JP4442461B2 - 液体潤滑フォイル式動圧軸受 - Google Patents
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- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
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Description
(1)軸受ケースの支承面に、軸との間に該軸の回転方向下流側が絞られるよう隙間を形成するためのフォイルを取り付け、更に、上記軸受ケースと軸との間に、液体を満たしてなり、回転する軸に連れ回される液体を、上記軸とフォイルとの間の隙間へ導くことにより圧力を高めて、該隙間の液体の膜圧力により軸の負荷を支えるようにした構成としてあるので、回転する軸を非圧縮性である液体により潤滑させることができる。
(2)フォイルと支持される軸との間には、非圧縮性の液体が満たされているため、軸受剛性を、従来の動圧気体軸受に比して大幅に高めることができると共に、減衰性も高めることができて、軸受としての安定性を向上させることができる。これにより、高い軸受剛性、減衰性の要求される各種回転機械への適用が可能になる。
(3)軸受ケースの内側に、多重巻きにした所要のフォイルを取り付けて、該フォイルの最内層と、その内側の軸の外周面との間に、軸の回転方向下流側が絞られる楔状の隙間を形成できるようにし、更に、上記フォイルの配置された軸受ケースの内周面と軸の外周面との間に、液体を満たしてなり、回転する軸に連れ回される液体を、上記軸とフォイルとの間の楔状の隙間へ導くことにより圧力を高めて、該隙間の液体の膜圧力により軸の負荷を支えるようにした構成とすることにより、回転する軸を液体で潤滑できるジャーナル形式のフォイル式動圧軸受を構成することができる。
(4)更に、多少の寸法誤差や芯ずれが生じていたとしても、多重巻きされたフォイルが撓むことで吸収することができるため、寸法変化や調心性の狂いに対して優れた適応性を発揮することができる。このため、製造時には、従来の油軸受や水軸受に比して要求される加工精度を引き下げることが可能になり、製作を容易なものとすることが可能になる。
(5)更に又、負荷容量や軸受剛性を高めることができるため、軸受寸法を従来の動圧ジャーナル気体軸受のように大きく取る必要をなくすことができることから、サイズの小型化を図ることが可能になる。
(6)外周側の層のフォイルの有する弾性及び減衰能を、フォイルの最内層と軸の外周面との間に形成される楔状の隙間にて圧力が高められる液体の膜の有する弾性及び減衰能と対応するようにした構成、より具体的には、外周側の層のフォイルの有する弾性及び減衰能が、フォイルの最内層と軸の外周面との間に形成される楔状の隙間にて圧力が高められる液体の膜の有する弾性及び減衰能と対応するものとできるよう、外周側の層のフォイル厚さを最内層のフォイル厚さよりも厚くするか、又は、外周側の層のフォイルの屈曲部のピッチを短く設定するようにした構成とすることにより、フォイルの最内層と軸の外周面との間の液体の膜の剛性及び減衰性と、外周側のフォイルが撓むときの剛性及び減衰性が釣合うようになるため、軸の変位が生じるときに、非圧縮性の液体に押されて上記バックフォイルが容易に屈する虞を防止できるようにした状態で、軸の変位をバックフォイルの撓みにより円滑に吸収させることが可能になる。
(7)軸受ケースの支承面と、軸のスラストカラーとの間に、軸回転方向下流側が絞られる隙間を形成するためのフォイルを取り付け、且つ軸受ケースと軸のスラストカラーとの間に液体を満たすようにしてなり、軸と一緒に回転するスラストカラーに連れ回される液体を、該スラストカラーとフォイルとの隙間へ導くことにより圧力を高めて、この液体の膜圧力によりスラストカラーを介して軸の負荷を支えるようにした構成とすることにより、回転する軸を液体で潤滑できるスラスト形式のフォイル式動圧軸受を構成することができ、更に、上記(4)及び(5)と同様の効果を得ることができる。
(8)フォイルを、表面の周方向所要間隔位置に少なくとも外周側端部が閉じられた多数のスパイラル溝を設けてなるものとして、該スパイラル溝により、軸のスラストカラーとの間に軸回転方向下流側が狭くなる所要の隙間を形成できるようにし、更に、上記各スパイラル溝の所要位置に、裏面へ連通する液体の供給孔を設けて、上記フォイル表面の各スパイラル溝内にて軸と一緒に回転するスラストカラーに連れ回される液体を、上記フォイルの裏面側から上記供給孔を通して各スパイラル溝内へ連続的に供給できるようにした構成とすることにより、非圧縮性である液体が空気に比して比重が大きいことに起因して、スパイラル溝内にて回転するスラストカラーに連れ回されるときに遠心力が大きく作用する場合にも、液体を、上記供給孔を通して各スパイラル溝内へ供給することができて、各スパイラル溝内にて、内周側あるいは外周側へ送ることができる。
(9)潤滑用の液体として水を用いるようにすれば、通常、潤滑剤として多用されている油に比して取り扱いを容易なものとすることができ、したがって、メンテナンス時に要する作業の手間を削減することが可能になる。又、万一、外部への漏れが生じたとしても、機器に対して悪影響を及ぼしたり、環境負荷を悪化させる虞を低減させることが可能になる。
更に又、上記軸受ケース40の外周面における上記給水通路48cの開口部と対応する位置に、周方向の全周に亘る溝49を設け、これにより、該溝49と軸受ハウジング47の内周面との間に周方向の全周に亘る給水用の通路50を形成できるようにし、更に、上記軸受ケース40における周方向所要間隔位置に、径方向に貫通する給水孔51を設けるようにする。
II 水潤滑フォイル式動圧スラスト軸受(液体潤滑フォイル式動圧軸受)
40 軸受ケース
41 フォイル
41a トップフォイル
41b バックフォイル
42 ジャーナル(軸)
42a タービン軸(軸)
43 水(液体)
53 回転軸(軸)
54 スラストカラー
55 軸受ケース
56 軸挿通孔
57,57a フォイル
58 スパイラル溝
59 水供給孔(供給孔)
Claims (6)
- 軸受ケースの支承面に、支持すべき軸との間に該軸の回転方向下流側が絞られるよう隙間を形成するためのフォイルを取り付け、更に、上記軸受ケースと軸との間に、液体を満たしてなり、回転する軸に連れ回される液体を、上記軸とフォイルとの間の隙間へ導くことにより圧力を高めて、該隙間の液体の膜圧力により軸の負荷を支えるようにしたことを特徴とする液体潤滑フォイル式動圧軸受。
- 内周面を支承面とする軸受ケースの内側に、多重巻きにした所要のフォイルを取り付けて、該フォイルの最内層と、その内側に挿通配置させる軸の外周面との間に、軸の回転方向下流側が絞られる楔状の隙間を形成できるようにし、更に、上記フォイルの配置された軸受ケースの内周面と軸の外周面との間に、液体を満たしてなり、回転する軸に連れ回される液体を、上記軸とフォイルとの間の楔状の隙間へ導くことにより圧力を高めて、該隙間の液体の膜圧力により軸の負荷を支えるようにしたことを特徴とする液体潤滑フォイル式動圧軸受。
- 外周側の層のフォイルの有する弾性及び減衰能を、フォイルの最内層と軸の外周面との間に形成される楔状の隙間にて圧力が高められる液体の膜の有する弾性及び減衰能と対応するようにした請求項2記載の液体潤滑フォイル式動圧軸受。
- 外周側の層のフォイルの有する弾性及び減衰能が、フォイルの最内層と軸の外周面との間に形成される楔状の隙間にて圧力が高められる液体の膜の有する弾性及び減衰能と対応するものとできるように外周側の層のフォイル厚さを最内層のフォイル厚さよりも厚くするか、又は、外周側の層のフォイルの屈曲部のピッチを短く設定するようにした請求項3記載の液体潤滑フォイル式動圧軸受。
- 軸受ケースの支承面と、軸のスラストカラーとの間に、上記軸の回転方向下流側が絞られる隙間を形成するためのフォイルを取り付け、且つ上記フォイルが配置されている軸受ケースと軸のスラストカラーとの間に液体を満たすようにしてなり、軸と一緒に回転するスラストカラーに連れ回される液体を、該スラストカラーとフォイルとの隙間へ導くことにより圧力を高めて、該隙間の液体の膜圧力によりスラストカラーを介して軸の負荷を支えるようにしたことを特徴とする液体潤滑フォイル式動圧軸受。
- フォイルを、表面の周方向所要間隔位置に少なくとも外周側端部が閉じられた多数のスパイラル溝を設けてなるものとして、該フォイル表面のスパイラル溝により、支持すべき軸のスラストカラーとの間に上記軸の回転方向下流側が狭くなる所要の隙間を形成できるようにし、更に、上記各スパイラル溝の所要位置に、裏面へ連通する液体の供給孔を設けて、上記フォイル表面の各スパイラル溝内にて軸と一緒に回転するスラストカラーに連れ回される液体を、上記フォイルの裏面側から上記供給孔を通して各スパイラル溝内へ連続的に供給できるようにした請求項5記載の液体潤滑フォイル式動圧軸受。
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