JPH0211613Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案は空気等の気体を潤滑剤とする動圧型ス
ラスト気体軸受の改良に関するものである。

〔従来技術〕

空気等の気体を潤滑剤とする動圧型スラスト気
体軸受の中で、軸受面が可撓性のフオイルで形成
されるフオイル式の先行技術として、特開昭55−
166524号、米国特許4227752号公報等に開示のも
のが挙げられる。すなわち、第１０図ａ，ｂは米
国特許4227752号公報に開示の動圧型スラスト気
体軸受に近い例の構造を示すもので、ベースプレ
ート１には軸受セグメント２が円周上に複数個固
定され、軸受を構成している。また、軸受セグメ
ント２は第１０図ｂで示すように、ベースプレー
ト１上に配設され、かつ弾性特性を有する波形状
のバンプフオイル３、該バンプフオイル３によつ
て支持されるトツプフオイル４、およびベースプ
レート１に固定されたスペーサ５とから構成さ
れ、さらにトツプフオイル４はスペーサ５に固定
されている。なお、スペーサ５の高さは、バンプ
フオイル３の高さより僅かに小さくなつている。

回転軸（図示せず）に固定されているスラスト
ランナー６が第１０図ｂ中矢印Ａの方向に回転す
ると、気体の粘性のために、周囲の気体がスラス
トランナー６とトツプフオイル４間の微少隙間に
引き込まれ、くさび膜作用により前記隙間内に引
き込まれた気体が圧縮され、圧力を発生し、これ
によつて回転軸を軸方向に非接触に支承するよう
になつている。これをさらに詳述すれば、スラス
トランナー６が回転すると、周囲の気体がスラス
トランナー６により引き込まれて、該スラストラ
ンナー６とトツプフオイル４の間に気体膜のくさ
び膜を形成し、これによつてスラストランナー６
はトツプフオイル４から浮上することになり、高
速回転可能となる。なお、回転軸が停止している
ときは、スラストランナー６は、トツプフオイル
４に固体接触している。

しかるに、気体軸受は、気体の粘性が小さいた
め一般的に気体膜の減衰能力が小さい。したがつ
て、高速回転を安定して実現するには、気体軸受
の減衰性能を向上させることが必要である。しか
しながら、第１０図の従来技術では、バンプフオ
イル３とベースプレート１およびバンプフオイル
３とトツプフオイル４の間の金属摩擦により減衰
能力を付与しているが、高速回転における振動エ
ネルギーを吸収して、安定な回転を実現しうるた
めには、金属摩擦による減衰作用のみでは不足で
ある。そのため、従来構造では高速回転で回転軸
の振れが大きくなり、回転軸と軸受の接触を起し
たり、軸受の破損等を招くおそれがあつた。

〔考案の目的〕

本考案の目的は上述した欠点に鑑み成されたも
ので、制振効果を有する動圧型スラスト気体軸受
を提供するにある。

〔考案の構成〕

このような目的を達成するために、本考案は、
トツププレートの下面にこれと協働して微少空間
を構成するスタビライジングフオイルを配設した
構造としたものである。

以下、図に示す実施例を用いて本考案の詳細を
説明する。

〔考案の実施例〕

第１図は本考案に係る動圧型スラスト気体軸受
の一実施例を示す要部断面図、第２図は同動圧型
スラスト気体軸受の一部平面図である。ベースプ
レート１０には、第２図に示すように、軸受セグ
メント１１が円周方向に等間隔おきに複数個固定
されており、また該軸受セグメント１１は第１図
に示すようにバンプフオイル１２、トツププレー
ト１３およびスタビライジングフオイル１４とか
ら構成されている。すなわち、ばね特性を持つバ
ンプフオイル１２は、ベースプレート１０に固定
されていると共に波形状に形成されており、また
該バンプフオイル１２上にはトツププレート１３
が配設されていると共に該トツププレート１３は
その軸受面１３ａが上方（スラストランナー１５
側）に向つて突形状すなわちクラウン形状を呈す
るよう構成されている。また、このトツププレー
ト１３の下面にはスタビライジングフオイル１４
が固定されており、このスタビライジングフオイ
ル１４とトツププレート１３との間には微少空間
１６が設けられている。この微少空間１６は、第
１図から明らかなように、前記バンプフオイル１
２とスタビライジングフオイル１４とが接する位
置に設けられた構成となつている。また、第３図
に示すように、スタビライジングフオイル１４
は、微少空間１６がいわゆる閉空間に近くなるよ
う、その内径側および外径側端部１４ａ，１４ｂ
がトツププレート１３に固定されている。さら
に、前記トツププレート１３はその軸受面１３ａ
が、回転軸（図示せず）に固定されたスラストラ
ンナー１５と対面するように構成されており、し
たがつて、このスラストランナー１５はトツププ
レート１３に相対した状態で矢印Ｂの方向に回転
するようになつている。

したがつて、以上のように構成された動圧型ス
ラスト気体軸受にあつては、微少空間１６内の気
体がバンプフオイル１２によつて時間的に変動す
る圧縮を受けると、微少空間１６内の気体はいわ
ゆる“絞り膜作用”によつて圧力を生じると共
に、減衰力を生じる。

今、第４図を用いて微少空間１６内の気体が絞
り膜作用によつて減衰効果を生じ、これによつて
高速回転している回転軸の振動・変動を制振し
て、安定な高速回転を実現する点について説明す
る。すなわち、回転軸が不均り合い振動等で、振
動を生じると、スラストランナー１５が軸受面、
すなわちトツププレート１３に振動的に近づいた
りあるいは離れたりする。そのため、スラストラ
ンナー１５とトツププレート１３の間の軸受隙間
が変化し、これによつて気体膜圧力が変化する。
その結果、トツププレート１３に作用する力が変
化することになるので、バンプフオイル１２はス
タビライジングフオイル１４を押している力が変
化し、これによつてスタビライジングフオイル１
４の微少空間１６内の気体は圧縮変動を受ける。
その結果、いわゆる“絞り膜作用”が生じること
により、減衰効果が生じ、制振効果が得られる。
なお、微少空間１６は本実施例のように閉空間に
近い方が絞り膜作用による制振効果は大きい。

このようにして、減衰能力の大きい制御効果の
優れた気体軸受とすることにより、高速回転時の
不均り合い振動等の振動エネルギーを吸収できる
ようになり、これによつて、安定性・信頼性・耐
久性の優れた気体軸受を提供できるという効果を
奏する。

また、第５図ａ，ｂに示すように、スタビライ
ジングフオイル１４にスリツト１７，１８を設け
た構成とすれば、微少空間１６を端部１４ａ，１
４ｂを設けることによつて、閉空間に近い構造と
したとき、スラビライジングフオイル１６の剛性
が前記端部１４ａ，１４ｂの近傍で大きくなりす
ぎないようにすることができる。なお、このスリ
ツト１７，１８は第５図ｂで示すように、気体膜
圧力の小さい前縁側と気体膜圧力の高い後縁側で
長さを変えた構成としてもよい。また内径側と外
径側で長さを変えてもよい。

また、第６図および第７図ａ，ｂは本考案に係
る動圧型スラスト気体軸受の他の実施例を示すも
のである。本実施例において上述した第１実施例
と異なる点は、ベースプレート１０に固定された
バンプフオイル１２と、スタビライジングフオイ
ル１４との間に位置するごとくレストリクシヨン
フオイル１９を設けた構成とした点である。また
このレストリクシヨンフオイル１９にはバンプフ
オイル１２の平担面部１２ａに対応する位置に湾
曲部１９ａが設けられた構造となつている。

今、このレストリクシヨンフオイル１９の作用
を第７図ａ，ｂを用いて説明するに、バンプフオ
イル１２は通常においては第７図ａに示す形状と
なつているが、例えば、回転軸に大きな変動荷重
や衝撃荷重が作用したとき、バンプフオイル１２
が第７図ｂで示すように大きく変形する場合があ
る。そして、該バンプフオイル１２が弾性限界を
超えて変形を繰り返すと、バンプフオイル１２の
形状が歪んだり、スプリング作用が劣化するとい
う、いわゆる“へたり”を生じたり、破損を生じ
る。このような場合、第７図ｂに示すように、レ
ストリクシヨンフオイル１９の湾曲部１９ａの下
面がバンプフオイル１２の平担面部１２ａに当接
することによつて、バンプフオイル１２の大き過
ぎる変形を防止できる。したがつて、大きな変動
荷重や衝撃荷重に対して、安全性・信頼性・耐久
性に優れた軸受を提供することが可能となる。

また、第８図に示す実施例は第６図に示す実施
例において、レストリクシヨンフオイル１９の機
能とスタビライジングフオイル１４の機能を一体
に併せ持つダンパーフオイル２０を、トツププレ
ート１３の下面に固定した構成としたものであ
る。すなわち、このダンパーフオイル２０とトツ
ププレート１３との間には微少空間１６が、バン
プフオイル１２とダンパーフオイル２０とが接す
る位置に設けられていると共に、該ダンパーフオ
イル２０には、前記バンプフオイル１２の平担面
部１２ａと対応する位置に湾曲部２０ａが設けら
れた構造となつている。このようなダンパーフオ
イル２０を設けた構成としても、上述した第６図
に示す実施例と同等の効果を奏することは勿論で
ある。

また、第９図は本考案に係る動圧型スラスト気
体軸受の更に他の実施例を示すもので、ベースプ
レート１０に該ベースプレート１０とバンプフオ
イル１２との間に位置するごとくペデスタル２１
を設けた構成としたものである。

このような構成においては、例えば回転軸に大
きな変動荷重あるいは衝撃荷重がかかつた場合、
スラストランナー１５は、トツププレート１３の
軸受面１３ａに急激かつ大きな変位で接近する。
そのため、バンプフオイル１２に大きな反力が気
体膜を介して作用することになり、バンプフオイ
ル１２の撓みが大きくなる。そしてバンプフオイ
ル１２が弾性限界を超えて変形すると、永久変形
を生じて元の形状に復さなくなつたり、更には、
へたりを生じて高さが小さくなつてしまう。その
結果、バンプフオイル１２の耐久性が劣化するだ
けでなく、スラストランナー１５とトツププレー
ト１３の軸受面１３ａの間の軸受隙間も適正でな
くなり、軸受性能が劣化してしまう。

しかしながら、本実施例ではペデスタル２１を
設けることによつて、バンプフオイル１２の変形
を規制することができるので、上述した不具合は
解消できる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、スラスト
ランナーと対向するベースプレートに複数個の軸
受セグメントが円周方向に等間隔おきに配設さ
れ、該軸受セグメントは、ベースプレート上に配
設されかつ弾性を有する波形状のバンプフオイル
と、該バンプフオイル上に配置されたトツププレ
ートとを備えて成る動圧型スラスト気体軸受にお
いて、前記トツププレートの下面にこれと協働し
て微少空間を構成するスタビライジングフオイル
を設けた構成としたので、回転軸の振動を微少空
間の絞り膜作用により吸収することができ、減衰
能力の大きい制振効果を得ることが可能となる。
これによつて、高速回転時の不均り合い振動等の
振動エネルギーを確実に吸収でき、安定性・信頼
性・耐久性に優れた気体軸受を提供できるという
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る動圧型スラスト気体軸受
の一実施例を示す要部断面図、第２図は同動圧型
スラスト気体軸受の一部平面図、第３図は同動圧
スラスト気体軸受の一部拡大断面図、第４図は同
動圧型スラスト気体軸受の作用を説明するための
図、第５図ａ，ｂはスタビライジングフオイルの
他の実施例を示す平面図、第６図は本考案に係る
動圧型スラスト気体軸受の他の実施例を示す要部
断面図、第７図ａ，ｂは第６図の動作説明図、第
８図および第９図は本考案に係る動圧型スラスト
気体軸受の各実施例を示す要部断面図、第１０図
ａ，ｂは従来の動圧型スラスト気体軸受の一部平
力図と要部断面図である。 １０……ベースプレート、１１……軸受セグメ
ント、１２……バンプフオイル、１２ａ……平担
面部、１３……トツププレート、１３ａ……軸受
面、１４……スタビライジングフオイル、１５…
…スラストランナー、１６……微少空間、１９…
…レストリクシヨンフオイル、１９ａ……湾曲
部、２０……ダンパーフオイル、２０ａ……湾曲
部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) スラストランナーと対向するベースプレート
   に複数個の軸受セグメントが円周方向に等間隔
   おきに配設され、該軸受セグメントは、ベース
   プレート上に配設されかつ弾性を有する波形状
   のバンプフオイルと、該バンプフオイル上に配
   置されたトツププレートとを備えて成る動圧型
   スラスト気体軸受において、前記トツププレー
   トの下面にこれと協働して微少空間を構成する
   スタビライジングフオイルを設けたことを特徴
   とする動圧型スラスト気体軸受。 (2) バンプフオイルとスタビライジングフオイル
   との間に、バンプフオイルの平担面部と対応す
   る位置に湾曲部が設けられて成るレストリクシ
   ヨンフオイルを配設して成る実用新案登録請求
   の範囲第(1)項記載の動圧型スラスト気体軸受。 (3) トツププレートの下面に、スタビライジング
   フオイルの機能とレストリクシヨンフオイルと
   の機能を一体に合せ持つダンパーフオイルを固
   定した実用新案登録請求の範囲第(2)項記載の動
   圧型スラスト気体軸受。