JPH06508903A - ビーム支持された軸受パッドを有する流体力学的軸受、および、これを包含する軸受組立体 - 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】 ビーム支持された軸受パッドを有する流体力学的軸受、および、これを包含する 軸受組立体 「発明の背景Ｊ 本願発明は、流体力学的軸受に関する。このような軸受においては、シャフトの ような回転する対象物がオイル、空気、あるいは水のような圧力上昇させられる 流体を介して、静止状の軸受バッドによって支持される。このような流体力学的 軸受は、回転する対象物か動くとき、上記流体の頂部に沿って摺動しないという 事実による別包がある。そのかわり、上記回転する対象物と接触状態にある上記 の流体は、上記回転する対象物に対して粘性付着しており、上記流体の全体高さ にわたって流体分子間の滑りあるいはせん断力によって動きか伴わされる。した かって、上記回転する対象物および上記流体の接触層か公知の速度で運動すると 、上記流体の厚み方向中間部での速度は、公知の比率によって次第に減少し、や がて静止状軸受パッドに対して接触する流体が上記軸受パッドに粘着して運動の ない状態となる。軸受か回転する対象物を支持することによる荷重によって、上 記軸受パッドは上記回転する部材に対してわずかな角度で変位させられ、上記流 体は楔状をした開口部内に引き込まれ、上記荷重を支持するに十分な圧力か流体 フィルム内に生成させられる。このような事実は、船舶の流体タービンおよびプ ロペラシャフト用のスラスト軸受、ならびに、従前の流体力学的ジャーナル軸受 において利用されている。設計速度においては、流体力学的軸受は、□多くの部 分運動部品の不存在によって□漫然と作動することかできる。しかしなから、低 速度において、あるいは回転立ち上げまたは回転停止時には潤滑流体は即座に機 能停止してしまう。流体フィルムの消失は、軸受の磨耗を促し、かっ、最終的に は破損を惹起させることになる。

その他の公知の軸受には、転勤要素軸受かある。この転勤要素軸受は、回転部品 かより容易に動くことを許容するへく、内輪と外輪に対して転勤する転勤１本（ ポール、円柱状ローラ、ニードルローラ、およびこれに類するもの）の組立体か らなっている。これらの軸受は、正確に機械加工されねばならないがゆえに、製 造に高いコストを要し、シャフトの毎回転ごとに多くの疲労サイクルを経ること から、高速および高荷重において短期間に磨耗してしまう。

流体力学的軸受は、概念上および構造上、ボール、ローラ、あるいはニードル軸 受のような転勤要素ラジアル軸受あるいはスラスト軸受よりもより構造が簡単で あって、しかも低価格である。にもかかわらず、転勤要素軸受は、なお多くの応 用において普通に用いられている。多くの応用において、転勤要素軸受を従前の 公知の流体力学的軸受に置き換えることの失敗は、上記従前の流体力学的軸受か 設計において劣っていたことに多くの部分起因している。さらに、はとんどの高 荷重の応用においては、流体力学的軸受は適正に作動させるために液体環境に置 かれねばならない。その結果、仮に軸受が配置されるべき領域に水密性が得られ ないと、公知の流体力学的軸受は転勤要素軸受の代替品としてたやすく採用する ことかてきないのである。

スラスト軸受と、ラジアルあるいはジャーナル軸受の双方は、通常、軸心周りに 間隔配置された軸支持パッドによって特性を与えられる。スラスト軸受とジャー ナル軸受のいずれについても、上記パッドがその周りにｒｍｉ配置される軸線は 、支持されるべきシャツ１−の長手軸線と大略において一致する。このような軸 線は、主軸線と呼ぶことができる。

理想的な流体力学的軸受においては、流体カ学的楔は、軸受バット表面全体にわ たって延び、流体フィルムは荷重を支持するにちょうど十分な厚みとなり、軸受 の主軸線とシャフトの軸線とが芯合わせされ、先行縁と後続縁とに隣接する軸受 パッド表面の端部からの流体漏出か最小限となり、シャフトが回転を始めるとす ぐに上記流体フィルムか生成され、カリ、スラスト軸受の場合には、各軸受バッ トに対する荷重か均等となる。理想的な流体力学的軸受はいまだ達成されてはい ないか、上記の目的のそれぞれを実質的に達成する軸受は、流体カ学的喫形態を 最適化するように設計されるへきであると言われている。

本願発明は、時には移動可能なバット型軸受としても知られている流体力学的軸 受およびこれを作製する方法に関するものである。一般的に、このような軸受は 、相対的に動く部分の間に潤滑剤の楔状フィルムが形成されつるようにこのこの 軸受が動くことかできるような手法によって取り付けられる。余分な流体は、望 ましくない摩擦と動力損失を引き起こすので、流体厚みは、好ましくは最大荷重 を支持するうえでちょうと十分なものとするべきである。このことは、上記楔の 形態か最適化されている場合においても当てはまる。本質的に、上記パッドは、 このパッド表面の前方に位置する中心周りの枢動あるいは揺動をもって変位し、 かつ、軸受摩擦が上記楔を広げようとする。上記楔の形態が最適化されると、上 記楔は、上記パッド面全体にわたって延びるようになる。さらに、上記楔が可能 な限り低速において、理想的にはシャフトが回転を始めるとすぐに形成される。

公知のバット型ラジアル軸受においては、流体力学的楔を形成するべく軸受パッ ドを適正に変形させつるように軸受とこれに支持される回転対象物との間のすき 間を正確に決定する必要があるとこれまで考えられてきた。このような厳密な許 容公差を必要とすることは、特にガス潤滑軸受の製造において厄介なことである 。ガス潤滑軸受についてのその他の問題点は、高速回転における流体フィルムの 破壊である。かかる問題は、ガス潤滑型流体力学的軸受の使用を制限してきたの である。

トランブラー氏に対する米国特許第３．１０７，９５５号明細書には、パッド表 面の前方に位置する中心周りの枢動あるいは揺動をもって変位するビーム支持さ れた軸受パッドを持つ軸受の一例か開示されている。この軸受は、多くの従来技 術の軸受のように、二次元モデルのパッド変形にのみ基づいたものである。した がって、最適な模形態か達成されない。

米国特許第２．１３７，４８７号明細書には、流体力学的に運動可能なパッド型 軸受か示されており、この軸受は、球面に沿ってそのパッドが摺動することによ り、流体力学的楔か形成されるようになされる。多くの場合に、パッドは固定さ れてしまい、かつ、対応する楔か形成されえない。グリーン氏に対する米国特許 第３，９３０．６９１号明細書では、汚染および劣化の対象となるエラストマに よる揺動が提案されている。

エトジオン氏に対する米国特許第４，０９９，７９９号明細書では、一体性のな い片持ち部側オで支持された弾性パッド型ガス軸受か開示されている。この軸受 には、パッド表面と回転シャフトとの間に潤滑模を生成するために、矩形の片持 ちビーム上に支持されたパッドか用いられている。アイドに対する米国特許第４ ゜４９６．２５１号明細書には、相対的に運動する部材間に潤滑剤の楔状フィル ムか形成されるようにウェブ状帯状部をもって変形するパッドが示されている。

［米国特許第４．５１５，４８６号明細書には、多数の軸受パッドを含み、その それぞれがエラストメリックな材料によって分離されるとともに、互いに接着さ れた表面部材と支持部材とを持つ流体力学的スラストおよびジャーナル軸受が開 示されている。

米国特許第４，５２６，４８２号明細書には、主として、潤滑手法の応用を意図 した流体力学的軸受が開示されている。すなわち、この軸受は、流体内で作動す るように設計されている。この流体力学的軸受には、荷重担持表面に中央部分が 設けられており、この中央部分は軸受のその他の部分よりもより変形容易となっ ており、これか荷重のもとて変形して、高荷重を担持するべく流体の圧力ポケッ トを形成するようになっている。

アイドに対する米国特許第４，６７６．６６８号明細書には、軸受パッドを、三 方向への変形容易性を与える少なくとも一つの脚部によって支持部材から間隔を あけて配置することかできるということか示されている。動きの平面における変 形容易性を与えるために、上記脚部は、上記パッド表面の前方において円錐の頂 点あるいは交点をもつ円錐形状を形成するように内側に向けて角度をつけられて いる。各脚部は、心振れを補償するための望まれる動きの方向について、比較的 小さな断面係数を持っている。これらの教示は、ジャーナル軸受とスラスト軸受 の双方に適用可能である。この特許の開示には、当技術分野における著しい０屯 か表れてはいるが、幾つかの欠点もある。このような欠点の一つには、支持構造 および軸受パッドにパッド表面の変形を禁止する剛性があるという点がある。

さらに、上記の軸受構造は、単一部材とはなっていない。

上記の最後の二つの特許は、スラスト軸受とジャーナル軸受との間の開存がっ顕 著な相違に関わらず、流体力学的なジャーナル軸受と流体力学的なスラスト軸受 の間にある概念的な類似性が存在するということを示していることから、特に興 味深いものである。

本願は、部分的には、流体力学的スラスト軸受に関している。このような軸受に おける流体力学的楔が最適化されると、周方向に間隔配置される軸受のそれぞれ に作用する荷重か実質的に均等化される。

現在のところ、最も広く用いられている流体力学的なスラスト軸受は、いわゆる キンゲスバリー・シュータイブの軸受である。このシュータイブのキンゲスバリ ー軸受は、枢動させられるシューと、シャフトとともに回転し、上記のシューに 荷重を与えるスラストカラーと、上記シューを支持するためのベースリングと、 内部的な軸受要素を包含するとともに支持するハウジングあるいは取り付は体と 、潤滑系と、冷却系とを含む複雑な構造によって特徴づけられている。このよう な複雑な構造の結果として、上記キンゲスバリー・シュータイブの軸受は、象徴 的にきわめて高価なものとなる。

上記のｒ１１￥＃なキンゲスバリー・シュータイブの軸受に代わるものとしては 、図１９および２０に示される一体型の台座状軸受がある。このような軸受は、 他の軸受の中で、深井戸ポンプに採用されてきている。この比較的単純な構造は 、明確な寸法か重要であるとは考えられてこなかったために、秒車鋳造あるいは その他の大雑把な製造技術によって典型的には形成されている。図１９および２ ０に示されているように、この軸受は、周方向に延びる厚みを持った内側突起３ ８ＰＡを持つ平坦なベース３６ＰＡと、上記ベースから横断して伸びる複数の剛 な脚部３４ＰＡと、各剛な脚部上に中心づけられたスラストパッド３２ＰＡとに よって構造的に特徴づけられている。

図２０Ａは、矢印りの方向への対向するスラストランナーの動きに応答する図１ ９および２０の軸受の変形を模式的に示している。図２０Ａにおいて、（大きく 強調して描かれた）変形後の位置は実線で描かれており、変形前の位置は仮想線 で描かれている。図２０Ａの曲線ＰＤは、上記パッドの表面上の圧力分布を描い ている。荷重のもとて、上記スラストパッドは図２０Ａに示されているように剛 な脚部の周囲を傘状となって変形する。このような傘状の変形によって、部分的 な流体力学的喫のみか形成される。その結果、図２０Ａに示されているように、 バットの表面上の圧力分布は不均等なものとなる。したがって、」１記の軸受は 、スラストバット面全体にわたって流体力学的な楔か形成される軸受と比較して 、流体力学的な利点が少なくなる。さらには、上記脚部の剛性と、平坦な変形不 可能なベースとが、模形態を最適化するに必要な変形を阻止する。上述のことは 、図１９および２０に示されるタイプの軸受が、キンゲスバリー軸受に比べて格 段に安価であるにも関わらず、上記シュータイブの軸受に対して効果が少なく、 その結果、商業的な成功を収めることができなかった理由を説明しているという ことができる。

本願の発明者はまた、図１９および２０に示される軸受とキンゲスバリー・シュ ータイブの軸受の双方における中央枢支の性質が、軸受を効果のないものとする ことに寄与してしまっているということを見出した。上記の剛な中央枢支のゆえ に、キンゲスバリー・シュータイブの軸受も、図１９および２０に示される軸受 も、模形態を最適化するべく６自由度て変形することができないということにも また留意するべきである。このように、ある例においては、従来の軸受が６自由 度で動くことができるが、このような軸受は、６自由度に基づいて形成されてお らず、あるいは、そのように設計されてはいないために、その結果としての性能 能力は制限されたものとなるのである。

従来技術の流体り学的軸受は、しばしば、流体フィルムの破壊を引き起こす流体 漏れに悩まされている。ラジアル軸受においては、上記の漏れは主として軸受バ ット表面の軸方向端部において起こる。スラスト軸受においては、上記の漏れは 主として流体に作用する遠心力の結果として、パッド表面の外側周方向外周部に おいて起こる。楔の形態が最適化されると、流体漏れは最小となる。

これまで知られている流体力学的軸受における前述の欠点に加え、流体力学的軸 受があまり転勤要素軸受の代替とされてこなかったもう一つの理由は、流体力学 的軸受が流体で満たされた環境内で作動するように設計されているという事実で ある。これまて、転勤要素軸受を用いる多くの装置内に上記のような環境を設け るための経済的カリ実際的な方法が存在しなかったのである。その結果、流体力 学的軸受の使用は、流体がたやすく利用可能な、たとえば、オイル潤滑されたモ ータや、軸受に対する液体が利用可能なその他の運動設備における応用に限定さ れてきたのである。さらに、特に高荷重の応用における流体が作動する環境を設 ける必要は、流体力学的軸受のコストをきわめて高く引き上げてしまう。

「発明の要約Ｊ 本願発明は、パッド型軸受およびその製造方法を開示する。好ましくは、一体構 造とされるこのパッド型軸受は、好ましくは、厚肉の壁をもったチューブ材ある いは円筒状ジャーナル部材からなる単一の部材から、その軸受壁上あるいはこれ を貫通する小さな溝およびスリット、孔あるいは切り込みを機械加工等によって 形成することにより得られる。上記の溝およびスリット、孔あるいは切り込みを 形成する機械加工は、撓み変形しうるジャーナルまたはスラストパッドと、流体 力学的模を最適に形成するように６自由度の動き（すなわち、十ｘ、−Ｘ、＋ｙ 、−ｙ、＋Ｚおよび−Ｚ方向の動き）と上記ｘ、ｙおよびＺ軸周りの回転をしう るように上記パッドを支持することができる支承構造とを形成する。

本願発明の軸受は、常に最適な流体模の形成を確保するべく６自由度をもった撓 み変形を行わせるように、三次元的に設計される。より詳しくは、流体力学的軸 受は、流体楔が次のいくつかの特性をもっているとき最も効果的に作動すること が発見されている。すなわち、流体楔はパンＦ面全体にわたって延在するべきこ と、流体喫は常に適正な厚みをもつへきこと、流体楔は流体漏れを最小にするよ うに形成されるべきこと、流体模は軸受の主軸線がシャフトの軸線に対して同一 軸線上となるか、または実質的に平行となるようにシャフトの心振れを補償する べきこと、および、流体楔は、一般的には低速回転においてシャフトがパッド面 に接触する結果として起こる模形成面に対する損傷を防止するために、可能な限 り低速において形成されるべきことである。さらには、スラスト軸受の場合は、 間隔配置された各軸受パッドにかかる荷重を均等とするへきである。

流体フィルムの厚みに関していえば、最適な厚みは、荷重の大きさに応して変化 することに留意するへきである。高いまたは重い荷重が作用している場合には、 この荷重を十分に支持するために比較的厚い流体フィルムか望ましい。しかしな がら、より厚い流体フィルムは、摩擦と動力損失を増大させる。したかって、軸 受は、最大の荷重下においてシャフトを支持するに必要な最小厚みをもつように 設計するのか望ましい。

上記支承構造は、好ましくは一体構造であり、ハウジングに連結された支持菌根 、ビーム、および／または膜状体を含む。上記ハウジングは、ジャーナル軸受の 場合にはこの軸受の半径方向最外周部によって規定される場合があるが、スラス ト軸受の場合にはこのハウジングはその内部に上記の軸受が組み込まれる態様を もつ。

本発明者は、高速での応用なとの多くの特定の応用において、シャフトまたは回 転子と、流体力学的潤滑剤フィルムと、軸受とを含む系全体の動的な撓み変形性 を検査し評価する必要かあることを見出した。存限要素法を用いたこのような系 のコンピュータ解析において、軸受全体を作動荷重下で形状が変化する一つの完 全な撓み変形性のある部材として取扱う必要があることがわかった。基本構造に 機械加工を施して撓み変形性を加減することにより、広い作動範囲にわたって安 定した低摩擦作動か行われる軸受特性が達成される。軸受の性能特性に対して実 質的に影響を及はす多くの変数か発見された。これらのうち最も重要な変数は、 軸受に孔、スリットあるいは切り込み、および溝を設けることによって規定され るパッドおよびその支持部材の形状、大きさ、位置および材料特性（たとえば弾 性率等）である。上記支持部材の形状は、特に重要であることが判明した。また 、上記の変形しつる部材を流体で背面支持する構造を設けることにより、高度な 防振機能か達成され、これが系の安定性をさらに高める。ある例においては、こ の防振機能は、軸受のケーシングとハウジングの間に油膜が存在する場合に発生 する二次的な圧搾フィルムによる防振機能の代替となる。

さらに、ある場合には、模擬的な作動条件に基づいて設計された軸受が実際の作 動条件では最適に作動しないということがわかった。

本願発明はさらに、パッド支承構造か軸受支承構造内およびこの支承構造と軸受 パットとの間の空間に１またはそれ以上の圧電素子を含んでいる流体力学的軸受 にも関係する。上記のようにして圧電素子を設けると、パッド形状および方向を 積極的に制御または調整して支承構造の撓み特性に影響を与えることが可能とな る。このことは、摩擦を最小にし、荷重支承能力を最大にし、共振およびシャフ トの回転乱れを解消するべく支承構造の剛性あるいは防振機能を変更するために 、適正に配置された圧電素子に正確な電流を供給することによって行うことがで きる。すなわち、実際の作動条件に応答してバ・ソドおよびその支承構造を正確 に調整することにより軸受性能を最適化することができるのである。

本願発明のその他の側面によれば、各圧電素子に対する電流の供給は、流体楔を 最適に形成するために検知された諸条件に応答して、中央処理装置（ＣＰＵ）に よって制御することができる。より詳しくは、このＣＰＵは、温度、シャフト・ バット間接触、雑音、動力消費に関する抵抗（すなわちａｍｐ低下）のような物 理特性を検知することができるセンサ類からの信号を受け取る。流体楔は、荷重 支承能力を最大にし、あるいは動力損失を最小にするように制御される。かかる 支承荷重の最大化あるいは動力損失の最小化は、楔の質を示すものである。ＣＰ Ｕは、これらの信号を処理し、上記楔の質を改善し、あるいは満足する範囲内に ある場合にはその楔の質をそのまま維持するように圧電素子のそれぞれへの電流 供給を制御する。あるいは、特定の変形あるいは撓みを起こさせるための手動の 入力指令に応答して上記圧電素子に電流を供給するようにすることもできる。

たとえば、オペレータは、「剛性をあげよ」あるいは［後続縁をあげよ」との指 令を入力することかでき、これに応じてＣＰＵは所望の結果を達成するために圧 電素子に対して適正な電流を供給することになる。

上記の流体楔の質は、軸受支承構造の撓み特性を物理的に変更するためのジャッ クねしあるいは流体力学的流体によって機械的に変更することもてきる。上記の 各システムは、検知された条件あるいは手動で入力された信号に応答して電気的 に制御され得る。しかしながら、検知された条件あるいはその他の条件に応答し て軸受特性を変更する最も効果的な方法としては、圧電素子が最適であると思わ れる。

本願発明者はまた、ガスまたは空気潤滑式の撓みパッド型軸受においては、荷重 または回転速度かガスフィルムの支承能力を超える場合があることを見出した。

このような場合には、液体溜めあるいは液体浴を設けることなしに、液体潤滑剤 を先細状流体模内に導入することが必要である。本願発明はまた、必要時に液体 潤滑剤を供給することによってこの問題を解決した軸受を提供している。

本願発明の軸受の具体的な用途としては、電動モータ、ファン、ターボチャージ ャ、内燃機関、船外モータ、圧縮機または膨張機等がある。テスト速度は３００ ０００ｒｐｍを超えることができた。上記切り込み、溝および開口は、流体力学 的潤滑のための先細状の楔を形成するために軸受パッドが動くことを許容するこ とに加え、パッドそれ自体がたとえば平坦化するように撓み変形しあるいはその 形状を変更することを許容する。このことは、他の要素と組み合わさって、軸受 の偏心度を変更することによって作動性能を高める。

この軸受は、金属、粉末金属、プラスチック、セラミック、あるいはこれらの複 合物によって形成することかできる。少量生産をする場合には、通常この軸受は 、比較的大きい溝または開口を形成するためにブランクを面削り、旋盤加工また はフライス削りによって機械加工される。比較的小さい溝は、ウォータ・ジェッ ト切削法、放ｔｌＪＤ工法あるいはレーザ加工法によって形成され、これにより 、所望の特性を与えるべくこの軸受を調整するための設計上の総合的な融通性が 得られる。」１記のチューニングは振動を解消できるように剛性を大きく変更す ることかできる。単−型の軸受の大量生産は、好ましくは射出成形法、押し出し 成形法、金属粉末のダイカスト、インベストメント鋳造法あるいはその他の同種 の製造技術によって達成される。本願発明の一つの側面によれば、中程度の量の 軸受は、機械加工とインベストメント鋳造法とを組み合わせた新規な方法によっ て製造される。本願発明はまた、簡単な二つの金型によってヤ成形することがで きるように隠れた開口のない成形しやすい軸受を企図している。一般的にいって 、本願発明の軸受は、競合する軸受の製造コストの何分の１かのコストで製造す ることかできる。

本質的に荷重の方向を向けられた支承構造をもつ従来のパッド型軸受とは異なり 、本願発明の軸受は、比較的小さいエンベロープ（すなわち、半径方向内方のジ ャーナル表面と半径方向外方のジャーナル表面との間の距離）内での比較しうる 撓み変形を可能にし、先細状流体楔を形成するように軸受のあらゆる方向の動き （すなわち６自由度）を可能にし、軸受の性能を高めるためにパッドそれ自体か 変形する（すなわち平坦化する）ことを可能にし、軸受の安定性を高めるために 膜状防振系を生成することを可能にし、支承されるシャフト等の部品の心振れを 補償し、スラスト軸受の場合にはその各軸受パッドにかかる荷重を均等化するこ とを可能にする配向を提供する。これらの全ての特性が、最適な流体力学的模の 形成に寄与する。

孔、溝、切り込み、あるいはスリットの態様は多くあるが、撓み変形については 主として二つのモードがある。すなわち、その−っは、はぼ荷重の方向に曲かり モードで１またはそれ以上の帯状体あるいは膜状体が撓むというものであり、も う一つは、ジャーナル軸受の長手方向軸線に沿って軸受パッドから離れる方向へ のビームあるいは膜状体のねじり撓み変形によるものである。曲がりモートての 撓み変形の度合いは、一部には、支承構造の半径方向についての剛性の関数であ る。軸受パッドそれ自体、パッドの下方に内向きの切り込みを設けたり、パッド の縁にアンダーカットを設けたりすることにより、荷重のもとて異なる形態をと るように撓み変形するモードをとることかできる。いずれの場合についても、切 り込みは、荷重のもとて所定の形態をとることになるように特定の形態に形成さ れる。また、特定の帯状体または膜状体を潤滑流体によって取り囲み、あるいは 背後から押さえることにより、設計に防振要素を付加することができる。

ジャーナル軸受およびスラスト軸受に対して同様の切り込みを用いることができ る。最適な性能のためにどのような撓み変形が必要であるかによって切り込みの 形態か決められる。しかしながら、ジャーナル軸受とスラスト軸受とは非常に異 なった機能をもつので、それぞれの軸受の望ましい性能には固有の相違か存在し 、したかって、望ましい撓み変形も異なる。したかって、本願発明のジャーナル 軸受とスラスト軸受との間には一般的な概念的類似性があるが、大きな概念的相 違およびあきらかな構造的相違かある。

本願発明の軸受は、形状か変化することができ、かつあらゆる方向に動くことが できる（すなわち６自由度で動けるように支持されている）軸受バットを含んで いる。そしてこの軸受はまた、組み込み型防振系をもっことができるとともに、 好ましくは、大量の経済的製造のために一体的あるいは単一部材からなる構造と なっている。本願発明のジャーナル軸受はまた、比較的小さなエンベロープ（す なわち、ハウジング外径とバット内径との間の領域）内に組み込むことができる 。

本願発明によれば、軸受パットとこれに支承されるシャフト部分との間の隙間を 無くすように軸受を寸法うけると同時に、バット支承構造を軸受のラジアル方向 （ジャーナル軸受の場合）あるいは軸方向（スラスト軸受の場合）の剛性が支持 流体の対応する流体フィルム剛性よりも小さくなるように寸法づけることによっ て、軸受パッドとこれに支承されるべきシャフト部分との間の厳密な公差が必要 とされないようにすることかできる。軸受パッド全体あるいはその一部をシャフ トに接触するようにあらかじめバイアスさせておくこともできる。たとえば、大 きな変形容易性をもった軸受の場合、シャフトに対して軸受パッド全体か接触す るトルクをあらかしめ与えておくのが望ましい。一方、ある場合には、軸受パッ ドの後続縁のみかシャフトに接触して流体力学的楔か形成されるようにするのが 望ましい。このように、本願発明の軸受は、シャフトに対して取付けられたとき 、軸に干渉する態様となるように設計することかできる。一つの例において、軸 受かシャフト表面に強制的に装着されたとき、軸受パッド支承構造がわずかに撓 んで先細状の楔空間を形成し、こうして組立てられた静的な状態においてバット の後続縁がシャフトと接触する。このように静的に負荷が与えられた楔が形成さ れるように設計された軸受の場合、流体フィルムの剛性によって、シャフトが回 転を始めるとその瞬間にパッドとシャフトとの間の適正な空隙が形成される。

なぜならば、流体フィルムが上記の楔に入り込むとともに、流体圧を生成し、こ の流体圧がシャフトとパッドとを分離させるからである。特に、比較的剛性の高 い流体は、比較的撓み変形性のあるビーム支持構造を、この支持構造の剛性が流 体フィルムの剛性と等しくなるまで撓み変形させる。このようにシャフトの回転 にともなって瞬間的に流体フィルムか形成されることは、軸受パッドの表面を、 低速においてシャフトとパッドとが直接接触すると起こる損傷から保護する。

上述したタイプの干渉取付は型軸受は、非常に大きな機械加工公差を許容する。

たとえば、流体模の顕著な影響を維持しつつ設計するために、比較的に大きな（ たとえば、０．００３インチ）の干渉式の変更が許される。このことは、ガス潤 滑軸受の場合に特に重要である。ガス潤滑軸受の場合は、軸受形状の変更には適 正な作動のためにきわめて正確な機械加工が要求されるからである。本願発明は 、機械加工における要件を緩和する。

同様にして、本願発明のスラスト軸受は、静的に負荷が与えられた流体楔を形成 するように設計することかできる。すなわち、本願発明のスラスト軸受は、軸受 パットの内側周縁部がシャフトから離れ、後続縁がシャフトに向かうように軸受 パットがバイアスされるように設計することかできる。この構成によれば、静的 負荷状態において、軸受パッドは、半径方向について（軸心から外側方向に向か うほと）シャフトに向けて傾斜する。そして、この軸受パットは、先行縁から後 続縁にかけてシャフトに向けて傾斜する。このようにして最適な楔形状に近い静 的な負荷状聾での喫か形成され、パッドとシャフトとの間の適正な空隙かシャフ トの回転と同時に生成される。

本願発明の軸受においては、シャフトを位置づけ、カリシャフトの心振れを調整 するとともにパッド間の荷重を平均化する能力をパッドに与えるために、バット の動きをシャフトに向けて指向させることもてきる。もちろん、本願発明は、ラ ジアル、スラスト、あるいはラジアル・スラスト複合型のどの軸受にも適用する ことかでき、軸受の形状によって一方向用あるいは双方向用とすることかできる のはもちろんのことである。すなわち、軸受支承構造か軸受パッドの軸受半径方 向の中心線に対して対称であるならば、この軸受は、双方向用の軸受、すなわち 、シャフトを同一態様において二方向に回転支持することかてきる軸受である。

しかしながら、軸受支承構造か軸受パッドの中心線に関して非対称であるならば 、この軸受はシャフトを一方向に回転支持しているとき、反対方向の回転をする 場合に対して異なった撓み変形をする。ンヤーナルまたはラジアル軸受とスラス ト軸受とのいずれの場合についても、主軸線は、この軸受か形成される元の円筒 形ブランクの中心線である。

本願発明のその池の重要な側面によれは、軸受パットは流体力学的流体を保持す るような撓み変形か得られるように支持することかでき、これにより、流体漏れ の問題をなくすことかできる。ラジアルまたはツヤ−ナル軸受についていえば、 支承構造は、負荷作用時において、この軸受パットが流体保持ポケットを形成す るように撓み変化するように設計される。一般的には、このような支持構造は、 主支持部を軸受パットの軸方向両端部に連結するとともに、軸受パットの中央部 を直接支持しない（すなわち中央部は半径方向外方に自由に撓み変形できるよう にすること）によって達成される。また、選択的にあるいは付加的に、上記支承 構造内あるいは支承構造とバットとの間に１またはそれ以」二の圧電素子を組み 込み、これによって流体保持ポケットを形成し、あるいはかかるポケットの形成 を補助するへくバットを強制的に変形させることができるようにしてもよい。

スラスト軸受に関しては、遠心力の作用による漏れを防止するために負荷時にお いて軸受の内周に向かって傾斜するようにパッドを支持することができる。一般 的には、主支持構造か軸受パッドを支持するパッド支持面が軸受内周部よりも軸 受外周部に近い位置に設けられた時に達成される。主支持構造が２またはそれ以 上の半径方向に離れたビームをもつ場合、支承構造の全体は、軸受パッドがその 内端部において撓み変形を起こすように設計されねばならない。さらに、軸受パ ッドが半径方向に離れた複数のビームによって支持され、かつこれらのビーム間 の領域が直接的に支持されていない場合、軸受パッドは、凹状の流体保持溝を形 成するように撓み変形する。ここにおいても、流体力学的楔の形成においてこの 形成を行いかつそれを補助するように、支承構造内に圧電素子を組み込むことか できる。

本願発明のさらに他の側面によれば、本願発明の流体力学的軸受は、回転シャフ トに固定してハウジング内の静的支持面に対してシャフトを相対運動させること かできる。このように回転シャフトに取付けるべく適用される軸受の一般的な形 状は、静的ハウ少ングに取付けることを意図した軸受と大略においては同様であ るが、半径方向に反転した形状となる。もちろん、支持の方向を反転することに よる相違も存在する。上記のパッド部に相当するラニングパッド部は、半径方向 内方の支持構造に対して支持される。この支持構造は、軸受パッドを、ハウジン グの滑らかな面に対して流体力学的楔を生成するために半径方向内方および外方 に撓み変形するように支持する。加えて、この軸受がシャフトとともに回転する と、遠心力か軸受パッドに作用して、この軸受パッドをハウジングの滑らかな面 に向けて強制的に外方に押し付けようとする傾向を発生させる。このような構造 は、一般的には、軽負荷の応用例に最も適している。

本願発明はまた、好ましくは本明細書に開示したタイプの、あるいは本願発明者 による先行出願に開示したタイプの１またはそれ以上の流体力学的軸受を内装す るシールド軸受ハウジング組立体あるいはシールド軸受パックに関する。一般的 にはこのシールド軸受組立体は、静止ハウジング部と回転ハウジング部、および 、これら静止ハウジング部と回転ハウジング部との間に延出し、かつ回転ハウジ ング部か静ＩＦハウジング部に対して相対回転するときにハウジングの流体漏れ を防止するためのシール部材を備える。

上記回転ハウジング部は、シャフトに取付けられ、このシャフトとともに回転す る。かかる回転ハウジング部のシャフトへの取付けは、スプライン、ねじ、キー 、接着、溶接、熱収縮あるいはこれに類する手法のような種々の方法によって行 われる。上記静止ハウジング部はハウジングに固定され、かつ回転不能状態にお かれる。かかる静止ハウジング部もまた、スプライン、キー、接着、溶接、ある いはこれに類する公知の手法によってハウジングに対して固定される。

一般的には、静止ハウジング部と回転ハウジング部のいずれもぐ通常は静止部） 、２またはそれ以上の部材によって構成される。このことは、特に２以上の軸受 がハウジングユニット内にシールドされる場合に、ハウジングユニットの組立を 容易にする。

上記のシール部材は、Ｏリング、ベースシール、バッキングシール、リップシー ル、圧縮バッキングシール、Ｕ・カップ・バッキングシール、フランジあるいは ハツト状バッキングシール、■リング状バッキングシール、０リング状バツキン グシール、Ｔリング状バッキングシール、カップ状バッキングシール、およびも てきる。このシール構造は、確実なシール性能の維持が必要とされるか、低摩擦 性能をもったシールが必要とされるかのバランスによって決定すればよい。

上記シール部材、静止ハウジングおよび回転ハウジングは、これらが組み合わさ ってリング状または環状の部屋を形成するように作られる。■またはそれ以上の 流体力学的軸受、好ましくは本明細書に開示したタイプの軸受が上記の部屋の中 に配置される。そして、この部屋は、流体力学的流体によって満たされる。上記 流体力学的軸受は、互いに相対回転する回転ハウジング部または静止ハウジング 部のいずれかに一体的に形成され、あるいは固定状に取付けられる。軸受パッド 面と隣接する他方部材には、円滑な支持面が形成される。この軸受は、シャフト か回転すると、軸受パッドと上記支持表面との間に流体力学的模か形成されるよ うに設計される。このようにして、シャフトはフィルム状流体によって支持され る。

上記部屋には、どのようなタイプの流体力学的軸受を設けてもよい。このような 軸受としては、ラジアル軸受、スラスト軸受、ラジアル・スラスト複合型軸受、 あるいは上記三つのタイプの軸受のとの組合せも含まれる。さらに、本願発明の 重要な側面によれば、個別のスラストパッドを本願発明のスラスト軸受の代替と することもてきる。このスラストパッドとは、たとえば、本願発明者の先行米国 特許第４，６７６．６６８号明細書に開示されたタイプのものとすることができ る。ハウジング内に複数個の軸受を設ける場合、これらは、適正な作動を確実に するために、とりわけ軸心方向について緊密な関係となるように組み込まれるべ きである。

本願発明のその他の側面によれば、本願発明のシールド流体軸受ユニットは、標 準的なハウジングが異なる要求を満たすためのさまざまの標準的な軸受とともに 用いられうるモジュール構造とすることもできる。このモジュール構造の基本要 素は、ハウジング要素、すなわち、静止ハウジング部、シール部材、回転ハウジ ング部、ラジアル、スラストおよびラジアル・スラスト複合型軸受を各種組み合 わせたもの、および、適正な性能を確実にするために上記ハウジングを軸方向に 緊密に組み付けるためのクリップおよび／またはスペーサ類の各種組合せである 。このようなモジュール構造は、標準化された部品を使用してさまざまな結果を 得ることができ、流体軸受の製造において経済性を与える。このように、かかる モジュール構造は、製造のコスト面において潜在的な節約をすることができる。

本願発明によれば、本願発明の軸受のさまざまな製造方法もまた企図されている 。特定の製造方法の選択は、製造するべき特定の軸受の量と、使用する材質とに 大きく依存する。少量生産あるいはテストおよび／または成形Ｖあるいはこれに 類するものの製造のための試作品を作製する必要がある場合には、軸受か好まし くは厚肉チューブ体あるいはジャーナル部材のような金属円筒ブランクから作製 され、このブランクには、軸方向のおよび／または互いに向き合う孔あるいは溝 か機械加工され、そして、数値制御放電加工法、数値制御レーザ切削法、あるい は数値制御つ十−夕・ジェット切削法のいずれかによって半径方向の切り込みあ るいはスリットが設けられる。中程度の量の製造をする場合には、本願発明の軸 受は、好ましくは、本願発明にしたかうインベストメント鋳造法を利用して製造 される。大量生産の場合には、本願発明の軸受は、プラスチック、セラミ・ツク 、粉末状および非粉末状の金属、ならびにこれらの複合物のような広範囲の種類 の材料を用いて製造することかできる。この大量生産において、射出成形法、鋳 造法、粉末金属ダイカスト法、および押し出し成形法を含むさまざまな製造法が 経済性もって採用されうる。本願発明の軸受は、容易に型成形しつる形態に形成 することかできる。

要約すれば、本願発明は、公知の軸受に対して著しく優れた性能をもつとともに 、競合する軸受の製造コストの数分の１で製造しつる、ラジアル、スラストおよ びラジアル・スラスト複合型流体力学軸受なのである。さらに、本願発明は、回 転要素の支持のための応用において上述した軸受を容易に用いることができるシ ールド軸受装置なのである。

（このページ、以下余白） （このページ、以下余白） 「詳細な説明」 本願発明の軸受を理解しやすい方法て説明するにあたり、この軸受構造を、円筒 形ブランクに溝、スリット、孔あるいはその他の開口を設けることによって形成 されたものとして説明することが有効である。以下に説明するように、かかる方 法はしばしば、試作の軸受を製造するために有用な技法である。しかしながら、 このように円筒形のブランクを前提として述べることは、主として本願発明の理 解を助けるだめのものである。そして、本願発明の軸受の多くは円筒形ブランク から製造しうるものであるが、それらの全てがそのように製造される必要がない ということに留意するべきである。実際のところ、この軸受は、さまざまな手法 によって製造することができるのであり、そのいくつかは後に説明する。

図２を参照して説明すると、この図に示された構造は、ハウジング１０と、周方 向に配置され、かつそれぞれが上記ハウジング、ビーム１４および菌根部分１６ を含む支承構造によって支持された複数のパッド１２を規定するように形成され た溝およびスリットをもつジャーナル軸受組立体の一部分である。上記溝および スリットによって規定される軸受は、バットの周方向中心線１３ａ（図３）に関 して非対称となっている。したがって、図示された軸受は、”一方向ラジアル軸 受、すなわち、シャフトを一方向にのみ回転支持するラジアル軸受に適用される 。

図示された実施例において、軸受は、シャフト５を図に矢印で示された反時計回 り方向にのみ回転支持する。一方、もし、この軸受かパッドの中心線に関して対 称であれば、この軸受は、シャフト５を時計回り方向と反時計回り方向の双方向 に回転支持することか可能となる。すなオつち、この場合、軸受は、双方向軸受 となる。

各軸受バソＦＩ２は、先行縁１５ど後続縁Ｉ７とを含んでいる。先行縁は、シャ フトか回転するとき、その外周の点か最初に近づく縁として定義される。同様に 、後続縁は、シャフトか回転するときその外周の点か周方向に遅れて近づく縁と して定義される。シャフト５が正しい方向に回転しているとき、シャフトの外周 上の点は、流体フィルム上を、上記先行縁から軸受パッドを横切り、そして」二 記後続縁から離れるように移動する。最適な性能は、菌根部１６か軸受パッド１ ２、すなわち荷重を、バット１２の軸受円周方向中心線１３ａと上記後続縁１７ との間の点１６ａ（図３）、好ましくは上記中心線１３ａにより近い点において 支持する場合に得られる。上記ビーム１４はまた、上記先行縁と上記後続縁との 間に位置する点１４ａを支点として枢動するようになされるべきてあり、このよ うなビーム１４の撓み枢動の結果、後続縁１７はシャフトの中心方向に撓み変位 する。もちろん、上記の撓み変形の程度は、特に、ビームの形状および軸受に形 成された溝あるいはスリットの長さに依存する。

本願発明の理解を容易にするために、ジャーナル軸受あるいはスラスト軸受に関 連して説明するが、同様の軸受設計上の原理の幾つは、設計される軸受の形態の いかんにかかわりなく適用される。たとえば、いずれのタイプの軸受も、流体力 学的楔の形成という原理のもとて作動する。さらに、ジャーナル軸受の主軸線お よびスラスト軸受の主軸線はともに、これら軸受が形成される元の円筒形ブラン クの中心軸線である。パッドの軸受周方向のついての中心線は、パッドの幾何学 中心と軸受の主軸線とを通って半径方向に延びる線である。したがって、スラス ト軸受あるいはジャーナル軸受のいずれてあっても、それが中心軸線、すなわち 主軸線に関して対称であれば、これらの軸受は双方向軸受どなる。

スラスト軸受とジャーナルあるいはラジアル軸受との間には大きな相違がある。

その最も顕著な相違は、もちろん、それらか支承するシャフトの部位であり、し たかって、軸受パッド支持体の方向および／または姿勢である。たとえば、ジャ ーナル軸受は、シャフトの外周部を支持するが、スラスト軸受はシャフトの肩部 あるいは軸端部を支持する。その他の相違は、上記の基本的な相違から派生する 。

たとえば、ラジアルあるいはジャーナル軸受の場合、パッドが荷重の方向におい てその荷重を支持する。これに対してスラスト軸受の場合は、通常、すへてのバ ットか荷重を分担する。さらには、ジャーナル軸受は一般に、シャフトと軸受の 径差によって本来的に流体力学的楔を形成するが、スラスト軸受においてはこの ような本来的な流体力学的楔の形成はない。また、ジャーナルあるいはラジアル 軸受は、回転の安定性と荷重とを制御するが、スラスト軸受は、単に荷重を支持 するだけである。また、ジャーナル軸受の設計、特に流体力学的ジャーナル軸受 の設計は、スラスト軸受の設計よりもはるかに複雑であることに留意するべきで ある。それは、ジャーナル軸受の場合、半径方向のエンベロープを制限する必要 のために課せられる制約による。このような相違に適応するために、スラスト軸 受の形態は、ツヤ−ナル軸受のそれとは幾分異なるものとなる。しかしながら、 本明細書の開示事項から明らかなように、本明細書て説明される原理の多くは、 スラスト軸受にもジャーナル軸受にも適用可能である。

図ＩＡないし図ＩＤは、本願発明のシールド軸受ユニット構造か模式的に示され ている。これらの図に示されているように、シールドｔｚｆ）ジング組立体１は 、ハウシングに固定された静止ハウジング部２と、スプライン、ねじ、キー、溶 接、接着、熱収縮等によってシャフト５に固定された回転ハウジング部３と、上 記回転ハウシング部３と静止ハウジング部２との間のシールを行うシール部材７ と、上記シールドハウジングｌ内に装填された流体４と、上記回転ハウジング部 ３と静止ハウジング部２との間のラジアルおよび／またはスラスト支持を行うｌ またはそれ以上の流体力学的軸受とを備える。

一般的に、上記２つのハウジング部２．３の少なくとも一方は、分割可能になっ ている。通常、上記静止ハウジング部２は、軸方向に分割しうるか、または図Ｉ Ａないし図ＩＤに示されるように、取り外し可能なエンドキャップをもっている 。このようにハウジングを分割しうろことは、軸受構成要素をシールドハウジン グ内に組み込むことを容易にする。これらの図かられかるように、ある場合には 、分離可能なハウジング部分なしては、シールドハウジング内に軸受を組み込む ことか不可能になる。一方、図６Ａ、図２６Ａ１図２９Ｃ１図３１Ｄ、図３２Ｃ ，［ｆｆ１３３Ｄおよび図３７Ａに示されているように、互いに連結された二つ の部分からなるハウジングを用いることか、時には可能である。

図ＩＡないし図」Ｄは、一般的な軸受ハウジング構造内への流体力学的軸受の様 々な紹合せか示されている。軸受は模式的に描かれており、スラスト軸受を符号 ＴＢて示し、ラジアル軸受をＲＢて示し、ラジアル荷重とスラスト荷重を双方を 支承する軸受をＴＲて示している。これらの図に示されるように、種々異なるシ ャフト支持の要求に適応するために、多くの軸受の組合せか可能である。特にス ラスト荷重を受ける場合には、ハウジング内に軸方向の遊びか存在しなければ軸 受ユニットのより良好な作動か得られる。これらの模式的な図において、軸受組 立体はまた、ハウジングに対して軸受を定位置に保持するだめのスペーサＳおよ びクリップＣを含んでいる。各ハウジング部２．３はまた、構成部品を固定状に 配置するためのねし、スプラインあるいはこれに類する固定手段をもつことがで きる。上記スペーサＳはまた、スラスト、ラジアルあるいはスラスト・ラジアル ランナとして機能することができ、このことは、スペーサが軸受パッドが載る面 をもつ場合に可能である。

図ＩＡないし図ＩＤはまた、シールド軸受ユニットがモジュール構造をもつこと かできることを示している。特に、図ＩＡないし図ＩＤに示されるような標準的 なハウジングは、広範囲な軸受配置に適用することができる。標準的なハウジン グと、標準的な流体力学的スラスト、ラジアル、あるいはラジアル・スラスト複 合型軸受と、軸受を定位置に保持するとともに軸方向の遊びを除（ためのクリッ プおよびスペーサ等を用いることにより、種々の軸受特性を達成することができ る。上記スペーサには、スラスト部材が載ることができる滑らかな面か設けられ る。

もちろん、シールド軸受ユニットは、特別な軸受用として設計することができる 。特別なシールド軸受構造の例は、以下に説明される。この場合、ハウジングは 、それか収容する軸受を最適に支持するに必要な寸法に設定される。そうすると 、通常、スペーサおよびクリップを設ける必要はなくなる。

種々の形式のシール部材が、図における符号７に位置するシール用として用いる ことができる。そして、このシール部材は、あらゆる公知のバッキングシール、 リップシール、面シール、リーフシールあるいはそれに類するものが含まれる。

ｍｌＡないし１ｌｉ４１Ｄに示されるハウジングには特別な形状は必要ではない ことを認識するへきである。たとえば、このハウジングがラジアル軸受のみを支 持するために意図されたものである場合、半径方向に延長された方形の横断面を もっていることか適当である。一般に、図」Ａないし［１１Ｄに示されるような 軸方向に長いハウジングは、この軸受ハウジングか複数個の軸受あるいは軸受組 立体を収容するためのものである場合に用いられる。独立した軸受が収容される 場合、このハウシングは、軸方向により短いものとなる。上述したように、ハウ ジングを構成する各部は、必要であれば、所望の軸受形状の形成を許容するため にさらに細かく分割してもよい。上記回転ハウジング部は、単に円筒形をしたス リーブとすることかできるし、上記静止ハウジング部は、図ＩＡないし図ＩＤに 示されるように１またはそれ以上の端壁をもつ円筒状部材とすることができる。

上記静止ハウジング部２は、組立を容易にするための取り外し可能な端壁をもっ ている。

ハウジングのその他の形態の中には、図６Ａに示される互いに連結された筒状を もつものがある。

また、上記静止ハウジング部を筒状スリーブとし、回転ハウジング部を−Ｆ記筐 筒状スリーブ内周面に対するシールか施された外方に延びるフランジあるいは端 壁をもつ内側スリーブとすることもてきる。さらには、図示はしないが、静止ハ ウジング部または回転ハウジング部力沖央に延びるフランジをもっていてもよく 、これは、スラストランナ面を設ける上て特に有用である。もちろん、スラスト ランナ面は回転面あるいは静止ハウジング部に対してクリップで止められあるい は楔によって係止された、または、一方の面に対してねじ付けられたスペーサに よって形成することができる。

このように、はぼ円筒形をした空間を内部に含み、かっ、この円筒形の空間内に １またはそれ以上の流体力学的軸受を組み付は得る方法によって互いに回転し得 る、二つの部分をもつシールドハウジングを設けるための多くの方法かあること がわかる。特定のハウジング形状の選択は、このハウジング内にシールドされた 軸受組立体の性質、およびこの軸受か用いられるへき環境に依存する。

流体軸受用流体の選択は、特定の適用に依存する。しかしながら、一般的には、 モータオイルあるいはスピンドルオイル、またはトランスミッション流体が適当 な流体であろう。

特定の軸受の選択もまた、特定の適用に依存する。通常、公知の流体力学的軸受 か用いられ得る。しかしなから、本願発明は、改善された結果を得ることかでき る軸受を提供する。

次に、図２、図２Ａおよび図３を参照すると、パッド１２は、それが（流体フィ ルムを介し、て）支承するシャフトの半径あるいは外径の円弧と基本的に対応す る凹円弧面１３をもっており、各バラＩ・は、軸方向に延びる縁と１径方向に延 びる縁とによって規定されているのがわかる。上記軸方向に延びる縁は、先行縁 と後続縁とを含んでいる。図３において、ビームは、静的な状態（実線）および 撓み変位した状態（仮想線）の双方が示されている。図１に示されているように 、この支承構造の基本的な構成は、壁面に設けられた小さなスリットあるいは切 り込みによって達成される。典型的には、これらのスリットあるいは半径方向に 延びる切り込みは０．００２ないし０．１２５インチの幅をもっている。撓み変 形の度合いは、他の要素も含むが、上記切り込みの長さを変更することによって 変化させ得る。より長い切り込みは、より大きな撓み変形を生み出すより長いモ ーメント腕を作ることができる。そしてより短い切り込みは、撓み変形性が乏し くかつより高い荷重支持能力をもったビームを作る。上記切り込みあるいはスリ ットの長さの選択においては、共振を避けるための注意を払わなければならない 。

また、軸受の撓み変形特性を強制的に変更するための圧電素子１００あるいはそ の池の手段をこの支承構造内において上記パッドと支承構造との間に設けてもよ い。圧電素子を設ける場合、ワイヤ、金属ストリップ、あるいはその他の、圧電 素子に電流を供給するための手段を配設せねばならない。

ビーム１４の端部を図に示すように位置させることにより、図９に仮想線で示す ように、連結点１６ａを中心とする下方向への撓み変形が、パッド１２の後続縁 １７の内側への変位をうみ、先行縁１５の外側への変位をうみ、そして、バット １２をわずかに平坦化させる。かかる変形の結果として、流体か通過する上記バ ット面１３とシャフト５の外周面との間の隙間が模状となり、よく知られた流体 力学的支承作用を生み出す。理想的には、後続縁とシャフト間の間隔対先行縁と シャフト間の間隔の比は、■＝２からｌ：５である。換言すると、先行縁とシャ フト間の間隔は、後続縁とシャフト間の間隔の２ないし５倍とするべきである。

特定の適用のためのかかる理想的な間隔比あるいは楔比を得るためには、一体要 素の数、寸法、配置、形状および材料特性を含む適当な撓み変数を選択しなけれ ばならない。コンピュータに支援された在阪要素分析がかがる変数の最適値を選 択する最も有効な手段であることがわかっている。［理想的な模」は、所望の性 ｈヒ特性に依存することもまた留意されるへきである。たとえば、荷重支承能力 を最大にするための理想楔は、動力消費に関係する摩擦を最小にするための理想 模とは同一ではない。コンピュータで支援された解析は、６方向全ての方向（６ 自由度）の運動を許容する上述した形式の軸受において特に有用である。

かかる技術は、優れた結果を生んだか、一方、いくつかの場合において、模擬作 動条件のもとての最適な性能を得るへく設計された軸受か実際の作動条件のもと ては最適に作動しない場合があることもわかっている。本願発明の軸受は、検出 された作動条件に応じて、作動の不良をたたすべく調整することができるように することかできる。より具体的には、本願発明の軸受は、楔形状、パッド面およ び／または支承構造の撓み特性を物理的に変更するための池の要素を含むことか できる。この池の要素は喫の質を示す信号を順次受は取る中央処理装置（ＣＰＵ ）によって制圓しうる。たとえば、センサ類か温度、シャフトとパッドとの接触 、１ヘルク、振動、動力消費等の物理特性を検知することかてきる。センサ類か らの信号はＣＰＵに伝達され、最適な楔形状を示す条件と比較される。実際に検 知された条件と最適な楔特性を示す条件との間に実質的なずれかある場合には、 ＣＰＵは、楔を最適な楔形状とするへく強制的に調整するために、楔形状、バッ ト面および／または支承構造の撓み特性を物理的に調整する手段に対して信号を 送る。選択的に、あるいは付加的に、ＣＰＵは、「剛性を上げよ」あるいは［後 続縁を上げよＪのような手動による入力あるいは命令に反応するように構成する こともてきる。このような命令を受け取ると、ＣＰＵは、所望の結果を得るため の所定のルーチンを実行する。

喫の特性を物理的に変更するためにさまざまな手段か採用され得る。たとえは、 喫特性は、軸受支承構造の減衰特性を変更するために減衰室内に強制的に流体を 送り込むことによって物理的に変更することかできる。あるいは、支承ねしの撓 み特性を物理的に変更するために機械的なロッドあるいはジャックねしを支承構 造に接触させることかできる。これらの手段はいずれも電気的に制御することか できる。

検知された作動条件に応じて楔を物理的に調整するための多くの手段か用いられ 得るが、現在のところ、そのような最良の手段は、ｌまたはそれ以上の圧電素子 を軸受支承構造内のすきまあるいは支承構造と軸受パッドとの間に設けることで あると思われる。このような場合に圧電素子を設けると、バット形状およびその 方向を積極的に制御ないし調整することか可能となるし、支承構造の撓み特性に 影響を及はすことが可能となる。より具体的には、ある種の結晶あるいはセラミ ック材料に対して電流を流すと機械的な伸張力を生み出すことができるというこ とか知られている。電圧を変更すると、その結晶あるいはセラミック材料は、厚 み方向に振動する。しかしながら、直流電流が定常的に与えられている場合には 、厚みの変化は起こらない。このように、ある種の材料は電圧を与えると寸法か 変化することか知られているのである。この種の材料の中で著名なものには、水 晶、ロッシェル塩（酒石酸ナトリウムカリウム）、適正に分極されたチタン酸バ リウム、二水素リン酸アンモニウム、普通の糖およびある種のセラミックがある 。圧電効果を示すあらゆる材料の中で、安定性、高出力、温度変化および湿度に 対する安定性、および所望の形状への成形の容易性のような望ましい特性をすべ て備えるものはない。ロッシェル塩は高出力を示すが、湿気と空気からの保護が 必要であり、また、４５°Ｃを超える温度で使用することかできない。水晶は疑 いなく最も安定しているが、その出力は低い。水晶は、その安定性ゆえに、電子 振動機において安定化の目的できわめて普通に使用されている。

しばしば、上記水晶が、各面に電極を取付けるための銀被膜をつけられた薄状の 円板の形態に形成される。この水晶板の厚みは、所望の電気周波数に対応する機 械的共振周波数を提供する寸法に応じて決められる。この結晶は次に、周波数制 御をともなう適正な電気回路につなげられる。

多くの圧電素子のように単結晶状態で存在するものの他に、チタン酸バリウムの ように多結晶のものもある。そして、これらは様々な大きさおよび形状に形成す ることができる。圧電効果は、この素子が分極処理の対象となって初めて現れる 。

上記の圧電素子は、本願発明のどの流体力学的軸受の空間内にも配置することか できる。しかし、支承構造内あるいは支承構造と軸受パッドとの間への圧電素子 の配置の利便性は、もちろん、上記支承構造と軸受パッドとの間の間隔あるいは 上記支承構造内の間隔に依存する。後述する軸受には様々な種類の内部的空間か 設けられており、また、かかる内部空間の実際の大きさは軸受の大きさに依存し ているため、後述する種々の形態から圧電素子で制御される軸受としての使用の ための選択を行うことは、他の要素の中で、使用するべき軸受の直径に依存す支 承構造内の開［コか比較的大きな軸受に対しては、図２、図８、図２５、図３１ および図３７に示された軸受にしたかった構造の軸受が適当である。一方、内部 の空間が非常に小さい小型の軸受に対しては、図３２あるは図３８に示されたタ イプの軸受がより適当である。

圧電素子の大きさが支承構造の各要素の大きさに近づくと、この圧電素子による 軸受構造全体に対する効果が比例的に大きくなるということに留意するべきであ る。通常の環境のもとては、圧電素子は、軸受性能のわずかな修正を行うことの みを意図している。この場合軸受は、圧電素子の機能がない場合でさえ、最適に 近いからである。このように、図３２において軸受の支承構造内の空間を満たす 圧電素子を設けると、軸受の基本的特性を、流体力学的軸受から圧電的に制御さ れる軸受に変更することができる。ある場合には、このことが望まれる。

たとえば、図２および図２Ａに示される軸受には、支承構造内において支承構造 と軸受パッドとの間に介装された圧電素子１００を含ませることができる。電気 的なリード（図示略）が圧電素子のそれぞれに接続される。電気的リードへの電 流供給は、制御装置によって制御される。好ましくは、この制御装置は、流体力 学的楔の状態をモニタリングするセンサ類から得られる信号に応答して、あるい は手動入力された信号に応答して、全ての圧電素子を制御する中央処理装置（Ｃ ＰＵ）を含む。

本願発明の軸受における圧電素子１８を制御する制御装置の一例は、流体力学的 模の特性を示す条件をモニタする様々なセンサ類からの入力信号を受け取るＣＰ Ｕを含む。たとえば、このＣＰＵは、温度センサ、ノイズセンサ、シャフトとパ ッド間の接触センサ、動力消費センサ、トルクセンサおよび／またはひずみセン サからの信号を受け取る。これらのセンサ類から入力された信号は、次に、適正 な楔形態を示す続出専用メモリ（ＲＯＭ）に格納された数値と順次的に比較され る。このＲＯＭには、「最大荷重支承能ブ月あるいは「低摩擦／低出力」のよう な１またはそれ以上の所望の模形態のための数値を格納しておくことができる。

検知された条件が適正な範囲外にあると判断されると、適当な修正量を決定する ための診断解析か実行される。この診断解析の結果として、解析による決定、必 要ならば、圧電素子のための決定か行われ、そうして、この圧電素子への必要な 負荷か行われる。

図８の軸受には、流体力学的模の好適な調整をするために、選択された領域にお いて圧電素７−ｉｏｏを含ませることができる。ここにおいても、リード（図示 略）が各圧電素子につながれ、この圧電素子への電流の制御が上述したタイプの 制御装置によって行オ〕れる。図２５の軸受は、軸受パッド１３２の下方向への 撓み変形量を正確に制御することができるようにするための、支承構造と軸受パ ッド１３２との間に位置させられた圧電素子１００を含むことができる。この特 定の例においては、圧電素子１００は軸受パッドのそれぞれに対して同じ位置に 設けられており、これにより、圧電素子は、単一の機能、すなわち、軸受パッド の下方向への撓み変形を制御する機能をもつ。当然ながら、付加的な圧電素子１ ００を、所望により、池の目的のために他の部位に設けることもできる。ここに おいても、圧電素子１００はこれに接続されたリード（図示略）を備えており、 このリートへの電流は、上述したタイプの中央処理装置によって制御される。

次に、図３１の軸受が、検知された作動条件にしたがって流体楔を選択的に調節 することがてきるように、選択された領域に配置された圧電素子１００を含むこ とかできる。ここにおいても、リードがこの圧電素子に接続されており、リード 線を介する圧電素子への電流は、上述したタイプの制御装置によって制御される 。なお、圧電素子への電流は、手動で操作しつる電気的制御装置によって制御す ることもてきるということに留意するべきである。しかしながら、中央処理装置 を用いることによって、より良好な結果か得られると思われる。

図３７のラジアル・スラスト複合型軸受は、支持構造と軸受パッドとの間の空間 に導入された圧電材料１００を含むことができる。この圧電材料に接続されたリ ートかこの圧電材料に対して選択的に電流を与え、圧電材料の寸法を変化させる 。その結果、この軸受の撓み変形特性か制御され、上記リードへの電流、すなわ ち上記圧ｉ材料への電流は、好ましくは、中央処理装置によって制御するのがよ い。

同様にして、本願発明のいずれの軸受も、その撓み変形特性を調整することがで きるように１または複数の圧電素子を含むことができるのである。

次に、図４および図５を参照すると、本願発明の特徴を組み込んだ軸受の第二の 実施例か示されている。この軸受は、軸受パッド３２をもつ軸受ノλウジングを 規定するためのスリットまたは切り込みか形成されており、上記軸受パッド３２ は、このバットから実質的に単一の直線に沿って延びる一対のビーム部３４ａ。

３４ｂをもつ支承構造によってハウジングに対して支持されている。さらに、こ のバットには、パッド支持面３４ｐｓのみにおいてビームによって支持されるよ うに、アンダーカットを施すことができる。図５を参照すると、ビーム３４，３ ４８は、このビームのための片持ち支持体として機能する菌根状ビーム端３６゜ ３６ａをもっているのがわかる。図４から明らかなように、図５の斜視図には、 パット３２の一部分のみが示されている。完全なパッドは、図４に示された軸受 の変形例を示す図５ａおよび図５ｂに示されている。これらの図かられかるよう に、パッド支持面３４ｐｓは、先行縁３５よりも後続縁３７に近いところに位置 している。この構造によると、図７に示されるように、ビームの中間部分におい てビームのねじれか起こり、図示のようなねじれ撓みが起こる。ここにおいても 、主たる撓み変形性は、軸受ハウジング壁を貫通して形成された小さな切り込み あるいはスリブ１−によって選へるのである。このような切り込みは、軸受パッ ドに対して６自由度（すなわち、バットが、Ｘ、ＹおよびＺ軸回りに回転するこ とができるとともに、十Ｘ、−ｘ、　＋ｙ、−Ｙ、＋Ｚおよび−Ｚ方向に変位す ることかできる）を与え、流体力学的喫の形成を最適化するように設計される。

切り込みまたはスリットをビーム部３４ａ、３４ｂを形成するように壁を貫通す る手前で終わらせると、パット３２は、図５八に示されるように連続した円筒形 の膜状部分３４ｍによって支持されることになる。この膜状部分は、その上にパ ット３２か支持される流体防振部材として機能する。切り込みは、図４における 点ＡおよびＢで終わらせる。上記膜状部分の撓み変形性と流体潤滑剤とか相まっ て、防振作用を変化させるとともにパッド３２をハウジングから隔離するための 手段か提供される。図」ないし図３に示された軸受と同様に、図」ないし図７に 示された軸受も、そのパットの中心線に関して非対称となっており、したがって 、これらの軸受は、単一方向用の軸受である。

したかって、この軸受は、外方に向けて撓み変形する先行縁３５と、内方に向け て撓み変形して流体模を形成する後続縁３７とをもつ。ここにおいても、後続縁 とシャフトとの間の間隔対先行縁とシャフトとの間の間隔の比、すなわち喫比は 、Ｉ　２ないしｌ・５とするへきである。さらに、パッド３２に対するビーム３ ４の、バット゛支持部３７ｐｓの位置によって主として決定される荷重の作用中 心の位置は、ここにおいても、パッド表面の軸受周方向についての中心線と後続 縁との間、好ましくは上記中心線帯りとするべきである。

図５Ｂに示されるように、ビームは、単に切り込みあるいはスリットを点Ａおよ びＢから下方に延ばすことによって、図５に示す例よりも簡単に形成することか できる。

図６ａは、図６に示されるタイプの軸受をシールド軸受ユニットとしたものを示 している。図に示されるように、軸受は、静止ハウジング部２に対して、公知の 手法、たとえば、スプライン、ねじ、クリップ、接着、あるいはこれらの組合せ によって固定されている。軸受バット３２は、回転ハウジング部３の回転面を支 承するために適用されている。この回転ハウジング部３は、シャフトに対し、ス プライン、ねじ、熱収縮、あるいはこれに類する手法によって固定されている。

軸受は、流体力学的な流体４および静止ハウジング部と回転ハウジング部とを互 いにシールするシール部材７によって取り囲まれている。上述したように、静止 ハウジング部２は静止シャフトハウジングに対して固定され、かつその一部とし て機能し、回転ハウジング部３はシャフト５に対して固定されて、このシャフト ５の延長部分として機能する。その結果、シャフト５が回転すると、回転ハウジ ング部３は固定ハウジング部２およびこれに連結された軸受に対して相対回転す る。このようにして、シャフトは回転ハウジング部を介して軸受によって支持さ れる。

図８を参照すると、本願発明の特徴か組み込まれた軸受の第三の実施例が示され ている。この例においては、ビーム支持構造上にビームを形成するように、内部 スリットあるいは切り込みか設けられている。より具体的には、この軸受には、 ビーム４２，４４によってハウジングに対して支持されるパッド４０を規定する ように溝およびスリットあるいは切り込みか形成されている。バット４０は、支 持基ｔｆ！４０ａ、４０ｂにおいてビーム４２．４４に連結されている。そして ビ−ムとハウジングとの連結は、支持基板４６．４８によってなされている。こ の場合において、軸受は、軸受壁を貫通して形成された細幅の切り込みあるいは スリットによって形成される。バット面の下に位置する切り込みあるいはスリッ ト６０は、荷重を受けてパッドが変形し、流体潤滑剤を導入するためのエアフォ イルを形成するように付加的な撓み変形性を付与する。このようにして、軸受パ ッドは、二点支持によるビーム支持構成とした結果、ばね状膜として機能する。

ラジアル・スラスト複合型ユニットにおいて用いられる図８に示すタイプの軸受 は、図４３および図４３Ａに関する説明において後述する。

図１０Ａは、荷重を受けた時のパッド４０の撓み変形の状態を示す。図に（誇張 して）示されるように、このパッドは、荷重を受けたときエアフォイル形に撓む ように形成し、かつ支持することかできる。このエアフォイルは、軸受性能を劇 的に改善する。図から明らかなように、このパッドは、Ｘ、　Ｙ、およびＺ軸線 周りに回転することができるとともに、Ｘ、　Ｙ、およびＺ方向に変位すること かてきるのてあり、６自由度を有している。ここにおいても、この構造は、最適 な流体力学的楔の形成を行うことができる。

図９には、荷重を受けて平坦化する場合のバット４０の固有の局部的撓みが示さ れている。このような撓み変形は、図３および図１Ｏに示される支持構造の撓み 変形と組み合わさるか、その撓み変形の度合いか比較的小さいものである。かか る変形の組合せの正味の結果として生しる形状は、図３および図１０に示された 形状に対し、パッドの円弧状表面かわずかに平坦化したものとなる。

図３１１図３２Ａは、本願発明によるジャーナル軸受の別の実施例を示している 。この軸受構造は、双方向用軸受であるとの点で先に述へた軸受とは異なる。

すなわち、この軸受は、図３１において時ｉ１回り方向用としても、反時計回り 方向用としてもシャフトを支承することかできる。この軸受は、軸受パッドか軸 受の主軸線６０６とパッドの幾何学的中心とを通る半径方向の線６０６ａとして 規定される中心線に関して対称となっているので、双方向用軸受である。先に述 べたツヤ−ナル軸受の場合と同様に、図３１および図３１Ａの軸受も、複数の円 周方向に間隔配置された軸受バット６３２を規定するように、複数の細い半径方 向および円周方向のスリットか形成されている。

各軸受パッド６３２のための支持構造は、図８のジャーナル軸受の支持構造と多 少類似している。詳しくは、各軸受パッド６３２は、ビーム支持構造によって二 つのパッド支持面６３２ｐｓにおいて支持されている。各パッド支持面６３２ｐ ｓにおいて軸受パッド６３２に連結されているビームのネットワークは、いずれ も同一であり、対称構造を有するので、この軸受は、双方向用軸受となる。説明 を簡単にするために、ここては、この軸受の一つのパッド支持面を支持するビー ムネットワークについてのみ説明するが、他のパッド支持面も同様に支持されて いる。図３１に示されるように、はぼ半径方向に延びる第１ビーム６４０は、軸 受パッド６３２に対してパッド支持面６３２ｐｓにおいて連結されている。はぼ 円周方向に延びる第２ビーム６４２か第１ビーム６４０の半径方向外方端に連結 されており、はぼ半径方向に延びる第３ビーム６４４が第２ビーム６４２から半 径方向内方へ延びており、はぼ円周方向に延びる第４ビーム６４６が第３ビーム ６４４の半径方向内端部から延出している。さらに、はぼ半径方向に延びる第５ ビーム６４８か、第４ビーム６４６から半径方向外方に延出し、支持構造のハウ ジング部分に連結されている。要約すると、図３１に示される各軸受パッド６３ ２および軸受は、１０個のビームと軸受ハウジングとによって支持されている。

さらに、後述するように、パッド支持構造のハウジング部に複数の半径方向の溝 を円周方向に間隔をおいて形成することにより、または、周方向に連続する溝を 形成することにより、この支持構造のハウジング部を複数のビームあるいは膜状 部材として機能するように設計することができる。図８の軸受と同様に、パッド 面の下に形成された切り込みあるいはスリットは荷重を受けた場合に変形して、 潤滑剤を導入するためのエアフォイルを形成するように付加的な撓み変形性を与 えることにもまた留意するべきである。このようにして、軸受パッドは、ビーム によって支持される２点支持構造としたことにより、ばね状膜として機能する。

図３１Ａは、図３１の半径方向断面であり、第３ビーム６４４と、軸受パッド６ ３２とハウジングとを示している。

図３１Ｂは、シールド軸受ユニットの形態とした図３１および図３１Ａのタイプ の軸受を示している。この図に示されるように、軸受の外周面は静止ハウジング 部２に対して固定されている。軸受パッド６３２は、回転ハウジング部３の回転 部を支承するために用いられている。この軸受は、流体力学的流体４と、静止ハ ウジング２および回転ハウジング３を互いにシールするシール部材７とによって 取り囲まれている。上述したように、静止ハウジング部２は、静止シャフトハウ ジングに対して固定されていて、その一部として機能し、回転ハウジング部３は 、シャフト５に固定されてその延長部分として機能する。その結果、シャフト５ か回転すると、回転ハウジング部３は静止ハウジング部およびこれに連結された 軸受に対して相対回転する。このようにして、軸受は、回転シャフトを回転ハウ ジング部を介して支承する。

図３２、図３２Ａおよび図３２Ｂは、本願発明にしたがうジャーナル軸受のさら に別の実施例を示している。この軸受構造は、円筒形ブランクに比較的大きな溝 および開口を形成することによって軸受パッドおよびその支持構造体か規定され ているという点においてすてに説明した各軸受構造とは異なっている。通常、こ の実施例の軸受は、すてに説明した各実施例の場合のように放電加工やそれに類 する技法によるよりもむしろ、ブランクに切削加工を施すことによって形成され る。図３２に示された軸受構造の一つの利点は、きわめて小さな軸受を必要とす る適用例において、軸受を製造することが容易であるということである。すなわ ち、図３２、図３２Ａ、図３２Ｂにおいては、軸受を形成するのに必要な切り込 みあるいは開口か軸受全体の大きさに対して比較的大きいので、これを正確に形 成することか容易だからである。これに対して、たとえば、図１、図４、および 図８の軸受構造ては、軸受全体の寸法に対して著しく小さい切り込みや開口か必 要とされるので、軸受全体の寸法を小さくするには、微小な切り込みを形成しな ければならず、この切り込みを正確な寸法に成形するのか困難である。さらに、 大きな溝あるいは開口は、大きな切り込みが形成された軸受を型成形あるいは押 し出し成形することを容易にし、そしてまた、強固な軸受パッド−次構造を備え たきオ）めで大きな軸受を必要とする応用例にも適用することかできる。

図３２に示される軸受パッドはそのパッドの中心線７０６Ａに関して対称となっ ている。したがって、この軸受は双方向用軸受である。さらに、図３２Ｂの斜視 図において最もよく表れているように、この軸受は、隠れた開口のない連続する 断面をもっている。したかって、この軸受は、容易に押し出し成形あるいは型成 形し得る。もちろん、パッド支持構造は、その断面において不連続部分を設ける ことにより、たとえば半径方向に延びる円周方向の溝あるいは半径方向に延びる 非対称の開口を設けることによって、支持構造を変更し、これによって軸受の性 能特性を変更することができる。なおこの軸受の主軸線は符号７０６で示されて いる。

図３２に示されるように、この軸受は、円周方向に間隔配置された複数の軸受パ ット７３２を有している。各軸受パッド７３２は、この軸受パッドにパッド支持 面で連結された半径方向に延びる一対の第１ビーム７４０を含む支持構造によっ て支持されている。各第１ビームは、はぼ円周方向に延びる第２ビーム７４２に よって支持されている。第２ビーム７４２は、ハウジングまたは支持基板７４４ に対して片持ち状に連結されている。この軸受においては、ビーム７４０を主支 持構造と見ることかでき、ビーム７４２を二次支持構造と見ることができる。

そして支持基旧７４４を三次支持構造とみることができる。

図３２において第２ビーム７４２は、支持構造のハウジング部分に複数の軸方向 に延びる円周方向に配された溝７５０を設けることによって規定されている。

双方向軸受としての対称性を維持するために、この溝７５０は、軸受パッド７３ ２か周方向に間隔をあけて配置されているのと同様にして、パッドの中心線７゜ ６ａに関して周方向に間隔か開けられている。当然のことなから、すてに説明し たとの軸受構造においても、同様な周方向に間隔を開けて配置された軸方向溝を 形成することかできる。たとえば、すてに述べたように、このような溝は、図３ １および図３１Ａに示された軸受構造の外周面に、付加的なビーム状支持を提供 するために形成することができる。

図３２Ａは、図３２に示された軸受の一部分の半径方向断面図である。この断面 図において、軸受パット７３２および第１ビーム７４０か表れている。

図３２Ｂは、図３２の軸受の斜視図である。この図において軸受の外周は、外周 部の変曲状態を強調するために多少セグメント状に描かれているが、外周の変曲 部は、実際には連続的なものとなっている。

図３２Ｃは、図３２、図３２Ａおよび図３２Ｂに示されるタイプの軸受をシール ド軸受ユニットの形態としたものを示している。これらの図に示されるように、 軸受の支持基（艮部７４は、静止ハウジング部２に対して固定されている。軸受 ）々ッド７３２は、回転ハウジング部３の回転面を支承するために用いられてい る。

この軸受は、流体力学的流体４と、静止７％ウジング部２および回転１１ウジン グ部３を互いにシールするためのシール部材７とによって取り囲まれている。上 述したように、静止ハウジング部２は、静止シャフトハウジングに対して固定さ れてその一部として機能し、回転ハウジング部３は、シャフト５に対して固定さ れてその延長部として機能する。したかって、シャフト５か回転すると、回転ハ ウジング部３は、静止ハウジング部２およびこれに連結された軸受に対して相対 回転する。

図３３は、本願発明にしたがったジャーナル軸受構造の他の例を示している。

図３２の軸受と同様に、この図３３の軸受には、比較的大きな溝あるいは孔が形 成されている。とりわけ、等間隔に配置された半径方向に延びる複数の内周上に 設けられた溝が、周方向に間隔配置された軸受パッド８３２を規定している。こ の軸受パッド８３２は、さらに、軸方向に延びる一対の溝によっても規定されて いる。この一対の軸方向に延びる溝８３４，８３５は、図３３Ｂ１および図３３ ０に示されているように、円筒形のブランクの平面状の端面から対称的に切り込 まれて形成されている。この軸受支持構造は、上述した構造的特徴と、周方向に 間隔配置された対称的な複数の浅い孔８３８と、周方向に間隔配置された対称的 な深い孔８３７とによって規定される。上記のような「隠れた」孔８３７，８３ ８の存在によ頃図３３の軸受構造は、押し出し成形することもできず、二つの金 型によるＨり成形、すなわち、簡便な型成形をすることもできない。

図３３Ａに最もよく表れているように、上記の深い孔８３７は各軸受Ｊ＜−ｙド のための支承構造を規定するように軸方向溝８３６と交差させられている。この ノくット支承構造はさらに、円筒形ブランクの外周から切り込まれた周溝８３９ によっても規定される。

図３３ないし図３３Ｃかられかるように、上述した構造部材を設けることにより 、軸受パッド８３２を直接支持するビーム８４０を含む軸受パッド８３２のため の支承構造か形成される。この支承構造は、さらに、孔８３７および８３８によ って一部規定された複数のビームからなる二次支持体と、二つの連続ビーム８８ ２からなる三次支持体を含んでいる。孔８３７および８３８によって一部規定さ れた複数のビームからなる二次支持体が、ビーム８４０を三次支持体である連続 ビーム８４２に連結している。

図３３ないし図３３Ｃに示された軸受の支承構造は、主軸線８０６から延ばされ たパッド中心線８０６ａに関して非対称であるので、この軸受は、一方向用の軸 受である。さらに、図３２の軸受のように、この軸受は、特に、きわめて小さな 軸受かめられる場合に相応しい。なぜなら、この軸受およびその支承構造を規定 する溝あるいは孔が比較的大きいために、これらをより製造しやすいからである 。

図３３Ｄは、図３３および図３３Ｃに示されたタイプの軸受をシールド軸受ユニ ットとしたものを示している。これらの図に示されているように、軸受の連続ビ ーム８８０か静止ハウジング部２に対して固定されている。軸受パッド８３２は 、回転ハウジング部３の回転面を支承するために用いられている。この軸受は、 流体力学的流体４と、静止ハウジング部２および回転ハウジング部３を互いにシ ールするためのシール部材７とによって取り囲まれている。上述したように、静 止ハウジング部２は静止シャフトハウジングに対して固定されてその一部として 機能し、回転ハウジング部３はシャフト５に対して固定されその延長部として機 能する。したがって、シャフト５か回転すると、回転ハウジング部３は、静止ハ ウジング部２およびこれに連結された軸受に対して相対回転する。このようにし て、上記のシャフトは、回転ハウジング部３を介して上記軸受によって回転支持 される。

図３４および図３４Ａないし図３４Ｄは、本願発明にしたがうジャーナル軸受構 造のさらに池の例を示している。図３４の軸受構造は、その軸受パッドおよびバ ット支承構造か図示されているような比較的大きな溝および孔によって規定され ている点において、図３３の構造と近似している。軸受パッド９３２のための支 承構造は、軸受バット８３２のための支承構造と近似している。特に、軸受パッ ド９３２のそれぞれのための支承構造は同一であるとともに、この支承構造は各 軸受パッドに関して非対称である。したがって、図３４に示された軸受は、一方 向用の軸受である。さらに、この支持構造には「隠れた」開口が含まれているた め、この軸受は押し出し成形も、あるいは二つの金型による単純な型成形もでき ない。

図に示されているように、軸受支承構造は、主支持構造を含んでおり、この主支 持構造は、軸受パッド９３２に対して連結されるとともに対称配置された開口９ ４２によって部分的に規定される一対のビーム状部材９４０を含んでいる。この 軸受の外周に形成された浅い周溝は、一対の連続状ビーム要素９８０を含む三次 的な支持構造を規定している。ビーム９４０を連続ビーム９８０に連結するため のビーム・膜ネットワーク９６０からなる二次支持体は、複数の対称的に配置さ れた大きな孔９４４と、複数の対称的に配置された小さな孔９４６と、複数の非 対称的に配置された小さな孔９４８とを形成することによって規定されている。

複数の非対称に配置された小さな孔９４８により、この支持構造は、いっそう撓 み変形性か与えられ、上記の孔の方向にバイアスされ得る。

図１５ないし図１８は、本願発明にしたかった一体構造の流体力学的スラスト軸 受の例を示している。先に述へたように、本願発明にしたがうスラスト軸受は、 本願発明のジャーナル軸受と同様の特徴の幾つかを組み入れている。たとえば、 ジャーナル軸受のように、本願発明のスラスト軸受もこの軸受か形成される元の ブランクの中心軸線として規定される主軸線をもっている。また、軸受パッドは 、上記主軸線からバットの幾何学的中心を通って半径方向に延びる中心線をもっ ている。このスラスト軸受か上記半径方向に延びる中心線について対称であれば 、この軸受は双方向用軸受であり、この軸受か上記半径方向中心線について非対 称であれば、一方向用軸受である。しかしながら、ジャーナル軸受との機能上の 相違からスラスト軸受は幾分異なった形状をしている。たとえば、図１５ないし 図１８に示されるスラスト軸受は、実質的に同一な形状の複数の軸受パッド１３ ２を含んている。図１８は、軸受バット＋３２における外周線を分割する線ＣＤ Ｍと半径線を分割するＭＲＤＬとを示している。軸受パッド１３２のパッド面は 、支承されるへきシャフトの軸線および軸受の主軸線と直交する平面内に存在す る。

もちろん、このパラ）−面か負荷を受けて撓み変形したり、この軸受が組み込ま れた状態あるいは静的な状態においてシャフトに接触するようにわずかに歪んで いることか望まれる場合には、軸受バット面は幾分非平面となり、そして支承さ れるべきシャフトの軸線あるいは上記主軸線に対して幾分歪んでいてもよい。

本願発明のスラスト軸受の設計において特に考慮するべき重要な点は、流体の漏 れの防止である。この目的は、バッド支承構造を、負荷時において軸受パッドの 内側縁か下方向に撓み（図１６参照）、外側縁が上方に撓むように設計すること により、かなりの程度にまで達成される。本明細書に説明する全てのスラスト軸 受は、かかる方法によって設計されうる。たとえば、図１６に示される軸受にお いては、軸受パッドの内側縁に対するよりも外側縁により近いパッド支持面１３ ４ｐｓにおいて、ビーム１３４がバット１３２に対して接続されている。このよ うに、上記パッド支持面１３４ｐｓは図１８に示される半径分割線ＲＤＬの半径 方向外側に位置している。したかって、この軸受は、負荷状態において軸受の内 側縁が下方向に撓むように設計されている。

上述したように、パッｌ’形状および／またはその撓み特性は強制的に変更しう る。たとえば、圧電素子か上記バット形状あるいは撓み特性を強制的に変更する ために用いられる。スラスト軸受の場合、圧電素子は、軸受パッドを下方向に撓 ませるために用いることかできる。所望であれば、バッド支承構造内に圧電素子 でてきた支持体（図示時）を設けることもできる。

作動において軸受パッドの内方縁が下方向に撓むことは、支承されるシャフトか ら遠ざかる方向に撓むことであり、軸受パッドの外方縁が上向きに撓むことは、 上記シャフトに向かって撓むことである。軸受パッドの撓みのこのような向きは 、流体に遠心力か作用する結果として生じることがある流体力学的流体の損失を 防止する。

流体力学的流体の漏損は、軸受パッドを負荷時において軸受パッドか潤滑剤保持 ポケットを形成するように変形するように支持することにより、さらに減じられ る。一般に、そのような支持は、軸受パッドが半径方向または周方向に離れた複 数のビームによって支持され、かつ、各ビーム間の領域か直接的に支持されずに 、この支持されないバッドの中央領域が流体保持チャンネルを形成するように外 側に変形する傾向をもつ場合に達成される。以下に説明する図２９には、上記の ような半径方向に離れたビームをもつ軸受の一例か示されている。上記ビームが さらに離れていれば、より大きな潤滑剤保持ポケットか得られる。同様にして、 ジャーナル軸受においても、軸方向あるいは周方向に離れたビーム支持体および これらのビームの間の支持されない領域を設けることにより、潤滑剤保持チャン ネルを形成することができる。また、この流体保持ポケットを形成しあるいはこ れを補助するために、圧電素子あるいはその他の部品を用いることができる。

図１５および図１６に最もよく表れているように、各軸受パッド２は、その全周 にわたって面取り部１３２ｂか設けられている。この面取りの目的は、潤滑剤の 流入および流出損失を少なくすることである。

各軸受パッド１３２は、主支持体によって支持されており、この主支持体は、図 示例では、軸受パット支持面１３４ｐｓにおいてパッドを支持するビーム状支持 部材１３４を含んでいる。各ビーム＋３４は、ビームに支持されたビームあるい は膜状部材＋３６のような二次支持部によって支持されている。上記ビームある いは膜状体１３６は、一対のビーム状部１３８ａ、１３８ｂのような三次支持部 材によって支持されている。

上記ビームあるいは膜状部１３６に孔または開口１４２を設けることにより、連 続的な膜状体１３６か複数のビーム１３６になる。孔または開口１４２か膜状体 １３６に設けられていない場合には、上記膜状体は連続的な膜状体として機能す ることはもちろんである。場合によっては、内側のビーム状部１３８は、短い基 板状ビームに置き換えてもよく、あるいは上記二次支持体か片持ち状に支持され るように三次支持体を規定するへく省略してもよい。結局、上記孔または開口か 主軸線に関して対称に配置されているために、この軸受は、上記主軸線に関して 対称であり、したかって、双方向用軸受である。

図１５、図１７および図１８に示されるように、上記連続状の膜状体を分割して これを分離されたビームとるする孔または開口４２は円形となっている。このよ うに円形の開口を用いると、軸受材料に対してかかる円形開口は容易にドリル形 成できることから、軸受試作品を作製するのを容易化する。このことは、本明細 書に説明するすべての軸受についていえることである。いったんこのような円形 開口を設けると、この開口をビームあるいは膜状部材３６を通過してさらに軸受 パソｔ”＋３２の下方部まで延長し、ビーム状部材１３４を規定する場合に有利 である。すなわち、図１５に表れているように、パッド支持面１３４ｐｓの横断 面およびビーム＋３４の側壁が円弧状に表れているからである。

ビーム部材の形状は、製造上の都合によって左右され得るが、この形状はまた、 各個別の軸受の性能に影響を及はす。このように、図１５ないし図１８に示され るスラスト軸受を含む本明細書に説明する軸受の特定の形状は、主として試作を 容易に製造するようにすることに起因したものであるが、特定の応用において優 れた結果を生み出すこともまたわがっている。もちろん、パッド形状のいかなる 変更も、たとえば、このパッドを支持するビームの曲げ特性あるいはねじり特性 を変更することになって軸受の性能特性に影響を及ぼす。このように、ビーム、 バット、および膜状体の他の形状を考慮する場合、製造の容易性と、軸受性能に 対するビーム、パッド、あるいは膜状体の形状による効果とが考慮されねばなな い。

図１５Ａは、図１５ないし図１８に示されたタイプの二つの軸受をシールド軸受 ユニットとしたものを示している。この図に示されているように、軸受のビーム 状部１３８は、静止ハウジング部２に対して固定されている。回転ハウジング部 は、これと一体に形成された、または、スプライン、あるいはねじあるいはこれ に類する手法によって回転可能に連結されたスラストランナＲを含んでいる。

軸受パットは、上記回転ハウジング部３の回転スラストランナＲの対向面を支持 するように設けられている。この軸受は、流体力学的流体４と、静止ハウジング 部２および回転ハウジング部３を互いにシールするためのシール部材７とによっ て取り囲まれている。上述したように、静止ハウジング部２は静止シャフトハウ ジングに対して固定されてその一部として機能し、回転ハウジング部３はシャフ トに対して固定されてこの延長部として機能する。このように、シャフト５が回 転すると、回転ハウジング部３は、静止ハウジング部２およびこれに連結された 軸受に対して相対回転する。このようにして、軸受は、シャフトに作用するスラ スト荷重をシャフトランナを介して吸収する。もちろん、スラスト荷重の支承を 一方向にのみ行うことで十分な場合には、単一のスラスト軸受をハウジング内に 組み込むことが可能である。

スラスト軸受の形状の他の例が図２１ないし図３０および図３８ないし図３９に 示されている。これらの図に示された軸受と図１５ないし図１８に示された軸受 構造との間の相違は、主として、主支持部、二次支持部および三次支持部の構造 の相違にある。

かかる他の軸受形状の一つか図２１ないし図２４に示されている。図２１はこの 軸受の頂面図であり、図２２はこの軸受の縦断面図であり、図２３はこの軸受の 底面図であり、図２４はこの軸受の斜視図である。この図２１ないし図２４に示 された軸受は、二つの重要な点を除き、図１５ないし図１８の軸受と近似してい る。第一に、図２１ないし図２４の軸受は、図１５に示されるような垂直支持ビ ームの代わりに角度を付けられたあるいは傾斜させられた支持ビーム＋３４ａを 含んでいる。第二に、この軸受は、上記傾斜ビーム１３４を貫通する筒状開口を 形成するために支持ビーム１３６を貫通して延びる付加的な孔１３４を含んてお り、この孔は、支持ビームに長円状の開口を形成するようになっている。上記長 円状の開口はビームを一対の複雑な帯状体に分割しており、その帯状体の形状は 、図２４のＩ’１ｆｆ１図を参照することにより理解される。このような開口＋ ４４を設けて傾斜ビーム＋３４ａを複雑な帯状体に分割することは、図２１ない し図２４に示される軸受の支承構造に、図１５ないし図１８に示される軸受と比 較してその撓み変形性を著しく高めることになる。したがって、図２１ないし図 ２４の軸受のバット１３２は、図１５ないし図１８の軸受のバット＋３２よりも より小さな荷重に応答して流体力学的楔を形成するように撓み変形する。したが って、［Ｊ２＋ないし図２４に示される軸受は、軽荷重を支承するのによく適合 しており、図１５ないし図］８に示される軸受は、より大きな荷重を支持する場 合によく適合していることになる。さらに、ビーム＋３４ａのような角度をつけ られたあるいは傾斜させられた支持ビームを設けることは、複雑な帯状体にこの ビームを分割する開口を設けるにせよ設けないにせよ、パッドの垂直方向への撓 み変形性を増大させる。なぜなら、垂直方向に付与された荷重は、ビームに対し て軸受の中心あるいは内径に向けた撓み変形を引き起こす傾向をもつからであり 、これにより、潤滑流体の遠心力に起因する漏ｔｎを解消することができる。

図２３Ａは、図２１ないし図２４に示されたタイプの軸受の底面図であり、ここ において、ビームあるいは膜状体３３６の撓み変形性を高めるために、上記膜状 体あるいは支持ビーム１３６に付加的な孔＋４６を形成しである。この図２３ａ に示されているように、上記孔１３６は、各軸受セグメントに関して非対称に形 成されている。このような孔を非対称に設けると、軸受におけるパッドが一方向 について他方向よりもより容易に撓み変形することができるようになる。換言す ると、軸受パッドはパッド支承構造において非対称の開口を設けることにより、 一方向についてバイアスをかけられた恰好となる。もちろん、軸受パッドに対し て一方向についてバイアスをかける必要がある場合に、かかる非対称に配置され た開口を、本願発明のどの軸受構造に対しても設けることができる。また、この ような非対称の開口は、幾つかの選択された軸受パッドのみをバイアスさせるよ うに設けるのか望ましい場合もある。

図２５は、本願発明にしたがうその他の軸受の縦断面を示している。この構造に よれば、軸受パッド１３２は、水平方向を動くビーム部１３４ｈにそれぞれ支持 されたパット支持基根部１３４ｓ上に支持されている。上記水平方向を向くビー ム部１３４ｈはまた、逆方向に角度をつけられたビーム部１３４ｉ上に支持され ている。その他の点においては、この構造は、直前に説明した軸受の構造と近似 している。この構造によれば、軸受は、一方向については大きな撓み変形性を獲 得することかできるが、他方向については剛性が維持される。図に示されるよう に、水平ビーム部とパッドとの間に圧電素子１００を設けることができる。

上記と近似した構造か図２６に示されている。図２６に示された軸受と図２５に 示された軸受との間の相違は、図２６に示された軸受は、逆方向に角度を付けら れたビーム部１３４１に代えて垂直ビーム部１３４Ｖを用いている点である。

これらの軸受は、その他の全ての点において近似している。図２６の軸受におい て傾斜状のビームが存在しないことは、この軸受に垂直方向により高い剛性をも つ傾向を与えることになる。

図２６Ａは、図２６に示されるタイプの軸受をシールド軸受ユニットとしたもの を示している。この図に示されているように、周状に配置された軸受の脚あるい はビーム部は、静止ハウジング部２に対して固定されている。軸受パッドは、回 転ハウジング部３の回転面を支承するために形成されている。この軸受は、流体 力学的流体４と、静止ハウジング部２および回転ハウジング部３を互いにシール するシール部←ｔ７とによって取り囲まれている。すてに述べたように、静止ハ ウジング部２は静止シャフトハウジングに対して固定されてその一部として機能 し、回転ハウジング部３は、シャフトに対して固定されてその延長部として機能 する。したがって、シャフト５が回転すると、回転ハウジング部３は、静止ハウ ジング部２およびこれに連結された軸受に対して相対回転する。このようにして 、軸受は回転ハウジング部３を介してシャフトのためのスラスト支持を行う。

図２７ないし図２８は、本願発明の軸受構造の他の実施例を示している。

これらの図に示されているように、この軸受は、複数個の軸受パッド３２１−３ ２６（図２８において仮想線で示す。）を含んでいる。各軸受パッド３２１−３ ２６は、軸受支持構造のパッド支持面３４２に対して支持されている。この軸受 支持構造は、一対の入れ千秋の截頭円錐体からなる主支持部をもっており、この 主支持部は、割り状周縁膜状体３６０を含む二次支持部上に支持されている。

そして上記二次支持部は、一対の周縁ビーム３８２を含む三次支持部上に支持さ れている。上記各周縁ビーム３８０および３８２は、すでに説明した構造におけ るそれと近似している。膜状体３６０は、先に説明した構造とそれとは異なって いる。なぜなら、この膜状態３６０は、入れ千秋の截頭円錐体を形成する軸受支 持構造の底部において形成された溝によって半径方向に分割されているからであ る。内側の截頭円錐体は外側の截頭円錐体に対して逆向きとなっており、両円錐 断面を呈する。各截頭円錐体の中心線がパッド面の上方の点３５０において交差 するため、主支持構造は、上記パッド面の上方の点を中心として枢動するように 軸受パッドを支持する。これにより、適正な撓み変形か確保される。

上記軸受パッドを支持する二つのビーム３４６および３４４は、同じ角度で互い の方向を向いて角度をつけられてもよいし、異なった角度で互いの方向を向いて 角度をつけられてもよいし、一方のビームに角度をつけて他方のビームに角度を つけなくてもよいし、双方が同じ方向に角度をつけられてもよい。もちろん、主 支持構造におけるビームに与えるべき角度の変更は、軸受の撓み特性に影響する 。上記軸受支承構造に関して対称に配置された複数の孔または開口４２０は、上 記入れ千秋の截頭円錐体あるいは逆Ｖ字型構造を複数の支持ビーム３４４．３４ ６に分割し、上記入れ千秋の截頭円錐体の頂点をパッド支持面３４２を規定する ように分割している。したがって、たとえば、軸受パッド３２１は、一対の複雑 な支持ビーム３４４および３４６によってパッド支持面３４２に支持される。

この場合、上記一対の複雑な支持ビーム３４４および３４６は、互いにテーバを 付けられているのであり、かつ、上記入れ千秋の截頭円錐体を貫通して延びる円 筒状開口によって規定される複雑な幾何学的形状をもっている。図２７に最もよ く表れているように、ビーム３４４および３４６の中心線は、パッド面の上方の 点３５０において交差しており、適正な枢動支持を確保している。各ビーム３４ ４および３４６は、上記截頭円錐体を規定する溝によって分割された周状膜状体 ３６０上に個別に支持されている。上記膜状体は、周状ビーム３８０．３８２に よって支持されている。上述したように、周状ビーム３８０．３８２および周状 膜状体３６０は、個別のビーム支持体を規定するために周方向について分割する ことができる。

上記軸受支承構造に対する様々な改良が可能である。たとえば、この支承構造の 撓み変形を、ビームの角度を変更することにより、あるいは各脚を規定する孔あ るいは開口の位置を変更することにより、あるいはビームあるいは膜状体のいず れかの長さを変更することにより、さらには、ビームまたは膜状体のいずれかの 幅または厚みを変更することによって、修正することできる。これらの複数の可 能性を図示するために、図２７および図２８には、各軸受パッド３２１ないし３ ２６に対してそれぞれ異なる支承構造を描いである。これらのさまざまな支承構 造が、本願発明を図示する目的のために、一つの軸受において示されているとい うことか理解されるへきである。通常の使用においては、各軸受パッド３２１な いし３２６が必ずしも同一である必要はないにせよ、一定の性能を確保するため に近似した支承構造をもつことになる。

軸受パッド３２２のための支承構造は、ビーム３４６を複数のビームあるいは副 ビーム３４６ａおよび３４６ｂに分割するように上記ビーム３４６を貫通して延 びる孔あるいは開口４２２が設けられている点において軸受パッド３２１の支承 構造とは異なっている。もし、開口４２２のように、この開口の直径および位置 づけが上記ビームを完全に分離する態様となっている場合、かかるビームは分離 されたビームに分けられる。一方、上記開口がビームを部分的に分割するもので ある場合（たとえは開口４２３）、このビームは副ビームに分けられる。図２７ に示されているように、図２７において半径方向外方のビーム３４６か見えてい るように、ビーム３４６の側面において楕円状の開口を形成する。このような構 造によると、パッド３２２は、角度つけられた三つの帯状体あるいはビーム３４ ４．３４６ａおよび３４６ｂによって支持されることになる。

軸受パット３２３は、角度をつけられた四つのビームあるいは帯状体３４４ａ、 ３４４ｂ、３４６ａおよび３４６ｂによって支持されている。この構造は、ビー ム３４４とビーム３４６の双方を貫通して延び、かつ、パッド支持面３４２を二 つの部分に分ける孔あるいは開口４２３を設けることによって達成される。ここ に説明するすべての改良事項に関して、開口の大きさはビーム３４４および３４ ６を分離されたビームに分割するべき程度をもとにして選択されるべきことに留 意するへきである。ある例においては、より大きな開口を用いてビームを完全に 分割することが望ましい。また、軸受パッド３２３のための支承体に関して図示 されているようなその他の例においては、ビームの側壁に沿ったある点において このビームを不完全に分割するのが望ましい。なお、図面にはビーム３４４およ び３４６を分割するために、軸受支承構造に一つの開口を設ける場合のみが示さ れているが、ビーム３４４．３４６を三つあるいはそれ以上の副ビームに分割す るように図２８において設けられてた開口４２２ないし４２６のような２または それ以上の開口を設けることも可能であることに留意するべきである。通常のよ うに、採用されるべき支持体のタイプの決定は、所望の性能特性に依存する。一 般には、ビームを分離されたビームあるいは副ビームに分割することは、支持構 造をより変形性をもつものとする。軸受パッド３４２，３２４，３２６のための 支承構造のように、支承構造の一方向の撓み変形性を他方向の撓み変形性より大 きくすることによって、その軸受パッドを所定方向にバイアスさせることかでき る。

軸受パット３２４のための支承構造は、開口４２４が内側支持ビーム３４６では なく外側支持ビーム３４４を貫通して延びる開口４２４か設けられている点を除 き、軸受パッド３２２のための支承構造と近似している。したかって、軸受バフ ）”３２２のように、軸受パッド３２４は、角度をつけられた三つの脚によって 支持されている。

軸受パッド２３５のための支承構造は、開口４２５を外側周縁ビーム３８および 周縁膜状体３６０を貫通して非対称の位置に設けられている点を除き、軸受パッ ド３２１のための支承構造と近似している。したがって、この軸受パッド３２５ は、所定の方向、すなわち、この間口４２５を設けることによって生じる最も大 きな変形容易性が生じる方向にバイアスされている。

軸受パッド３２６のための支承構造は、ビーム３４６を分割する開口４２６が軸 受パッド３２６をより大きな変形容易性が生じる方向、すなわち、より小さくて より変形容易なビームの方向にバイアスするように非対称的に設けられている点 を除き、軸受パッド３２２のための支承構造と近似している。

もちろん、所望の性能特性を達成するために、図２７１図２８に示された支承構 造のいずれかを組み合わせて採用することができる。

図２９および図３０は、本願発明の軸受のさらに他の実施例を示している。これ らの図に示されているように、この軸受は、複数の軸受パッド５２１−５２６（ これらの位置は図３０に仮想線で示されている）を含んでいる。各軸受パッド５ ２１−５２６は、軸受パッド支承構造に対して一体的に支持されている。概略的 にいうと、この軸受バッド支承構造は、少なくとも、内側周縁支持ビーム５４６ および外側周縁支持ビーム５４４を含む主支持構造と、内側周縁膜状体３６２を 含む二次支持部と、外側周縁膜状体３６４、内側周縁支持ビーム３８２および外 側周縁支持ビーム３８０を含む三次支持部とを備えている。図２９に最もよく表 れているように、上記周縁支持ビーム５４４，５４６は、軸受の底部から上記軸 受パッドに向けて延びる深い周状チャンネルによって部分的に規定されている。

これらの支持ビームはさらに、軸受バッド支承構造に関して対称的に配置された 複数の孔または開口によっても規定されており、これらの孔または開口は、上記 ビーム５４４．５４６を隣接した池のビームから分離している。したがって、た とえば、軸受パット５２１は、一対のビーム５４４，５４６によって支持され、 コレラ一対のビーム５４４，５４６は、はぼ円弧状の側壁を有することになる。

先に述へたように、このビーム支承構造はまた、膜状体３６４，３６２および周 状ビーム３８０，３８２を備えている。

かかる軸受支承構造に対するさまざまな変更か可能である。複数のこのような変 更の可能性を図示するために、図２９および図３０には、各軸受パッド５２１− ５２６に対して異なる支承構造を描いである。図２７および図２８の実施例につ いて先に説明したのと同様に、複数の支承構造が本願発明を図示する目的で単一 の軸受の図の中に示しである。通常の使用においては、各軸受パッド５２１−５ ２６は、ゼ・ずしも同一である必要はないが、一様な性能を確保するために近似 した支承構造をもつことになる。

軸受パッド５２２のための支承構造は、ビーム５４６を複数のビーム５４６ａお よび５４６ｂに分割するようにこの内側周状ビーム５４６を貫通して延びる孔あ るいは開口６２２を設けている点において、軸受パッド５２１のための支承構造 とは異なっている。このような構造をとる結果、上記パッド５２２は垂直方向に 延びる三つのビームあるいは帯状体５４４，５４６ａ、５４６ｂによって支持さ れることになる。

軸受パッド５２３は、垂直方向に延びる四つのビームあるいは帯状体５４４　ａ 。

５４４ｂ、５４６ａ、５４６ｂによって支持されている。この構造は、ビーム５ ４４およびビーム５４６の双方を貫通して延びる孔あるいは開口６２３を設ける ことによって達成される。このような変更の結果としてのより薄状のビームは、 軸受パッド５２２あるいは軸受パッド５２１のための支承構造よりも大きな変形 容易性を生み出す。

軸受パッド５２４は、垂直方向に延びる比較的薄状の五つのビームあるいは帯状 体によって支持されている。この構造は、内側ビーム５４６を二つのビームに分 割する孔あるいは開口６２４と、外側ビーム５４４を三つのビームに分割するた めの二つの孔６２４を設けることによって達成される。

軸受パッド５２５のための支承構造は、外側ビーム５４４を非対称的に二つのビ ームに分割する付加的な開口６３５を設けである点を除き、軸受パッド５２２の ための支承構造と近似している。

軸受パット５２６のための支承構造は、外側ビーム５４４の方が内側ビーム５４ ６よりもより大きく分割されている点を除き、軸受パッド５２２のための支承構 造と近似している。

当然のことながら、所望の性能特性を達成するために、図２９および図３０に示 された支承構造をとのように組み合わせてもよい。

図２９Ａ、図２９Ｂ、図３０Ａおよび図３０Ｂは、各軸受パッド５２１ａを支持 するための構造として、図２９および図３０において軸受パッド５２！を支持す るために用いられた構造と非常に近似したものであるスラスト軸受の詳細を示し ている。この軸受構造はしかしながら、周状ビーム５４４ａおよび５４６ａが図 ２９および図３０に示された軸受の場合よりも厚みか減じられているとともに垂 直方向により短い点において異なっている。通常、ビームが短ければこれに比較 して長いビームよりもより剛性が高められ、ビームの厚みが小さければこれに比 較して厚みの大きいビームよりも剛性が小さくなる。さらに、ビーム５４４ａは ビーム５４６ａよりも厚みが小さくなっているのに対し、図２９および図３０に 示された軸受においては、ビーム５４４およびビーム５４６は等しい厚みとなっ ている。このような半径方向の厚みの相違は、各ビーム５４４ａ、５４６ａの周 方向の長さを規定する大きな開口６２０が、ビーム５４４ａの周方向の幅がビー ム５４６ａのそれよりも著しく広くなるように配置されていることにより、補償 されている。結局、上記開口６２０は、図２９および図３０の軸受構造における 対応する開口６２０よりも相当に大きいということがいえる。もちろん、開口が 大きくなると、この開口によって規定される支承構造の変形容易性が高められる 。

図２９Ｃは、図２９Ａおよび図２９Ｂに示されたタイプの軸受をシールド軸受ユ ニットとしたものを示している。この図に示されているように、上記軸受の脚３ ８０ａ、３８２ａは静止ハウジング部２に対して固定されている。軸受パッド３ ２１ａは、回転ハウジング部３の回転面を支承するべく適用されている。この軸 受は、流体力学的流体４と、静止ハウジング部２および回転ハウジング部３を互 いにソールするシール部材７とによって取り囲まれている。すてに説明したよう に、上記静止ハウジング部２は静止シャフトハウジング１０に固定されてその一 部として機能し、回転ハウジング部３はシャフト５に固定されてその延長部とし て機能する。したがって、シャフト５が回転すると、回転ハウジング部３は静止 ハウジング部２およびこれに連結された軸受に対して相対回転する。このように してシャフトのスラスト力は、回転ハウジング部を介して軸受によって支持され る。

図３５ないし図３７は、本願発明にしたかうスラストおよびラジアル複合型の流 体力学的軸受を示している。図３５に示された軸受は、図３４に示された軸受に 非常に近似しており、同様の部材に対して同一の参照符号を付しである。また、 図３７の断面図に示されるように、図３６および図３７の軸受は、次の点を除い て図４および図１４Ｂに示されたラジアル軸受と幾分近似している。すなわち、 この図３６および図３７に示された軸受においては、軸受パッド１０３２および ビームおよび／または膜状体１０３４，１０３６．１０３８を含む軸受パッド支 承構造は、比較的大きなスリットおよび溝によって規定されている。しかしなが ら、このラジアル・スラスト軸受は、軸受パッド面１０３２ｐｓが主軸線１００ ６に対して傾斜している点において、ラジアル荷重のみを支承する軸受と相違し ている。このようにパット面を傾斜させることにより、図３５ないし図３７の軸 受は、主軸線１００６に沿う方向に作用する荷重と、この主軸線１００６に対し て半径方向に作用する荷重の双方を支持する。この軸受の変形特性を選択的に調 整することかできるようするために、図に示されているように、圧電素子１００ を設けることかできる。

上記のような傾斜したパッド支持面１０３２ｐｓによって支持されることかでき るように、シャフトには、上記パッド支持面の角度に対応した角度をつけられた ランナを取付けなけれはならない。この軸受によって支承される軸方向荷重分お よびラジアル方向荷重分は、上記パッド面！０３２ｐｓの角度に依存する。上記 パッドか仮に主軸１１００６に対してαの角度で傾斜しているとすると、−Ｆ記 軸受に作用する軸方向荷重分は次式によって決定される。

軸方向背重分＝全軸方向荷重ｘｓ　ｉｎα同様にして、上記軸受に作用するラジ アル方向荷重分は、次式によって決定される。

ラジアル方向荷重分＝全うジアル方向荷重ｘｃｏｓα図３５に示される軸受のた めの支承構造は、図３４に示される軸受のための支承構造と近似している。

図３６および図３７に示される軸受のための支承構造は、軸受パッド１０３２を 支持するビーム１０３４をもつ間隔配置された軸受パッド１０３２のための主支 持構造と、連続的に形成することができる一対の周状ビーム１０３８を含む三次 支持構造とを備えている。二次支持構造は、ビーム１０３４をビーム１０３８に 対して連結するための膜状体１０３６あるいはビームネットワークを含んでいる 。図３６に最も明瞭に表れているように、複数の軸受バ・シト１０３２のそれぞ れのための支承構造は、非対称的である。したがって、図３６および図３７に示 された軸受は、一方向用軸受である。

図３７Ａは、図３７に示されたタイプの軸受をシールド軸受ユニットとしたもの を示している。この図に表れているように、軸受の脚１０３８は、静止ハウジン グ部に対して固定されている。軸受パッドｌ０３２は、回転ハウジング部３の傾 斜した回転面を支承するために適用されている。この軸受は、流体力学的流体４ と、静止ハウジング部および回転ハウジング部３を互いにシールするシール部材 ７とによって取り囲まれている。上述したように、上記静止ハウジング部２は静 止シャフトハウジングに対して固定されてその一部として機能し、回転ハウジン グ部３はシャフト５に固定されてその延長部として機能する。したがって、シャ ツ１−５か回転すると、回転ハウジング部３は静止ハウジング部２およびこれに 連結された軸受に対して相対回転する。このようにして、この軸受は、傾斜した ハウシング部を介してシャフトを軸方向およびラジアル方向に支持する。

一般的にいって、本明細書に説明したとの軸受構造も、図３６および図３７に示 されたタイプのラジアル・スラスト複合型軸受の設計において採用することかで きる。もちろん、ラジアルおよびスラスト複合量の軸受特性を達成するために、 軸受パット面は軸受主軸線に対して０°から９０°の範囲で傾斜させられなけれ ばならない。さらに、ラジアル方向および軸方向の双方の荷重に適用させる場合 には、当然ながら、軸受パット支承構造の設計に影響を及ぼす。

ラジアル・スラスト複合型軸受の他の形態か図４３および図４３Ａに示されてい る。これらの図に示されているように、この軸受は、分離状の軸受部品を組み立 てることによって形成されている。概していえば、このタイプのラジアル・スラ スト複合型軸受は、二つの軸方向の面と、一つの内周面と、ハウジングに組み込 むための一つの外周面とをもったキャリアを含んでいる。少なくとも一つのラジ アル軸受ＲＢかシャフトをラジアル方向に支持するために上記キャリアの内周面 に対して支持され、連結され、または一体に形成されている。幾つかの周方向に 間隔配置された開口が、上記キャリアの二つの軸方向面の少なくとも一方に形成 されている。複数の軸受バッドが上記の開口内に配置されている。このようにし て、この軸受にスラスト面か設けられる。

図」３および図４３Ａに示された特定の例において、この軸受は、図８に示され かつすてに説明したタイプの二つのラジアル軸受ＲＢを含んでいる。すてに述へ たように、このタイプの軸受は双方向支持を提供する。もちろん、本願発明の一 方向用あるいは双方向用のどの流体力学的軸受を使用してもよい。図に示されて いるように、上記のラジアル軸受は、上記キャリア＋１０に支持された別体の要 素である。この軸受はまた、上記キャリア＋１０に一体形成してもよいし、ある いは固定してもよい。スラストパッド！１２は、図４２に関して後述するタイプ のものを用いることかできる。より具体的には、このスラストパッドは、一つの パット＋１４と、主支持部１１６と、二次支持部＋１８と、三次支持部１２０と を含んでいる。上記主支持部１１６は、複数の傾斜した脚、あるいは単一のコー ン状（あるいはより正確には截頭円錐状）要素とすることかできる。上記二次支 持部１１８および三次支持部１２０は、同様にして、連続状あるいは個々の部材 に分割されたものとすることかできる。

本願発明の一つの重要な側面は、機械加工可能な軸受形状を開示していることで ある。換言すると、標準的に入手可能な機械加工技術を用いて厚肉状チューブあ るいはこれと類似の円筒状ジャーナル部材を機械加工して製造しうる軸受形状を 開示しているのである。このような軸受は、厚肉チューブあるいはこれに類する 筒状ジャーナル状の素材から孔、スリットおよび溝を設けることによって形成さ れるという改に特徴づけられる。このような軸受の利点は、試作品の製造か容易 であるとともに、試験後この試作品を修正することが容易であるということであ る。もちろん、たとえば金型成形や注型法を用いてこの軸受を大量生産する場合 には、そのような異なる製造法についての製造上の配置から軸受の形状を変更し なけれはならないことも生しる。上記のような形状の変更は、軸受性能に影響を 及はずということを認識することか重要である。

製造において考慮するべきその他の点は、金型成形を容易にするということであ る。もちろん、本願発明の軸受構造のほとんとは、幾つかの金型成形技術によっ て成形することが可能である。しかしながら、ある限定された形状のみが単純な 二つの金型による成形、すなわちカムを含まない金型によって射出成形すること かできる。本願発明の軸受のその他の利点は、簡単な二つの金型を用いて射出成 形しうる形状として定義される成形容易な形状に構成することができるというこ とである。このような成形容易な形状とは、一般的には、成形のためにカムが必 要とさ第１る「隠れた」空腔か存在しないとことによって特徴づけられる。たと えば、ラジアル軸受についていえば、成形容易な形状には、内周および外周に半 径方向に延びる溝を含まず、そして、途切れのない連続した軸方向断面を有する ものである。図３２、図３２Ａおよび図３２Ｂに示される軸受は、容易に金型成 形しうるラジアルあるいはジャーナル軸受の例である。

同様に、容易に金型成形しうるスラスト軸受とは、たとえば、頂面および底面か ら全ての面か視認し得るような、一本の継ぎ目線によって型成形しつるような軸 受である。

図３８Ａないし図３８Ｃは、容易に金型成形しうるスラスト軸受を示している。

この軸受は、周状に間隔配置された複数の軸受バッド１３２ｍと、上記各軸受バ ラＦ１３２ｍを支持する支持構造とをもっている。この支持構造は、周状ビーム １３４ｍｂおよび１３４ｍａを含む主支持部と、半径方向に延びるビーム１３６ ｍを含む二次支持部と、基板法の一対のビーム１３８ｍを含む三次支持部とを含 んでいる。なお、図３８Ａないし図３８Ｃにおいては、支承構造の寸法は、その 形状を明瞭化するために幾分変更しであることに留意するべきである。たとえば 、図３８Ｃに示されるように、周状ビームｌ　３４ｍａおよび１３４ｍｂは、相 当厚みかあるように示しである。このようなビーム構造は、軸受バッド１３２ｍ に対する非常に剛性のある支持を与えることになるが、実際上、このような剛性 のある支持はおそらく必要かなくまたは望ましくはない。

図示された特定の成形容易なビーム構造は、種々に変更しつる。たとえば、周状 に間隔配置されたビームセグメント＋３４ｍａあるいは１３４ｍｂのいずれか一 方または双方は、周状に連続するビーム要素として形成することもてきる。加え て、上記二次支持部には、各軸受バッド１３２ｍ間に半径方向に延びる複数のビ ームを含ませることもできる。さらに、上記主支持構造は、三つあるいはそれ以 上の周状ビームセグメントを含ませて構成し、各ビームセグメントがそれぞれ一 対の隣接する軸受バッドを連結するようにすることもてき、また、半径方向の幅 が異なる周状ビームセグメントを用いることもてきる。さらに、基板法ビーム部 １３８ｍは、上記ビーム１３６の周方向に延びる端部に設ける以外に、その半径 方向に延びる縁に沿って配置することもてきる。結局、本願発明にしたがうどの 軸受についても同様に、軸受構造は、パッド支承構造における各要素の長さある いは厚みを変更することにより、この支承構造の撓み特性を変化させることがで きる。

幾つかの可能性のある支承構造の構成を示すために、図３８Ｄは、各軸受バット ３２１ｍ−３２６ｍのそれぞれについて、互いに異なる支承構造を描いである。

特に、図３８Ｄは、上記の変更例を示した底面図である。これらの種々の支承構 造は、本願発明を図示する目的のために、単一の軸受の図中に示されているに過 ぎないことを理解するへきである。通常の使用においては、上記軸受バッド３２ １ｍ−３２６ｍのそれぞれは、同一である必要はないにせよ、一様な性能を確保 するために近似した支承構造をもつことになる。

軸受パラＦ’３２２ｍのための支承構造は、軸受バッド３２１ｍの外側の周縁部 に対する高い支持剛性を与えるためにこの軸受バッド面の裏側から楕円形状の突 起を形成している点において、軸受バット１３２ｍのための支承構造とは異なっ ている。かかる構造により、軸受バッド３２１ｍは、その外側周縁部において非 常に高い剛性か得られる。

軸受パｙ）”３２２ｍのための支承構造は、単一の大きな突起の代わりに上記軸 受バンドの外側１７！Ｒ部近傍において二つのより小さな突起１２２ｍが軸受の 底部から延びている点を除き、バット３２１のための支承構造と近似している。

突起１２０ｍのように、これらの二つの突起１２２ｍは、軸受バッド３２２ｍの 外側周縁部に対して剛性を与える。しかしながら、この構造は、上記各突起の間 の支持されていない領域において軸受の撓み変形を許容する。

軸受バッド３２３ｍは、その主支持部において周方向に連続状に延びるビーム１ ３４ｍａを含む変更された支承構造によって支持されている。同様に、軸受バッ ト３２４ｍは、連続的に延びる内側の周状ビーム１３４ｍｂを含んでいる。この ような連続状のビームを設けると、軸受支承構造の剛性が高められる。

軸受バッド３２５のための支承構造は、内側ビーム１３４ｍｂに大きな開口１４ ２ｍを設けるとともに、外側ビーム１３４ｍａにより小さな開口１４４を設ける ことによって変更されている。このような二つの開口を設けると、ビームの変形 容易性か高まる。もちろん、大きな開口を設ける方が小さな開口１４４を設ける よりもビームの変形容易性がより高まる。軸受バッド３２５ｍを所定の方向にバ イアスさせるために、異なる寸法あるいは異なる数の開口を含ませることにより 、この支承構造をさらに変更することができる。

軸受バッド３２６ｍは、主支持部に一対のビームに代えて膜状体１３４ｒｙ＋を 含むことによって変更された構造によって支持されている。図示した例において は、上記膜状体の一つに軸受バッド３２６ｍを所定の方向にバイアスするための 開口１４６が設けられている。もちろん、このような開口１４６ｍを設けること は必ずしも必要ないが、所望であればいくつかの開口を設けてもよい。

これらの図から明らかなように、型成形しうる軸受には、複雑な金型および／ま たは変位しうるカムを含む金型の使用を必要とする隠れた空腔は含まれていない 。特に、この軸受構造のそれぞれの表面は、図３８Ａの頂面図あるいは図３８Ｂ の底面図において直接的に視認できるから、この軸受は、二つの金型を用いて簡 単に型成形することかできる。より詳述すれば、第一の金型には、図３８Ａの頂 面図のみにおいて直接的に視認できる各表面が規定される。そして、第二の金型 には、図３８Ｂの底面図においてのみ視認できる各表面か規定される。図３８Ａ および図３８Ｂの双方において視認できる縁をもつ面は、いずれか一方または双 方の金型によって成形することかできる。図示した軸受において、その型成形の 容易性は、二次支持部および三次支持部か各軸受バッドの間の空間に周状に配置 されているゆえに達成されるのである。図３８Ｄにおいて一括して示されたさま ざまな変形例は、軸受の型成形容易性を減じることはない。

図３８Ａないし図３８Ｄに示される型成形可能なスラスト軸受のさらに複雑な変 更例か可能である。特に、型成形を容易化するために適用しつる軸受構造の先に 説明したいずれの変更例を採用することもてきる。たとえば、主支持ビームは途 切れのない連続的なものであってもよい。このように、型成形の容易な軸受を提 供することには、必ずしも軸受構造を簡単化することがめられるのではない。

より複雑な軸受構造の一例か図３９Ａない図３９Ｃに示されている。

図３９Ａないし図３９Ｃに示されているように、この軸受は、軸受パッド支承構 造によって支持された複数の周方向に間隔配置された軸受パッド２３２ｍを含ん でいる。この支承構造における二次支持部および三次支持部は、図３８の軸受支 承構造における対応部分と近似している。しかしながら、図３９の軸受は、その 主支持部に複数の複雑なビーム２３４を含んでいる点において図３８の軸受とは 異なっている。より詳述すれば、各軸受パッドは半径方向外側の連続状の複雑な 周方向ビーム２３４ｍａによって支持されている。このパッドはさらに、周方向 に間隔配置された複数の複雑なビーム２３４ｍｂによっても支持されている。

かかる連続状ビーム２３４ｍａおよびビームセグメント２３４ｍｂの複雑な形状 は、［Ｚ３９Ｃを参照することによってよく理解される。ただしこの図３９Ｃは 、上記複雑なビーム２３４の外形を幾分模式的に示している。作動において、上 記ビーム２３ｄｍａおよび２３４ｍｂはビームネットワークとして機能する。こ のように、軸受の単純な二つの金型による成形性、すなわちより容易な金型成形 性を維持しつつ様々な複雑なスラスト複合構造を提供し得ることがオフかる。も ちろん、各構造は、特異な撓み変形特性をもつのであり、このことは最適な流体 模の形成のために軸受設訂において考慮されねばならない。

図３８Ｅは、図３８Ａないし図３８Ｄに示されたタイプの軸受をシールド軸受ユ ニットとしたものを示している。この図に示されているように、軸受は静止ハウ ジング部２に対して固定されている。軸受パッド２３２ｍは、回転ハウジング部 ３の回転面を支承するために適用されている。この軸受は、流体力学的流体４と 、静止ハウジング部２および回転ハウジング部３を互いにシールするシール部材 ７とによって取り囲まれている。すてに説明しているように、上記静止ハウジン グ部は静止シャフトハウジングに対して固定されてその一部として機能し、回転 ハウジング部３は、シャフト５に対して固定されてその延長部として機能する。

しこかって、シャフト５か回転すると、回転ハウジング部３は静止ハウジング部 ２およびこれに連結された軸受に対して相対回転する。これにより、シャフトに 作用するスラスト荷重が回転ハウジング部３を介してこの軸受によって支持され る。

ある種のガスあるいは空気潤滑式撓みパット型軸受においては、荷重または速度 が空気フィルムの能力を超える場合がある。このような場合においては、液体溜 めあるいあ液体浴を設けることなしに、楔空間内に液体潤滑剤を導入する必要が ある。図４０、図４０Ａ、図４　Ｌ　Ｕ！Ｊ４１Ａは、上記の目的を達成するた めの軸受構造を示している。特に、これらの図は、本願発明のもう一つの重要な 側面にしたがった新規な自己潤滑式撓みバット型軸受を示している。この軸受は 、基本的には本明細嘗て説明したタイプの撓みパッド型軸受であり、その開口部 内に潤滑性プラスチックを含ませることによって改良されている。

上記の軸受に採用されるプラスチックは、潤滑液中に浸漬されるとその潤滑液を 吸収することができる従来の成形可能な多孔質プラスチックである。このような プラスチックの一つは、商標ｒＰＯＲＥＸ　Ｊのもとて販売されている。一般的 には、この多孔質プラスチックは、プラスチック材料中に孔を形成するべく空気 を噴射することにより、種々のプラスチックから作製することができる。特に、 この潤滑液は、毛管現象に似た態様で上記多孔質プラスチック内に吸収され、そ してこのプラスチックによって内部に保持される。

潤滑式撓みパッド型軸受は、上述したタイプの従前のジャーナル、スラスト、あ るいはラジアル・スラスト複合型撓みパッド軸受を採用し、かつ、従前の多孔質 プラスチックを撓み変形部材間の空間内あるいはその周囲に注型し、あるいは注 入することによって構成される。このような構造の結果として、作動中、シャフ トの運動および撓み変形部材の収縮が、上記潤滑液を多孔質プラスチックから引 き出して流体楔の先行縁に向かわせる。このような潤滑液で満たされた楔の形成 は、軸受の荷重限界および速度限界を著しく高める。上記潤滑液がパッド面を通 過した後、この潤滑液は上記楔空間の後続縁を離れた後、多孔質プラスチックに 再吸着される。

本願発明の一つの重要な側面は、標準的な軸受材料に多孔質プラスチックを組み 合わせて複合構造を造るということである。このように複合させることにより、 両材料に特有の特性の利点をとることができる。より具体的には、従前の多孔質 プラスチックのみては撓みパッド壓軸受材料としては不十分である。なぜなら、 上記プラスチック中の孔は、非常に薄い流体フィルムを形成するのに有害な空間 だからである。一方、孔をもたない従前のプラスチックあるいは金属軸受材料は 、潤滑剤を相当程度にまで吸着する能力かない。しかしながら、両方の材料を上 述した方法によって使用することにより、効果的な自己潤滑式流体軸受か得られ る。

さらに、標準的な軸受材料と潤滑剤吸着型多孔質プラスチックとを組み合わせて ■いることにより、相乗的な結果か得られる。たとえば、軸受面の撓み変形か液 体潤滑剤を強制的に流体模の先行縁に送るのを助ける。さらに、軸受面の変形か 溝を形成して潤滑剤を保持するのを助ける。

図４０および図４１は、本願発明の自己潤滑式撓みパッド型軸受の二つの例を示 している。特に、これらの図は、すてに説明した軸受と近似した軸受を示してお り、撓み変形部材の間の空間に装填された液体吸着梨多孔質プラスチックを含ま せることにより改良されている。ある程度まで、上記軸受は、骨格部として機能 するとともに、多孔質プラスチック部は潤滑剤を保持しかつ送り出すスポンジと して機能する。

図４０および図４０Ａは、図３２および図３２Ａに示した軸受と本質的に同一の 軸受構造を基本とした自己潤滑式軸受を示している。しかしながら、図４０の軸 受構造は、各軸受の間の空間と、各軸受パッド７３２の間の空間に連続する支承 構造内の開口とに多孔質プラスチックを充填することによって変更されている。

しかしながら、多孔質プラスチックと軸受パッド面との間に関連性がなければ、 このような多孔質プラスチック領域を設けることになんらの利点もない。

同様に、図４１および図４１Ａは、図３６および図３７に示されたラジアル・ス ラスト複合型軸受の構造と本質的に同一な構造をもつ軸受を示している。しかし なから、ここにおいても、多孔質プラスチックがバット支承構造内において各ハ ツト間の端部間の空間に注入されている。そして、図に示すようにして多孔質プ ラスチックを注入する結果、軸受において、途切れのない連続する外径をもつよ うになる。しかしなから、図４０の軸受のように、内径に沿う方向についての材 質特性は、大きく異なっている。

より具体的に述へれば、図４０の軸受のように、図４１の軸受の内径には、流体 楔を形成するへき軸受バット面と、周方向に間隔配置された潤滑剤送出、吸着お よび保持部とを備えている。作動において、シャフトが運動しかつ撓み部材か圧 縮変形することにより、潤滑液を多孔質プラスチックから引き出してこれを次第 に幅か縮小する楔における先行縁に導入する。このような潤滑剤て満たされた楔 の形成は、軸受の荷重限界および速度限界を著しく高める。

上記の自己潤滑式撓みパッド型軸受の製造には、三つの一般工程を必要とする。

第一に、基本軸受あるいは骨格部か標準的な軸受材料によって形成される。第二 に、多孔質プラスチックか軸受構造における所望の空間に注入される。製造の都 合上、上記のプラスチックは、潤滑剤を含ませないで軸受に注入される。最後に 、所望の空間内に注入された多孔質プラスチックをもつ軸受が、流体潤滑剤に浸 漬される。上記プラスチックに液体潤滑剤を適正に含浸させるために、潤滑剤を その一側部から毛管現象を利用して浸透させる必要がある。潤滑剤にとぶ漬けす ると、内部に潤滑剤か浸透しない部分か生じる。このことは、−側方から空気抜 きを行わないことによって生じる。図４０においては、基本的な軸受構造は、図 ３６に示された構造と同様のラジアル・スラスト複合構造のものである。しかし ながら、多孔質プラスチックが支承構造内部の空間を満たしている。このように 多孔質プラスチックを設けると、途切れのない内周面をもつ複合軸受が得られる 。

しかしながら、上記内周面に沿う方向の撓み特性は大きく異なる。より具体的に は、金属あるいは孔のないプラスチックのような標準的な軸受材料で形成された 撓みパッドは、撓み変形および流体楔の形成用の部分である。一方、多孔質プラ スチックでてきた部分は、軸受バットの先行縁において潤滑剤を送出し、かつ、 軸受パッドの後続縁において潤滑剤を再吸着するように圧縮変形する部分である 。

図に示した各実施例に関してすてに説明したように、本願発明の軸受は、ｌ・２ から１・５の喫比を生しさせるように形成することができ、形状を変更すること かできる変形可能な軸受面をもっており、軸受パッドの６自由度の動きを許容し 、かつ、ダノンユボットＶの防振機能をも備える。そしてかかる軸受は、典型的 には、一体構造をもっている。

軸受パッドが撓み変形することによって楔空間が形成されることにより、かつ、 上記パッドが６自由度で動くことができることにより、本願発明の軸受は、例外 的な性能特性を示す。具体的には、一体構造の軸受において規定される要素の数 、寸法、形状、位置および材料特性を含む軸受寸法および撓み変数は、広い範囲 の荷重を支持するための特定の応用において選定することができる。もちろん、 支持部材の変数および形状は特に重要である。支持部材の形状が支承構造の撓み 特性に与える影響が大きいことは、一つの例において慣性モーメントのだめの変 数式ｂｈ’　／＋　２　（英国単位）（矩形断面のための断面弾性率の主成分： Ｚ＝Ｉ／ｃ＝ｂｈ’／６）を用いればよく理解できよう。さらには、パッドが６ 自由度に動きうることは、シャフトの心振れを補償しかつ修正することができる ようになる。この点において、本願発明の軸受は、軸受がその剛性ゆえに撓み変 形前の状態に戻ろうとする傾向をもつことによって得られる、自己修正特性をも っていることに注目するへきである。もちろん、軸受の剛性は、支承構造の形状 の関数であるか、それより影響は少ないにせよ、一体要素に形成される溝および 切り込みあるいはスリットに規定される各要素の数、大きさ、位置および材料特 性を含むその他の撓み変数の影響をうける。より剛性の高い軸受は、より大きな 自己修正傾向をもつが、シャフトの心振れ調整機能は減じられる。

本願発明の特徴を組み入れた軸受は、本願の発明者によって先行米国特許第４゜ ４９６．２５１号明細書中に開示された構造との比較においてさえ、劇的に改良 された性能を示すということが試験によって判明した。最近行われた試験におい て、０．０９１インチ（２，３１ｍｍ）の半径方向エンベロープを有するラジア ル軸受について本願発明か適用された。この場合、軸受の内方撓みがｏ、ｏｏ。

３インチ（０，００７６ｍｍ）であり、格別の安定性と軸受性能を発揮した。比 較のために本願発明者の先行米国特許第４，４９６．２５ｉ号明細書に示された 横道を用いて置き換えると、０３０インチ（７，６ｍｍ）の半径方向のスペース か必要であろう。

従前の流体ジャーナル軸受においては、軸受パット面とこれに支持されるべきシ ャフトとの間に流体フィルム状隙間を設ける必要かある。このことは、きわめて 厳しい製造公差か要求され、大量生産の障害になる。

本願発明の軸受ては、そのような厳密な製造公差の必要性を排除するように設計 することができる。より詳しくは、適当な孔、溝あるいは切り込みまたはスリッ トを設けることにより、実際上いかなる所望の性能特性をもつ軸受を設計するこ とも可能である。このような特性の一つは、荷重の方向、すなわち、ジャーナル 軸受に関してはラジアル方向、スラスト軸受に関しては軸方向についての軸受バ ットの剛性あるいははね特性である。軸受の技術分野においては、シャフトと軸 受との間の流体フィルムは計算可能なラジアル方向または軸方向の流体フィルム 剛性あるいはばね特性をもっていることから、ばねとしてモデル化できるという ことが知られている。このことは、圧縮性流体と非圧縮性流体の双方に当てはま るのであるが、特にガス流体潤滑剤において有効である。流体フィルム剛性と軸 受剛性とは互いに反対方向に作用するので、流体フィルム剛性あるいはばね特性 か軸受剛性あるいはばね剛性を上回っていると、軸受は、流体フィルム剛性の方 向に（すなわち、ジャーナル軸受についてはラジアル方向、スラスト軸受につい ては軸方向）、流体の剛性と軸受剛性とか平衡するまで撓む。したがって、ジャ ーナル軸受をそのラジアル方向の剛性か流体フィルムのラジアル方向の剛性より も小さくなるように設計すると、シャフトと軸受との間に正確な隙間を設ける必 要かなくなるということが判明した。その理由は、流体フィルムのラジアル方向 の剛性は、シャツ）・の回転に応して自動的かつ瞬間的にジャーナル軸受の適正 なラジアル方向への撓みを発生させるからである。実際上、瞬間的に流体模が形 成されることから、実質的に瞬間的に防護流体フィルムが形成され、これにより 、軸受の楔形成表面へのｔｌ傷が防止される。かかる損傷は、典型的には、流体 フィルムの形成中、低速度において発生する。

軸受のラジアル方向の剛性は、もちろん、主として支承構造の断面弾性率すなわ ち曲げ弾性率の関数であり、このような弾性率は支承構造の形状に依存する。

パッドのラジアル方向の剛性はまた、軸受に形成されたスリットあるいは切り込 みの長さに依存する。同様のことがスラスト軸受にも当てはまるが、通常、軸受 の軸方向剛性がより重要である。したがって、本願発明によれば、流体軸受にお いて典型的に要求される厳しい製造公差なしに高い性能を達成することが可能で ある。

たとえば、本願発明の軸受は、シャフトに嵌め込まれたとき軸に干渉するように 設計することもてきる。そうすると、軸受かシャフトに押し付けられて静的な組 み立て状態においてさえ隙間がしだいに変化する楔形状を形成するように、パッ トかわずかに撓み変形する。軸受パッドとシャフトとの間の接触は後続縁におい て起こる。シャフトか回転を始める瞬間において、流体フィルムが上記の楔空間 に入り込み、流体圧を発生させて上記シャフトとパッドとを分離させる。このよ うに、本願発明の別の重要な側面によれば、本願発明の軸受は、シャフトが静止 状態にあるとき支持されるへきシャフトの部分に対して軸受の後続縁か接触する ように設計しかつ寸法づけを行うことができる。

本願発明のスラスト軸受についても、静止状態において負荷をうける楔を形成す るように設計することかできる。この静止状態で負荷された喫を形成するために は、軸受パッドがその半径方向内側周縁部から半径方向外側周縁部にかけてシャ フトに向かって１１１するように軸受用支承構造が設計される。さらに、この支 承構造は、半径方向に延びる先行縁から後続縁にかけてシャフトに向かってパッ ドか傾斜するように設計される。これにより、最適な楔に近い静止状態て負荷さ れる喫か形成される。さらに、上記のパッドは、外側の周縁部において所望の流 体保持特性か得られるようにシャフトに向かって傾斜させられる。また、軸受支 承構造の剛性も、シャフトの回転によってパッドとシャフトとの間の適正な空間 が形成されるように設計することができる。

その他の方法どして、この軸受は、シャフトの静止時において軸受パッド全体か この支持されるべきシャフト部分に接触するように設計することができる。本願 発明のこの側面は、機械加工の公差を大幅に広げることができるので、軸受を大 量生産する場合において、ガス状潤滑流体を用いた軸受を生産する場合に特に有 用である。一つの例において、流体楔の形成に対して著しい影響を与えるへく０ ００３インチもの大きな公差をもって設計することかできるのであり、これに反 して、従前のガス軸受の製造においては、０．０００００ｘインチもの厳しい公 差か要求され、かかる厳しい公差はエツチングによるマイクロインチレベルの精 巧かつ高コストな機械加工法を使用しなければ達成することができない。

本願発明のその他の側面によれば、すてに説明した流体軸受に共通する教示に沿 って、流体力学的ラジアル軸受を、回転シャフトに取付けてこのシャフトととも にハウジング内の静的支持面に対して相対的に動くように適用するべく構成する こともてきる。回転シャフトに取付けるべく適用される軸受の大略形状は上述し た各軸受と同様であるが、半径方向に反転した構造となる。支持の方向が半径方 向に反転するために、構造において差が生じるのはもちろんである。たとえば、 シャフトとともに回転する軸受のランナパッド部は、半径方向内方の支承構造に 支持される。この支承構造は、ハウジングの滑らかな部分に対して流体力学的体 を確立するように半径方向内側および外側に撓み変形させるための軸受パッドを 支持している。この軸受がシャフトとともに回転すると、遠心力が軸受パッドに 対してこの軸受パッドをハウジングの滑らかな面に向けて外方に向けて押し付け るように作用する。

かかる軸受構造の一つの例か図４４に示されている。この軸受は、図４ないし図 ６の軸受を゛１′径方向に反転させた構成をもっている。この軸受１３０は、実 質的に円筒状の外径をもっているが、複数個の周方向に延びる軸受パッド＋３１ に分割されている。図に示されている軸受パッドは、次の二つの理由によって相 対的に厚いものとなっている。第一に、上記の厚みは軸受パッド１３１の変形を 抑制する。第二に、厚みを高めることが軸受パッド１３１の質量を高め、その結 果、シャフトが回転するとき、軸受パッド１３１を外方に向がわせようとする遠 心力か増大する。このようなパッド１３１か外方に向けて撓もうとする傾向のた めに、ハウジング２に対して隙間をもつように寸法づけることができる。もちろ ん、所望であれば、上記のパッド＋３１は、パッドの変形を許容しまたは／およ び遠心力による作用を制限するように、より薄く形成することもできる。

上述の事項は、シャフトに対して取付けるべく設計される本願発明のとの軸受に も関係する。種々のこのタイプの軸受における相違は、軸受パッドを支持するの に用いられる支承構造において存在する。一般的にいえば、すてに説明したラン アル軸受の支承構造のどれもか軸受パッド＋３１のための支承構造として用いる ことかできる。しかしながら、支承構造の方向力伴径方向に反転しているために 生じる相違か存在する。図４４に示される軸受構造においては、バット１３１は 、複数の第一の基恨状あるいは半径方向のビーム１３２ａ、周状ビーム１３２ｂ 、および第二の基板状あるいは半径方向ビーム１３２ｃを含む主支持部１３２に よって支持されている。この主支持部１３２および軸受バラＦＩ３１は、二次支 持部として機能する連続的な膜状体＋３３に支持されている。図に表れているよ うに、この膜状体１３３は半径方向について非常に薄＜（シたがって、この方向 に変形容易である）、かつ、三次支持部として機能する支持ビームあるいは脚１ ３４の間を延びている。図４ないし図６の軸受と同様に、上記膜状体１３３は、 この膜状体を貫通する半径方向の切り込みを設けることによって、複数の軸方向 に延びるビームに分割することもできる。図４３Ａおよび図４３Ｂに示される実 施例においては、支持ビームあるいは脚３４は、連続する筒状の部材であり、比 較的剛性をもっていて、そのため薄状の膜状体１３３はトランポリンのような形 態で支持される。すてに説明したその他の軸受と同様に、この支持脚は異なる構 造をもつことができる。

図４３に示される軸受の構造は、一方向の支持のために設計されている。具体的 には、図４４に描かれた支承構造の配置は、軸受が所定の方向に回転させられた ときにのみ適正な撓みがおこるようにパッドを支持している。このような回転に おいて、先行縁（支持構造から最も遠い縁）がハウジングから離れて内向きに撓 み、後続縁か軸受パッドとハウジングとの間に流体力学的楔を形成するようにハ ウジングに向けて外側に撓む。

シャフトとともに回転するように取付けられるその他の軸受が図４５に示されて いる。この軸受は、図３２に示された軸受を半径方向に反転させた形態をもって いる。この軸受は、図４に示された構造と近似している。しかしながら、これら の二つの構造の間には、主としてパッド支承構造において相違がある。たとえば 、図４５の構造は、図４４の軸受の連続する周状脚に代えて、軸方向に延びるビ ームあるいは脚部１３４を含んている。また、主支持部は、角度をつけられたビ ーム１３２ｄ、１３２ｅの対称的な配置を含んでいる。この軸受における上記の ような対称的な構造により、この図４５に示された軸受は、双方向用の軸受であ る。この軸受はまた、「隠れた」開口をもっていないことから、容易に型成形し 得る。

この軸受かハウジングに対して相対回転すると、支承構造が撓んでパッドとハウ ジングとの間に流体力学的喫が形成される。

同様にして、すてに図示した一般的な軸受構造のどれもが、固定壁に対して回転 するシャフトに取付ける軸受としての使用のために適用しつる。一般的には、上 に説明したようにして構造を反転することのみが必要となる。

一般的にいって、上述した軸受のどれもが、あるいはかかる軸受のどの組合せも が本明細書で開示したタイプのシールドハウジング内に組み込まれることできる 。この場合、シールド軸受ユニットの設計においては、各軸受は、ハウジングの 静止部に固定されるベース部をもっており、パッドは、シャフトに対して回転可 能に取付けられる面を支持するように配置される。たとえば、米国特許第４゜６ ７６．６６８号明細書に開示された軸受バッドが、シールド軸受ユニット内に組 み込んで用いるものとしてよく適合すると思われる。

図４２は、静止ハウジング２が個々のパッド４２０のためのキャリアとして機能 する構造を示している。パッド４２０の面は、回転ハウジング部３の平面部を支 承するために適用されている。ここにおいても、回転ハウジング部３はシャフト ５ととも静止ハウジング部２に対して相対回転する。このようにして、パッド４ ２０は、シャフトに作用するスラスト荷重を回転ハウジング部を介して支承する 。

少量生産の場合、本明細書に開示された軸受は、放電加工法あるいレーザ切削法 によって形成するのか好ましい。図面に示される二重線は、典型的には直径０゜ ００２なし屯０．０６０インチ（０，５０ないし１．５２ｍｍ）の放電ワイヤあ るいはレーザビームの実際の経路である。放電加工あるいはレーザ切削された経 路内に流入する潤滑剤は、共振周波数での振動あるいは不安定性を減衰する流体 ダンパとして機能する。途切れのない円筒状の膜状体が形成される上述の状況に おいては、この防振作用は、高い防振特性をもつタラシュポットの形態をとる。

この設計において配慮するべき重要な点は、主要構造の長さと向きとを図３に示 される内方への撓みを発生させるように定めることである。また、図９に示され るような荷重の方向へのパッドそれ自体の撓みが生じれば、軸受性能をさらに向 上させる偏心度の変化をもたらす。フエアーズ著「機械要素の設計」においては 、軸受中心とシャフト中心との隔たりを軸受の偏心度と呼んでいる。この用語は 、軸受設計における技術者にはよく知られている。軸受を特定の用途に適用させ るために軸受形状あるいは軸受構造およびとりわけビームの剛性を調整しあるい は修正するという新規なアプローチによれば、最適な性能か容易に得られる。最 近のコンピュータ解析は、いかなる剛性あるいは撓みをも達成できることを立証 している。

上述したように、本願発明の軸受を少量生産しあるいはその試作品を製造する場 合、軸受は、好ましくは放電加工法あるいはレーザ切削法によって形成される。

このような少量の軸受あるいは試作品は、通常金属から作られる。しかしなから 、特定の軸受を大量生産するような場合には、射出成形、鋳造、粉末金属のダイ カストまたは押し出し成形等の他の方法かより経済的である。このような製造方 法に関しては、プラスチック、セラミック、粉末金属または複合物を用いること か本願発明の軸受の形成にはより経済的である。射出成形、鋳造、焼結をともな う粉末金属のダイカストおよび押し出し成形等の方法は、周知であり、本明細書 においてその詳細を説明する必要はない。また、いったん軸受の試作品を製造し たならば、その軸受の大量生産のための金量を作る方法は、成形および鋳造の技 術分野の当業者に周知である。ただし、本願発明の軸受において押し出し成形に よって大量生産するのに適合するのは、ある種の形態のものに限られることに留 意するべきである。一般的に、押し出し成形に適合するのは、周方向に配置され た溝と、軸受全体にわたって軸線方向に切り込まれた半径方向の切り込みあるい はスリットおよび周方向に配置された切り込みまたはスリットだけによって構成 された軸受である。換言すると、このような軸受は、一定のあるいは押し出し成 形可能な断面を有する軸受である。

本願発明のさらに別の側面によれば、たとえは５０００個未満の中程度の量の軸 受を生産する場合には、新規なインベストメント鋳造法か特に作用であることか わかった。この製造方法によれば、最初の工程は、軸受の試作を製造することで ある。すてに述べたように、また以下に詳述するように、この試作は、さまざま な方法によって製造できるか、好ましくは、肉厚の大きいバイブ材あるいはそれ に類した円筒形のジャーナル素材を機械加工することによって製造される。大型 の軸受の場合には、通常、円筒形のンヤーナル素材を旋盤を用いて機械加工する ことによって軸受面と周状溝とを形成し、フライス盤を用いて軸方向および半径 方向の孔を形成する。小型の円筒状ジャーナル素材を機械加工する場合、ウォー タ・ジェット切削法、レーザ切削法および放電加工法が一般的にはより適合する 。しかしながら、いずれの場合においても、ジャーナル素材は、比較的大きい溝 を形成するべく回転させてフライス削りする。

試作軸受か形成された後に、その軸受が予定された通りに機能することを確認す るために試作のテストをするのか望ましい。このようなテストの結果として、所 望の結果を達成するためにこの試作品を修正しあるいは改良する必要がでてくる ことかある。

いったん満足のいく試作品か得られると、その試作品のゴム型を形成する。典型 的には、この工程は、溶融ゴム中にその試作品を浸漬するとともに、試作のゴム 型を形成するようにそれを硬化させる工程が含まれる。試作品を包み込んだゴム は次に分割され、そして、開放状のゴム型を作るために試作品が取り除かれる。

いったんゴム型が得られると、このゴム型は蝋型を作るために用いられる。この 工程は、典型的には、溶融蝋をゴム型内に注入し、軸受の蝋型を形成するために この蝋を硬化させることを含む。

上記蝋型が得られた後、この蝋型は、石膏型を形成するために用いられる。この 工程は、典型的には、蝋型を石膏で包み込み、石膏型を形成するようにこの石膏 を蝋型の周囲で硬化させることを含む。

この石膏Ｖは次に、軸受を形成するために使用することができる。より具体的に は、青銅等の溶融軸受材料を石膏型内に注入し、蝋型を溶かして蝋を石膏型から 取り除く。このようにして上記石膏型は、溶融軸受材料によって満たされ、そし て溶かされた蝋は石膏型から除かれる。

溶融軸受材料を硬化させた後、その軸受材料の周囲から石膏型を除去すれば軸受 か得られる。この製造法は蝋型を犠牲にすることを含んでいるので、インベスト メント鋳造法または犠牲鋳造法と称されている。

上述したインベストメント鋳造法あるいは犠牲鋳造法は、蝋型の犠牲をともない 、ゴム型と石膏型の二つの型を作製せねばならず、実に労働集約型の方法である か、特定の軸受、たとえば５０００個未満の中程度の量の生産をする場合にはコ スト的に効果があることか判明している。比較的少量の製造を行う場合に経済性 があることは、この方法に使用される鋳撃は、射出成形法や粉末金属ダイカスト 法の場合に必要とされる複雑な金型に比較してその製作費用がかなり安いという 事実による。

すてに述べたように、本願発明にしたがった軸受の製造の最初の工程は、インベ ストメント鋳造法においては、あるいは他のどの方法においても、試作軸受を作 製することである。本願発明のその他の側面にしたがえば、本願発明の比較的複 雑なジャーナル軸受およびスラスト軸受を簡単な製造技術によって形成すること もてきる。同様の製造技術がスラスト軸受とジャーナル軸受の双方について使用 できる。

以上のことを念頭におくことにより、機械加工および放電加工を用いて単一のジ ャーナル軸受を製造する方法を説明することで十分であると思われる。また、そ のような製造方法の説明から、本願発明の比較的複雑な軸受形状を容易に形成す ることができると思われる。

各々の軸受は、最初は、図１１Ａおよび図ＪＩＢに示されるような円筒状の孔を 有する円筒形のブランクの形態をもっている。このブランクは次に機械加工され て図１２Ａおよび図１２Ｂに示されるような半径方向の潤滑流体溝か形成される 。ある種の応用においては、このブランクをさらに機械加工して、図１３および 図１３Ｂに示されるような軸受の半径方向の面に、好ましくは対照的に配置され た互いに対向する溝を設けることか好ましい場合かある。このような互いに対向 する溝を設けることにより、容易にねじり撓みをしつる軸受が得られる。図１３ Ａおよび図１３Ｂに示される溝は円筒形をしているが、これは図１４Ａおよび図 １４Ｂに示されるようなテーバ状の溝とすることもできる。以下の説明から明ら かになるように、このテーパ状の溝によって、支持ビームの傾斜された配列によ って撓み性能が向上させられた軸受を形成することができる。これに関連して、 図１４Ａに示されたような支持ビームは、軸の中心線に近い点に収斂する線に沿 ってテーバ状とさせるのか好ましいということに留意するべきである。これによ り、軸受バットかシャフトの心振れを補償することができるような態様に軸受全 体の作用中心を設定することによって、撓みがシャフトの中心の周りに生しるこ とを保証する。基本的に、支持ビームにテーパを施すと、その軸受は、シャフト が心振れを修正するためにとの方向にても枢動することができる単一の枢動点に 支持力を葉中させることによって、球状軸受に近似した態様で作動することかで きる。図１４Ａの矢印は、撓みの作用線を示している。

図」２および図１４に示されるタイプの断面をもつ軸受は、流体力学的流体を保 持するという点について特に効果的である。なぜなら、軸受パッドがその両端に 近いところで支持され、軸受パッドの両端間の中央部分が直接支持されないから である。この構造により、軸受バッドは、荷重を受けて撓み変形するように支持 され、流体を保持する凹状のポケットを形成する、すなわち、パッドがその中央 部分が半径方向外方に撓み変形する。このことは、流体の漏損を著しく減少させ る。もちろん、このようなポケットを形成する程度は、軸受パッドおよびその支 承構造の相対寸法によって変化する。より大きな流体保持ポケットは、軸受パッ ド面をより薄状とするとともに、上記パッド面を軸受パッドの軸方向端部におい て支持することによって得られる。

円筒状ブランクか図１２Ａおよび図１２Ｂ、図１３Ａおよび図１３Ｂ、あるいは 図１４Ａおよび図１４Ｂに示されるように適正に機械加工されると、このブラン クには、その半径方向の面に沿って、軸受バッド、ビーム支持体およびハウジン グを規定するために半径方向および／または周方向に延びるスリットあるいは溝 が形成される。図１４ｃおよび図１４Ｄは、図１４Ａおよび図１４Ｂの加工され たブランクに対して上記のような溝か形成された状態を示している。軸受を少量 生産する場合あるいは鋳型を作るために用いる軸受試作品を製造する場合には、 この切り込みあるいはスリットは、好ましくは、放電加工法あるいはレーザ切削 法によって形成される。図１２Ａおよび図１２Ｂ、図１３Ａおよび図１３Ｂ、図 １４Ａおよび図’１４Ｂに示された外形あるいはこれに類する形状を得るために 行う円筒状ブランクに対する機械加工は、旋盤あるいはこれに類するもののよう な伝統的な工作機械によって行うことかできる。

」二連の説明は、特にジャーナル軸受を指向するものであるが、原理的にはスラ スト軸受にもよくあてはまる。たとえば、図１５ないし図１８に示されるスラス ト軸受は、肉厚の大きいパイプ材に機械加工によって半径方向内方および外方の 溝、互いに向き合う溝、軸方向の孔、半径方向の切り込み、および面取りを行っ て軸受バッドとその支承構造を規定することができる。

本願発明の軸受の性能特性は、機械加工されたブランクに形成される孔および切 り込みあるいはスリットによって規定される軸受パッドとビーム支持体との相対 形状、大きさ、位置および材料特性の結果として現れる。これらのパラメータは 、軸受を作るためにスリットを形成するための機械加工されたブランクの形状、 ならびに、軸受に形成された半径方向および周方向の切り込みあるいはスリット の形状寸法および配置によって、主として決定される。

すてに述べたように、本願発明の軸受の構造は、その機械加工法を参照すること によって最もよく理解されるが、本願発明の軸受は、中程度または比較的多量に 製造する場合は、インベストメント鋳造法によって製造するのが好ましく、それ 以上の大量生産も、射出成形、鋳造、粉末金属のダイカスト法、および押し出し 成形等によって経済的に実施することができる。

一本のパイプ状の円筒形ブランクから多数の軸受を押し出し成形する場合には、 押し出し成形の前に図１２Ａおよび図１２Ｂに示されるような半径方向の潤滑流 体溝をパイプ状の円筒形ブランクの長さに沿って形成しておくことかできる。た だし、この軸受に互いに向き合う溝を形成したい場合には、そのような溝は、押 し出し成形され、ａｔｔ加工されたブランクから個々の軸受をスライス状に取り 出したのち、個々に形成する。このような理由により、押し出し成形法は、ねじ り変形性を高めるために互いに向き合う溝か必要とされる軸受を製造する方法と しては好ましいものとはいえない。

図面の簡単な説明 本願発明の詳細は、次の添付図面にもとづいて後述される。

図ＩＡは、モジュール型のシールドハウジング組立体内に組み込まれたラジアル 軸受を模式的に示す断面図である。

図ＩＢは、一つのスラスト軸受組立体が組み込まれた図ＩＡのハウジング組立体 の模式的断面図である。

図」Ｃは、スラスト軸受とラジアル軸受とか組み込まれた図ＩＡのハウジング組 立体の模式的断面図である。

図ＩＤは、一対のラジアル・スラスト複合車軸受か組み込まれた図ＩＡのハウシ ング組立体の模式的断面図である。

図２は、本願発明の第一の実施例を部分的に示すジャーナル軸受の断面図である 。

図２Ａは、図２に示された例にしたがって作製された単一軸受パッドの模式図で ある。

図３は、図２の軸受パッドの断面図であり、負荷状態での支承構造に対するバッ トの方向を合わせ示している。

図４は、本願発明にしたかって作製されたジャーナル軸受の第二の実施例の部分 断面図である。

図５は、図」の単一パッドを部分的に断面で示す図である。

図５Ａは、図４の軸受を改変したものの一部分の斜視図である。

図５Ｂは、図４に示される軸受の改変した形態の斜視図である。

図６は、図４の軸受の端面図である。

図６Ａは、シールドハウジング組立体内に組み込まれた図６の軸受の断面図であ る。

図７は、ビームのねしり撓みを拡大して示す概略図である。

図８は、本願発明の特徴か組み込まれ、かつ二つのビームを含む軸受の例を示す 、ジャーナル軸受の断面図である。

図９は、支承構造の撓み変形なしにパッド表面の部分的な撓み変形を大きく強調 して示す、図１のパッドの端面図である。

図１０は、負荷時における支承構造に対するパッドの方向を示す、図８のパッド の端面図である。

図１０Ａは、パッド面の部分的な撓み変形を大きく強調して示す、図８のバット の断面図である。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、機械加工前の円筒ジャーナル部材あるいはブランク の断面図である。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、機械１ｍ工されたジャーナル部材あるいはブランク の断面図である。

図１３Ａおよび図１３Ｂは、さらに機械加工されたジャーナル部材あるいはブラ ンクの断面図である。

図１４Ａおよび図１４Ｂは、機械加工されたジャーナル部材あるいはブランクの 変更例の断面図である。

図１４ｃおよび図１４Ｄは、図１４Ａおよび図１４Ｂの機械加工されたジャーナ ル部材あるいはブランクから構成された軸受の断面図である。

図１５は、軸受パッドが設けられたビームをもっスラスト軸受の頂面図である。

図１５Ａは、シールドハウジング組立体内に組み込まれた二つの図１５に示され るタイプの軸受を示す断面図である。

図１６は、［１ＪＩ５のスラスト軸受の部分断面側面図である。

図１７は、図１５のスラスト軸受の底面図である。

図１８は、図１５のスラスト軸受の一部分の斜視図である。

図１９は、従来例のスラスト軸受の頂面図である。

図２０は、図１９の従来例のスラスト軸受の断面図である。

図２０Ａは、図１９および図２０に示される従来例のスラスト軸受のセグメント を模式的に示す図であり、軸受パッドの表面全体にわたる圧力分布を示している 。

図２１は、二つの脚状支持体をもつ、本願発明にしたがうスラス１へ軸受の頂面 図である。

図２２は、図２１のスラスト軸受の一部断面側面図である。

図２３は、図２１の軸受の底面図である。

図２３Ａは、図２１の軸受の改変例の底面図である。

図２４は、図２１の軸受のセグメントの斜視図である。

図２５は、本願発明にしたかうその他の軸受の一部断面側面図である。

図２６は、本願発明にしたかうさらに他の軸受の一部断面側面図である。

図２６Ａは、シールドハウジング組立体内に組み込まれた図２６の軸受の断面図 である。

図２７は、本願発明にしたがうさらに他の軸受構造の一部断面側面図である。

図２８は、図２７の軸受構造の断面図である。

図２９は、本願発明にしたかうさらに他の軸受構造の一部断面側面図である。

図２９Δは、本願発明にしたかうさらに他のスラスト軸受構造の断面図である。

図２９Ｂは、［ｇＪ２９Ａの軸受のその他の断面図である。

図２９Ｃは、シールドハウジング組立体内に組み込まれた図２９Ａの軸受の断面 図である。

図３０は、図２９の軸受構造の頂面断面図である。

図３０Ａは、図２９Ａの軸受の頂面図である。

図３０Ｂは、図２９Ａの軸受の底面図である。

図３１は、本願発明にしたがうその他のジャーナル軸受構造の側面図である。

図３１Ａは、［２Ｊ３１に示された軸受の一部分の半径方向断面図である。

図３１Ｂは、シールドハウジング組立体内に組み込まれた図３１の軸受の断面図 である。

図３２は、本願発明にしたがうその他のジャーナル軸受構造の側面図である。

図３２Ａは、図３２の軸受の半径方向断面図である。

図３２Ｂは、図３２の軸受の斜視図である。

［Ｎ３２Ｃは、シールドハウジング組立体内に組み込まれた図３２の軸受の断面 図である。

図３３は、本願発明にしたがうさらに他のジャーナル軸受構造の側面図である。

図３３Ａは、図３３の軸受の外周の一部の詳細図である。

図３３Ｂは、図３３の軸受の断面図である。

図３３Ｃは、図３３のさらに他の断面図である。

図３３Ｄは、シールドハウジング組立体内に組み込まれた図３３の軸受の断面図 である。

図３４は、本願発明にしたがうその他のジャーナル軸受の側面図である。

図３４Ａは、図３４の軸受の外周の一部の詳細図である。

図３４Ｂは、図３４の軸受の断面図である。

図３４Ｃは、図３４の軸受の他の断面図である。

図３４Ｄは、図３４の軸受のその他の断面図である。

図３５は、本願発明にしたかうラジアル・スラスト複合型軸受の側面図である。

図３５Ａは、図３５の軸受の断面図である。

図３５Ｂは、図３５の軸受の他の断面図である。

図３６は、本願発明にしたかうラジアル・スラスト複合型軸受の他の例の側面図 である。

図３７は、図３６の軸受の概略的断面図であり、軸受パッドに作用する力を示し ている。

！Ｊ３７Ａは、シールドハウジング組立体内に組み込まれた図３７の軸受の断面 図である。

図３８Ａは、本願発明にしたがう容易に型成形可能なスラスト軸受の頂面図であ る。

図３８Ｂは、図３８Ａの軸受の底面図である。

図３８Ｃは、図３８Ａに示された線に沿って切断した断面図である。

図３８Ｄは、［’Ｎ３８Ａないし［］３８Ｃに示された軸受の変形例を示す底面 図である。

図３８Ｅは、シールドハウジング組立体内に組み込まれた図３８Ａの軸受の部分 断面図である。

図３９Ａは、本願発明にしたがうＹ成形容易なスラスト軸受の他の例の頂面図で ある。

図３９Ｂは、図３９Ａの軸受の底面図である。

図３９Ｃは、図３９Ａおよび図３９Ｂの軸受における軸受パッド用支承構造を示 す部分断面図である。

図４０は、本願発明にしたがう自己潤滑式軸受の側面図である。

図４０Ａは、図４０の軸受の断面図である。

図４１は、本願発明にしたがう自己潤滑式のラジアル・スラスト複合型軸受の側 面図である。

図４１Ａは、図４１の軸受の断面図である。

図４２は、静止ハウジング部に個別の軸受パッドカ個定されたシールド軸受組立 体の断面図である。

図４３は、本願発明にしたがうラジアル・スラスト複合型軸受の側面図である。

図４３Ａは、図４３の軸受の断面図である。

図４４は、ハウジングに対してシャフトを相対回転させるためにシャフトに対し て取付けられるべく適合させた軸受の断面図である。

図４５は、シャフトに対して取付けられるべく適合されたその他の軸受の断面図 である。

ＦＩＧ、　１４Ｃ ＦＩＧ、ｆ５ ＦＩＧ、　１５ＡＦＩＧ、　２６Ａ ＦＩＧ、　７７ ＦＩＧ、　ｆ８ ＦＩＧ、　ｆ９　先行技術 ＦＩＧ、２０Ａ　先行技術 ＦＩＧ、　２１ ＦＩＧ、２２ ＦＩＧ、２３ ＦＩＧ、２４ ＦＩＧ、２５ ＦＩＧ、２６ ＦＩＧ、　２８ ＦＩＧ、３０ ＦＩＧ、３１ ＦＩＧ、　３２ ＦＩＧ、　３２Ｂ ＦＪＧ、　３３Ａ ＦｊＧ、３３Ｃ ４Ａ ＦｆＧ、３４ ＦＩＧ、　３６ ＦＩＧ、　３８Ｂ ＦＩＧ、　３９Ｂ ＦＩＧ、３９Ｃ ＦＩＧ、４Ｑ ＦＩＧ、４０Ａ ＦＩＧ、４１ ＰＰ ＦＩＧ、４１Ａ ＦＩＧ、　４３ ＦＩＧ、　４３Ａ ＦＩＧ、４５ 国　際　調　査　誓　失

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．静止ハウジング部と、回転ハウジング部と、ハウジングの内部空間をシール するように上記静止ハウジング部と上記回転ハウジング部との間に水密シールを 提供するための複数のシール部材とを含むシールドハウジングと、上記静止ハウ ジング部に固定された流体力学的軸受と、を備えており、上記流体力学的軸受は 、半径方向内側表面と、半径方向外側表面と、二つの平面状軸方向表面とを含む 単一部材の円筒状部材を含んでおり、上記円筒状部材には、その軸方向平面状表 面に形成された複数の半径方向切り込みと、上記半径方向内側表面を半径方向外 側に向けて延びる円筒溝と、上記半径方向外側表面を半径方向内側に向けて延び る円筒溝との少なくとも一つとが形成されており、上記半径方向切り込みと上記 円筒溝が協働して周方向に間隔配置された復数の軸受パッドと、各パッドを支持 する少なくとも一つの一体的なビーム状部材を含む一体支承構造とを規定してお り、これにおいて、各パッドは周方向に延びる端縁部と半径方向に延びる端縁部 と軸方向のシャフト係合表面とを含んでおり、各パッドの半径軸方向に延びる端 縁部の一方が先行縁を含むとともに他方の半径方向に延びる端縁部が後続縁を含 み、上記パッド表面はこれに作用する摩擦力あるいは圧力のもとで上記支承部材 に対して揺動するべく適合されており、これにより、上記パッド表面の後続縁お よび先行縁が先細状の楔を形成するべく変形するようになっている、シールド流 体力学的軸受。 ２．静止ハウジング部と、回転ハウジング部と、ハウジングの内部空間をシール するように上記静止ハウジング郡と回転ハウジング部との間に水密シールを提供 するための複数のシール部材とを含むシールドハウジングと、上記静止ハウジン グ部に固定された流体力学的軸受とを含んでおり、上記流体力学的軸受は、円筒 状の孔と複数の半径方向切り込みおよび円筒溝とをもつ円筒状ジャーナル材を含 んでおり、上記孔および上記切り込みは半径方向に間隔を開けられた複数の軸受 パッド手段と、上記軸受パッドのそれぞれを支持するための一体型支承構造とを 規定しており、上記パッド手段のそれぞれは、実質的に平面状の荷重係合面部材 を含んでおり、上記一体型支承構造は複数のビーム状部材と上記複数の軸受パッ ドの上記面部材に対して実質的に平行に延びる部分を少なくとも有する膜状体の 少なくとも一つを含んでおり、上記面部材は上記シャフトの対向する相対運動部 分を効果的に支持する荷重係合表面をもっており、上記面部材は上記荷重係合表 面に対する摩擦力および圧力のもとで上記シャフトの軸方向部分に対して相対的 に動いて軸受関係において上記シャフトを効果的に支持するべく先細状の楔形状 を形成すように適合されており、上記支承構造は、上記軸受パッドを、これが軸 方向に変位するかあるいはねじり変形するかの少なくともいずれかをなしうるよ うに支持している、シールド流体力学的軸受。 ３．静止ハウジング部を含むシールドハウジングと、回転ハウジング部と、 上記ハウジングの内部空間をシールするように上記静止ハウジング部と上記回転 ハウジング部との間に水密シールを提供するための複数のシール部材と、 上記静止ハウジング部と上記回転ハウジング部の一方に固定された流体力学的軸 受と、を含んでおり、 上記流体力学的軸受は、中心孔をもつ一体円筒体を含んでおり、上記円筒体は、 間隔配置された復数の軸受パッドを規定するための複数の半径方向切り込みおよ び複数の溝をもっており、上記軸受パッドのそれぞれは変形容易な膜状体に支持 されており、上記膜状体は楔形態を最適化するべく上記パッドがいずれの方向に も動くことを許容しており、上記膜状体は少なくとも一つの方向において流体緩 衝機能を提供している、シールド流体力学的軸受。 ４．静止ハウジング部を含むシールドハウジングと、回転ハウジング部と、 上記ハウジングの内部空間をシールするように上記静止ハウジング部と上記回転 ハウジング部との間に水密シールを提供するための複数のシール部材と、 上記静止ハウジング部と上記回転ハウジング部の一方に固定された流体力学的軸 受と、 を含んでおり、上記流体力学的軸受は、それぞれが先行縁と後続縁と上記先行縁 と上記後続縁との間を延びるパッド面とを含む複数の間隔配置された軸受パッド と、複数のビーム状支持部材と少なくとも一つのビーム支持部材とを含む支承構 造であって、各ビーム状支持部材が軸受パッドから間隔をあけられており、基根 部が上記軸受パッドを上記ビーム状部材に連結するとともに、上記軸受パッドを 上記ビーム状部材に対して動くように支持しており、上記ビーム状部材は上記ビ ーム支持部材に対してこれに対して動くように支持されているもの、 を含んでいる、 シールド流体力学的軸受。 ５．静止ハウジング部を含むシールドハウジングと、回転ハウジング部と、 上記ハウジングの内部空間をシールするように上記静止ハウジング部と上記回転 ハウジング部との間に水密シールを提供するシール手段と、上記静止ハウジング 部に固定された流体力学的軸受とを含んでおり、上記流体力学的軸受は、 それぞれが先行縁と後続縁とシャフト係合軸受面とをもつ周方向に間隔配置され た複数の軸受パッドと、上記軸受パッドのそれぞれを支持するための一体型支承 構造とを含んでおり、上記支承構造は、上記パッドを最適の形態において６自由 度で動くように支持して、通常荷重のもと、上記パッドの後続縁が上記シャフト 部分に向かって変位するとともに、上記パッドの先行縁がシャフト部分から離れ て変位するようになり、その結果上記後続縁が上記先行縁よりも上記シャフト部 分により近づくように設計されている、シールド流体力学的軸受。 ６．上記軸受パッドが上記支承構造と一体になっている請求項５の軸受。 ７．静止ハウジング部を含むシールドハウジングと、回転ハウジング部と、 上記ハウジングの内部空間をシールするように上記静止ハウジング部と上記回転 ハウジング部との間に水密シールを提供するためのシール手段と、上記静止ハウ ジング部と上記回転ハウジング部の一方に固定される流体力学的軸受と、を含ん でおり、上記流体力学的軸受は、複数の間隔配置された軸受パッドを含んでおり 、この軸受パッドは先行縁と後続縁と上記先行縁と上記後続縁の間を延びる軸受 表面を含んでおり、各軸受パッドは一体支承構造によって６自由度で動くように 支持されており、上記支承構造は上記軸受パッドをこの軸受パッドが所定の剛性 をもつように支持しており、上記軸受パッド表面と上記シャフト部分との間に流 体フィルムが配置され、この流体フィルムは特有の剛性を持っており、これにお いて、上記流体フィルムの剛性は、上記シャフト部分の回転に際してこの流体フ ィルムが上記軸受パッドの変形を引き起こすように上記軸受パッドの剛性よりも 大きくなっている、シールド流体力学的軸受。 ８．ハウジングに対してシャフトを相対回転するように支持するために回転シャ フトに固定されて回転するべく適合された流体力学的軸受であって、この軸受は 、 周方向に間隔配置された複数の軸受パッドを含んでいて、各軸受は凸面状の断面 と二つの軸方向に延びる端縁部とを持つパッド表面をもっており、上記軸受パッ ドを支持するために上記軸受パッドの半径方向内方に配置された支承構造をさら に含んでおり、この支承構造は、上記軸受パッドを６自由度で動くように支持し て、この軸受が上記ハウジングに対して相対回転すると、上記パッドがその軸方 向に延びる一方の端縁部が軸方向に延びる他方の端縁部よりも上記ハウジングに より近づいて、これにより流体力学的楔を形成する位置に変形するようにして配 置された複数のビームを含んでいる、流体力学的軸受。 ９．上記支承構造は、主支持部と、二次支持部と、三次支持部とを含んでおり、 上記支持部のそれぞれは上記軸受パッドを６自由度で動くように支持するべく互 いに相対変形するように適合されている、請求項８の軸受。 １０．上記支承構造は一体部材でできており、かつ、上記軸受パッドは上記支承 構造と一体になっている、請求項８の軸受。 ｌ１．上記パッドは、軸受が静止状態にあるときパッド表面とハウジングとの間 に先細状の楔が形成されるように形成されている、請求項８の軸受。 １２．上記軸受は、上記シャフトの軸線と実質的に平行な主軸線を持っており、 かつ、上記支承構造はこの軸受が双方向に作動可能となるように上記パッドの中 心に対して対称となっている、請求項８の軸受。 １３．上記主支持部は、複数のビームを含んでおり、上記ビームのそれぞれは上 記軸受パッドの少なくとも一つを支持している、請求項９の軸受。 １４．上記二次支持部は、複数のビーム状部材に分割されている、請求項１３の 軸受。 １５．上記二次支持部の上記ビーム状部材のそれぞれは、上記主支持部の上記ビ ーム状部材の少なくとも一つを支持している、請求項１４の軸受。 １６．上記三次支持部は、上記二次支持部から半径方向に延びる複数の周方向突 起を含んでいる、請求項９の軸受。 １７．上記周方向突起の少なくとも一つは、上記二次支持部から半径方向に延び る複数のビーム状支持部材に分割されている、請求項１６の軸受。 １８．上記主支持部は、各パッドを支持する複数のビームを含んでいる、請求項 ９の軸受。 １９．上記主支持部において各軸受パッドを支持する上記複数のビームは、互い に角度をつけられた少なくとも二つのビームを含んでいる、請求項１８の軸受。 ２０．上記互いに角度をつけられた主支持部における少なくとも二つのビームは 、上記軸受パッド表面の半径方向外側に位置する点に向かって収斂している、請 求項１９の軸受。 ２１．静止ハウジング部を含むシールドハウジングと、回転ハウジング部と、 上記ハウジングの内部空間をシールするために上記静止ハウジング部と上記回転 ハウジング部との間に水密シールを提供するためのシール手段と、上記静止ハウ ジング部に固定された流体力学的軸受と、を含んでおり、上記流体力学的軸受は 、 軸線周りに間隔配置された複数のシャフト支持パッドを含んでおり、各シヤフト 支持パッドは上記パッドがその周りに間隔配置された上記軸線に対して実質的に 交差する平面内に存在する実質的に平面のシャフト支持パッド表面を持っており 、少なくとも一つのパッド支持ビームが上記シャフト支持パッドのそれぞれを支 持しており、上記パッド支持ビームのそれぞれは上記シャフト支持パッド表面か ら離れて横断状に延びるとともに上記軸線に対して平行となっており、少なくと も一つのビーム支持部材をさらに備え、上記ビーム支持部材は複数のビームと膜 状体の一方を備えており、上記ビーム支持部材は、上記パッド支持ビームを６自 由度で動くように支持して、通常荷重のもとで最適な流体力学的楔を形成するよ うに設計されており、さらに、上記ビーム支持部材を６自由度で動くように支持 して、通常荷重のもとで最適な流体力学的楔を形成するように設計された付加的 な支持部材をさらに備えている、 シールド流体力学的軸受。 ２２．回転シャフトを支持するための一体部材であって、この部材は、複数のシ ャフト支持パッドと、パッド支承構造とを含んでおり、上記シャフト支承構造は 、荷重のもとで流体力学的楔の形態を最適化するように上記シャフト支持パッド のそれぞれを６自由度で動くように支持しており、少なくとも一つの圧電要素と この圧電要素の形状に変化を起こすようにこの圧電要素に電流を供給するための 電流供給手段とをさらに含んでおり、上記圧電要素は、その形状の変化が上記シ ャフト支持パッドと上記支承構造の少なくとも一方の方向に変化を起こさせるよ うに配置されている、回転シャフト支持用一体部材。 ２３．上記パッド支持構造は、主支持部と、二次支持部と、三次支持部とを含ん でいる、請求項２２の一体部材。 ２４．静止ハウジング部を含むシールドハウジングと、回転ハウジング部と、 上記ハウジングの内部空間をシールするように上記静止ハウジング部と上記回転 ハウジング部との間に水密シールを提供するためのシール装置と、上記回転ハウ ジング部と、上記静止ハウジング部の一方に固定された流体力学的軸受と、を含 んでおり、上記流体力学的軸受は、複数の軸受パッドと、上記軸受パッドを６自 由度で動くように支持するための支承構造と、少なくとも一つの圧電要素と、を 含んでおり、上記圧電要素は、選択的に変更可能な形状を持っており、かつ、上 記圧電要素は、その形状が変化したとき、上記軸受パッドと上記支承構造の少な くとも一方の方向が変化するように配置されている、シールド流体力学的軸受。 ２５．静止ハウジング部を含むシールドハウジングと、回転ハウジング部と、 上記ハウジングの内部空間をシールするように上記静止ハウジング部と上記回転 ハウジング部との間に水密シールを提供するためのシール装置と、上記回転ハウ ジング部と上記静止ハウジング部の一方に固定された流体力学的軸受と、を含ん でおり、上記流体力学的軸受は、周方向に間隔配置された複数の軸受パッドと、 軸受パッド支承構造とを含んでおり、 上記軸受パッド支承構造は、 上記複数の軸受パッドのそれぞれを支持する少なくとも一つのビーム部材と、上 記各第一のビーム部材を支持する連続状膜状体と、上記連続状膜状体を支持する 複数のビームと、を含んでいる、シールド流体力学的軸受。 ２６．少なくとも一つの圧電要素を含んでおり、この圧電要素は、変更可能な形 状を持っており、かつ、この圧電要素は、その形状が変化したとき、上記軸受パ ッドの少なくとも一つの方向が変化するように配置されている、請求項２５の軸 受。 ２７．静止ハウジング部を含むシールドハウジングと、回転ハウジング部と、 上記ハウジングの内部空間をシールするように上記静止ハウジング部と上記回転 ハウジング部との間に水密シールを提供するためのシール手段と、上記静止ハウ ジング部に固定された流体力学的軸受とを含んでおり、この流体力学的軸受は、 周方向に間隔配置された複数の軸受パッドと、軸受パッド支承構造と、を含んで おり、上記軸受パッド支承構造は、それぞれが上記複数の軸受パッドの一つを支 持する複数の第一のビーム部材と、 それぞれが上記第一のビーム部材を支持する複数の第二のビーム部材と、上記複 数の第二のビーム部材を支持する少なくとも一つの支持部材と、を含んでいる、 シールド流体力学的軸受。 ２８．静止ハウジング部を含むシールドハウジングと、回転ハウジング部と、 上記ハウジングの内部空間をシールするように上記静止ハウジング部と上記回転 ハウジング部との間に水密シールを提供するための複数個のシールと、上記静止 ハウジング部に固定された複数の軸受パッドと、を含んでおり、上記軸受パッド のそれぞれは、パッド表面と、主支持部と、二次支持部と、三次支持部と、を含 んでいる、シールド流体力学的軸受。 ２９．上記主支持部は、中空の円錐体の形状をした部材である、請求項２８の軸 受。 ３０．上記主支持部は、上記パッド表面の上方に位置する点に向けて収斂する複 数の円錐形に傾斜させられた脚部を含んでいる、請求項２８の軸受。