JPH02212620A - 流体膜軸受 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は流体軸受に関し、更に詳しくはこのような軸受
の荷重能力及び安定性の改善に関するものである。

［従来の技術］ 流体軸受は、技術的及び経済的環境条件を考慮すると油
による潤滑を考慮し難いような高速回転機械に対ずろ応
用面に於て益々使用されるようになって来た。これらの
軸受の原理は、回転運動体及び固定された面の間に圧力
状態の空気楔を形成するごとにある。

これらの軸受は回転する軸を支持するようになされる。

これらの軸受は一般に、薄片部材の集合体が分布される
内周面（ａｌｅｓａｇｅ）によって構成されている。こ
れらの薄片部材は回転する軸に対面する面に自動潤滑性
の被覆を支持し、支持される軸の起動を最少限の摩耗に
て確実に行い得るようになされるのである。補剛材が薄
片部材及び内周面の間に配置される。ごの補剛材は荷重
の作用による軸の偏心を制御し、同様に軸受が機佳し得
る−１−比速度を増加させるのに必要な薄片部材及び補
剛材の間の摩擦による減衰を制御する。

このような軸受の機能に関係する問題点は起動時点が問
題になるか、又は荷重下に於りる作動が問題となるかに
関係して種々である。

起動の場合には、薄片部材は軸と薄片部材との間の摩擦
作用を最少限にする為に弱く荷重をかｉ」だ状態で甚だ
柔軟でなげればならない。

荷重状態に於ける作動の際には、薄片部月の、荷重に対
する挙動は起動状態の場合に比して剛性が更に大きいこ
とを必要とする。この更に犬なる剛性は補剛材によって
得られるのであるが、その場合その作用は、薄片部材を
、ごれに与えられる荷重に従って適当な位置に傾斜させ
るように起動の後で生ずるのである。

荷重下の作動の際には、作動の公称速度に対する下限臨
界速度にて破壊を生ずる恐れのある共■！ｒ５作用を回
避又は最少限にするように流体軸受の作動を緩和させる
ことが必要である。粘性の少ない流体である空気の場合
には、減衰は主として乾燥状態の摩擦、即ちクーロン（
Ｃｏｕｌｏｍｂ）の摩擦によるエネルギーの消費によっ
て行われる。

種々の試めがこの問題を解決する為に行われ、その為に
種々の装置が刊行物、特に米国特許第１６８４６９３号
（ヒョーン）及び私用特許第１．５１７７３９号及び第
２３５２９８５号に記載されている。

［発明か解決しようとする課題］ 本発明１．ｔニーＪユ述のような従来技術の問題点を排
除した性能の良好な流体膜軸受を提供することを目的と
覆る。

［課題を解決する為の手段及び作用コ 本発明者は流体軸受に対する補充的な改良を得る為に研
究を行い、ケース（７）及び夫々柔軟な薄片部材（２）
、この薄片部材（２）の補強機素及び支持板（５）を含
む多数の軸受副組立体によって構成され、これらの軸受
副組立体が夫々の支持板（５）をケース内に配置される
溝内に挿入することによってケースに固定されるように
なされた流体軸受を思出したが、この流体軸受は前記補
強機素が２つの補剛材によって構成され、一方の上部補
剛材（３）力月つの副組立体の支）寺仮に対して滑動し
、他方の下部補剛材（４）が隣接する副組立体の支持板
に対して滑動するようになされ、これらの２つの補剛材
（３及び４）がその面の１つの少なくとも一部分上に重
ね合されるよ・うになされていることを特徴とするので
ある。

起動に際して、軸受ば流体膜を生ずる為に明確な楔を有
するようになされなければならない。その為に、夫々の
軸受副組立体内にて予備荷重を〜えられたばねが支持板
及びケースの間に配置されるのが有利である。

他の解決方法は、柔軟な薄片部相即ら丁部葉片又は上部
葉片を予備成形することより成っている。この場合、予
備成形された機素が予（＋ｔｉｉ荷重をｊ５えられたば
ねと同様の役目を演するのである。

これらの方法によって得られる起・動の剛性は作りＪの
際の剛性に比較して弱いのである。

夫々の軸受副組立体内に於て、下部補剛材（３）が上面
に突出する部分を有し、下部補剛材（は４）が下面に突
出する部分を有し、一方の補剛材の突出する部分が他方
の補則＋Ａの突出する部分と交互に位置決めされ、これ
らの突出する部分か支持部を構成するようになすのか望
ましい。

ごのような装置に於て、夫々の対面する上部及び下部補
剛材の滑らかな部分の摩擦は、荷重の変動により支持部
を介して生ずる垂直運動にて生ずるのである。その為に
、補剛材は副組立体の運動方向に動（可能性を生しない
で一方の端部に保持される。一方の補剛材は上流の支持
板に対して保持され、他方の補剛材は下流の支持板に対
して保持される。荷重によって変形を生ずる際に発生す
る波動は摩擦及びエネルギーの吸収によって２つの補剛
材の逆の方向の相対的滑動を生じさせるのである。

夫々の補剛材の対向する滑らかな部分は減衰作用を調節
する為に選択された被覆を設けられることが出来る。

荷重下の作動の際に、薄片部材及び補剛材の組立体は起
動ばね又はその代りをなず機素の作用により生ずる変形
を復帰させるように支持するのである。弾性作用は補剛
材に対する支持体を垂直に凹まずことによって得られる
。上部及び下部支持部は、荷重下に於て軸受の傾斜が最
良の傾斜に近く保持されるように配置される。実際上若
し傾斜が理想状態から甚だ離隔した場合には、荷重能力
が零になる。

荷重の関数としての傾斜の変化は組立体の凹み（ｅｎｆ
ｏｎｃｅｍｅｎｔ）によって得られるが、軸受の前部、
中央及び後部は荷重の関数として同じ値だけ凹まされな
い。

望ましい変形形態に於ては、望ましい最良の変形を得る
ように補剛材の局部的な弱化を行うように、切込みが上
部補剛材（３）に設レノられ、又番ま同時に下部補剛材
及び下部補剛材に設りられるごとが出来る。

本発明の他の変形形態に於ては、人々の柔軟な薄片部材
（２）が、目出端部が隣接する薄片部（Ａの固定端部を
覆うような寸法を有する。このようにして補充的な減衰
がこれらの柔軟な薄片部材の相互の摩擦によって得られ
るのである。

その他、１つの軸受副組立体の柔軟な薄片部材（２）は
先行する副組立体の直接下流にて穿孔されて、ガスを次
の薄片部材の活性部分に正しく　（Ｊｌ。

給するようになされることが出来る。

望ましくは、これらの薄片部材は例えばポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）のような自己潤滑性成分を含
む材料の被覆を担持することが出来るのである。

本発明による軸受は前述にて限定されたような２乃至９
の軸受副組立体を含むのが望ましい。

［実施例］ 本発明は制限されない実施例を示す添付Ｍ面を参照して
以下に更に詳しく説明される。

軸１を支持するように定められた第１図に示される軸受
はケース７を含み、このケース内に支持板５が挿入され
ている。ばね６が支持板５及びケース７の間に配置され
ている。

夫々の支持板５上に下部補剛材４及び上部補剛材３及び
柔軟な薄片部材２が固定されている。同じ軸受副組立体
のこれらの２つの補剛材は隣接する支持板に対して半径
方向に滑動する。柔軟な薄片部材２は部分的に重ね合わ
されている。

補剛材３及び４は夫に折曲げられた金属葉片によって構
成されて組立体の一部分を形成するようになされている
。突出する部分を支持している夫々の補剛材の面は軸に
対して長手方向に配置される溝を付され、これにより交
互に配置されるリブ及び溝を形成するようになっている
。

このような補剛材は第４図に示されていて、この図面に
於て符号１２は折曲げられた取伺＆Ｊ部分を示し、符号
８はリブを示し、符号９ば突出部分を支持する凹面状の
溝を示している。

停止状態で、薄片部材２は支持板５によって軸】に対し
て押圧されているが、支持板５自体は予備荷重を与えら
れたばね６によって押圧されている。薄片部材２は上部
補剛材３には当接しないで、その本来の剛性によって作
動するようになっている。起動に際して軸１及び薄片部
材２の自己潤滑性被覆の間の積ｐｖ（圧力×速度）を最
良にする為に、予備荷重が他の総ての軸受の作動Ｇこは
無関係にばね６の剛性及びばね力を選択するようになさ
れている。この剛性は２つの補剛材３及び４の剛性より
も充分に弱くなされている。ばね６の作用は実際上起動
の際にしか感じられない。

安定性の作動の際には、軸１の回転によって生ずる圧力
の場が軸１及び薄片部材２の間に生ずる。この場は薄片
部材２を補剛材３及び４に密着させ、これらの補剛材は
荷重の大きさに従って半径方向に凹まされるのである。

不安定な傾向の作動の際には、圧力の場が変動し、薄片
部材２の半径方向の移動を伴う。この半径方向の移動は
２つの薄片部材の間の円周方向の相対移動を生しさせ、
ごれがこれらの部分の相互の摩擦によって第１の減衰を
生じさせて、これらの薄片部材を復帰させ、これらの薄
片部材が異なる直径上に位置決めされるようになず。

更に大なる摩擦による第２の減衰が薄片部材２及び補剛
材３の周囲の相対移動によって与えられるのである。

摩擦による第３の減衰が−に部補則ｉｔ　３及び下部補
剛材４の円周方向の相対移動によって与えられるのであ
る。

更に、予備荷重のばねがあることは唯１つの機素で摩擦
によって生ずる種々の機素の復帰に対する減衰の利点及
び２つの補剛材の改善された荷重及び減衰の利点を附加
するのを可能になす。

第２図には、予備荷重のばね以外は第１図の軸受と同様
の軸受が示されている。この図面に於て、第１図の軸受
の機素と同様の機素ば回し符号によって示されている。

ケースは２つの部分、即ち支持板５が貫通する内部ケー
ス１０及び外部ケース１１によって構成されている。板
ばね１３が軸とは反対側の支持板の端部に当接されるよ
うにして、内部ケース１０及び外部ケース１１の間に配
置されている。第２図に示された軸受ば第１図の軸受の
作動と同様に、起動の際に安定性作動又は不安定な傾向
を有する作動状態で作動される。

第３図は第２図の板ばねと同様の板ばね１３を設けられ
た軸受を示す。外部補剛材４は第５図に示された型式の
ものである。この補剛材は弯曲を有し、取付は部分１２
を形成するように折曲げられた金属葉片によって構成さ
れている。支持部１４は、金属葉片」二に数箇所の点で
ろう付げされた中空の半円形の断面になされた細いロン
ドによって構成されている。１つの軸受副組立体の柔軟
な薄片部材２は、隣接する副組立体の唯１つの葉片部材
を形成する一Ｌ部補剛材３の延長部になされている。こ
の唯１つの葉片部＋ｉが支持板５に固定される区域は柔
軟な薄片部材及び上部補剛材の間の境界部を形成してい
る。」二部補剛材の突出する部分は下部補剛材４の突出
する部分と同様で、補剛材４の突出する部分と交互に配
置されている。この変形形態に於ては、柔軟な薄片部材
２及び補剛材は第１図又は第２図の実施形態と同様の方
法で構成されている。

第６図は本発明の他の変形形態による軸受の一部分の断
面図を示す。下部補剛材３は第５図に示された型式のも
のである。上部補剛材４も同様の型式である。これらの
２つの補剛材の弯曲は異なり、予備荷重ばねの等個物を
形成している。起動の後で、荷重は上部補剛材を下部補
剛材に密接させる。更に、隣接する２つの柔軟な薄片部
材２の間に重なり合いはなく、これらの薄片部材は夫々
分離されている。

第７図にはジェットエンジン１６を設けられた航空機１
５が示されている。これらのジェントエンジン１６はそ
れ自体本発明による軸受１８を含むターボマシン１７を
含んでいる。

本発明により軸受に与えられる改善は軸受の荷重保持能
力を増大させることが出来る。この特性は特に、軸受が
ターボマシンに使用され、更にはターボマシンが航空機
に組込まれる場合、更には又特に軍用航空機に使用され
る場合に特に重要になるのである。

［発明の効果コ 本発明は上述のように構成されているから、補強機素が
２つの補剛材によって構成され、一方の上部補剛材が１
つの副組立体の支持板に対して滑動し、他方の下部補剛
材が隣接する副組立体の支持板に対して滑動するように
なされ、これらの２つの補剛材がその面の１つの少なく
とも一部分上に重ね合されるようになされることによっ
て従来技術の問題点を排除して性能の良好な改善された
流体膜軸受を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は夫々本発明による軸受の３つの変形
形態を示す横断面図。 第４図及び第５図は補剛材の２つの型式の断面図。 第６図は第４の変形形態の部分的横断面図。 第７図は本発明による軸受を含む航空機の概略的斜視図
。 １　・　・・・軸 ２・・・・・・薄片部材 ３・・・・・・上部補剛材 ４・・・・・・下部補剛材 ５　・　・・・支持板 ６・・・・・・ばね ７・・・・・・ケース ８・・・・　　・リブ ９・・・・・・溝 １０　・・・・・内部ケース ］１・・・・・・外部ケース １２・・・・・・取付は部分 １３・・・・・・板ばね １５・・・・・・航空機 １６・・・・・・ジェットエンジン １７・・・・・・ターボマシン １８・・・・・・軸受 特許出願人　アヘジェ・セムカ・エスアＲＧ、　１ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、　２ Ｆ旧、６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケース（７）と、夫々柔軟な薄片部材（２）、前記
   薄片部材（２）の補強機素及び支持板（５）を含む多数
   の軸受副組立体によって構成され、前記軸受副組立体が
   夫々の支持板（５）を前記ケース内に形成された溝内に
   挿入することによって前記ケース上に固定されるように
   なされている流体軸受に於て、前記補強機素が２つの補
   剛材によって構成され、一方の上部補剛材（３）が１つ
   の副組立体の支持板に対して滑動し、他方の下部補剛材
   （４）が隣接する副組立体の支持板に対して滑動するよ
   うになされていて、これらの２つの補剛材（３及び４）
   がこれらの補剛材の面の少なくとも１つの上に重ね合さ
   れていることを特徴とする流体軸受。 ２、夫々の軸受副組立体内にて前記上部補剛材（３）が
   上面に突出する部分を有し、前記下部補剛材（４）が下
   面に突出部する部分を有し、これらの補剛材の一方から
   突出する部分が他方の補剛材から突出する部分と交互に
   位置するようになされていることを特徴とする請求項１
   に記載された流体軸受。 ３、夫々の前記補剛材が適当な弯曲を有する金属葉片に
   よって構成され、その際に面の１つが交互配置のリブ（
   ８）及び溝（９）を有することを特徴とする請求項２に
   記載された流体軸受。 ４、前記突出する部分が夫々の補剛材を構成する前記葉
   片上の複数の点によって接合された半円形の細いロッド
   （１４）によって構成されていることを特徴とする請求
   項２に記載された流体軸受。 ５、１つの副組立体の前記柔軟な薄片部材（２）が唯１
   つの葉片を形成するようになされた、隣接する副組立体
   の上部補剛材（３）の延長部であって、前記唯１つの葉
   片が前記支持板（５）に固定される区域が前記柔軟な葉
   片及び上部補剛材の間の境界部を形成していることを特
   徴とする請求項１乃至４の内の１つに記載された軸受。 ６、前記支持板（５）に固定された前記柔軟な薄片部材
   （２）の固定端部が隣接する副組立体の柔軟な薄片部材
   の自由端部によって覆われていることを特徴とする請求
   項１乃至５の何れかに記載された軸受。 ７、前記支持板（５）が予め緊張されたばね（６）を介
   在して前記ケース（７）に連結されていることを特徴と
   する請求項１乃至６の何れかに記載された軸受。 ８、前記ケースが上部ケース（１０）及び下部ケース（
   １１）によって構成され、前記支持板（５）が前記ケー
   ス（１０）を横切って、これらのケース（１０及び１１
   ）の間に配置される板ばねを介在されて前記下部ケース
   （１１）に連結されていることを特徴とする請求項７に
   記載された軸受。 ９、前記柔軟な薄片部材、前記上部補剛材及び前記下部
   補剛材の間から選択された夫々の副組立体の機素の１つ
   が軸受の起動の際に生ずる空気楔の形成を保証するよう
   に予備成形されていることを特徴とする請求項１乃至６
   の何れかに記載された軸受。 １０、夫々の上部補剛材又は総ての上部及び下部補剛材
   が切欠き部を含んでいることを特徴とする請求項１乃至
   ９の何れかに記載された軸受。 １１、前記軸受の夫々の副組立体の前記薄片部材が隣接
   する副組立体の直接下流に穿孔部を設けられていること
   を特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載された軸
   受。 １２、請求項１乃至１１の何れかに記載された空気軸受
   を含んでいることを特徴とするターボマシン。 １３、請求項１乃至１１の何れかに記載された少なくと
   も１つの軸受を含んでいることを特徴とする航空機。