JP6428335B2 - スラスト軸受 - Google Patents
スラスト軸受 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6428335B2 JP6428335B2 JP2015024546A JP2015024546A JP6428335B2 JP 6428335 B2 JP6428335 B2 JP 6428335B2 JP 2015024546 A JP2015024546 A JP 2015024546A JP 2015024546 A JP2015024546 A JP 2015024546A JP 6428335 B2 JP6428335 B2 JP 6428335B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- peripheral end
- end side
- foil piece
- top foil
- outer peripheral
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
また、内周端側では内周端側薄肉部によってバックフォイル片との間に隙間が形成されるので、内周端側はバックフォイル片側に押し込まれ易くなっている。その際、内周端側では上記隙間によってバックフォイル片によりトップフォイル片をスラストカラー側へ押し返す力が生じにくくなる。よって、該スラスト軸受の内周端側でのスラストカラーの周速が外周端側での周速に比べて遅いことにより、内周端側がスラストカラーの側へ起き上がり易くなることが抑制され、トップフォイル片がスラストカラーに近づいてこれに接触することが防止される。
また、外周端側でも外周端側薄肉部によってバックフォイル片との間に隙間が形成されるので、外周端側もバックフォイル片側に押し込まれ易くなっている。その際、外周端側でも上記隙間によってバックフォイル片によりトップフォイル片をスラストカラー側へ押し返す力が生じにくくなる。よって、トップフォイルの外周端で流体潤滑膜の圧力が周囲圧(例えば大気圧)と同じになることにより、外周端側がスラストカラーの側へ起き上がり易くなることが抑制され、トップフォイル片がスラストカラーに近づいてこれに接触することが防止される。
スラスト軸受の内周端側でのスラストカラーの周速が外周端側での周速に比べて遅いことによる、スラストカラー側へ起き上がり易くなるトップフォイルの内周端側の部位は、トップフォイルの外周端で流体潤滑膜の圧力が周囲圧(例えば大気圧)と同じになることによる、スラストカラー側へ起き上がり易くなるトップフォイルの外周端側の部位より広い。従って、内周端側薄肉部の方を外周端側薄肉部より径方向の幅を広くすることで、トップフォイル片がスラストカラーに近づいてこれに接触することがより効果的に防止される。
前述したように、スラストカラー側へ起き上がり易くなる部位は、内周端側の方が外周端側より広い。従って、内周端側薄肉部の方を外周端側薄肉部より薄くすることで、内周端側薄肉部の方のバックフォイル片との間の上記隙間が外周端側薄肉部の方の上記隙間より大きくなるため、トップフォイル片がスラストカラーに近づいてこれに接触することがより効果的に防止される。
このスラスト軸受によれば、バックフォイル片の周方向の一方の側を径方向にて複数に分割しているので、内周側の分割された片と外周側の分割された片とがそれぞれ独立して動作するようになり、従って、トップフォイル片がバックフォイル片側へ押し込まれたときに生じるバックフォイル片の変形が径方向において滑らかになる。よって、バックフォイル片による支持力も径方向においてより滑らかに変化する。また、バックフォイル片の分割された各片が、連続辺によって一体化されているため、バックフォイル片のベースプレート上への固定が容易になる。
このようにすれば、トップフォイル片における回転軸の回転方向下流側が容易にかつ円滑に傾斜できるようになり、従って、例えばスラストカラーが一対のトップフォイルによって挟み込まれているような場合に、始動トルクが低減する。また、回転軸が回転を開始した後も、トップフォイル片が容易にかつ円滑に傾斜するため、最適傾斜角が得られ易くなり、負荷能力が向上する。
このようにすれば、トップフォイル片の内周端側や外周端側がスラストカラーの側へ起き上がり易くなることが、回転軸の回転方向上流側から下流側にかけてほぼ均一に抑制され、従ってトップフォイル片がスラストカラーに近づいてこれに接触することがより確実に防止される。
流体潤滑膜の圧力がトップフォイル片に作用すると、トップフォイル片の内周端と外周端に挟まれた径方向の中央部では、バックフォイル側への撓みが大きくなり、同部位において流体潤滑膜の圧力が低下して負荷能力が下がる。
そこで、谷部側薄肉部を形成することにより、トップフォイル片は回転軸の回転方向上流側から下流側にかけて、すなわち周方向において曲がり易くなるものの、径方向では曲がり難さ(曲げ剛性)が維持される。従って、トップフォイル片を形成する板材を従来に比べて厚いものを用いることにより、周方向においては従来と同様の曲がり易さを維持しつつ、径方向では従来より曲がり難くして中央部でのバックフォイル側への撓みを抑制することができる。
図1は、本発明のスラスト軸受が適用されるターボ機械の一例を模式的に示す側面図であり、図1中符号1は回転軸、2は回転軸の先端部に設けられたインペラ、3は本発明に係るスラスト軸受である。
また、インペラ2は静止側となるハウジング5内に配置されており、ハウジング5との間にチップクリアランス6を有している。
また、回転軸1には、スラストカラー4より中央側に、ラジアル軸受7が設けられている。
図2、図3、図4(a)〜(d)は、このような構成のターボ機械に適用されたスラスト軸受3の第1実施形態を示す図であり、図2はスラストカラー4を挟んだ状態の要部を断面視したスラスト軸受3の側面図である。また、図3はスラスト軸受3の平面図、図4(a)は図3のA−A線矢視断面図、図4(b)はトップフォイル片の構成を説明するためにその裏面を示す平面図と側面図とを対応させた説明図、図4(c)はバンプフォイル片の平面図、図4(d)はトップフォイル片及びバンプフォイル片の形状を説明するためにその平面図と側面図を対応させた説明図である。
図3に示すようにバックフォイル20は、ベースプレート30の周方向に配列された6枚のバックフォイル片21によって形成されている。これらバックフォイル片21は、ベースプレート30の各支持領域31上にそれぞれ配置され、これによってベースプレート30の周方向に配列されている。また、これらバックフォイル片21は、後述するトップフォイル片11より僅かに小さく形成され、従って図3に示すようにベースプレート30上にてスラストカラー4側に露出することなく、トップフォイル片11に覆われている。
なお、ベースプレート30への端辺21aの固定については、スポット溶接以外にも、例えばネジ止めなどによって行うことができる。
一方、外周端側薄肉部16の、トップフォイル片11における径方向の幅W3については、トップフォイル片11全体の径方向の幅W1に対して0.05倍〜0.3倍、すなわち、W3=0.05W1〜0.3W1とするのが、後述するようにトップフォイル片11の外周端側の、スラストカラー4側への起き上がりを抑制しつつ、トップフォイル片11の中間領域14側を従来と同様に機能させることができ、好ましい。
前述したように、トップフォイル片11におけるスラストカラー側へ起き上がり易くなる部位の広さは、内周端側の方が外周端側より広い。従って、内周端側薄肉部15の方を外周端側薄肉部16より薄くすることで、内周端側薄肉部15の方のバンプフォイル片21との間の上記隙間が外周端側薄肉部16の方の上記隙間より大きくなるため、トップフォイル片11がスラストカラー4に近づいてこれに接触することがより効果的に防止される。
本実施形態では、図2に示したようにスラスト軸受3Aをスラストカラー4の両側に設けている。このようにスラストカラー4の両側に設けることにより、スラスト方向の移動量を極力抑えることができる。すなわち、スラスト移動量を小さくすることにより、図1に示したチップクリアランス6を狭くすることができ、これによってターボ機械としての流体性能を向上することができる。
よって、スラスト荷重がさらに増して流体潤滑膜の膜厚がさらに薄くなったとしても、トップフォイル片11はスラストカラー4に接触し難くなり、結果としてより高いスラスト荷重を受けることが可能になる。
次に、本発明のスラスト軸受の第2実施形態について説明する。
第2実施形態のスラスト軸受が第1実施形態のスラスト軸受3A(3)と主に異なるところは、トップフォイル片として、図5(a)、(b)に示す構成のものを用いた点にある。ここで、図5(a)はトップフォイル片50の裏面を示す平面図と側面図とを対応させた説明図、図5(b)は図3のA−A線矢視断面図である図4(a)と同じ位置での断面図である。
次に、本発明のスラスト軸受の第3実施形態について説明する。
第3実施形態のスラスト軸受が第2実施形態のスラスト軸受と主に異なるところは、トップフォイル片として、図6(a)〜(c)に示す構成のものを用いた点にある。ここで、図6(a)はトップフォイル片60の裏面を示す平面図と側面図(上記平面図のB−B線矢視断面図)とを対応させた説明図、図6(b)は図6(a)のC−C線矢視断面図、図6(c)は谷部側薄肉部の説明図である。
すなわち、図6(c)に示すようにバンプフォイル片21の山部23の頂点をHとし、山部23の谷部22側の位置、つまり山部23と谷部22との境界線をLとし、さらに頂点Hと境界線Lとのベースプレート30上での中間点をMとすると、谷部22を挟んだ二つの中間点M、M間を、谷部22に対向する箇所とする。従って、図6(c)に示すようにトップフォイル片60の中間点M、M間に対応する箇所に、谷部側薄肉部19を形成する。なお、図6(c)では谷部22が幅を有している場合について示したが、谷部22が単に折り曲げ部であり、幅を有していない場合には、上記境界線Lが隣り合う山部23、山部23間で共通になるだけで、上記した定義はそのまま用いることができる。
ここで、流体潤滑膜の圧力がトップフォイル片60に作用すると、トップフォイル片60の内周端と外周端に挟まれた径方向の中央部では、バックフォイル片21側に撓み(凹み)易くなる。このような撓みが大きくなると、同部位において流体潤滑膜の圧力が低下し、負荷能力が低くなる。
よって、本実施形態では、径方向中央部での撓みを抑制することにより、同部位において流体潤滑膜の圧力が低下して負荷能力が低くなることを抑制することができる。
次に、本発明のスラスト軸受の第4実施形態について説明する。
第4実施形態のスラスト軸受3B(3)が第1実施形態のスラスト軸受3A(3)と主に異なるところは、図7(a)〜(c)に示すように、ベースプレート30の上記支持領域31に傾斜面32を形成した点と、バンプフォイル片21の山部23の高さを、全て同一にした点である。なお、図7(a)はスラスト軸受3の平面図、図7(b)は図7(a)のD−D線矢視断面図、図7(c)はトップフォイル片及びバンプフォイル片の形状を説明するためにその平面図と側面図を対応させた説明図である。
例えば、上記実施形態ではバックフォイル20やトップフォイル10をそれぞれ6つのバックフォイル片21(バンプフォイル片21)、トップフォイル片11で構成し、従ってベースプレート30の支持領域31もこれに合わせて6つ形成(設定)したが、バックフォイル片21(バンプフォイル片21)やトップフォイル片11は、複数であれば5つ以下でも7つ以上であってもよい。その場合に、支持領域31の数についても、バックフォイル片21(バンプフォイル片21)やトップフォイル片11の数に合わせるのはもちろんである。
さらに、内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部16の厚さについても、均一な厚さに形成することなく、例えば境界線15a側から外側(内周端側または外周端側)にかけて漸次肉厚が薄くなるように、内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部16のバックフォイル片21に対向する面を傾斜面にしてもよい。
また、トップフォイル片やバンプフォイル片の形状、支持領域上へのトップフォイル片やバンプフォイル片の配置、傾斜面の傾斜方向など、上記実施形態以外にも種々の形態を採用することが可能である。
Claims (7)
- 回転軸に設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラスト軸受であって、
前記スラストカラーに対向して配置されるトップフォイルと、
前記トップフォイルの、前記スラストカラーに対向する面と反対側の面に対向して配置されて、該トップフォイルを支持するバックフォイルと、
前記バックフォイルの、前記トップフォイル側と反対の側に配置されて、該バックフォイルを支持する円環板状のベースプレートと、を備え、
前記バックフォイルは、前記ベースプレートの周方向に配列された複数のバックフォイル片によって形成され、
前記トップフォイルは、前記バックフォイル片の上にそれぞれ配設された複数のトップフォイル片によって形成され、
前記トップフォイル片には、前記回転軸の回転方向上流側に、前記ベースプレートに固定される固定部が形成されるとともに、前記バックフォイル片に対向する面が薄厚化されたことにより、その内周端側と外周端側とに、これら内周端側と外周端側との間の中間領域より薄肉に形成された内周端側薄肉部と外周端側薄肉部とが形成されていることを特徴とするスラスト軸受。 - 前記内周端側薄肉部が、前記外周端側薄肉部より径方向の幅が広いことを特徴とする請求項1記載のスラスト軸受。
- 前記内周端側薄肉部が、前記外周端側薄肉部より薄いことを特徴とする請求項1又は2に記載のスラスト軸受。
- 前記バックフォイル片は、その周方向の一方の側が径方向にて複数に分割され、且つ、他方の側が径方向にて連続する連続辺とされていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のスラスト軸受。
- 前記トップフォイルの前記固定部および該固定部の近傍部で該固定部より前記回転軸の回転方向下流側に、前記中間領域より薄肉に形成された固定部側薄肉部が形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のスラスト軸受。
- 前記トップフォイル片は、円環板をその周方向にて分割した円弧板状に形成されており、
前記内周端側薄肉部と前記中間領域との境界線は、前記トップフォイル片の内周端の周方向に沿う円弧状になっており、
前記外周端側薄肉部と前記中間領域との境界線は、前記トップフォイル片の外周端の周方向に沿う円弧状になっていることを特徴とする請求項1又は2に記載のスラスト軸受。 - 前記トップフォイルの前記固定部は、前記回転軸の回転方向上流側に位置する直線状の固定辺を含んで形成され、
前記バックフォイル片は、山部と谷部とを交互に形成した波板状のバンプフォイル片によって形成されるとともに、前記山部の配列方向が前記固定辺と交差して配置され、
前記トップフォイル片には、前記バンプフォイル片に対向する面の一部が薄厚化されたことにより、前記谷部に対向する箇所に、前記山部に対向する箇所に比べて薄肉に形成された谷部側薄肉部が形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のスラスト軸受。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015024546A JP6428335B2 (ja) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | スラスト軸受 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015024546A JP6428335B2 (ja) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | スラスト軸受 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016148368A JP2016148368A (ja) | 2016-08-18 |
JP6428335B2 true JP6428335B2 (ja) | 2018-11-28 |
Family
ID=56691114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015024546A Active JP6428335B2 (ja) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | スラスト軸受 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6428335B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020130124A1 (ja) * | 2018-12-20 | 2020-06-25 | 株式会社Ihi | スラストフォイル軸受 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4082375A (en) * | 1976-12-17 | 1978-04-04 | United Technologies Corporation | Dual wedge fluid thrust bearing including wave spring |
JPS6192316A (ja) * | 1984-10-13 | 1986-05-10 | Taiho Kogyo Co Ltd | リ−フ型フオイルスラスト軸受 |
JP2005155802A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Koyo Seiko Co Ltd | スラスト動圧軸受 |
US9309925B2 (en) * | 2009-10-06 | 2016-04-12 | Mohawk Innovative Technology, Inc. | High speed machining center |
CA2888183C (en) * | 2012-10-16 | 2017-12-12 | Ihi Corporation | Thrust bearing |
JP6221244B2 (ja) * | 2013-01-28 | 2017-11-01 | 株式会社Ihi | スラスト軸受 |
JP6268847B2 (ja) * | 2013-09-19 | 2018-01-31 | 株式会社Ihi | スラスト軸受 |
-
2015
- 2015-02-10 JP JP2015024546A patent/JP6428335B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016148368A (ja) | 2016-08-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6268847B2 (ja) | スラスト軸受 | |
JP6582431B2 (ja) | スラスト軸受 | |
JP6372062B2 (ja) | スラスト軸受 | |
JP6221244B2 (ja) | スラスト軸受 | |
KR101895143B1 (ko) | 스러스트 베어링 | |
KR101531892B1 (ko) | 래디얼 호일 베어링 | |
JP6658959B2 (ja) | ラジアルフォイル軸受 | |
US20210372465A1 (en) | Thrust foil bearing, and method for manufacturing base plate of thrust foil bearing | |
JP6428335B2 (ja) | スラスト軸受 | |
JP6361460B2 (ja) | スラスト軸受 | |
US11454276B2 (en) | Thrust foil bearing | |
JP2016075324A (ja) | スラスト軸受 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171221 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180920 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181002 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20181015 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6428335 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |