JPH10103351A - 軸受支持構造 - Google Patents

軸受支持構造

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JPH10103351A
JPH10103351A JP25794096A JP25794096A JPH10103351A JP H10103351 A JPH10103351 A JP H10103351A JP 25794096 A JP25794096 A JP 25794096A JP 25794096 A JP25794096 A JP 25794096A JP H10103351 A JPH10103351 A JP H10103351A
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Japan
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erf
gap
support structure
bearing support
bearing
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JP25794096A
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Osamu Yokozawa
修 横澤
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 減衰特性の制御が容易であるとともに、回転
軸が高次の危険速度でもその振動を減衰することができ
る簡単小形な軸受支持構造を得る。 【解決手段】 軸受2を支持する内リング28と内リン
グ28を支持する外リング30との間に隙間29を設
け、この隙間に印加電界に応じて粘度が変化するERF
34を有するERFユニット31を収納し、回転数セン
サ38により回転軸1の回転数を検出し、これに応じて
コントローラ37はERFユニット31への印加電界を
制御し、振動の減衰特性を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、回転機械におけ
るころがり軸受やすべり軸受を支持する軸受支持構造に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、ころがり軸受にはすべり軸受の
油膜に見られるような減衰作用がないため、ころがり軸
受で支持した回転軸は、危険速度等で大きく振動する。
そこで、現在では、軸受の外周に狭い隙間を設け、その
隙間に油を満たし、その油膜のスクイズ作用による減衰
を利用するスクイズフィルムダンパを付加した軸受支持
構造がジェットエンジン等の高速回転体で広く用いら
れ、危険速度上での運転を可能にしている。
【0003】図11は従来のスクイズフィルムダンパを
有する軸受支持構造の縦断面図を示し、1は回転軸、2
はころがり軸受の一種である玉軸受であり、その内輪2
bは回転軸1に取り付けられ、玉軸受2は回転軸1を回
転自在に支持する。3は玉軸受2の外輪2a側を支持す
るダンパ内リング、4は内リング3に適当な隙間5をも
って外接するダンパ外リングであり、この隙間5に油を
供給して油膜を作り、この油膜のスクイズ効果による変
動圧力によってダンパ効果を発生するスクイズフィルム
ダンパを形成する。4aは外リング4から内方へ突出
し、隙間5からの油の漏れを防ぐピストンリング、4b
は外リング4に設けられた油入口、3aは内リング3に
形成された油出口、6は外リング4を支持する軸受台で
ある。又、7は貫通孔7aに回転軸1を挿通された固定
部であり、内リング3と固定部7との間はかご形ばね8
により連結されている。
【0004】上記構成において、かご形ばね8の作用に
より内リング3は軸心と平行にのみ動き、隙間5を一定
に保持することができる。回転軸1の回転による振動は
スクイズフィルムダンパにより減衰される。油は油入口
4bから隙間5に供給され、油出口3aから排出され
る。
【0005】図12は他の従来のスクイズフィルムダン
パを有する軸受支持構造の縦断面図を示し、9は玉軸受
2の外輪2a側に取り付けられた内リング、10は内リ
ング9に隙間11を介して外接された外リングであり、
内リング9と外リング10の間にはゴム製Oリング12
〜15が設けられている。16は外リング10を支持す
る軸受台であり、油入口16aが設けられている。10
aは外リング10に設けられた油通路である。
【0006】上記構成において、油は油入口16a,油
通路10aを介して隙間11に入り、油膜を形成し、ス
クイズフィルムダンパを構成する。Oリング12,13
は隙間11を形成するために設けており、Oリング1
2,13自身もそのばね作用と減衰作用によりある程度
の回転軸1の制振効果を有する。
【0007】図13も他の従来のスクイズフィルムダン
パを有する軸受支持構造の縦断面図を示し、17は回転
軸1を回転自在に支持するすべり軸受、18はすべり軸
受17を支持する内リングであり、その外周には周方向
に所定間隔で収容穴18aが設けられ、収容穴18aに
はコイルばね19が収容されている。内リング18の外
周には外リング21が隙間20を介して設けられ、外リ
ング21は軸受台22に支持されている。21aは油入
口である。
【0008】上記構成において、隙間20へは油入口2
1aから油が供給され、油膜が形成される。コイルばね
19は隙間20を形成するために用いられるとともに、
制振作用も有し、また小形でばね定数を自由に選択でき
る。
【0009】図14も他の従来のスクイズフィルムダン
パを有する軸受支持構造の縦断面図を示し、23は玉軸
受2の外側に取り付けられた内リングであり、切目23
aを有するとともにノズル23bを有する。内リング2
3の内側には内リング23を外側に押圧する予圧ばね2
6が設けられている。24は内リング23の外周側に隙
間27を介して設けられた外リングであり、外周側を軸
受台により支持されるとともに、油入口24aを有す
る。25は隙間27の両端部に形成された油出口であ
る。
【0010】上記構成において、油は油入口24aから
隙間27に供給され、油膜を形成し、油出口25から排
出される。ノズル23bから内リング23内に流入した
油も回転軸1の回転による遠心力により再びノズル23
bを介して内リング23の外側に流出し、予圧ばね26
と共に油膜の圧力を増大する方向に働く。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
軸受支持構造においては、スクイズフィルムダンパを用
いて回転軸1の振動を減衰させているが、最適な減衰を
決定するために通常回転軸1の1次固有振動数を用いて
おり、1次の危険速度には対応できるが高次の危険速度
には対応できなかった。又、スクイズフィルムダンパを
付加した場合、通常のころがり軸受に比べて構造が複雑
になり、大形になった。さらに、スクイズフィルムダン
パは、フィルム厚さ,油圧,温度等により特性が大きく
変化し、その振動減衰特性の計算は非常に困難であり、
設計精度が悪く、制御はほとんど不可能であった。
【0012】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、高次の危険速度でも回転軸の
振動を減衰することができ、構造が簡単小形であり、か
つ減衰特性の制御が容易な軸受支持構造を得ることを目
的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る軸受支持構造は、軸受を支持する支持部材において軸
受の外周に環状の隙間を設けるとともに、この隙間に印
加される電界強度に応じて粘度が変化するERFを収納
し、かつ回転軸の振動状態を検出する振動状態検出手段
と、振動状態検出手段の出力に応じてERFへ印加電界
を制御する制御部を設けたものである。
【0014】請求項2に係る軸受支持構造は、ERFを
電極間に充填するとともに、ERF及び各電極を絶縁性
の密閉容器に収納してERFユニットを形成し、このE
RFユニットを上記隙間に収納したものである。
【0015】請求項3に係る軸受支持構造は、ERFユ
ニットを上記隙間の垂直方向に一対設けたものである。
【0016】請求項4に係る軸受支持構造は、ERFユ
ニットを上記隙間の垂直方向及び水平方向に一対ずつ設
けたものである。
【0017】請求項5に係る軸受支持構造は、上記隙間
に、軸受を軸芯位置に保持するセンタリングばねを設け
たものである。
【0018】請求項6に係る軸受支持構造は、ERFユ
ニットの電極をくし歯状にして各々の凹凸を組み合わせ
たものである。
【0019】請求項7に係る軸受支持構造は、ERFユ
ニットのERFと電極を多重構造としたものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
実施形態1 以下、この発明の実施の形態を図面とともに説明する。
図1(a),(b)は、この発明の実施形態1による軸
受支持構造の縦断正面図及びそのX−X線断面図を示
し、回転軸1は玉軸受2により回転自在に支持され、玉
軸受2の外輪2aの外周側は内リング28に取り付けら
れ、内リング28の外周側には環状の隙間29を介して
外リング30が設けられ、外リング30は軸受台などの
固定部に固定される。隙間29の垂直方向部分には一対
の垂直方向制御ERFユニット31が設けられている。
【0021】図2は圧縮タイプのERFユニット31の
断面図を示し、電極32,33間にERF(Elect
ro−Rheological Fluid,電気粘性
流体)34を充填し、電気絶縁とERF34の流出防止
のために絶縁性の密閉容器35内に収納したものであ
る。密閉容器35は弾性に富むゴム等により形成する。
矢印36に示すようにERFユニット31に圧縮力を加
えると、抵抗力を発生する。図3(a)はERFユニッ
ト31の電極32,33間に電圧を印加しない状態を示
し、この状態ではERF34は炭素質粒子がランダムに
分散しており、液体状態となっている。ここで、図3
(b)に示すように電極32,33間に電圧を印加する
とERF34は炭素質粒子が瞬時に電極32,33間に
数珠状につながり、粘度が大幅に増大する。このため、
図3(c)に示すように電極32,33間に圧縮力を加
えると抵抗力を発生する。又、図3(d)に示すように
電極32,33を固定してERF34にせん断力を加え
るとやはり抵抗力を発生する。さらに、図3(e)に示
すように電極33を固定して電極32にせん断力を加え
るとやはり抵抗力が発生する。又、図3(f)に示すよ
うに電極32,33間に引張力を加えると、やはり抵抗
力が発生する。
【0022】図4(a)はERF34の電界極度と見掛
け粘度との関係を示し、電界極度即ち印加電圧によって
粘度(抵抗力)即ち減衰特性を制御することができる。
又、図4(b)はERF34に印加される電界極度及び
見掛け粘度の時間的変化を示し、ERF34の粘度変化
の応答性が良好であることを示している。その他、ER
F34は消費電力が少なく、使用温度範囲が広く(50
〜150℃)、広いせん断速度の領域で使用でき、耐
久,安定性にも優れている。なお、ERF34は市販さ
れている(ブリヂストン社製)。
【0023】各ERFユニット31の電極32,33は
コントローラ37に接続され、コントローラ37は電源
39に接続されている。38は回転軸1の回転数を検出
する回転数センサであり、コントローラ37に接続され
ている。40はERFユニット31を固定する固定部材
である。
【0024】上記構成において、回転数センサ38は回
転軸1の回転数を検出し、これによって回転軸1の振動
状態を検出する。コントローラ37は回転数センサ38
からの信号を受け、回転軸1の振動状態に応じて電源3
9からの電圧を制御して各ERFユニット31に加え
る。各ERFユニット31は印加電圧即ち電界極度に応
じてその粘度が変化し、振動の減衰特性が変化する。従
って、振動状態に応じて最適な減衰特性が得られる。
【0025】実施形態1によれば、振動状態に応じて減
衰特性を設定できるので、高次の危険速度に対しても十
分な抵抗力を設定でき、危険速度時の振動を十分に抑え
ることができる。又、小形なERFユニット31を内リ
ング28と外リング30の間に設けるだけで良いので、
構造を簡単小形にすることができる。又、ERF34を
電極32,33間に充填し、絶縁性の密閉容器35内に
収納しているので、電気絶縁と液化時のERF35の流
出の防止を行うことができ、またユニット化によりメン
テナンスが容易となる。さらに、回転数に応じて減衰特
性を可変としているので、始動時,停止時の特定の振動
も十分に抑制することができる。
【0026】なお、振動状態検出手段として回転数セン
サ38を設けたが、他の手段を用いてもよい。
【0027】実施形態2 図5は実施形態2による軸受支持構造の縦断側面図を示
し、隙間29におけるERFユニット31の両端部にセ
ンタリングばね41を設ける。センタリングばね41を
固定部材40の代わりにしてもよいし、固定部材40と
併用してもよい。他の構成は実施形態1と同様である。
【0028】上記構成において、ERFユニット31は
ERF34が液状のときに剛性が小さくなり、玉軸受2
を回転軸1の軸芯位置に保持することが困難な場合があ
る。このような場合にはセンタリングばね41を設けて
玉軸受2を軸芯位置に保持するようにする。
【0029】図6はセンタリングばね41の設置状態を
示す断面図であり、図6(a)ではセンタリングばね4
1の一端は内リング28の外周に設けた凹部28aに収
納し、他端は外リング30の内周に設けた取付部30a
に取り付けられる。又、図6(b)では内リング28の
外周に凹部28aを設けるとともに、外リング30の内
周に凹部30bを設け、センタリングばね41の両端を
凹部28a,30bに収納したものである。
【0030】実施形態3 図7は実施形態3による軸受支持構造の縦断側面図を示
し、隙間29の垂直方向に一対のERFユニット31を
設けるとともに、水平方向にも一対のERFユニット3
1を設けたものである。この場合には垂直方向のみなら
ず、水平方向でも振動の減衰を行うことができ、一層の
振動減衰を行うことができる。
【0031】実施形態4 図8は実施形態4による軸受支持構造の縦断側面図を示
し、隙間29の垂直方向及び水平方向に一対ずつのER
Fユニット31を設けるとともに、各ERFユニット3
1の端部間にセンタリングばね41を設けたものであ
り、上記実施形態と同様な効果を有する。
【0032】なお、上記各実施形態1〜4においては、
ERFユニット31を隙間29の垂直方向又は水平方向
に設けたが、斜め方向などに複数設けることによっても
減衰特性を選択的に制御することができる。
【0033】実施形態5 図9は実施形態5による軸受支持構造におけるERFユ
ニットの断面図を示し、一対のくし歯状の電極42,4
3の凹凸を交互に組み合わせるとともに、その間にER
F34を充填し、これらを密閉容器35内に収納してE
RFユニット44を形成する。ERFユニット44は矢
印45方向のせん断力に対して抵抗力を発生するもので
あり、圧縮タイプのERFユニット31の代わりに用い
ることにより同様の効果を有する。
【0034】実施形態6 図10は実施形態6による軸受支持構造におけるERF
ユニットの断面図を示し、電極46とERF34を多重
に積層し、これらを密閉容器35内に収納してERFユ
ニット47を形成する。ERFユニット47は矢印48
方向の圧縮力に対して抵抗力を発生し、ERFユニット
31ではストロークが不足する場合にはERFユニット
47を用いる。このERFユニット47をERFユニッ
ト31に代わって用いることにより同様の効果が得られ
る。
【0035】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1によ
れば、回転軸の振動状態を検出し、これに応じてERF
への印加電界を制御してその粘度即ち減衰特性を制御し
ており、振動の減衰特性の制御が容易であるとともに、
高次の危険速度でも回転軸の振動を十分に減衰させるこ
とができる。又、軸受の支持部材における軸受の外周に
環状の隙間を設け、この隙間にERFを収容するだけで
良いので、構造が簡単小形となる。
【0036】又、請求項2によれば、ERFを電極間に
充填し、ERF及び各電極を密閉容器内に収納してER
Fユニットを形成し、このERFユニットを上記隙間に
収納しており、ユニット化によりメンテナンスが容易に
なり、また絶縁性を高めるとともに、ERFの流出を防
止することができる。
【0037】請求項3によれば、ERFユニットを上記
隙間の垂直方向に一対設けており、安定した減衰特性が
得られる。
【0038】請求項4によれば、ERFユニットを上記
隙間の垂直方向及び水平方向に一対ずつ設けており、振
動の減衰性を高めることができる。
【0039】請求項5によれば、上記隙間に軸受を軸芯
位置に保持するセンタリングばねを設けており、ERF
ユニットが液状で剛性が不足している場合でも軸受を軸
芯位置に保持することができる。
【0040】請求項6によれば、ERFユニットの一対
の電極をくし歯状とし、それぞれの凹凸を組み合わせる
ようにしており、せん断力に対する抵抗力を増大するこ
とができ、減衰特性を向上することができる。
【0041】請求項7によれば、ERFユニットのER
Fと電極を多重構造としており、大きなストロークが得
られ、隙間が大きい場合に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態1による軸受支持構造の縦
断正面図及びそのX−X線断面図である。
【図2】実施形態1による圧縮タイプのERFユニット
の断面図である。
【図3】実施形態1によるERFユニットの動作説明図
である。
【図4】実施形態1によるERFの特性図である。
【図5】実施形態2による軸受支持構造の縦断側面図で
ある。
【図6】実施形態2による軸受支持構造のセンタリング
ばねの設置部分の縦断側面図である。
【図7】実施形態3による軸受支持構造の縦断側面図で
ある。
【図8】実施形態4による軸受支持構造の縦断側面図で
ある。
【図9】実施形態5によるERFユニットの断面図であ
る。
【図10】実施形態6によるERFユニットの断面図で
ある。
【図11】従来の軸受支持構造の縦断面図である。
【図12】従来の軸受支持構造の縦断面図である。
【図13】従来の軸受支持構造の縦断面図である。
【図14】従来の軸受支持構造の縦断面図である。
【符号の説明】
1…回転軸 2…玉軸受 17…すべり軸受 28…内リング 29…隙間 30…外リング 31,44,47…ERFユニット 32,33,42,43,46…電極 34…ERF 35…密閉容器 38…コントローラ 38…回転数センサ 39…電源 41…センタリングばね

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸を回転自在に支持する軸受を支持
    部材により支持する軸受支持構造において、支持部材に
    おける軸受の外周に設けられた環状の隙間と、この隙間
    に収納され、印加される電界強度に応じて粘度が変化す
    るERFと、回転軸の振動状態を検出する振動状態検出
    手段と、振動状態検出手段の出力に応じて上記印加電界
    を制御する制御部を備えたことを特徴とする軸受支持構
    造。
  2. 【請求項2】 上記ERFを電極間に充填し、ERF及
    び各電極を絶縁性の密閉容器に収納してERFユニット
    を形成し、このERFユニットを上記隙間に収納したこ
    とを特徴とする請求項1記載の軸受支持構造。
  3. 【請求項3】 上記ERFユニットを上記隙間の垂直方
    向に一対設けたことを特徴とする請求項2記載の軸受支
    持構造。
  4. 【請求項4】 上記ERFユニットを上記隙間の垂直方
    向及び水平方向に一対ずつ設けたことを特徴とする請求
    項2記載の軸受支持構造。
  5. 【請求項5】 上記隙間に、軸受を軸芯位置に保持する
    センタリングばねを設けたことを特徴とする請求項2〜
    4のいずれかに記載の軸受支持構造。
  6. 【請求項6】 上記電極をくし歯状として、各々の凹凸
    を組み合わせたことを特徴とする請求項2〜5のいずれ
    かに記載の軸受支持構造。
  7. 【請求項7】 上記ERFと電極を多重構造としたこと
    を特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載の軸受支持
    構造。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020052315A (ko) * 2000-12-26 2002-07-04 이계안 자동차용 캠샤프트의 진동저감장치
JP2019100414A (ja) * 2017-11-30 2019-06-24 三菱重工業株式会社 軸受装置及び回転機械

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