JPH09229054A - スラスト軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転軸が高速回転域に達しても、また大きな
外乱を受けても、異常振動を発生せず安定した所期の軸
受性能が得られるスラスト軸受装置を提供する。 【解決手段】 軸受ハウジング７に軸支されたピン４に
より微小回動自在に支持された外側支持リング８と、該
外側支持リングに軸支されたピン５により微小回動自在
に支持された内側支持リング９と、該内側支持リングに
軸支されたピン６により微小回動自在に支持された支持
片１０よりなるジンバル支持機構と、前記支持片にピボ
ット１１によって回動自在に支持された複数枚のパッド
３とを、回転軸１に取付けられたスラストディスク２の
両側に具えたスラスト軸受装置であって、前記軸受ハウ
ジング、外側支持リング、内側支持リング、支持片の各
相互間にそれぞれ高いダンピング能を有する適切な断面
形状のダンパ材を装着したことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機、過給機、
循環機、膨張機、ターボ機械等の回転機械に適用される
スラスト軸受装置、さらに詳細にはジンバル支持機構を
有するスラスト軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のジンバル支持機構を有するスラス
ト軸受装置の１例を図５，６に示す。図５は該スラスト
軸受装置の側面図で図６におけるＶーＶ矢視図、図６は
図５におけるVIーVI矢視断面図である。これらの図を参
照してその構成について説明する。回転軸１に取付けら
れたスラストディスク２の両側に、該スラストディスク
２の両面を挟んで複数枚のパッド３を配設し、回転軸１
の回転によってスラストディスク２表面とパッド３との
間に所要厚さの気体膜を形成して、回転軸１を軸方向に
支承する気体軸受方式のスラスト軸受装置であり、何ら
かの外乱によって、回転軸１に取付けられたスラストデ
ィスク２に傾きが発生しても、その傾きにパッド３が追
従できるようにジンバル支持機構でパッド３を支承させ
ている。

【０００３】図で示すように、軸受ハウジング７に軸支
されたピン４が、円周上に２箇所配置され、外側支持リ
ング８を回動自在に支承している。なお、外側支持リン
グ８に軸支されたピン５が、前記ピン４と９０°位相を
ずらして、円周上に２箇所配置され、内側支持リング９
を回動自在に支承している。さらに、内側支持リング９
に軸支されたピン６が、円周上に３箇所配置され、３個
の支持片１０を回動自在に支承している。

【０００４】該支持片１０に取着されたピボット１１に
よってパッド３が回動自在に支持され、それぞれの支持
片１０にはピン６を挟んで２枚のパッド３が、回動自在
に支持されている。これらのピン４〜６と、軸受ハウジ
ング７と、外側支持リング８と、内側支持リング９と、
支持片１０とによってジンバル支持機構が構成され、支
持片１０に取着されたピボット１１によってパッド３を
回動自在に支持している。

【０００５】次にその作用について説明する。前記のよ
うに構成されたスラスト軸受装置では、回転軸１に取付
けられたスラストディスク２が回転すると、ジンバル支
持機構を介して支承されたパッド３と、スラストディス
ク２表面との間に気体膜を形成し、回転軸１の軸方向位
置を非接触状態で支承するようになっており、何らかの
外乱によって回転軸１に振動が発生し、スラストディス
ク２に傾きが生じたとしても、パッド３がその傾きに追
従できるように、ジンバル支持機構が作動する。

【０００６】ジンバル支持機構を介して支承されるパッ
ド３は、複数のピンと支持リングの組合せによって半径
方向面内で回動できるもので、スラストディスク２表面
とパッド３表面との微小隙間を適正間隔で保持し、所期
のスラスト軸受特性が得られるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来のスラスト
軸受装置では、回転軸１が高速回転域に達すると、ジン
バル支持機構を有するスラスト軸受装置が構成部品と回
転数との共振現象等により、みそすり運動態様の異常振
動を惹き起こし、この異常振動のために、スラストディ
スク２表面とパッド３表面が接触して、スラスト軸受装
置が損傷することがあった。

【０００８】また、スラストディスク２表面とパッド３
表面が接触しない場合でも、その間隔が一定せず気体膜
の形成が不安定となり、所期のスラスト軸受特性が得ら
れなくなるという問題があった。

【０００９】本発明は、これらの問題点を解決すべく提
案されたもので、回転軸１が高速回転域に達しても、ま
た、大きな外乱を受けても異常振動を起こさず、安定し
た軸受性能が得られるスラスト軸受装置を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項１記載の発明（以下第１発明という）に係る
スラスト軸受装置は、軸受ハウジング７に軸支されたピ
ン４を支点に微小回動自在に支持された外側支持リング
８と、該外側支持リングに軸支されたピン５を支点に微
小回動自在に支持された内側支持リング９と、該内側支
持リングに軸支されたピン６を支点に微小回動自在に支
持された支持片１０よりなるジンバル支持機構と、該ジ
ンバル支持機構の支持片１０にピボット１１によって回
動自在に支持された複数枚のパッド３とを、回転軸１に
取着されたスラストディスク２の両側に具えたスラスト
軸受装置であって、前記軸受ハウジング７と、外側支持
リング８と、内側支持リング９と、支持片１０との各相
互間にそれぞれダンパ材を装着していることを特徴とし
ている。

【００１１】請求項２記載の発明（以下第２発明とい
う）に係るスラスト軸受装置は、前記第１発明のスラス
ト軸受装置において、前記ダンパ材が、ふっ素ゴム、シ
リコンゴム等の高ダンピング能を有するダンパ材料であ
ることを特徴としている。

【００１２】請求項３記載の発明（以下第３発明とい
う）に係るスラスト軸受装置は、前記第１発明又は第２
発明のスラスト軸受装置において、前記軸受ハウジング
７と、外側支持リング８と、内側支持リング９と、支持
片１０との各相互間に、それぞれシート状に成形された
ダンパ材２１ａ〜２１ｃを装着したことを特徴としてい
る。

【００１３】請求項４記載の発明（以下第４発明とい
う）に係るスラスト軸受装置は、前記第１発明又は第２
発明のスラスト軸受装置において、前記軸受ハウジング
７と、外側支持リング８と、内側支持リング９と、支持
片１０との各対向面をそれぞれＶ字形溝に形成し、該Ｖ
字形溝へ断面が溝形状に適合するダンパ材２２ａ〜２２
ｃを装着したことを特徴としている。

【００１４】請求項５記載の発明（以下第５発明とい
う）に係るスラスト軸受装置は、前記第１発明又は第２
発明のスラスト軸受装置において、前記軸受ハウジング
７と、外側支持リング８と、内側支持リング９と、支持
片１０との各対向面をそれぞれ凹曲面状溝に形成し、該
凹曲面状溝へ断面がＯ形状のダンパ材２３ａ〜２３ｃを
装着したことを特徴としている。

【００１５】

【作用】本発明のスラスト軸受装置によれば、回転する
スラストディスク２と、該スラストディスク２を挟んで
その両側に配置されたパッド３との間に気体膜を形成し
て、スラストディスク２を浮上させ、回転軸１を軸方向
位置に支承して高速回転する。もし、何らかの外乱によ
って回転軸１が励振されると、その振動振幅は、回転軸
１に取付けられたスラストディスク２表面とパッド３表
面との間に形成された気体膜及びパッド３を介して軸支
されたピンに伝達される。

【００１６】該ピンに伝達された振動振幅は、ピンが装
着されているジンバル支持機構に伝達され、該ジンバル
支持機構ではダンパ材による減衰作用を伴って半径方向
面内で前記パッド３が微小回動できるので、スラストデ
ィスク２表面に傾きが発生しても、その傾きにパッド３
が微小回動して追従する。この追従作用により、スラス
トディスク２表面とパッド３表面が常に適正間隔で平行
に維持される。

【００１７】また、回転軸１が高速回転域で回転して
も、ジンバル支持機構にダンパ材が介装されているの
で、このダンパ材による減衰作用によって異常振動が抑
えられ、安定して高速回転できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）以下、本発明の第１実施形態に係るス
ラスト軸受装置について図１、２を参照して説明する。
従来技術のスラスト軸受装置について説明した図５、６
と同一部材には同一の符号を付して示している。本発明
の特徴とするところは、ジンバル支持機構を構成する各
部材それぞれの相互間にダンパ材を装着し、ジンバル支
持機構が異常振動を生じかけても、その振動振幅を減衰
させる機能を持たせたもので、その他の構成は従来例と
同様である。

【００１９】図１はスラスト軸受装置の部分断面図で、
図２におけるＩーＩ矢視断面図である。図２はスラスト
軸受装置の側面図を示すもので、ピン４は軸受ハウジン
グ７に軸支されて円周上に２箇所配置され、外側支持リ
ング８を微小回動自在に支承している。ピン５は、外側
支持リング８に軸支されて円周上に２箇所配置され、ピ
ン４とは９０°位相がずれており、内側支持リング９を
微小回動自在に支承している。

【００２０】ピン６は、内側支持リング９に軸支されて
円周上に３箇所配置され、３個の支持片１０を回動自在
に支承している。該支持片１０に取着されたピボット１
１によってパッド３が微小回動自在に支持され、１個の
支持片１０には、ピン６を挟んで２枚のパッド３が微小
回動自在に支持されている。

【００２１】これらのピン４〜６と、軸受ハウジング７
と、外側支持リング８と、内側支持リング９と、支持片
１０とでジンバル支持機構を構成し、支持片１０に取着
されたピボット１１によってパッド３が微小回動自在に
支持されている。なお、軸受ハウジング７と、外側支持
リング８と、内側支持リング９と、支持片１０との隙間
には、シート状のダンパ材２１ａ、２１ｂ、２１ｃが、
それぞれ装着されている。

【００２２】図１は、これらのダンパ材の装着状態を示
したもので、軸受ハウジング７と外側支持リング８の隙
間にダンパ材２１ａが装着され、外側支持リング８と内
側支持リング９の隙間にダンパ材２１ｂが装着され、内
側支持リング９と支持片１０の隙間にダンパ材２１ｃが
装着され、それぞれの接触面を接着材で固定している。
回転軸１に取付けられたスラストディスク２の両側に
は、該スラストディスク２を両面から挟んでパッド３が
配置されており、該パッド３は、支持片１０に取着され
たピボット１１によって回動自在に支持されている。

【００２３】前記ダンパ材は、ふっ素ゴム、シリコンゴ
ム等の高ダンピング能を有する材料から出来ていて、シ
ート状に形成されたものを、適宜長さに切って、それぞ
れの隙間に介装して取付け、接着材で固定している。

【００２４】上記のように構成されたスラスト軸受装置
の作用と効果について説明する。回転軸１に取付けられ
スラストディスク２が回転すると、ジンバル支持機構に
よって支承されたパッド３と、スラストディスク２表面
との間に気体膜が形成され、回転軸１の軸方向位置を非
接触状態で支承するようになっている。何らかの外乱に
よって回転軸１に振動が発生し、スラストディスク２の
表面に傾きが生じても、複数のピンと支持リングの組合
せによるジンバル機構にダンパ材が介装されていること
によって半径方向面内で微小回動し、その傾きにパッド
３が追従できるようになっており、スラストディスク２
表面とパッド３表面との間を適正間隔で平行に保持し、
所期のスラスト軸受特性が得られる。

【００２５】また、回転軸１が高速回転域で回転して
も、ジンバル支持機構にダンパ材が介装されているの
で、このダンパ材による減衰作用によって異常振動が抑
制され、安定して高速回転することができる。

【００２６】上記のようにジンバル支持機構にダンパ材
が介装されていることによって、外乱によって大きな振
動が発生したり、回転軸１が高速回転域で回転しても、
ダンパ材によって振動を減衰し、ジンバル支持機構によ
ってスラストディスク２表面とパッド３表面との間を適
正間隔に保持して、所期のスラスト軸受性能が保持され
る効果がある。

【００２７】（第２実施形態）本発明の第２実施形態に
係るスラスト軸受装置について図３を参照して説明す
る。図３は該スラスト軸受装置の部分断面図であり、図
１、２に示した第１実施形態と同一部材には同一の符号
を付して示している。なお、前記第１実施形態と同じ部
分については説明を省略する。この第２実施形態では、
前記軸受ハウジング７と、外側支持リング８と、内側支
持リング９と、支持片１０との各対向面をそれぞれＶ字
形溝に形成し、該Ｖ字形溝へ断面が溝形状に適合するダ
ンパ材２２ａ〜２２ｃを装着してものである。

【００２８】図３には、入手の容易な断面がＯ形状のダ
ンパ材を適用例として示しているが、ダンパ材の断面形
状はＶ字形溝に装着可能なものであれば良い。該ダンパ
材を装着するには、ダンパ材を変形させながら隙間から
Ｖ字形溝へ押し込み、接触抵抗でＶ字形溝内に保持され
る。上記ダンパ材は、前記第１実施形態と同等材料のも
ので良く、適宜長さに切ってそれぞれの隙間からＶ字形
溝に装着される。

【００２９】Ｖ字形溝内へダンパ材を装着したことによ
り、何らかの外乱によってジンバル支持機構が傾き作動
した場合には、ダンパ材が変形を起こし振動が減衰され
る。このダンパ材は、Ｖ字形溝内へ簡単に取付けられ、
組立が容易で、しかも、信頼性が高い。

【００３０】（第３実施形態）本発明の第３実施形態に
係るスラスト軸受装置について図４を参照して説明す
る。図４は該スラスト軸受装置の部分断面図であり、図
１、２に示した第１実施形態と同一部材には同一の符号
を付して示している。なお、前記第１実施形態と同じ部
分については説明を省略する。この第３実施形態では、
前記軸受ハウジング７と、外側支持リング８と、内側支
持リング９と、支持片１０との各対向面をそれぞれ凹曲
面状溝に形成し、該凹曲面状溝に断面がＯ形状のダンパ
材２３ａ〜２３ｃを装着したものである。

【００３１】該Ｏ形状のダンパ材を装着するには、Ｏ形
状を変形させながら隙間から凹曲面状溝へ押し込み、凹
曲面状溝内をＯ形状のダンパ材が圧縮されながら転動で
きるようになっている。上記ダンパ材は、前記第１実施
形態と同等材料のもので良く、適宜長さに切ってそれぞ
れの隙間から凹曲面状溝に装着される。

【００３２】凹曲面状溝内へ断面がＯ形状のダンパ材を
装着したことにより、ジンバル支持機構が傾き作動した
場合には、Ｏ形状のダンパ材が転動しながら圧縮変形を
起こし、大きな振動振幅になればなるほど圧縮代が大き
くなってダンピング能が高くなり、減衰作用が大きくな
る。また、このＯ形状のダンパ材は、凹曲面状溝内へ簡
単に取付けられ、組立が容易で、しかも、大きなダンピ
ング機能を発揮できる。

【００３３】

【発明の効果】本発明のスラスト軸受装置によれば次の
ような効果が得られる。 （１） 軸受ハウジング７に軸支されたピン４を支点に
微小回動自在に支持された外側支持リング８と、該外側
支持リングに軸支されたピン５を支点に微小回動自在に
支持された内側支持リング９と、該内側支持リングに軸
支されたピン６を支点に微小回動自在に支持された支持
片１０よりなるジンバル支持機構と、該ジンバル支持機
構の支持片１０にピボット１１によって回動自在に支持
された複数枚のパッド３とを、回転軸１に取着されたス
ラストディスク２の両側に具えたスラスト軸受装置であ
って、前記軸受ハウジング７と、外側支持リング８と、
内側支持リング９と、支持片１０との各相互間にそれぞ
れダンパ材を装着して構成したので、外乱によって大き
な振動振幅が発生したり、回転軸１が高速回転域で回転
しても、その振動振幅をダンパ材によって減衰し、ジン
バル支持機構により、スラストディスク２表面とパッド
３表面との間を適正間隔に保持し、所期のスラスト軸受
性能が保持される効果がある。

【００３４】（２） 前記ダンパ材が、ふっ素ゴム、シ
リコンゴム等の高ダンピング能を有する材料で構成され
たので、ジンバル支持機構に作用する大きな振動振幅
が、効果的に減衰される。

【００３５】（３） 前記軸受ハウジング７と、外側支
持リング８と、内側支持リング９と、支持片１０との各
相互間に、それぞれシート状に成形されたダンパ材２１
ａ〜２１ｃを装着したので、構造が簡単で、装着が容易
であり、シート状のダンパ材２１ａ〜２１ｃによって、
ダンピング効果がある。

【００３６】（４） 前記軸受ハウジング７と、外側支
持リング８と、内側支持リング９と、支持片１０との各
対向面をそれぞれＶ字形溝に形成し、該Ｖ字形溝へ断面
が溝形状に適合するダンパ材２２ａ〜２２ｃを装着した
ので、Ｖ字形溝内でダンパ材が変形し振動振幅を減衰す
る効果がある。なお、このダンパ材２２ａ〜２２ｃは、
Ｖ字形溝内へ簡単に取付けられ、組立が容易で、しか
も、信頼性が高い。

【００３７】（５） 前記軸受ハウジング７と、外側支
持リング８と、内側支持リング９と、支持片１０との各
対向面をそれぞれ凹曲面状溝に形成し、該凹曲面状溝へ
断面がＯ形状のダンパ材２３ａ〜２３ｃを装着したの
で、Ｏ形状のダンパ材が転動しながら圧縮変形を起こ
し、大きな振動振幅になればなるほどダンピング能が高
くなり、減衰作用が大きくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るスラスト軸受装置
の部分断面図。

【図２】本発明の第１実施形態に係るスラスト軸受装置
の側面図。

【図３】本発明の第２実施形態に係るスラスト軸受装置
の部分断面図。

【図４】本発明の第３実施形態に係るスラスト軸受装置
の部分断面図。

【図５】従来のスラスト軸受装置の側面図（図６のＶー
Ｖ矢視図）。

【図６】従来のスラスト軸受装置の断面図（図５のVIー
VI矢視断面図）。

【符号の説明】

１…回転軸、２…スラストディスク、３…パッド、４…
ピン、５…ピン、６…ピン、７…軸受ハウジング、８…
外側支持リング、９…内側支持リング、１０…支持片、
１１…ピボット、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…ダンパ材、
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…ダンパ材、２３ａ，２３ｂ，
２３ｃ…ダンパ材。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受ハウジング（７）に軸支されたピン
   （４）を支点に微小回動自在に支持された外側支持リン
   グ（８）と、該外側支持リングに軸支されたピン（５）
   を支点に微小回動自在に支持された内側支持リング
   （９）と、該内側支持リングに軸支されたピン（６）を
   支点に微小回動自在に支持された支持片（１０）よりな
   るジンバル支持機構と、該ジンバル支持機構の支持片
   （１０）にピボット（１１）によって回動自在に支持さ
   れた複数枚のパッド（３）とを、回転軸（１）に取着さ
   れたスラストディスク（２）の両側に具えたスラスト軸
   受装置であって、前記軸受ハウジング（７）と、外側支
   持リング（８）と、内側支持リング（９）と、支持片
   （１０）との各相互間にそれぞれダンパ材を装着したこ
   とを特徴とするスラスト軸受装置。
2. 【請求項２】 前記ダンパ材が、ふっ素ゴム、シリコン
   ゴム等の高ダンピング能を有するダンパ材料であること
   を特徴とする請求項１記載のスラスト軸受装置。
3. 【請求項３】 前記軸受ハウジング（７）と、外側支持
   リング（８）と、内側支持リング（９）と、支持片（１
   ０）との各相互間に、それぞれシート状に成形されたダ
   ンパ材２１ａ〜２１ｃを装着したことを特徴とする請求
   項１又は請求項２記載のスラスト軸受装置。
4. 【請求項４】 前記軸受ハウジング（７）と、外側支持
   リング（８）と、内側支持リング（９）と、支持片（１
   ０）との各対向面をそれぞれＶ字形溝に形成し、該Ｖ字
   形溝へ断面が溝形状に適合するダンパ材２２ａ〜２２ｃ
   を装着したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載
   のスラスト軸受装置。
5. 【請求項５】 前記軸受ハウジング（７）と、外側支持
   リング（８）と、内側支持リング（９）と、支持片（１
   ０）との各対向面をそれぞれ凹曲面状溝に形成し、該凹
   曲面状溝へ断面がＯ形状のダンパ材２３ａ〜２３ｃを装
   着したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のス
   ラスト軸受装置。