JP7354820B2

JP7354820B2 - 軸支構造

Info

Publication number: JP7354820B2
Application number: JP2019225647A
Authority: JP
Inventors: 剛史齋藤; 泰百々
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2023-10-03
Anticipated expiration: 2039-12-13
Also published as: JP2021095930A

Description

本発明は、軸支構造に関するものである。

船舶の海水中の舵等において、舵の海中側に存在する海水の船体側への侵入を封止しつつ、舵が回転軸の周りに回転可能なように舵を軸支する軸支構造が知られている。船舶の海水中の舵等においては、舵の海中側からの外力を考慮し、当該外力に応じて、舵の回転軸に交差する方向に舵が変位可能なように舵が軸支される。例えば、特許文献１には、中空の円錐台形状を有する軟質弾性体により、軸部材の一端側に存在する海水の軸部材の他端側への侵入を封止しつつ、軸部材が軸部材の回転軸の周りに回転可能及び一端側からの外力に応じて回転軸に交差する方向に変位可能なように軸部材が軸支される軸支構造が開示されている。

国際公開第２０１３／１２８５３５号パンフレット

上記のような技術では、外力による回転軸に交差する方向への軸部材の変位を考慮し、予め当該変位を考慮した構造を備え、軸部材の回転精度を上げている。しかし、上記のような技術では、外力に応じた回転軸に交差する方向への軸部材の変位を軟質弾性体が吸収する量には限界がある。したがって、軸部材の回転精度を上げたとしても、外力の増加による変位を吸収することができなくなる領域がある。

そこで本発明は、液体の侵入を封止し、軸部材を回転軸の周りに回転可能に軸支しつつ、外力に応じた回転軸に交差する方向への軸部材の変位の許容量を増大させることが可能な軸支構造を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、軸部材の一端側に存在する液体の軸部材の他端側への侵入を封止しつつ、軸部材が軸部材の回転軸の周りに回転可能及び一端側からの外力に応じて回転軸に交差する方向に変位可能なように軸部材を軸支する軸支構造であって、液体の他端側への侵入を封止しつつ軸部材が回転可能なように軸部材を軸支する封止軸受部と、封止軸受部とは別個の部材であり、軸部材が外力に応じて回転軸に交差する方向に変位可能なように軸部材を支持する変位吸収部とを備えた軸支構造である。

この構成によれば、軸部材の一端側に存在する液体の軸部材の他端側への侵入を封止しつつ、軸部材が軸部材の回転軸の周りに回転可能及び一端側からの外力に応じて回転軸に交差する方向に変位可能なように軸部材を軸支する軸支構造において、封止軸受部により、液体の他端側への侵入を封止しつつ軸部材が回転可能なように軸部材が軸支され、封止軸受部とは別個の部材である変位吸収部により、軸部材が外力に応じて回転軸に交差する方向に変位可能なように軸部材が支持される。つまり、液体の封止及び軸部材の軸支と、変位の吸収とが別個の部材により行われるため、液体の侵入を封止し、軸部材が回転軸の周りに回転可能に軸支しつつ、外力に応じた回転軸に交差する方向への軸部材の変位の許容量を増大させることが可能となる。

この場合、軸部材は、水流により回転させられるタービンのピッチ角を変更可能なタービン翼を有してもよい。

この構成によれば、軸部材が水流により回転させられるタービンのピッチ角を変更可能なタービン翼を有し、タービン翼の回転軸に交差する方向に強い外力が加わり易いため、本発明の一側面が効果を発揮する。

また、変位吸収部は、外力に応じた軸部材の回転軸に交差する方向への変位に追従するベローズを有してもよい。

この構成によれば、変位吸収部は、外力に応じた軸部材の回転軸に交差する方向への変位に追従するベローズを有するため、単純な構造により変位吸収部を構成することができる。

また、変位吸収部は、液体の他端側への侵入を封止しつつ軸部材が回転可能なように軸部材を軸支する封止軸受部が外力に応じて回転軸に交差する方向に変位可能なように封止軸受部を支持してもよい。

この構成によれば、変位吸収部により、液体の他端側への侵入を封止しつつ軸部材が回転可能なように軸部材を軸支する封止軸受部が外力に応じて回転軸に交差する方向に変位可能なように封止軸受部が支持される。このため、封止軸受部が変位吸収部により支持されているだけの単純な構造により軸支構造を構成することができる。

また、変位吸収部は、外力に応じて回転軸に交差する方向に変位可能なように軸部材を支持しつつ、軸部材と一体化して回転可能であり、封止軸受部は、液体の他端側への侵入を封止しつつ、軸部材と一体化して回転可能な変位吸収部が回転可能なように変位吸収部を軸支してもよい。

この構成によれば、変位吸収部は、外力に応じて回転軸に交差する方向に変位可能なように軸部材を支持しつつ、軸部材と一体化して回転可能であり、封止軸受部により、液体の他端側への侵入が封止されつつ、軸部材と一体化して回転可能な変位吸収部が回転可能なように軸支される。液体の圧力がベローズ等を含む変位吸収部に変位吸収部の内側から加わり、変位吸収部を内側から支えるため、変位吸収部を薄く軽量にできる。

本発明の一側面の軸支構造によれば、液体の侵入を封止し、軸部材を回転軸の周りに回転可能に軸支しつつ、外力に応じた回転軸に交差する方向への軸部材の変位の許容量を増大させることが可能となる。

第１実施形態に係る軸支構造を示す縦断面図である。第２実施形態に係る軸支構造を示す縦断面図である。従来の軸支構造を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示されるように、本発明の第１実施形態の軸支構造１Ａは、軸部材１０の一端側Ａに存在する液体Ｌの軸部材１０の他端側Ｂへの侵入を封止しつつ、軸部材１０が軸部材１０の回転軸Ｒの周りに回転可能及び一端側Ａからの外力Ｆに応じて回転軸Ｒに交差する方向に変位可能なように軸部材１０を軸支する。軸部材１０は、水流により回転させられるタービンのピッチ角を変更可能なタービン翼１１を有する。

つまり、例えば、軸支構造１Ａは、水中浮遊式水流発電装置において水中に浮遊させられる浮体に回転動可能に軸支されたタービンのピッチ角を変更可能なタービン翼１１のハブに適用される。一端側Ａは、タービン翼１１の先端の側である。他端側Ｂは、タービン翼１１のハブの内部の側である。液体Ｌは、例えば、海水等の水である。回転軸Ｒは、タービン翼１１のピッチ角が変更される際にタービン翼１１が回転する軸である。外力Ｆは、例えば、海中における海流等である。

軸支構造１Ａは、封止軸受部２０と変位吸収部３０とを備える。封止軸受部２０は、液体Ｌの他端側Ｂへの侵入を封止しつつ軸部材１０が回転可能なように軸部材１０を軸支する。封止軸受部２０は、封止部２１、内輪部２２及び外輪部２３を有する。封止部２１は、例えば、従来と同様の合成樹脂によるシールを適用することができる。内輪部２２及び外輪部２３のそれぞれは、例えば、玉軸受、ころ軸受、クロスローラベアリング等の転がり軸受の内輪及び外輪である。内輪部２２が省略され、外輪部２３が油軸受及び空気軸受等の滑り軸受であってもよい。内輪部２２及び外輪部２３のそれぞれは、いかなる種類の軸受によっても構成することができる。

変位吸収部３０は、封止軸受部２０とは別個の部材であり、軸部材１０が外力Ｆに応じて回転軸Ｒに交差する方向に変位可能なように軸部材１０を支持する。変位吸収部３０は、支持部３１、ベローズ３２及び基部３３を有する。支持部３１は、封止軸受部２０の外輪部２３に取り付けられている。ベローズ３２は、一端が支持部３１に取り付けられ、外力Ｆに応じた軸部材１０の回転軸Ｒに交差する方向への変位Ｄに追従する。基部３３は、ベローズ３２の他端が取り付けられ、ベローズ３２を介して軸部材１０及び封止軸受部２０を支持する。これらの構成により、変位吸収部３０は、液体Ｌの他端側Ｂへの侵入を封止しつつ軸部材１０が回転可能なように軸部材１０を軸支する封止軸受部２０が外力Ｆに応じて回転軸Ｒに交差する方向に変位可能なように封止軸受部２０を支持する。

以下、本実施形態の軸支構造１Ａの作用について説明する。図３に示す従来の軸支構造１００では、液体Ｌの封止及び軸部材１０の軸支と、変位Ｄの吸収とが同じ部材である封止軸受部２０により行われる。そのため、外力Ｆに応じた回転軸Ｒに交差する方向への軸部材１０の変位Ｄを軟質弾性体等から構成される封止軸受部２０が吸収する量には限界がある。

一方、本実施形態では、軸部材１０の一端側Ａに存在する液体Ｌの軸部材１０の他端側Ｂへの侵入を封止しつつ、軸部材１０が軸部材１０の回転軸Ｒの周りに回転可能及び一端側Ａからの外力Ｆに応じて回転軸Ｒに交差する方向に変位可能なように軸部材１０を軸支する軸支構造１Ａにおいて、封止軸受部２０により、液体Ｌの他端側Ｂへの侵入を封止しつつ軸部材１０が回転可能なように軸部材１０が軸支され、封止軸受部２０とは別個の部材である変位吸収部３０により、軸部材１０が外力Ｆに応じて回転軸Ｒに交差する方向に変位可能なように軸部材１０が支持される。つまり、液体Ｌの封止及び軸部材１０の軸支と、変位Ｄの吸収とが別個の部材により行われるため、液体Ｌの侵入を封止し、軸部材１０が回転軸Ｒの周りに回転可能に軸支しつつ、外力Ｆに応じた回転軸Ｒに交差する方向への軸部材１０の変位Ｄの許容量を増大させることが可能となる。

また、本実施形態では、軸部材１０が水流により回転させられるタービンのピッチ角を変更可能なタービン翼１１を有し、タービン翼１１の回転軸Ｒに交差する方向に強い外力Ｆが加わり易いため、本実施形態の軸支構造１Ａが効果を発揮する。

また、本実施形態では、変位吸収部３０は、外力Ｆに応じた軸部材１０の回転軸Ｒに交差する方向への変位Ｄに追従するベローズ３２を有するため、単純な構造により変位吸収部３０を構成することができる。

また、本実施形態では、変位吸収部３０により、液体Ｌの他端側Ｂへの侵入を封止しつつ軸部材１０が回転可能なように軸部材１０を軸支する封止軸受部２０が外力Ｆに応じて回転軸Ｒに交差する方向に変位可能なように封止軸受部２０が支持される。このため、封止軸受部２０が変位吸収部３０により支持されているだけの単純な構造により軸支構造１Ａを構成することができる。

以下、本発明の第２実施形態について説明する。図２に示されるように、本実施形態の軸支構造１Ｂでは、変位吸収部３０は、外力Ｆに応じて回転軸Ｒに交差する方向に変位可能なように軸部材１０を支持しつつ、軸部材１０と一体化して回転可能である。支持部３１と軸部材１０とは一体化されている。封止軸受部２０は、液体Ｌの他端側Ｂへの侵入を封止しつつ、軸部材１０と一体化して回転可能な変位吸収部３０が回転可能なように変位吸収部３０を軸支する。

本実施形態によれば、変位吸収部３０は、外力Ｆに応じて回転軸Ｒに交差する方向に変位可能なように軸部材１０を支持しつつ、軸部材１０と一体化して回転可能であり、封止軸受部２０により、液体Ｌの他端側Ｂへの侵入が封止されつつ、軸部材１０と一体化して回転可能な変位吸収部３０が回転可能なように軸支される。液体Ｌの圧力がベローズ３２等を含む変位吸収部３０に変位吸収部３０の内側から加わり、変位吸収部３０を内側から支えるため、変位吸収部３０を薄く軽量にできる。

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、変位吸収部３０は、ベローズ３２ではなくゴム等の素材により構成されていてもよい。また、軸部材１０は、船舶の水中に位置する舵及びスクリュー軸等でもよい。

１Ａ，１Ｂ軸支構造
１０軸部材
１１タービン翼
２０封止軸受部
２１封止部
２２内輪部
２３外輪部
３０変位吸収部
３１支持部
３２ベローズ
３３基部
１００軸支構造
Ａ一端側
Ｂ他端側
Ｌ液体
Ｒ回転軸
Ｆ外力
Ｄ変位

Claims

軸部材の一端側に存在する液体の前記軸部材の他端側への侵入を封止しつつ、前記軸部材が前記軸部材の回転軸の周りに回転可能及び前記一端側からの外力に応じて前記回転軸に交差する方向に変位可能なように前記軸部材を軸支する軸支構造であって、
前記液体の前記他端側への侵入を封止しつつ前記軸部材が回転可能なように前記軸部材を軸支する封止軸受部と、
前記封止軸受部とは別個の部材であり、前記軸部材が前記外力に応じて前記回転軸に交差する方向に変位可能なように前記軸部材を支持する変位吸収部と、
を備え、
前記軸部材は、水流により回転させられるタービンのピッチ角を変更可能なタービン翼を有する、
軸支構造。
前記変位吸収部は、前記外力に応じた前記軸部材の前記回転軸に交差する方向への変位に追従するベローズを有する、請求項１に記載の軸支構造。
前記変位吸収部は、前記液体の前記他端側への侵入を封止しつつ前記軸部材が回転可能なように前記軸部材を軸支する前記封止軸受部が前記外力に応じて前記回転軸に交差する方向に変位可能なように前記封止軸受部を支持する、請求項１又は２に記載の軸支構造。
前記変位吸収部は、前記外力に応じて前記回転軸に交差する方向に変位可能なように前記軸部材を支持しつつ、前記軸部材と一体化して回転可能であり、
前記封止軸受部は、前記液体の前記他端側への侵入を封止しつつ、前記軸部材と一体化して回転可能な前記変位吸収部が回転可能なように前記変位吸収部を軸支する、請求項１又は２に記載の軸支構造。