって圧力室内の圧力が高まっ
て、この圧力室内の圧力がスラスト力に抗して作用力を
生じ、スラスト力を受けることになる。
【0008】本発明の請求項2記載のスラスト軸受によ
れば、圧力流体が、流量制御器を介して一定流量で圧力
室に流入しオリフィスを介して排出管を通じ排出される
ことになるが、ここで、軸にスラスト力がかかって例え
ばピストンが圧力室方向に移動すると、オリフィスの流
路が小さくなり、これによって圧力室内の圧力が高まっ
て、この圧力室内の圧力がスラスト力に抗して作用力を
生じ、スラスト力を受けることになる。
【0009】
【実施例】本発明の一実施例によるスラスト軸受を図1
を参照して以下に説明する。図中符号1は軸を示してお
り、この軸1は、大径軸部2と、該大径軸部2の図1に
おける左側に設けられた、該大径軸部2より小径の支持
軸部3と、該支持軸部3の図1における左側の端部に設
けられた、該支持軸部3より小径の小径軸部4とを有し
ている。そして、該小径軸部4には、その中間位置に、
該小径軸部4より大径の円板状のピストン5が設けられ
ている。
【0010】軸1の支持軸部3から図1における左側の
部分は、概略円筒状の軸箱6に挿入されている。この軸
箱6には、図1における左端部に周方向にわたって設け
られ径方向内方に延出する第一の内フランジ部7と、該
第一の内フランジ部7の図1における右側に周方向にわ
たって設けられ径方向内方に延出する第二の内フランジ
部8と、該第二の内フランジ部8の図1における右側に
設けられ径方向内方に延出する第一の係止フランジ部9
と、軸箱6の図1における右端部に設けられ径方向内方
に延出する第二の係止フランジ部10とが設けられてお
り、第一の内フランジ部7と第二の内フランジ部8との
間の内周面には、一段凹んだ溝部11が周方向にわたっ
て形成されている。
【0011】軸箱6の第一の係止フランジ部9と第二の
係止フランジ部10との間には、ラジアル軸受12が嵌
入されており、このラジアル軸受12には、軸1の支持
軸部3が支持されている。また、軸箱6の第一の内フラ
ンジ部7と第二の内フランジ部8との間には、軸1のピ
ストン5が位置している。そして、第一の内フランジ部
7および第二の内フランジ部8と軸1の小径軸部4との
間には、オイルシール13がそれぞれ嵌挿されている。
ここで、軸箱6の第一の内フランジ部7および第二の内
フランジ部8の間の部分が、ピストン5を移動自在に収
納する収納室14を構成している。
【0012】なお、第一の内フランジ部7とこれに対向
するピストン5の側面15との間が第一の圧力室16
を、第二の内フランジ部8とこれに対向するピストン5
の側面17との間が第二の圧力室18を構成しており、
軸箱6の溝部11とこれに対向するピストン5の周面と
の間が解放室20を構成している。そして、第一の圧力
室16と解放室20との境界部と、ピストン5の、第一
の圧力室16側の肩部21との間で形成される第一の絞
り部22は、その大きさがピストン5の軸方向の移動に
応じて変化するようになっている。具体的には、ピスト
ン5が第一の圧力室16側に移動すると第一の絞り部2
2の大きさが小さくなり、ピストン5が第二の圧力室1
8側に移動すると第一の絞り部22の大きさが大きくな
るようになっている。また、同様に、第二の圧力室18
と解放室20との境界部と、ピストン5の、第二の圧力
室18側の肩部23との間で形成される第二の絞り部2
4は、その大きさがピストン5の軸方向の移動に応じて
変化するようになっている。具体的には、ピストン5が
第二の圧力室18側に移動すると第二の絞り部24の大
きさが小さくなり、ピストン5が第一の圧力室16側に
移動すると第二の絞り部24の大きさが大きくなるよう
になっている。
【0013】軸箱6には、その第一の圧力室16の、ピ
ストン5の側面15に対向する位置に開口する第一の供
給口25、第二の圧力室18の、ピストン5の側面17
に対向する位置に開口する第二の供給口26、および解
放室20の、ピストン5の周面19に対向する溝部11
に開口する流出口27がそれぞれ設けられている。
【0014】そして、流出口27は、大気に解放される
とともに、圧力流体(例えば油等)を貯蔵可能なタンク
28に排出管29を介して接続している。このタンク2
8には、該タンク28内の圧力流体を吸入し吐出するポ
ンプ30が接続されており、このポンプ30から吐出さ
れる圧力流体は、分岐点31から分岐する第一の供給管
32および第二の供給管33を介して、第一の供給管3
2に連通する第一の供給口25から第一の圧力室16
に、第二の供給管33に連通する第二の供給口26から
第二の圧力室18に供給される。これら第一の供給管3
2および第二の供給管33にはそれぞれ通過する圧力流
体の流量を一定に制御する流量制御器34が設けられて
いる。なお、この流量制御器34として、絞り、オリフ
ィス、フローコントロール弁および毛細管等を採用する
ことができる。
【0015】以上のような構成のスラスト軸受によれ
ば、軸1にスラスト荷重がかからない状態においては、
タンク28から吸入されポンプ30から吐出される圧力
流体は、それぞれ流量制御器34を介して一定流量で、
軸1のピストン5の側面15に対向する第一の供給口2
5およびピストン5の側面17に対向する第二の供給口
26から、第一の圧力室16および第二の圧力室18内
に供給され、解放室20を介してピストン5の周面19
に対向する流出口27から排出管29を介してタンク2
8に戻されることになるが、軸1にスラスト荷重がかか
り、例えば、ピストン5が第一の圧力室16側に移動す
ると、第一の圧力室16と解放室20との境界部とピス
トン5の肩部21とで形成される第一の絞り部22の流
路面積の大きさが小さくなり、逆に、第二の圧力室18
と解放室20との境界部とピストン5の肩部23とで形
成される第二の絞り部24の流路面積の大きさが大きく
なる。すると、通過流量の差により、第一の圧力室16
の液圧が高くなり、第二の圧力室18の液圧が低くな
る。この液圧の差がピストン5に、スラスト荷重の方向
と逆方向に作用する。逆に、ピストン5が第二の圧力室
18側に移動する場合も、第一の圧力室16の液圧が低
くなり、第二の圧力室18の液圧が高くなって、同様
に、液圧の差がピストン5に、スラスト荷重の方向と逆
方向に作用する。よって、ピストン5には、スラスト荷
重の大きさに応じた液圧差が作用し、第一の圧力室16
および第二の圧力室18の液圧差によりスラスト荷重を
受けることになる。
【0016】したがって、部材の接触によりスラスト荷
重を受けるのではなく、第一の圧力室16および第二の
圧力室18の液圧差によりスラスト荷重を受けることに
なる。よって、焼き付き等を生じることがないため軸1
の高速回転に対応することができ、また液圧により負荷
が自由に設定できるため高負荷に対応することができ、
さらに摩耗等を生じることがないため寿命は半永久的と
なる。
【0017】本発明の他の実施例について図2および図
3を参照して以下に説明する。なお、上述した実施例と
同様の部分については、その説明を略す。本実施例にお
いては、チョック35にラジアル軸受36が設けられて
おり、該ラジアル軸受36にロール37の軸38が支持
されている。ロール37の軸38には、ピストン39が
設けられたスラスト受部材40がナット41で固定され
ロール37とともに回転できるようになっている。ま
た、本実施例ではスラスト軸ケース(軸箱)42,43
がチョック35に固定されている。そして、スラスト軸
ケース42,43に設けられた供給管路44から供給さ
れた圧力流体は、それぞれ流量制御器45,46を経由
して、ピストン39の外周側に設けられた第一の供給口
47および第二の供給口48から、それぞれピストン3
9の側面49,50に対向して設けられた第一の圧力室
51および第二の圧力室52に入る。各圧力室51,5
2にはピストン39のそれぞれの側面49,50に対向
して、それぞれ先端部がピストン39との間の隙間(図
2においては隙間が小さいので便宜上隙間は略してあ
る)で第一のオリフィス53および第二のオリフィス5
4を構成する位置調節可能なノズル55,56が設けら
れている。これにより、各オリフィス53,54は、ピ
ストン39の軸方向移動に応じて該オリフィス53,5
4から流出する圧力流体の流量を変化させるようになっ
ている。そして、各オリフィス53,54は、それぞれ
大気解放の第一の排出管路57および第二の排出管路5
8にそれぞれ連通している。
【0018】このような構成のスラスト軸受において
は、軸38からスラスト受部材40にスラスト荷重が伝
達されると移動し、例えば第一の圧力室51に設けられ
た一方のノズル55とピストン39との間の第一のオリ
フィス53が狭まって流出が制限されて第一の圧力室5
1の圧力が上昇し、他方のノズル56とピストン39と
の第二のオリフィス54が広がり流出流量が増して第二
の圧力室52の圧力が低下して、両圧力室51,52の
差圧力がスラスト荷重と合う値に達したときにバランス
するように作用する。なお、逆方向にスラスト荷重がか
かっても同様である。そして、各ノズル55,56の通
過流量は排出管路57,58を経由して排出される。な
お、図中符号59,60はそれぞれ流体のシールを示し
ており、シール59を通過した流体がシール60でシー
ルされ、シール59前の流体はドレーン穴から排出され
る。したがって、上述した実施例と同様の効果を発揮す
ることになる。
【0019】ここで、本実施例のスラスト軸受の作動圧
力特性を図3に示している。図3において縦軸は反力、
横軸は変化するノズル55,56とピストン39との隙
間(すなわちオリフィス)の大きさを示しており、ま
た、実線Xは差反力、上側の破線Yは第一の圧力室51
の圧力、下側の破線Zは第二の圧力室52の圧力をそれ
ぞれ示している。
【0020】なお、上記各実施例においては、ピストン
の両側にそれぞれ対向して圧力室を、設けるものを例に
とり説明したが、スラスト力が一方向のみに作用する場
合には、スラスト力の反力を受ける側にのみ、上記構成
を設ければ良好な効果を発揮する。
【0021】
【発明の効果】以上詳述したように本発明請求項1また
は2記載のスラスト軸受によれば、部材の接触によりス
ラスト荷重を受けるのではなく、液圧によりスラスト荷
重を受けることになる。したがって、焼き付き等を生じ
ることがないため軸の高速回転に対応でき、また液圧に
より負荷が自由に設定できるため高負荷に対応すること
ができ、さらに摩耗等を生じることがないため寿命は半
永久的となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるスラスト軸受を示す断
面図である。
【図2】本発明の他の実施例によるスラスト軸受を示す
断面図である。
【図3】本発明の他の実施例によるスラスト軸受の作動
圧力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
1,38 軸 5,39 ピストン 6 軸箱 15,17,49,50 側面 16,18,51,52 圧力室 19 周面 20 解放室 21,23 肩部 22,24 絞り部 29 排出管 32,33 供給管 34,45,46 流量制御器 42,43 スラスト軸ケース(軸箱) 44 供給管路(供給管) 53,54 オリフィス 57,58 排出管路(排出管)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸に設けられるスラスト軸受において、 前記軸にピストンを設け、 該ピストンを軸線方向に移動自在に収納する軸箱を具備
    し、 前記ピストンの少なくとも一側面に対向して圧力室を設
    けるとともに、前記ピストンの周面に対向して解放室を
    設け、 前記圧力室と前記解放室との境界部と、前記ピストンの
    肩部との間で形成される絞り部の隙間の大きさが前記ピ
    ストンの軸方向の移動に応じて変化するように形成し、
    前記圧力室に圧力流体を供給する供給管に流量制御器を
    設け、前記解放室は大気解放の排出管に連通しているこ
    とを特徴とするスラスト軸受。
  2. 【請求項2】 軸に設けられるスラスト軸受において、 前記軸にピストンを設け、 該ピストンを軸線方向に移動自在に収納する軸箱を具備
    し、 前記ピストンの少なくとも一側面に対向して圧力室を設
    け、 大気解放の排出管に連通したオリフィスを前記圧力室内
    に位置調節可能に配設し、 前記オリフィスは、前記ピストンの側面に対向して設け
    られていてピストンの軸方向移動に応じて該オリフィス
    から流出する圧力流体の流量が変化するようになってお
    り、かつ前記圧力室に圧力流体を供給する供給管には流
    量制御器が設けられていることを特徴とするスラスト軸
    受。
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