JP6469263B2 - セルフレベリングスラスト軸受リテーナ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年７月１日に出願されたUnited States Patent Application No. 14/789,265の利益を主張し、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。

分野
本開示は、一般に、スラスト軸受に関し、より詳細には、セルフレベリングスラスト軸受リテーナに関する。

発明の背景
回転軸受は、回転構造と接触面との間に境界面を提供することが当技術分野において周知である。軸受と回転構造との間の相互接続を最適化して、任意の軸方向のスラスト力を伝達するために、回転構造と接触面との間の境界面でパッド又は複数のパッドを使用することが多くの場合一般的である。

軸受の負荷容量は、多くの場合、軸受のパッド境界面に大きく左右される。境界面は、軸受と回転構造との間に楔状の潤滑流体を創り出すように軸受のパッドを傾斜させることによって、軸方向のスラスト力の良好な伝達のために更に最適化され得ることが発見されている。低減した摩擦により増加する負荷容量は、楔の狭い部分において流体圧力を増加させることによって達成される。このような傾斜パッドスラスト軸受配置は、当技術分野において周知である。一般的に、このような傾斜パッド配置は、所与の回転方向の一方向又は二方向に傾斜することが可能なパッドのアレイを含み、これにより油の楔を創り出す。

しかしながら、従来のスラスト軸受では、軸受組立体のリテーナ内でのパッドの組み立ては、多くの場合、困難であることが判明している。一般的な傾斜パッドスラスト軸受は、緩んでスラスト軸受と共に使用される機械内に紛れ込む可能性のある小さいパーツによる複雑な機械加工技術が必要なリテーナを有する。スラスト軸受配置のための一般的なリテーナは、各々のパッド内に挿入されるダウエル又はピンを含み、続いて、リテーナが、組み立ての間にリテーナ内にパッドを保持する。その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、GardnerのU.S. Patent No. 5,288,153は、一般的なスラスト軸受リテーナ配置の一例を示す。回転シャフトによってパッドが周方向に移動することを防止するために、ダウエルピンが、パッド及びリテーナ内に挿入される。しかしながら、このスラスト軸受リテーナ配置におけるパッドは、スラスト軸受と共に使用される機械内にノッチから落下する可能性があり、機械に大きな損傷を引き起こす場合がある。

したがって、スラスト軸受内における容易な組み立て及びパッドの留めを可能にするスラスト軸受リテーナの必要性が現在存在する。機械におけるスラスト軸受の使用の間のパッドの自由な移動を可能にしながら、組み立ての間にスラスト軸受パッドを適所に保持するスラスト軸受リテーナの必要性もまた現在存在する。

概要
したがって、一般に、スラスト軸受、スラスト軸受リテーナ、及びスラスト軸受を組み立てる方法が、既存のスラスト軸受リテーナと関連した不備又は欠点のうちのいくつか又はすべてに対処して及び／又はいくつか又はすべてを克服するために提供される。

一態様によれば、スラスト軸受は、第１のリング及び第１のリングから放射状に間隔を置いて配置された第２のリングであって、その間に環状通路を画定する、第１のリング及び第２のリングと、第２のリングの第１の面から延在する少なくとも２つの軸受パッド留め配置であって、各々の軸受パッド留め配置が内部に留めチャネルを画定する、軸受パッド留め配置と、軸受リテーナ内に周方向に間隔を置いて配置された少なくとも２つの軸受パッドと、を含んだ軸受リテーナを含む。軸受パッドは、軸受パッド配置を使用して軸受リテーナ内に保持され得る。

各々の軸受パッドは、軸受パッドの各々の側面に提供された少なくとも１つの留め部材を含むことができる。留めチャネルは、挿入チャネル及び保持チャネルを含むことができる。挿入チャネルは、保持チャネルに対して実質的に垂直に延在することができる。軸受パッドの各々の側面に提供された少なくとも１つの留め部材は、締まり嵌めを介して挿入チャネル内に挿入され得る。軸受パッドの各々の側面に提供された少なくとも１つの留め部材は、隙間嵌めを介して保持チャネル内に保持され得る。保持チャネルの直径は、軸受パッドの各々の側面に提供された少なくとも１つの留め部材の直径より大きくなり得る。少なくとも１つの留め部材は、ダウエルピンを含むことができる。少なくとも１つの留め部材は、ばね付勢ダウエルピンを含むことができる。留めチャネルは、逆Ｔスロットとして形成され得る。少なくとも１つの開口は、第１のリングの外周面に画定され得る。各々の軸受パッドは、軸受パッドの内面に提供された少なくとも１つの留め部材を含むことができる。軸受パッドの内面に提供された少なくとも１つの留め部材は、第１のリングの外周面に画定された少なくとも１つの開口内に挿入され得る。第１のリングの外周面に画定された少なくとも１つの開口の直径は、軸受パッドの内面に提供された少なくとも１つの留め部材の直径より大きくなり得る。軸受パッドの内面に提供された少なくとも１つの留め部材は、摩擦嵌合を介して軸受パッド内に挿入され得る。

更なる態様によれば、スラスト軸受リテーナは、第１のリング及び第１のリングから放射状に間隔を置いて配置された第２のリングであって、その間に環状通路を画定する、第１のリング及び第２のリングと、第２のリングの第１の面から延在する少なくとも２つの軸受パッド留め配置と、を含むことができる。各々の軸受パッド留め配置は、内部に留めチャネルを画定することができる。留めチャネルは、逆Ｔスロットとして形成され得る。留めチャネルは、挿入チャネル及び保持チャネルを含むことができる。挿入チャネルは、保持チャネルに対して実質的に垂直に延在することができる。少なくとも１つの開口は、第１のリングの外周面に画定され得る。

更なる態様によれば、スラスト軸受を組み立てる方法は、軸受パッドの第１の側面及び第２の側面に少なくとも１つの留め部材を挿入する工程と、軸受リテーナの第１の面から延在する対応する軸受パッド留め配置内に各々の軸受パッドの留め部材を挿入する工程と、を含むことができる。方法は、締まり嵌めを介して各々の軸受パッド留め配置内に各々の軸受パッドの留め部材を挿入する工程を更に含むことができる。方法は、各々の軸受パッドの内面に追加的な留め部材を挿入する工程と、軸受リテーナの第１のリングに画定された開口内に追加的な留め部材を挿入する工程と、を更に含むことができる。

セルフレベリングスラスト軸受のこれらの及び他の特性及び特徴、並びに構造の関連要素及びパーツの組み合わせの製造の方法及び機能並びに製造の経済性は、すべてが本明細書の一部を形成し類似の参照番号が様々な図における対応するパーツを表す添付図面を参照して、以下の発明を実施するための形態及び添付の特許請求の範囲を考慮することで、明らかになるであろう。しかしながら、図面は、例示及び説明のみを目的とし、本発明の限界を画定する目的ではないことを特に理解すべきである。本明細書及び特許請求の範囲において使用されるとき、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに別途指示している場合を除き、複数形の指示対象を包む。

本開示の一態様によるセルフレベリングスラスト軸受の頂面斜視図である。 図１Ａのセルフレベリングスラスト軸受の底面斜視図である。 図１Ａのセルフレベリングスラスト軸受の側面図である。 図１Ａのセルフレベリングスラスト軸受の頂面図である。 図１Ａのセルフレベリングスラスト軸受の組立図である。 図１Ａのセルフレベリングスラスト軸受のリテーナの頂面斜視図である。 セルフレベリングスラスト軸受のリテーナの別の態様の頂面斜視図である。 図１Ａのセルフレベリングスラスト軸受のパッドの頂面斜視図である。 図１Ａのセルフレベリングスラスト軸受におけるパッド留め配置の部分斜視図である。 図７のパッド留め配置の側面図である。 図１Ａのセルフレベリングスラスト軸受の別のパッド留め配置の側面図である。

以下、説明のために、用語「上方」、「下方」、「右」、「左」、「垂直」、「水平」、「頂部」、「底部」、「横」、「長手」、及びこれらの派生語は、図面において配向されるように、本発明に関連する。しかしながら、明示して反対に規定される場合を除き、本発明は、代替的な変形例及び工程順序を想定することができることを理解すべきである。添付図面において例示され、以下の明細書において説明される特定の装置及びプロセスは、単に本発明の例示的な態様にすぎないことも理解すべきである。したがって、本明細書で開示される態様に関する特定の寸法及び他の物理的特徴は、限定的なものと考慮すべきではない。

本開示は、一般に、セルフレベリングスラスト軸受を目的とし、特に、セルフレベリングスラスト軸受リテーナを目的とする。スラスト軸受の構成部品の特定の好適かつ非限定的な実施形態が、図１Ａ〜９に例示される。

図１Ａ〜４を参照すると、セルフレベリングスラスト軸受２（以下「スラスト軸受２」）が示される。本開示はセルフレベリングスラスト軸受２に関連して説明されるが、スラスト軸受の代替的な形式が本開示によって使用され得ることも企図される。スラスト軸受２は、軸受リテーナ６内に保持される少なくとも１つの軸受パッド４を含む。一態様では、軸受パッド４のアレイが、軸受リテーナ６の周囲に周方向に間隔を置いて配置され得る。一態様では、６つの軸受パッド４が、軸受リテーナ６に提供され得る。各々の軸受パッド４は、２つの側面５ａ、５ｂ、内面５ｃ、及び外面５ｄを含むことができる（図６）。支持板８が、スラスト軸受２の下方又は底面上に提供され得る。支持板８は、ネジ又はボルトなどの、複数の締着具１０を使用してスラスト軸受２に接続され得る。一態様では、軸受リテーナ６及び支持板８は、円形状であり得る。軸受リテーナ６及び支持板８は、１つのモノリシック構造として各々形成されるか又は、代替的に、２つの別個の部品として提供され得る。軸受リテーナ６は２つの別個の半部分で提供され、半部分は、下で説明されるように軸受パッド４によって共に保持されるか又は、代替的に、単一のモノリシック構造として提供され得る。支持板８は２つの別個の半部分で提供され、半部分は、締着具１０によって共に軸受リテーナ６に保持されるか又は、代替的に、単一のモノリシック構造として提供され得る。スラスト軸受２は、回転構造を受けるように中央通路１２を画定することができる。

図５Ａを参照すると、軸受リテーナ６は、軸受パッド４を受けるように構成された環状通路１４を画定する第１の又は内部リング１３ａ及び第２の又は外部リング１３ｂを含むことができる。内部リング１３ａ及び外部リング１３ｂは、円形状であり得る。外部リング１３ｂは、内部リング１３ａより大きな直径を有することができる。一態様では、軸受パッド４は、環状通路１４より上の軸受リテーナ６の周囲に環状に間隔を置いて配置される。スラスト軸受２が組み立てられた後、軸受パッド４は、軸受リテーナ６内で僅かに傾斜することが可能であり、これにより環状通路１４内へ回転する。一態様では、複数の軸受パッド留め配置１６が、外部リング１３ｂの第１の又は頂面１８から延在することができる。軸受パッド留め配置１６は、軸受リテーナ６の外部リング１３ｂの周囲に環状に位置することができる。左側面及び右側面は、下で説明されるように、軸受パッド４の一部分を受けるように構成された留めチャネル２０を含むことができる。留めチャネル２０は、軸受リテーナ６の軸受パッド留め配置１６内に形成されるか又は穿設され得る。図８に示されるように、一態様では、留めチャネル２０は、逆Ｔスロットとして形成され得る。留めチャネル２０は、挿入チャネル２２及び保持チャネル２４を含むことができる。挿入チャネル２２は、保持チャネル２４に対して垂直に延在することができる。図５Ａ及び図９に示されるように、内部リング１３ａは、下で述べられるように、軸受パッド４の一部分も保持するように開口２５を画定することができる。開口２５は、内部リング１３ａ内に穿設され得る。一態様では、複数の開口２５は、内部リング１３ａの外周面に画定され得る。図５Ｂに示される別の態様では、内部リング１３ａは、内部リング１３ａの外周面全体の周囲に延在するスロット２７を画定することができる。スロット２７は、内部リング１３ａの周囲に３６０度延在することができる。スロット２７の直径は、スロット２７内での遊合を可能にするように軸受パッド４に提供された留め部材２８の直径より僅かに大きくすることができる。スロット２７は、内部リング１３ａ内に機械加工され、製造者が内部リング１３ａ内に開口２５を穿設することが不可能なとき、及び内部リング１３ａの転回が適用可能なプロセスであるときに、使用され得る。

図６を参照すると、スラスト軸受２の軸受パッド４が示される。軸受パッド４は、実質的に台形状を有することができる。しかしながら、軸受パッド４のための代替的な形状が、スラスト軸受２の特定の形状に従って企図される。軸受パッド４は、スラスト軸受２とスラスト軸受２を利用する回転構造との間の摩擦を低減させるように構成される。軸受パッド４はまた、上に提供される追加的な層又はコーティング（図示せず）を含むことができ、スラスト軸受２の用途及び必要性に左右される。一態様では、軸受パッド４の両方の側面５ａ、５ｂは、留め部材２６を受けるために開口７ａ、７ｂを画定することができる。開口７ａ、７ｂは、軸受パッド４内に穿設され得る。軸受パッド４の内面５ｃはまた、別の留め部材２８を受けるために開口７ｃを画定することができる。一態様では、軸受パッド４は、側部の留め部材２６を含むことができるだけである。別の態様では、軸受パッド４は、軸受リテーナ６において軸受パッド４を保持するために両方の留め部材２６、２８を含むことができる。留め部材２６、２８は、摩擦嵌合を介して軸受パッド４の開口７ａ〜７ｃ内に保持され得る。代替的に、留め部材２６、２８は、軸受パッド４と一体的に形成され得る。留め部材２６、２８が軸受パッド４に接着貼付され得るか又は軸受パッド４上に溶接され得ることも企図される。一態様では、留め部材２６、２８は、ダウエルピン、又は軸受パッド４に画定された開口内に挿入され得る任意の他の好適なピン形式の部材であり得る。更なる態様では、留め部材２６、２８は、留め部材２６、２８に加えられる圧力で圧縮するように構成されたばね付勢ダウエルピンであり得る。留め部材２６、２８は、円筒形状であり得る。しかしながら、代替的な形状が留め部材２６、２８のために使用され得ることも企図される。留め部材２６、２８の断面形状は、軸受パッド４に画定された開口７ａ〜７ｃの断面形状に実質的に対応することができる。

図７〜９を参照すると、スラスト軸受２を組み立てる方法が説明される。開口７ａ〜７ｃが、最初に軸受パッド４内に穿設される。開口７ａ〜７ｃは、各々の軸受パッド４の各々の側面５ａ、５ｂ及び内面５ｃ内に穿設され得る。その後、留め部材２６が、軸受パッド４の側面５ａ、５ｂに画定された開口７ａ、７ｂ内に挿入され、留め部材２８が、軸受パッド４の内面５ｃに画定された開口７ｃ内に挿入され得る。留め部材２６、２８は、摩擦嵌合、接着剤、又は溶接を使用して軸受パッド４の開口７ａ〜７ｃ内に保持され得る。留め部材２８が軸受パッド４に提供される態様では、次いで、スラスト軸受２の組み立ての間に、軸受リテーナ６の内部リング１３ａに画定された開口２５内に留め部材２８を挿入するために、軸受パッド４に角度をつけることができる。留め部材２８は、軸受リテーナ６における軸受パッド４の留めを補助するために開口２５内に挿入され得る。一態様では、開口の直径２５は、開口２５内での隙間嵌めを可能にするために留め部材２８の直径より僅かに大きくなり得る。スラスト軸受２の使用の間に、留め部材２８は、開口２５の内面に接触しないように構成され得る。軸受パッド４が軸受リテーナ６内でセルフレベリングするように構成されるので、留め部材２８は、好ましくは、軸受パッド４の大きな回転に応じて開口２５の内面に接触するだけでなければならない。

留め部材２８が内部リング１３ａに画定された開口２５内に挿入された後、軸受パッド４は、外部リング１３ｂから延在する軸受パッド留め配置１６と留め部材２６を接触させるために、軸受リテーナ６に対して回転する。留め部材２６は、留め部材２６の留めチャネル２０内への挿入を可能にするために留めチャネル２０より上に位置する。留め部材２６は、最初に挿入チャネル２２内に挿入される。一態様では、留め部材２６は、締まり嵌めを介して挿入チャネル２２内に挿入され得る。したがって、十分な量の力が、挿入チャネル２２において締まり嵌めを通して留め部材２６を押し込むために軸受パッド４に加えられなければならない。留め部材２６が締まり嵌めを通して挿入された後、留め部材２６は、挿入チャネル２２を介して留めチャネル２０から外れることを防止され得る。締まり嵌めは、締まり嵌めを通して留めチャネル２０から留め部材２６を引き抜くために十分な量の力が軸受パッド４に加えられるまで留め部材２６を留めチャネル２０内で留めるように構成され得る。

留め部材２６が締まり嵌めを通して挿入チャネル２２に挿入されると、留め部材２６は保持チャネル２４内に移動する。保持チャネル２４に位置すると、留め部材２６は、スラスト軸受２の回転軸に対して横方向に移動することが可能となる。一態様では、留め部材２６がスラスト軸受２の使用の間に保持チャネル２４の面に接触しないように、保持チャネル２４の直径は留め部材２６の直径より大きくなり得る。軸受パッド４の不慮の回転の間に、留め部材２６が保持チャネル２４の面に接触することができることも企図される。スラスト軸受２の組み立ての間に、留め部材２６は、保持チャネル２４内で移動することが可能となる。特に、留め部材２６は、挿入チャネル２２に対して外部リング１３ｂの内側の場所に提供される保持チャネル２４の内部分へ移動することができ、留め部材２６はまた、挿入チャネル２２に対してスラスト軸受２の外側の場所に提供される保持チャネル２４の外部分へ移動することもできる。保持チャネル２４全体を通る留め部材２６を可能にすることによって、大きな柔軟性が、軸受パッド４を軸受リテーナ６内に挿入するために提供される。この特性はまた、スラスト軸受２の組み立ての間に軸受パッド４を定位置に保つことを補助する。

本明細書において説明されたスラスト軸受２は、従来のスラスト軸受と比較して容易に組み立てられ得る。従来のスラスト軸受の場合によくあるように、軸受パッドは、一般的に、スラスト軸受の組み立ての間に軸受パッドをずらさず又は落とさずに、スラスト軸受内に挿入することが困難である。いくつかの事例では、従来のスラスト軸受は、据え付けの間に軸受パッドを保持するためにリテーナを使用しない。特定の環境では、スラスト軸受は非常に高い位置で組み立てられ、軸受パッドがスラスト軸受の据え付けの間に落ち軸受パッド４が高い所から下に立っている個人へ向かって落下するときに、危険な状況を引き起こす場合がある。上で説明されたスラスト軸受２を使用することによって、個人及びオペレータは、軸受リテーナ６に軸受パッド４を容易かつ効率良く据え付けることができる。軸受パッド４が軸受リテーナ６内で垂直に据え付けられることを必要とするときに、説明された配置は特に有用である。留め部材２６、２８は、据え付けの間に軸受リテーナ６内での軸受パッド４の留めを補助することができ、その結果、スラスト軸受２が垂直位置へ移動するときに、軸受パッド４は軸受リテーナ６から落下しない。上で説明されたスラスト軸受２の別の有利な特性は、留め部材２６、２８が開口７ａ〜７ｃ又は保持チャネル２４から落下するか又は外れる場合に軸受リテーナ６内で留め部材２６、２８を保持及び留める軸受リテーナ６の能力である。従来のスラスト軸受では、留め部材が位置を変えるか又は外れると、留め部材は、スラスト軸受と共に使用される機械内に自由に落下する。留め部材は、機械内に落下し、生産時間を低下させる可能性のある機械内のパーツの交換又は修理を必要とする大きな損傷を引き起こす場合がある。上で説明されたスラスト軸受２を使用すると、留め部材２６、２８が外れるか又は位置を変えた場合に、留め部材２６、２８が機械内に落下しないように留め部材２６、２８は開口２５又は留めチャネル２０内に保持され得る。したがって、本明細書のスラスト軸受２は、スラスト軸受２の使用の安全性を向上させると同時に従来のスラスト軸受を使用したときに一般的に生じる任意の潜在的な修理又は交換コストを低減させる。

開示されるスラスト軸受の様々な態様が上記の説明において提供されたが、当業者は、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなくこれらの態様に修正及び変更を加えることができる。例えば、本開示が、可能な限り、任意の態様の１つ以上の特性を任意の他の態様の１つ以上の特性と組み合わせることができることを企図することを理解すべきである。したがって、上記の説明は、制限することではなく例示することを目的とする。本明細書の上で説明された本発明は、添付の特許請求の範囲によって画定され、特許請求の範囲の意味及び等価の範囲に含まれる本発明に対するすべての変形が特許請求の範囲内に包含されることになる。

Claims (17)

1. スラスト軸受であり、
   第１のリング及び第１のリングから放射状に間隔を置いて配置された第２のリングであって、その間に環状通路を画定する、第１のリング及び第２のリングと、
   第２のリングの最上面から延在する少なくとも２つの軸受パッド留め配置であって、各々の軸受パッド留め配置が内部に留めチャネルを画定する、軸受パッド留め配置と、
   軸受リテーナ内に周方向に間隔を置いて配置された少なくとも２つの軸受パッドと、
   を含んだ軸受リテーナ、を含むスラスト軸受であって、
   軸受パッドが、軸受パッド留め配置を使用して軸受リテーナ内に保持される、
   スラスト軸受。
2. 各々の軸受パッドが、軸受パッドの各々の側面に提供された少なくとも１つの留め部材を含む、請求項１に記載のスラスト軸受。
3. 少なくとも１つの留め部材が、ダウエルピンを含む、請求項２に記載のスラスト軸受。
4. 少なくとも１つの留め部材が、ばね付勢ダウエルピンを含む、請求項３に記載のスラスト軸受。
5. 留めチャネルが、
   挿入チャネルと、
   保持チャネルと、を含み、
   挿入チャネルが、保持チャネルに対して実質的に垂直に延在する、請求項１に記載のスラスト軸受。
6. 軸受パッドの各々の側面に提供された少なくとも１つの留め部材が、締まり嵌めを介して挿入チャネル内に挿入される、請求項５に記載のスラスト軸受。
7. 軸受パッドの各々の側面に提供された少なくとも１つの留め部材が、隙間嵌めを介して保持チャネル内に保持される、請求項５に記載のスラスト軸受。
8. 保持チャネルの直径が、軸受パッドの各々の側面に提供された少なくとも１つの留め部材の直径より大きい、請求項５に記載のスラスト軸受。
9. 留めチャネルが、逆Ｔスロットとして形成される、請求項１に記載のスラスト軸受。
10. 少なくとも１つの開口が、第１のリングの外周面に画定される、請求項１に記載のスラスト軸受。
11. 各々の軸受パッドが、軸受パッドの内面に提供された少なくとも１つの留め部材を含み、軸受パッドの内面に提供された少なくとも１つの留め部材が、第１のリングの外周面に画定された少なくとも１つの開口内に挿入される、請求項１０に記載のスラスト軸受。
12. 第１のリングの外周面に画定された少なくとも１つの開口の直径が、軸受パッドの内面に提供された少なくとも１つの留め部材の直径より大きい、請求項１１に記載のスラスト軸受。
13. 軸受パッドの内面に提供された少なくとも１つの留め部材が、摩擦嵌合を介して軸受パッド内に挿入される、請求項１１に記載のスラスト軸受。
14. スラスト軸受リテーナであり、
    第１のリング及び第１のリングから放射状に間隔を置いて配置された第２のリングであって、その間に環状通路を画定する、第１のリング及び第２のリングと、
    第２のリングの最上面から延在する少なくとも２つの軸受パッド留め配置であって、各々の軸受パッド留め配置が内部に留めチャネルを画定する、軸受パッド留め配置と、
    を含むスラスト軸受リテーナ。
15. 留めチャネルが、逆Ｔスロットとして形成される、請求項１４に記載のスラスト軸受リテーナ。
16. 留めチャネルが、
    挿入チャネルと、
    保持チャネルと、を含み、
    挿入チャネルが、保持チャネルに対して実質的に垂直に延在する、請求項１４に記載のスラスト軸受リテーナ。
17. 少なくとも１つの開口が、第１のリングの外周面に画定される、請求項１４に記載のスラスト軸受リテーナ。

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