JPH08261231A - スクイーズフィルムダンパ軸受 - Google Patents

スクイーズフィルムダンパ軸受

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JPH08261231A
JPH08261231A JP6068395A JP6068395A JPH08261231A JP H08261231 A JPH08261231 A JP H08261231A JP 6068395 A JP6068395 A JP 6068395A JP 6068395 A JP6068395 A JP 6068395A JP H08261231 A JPH08261231 A JP H08261231A
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JP
Japan
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bearing
concentric spring
bearing metal
metal
oil
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Pending
Application number
JP6068395A
Other languages
English (en)
Inventor
Masao Kobayashi
正生 小林
Shinichi Ozaki
伸一 尾崎
Itaru Yamada
致 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/02Sliding-contact bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/23Gas turbine engines
    • F16C2360/24Turbochargers

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】 軸受メタル2を内外面に突起を有しかつ周方
向に等分割した一対の剛性の大きな同心化バネ3を介し
て軸受ケーシング4より支持し、軸受ケーシング内面と
軸受メタル外面との間に均一な厚さの油膜を形成する。 【効果】 大きな振れ廻り力が作用しても油膜が切れる
ことがなく同心化バネの密着性がよいので製造コストが
安い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は遠心圧縮機など高速回転
軸を支持する軸受に係り、特にスクイーズフィルムダン
パ軸受に関する。
【0002】
【従来の技術】スクイーズフィルムダンパ軸受は回転軸
を支持する軸受と固定面との間に流体膜を形成して、こ
の流体膜圧力により軸受を支持する方式の軸受で、特に
高速回転軸の振動を低減させる特徴があり、ターボ圧縮
機、ターボチャージャなどの軸受として極めて有効であ
る。
【0003】かかるスクイーズフィルムダンパ軸受とし
て典型的なものに特開昭58−109718に示すもの
がある。この例ではころがり軸受の外輪おさえの外側
に、固定支承面との間に隙間を設け、そこに給油してフ
ィルムダンパ油膜を形成すると共に、外輪おさえは、固
定側から軸と平行にかつ軸を囲むように延出された多数
のボルトにより支持されており、該ボルトがバネの作用
をする。このように軸受がバネと、バネに並列に設けら
れた油膜により支持されてスクイーズフィルムダンパ軸
受を構成する。
【0004】しかし上記の構造のものは、精度良く組立
てるのが困難で、従って高価であり、軸方向に大きなス
ペースが必要で、スペースが限られた小型の回転機に適
用することが困難である。この問題を解決するため本願
特許の出願人は先に実願昭60−169158(実公平
3−39618)なる出願を行った。図3は上記出願の
スクイーズフィルム軸受の軸に直角な方向に切断した断
面図である。
【0005】図3に示すようにスクイーズフィルム軸受
は、回転軸aに取り付けられたころがり軸受bの外輪を
外輪支持リングdに内嵌し、外輪支持リングdとそれを
覆う軸受ケースcの支承面eとの間には円筒状の薄板f
が挿入されている。薄板fの外面及び内面に、エッチン
グ加工により形成した凹部g、hが周方向に等間隔に且
つ互い違いに配置されている。従って隣り合った凹部
g、hの間に凸部i、jが形成され、内側の凸部jは外
輪支持リングdと、外側の凸部iは支承面eとそれぞれ
当接している。尚凹部g、hは薄板fの巾方向全体に渡
って形成されている。これら凹部g、h内に所定の油膜
圧を発生させるべく油を供給する図示しない油通路が連
通して設けられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のス
クイーズフィルム軸受ではフィルムダンパを形成する薄
板の剛性が小さいため、軸と直角方向(即ち放射方向)
の振れまわり力により容易に凹部gまたはhの表面が直
接軸受ケースの支承面eまたは外輪支持リングdの外面
と当接して、その部分で油膜が切れてしまいフィルムダ
ンパとしての性能が低下してしまう。
【0007】また薄板fは円筒状に一体に形成されてい
るので、製作精度を余程高めないと突起i,jと、外輪
支持リングdおよび軸受ケースの支承面eとそれぞれ精
度よく密着することが困難であり、従って製作費が高く
付くことになる。
【0008】さらにこの軸受では、先に述べた特開昭5
8−109718に示すような軸受の外周全体に形成さ
れる油膜と異なり、同心化バネの突起の部分で油膜が切
れており、フィルムダンパの性能を予測する計算が困難
で、性能を予測するためには実験を要する。
【0009】本発明は上記課題に鑑み案出されたもので
軸の振れまわりを有効に減衰でき、製作費が安価で、フ
ィルムダンパの性能予測の計算が可能な軸受を提供する
ことを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のスクイーズフィルムダンパ軸受は回転軸を支持
する軸受メタルと該軸受メタルを覆う軸受ケースとの間
に、剛性の大きい同心化バネを挿入してなるスクイーズ
フィルムダンパ軸受であって軸受メタルは巾方向両端の
外径が、小径になった微差部を有し、軸受ケースの内面
は上記段差部に対応する部分に環状の溝を有し、上記同
心化バネは上記段差部と溝との間に挿入されており、同
心化バネは円筒を周方向に複数に等分割した円弧状であ
って、同心化バネの外周には軸に平行な突起が周方向の
両端部および中間部に等間隔に設けられ、同心化バネの
内周には外周の各突起間の周方向略中央に位置して軸に
平行な突起が設けられ、内外の各突起が軸受メタル段差
部の外周と、軸受ケース内面の溝底部の支承面とにそれ
ぞれ当接することにより同心化バネを介して軸受ケース
により軸受メタルを支持して軸受メタル外周と軸受ケー
ス内面との間に隙間を形成し、該隙間に所定の油膜圧を
発生させるべく油を供給する給油通路を接続したもので
ある。
【0011】
【作用】軸受メタルは軸受ケースの支承面より、同心化
バネに設けられた突起を介して支持されている。それに
より軸受メタル外周と軸受ケース内面との間に所要の寸
法の隙間が形成される。該隙間に所要の油膜圧を発生さ
せるべく給油が行われる。同心化バネは剛性が大きいの
で軸に大きな振れ廻り力が作用しても軸受メタル表面と
軸受ケース内面が直接当接して油膜が切れることはな
い。
【0012】また同心化バネは周方向に分割した円弧状
なので、軸受ケーシングで押さえ付けることによりわず
かに変形して軸受メタルの段差部外周と、該軸受メタル
を覆う軸受ケースの支承面との間に形成される隙間の形
状に順応し、多少製作精度が低くても各突起との密着性
が良く軸受を精度よく支持することができる。さらに同
心化バネによる軸受メタルの支持と油膜による軸受メタ
ルの支持が別々に並列に行われるので、油膜の減衰効果
が計算により予測可能となる。
【0013】
【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
つつ説明する。図1は本発明のスクイーズフィルムダン
パ軸受の側断面図。図2は左半分が図1のA矢視、右半
分が図1のB矢視断面図である。図4は同心化バネの斜
視図である。図において、1は回転軸である。2は軸受
メタルで半円状で、上下2個を組合わせて用いる。軸受
メタル2は巾方向の両端の外径が小径となった段差部1
6を有している。3は同心化バネで半円状をしており上
下2個を組合わせて用いる。同心化バネ3の外周には周
方向の両端部と頂点に軸芯に平行な突起5aが設けられ
ている。また同心化バネ3の内側には水平から45°の
方向に軸心に平行な突起5bが設けら1ている。突起と
突起との間に凹部6a、6bが形成される。かかる同心
化バネ3は次のように製作する。即ち同筒体内外面の突
起に当たる部分をマスキングし、その余の部分をエッチ
ング等により取り除くと、エッチングされた部分は凹部
6となり、マスキングされた部分は突起5として残る。
その後外側の突起5aの中央部を通り軸心を含む平面で
切断すればよい。尚凹部の深さは数百μmでよい。
【0014】4は軸受ケースで上部軸受ケース4aと下
部軸受ケース4bとからなる。上下の軸受ケース4a、
4bはボルト孔7に挿入される図示しない通しボルトに
より締め付けられている。軸受ケース4の側断面形状は
コの字状をしており内周面14の両側には軸受メタル2
の段差部16に対応して溝18が設けられ溝18の底部
が支承面13になっている。
【0015】軸受を組立てた状態では同心化バネ3が軸
受メタル2の段差部16と軸受ケース4の溝18との間
に挿入され、突起5aが支承面13と、突起5bが段差
部16の外周とそれぞれ当接して、軸受メタル2が軸心
に一致しかつ軸受メタル2の外周面15と軸受ケース内
周面14との間に一様な隙間6cを保持するように支持
する。8は同心化バネ3の軸方向の移動を規制するため
に軸受ケース4内面に設けた突起で周方向に複数個等間
隔に設けられている。9、11は給油通路、10はOリ
ングである。12a、12b、12cは潤滑油溜を形成
する空間である。
【0016】次に本実施例の作用を説明する。潤滑油は
給油通路9を経て空間12aに流入する。該空間12a
から潤滑油は同心化バネ3の凹部6a、6bを通って空
間12bに至る。該空間12bから潤滑油の一部は隙間
6cを通って空間12cに至る。空間12bからの潤滑
油の残部および空間12cからの潤滑油は給油通路11
を通って軸受メタル2の内面に至り、回転軸1の潤滑を
行う。この際給油通路11は図のように空間12bに近
い方を細く、空間12cに近い方を太くすれば両方を流
れる量がバランスする。このように剛性の大きい同心化
バネ3により軸受メタルが、軸心に一致しかつ軸受メタ
ル外周面15と軸受ケース内周面との間に一様な隙間6
cと保持するように支持されるので、大きな振れ廻り力
が作用しても隙間6cに形成される油膜が切れた状態に
なることがなく、安定したダンピングが得られる。
【0017】同心化バネ3の剛性は例えば突起5aを支
点として内側の突起5bに力を加えたときのバネ定数と
して一対で104 kg/cm程度でよい。バネ定数はバ
ネの厚さや巾、突起の間隔等により決まる。
【0018】同心化バネ3は図4に示すように半円状を
しているので、軸受ケーシング4により押さえ付けるこ
とによりわずかに変形して軸受メタル2の外周と、軸受
ケースの支承面13との間に形成される隙間の形状に順
応するので多少製作精度が低くても各突起5a、5bと
の密着性が良く、軸受を精度良く支持することができ
る。また静荷重をキャンセルするように支承面13また
は軸受2の外周面を回転軸の軸芯と偏心加工しておいて
もよい。
【0019】さらに同心化バネ3による軸受メタルの支
持と、軸受メタルの外周面15の外側に形成される油膜
による支持が並列に行われるので油膜の減衰効果が計算
により予測可能となる。
【0020】本発明は以上述べた実施例に限定されるも
のではなく特許請求の範囲で種々変形が可能である。例
えば軸受は滑り軸受ではなく図3に示すようなころがり
軸受でもよい。この場合にはころがり軸受の外輪に外輪
おさえを外嵌し、その外輪おさえの外側を同心化バネ3
により支持するようにする。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように本発明のスクイーズフ
ィルムダンパ軸受は軸受メタルが剛性が大きく、かつ円
周方向に複数に分割された同心化バネにより支持されて
おり、ダンピングフィルムは軸受メタルと軸受ケース内
面との間に形成されているので以下の効果がある。 (1)大きな振れ廻り力が作用しても油膜が切れること
がなく、フィルムダンパの振動減衰能力を常に維持して
いる。 (2)製作精度が多少低くても同心化バネとの密着性が
よいので、製造コストを安くできる。 (3)ダンピングフィルムの振動減衰作用が容易に計算
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスクイーズフィルムダンパ軸受の側断
面図
【図2】図1のA、B矢視断面図で左半分がA矢視、右
半分がB矢視断面図である。
【図3】従来のスクイーズフィルム軸受の正面断面図
【図4】同心化バネの斜視図
【符号の説明】
1 回転軸 2 軸受メタル 3 同心化バネ 4 軸受ケーシング 5 突起 6 凹部 16 段差部 18 溝

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸を支持する軸受メタルと該軸受メ
    タルを覆う軸受ケースとの間に、剛性の大きい同心化バ
    ネを挿入してなるスクイーズフィルムダンパ軸受であっ
    て軸受メタルは巾方向両端の外径が、小径になった段差
    部を有し、軸受ケースの内面は上記段差部に対応する部
    分に環状の溝を有し、上記同心化バネは上記段差部と溝
    との間に挿入されており、同心化バネは円筒を周方向に
    複数に等分割した円弧状であって、同心化バネの外周に
    は軸に平行な突起が周方向の両端部および中間部に等間
    隔に設けられ、同心化バネの内周には外周の各突起間の
    周方向略中央に位置して軸に平行な突起が設けられ、内
    外の各突起が軸受メタル段差部の外周と、軸受ケース内
    面の溝底部の支承面とにそれぞれ当接することにより同
    心化バネを介して軸受ケースにより軸受メタルを支持し
    て軸受メタル外周と軸受ケース内面との間に隙間を形成
    し、該隙間に所定の油膜圧を発生させるべく油を供給す
    る給油通路を接続したことを特徴とするスクイーズフィ
    ルムダンパ軸受。
  2. 【請求項2】 同心化バネは半円状である請求項1記載
    のスクイーズフィルムダンパ軸受。
  3. 【請求項3】 軸受メタルは半円状である請求項1また
    は請求項2記載のスクイーズフィルムダンパ軸受。
  4. 【請求項4】 軸受はコロガリ軸受である請求項1ない
    しは請求項2記載のスクイーズフィルムダンパ軸受。
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