JPH01145418A - 動圧すべり軸受及びその組立て方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の背頭］ （１）発明の分野 本発明は動圧すべり軸受、特にフォイル軸受に係る。本
発明はまた、この種の軸受の組立方法に係る。

■　先行技術の説明 高速回転式機械において、固体面間の接触を防止でるた
めに浮動性流体膜軸受を使用するのが最も一般的である
。これらの軸受は、回転機械の主軸を支持案内するよう
に構成される。中でも最も一般に使用されているのが、
主軸の回転または他の部品の移動により生成される膜を
流体膜とする形式の動圧すべり軸受である。従ってこの
ような動圧すべり軸受は自律性であるという利点を有す
る。

妨圧すべり軸受はフォイル軸受である場合が多い。フォ
イル軸受の場合、薄い湾曲ばね板を軸受本体の内腔に固
定する。この時、ばね板を部分的に重なり合わせること
により、内部浮動面を形成して、主軸の回転速度が十分
な値に達した時にフォイルと主軸の間に流体膜を生成す
る浮揚個所を形成する。

この種の軸受の製造と保守を簡単にする目的で、欧州特
許Ｅ　Ｐ　−Ａ　−０９５９６１号はフォイルを独立型
のカートリッジとして、これを軸受本体内腔に挿入する
方法を提案している。欧州特許ＥＰ−Ａ−０９５９６１
号に記載されているように、軸受の内部機能単位を形成
するように構成された独立型カートリッジを製造して軸
受を構成するもので、前記カートリッジは、重ね合わせ
部分で相互に固定した複数の薄いフォイルから成って独
立装置を形成し、該装置が、主軸の周りに配設されて主
軸の回転中に主軸と内面との間に流体膜が形成されるよ
うな条件を作る内部浮動面と、軸受本体の内腔の直径と
対応する直径を有する外周面とを有しており、こうして
獲得されたカートリッジを軸受本体の内腔に挿入すると
共に回転および軸方向移動中にも該カートリッジが軸受
本体に関して静止するように保持する。そのため、カー
トリッジを内腔に挿入できるように、カートリッジと軸
受本体の間に若干の隙間をあけておく必要がある。

また、好適な具体例によると、フォイル間のはんだ付、
特に各フォイルの両端部の２点ではんだ付けを行うこと
によりフォイルを相互に固定して独立型カートリッジを
形成する。はんだ付けするとフォイルが相互にしっかり
と接合されるため、カートリッジの両端に変形を生じる
。そのためカートリッジを軸受本体の内腔に組付けるこ
とができる。ように、一定の隙間を設ける必要がある。

このような組立て用の隙間が動圧すべり軸受の精密動作
に必要とされる隙間に加わることになるため、軸受の中
心部分で、そこにかかる圧力の作用下で全体的な隙間が
大きくなり過ぎるという問題が生じる。

本発明の目的は、軸受の長さ全体に亘って精密動作用隙
間を設けることにより、上記のにうな欠点を克服するこ
とである。

［ブを明の概要］ 従って本発明の目的とする流体式軸受は、欧州特許Ｅ　
Ｐ　−Ａ　−０９５９６１号に記載の形式のものであり
、一端部をカートリッジの外側母面上に固定する一方、
他端部を自由端部とした可撓性フォイルによってカート
リッジ外面を包囲した動圧すべり軸受を提供することで
ある。

カートリッジの外面を可撓性フォイルを用いて包囲する
ことによって、カートリッジの剛性が増し、はんだ付け
が原因でカートリッジ両端部に生じる変形を少なくとも
部分的に克服することができる。

好適な具体例によると、可撓性フォイルが鋼で形成され
る。好適には可撓性フォイルの形状を矩形とし、母面上
に固定されている端部と自由端部の間の長さをカートリ
ッジ円周より短かくして、組立て時に数ミリメートルの
隙間を生じるようにする。また、カートリッジ母面に固
定されている可撓性フォイルの端部の大きさをカートリ
ッジの長さより小さくする。可撓性フォイルをカートリ
ッジに固定する際、カートリッジの両端部の固定縁部に
２つのはんだ付点を設けてはんだ付けによって固定して
も良い。

可撓性フォイルで包囲したカートリッジから成る装置の
直径は、これを組込むように設計された軸受本体の内腔
の直径より大きくなっている。従ってこの装置を組込む
際には、軸受本体を加熱室に入れ、可撓性フォイルを備
えたカートリッジを軸受本体に挿入し、該カートリッジ
を回転および軸方向移動中にも軸受本体に関して静止す
るように保持した後、装置全体を冷却する。加熱室は２
００℃またはそれ以上の温度まで加熱するのが望ましい
。加熱によって軸受本体が膨張するため、カートリッジ
と可撓性フォイルで形成される１ｆｆｆｆが無理なく軸
受本体の内腔に挿入できるようになる。軸受本体は、温
度２００℃で０．２ｔｍｎ以上の膨張を示す軽金属で形
成されているのが普通である。

冷却によって、カートリッジと可撓性フォイルから成る
装置が組立て用の隙間を残すことなく軸受本体に締付固
定される。

添付図面を参照しながら次に行う具体例に関する説明か
ら、本発明のその他の特徴と利点も明らかとなろう。

なお、図面中、分かり易いように同じ要素には同じ参照
番号を付して説明している。

［好適具体例］ 第１図に例示的に示した独立型カートリッジ１は、それ
ぞれが第２図に概略的に示した形状を有する複数の薄い
湾曲フォイルを例えば８枚用いて構成されている。

各フォイル２は薄板金で形成され、その長さ方向に端面
ヒール２ａと、僅少曲げ部２ｂと、それに続く内部固定
部と称される部分２Ｃと、内部固定部２Ｃから延びるは
面部２ｄとを含んで成る。各フォイルの端部ヒール２ａ
と内部固定部２Ｃとを機能部２ｄよりやや幅広くして、
前記ヒールと内部固定部とが側縁３を備えるようにフォ
イルの打扱きを行う。これらの側縁は３ａ、　３ｂのよ
うにカートリッジ１を軸受本体に固定するように設計さ
れた切欠き部を備えている。図示の例では各側縁３に２
つの切欠き部を設け、所定の位置でフォイルの切欠き部
３ａが上のフォイルの切欠き部３ｂの上に重なるように
構成されている。

また、各フォイルの側縁３はカートリッジ１の￥Ｊ造に
使用する３Ｃのような位置決め用の孔を有している。

第１図の４ａ、　４ｂに示したようなはんだ付は点でカ
ートリッジの各面を相互にはんだ付けする。すなわち、
各フォイル２の端部ヒール２ａをまずその下のフォイル
に点４ａで固定した後、その内部固定部２Ｃを点４Ｃで
その上のフォイルに固定する。はんだ付は点はフォイル
の側縁３の２個所にそれぞれ設けるのが望ましい。

上述のカートリッジは、それぞれのフォイルが相互に正
確な位置をとる独立型装置を形成する。

フォイルの位置決めが完了すると、外部ヒールが外周面
ＳＥを形成し、その直径は軸受本体の内腔の直径に実質
的に等しくなる。また、フォイルの機能部２ｄが主軸の
直径に対応する直径と、目的とする流体力学効果、すな
わち２つのフォイル間の境界にある区域Ｃに浮揚コーナ
ーを作る効果を生じる形状を有する内部浮動面ＳＩを形
成する。

第３図に示すように、本発明によると第１図のカートリ
ッジの外周面ＳＥが可撓性フォイル５によって包囲され
、該可撓性フォイル５の一端部５ａがカートリッジの外
周面にその母面に沿って固定される一方、他端部５ｂは
自由端部とされる。好適にはこの可撓性フォイルを鋼で
形成し、矩形状とする。また、可撓性フォイルをカート
リッジに固定する際、はんだ付け、好適には端部５ａの
両先端に設けた２つのはんだ付点ＣＣによって固定する
。

さらに第４図に示すように、端部５ａと端部５ｂの間の
長さをカートリッジ１の円周より短かくし、可撓性フォ
イルを装着した時に両縁部の間に隙間εが残るようにす
る。また、可撓性フォイルの大きさをカートリッジ１の
長さより短かくすることにより、フォイル間のはんだ付
は部を含む側縁３が可撓性フォイルによって包囲されな
いようにする。

次に第４図を参照しながら、第３図に示したようなカー
トリッジを用いて動圧すべり軸受を組立てる方法につい
て説明する。ここで使用する軸受本体６は平滑な内腔を
有し、両縁部６ａに参照番号８で示すようなねじ付盲孔
を備える。

軸受本体６に嵌合するように設計されたカートリッジを
次元平面において形成し、カートリッジ１自体と可撓性
フォイル５によって形成される装置の直径が本体内腔の
直径よりやや大きくなるようにする。カートリッジ自体
と可撓性フォイルによって形成されるカートリッジ装置
を内腔に挿入するために、軸受本体６を好適には２００
℃以上の温度まで加熱した室内に入れる。軸受本体は室
の加熱温度で膨張する合金で形成されており、隙間ｅを
形成してカートリッジと可撓性フォイルから成る装置を
軸方向の推力により内腔に挿入できるようにする。切欠
き部を設けた側縁３が軸受本体６の両端部を超えて伸長
している状態で装置が本体の内部に位置決めされるまで
挿入を行う。

次に、カートリッジの切欠き部とかみ合うように構成さ
れた内部切欠き部７ａを幅える環状ワッシャ７を２つ用
いてカートリッジと可撓性フォイルから成る装置を静止
保持する。この時相方の切欠き部がかみ合って、カート
リッジが内腔内部で回転するのを防止する。また、参照
番号９で示すようなねじによってワッシャ７を軸受本体
６の縁部に固定することができる。

１０図 次に軸受本体を冷却することにより、第５僧キ明の利点
を概略的に説明した図である。

本発明によるカートリッジと可撓性フォイルか合するは
んだ付けによりカートリッジ両端部に変形が生じるため
、これを者慮に入れて組立て用隙間ｅ１を設ける必要が
あった。この組立て用隙間が動作用隙間ｆに加えられる
ため、動作中に圧力ｐの作用で軸受の中心部ぶにおいて
全体としての隙間が大きくなり過ぎる場合がある。先行
技術のカートリッジの場合、中心部の動作を改善するた
めに組立て用隙間ｅ１を小さくすると、両端部での組立
て用隙間が小さくなり過ぎて、動作中に主軸１０との接
触を生じることがある。本発明によると組立てｍ隙間を
設ける必要は全くなく、動作用隙間が軸受の全長に亘っ
て均等になる。

従って、本発明によるカートリッジと可撓性フォイルか
ら成る装置は、該装置の剛性を大きくすることによって
、動作中の過剰な偏心を防止することができる。

また、カートリッジ内部に生じる流れが圧縮性と乱気流
により熱エネルギーを提供するため、この形式の装置は
どのような場合でもカートリッジと可撓性フォイルを内
腔の中に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は欧州特許Ｅ　Ｐ　−Ａ　−０９５９６１＠によ
る独立型カートリッジの断面図である。 第２図は第１図のカートリッジを形成するフォイルの１
つを示す斜視図である。 第３図は本発明による独立型カートリッジの略断面図で
ある。 第４図は本発明による独立型カートリッジを具備した動
圧すべり軸受の斜視図である。 第５ａ図と第５ｂ図は欧州特許ＥＰ−Ａ−０９５９６１
号に記載の軸受と本発明の軸受とにそれぞれ関連する動
圧すべり軸受の略［断面図である。 １・・・・・・カートリッジ、　　２・・・・・・フォ
イル、３・・・・・・側　縁、　　　５・・・・・・可
撓性フォイル、ＦＩＧ、５ａ ＦＩＧ、５ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）回転式機械の主軸を支持案内するための動圧すべり
   軸受であつて、前記軸受が軸受本体の内腔内に該軸受の
   内部機能単位を形成するように構成された独立型カート
   リッジを含む形式の軸受であり、前記カートリッジが重
   ね合わせた部分を相互に固定した複数の薄い湾曲フォイ
   ルから成つて、独立型装置を形成し、該軸受は、前記主
   軸の周りに配置されて主軸の回転中に主軸と装置内面と
   の間に流体膜が形成される条件を設定するように構成さ
   れた内部浮動面と、軸受本体の内腔の直径に対応する直
   径を有する外周面とを有しており、前記軸受がさらに、
   内腔の中で回転および軸方向の移動中にも前記カートリ
   ッジを保持する手段を含んでおり、端部の１つがカート
   リッジの外側母面に固定され他端部が自由端部である可
   撓性フォイルによつて前記カードリッジの外囲面が包囲
   されていることを特徴とする動圧すべり軸受。 ２）前記可撓性フォイルが鋼製フォイルである請求項１
   に記載の動圧すべり軸受。 ３）前記可撓性フォイルが矩形状である請求項１に記載
   の動圧すべり軸受。 ４）前記母面に固定されている端部と自由端部間の長さ
   がカートリッジの円周より短かい請求項１に記載の動圧
   すべり軸受。 ５）前記母面に固定されている可撓性フォイル端部の寸
   法が母面の長さより小さい請求項１に記載の動圧すべり
   軸受。 ６）前記可撓性フォイルがはんだ付けによつてカートリ
   ッジに固定されている請求項１に記載の動圧すべり軸受
   。 ７）前記軸受本体を加熱室に入れ、前記可撓性フォイル
   を取付けたカートリッジを該軸受本体の内腔に挿入し、
   回転および軸方向の移動時にも軸受本体に関して静止す
   るように保持した後、装置全体を冷却する請求項１に記
   載の動圧すべり軸受の組立て方法。 ８）前記室を２００℃またはそれ以上の温度まで加熱す
   る請求項７に記載の方法。