JPH0396739A

JPH0396739A - 高速回転軸支持装置

Info

Publication number: JPH0396739A
Application number: JP2215640A
Authority: JP
Inventors: Gye Hwan Bae; ベ・ゲ・ファン
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-08-17
Filing date: 1990-08-15
Publication date: 1991-04-22
Also published as: KR910009539B1; GB9018121D0; GB2236362A; DE4025913A1; KR910004981A

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】［発明の目的］〈産業上の利用分野〉本発明は、高速回転軸支持装置に関し、特に、１００，
ＯＯＯＲＰＭ以上の超高速で回転する回転軸を、一般的
な機械的構成要素を用いて有効に支持することができる
ように構成された高速回転軸支持装置に関するものであ
る。

〈従来の技術〉各種機械器具における回転軸は、複数の軸受け要素と、
これを包囲して支持する軸受け部材とにより、自己の位
置を固定維持するようにして安定的に支持されることが
二股的である。

一方、軸の回転速度が速ければ速いほど、これを支持す
る軸支持装置には、より大きな耐久力とより高い精密度
が要求されるようになり、特に３０，ＯＯＯＲＰＭ以上
の高速回転軸の場合には、莫大な機械的摩擦抵抗がその
軸支持部に発生することから、普通のありふれた軸支持
手段をもってこれを耐久性良く支持することが極めて困
難であった。

このような超高速回転軸が必要な場合、従来は、高度の
合金処理及び熱処理を経て、所要の強度及び耐久力が付
与された材料を高精密に加工してなる軸受け要素をもっ
て軸を支持したり、またそれと関連した複雑極まりない
軸受け組立て体及び潤滑機構等を通じて軸を設置したり
しなければならなかった。

〈発明が解決しようとする課題〉そのため、回転軸を設置するにあたり、高度の技術と高
価な経費とを必要とした。しかも、軸の回転速度がある
限度を超えれば、その軸支持が実質的に殆ど不可能とな
り、目的とする超高速回転軸を得ることは極めて困難で
あった。

本発明は、このような背景のもとに永い研究と、試行錯
誤とを繰返した後に完成された新規かつ画期的な軸支持
装置に関するものであり、通常の軸支持構造で得られる
軸の回転速度を大きく超越した超高速回転軸のための軸
支持装置を、低廉な価格で有効に実現することを目的と
している。

［発明の構成］〈課題を解決するための手段〉このような目的は、本発明によれば、第１図の基本的原
理図に示すように、高速回転する任意の回転軸１を、こ
の回転軸１よりも大きな半径を有し、回転軸１の周面の
移動に連れる方向に回転駆動される複数の回転体２の間
にて支持するように構戊された軸支持装置を提供するこ
とにより達戊される。この軸支持原理による回転体２の
理想的な駆動状態は、回転体２の円周速度を、これらに
より支持される回転軸１の円周速度と一致させた状態で
ある。

ここにおいて回転体２は、円板形、円柱形、あるいは球
形等、多種の形態をなすことができるが、実際の適用に
おいては、諸般の設置要件を勘案すると、円板形のもの
にするのが好ましい。また、これら回転体２と回転軸１
との間の接触形態は、単純接触形態または、歯車の噛合
形態にすることができる。更に、回転体２の駆動は、回
転軸１の回転力の伝達を受けて行なうか、あるいは他の
動力源によって駆動することができるが、回転軸１の回
転負荷軽減を考慮すると、回転体２を別の動力源によっ
て回転させることが好ましい。加えて、回転体２と回転
軸１とが接触するその縁部が適宜に補強されたものを採
用することが好ましい。また、回転体２のうち、いずれ
か一つまたは全部を、ベルトまたはチェーン形態の無限
軌道式回転体にて構成しても良い。

〈作用〉このようにすることにより、回転軸１が回転する際に、
その回転軸１よりも可及的な範囲内で大きい半径を有す
る回転体２は、回転軸１に比較して相当遅い速度で回転
することとなる。従って、これら回転体２の支持は、通
常的な軸受け手段をもってなすことができる。結果的に
回転軸１は、通常的な軸受け手段をもって容易にしかも
廉価にて設置することができる回転体２により、機械的
摩擦の介入が殆どない状態で支持されて無理なく高速回
転することができる。実際の適用においては、回転軸１
と回転体２との間にいくらかの滑りが生ずることもある
が、このような場合を含めていかなる場合にも、回転軸
１とこれを支持する回転体２との間の接触部摩擦係数が
許容摩擦係数以下となるようにすると良い。なお、ここ
でいう許容摩擦係数とは、回転軸１が回転する間、これ
を支持する回転体２の破壊とか損傷を引き起こさない範
囲内における最大摩擦係数をいう。

〈実施例〉以下に添附の図面に示された具体的な実施例を参照して
本発明の構成について詳細に説明する。

第２図乃至第４図は、本発明に基づく軸支持装置の１実
施例を示している。本実施例は、任意の回転軸を３個の
回転体により３点支持するように設けられた例を表わし
たものである。

図において、１つの回転軸１００が、軸線方向に異なる
２つの位置で、各位置について３個ずつの同一形状をな
す回転体２０１・２０２・２０Ｂ・２０１′　・２０２
′　・２０３′の間に支持されるように延設されている
。これら回転体２０１・２０２・２０３・２０１′　・
２０２′　・２０３′は、その外周面が回転軸１００の
外周面に接触したうえて回転軸１００と共に滑りを生ず
ることなく回転し得るように、左右フレーム３・４間に
架設された３本の軸５・６・７上にそれぞれ２個ずつ枢
支されている。

回転体２０１・２０２・２０３・２０１′　・２０２′
　・２０３′は、全て同一な大きさの円板形をなしてい
る。また、各回転体を２個ずつ支持した３本の軸５・６
・７のうちの一つの軸７は、左右フレーム３・４の間に
在来の軸受け手段をもって支持された駆動軸であり、残
りの軸５・６は、それぞれに対応する回転体２０１・２
０１’　２０２・２０２′をアイドル状態に支持した固
定軸である。場合によっては、回転体２０１・２０１′
・２０２・２０２′を、それぞれ対応する軸５・６上に
軸と一体的に設け、これらの軸５・６を、左右フレーム
３・４に対して軸受け支持した形態に構成することもで
きる。

駆動軸７上には、２個の回転体２０３・２０３′以外に
、２個の歯車８・９が駆動軸７と一体回転するように設
けられている。これらのうちの一方の歯車８は、回転軸
１００上に形成された歯車１０に噛合し、他方の歯車９
は、その一側に噛合わされたアイドルギャ１１を通じ、
一方の固定軸５上の回転体２０１・２０１′と一体的に
形威された歯車１２を同一方向へ回転するように噛合わ
されている。それと同時に、その他側に噛合わされたも
う一つのアイドルギャ１３を通じ、他方の固定軸６上の
回転体２０２・２０３′と一体的に形戊された歯車１４
を、これもまた同一方向へ回転するように噛合わされて
いる。

このような各歯車の設置関係により、本実施例において
は、駆動軸７が回転すると、その軸上に設けられた２個
の歯車８・つと２個の回転体２０３・２０３′が共に一
体回転しながら、その一方の歯車８が、これと噛合した
歯車１０を通じて回転軸１００を一定速度で回転させる
ことになる。

それと同時に、駆動軸７上の他方の歯車９は、これと噛
合した２つのアイドルギャ１１・１３を通じて２つの歯
車１２・１４を同時に同一方向へ回転させる。そしてこ
れらの各歯車１２・１４とそれぞれ同心一体に回転する
各２個の回転体２０１・２０１’　２０２・２０２′が
、駆動軸７上の２個の回転体２０３・２０３′と同一速
度、同一方向に回転するようになる。

このようにして、回転軸１００は、互いに同一速度、同
一方向に回転する回転体２０１・２０２・２０３・２０
１′　・２０２′　・２０３′により、２つの部位を安
定的に堅持されたうえで、その場で高速回転し得ること
となる。即ち、支持対象である回転軸１００は、同一速
度、同一方向に同時回転する複数の回転体２０１・２０
２・２０３・２０１′　・２０２′　・２０３′の間で
、これらと共に滑りを生ずることなく同時回転する状態
で支持されるので、在来の軸支持手段に見られるような
機械的摩擦の介入が殆どない状態で軸支持される。従っ
て回転軸１００は、従来の軸支持手段により得られる軸
の回転速度限界を超越した高い回転速度で無理なく回転
することができるのである。

なお、設計上の必要に応じて固定軸５・６を駆動軸に置
き換えることもできる。

一方、本実施例において、回転軸１００の軸線方向遊動
は、回転軸１００上の一部に環設された凹溝１５と、そ
の縁部が凹溝１５に係合するように駆動軸７上に付設さ
れた円形停止板１６によって効果的に防止される。この
ような回転軸１００に対する軸線方向遊動防止手段は、
設計上の必要に応じて他の通常的な形態をとることもで
き、例えば、上記した一連の軸支持装置を囲む任意のケ
ーシングあるいは支持壁部から突出させたストッパの形
態にて設けることもできる。

第３図における左側のフレーム３の外側に延出された駆
動軸７の軸端には、駆動プーり１７が結合されている。

このプーり１７は、起動時または制動時の衝撃を緩和す
るために適切な緩衝構造を有しているが、この緩衝構造
は通常的なものであるので、その説明を省略する。

第５図は、本発明による軸支持装置の変形実施例を示し
ている。この実施例は、支持対象回転軸が、特に各種モ
ータの回転子軸である場合を示している。

第５図において、任意のモータ回転子軸１１０を支持す
る両側フレーム１８・１つの外側には、回転子軸１１０
の延長部が突出している。そしてこの回転子軸１１０の
延長部を囲んで密閉するケーシング２０・２１が、フレ
ーム１８・１つの外側に形成されており、これらケーシ
ング２０・２１内部にて、回転子軸１１０の両側延長部
が、それぞれ３個ずつの回転自在な円板形の回転体２１
１・２１２・２１３・２１１′　・２１２′　・２ｌ３
′により支持されている。

回転体２１１・２１２・２１３・２１１′　・２１２′
　・２１３′は、その各々の回転中心に該当する位置で
左右のフレーム１８・１９とケーシング２０・２１の側
壁との間にそれぞれ架設された各３本の固定軸２２・２
３・２４・２２′　・２３・２４′上に、それぞれアイ
ドル状態で支持されている。

各固定軸２２・２３・２４・２２′　・２３′２４′上
には、これらに枢支された回転体２１１・２１２・２１
３・２１１′　・２１２′　・２１３と同心一体に回転
する片側３個ずつの歯車２５・２６・２７・２５′　・
２６′　・２７′が設けられている。一側のケーシング
２０内部の３個の歯車２５・２６・２７は、回転子軸１
１０上に形戊された一方の歯車２８に同時に噛合してお
り、他側のケーシング２１内部の同じく３個の歯車２５
・２６′　・２７′は、回転子軸１１０上の他方の歯車
２８′に同時に噛合している。また、６本の固定軸のう
ち、いずれか一つの固定軸（ここでは固定軸２４′）上
には、これに設けられた歯車２７′の一例に円形の停止
板２９が付着されており、その停止板２つの縁部は、回
転子軸１１０上の一部位に環設された凹溝３０に係合し
ており、回転子軸１１０の軸線方向遊動を防止するよう
になっている。

必要によっては、フレーム１８・１９とケーシング２０
・２１とで囲まれた空間内部に適宜な潤滑油を充填する
ことができる。この場合、フレーム１８・１つ及びケー
シング２０・２１における回転子細１１０の貫通部位に
は、リング溝３１・３２を形成したり、あるいはそのよ
うなリング満を有するブッシング３３を設けたり、その
リング溝に潤滑油の漏洩を防止する通常的なシールリン
グを介設したりすることもできる。なお、符号３４は、
回転子軸１１０上に設けられた通常の回転子を表す。

この変形実施例においては、回転子軸１１０が回転すれ
ば、この回転子軸１１０上の２つの歯車２８・２８′に
それぞれ噛合している歯車２５・２６・２７・２５′　
　・２６′　・２７′が同時に同一方向に回転し、これ
ら各々の歯車と同心一体をなす回転体２１１・２１２・
２１３・２１１′２１２′　・２１３′が、これまた同
一方向に回転するようになる。従って、回転子軸１１０
は、これを３方向で支持する片側に付き各３個の回転体
２１１・２１２◆２１３◆２１１′　・２１２′２１３
′の間で３点支持されたまま、これら回転体と滑りを生
ずることなく同時回転するようになり、機械的摩擦の介
入が殆どない状態で、回転体により安定に支持されて高
速回転することができる。これにより、従来の通常的な
軸支持手段をもって得ることのできない超高速回転が無
理なく可能になる。

ここで回転体２１１・２１２・２１３・２１１・２１２
′　・２１３′は、各回転体と一体的な歯車２５・２６
・２７・２５′　・２６′　・２７′と、回転子軸１１
０上の歯車２８・２８′との間の噛合関係によって回転
子軸１１０の回転力が伝達されて回転するように設けら
れているが、場合によっては、回転子軸１１０とは別の
動力源によって回転体を回転駆動するように構成するこ
ともできる。本発明の一見地としては、後者の構成がよ
り好ましいと言える一方、回転子軸１１０を垂直の回転子軸とする場合には
、その回転子軸１１０の軸方向の荷重を考慮してその底
部側のケーシング２１の外側に適切な支持キャップ３５
を設け、この支持キャップ３５内部で回転子軸１１０の
下端部が適宜に支持されるようにすると良い。好ましく
は、凹部３６ａと遊路３６ｂとを有する支持具３６を支
持キャップ３５の中央部に設け、中央に通孔３７ａを有
する複数の座金３７を支持具３６の凹部３６ａ内に重畳
挿入し、これら座金３７が垂直状態にある回転子軸１１
０の下端部を適宜に支持するように構成し、必要があれ
ば、その支持キャップ３５内部にも潤滑油を充填するよ
うにすると良い。

上記２つの実施例は、共に任意の支持対象回転軸が、そ
の支持部を３個の同一な回転体によって３点支持される
構成例を示したものである。

次に、第６図乃至第８図に示された別の実施例について
説明する。本実施例は、任意の支持対象回転軸１２０が
、２つの部位で、各部位に付き２個ずつの回転体２２１
・２２２・２２１′　・２２２′によって２点支持され
た場合を示したものである。本実施例における回転体２
２１・２２２・２２１′　・２２２′は、回転体自体が
全て歯車形態をしており、これら回転体の各々の歯は、
回転軸１２０上に形戊された２つの車歯３８・３８′の
歯と噛合しており、各回転体２２１・２２２・２２１′
　・２２２′の各支持部における一側には、アイドル歯
車３つ・３９′がそれぞれ噛合している。

回転軸１２０の左右両側に位置する支持フレーム４０・
４１間の適所には、３本の軸４２・４３・４４か架設さ
れている。一方の固定軸４２上の２個の回転体２２１・
２２１′と、駆動軸４３上の２個の回転体２２２・２２
２′と、他方の固定軸４４上の２個のアイドルギャ３９
・３９′とは、それぞれ互いに同心一体に回転するよう
になっている。これらは図示された例では、各軸４２・
４３・４４のうち、例えば駆動軸４３は、両側のフレー
ム４０・４１間に通常的な軸受け手段をもって回転自在
に支持されており、残りの固定軸４２・４４は、２個の
回転体２２１・２２２′及び２個のアイドルギャ３９・
３９′を、それぞれ通常的な軸受け手段をもって、その
軸上に支持している。場合によっては、両固定軸４２・
４４は、フレーム４０・４１に対して回転可能に軸受け
支持し、それぞれの回転体２２１・２２１′あるいはア
イドルギャ３９・３９′を、軸上に固定した形態をとる
こともできる。

駆動軸４３の一端には、通常の起動プーり４５が結合さ
れている。

上記実施例の作動においては、駆動Ｉ［ｈ４３が回転す
れば、その軸上に設けられた２個の回転体２２２・２２
２′が一定速度で回転し、これら回転体２２２・２２２
′の回転力は、アイドルギャ３９・３９′を通じて向か
い側の固定軸４２上の２個の回転体２２１・２２１′に
伝達される。そしてこれら回転体２２１・２２１′は、
駆動軸４３上の回転体２２２・２２２′と同一速度、同
一方向に回転することになる。従って、回転軸１２０は
、同時に同一速度、同一方向に回転する各２個の回転体
２２１・２２２・２２１′　・２２２′の間で、これら
に噛合して回転する状態で最適に支持されて高速回転す
るようになり、その回転には、従来通常の軸支持手段等
に見られるように機械的摩擦が殆ど介入しない。

また、設計上の必要によっては、両固定軸４２・４４を
駆動軸に置き換えても良い。

一方、本実施例における回転軸１２０の軸線方向遊動は
、前述した第２図〜第５図の実施ＩＦリと同様に、その
回転軸１２０上の一部位に環設された凹溝４６と、その
縁部が凹溝４６に係合するように駆動軸４３上に付設さ
れた円形停止板４７により防止される。

第９図は、本軸支持装置を、前述の第５図の場合と同様
に、各種モータのモータ軸（または回転子軸）に適用し
た、本発明の更に別の変形実施例を示すものである。

本実施例においては、任意のモータ４８が、ケーシング
４９内部の中央に位置するように設けられている。そし
てそのモータ軸１３０のケーシング４９内部に位置する
両側延長部が、ケーシング４９内部を横切る固定軸５０
・５１上に枢支されたそれぞれ各２個の回転体２３１・
２３２・２３１′　・２３２′の間に支持されている。

回転体２３１・２３２・２３１′　・２３２′は、全て
歯車の噛合形態でモータ軸１３０と接面しており、図の
左側に位置する２個の回転体２３１・２３２の一例には
歯車５２が、また右側に位置する２個の回転体２３１′
　・２３２′の一側には、別の歯車５２′が噛合してい
る。そしてこれら歯車５２・５２′は、ケーシング４９
内部の適所に架設された固定軸５３上に設けられている
。

各固定軸５０・５１・５３のうち、いずれか一つは、他
の別の動力源で駆動される駆動軸とすることもできる。

その場合には、その軸上に設けられる回転体２３１・２
３１′　・２３２・２３２′あるいは歯車５２・５２′
は、その軸と一体回転するように設けられる。

モータ軸１３０上の一部位には、凹溝５４が環設されて
おり、回転体２３２・２３２′の一側には、その縁部が
凹溝５４に係合するように円形停止板５５が設けられて
いる。これら凹溝５４及び円形停止板５５は、前述の実
施例と同じく、モータ軸１３０の軸線方向遊動を防止す
るようになっている。

上記実施例の作動において、例えば回転体２３１・２３
２・２３ｌ′　・２３２′が外部の動力源により所定の
回転速度及び回転方向に回転される場合、各回転体２３
１・２３２・２３１′　・２３２′は、前述した実施例
の作動と同じく、歯車５２、５２′との噛合関係におい
て全て同一な回転速度及び回転方向に同時に回転するよ
うになる。

特にその時、各回転体２３１・２３２・２３１′・２３
２′及びモータ軸１３０の円周速度が互いに一致した状
態で回転するようになるので、モータ軸１３０は、回転
体２３１・２３２・２３１′・２３２′との間で機械的
摩擦の介入が殆どない状態で最適に軸支持されたまま、
高速に無理なく回転することができることとなる。

一方、第６図〜第９図の実施例のように、回転軸を支持
する回転体が歯車形態をとり、これら回転体が回転軸と
歯車との噛合形態で接触する場合には、歯車形回転体と
噛合する回転軸の歯車部の歯底径を回転軸の外径より小
さくすれば、それで回転軸の軸線方向遊動が効果的に防
止されるので、上述の凹溝４６・５４及び停止板４７・
５５は省略することができる。

［発明の効果］以上詳細に説明した通り、本発明は、低廉な価格で極め
て容易に入手することのできる平凡な機械的構成要素に
より、高速回転軸を有効に支持することができるように
した新規かつ画期的な軸支持装置であり、従来の通常的
な軸支持手段により得ることのできる軸の回転速度限界
を大きく超越した従来には見られなかった超高速回転軸
に対する軸支持を無理なく極めて効果的になすことがで
きる卓越した利点を提供するものである。

ここでは、本発明の構成を数種の実施例を通じて説明し
たが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、適宜に修正、変形可能であり、他の態様での実施も可
能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による軸支持装置の原理図である。第２図は、本発明の一実施例による軸支持装置及びそれ
により支持される軸の分解斜視図であり、第３図は、そ
れの結合状態の縦断面図であり、第４図は、第３図にお
けるｒＶ−ｒＶ線に沿う断面図である。第５図は、本発明の変形実施例を示す縦断面図であり、
第６図は、本発明の別の実施例を示す部分的な斜視図で
あり、第７図は、それの縦断面図であり、第８図は、第
７図における■−■線に沿う部分的な断面図である。第９図は、更に別の実施例を示す縦断面図である。１・１００・１１０・１２０・１３０・・・回転軸、２
・２０１〜２０３・２０１′〜２０３′　・２１１〜２
１３・２１１′〜２１３′　・２２１・２２２・２２１
′　・２２２′　◆２３１・２３２・２３１′　・２３
１′・・・回転体特　許　出　願人　べ・ゲ・ファン

Claims

【特許請求の範囲】

（１）任意の回転軸、特に高速回転軸が、その回転軸の
半径よりも大きい半径を有する複数の回転体の間にて支
持されると共に、前記回転体が、前記回転軸の周面の移
動に連れる方向へ回転駆動されることを特徴とする高速
回転軸支持装置。
（２）前記回転体が、３個の円板形回転体からなり、そ
れらが、前記回転軸を３点支持することを特徴とする第
１請求項に記載の高速回転軸支持装置。
（３）前記回転体が２個の歯車形回転体からなると共に
、該回転体の歯車と噛合する歯車が前記回転軸に設けら
れ、前記２個の回転体が前記回転軸を２点支持すること
を特徴とする第１請求項に記載の高速回転軸支持装置。
（４）前記回転体が、前記回転軸の回転力を伝達されて
回転することを特徴とする第１請求項に記載の高速回転
軸支持装置。
（５）前記回転体が、前記回転軸とは別の動力源にて駆
動されることを特徴とする第１請求項に記載の高速回転
軸支持装置。
（６）前記回転体の一部または全部が、無限軌道式回転
体からなることを特徴とする第１請求項に記載の高速回
転軸支持装置。
（７）当該高速回転軸支持装置が、これをもって支持さ
れる回転軸の軸線方向遊動の防止手段を具備することを
特徴とする第１請求項に記載の高速回転軸支持装置。
（８）前記軸線方向遊動防止手段が、前記回転軸の一部
位に形成された凹溝と、該凹溝に係合する縁部を有する
円形停止板からなることを特徴とする第７請求項に記載
の高速回転軸支持装置。
（９）前記軸線方向遊動防止手段が、前記回転体の外周
部を受容すべく前記回転軸に形成された小径部からなる
ことを特徴とする第７請求項に記載の高速回転軸支持装
置。