JP3541531B2 - 回転機械 - Google Patents
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- Rolling Contact Bearings (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自給式の軸受潤滑機構を備えた回転軸に対してその軸振動を有効に抑制することのできるオイルフィルムダンパ装置を適用してなる回転機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種回転機械の回転軸の軸振動を抑制する手法として、オイルフィルムダンパ装置なるものが知られている。このものは、回転軸の軸受け支持部に潤滑油のフィルムができるような構造とし、軸系の振れ回り現象によってフィルムが急激に押さえ込まれると潤滑油層の厚みに対して潤滑油の圧力が非線形的に大きく立ち上がる現象を利用して回転機械の振動を減らすように構成された一種のベアリング機構である。
【０００３】
この場合、前記オイルフィルムへの潤滑油の供給を、ころがり軸受に潤滑油を送給するために通常設けられる歯車ポンプを利用して行うのが一般的手法であるが、小型の高速ターボ機械等では部品点数の削減や軽量化を図る観点からころがり軸受に潤滑油を送る歯車ポンプ等を省略して、高速回転をする軸の中に潤滑油を導き入れ回転に伴う遠心力で圧力を発生させて歯車ポンプ等に相当する潤滑油移送機能をそれ自身で果たす自給式の軸受潤滑機構を採用することがしばしば行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、回転機械にこのような自給式の軸受潤滑機構を採用する場合、そのままでは高圧の潤滑油は高速回転をしている回転軸の中にのみ存在し、オイルフィルムを含む静止側には高圧の潤滑油は存在しない。このため、これのみではオイルフィルムに給油・加圧を行うことができない。
【０００５】
そこで、かかる従来のものは、静止側のオイルフィルム部分に高圧の潤滑油を送り込むために、軸受位置よりも高い位置にある油溜まりから潤滑油の通路をオイルフィルム部分に導き、ここから重力による自然落下によって給油を行うようにしている。しかしながら、この方式によると、狭いオイルフィルム部分の隙間を、気泡等のない状態で確実に給油できているかどうか疑問があり、オイルフィルムダンパ機能が発揮されていない可能性が高い。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、本発明は、回転軸の横孔から接線方向に噴射される潤滑油の噴流を受け止める位置に静止した円環溝を設け、この円環溝で潤滑油を旋回させて遠心力により加圧した後、潤滑油導入空間に供給するようにしたものである。このため、単に自然落下に頼る場合に比べて潤滑油導入空間に潤滑油が確実に圧送される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る回転機械は、自給式の自己潤滑機構を備えた回転軸に対して、そのころがり軸受を収容する軸受ハウジングと、その軸受ハウジングを支持する軸受支持部材との間に、潤滑油導入空間を設けるとともに、回転軸の横孔が描く円周状の軌跡の外周位に静止した円環溝を設け、この円環溝を前記軸受ハウジングや前記軸受支持部材の内部に設けた潤滑油圧送路を介して前記潤滑油導入空間に連通させることにより回転軸のオイルフィルムダンパ装置を構成してなり、前記潤滑油圧送路が前記円環溝の遠心方向に開口された横孔を有するものであることを特徴とする。
【０００８】
このような構成のオイルフィルムダンパ装置を備えたものであれば、高速で回転する回転軸の横孔から噴射される潤滑油は大きな接線方向速度成分を持っているので、回転軸の外周位に設けた円環状の溝で受け止められた際に、潤滑油はこの溝の内部を高速で旋回する。つまり、潤滑油は溝の内部で円運動を行うことにより遠心力が働き、これにより潤滑油に高圧が発生する。そして、この潤滑油が潤滑油圧送路を経て潤滑油導入空間に導入されることにより、この空間に対して油の給油・加圧が行われる。
【０００９】
したがって、本発明は回転軸の回転を利用して自給能力だけで潤滑油導入空間を適正な加圧状態にすることができ、ころがり軸受を介して伝達される軸振れ等に対して確実にオイルフィルムダンパ機能を発揮することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を、図面を参照して説明する。
【００１１】
この実施例は、回転機械として例えば小型の高速ターボ機械の一種であるターボブロアを例示している。このターボブロアは、回転軸１の上端位置にある図示しないタービンを高速回転させることによってガスの圧送等を行うものである。そして、この回転軸１は、下端近傍部の外周に配置したころがり軸受２によって軸受支持部材８に軸承され、このころがり軸受２に対して自給式の軸受潤滑機構３を構成している。この軸受潤滑機構３は、回転軸１の軸心部に油通路４を形成するとともに、この油通路４の上方２箇所に径方向の横孔５を穿設し、図示しない軸下端部においてテーパ面より吸い上げた潤滑油をその油通路４に沿って上方に導き、その後横孔５を介し回転軸１の外部に導出して、この潤滑油をころがり軸受２に供給するようにしたものである。
【００１２】
このような構成において、本実施例は、前記ころがり軸受２の外輪２ａを支持し得る位置にオイルフィルムダンパ装置６を構成している。
【００１３】
このオイルフィルムダンパ装置６は、前記ころがり軸受２の外輪２ａと前記軸受支持部材８との間に上向カップ状の軸受ハウジング７を嵌装し、この軸受ハウジング７と前記軸受支持部材８との間に構成されるもので、具体的には、前記軸受ハウジング７の外周の一部に溝深さに対して溝幅の十分に広い溝７ａを凹設し、この溝７ａを軸受支持部材８の内周面８ａに対向配置するとともに、溝７ａと軸受支持部材８の内周面８ａとの間に形成される円筒状の隙間の上下両端をシールする位置に一対のＯリング９、１０を配設して、これら軸受ハウジング７の溝７ａと、軸受支持部材８の内周面８ａと、一対のＯリング９、１０とによってオイルフィルムを形成するための潤滑油導入空間Ｓを閉成している。なお、前記ころがり軸受２は、その外輪２ａの外周面が軸受ハウジング７の内周面７ｄに支持されている以外に、その下面がスプリング１２、スプリングリテーナ１３及び押圧具１４によって担持されている。
【００１４】
また、軸受ハウジング７の上端近傍の内周、具体的には、前記回転軸１の回転に伴ってその横孔５が描く円周状の軌跡の外周位に、円環溝７ｂを形成し、この円環溝７ｂの適当な円周位置の溝底に更にラジアル方向の横孔７ｃを穿設するとともに、軸受支持部材８側に、前記横孔７ｃの延長線上において連通するラジアル方向の横孔８ｂと、この横孔８ｂの下方に平行に伸び且つ内方端が前記潤滑油導入空間Ｓに連通する横孔８ｃと、これらの横孔８ｂ、８ｃ間を連通する縦孔８ｄとを穿設し、これらの横孔８ｂ、８ｃ及び縦孔８ｄの外方端を適当な手段によって封止している。そして、これらの横穴７ｃ、８ｂ、縦孔８ｄ及び横孔８ｃによって、前記円環溝７ｂを前記潤滑油導入空間Ｓに連通させるための本発明に係る潤滑油圧送路１１を構成している。
【００１５】
このような構成のものであれば、高速で回転する回転軸１の下端から吸い上げられ、図１に矢印で示すように遠心力により油通路の内周に貼り付いた状態で上端に向かって上昇した後、図２に矢印で示すように回転軸１の横孔５から大きな接線方向速度成分を持って噴射される潤滑油は、回転軸１の外周位に設けた円環溝７ｂで受け止められることにより、この円環溝７ｂの内部を高速で旋回する。すなわち、回転軸１の中で遠心力により加圧されていた潤滑油は、一旦は雰囲気圧力のもとに放出されて大きな円周方向の速度を持って自由空間を飛翔するが、静止側の円環溝７ｂに達するまでの自由飛行中は回転軸中心線回りの角運動量を保持される。角運動量は回転方向の、つまり潤滑油の接線方向の運動量に、その位置の半径を生じたものであるから、雰囲気中を飛行する潤滑油ジェットの位置（半径）の増加に反比例して潤滑油の接線速度成分は低下するものの、飛行距離はさほど長くないため、静止側の円環溝７ｂに到達したときにまだ十分な大きさの円周方向速度成分が残存している。したがって、潤滑油の自由噴流を受け止めた円環溝７ｂにおいて潤滑油が旋回するときの旋回速度は十分に大きい。そして、潤滑油に円環溝７ｂの内部で円運動を行うことによる遠心力が働き、これにより潤滑油に高圧が発生するため、その遠心方向に開口させた横孔７ｃに高圧状態のまま流れ込む。この横孔７ｃは、横孔８ｂ、縦孔８ｄ及び横孔８ｃからなる潤滑油圧送路１１を介して潤滑油導入空間Ｓに連通しているため、これにより高圧の潤滑油が図３に矢印で示すように潤滑油導入空間Ｓに圧送され、同時にこの潤滑油導入空間Ｓ内に存在する潤滑油を加圧することになる。なお、横溝５からの潤滑油の噴流の一部は飛散する際、あるいは円環溝７ｂから溢出することによって、ころがり軸受２にも十分に供給されるものである。
【００１６】
以上述べたように、本実施例のターボブロアに設けられたオイルフィルムダンパ装置６は、自給能力だけでその潤滑油導入空間Ｓに高圧のオイルフィルムを確実に形成することができ、このオイルフィルムの営むダンパ作用により、回転軸１に発生する非線形な軸振動をころがり軸受２を介して間接的ではあるが確実に抑制することができるという優れた効果を奏するものである。
【００１７】
なお、円環溝や潤滑油圧送路の断面形状、数などは、上述した実施例のみに限定されるものではなく、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。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の回転機械は、以上説明したように、回転軸の横孔から接線方向に噴射される潤滑油の噴流を受け止める位置に静止した円環溝を設け、この円環溝で潤滑油を旋回させて遠心力により加圧した後、潤滑油導入空間に供給する構成からなるオイルフィルムダンパ装置を設けたものである。このため、単に自然落下に頼る場合に比べて潤滑油導入空間に高圧のオイルフィルムを確実に形成することができ、簡易な構成ながら信頼性の高いダンパ作用を営ませることができるという優れた効果が奏されるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す要部縦断面図。
【図２】図１においてベアリングを省略したII-II 線断面図。
【図３】図１においてベアリングを省略したIII-III 線断面図。
【符号の説明】
１…回転軸
２…ころがり軸受
３…自給式の軸受潤滑機構
４…油通路
５…横孔
６…オイルフィルムダンパ装置
７…軸受ハウジング
７ｂ…円環溝
８…軸受支持部材
１１…潤滑油圧送路
Ｓ…潤滑油導入空間
【発明の属する技術分野】
本発明は、自給式の軸受潤滑機構を備えた回転軸に対してその軸振動を有効に抑制することのできるオイルフィルムダンパ装置を適用してなる回転機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種回転機械の回転軸の軸振動を抑制する手法として、オイルフィルムダンパ装置なるものが知られている。このものは、回転軸の軸受け支持部に潤滑油のフィルムができるような構造とし、軸系の振れ回り現象によってフィルムが急激に押さえ込まれると潤滑油層の厚みに対して潤滑油の圧力が非線形的に大きく立ち上がる現象を利用して回転機械の振動を減らすように構成された一種のベアリング機構である。
【０００３】
この場合、前記オイルフィルムへの潤滑油の供給を、ころがり軸受に潤滑油を送給するために通常設けられる歯車ポンプを利用して行うのが一般的手法であるが、小型の高速ターボ機械等では部品点数の削減や軽量化を図る観点からころがり軸受に潤滑油を送る歯車ポンプ等を省略して、高速回転をする軸の中に潤滑油を導き入れ回転に伴う遠心力で圧力を発生させて歯車ポンプ等に相当する潤滑油移送機能をそれ自身で果たす自給式の軸受潤滑機構を採用することがしばしば行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、回転機械にこのような自給式の軸受潤滑機構を採用する場合、そのままでは高圧の潤滑油は高速回転をしている回転軸の中にのみ存在し、オイルフィルムを含む静止側には高圧の潤滑油は存在しない。このため、これのみではオイルフィルムに給油・加圧を行うことができない。
【０００５】
そこで、かかる従来のものは、静止側のオイルフィルム部分に高圧の潤滑油を送り込むために、軸受位置よりも高い位置にある油溜まりから潤滑油の通路をオイルフィルム部分に導き、ここから重力による自然落下によって給油を行うようにしている。しかしながら、この方式によると、狭いオイルフィルム部分の隙間を、気泡等のない状態で確実に給油できているかどうか疑問があり、オイルフィルムダンパ機能が発揮されていない可能性が高い。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、本発明は、回転軸の横孔から接線方向に噴射される潤滑油の噴流を受け止める位置に静止した円環溝を設け、この円環溝で潤滑油を旋回させて遠心力により加圧した後、潤滑油導入空間に供給するようにしたものである。このため、単に自然落下に頼る場合に比べて潤滑油導入空間に潤滑油が確実に圧送される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る回転機械は、自給式の自己潤滑機構を備えた回転軸に対して、そのころがり軸受を収容する軸受ハウジングと、その軸受ハウジングを支持する軸受支持部材との間に、潤滑油導入空間を設けるとともに、回転軸の横孔が描く円周状の軌跡の外周位に静止した円環溝を設け、この円環溝を前記軸受ハウジングや前記軸受支持部材の内部に設けた潤滑油圧送路を介して前記潤滑油導入空間に連通させることにより回転軸のオイルフィルムダンパ装置を構成してなり、前記潤滑油圧送路が前記円環溝の遠心方向に開口された横孔を有するものであることを特徴とする。
【０００８】
このような構成のオイルフィルムダンパ装置を備えたものであれば、高速で回転する回転軸の横孔から噴射される潤滑油は大きな接線方向速度成分を持っているので、回転軸の外周位に設けた円環状の溝で受け止められた際に、潤滑油はこの溝の内部を高速で旋回する。つまり、潤滑油は溝の内部で円運動を行うことにより遠心力が働き、これにより潤滑油に高圧が発生する。そして、この潤滑油が潤滑油圧送路を経て潤滑油導入空間に導入されることにより、この空間に対して油の給油・加圧が行われる。
【０００９】
したがって、本発明は回転軸の回転を利用して自給能力だけで潤滑油導入空間を適正な加圧状態にすることができ、ころがり軸受を介して伝達される軸振れ等に対して確実にオイルフィルムダンパ機能を発揮することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を、図面を参照して説明する。
【００１１】
この実施例は、回転機械として例えば小型の高速ターボ機械の一種であるターボブロアを例示している。このターボブロアは、回転軸１の上端位置にある図示しないタービンを高速回転させることによってガスの圧送等を行うものである。そして、この回転軸１は、下端近傍部の外周に配置したころがり軸受２によって軸受支持部材８に軸承され、このころがり軸受２に対して自給式の軸受潤滑機構３を構成している。この軸受潤滑機構３は、回転軸１の軸心部に油通路４を形成するとともに、この油通路４の上方２箇所に径方向の横孔５を穿設し、図示しない軸下端部においてテーパ面より吸い上げた潤滑油をその油通路４に沿って上方に導き、その後横孔５を介し回転軸１の外部に導出して、この潤滑油をころがり軸受２に供給するようにしたものである。
【００１２】
このような構成において、本実施例は、前記ころがり軸受２の外輪２ａを支持し得る位置にオイルフィルムダンパ装置６を構成している。
【００１３】
このオイルフィルムダンパ装置６は、前記ころがり軸受２の外輪２ａと前記軸受支持部材８との間に上向カップ状の軸受ハウジング７を嵌装し、この軸受ハウジング７と前記軸受支持部材８との間に構成されるもので、具体的には、前記軸受ハウジング７の外周の一部に溝深さに対して溝幅の十分に広い溝７ａを凹設し、この溝７ａを軸受支持部材８の内周面８ａに対向配置するとともに、溝７ａと軸受支持部材８の内周面８ａとの間に形成される円筒状の隙間の上下両端をシールする位置に一対のＯリング９、１０を配設して、これら軸受ハウジング７の溝７ａと、軸受支持部材８の内周面８ａと、一対のＯリング９、１０とによってオイルフィルムを形成するための潤滑油導入空間Ｓを閉成している。なお、前記ころがり軸受２は、その外輪２ａの外周面が軸受ハウジング７の内周面７ｄに支持されている以外に、その下面がスプリング１２、スプリングリテーナ１３及び押圧具１４によって担持されている。
【００１４】
また、軸受ハウジング７の上端近傍の内周、具体的には、前記回転軸１の回転に伴ってその横孔５が描く円周状の軌跡の外周位に、円環溝７ｂを形成し、この円環溝７ｂの適当な円周位置の溝底に更にラジアル方向の横孔７ｃを穿設するとともに、軸受支持部材８側に、前記横孔７ｃの延長線上において連通するラジアル方向の横孔８ｂと、この横孔８ｂの下方に平行に伸び且つ内方端が前記潤滑油導入空間Ｓに連通する横孔８ｃと、これらの横孔８ｂ、８ｃ間を連通する縦孔８ｄとを穿設し、これらの横孔８ｂ、８ｃ及び縦孔８ｄの外方端を適当な手段によって封止している。そして、これらの横穴７ｃ、８ｂ、縦孔８ｄ及び横孔８ｃによって、前記円環溝７ｂを前記潤滑油導入空間Ｓに連通させるための本発明に係る潤滑油圧送路１１を構成している。
【００１５】
このような構成のものであれば、高速で回転する回転軸１の下端から吸い上げられ、図１に矢印で示すように遠心力により油通路の内周に貼り付いた状態で上端に向かって上昇した後、図２に矢印で示すように回転軸１の横孔５から大きな接線方向速度成分を持って噴射される潤滑油は、回転軸１の外周位に設けた円環溝７ｂで受け止められることにより、この円環溝７ｂの内部を高速で旋回する。すなわち、回転軸１の中で遠心力により加圧されていた潤滑油は、一旦は雰囲気圧力のもとに放出されて大きな円周方向の速度を持って自由空間を飛翔するが、静止側の円環溝７ｂに達するまでの自由飛行中は回転軸中心線回りの角運動量を保持される。角運動量は回転方向の、つまり潤滑油の接線方向の運動量に、その位置の半径を生じたものであるから、雰囲気中を飛行する潤滑油ジェットの位置（半径）の増加に反比例して潤滑油の接線速度成分は低下するものの、飛行距離はさほど長くないため、静止側の円環溝７ｂに到達したときにまだ十分な大きさの円周方向速度成分が残存している。したがって、潤滑油の自由噴流を受け止めた円環溝７ｂにおいて潤滑油が旋回するときの旋回速度は十分に大きい。そして、潤滑油に円環溝７ｂの内部で円運動を行うことによる遠心力が働き、これにより潤滑油に高圧が発生するため、その遠心方向に開口させた横孔７ｃに高圧状態のまま流れ込む。この横孔７ｃは、横孔８ｂ、縦孔８ｄ及び横孔８ｃからなる潤滑油圧送路１１を介して潤滑油導入空間Ｓに連通しているため、これにより高圧の潤滑油が図３に矢印で示すように潤滑油導入空間Ｓに圧送され、同時にこの潤滑油導入空間Ｓ内に存在する潤滑油を加圧することになる。なお、横溝５からの潤滑油の噴流の一部は飛散する際、あるいは円環溝７ｂから溢出することによって、ころがり軸受２にも十分に供給されるものである。
【００１６】
以上述べたように、本実施例のターボブロアに設けられたオイルフィルムダンパ装置６は、自給能力だけでその潤滑油導入空間Ｓに高圧のオイルフィルムを確実に形成することができ、このオイルフィルムの営むダンパ作用により、回転軸１に発生する非線形な軸振動をころがり軸受２を介して間接的ではあるが確実に抑制することができるという優れた効果を奏するものである。
【００１７】
なお、円環溝や潤滑油圧送路の断面形状、数などは、上述した実施例のみに限定されるものではなく、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。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の回転機械は、以上説明したように、回転軸の横孔から接線方向に噴射される潤滑油の噴流を受け止める位置に静止した円環溝を設け、この円環溝で潤滑油を旋回させて遠心力により加圧した後、潤滑油導入空間に供給する構成からなるオイルフィルムダンパ装置を設けたものである。このため、単に自然落下に頼る場合に比べて潤滑油導入空間に高圧のオイルフィルムを確実に形成することができ、簡易な構成ながら信頼性の高いダンパ作用を営ませることができるという優れた効果が奏されるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す要部縦断面図。
【図２】図１においてベアリングを省略したII-II 線断面図。
【図３】図１においてベアリングを省略したIII-III 線断面図。
【符号の説明】
１…回転軸
２…ころがり軸受
３…自給式の軸受潤滑機構
４…油通路
５…横孔
６…オイルフィルムダンパ装置
７…軸受ハウジング
７ｂ…円環溝
８…軸受支持部材
１１…潤滑油圧送路
Ｓ…潤滑油導入空間
Claims (1)
- 軸心部に形成した油通路と、その上方に径方向に穿設した横孔とを介して、軸端部から吸い上げた潤滑油をその外周を支持するころがり軸受に自給し得るように構成された回転軸を具備してなるものであって、
前記ころがり軸受を収容する軸受ハウジングと、その軸受ハウジングを支持する軸受支持部材との間に、潤滑油導入空間を形成するとともに、前記回転軸の横孔が描く円周状の軌跡の外周位に静止した円環溝を設け、この円環溝を前記軸受ハウジング及び／又は前記軸受支持部材の内部に設けた潤滑油圧送路を介して前記潤滑油導入空間に連通させることにより回転軸のオイルフィルムダンパ装置を構成してなり、前記潤滑油圧送路が前記円環溝の遠心方向に開口された横孔を有するものであることを特徴とする回転機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32577395A JP3541531B2 (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 回転機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32577395A JP3541531B2 (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 回転機械 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09166146A JPH09166146A (ja) | 1997-06-24 |
| JP3541531B2 true JP3541531B2 (ja) | 2004-07-14 |
Family
ID=18180464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32577395A Expired - Fee Related JP3541531B2 (ja) | 1995-12-14 | 1995-12-14 | 回転機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3541531B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI119467B (fi) * | 2007-04-10 | 2008-11-28 | Fractivator Oy | Parannettu vastaiskumylly |
-
1995
- 1995-12-14 JP JP32577395A patent/JP3541531B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09166146A (ja) | 1997-06-24 |
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