JPH1122724A - スラスト軸受及びスラスト軸受を用いた減速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】偏荷重を受け軸が傾いても、軸受隙間を所定隙
間とすることが可能なスラストすべり軸受及びそれを用
いた減速機を実現する。 【解決手段】回転軸４に働くスラスト力を支持するスラ
ストすべり軸受において、その各々のパッド２３ａ，２
３ｂを点支持し、パッド２３ａ，２３ｂのケース１２側
の受面のパッド支持部２４をケース１２に対し移動可能
に構成する。また、パッド２３ａ，２３ｂの背面間を油
配管２５で連結して、１個の閉回路を構成する。各パッ
ドの背面には均一の油圧が作用し、回転軸に形成したス
ラスト受け部とパッドの軸受面との間の軸受隙間を均一
化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スラスト軸受及び
スラスト軸受を用いた減速機に関する。

【０００２】

【従来の技術】減速機を介して原動機の回転動力を減速
する装置においては、減速機の入力軸に伝達される回転
動力の回転数を制御可能にするため、従来流体継手が多
く用いられている。流体継手は、作動流体として油を用
いており、この油を介して速度制御できるように、イン
ペラとランナーが向かい合って入力軸または出力軸の先
端に取り付けられている。したがって、各軸はオーバー
ハング構造となっている。そのため、減速機のランナー
側では、例えばランナーとその中に充填された油の重量
が原因で回転軸が傾く。

【０００３】回転軸が傾くと、スラスト荷重を受けるス
ラスト軸受においては、スラスト軸受けを構成する複数
のパッドと回転軸に形成したスラスト受け面とのすきま
が周方向及び半径方向に不均一になる。その結果、スラ
スト軸受は全面で荷重を均等に受けることができず、部
分的に高い面圧の部分が生じ、焼き付き等の不具合をを
起こす原因となっている。そこで、このようなスラスト
軸受の不具合を解消するために、スラスト軸受の各パッ
ドの支持を改善する方法が特開昭６１ー２１４１７号公
報に、パッドを弾性体で支持することが特開昭６１ー８
８０１４号公報に記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】スラスト軸受の片当た
り等の不具合を解消するための特開昭６１ー２１４１７
号公報に記載のものは、各スラスト軸受のパッドの背面
に油ポンプから高圧油を導いている。しかしながら、こ
の従来技術においては、装置が複雑になること、途中の
配管系の抵抗等により必ずしも各パッドの油膜面の圧力
が均一にはならないこと等の不具合を生じる恐れがあっ
た。

【０００５】さらに、特開昭６１ー８８０１４号公報に
記載のものは、スラスト軸受の各パッドの背面に球を配
置し、この球の回りに傾動自在となるようにバネを配置
している。しかしながら、この従来技術においては、ス
ラストパッド自体を軸方向に変位させることが考慮され
ていないので、軸が傾きスラスト受け部が傾いてパッド
の軸方向隙間が大きくなることには十分には対処できな
かった。

【０００６】本発明の目的は、上記従来の技術の不具合
に鑑みなされたものであり、軸が傾いた場合であって
も、スラスト軸受の受ける荷重を均一化することにあ
る。そして、部分的な面圧の上昇によるスラスト軸受の
焼き付きを防止することにある。すなわち、軸が傾いた
場合でも傾かない場合と同じように各パッドで荷重を等
しく分担できるスラスト軸受及びそれを用いた減速機を
実現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、回転軸に作
用するスラスト力を支持するスラスト軸受において、周
方向に間隔を置いて配設され前記回転軸に対向する複数
のパッドと、その各パッドにパッドの背面側でほぼ点接
触で当接する軸方向に移動可能な支持部材と、この支持
部材を保持する保持部が形成された静止部材と、この保
持部間を連通し油が流通する油流通路とを設けることに
より達成される。そして、好ましくは、油流通路を流通
する油を加圧する加圧手段を設けるものである。

【０００８】また、上記目的は、回転軸に作用するスラ
スト力を支持するスラスト軸受において、周方向に間隔
を置いて配設され前記回転軸に対向する複数のパッド
と、その各パッドにパッドの背面側でほぼ点接触で当接
する軸方向に移動可能な支持部材と、この支持部材を保
持する保持部が形成された静止部材と、前記保持部に保
持され前記支持部材に当接するばねとを設けることによ
り達成される。

【０００９】さらにまた、上記目的は流体継手やかさ歯
車式減速機等の各種減速機において、上記各スラスト軸
受を備えることにより達成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施例
について図面を参照して説明する。歯車を内蔵した流体
継手の場合について、図１から図７を用いて説明する。
図１は、本発明にかかる歯車を内蔵した流体継手の縦断
面図であり、出力軸のスラスト軸受部の詳細を示す図で
ある。図４は、歯車を内蔵した流体継手において、上ケ
ースを外した平面図である。

【００１１】初めに、図４を用いて説明する。増速歯車
を内蔵した流体継手は、入力軸１、インペラ軸２、イン
ペラ２ａ、ランナー３、出力軸４、油ポンプ５、すくい
管６およびすくい管操作機７等により構成される。すく
い管６は、すくい管操作機７にリンク１７を介して接続
されており、ピン１８によりすくい管操作機７に固定さ
れている。また、図７に示すように、出力軸４はラジア
ル軸受２０、２１、及びスラスト軸受２２により支持さ
れている。

【００１２】出力軸４の先端にはランナー３がオーバー
ハングして固定されている。ランナー３及びインペラ２
ａとの間に充填された油の重量が大きいため、軸は傾い
て回転する。スラスト軸受２２の構造は、図１、図２に
示すように複数のパッド２３（２３ａ，２３ｂ）で構成
されている。各々のパッド２３はパッド支持部２４側が
球面となっており、ケース１２側のパッド支持部２４を
介してケース１２に点支持される。点支持の形態は、図
３に示したようにパッド支持部２４のパッド２３側が球
面となっていてもよい。図１に示すように、パッド支持
部２４とケース１２との間は、油圧シリンダのようにパ
ッド支持部２４がケース１２に対し油圧で支持され、自
由に動ける構造となっている。各パッド支持部２４の油
配管２５は、図２に示すように、全体が一つの閉回路を
構成しており、各パッド支持部２４に均等な圧力が加え
られる。

【００１３】流体継手の油系統としては、図６に示すよ
うに、軸受、歯車に潤滑をするための潤滑油系統８と流
体継手により動力を伝達するための作動油系統９とがあ
る。各油系統には、潤滑油用ポンプ１０、作動油用ポン
プ１１があり、各油ポンプは流体継手ケース１２に内蔵
されている。潤滑油用ポンプ１３と作動油用ポンプ１４
は、図５に示すように直列に配置されており、１本の駆
動軸１５で両方の油ポンプを駆動している。

【００１４】次に、このように構成した実施例の動作に
ついて説明する。入力軸１はカップリングを介して駆動
機により駆動される。入力軸１の回転は、増速歯車対に
より増速され、インペラ軸２に伝達される。インペラ軸
２の先端に固定されたインペラ２ａと出力軸４の先端に
固定されたランナー３との間には流体（主に油）が封入
されている。すくい管操作機７によりすくい管６の位置
を変えることにより流体継手内の流体の量が調整され、
出力軸４に伝わる回転数が制御される。

【００１５】入力軸１の軸端に形成された溝にローラカ
ップリング１６を嵌合し、油ポンプの駆動軸１５を入力
軸に連結する。１個の吸込口から吸込まれた油を、油ポ
ンプ１３、１４が潤滑油および作動油として各吐出口か
ら吐出して各油系統に供給する。作動油系統９には、作
動油流量を制御する流量制御弁が設けられておらず、図
６に示す圧力調整弁１９により、系統圧力が調整され
る。

【００１６】上記実施例では、スラストすべり軸受２２
は出力軸４のスラスト力を支持している。したがって、
ランナー３のように偏荷重が加わって回転軸が傾いて
も、スラスト軸受２２の各パッド２３は点支持であるか
ら、パッドの表面は自由にその位置及び姿勢を変えるこ
とができる。その結果、出力軸側に設けた荷重受け面と
パッド表面を平行に保つことができる。また、ケース側
受面の各パッド支持部２４を油配管２５で連結したの
で、荷重受け面と各パッド２３間の隙間を均一にでき、
各パッドが均等に荷重を分担できる。その結果、軸が傾
いた場合でも、軸が傾かない場合と同じ許容荷重を有す
る。そして、局部的な面圧の上昇を防止でき、焼き付き
が起こりにくい。

【００１７】本発明の第２の実施例を図８、図９を用い
て説明する。この第２の実施例が第１の実施例と異なる
点は、図８に示すように、パッド支持部２４がばね２６
により支持されている点である。パッド２３を点支持す
る方法としては、図８に示したようにパッド２３のパッ
ド支持部２４側を球面とする方法、図９に示したように
パッド支持部２４のパッド２３側を球面とする方法等が
ある。

【００１８】次に、このように構成した本実施例の作用
について説明する。偏荷重が加わって回転軸が傾いて
も、スラスト軸受２２の各パッド２３は点支持であるか
ら、回転軸に設けた荷重受け面と各パッド２３の軸受面
側を平行にすることができる。また、スラスト軸受２２
のパッド支持部２４をばね２６で支持したので、各パッ
ド２３に加わる荷重の差を少なくすることができる。こ
れは、出力軸４が傾いたときのばね２６の変位は、傾か
ないときに比べてサブミリメータしか差が生じないの
で、この差によるバネ力の差は無視できるオーダーとな
るからである。これにより、各パッド２３の面圧はほぼ
均等になり、局部的な面圧の上昇及びそれに起因する焼
き付きを防止できる。

【００１９】次に、ポンプ用かさ歯車減速機の一実施例
について、図１２から図１１を用いて説明する。図１２
は、ポンプ用かさ歯車減速機の入力軸軸受部の縦断面図
であり、荷重方向から見た図である。また図１１は、１
段減速機の縦断面図である。先端にかさ小歯車２９が一
体加工または嵌合された入力軸２７は、図１２に示すよ
うに、ラジアル軸受３７、３８およびスラストすべり軸
受３９で支持されている。ここで、入力軸２７と出力軸
２８とは直交しているので、かさ小歯車２９を両端で軸
受支持することはできない。したがって、ラジアル軸受
３７、３８の外側にオーバーハングしている。ラジアル
軸受３７、３８に支持された入力軸２７に固定されたか
さ小歯車２９と、出力軸２８に嵌合または固定されたか
さ大歯車３０とが噛み合っている。かさ大歯車３０は、
かさ小歯車２９より歯数が多いから、入力軸２７の動力
は減速されて出力軸２８に伝達される。このとき、動力
の伝達方向は、かさ歯車列により水平から垂直方向に転
換される。

【００２０】出力軸２８は、ラジアル軸受３２、３３お
よびスラスト軸受３４により支持されている。出力軸、
入力軸及び各軸受は、ケース３１に収納されている。ケ
ース３１内部には油ポンプ３６が設置されており、ケー
ス３１下部に貯められた潤滑油３５を、歯車の噛み合い
部と軸受部に給油している。

【００２１】次に、本実施例の動作について説明する。
ガスタービン等の原動機の回転が、カップリングを介し
入力軸２７に伝達され、減速機が駆動される。入力軸２
７に伝達された回転動力は、かさ歯車列により減速され
るとともに、その軸の方向が水平から垂直に変換されて
出力軸２８に伝達される。出力軸２８に伝達された動力
は、カップリングを介しポンプ軸等の被動機に伝達され
る。ケース３１内部の油ポンプ３６は、ケース３１下部
に貯められた潤滑油３５を歯車の噛み合い部と軸受部に
供給し、歯車や軸受の焼き付きや損傷を防いでいる。

【００２２】かさ小歯車２９には、図１０に示すような
複雑な荷重が働く。また、かさ歯車を使用した減速機で
はかさ小歯車軸とかさ大歯車軸が直交するため、かさ小
歯車軸またはかさ大歯車軸のうち少なくとも一方の軸
は、２個の軸受の外側に歯車を有するオーバーハング構
造となる。すなわち、本実施例の減速機においては、か
さ小歯車２９はラジアル軸受３７とラジアル軸受３８の
間にはなく、両軸受からオーバーハングしている。この
ようにオーバーハングした構造では、歯車の噛み合いに
よる荷重の加わる方向が、軸受３７と軸受３８ではほぼ
反対方向になる。そのため、従来のスラストすべり軸受
３９をそのまま使用すると、荷重方向に軸が傾き、スラ
スト軸受の各パッドにかかる荷重が不均一になる。この
結果、軸受の許容荷重が下がるとともに局部的に面圧が
上昇し、焼き付きを生じるおそれがある。

【００２３】しかし、本発明においては、スラストすべ
り軸受３９が上記各実施例に示した構造をしているの
で、各々のパッド２３の支持は点支持でありっている。
さらに、パッド２３のケース側受面のパッド支持部２４
はケースに対し自由に動ける構造であり、その背面は油
圧で支えられ、複数ある各パッド支持部背面の油配管２
５は１つの閉回路を構成している。従って、回転軸に偏
荷重が加わり、回転軸が傾いたても、スラスト軸受３９
の各パッド２３を点支持しているので回転軸に設けた荷
重受け面とスラストパッドの軸受面とは平行状態を保つ
ことができる。また、ケース側受面の各パッド支持部２
４を油配管２５で連結しているので、回転軸に設けた荷
重受け面と各パッド２３間の隙間を均一にすることが可
能となり、各パッドは均等な荷重を支持可能である。そ
の結果、偏荷重が加わって回転軸が傾いても、軸が傾か
ない場合と同等の荷重を支持できる。さらに、局部的な
面圧の上昇を防止でき、焼き付きの発生を防止できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、回転軸に働くスラスト
力を支持するスラストすべり軸受の各パッドを点支持と
し、パッドのケース側受面のパッド支持部をケースに対
し移動可能にしたので、回転軸に偏加重が加わっても、
軸受隙間を適正に保つことができる。その結果、各パッ
ドに荷重を均等に負担させることが可能になり、スラス
ト軸受の焼き付けを防止でき、信頼性の高いスラスト軸
受及びそれを用いた減速機を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る出力軸スラスト軸受の一実施例の
縦断面図である。

【図２】図１に示した出力軸スラスト軸受の軸直角断面
図である。

【図３】図１に示した出力軸スラスト軸受の詳細縦断面
図である。

【図４】本発明に係る流体継手の一実施例の上カバーを
外した平面図である。

【図５】図４に示した流体継手に用いられる油ポンプと
入力軸との結合部の縦断面図である。

【図６】図４に示した流体継手のスラスト軸受支持部へ
の作動油及び潤滑油の供給系統を詳細に示す油配管図で
ある。

【図７】図４に示した流体継手に用いられるランナー部
の詳細を示す縦断面図ある。

【図８】本発明に係る出力軸スラスト軸受の第２の実施
例の縦断面図である。

【図９】図８に示した出力軸スラスト軸受の詳細縦断面
図である。

【図１０】本発明に係るかさ歯車式減速機の一実施例の
縦断面図である。

【図１１】図１０に示したかさ歯車式減速機の主要部の
詳細縦断面図である。

【符号の説明】

１…入力軸、２…インペラ軸、２ａ…インペラ、３…ラ
ンナー、４…出力軸、５…油ポンプ、６…すくい管、７
…すくい管操作機、８…潤滑油用系統、９…作動油用系
統、１０…潤滑油ポンプ、１１…作動油ポンプ、１２…
ケース、１３…潤滑油用ポンプ、１４…作動油用ポン
プ、１５…油ポンプ駆動軸、１６…ローラ形カップリン
グ、１７…リンク、１８…ピン、１９…圧力調整弁、２
０…ラジアル軸受、２１…ラジアル軸受、２２…スラス
ト軸受、２３、２３ａ，２３ｂ…パッド、２４…パッド
支持部、２５…油配管、２６…ばね、２７…入力軸、２
８…出力軸、２９…かさ小歯車、３０…かさ大歯車、３
１…ケース、３２…ラジアル軸受、３３…ラジアル軸
受、３４…スラスト軸受、３５…潤滑油、３６…油ポン
プ、３７…ラジアル軸受、３８…ラジアル軸受、３９…
スラスト軸受。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸に作用するスラスト力を支持するス
   ラスト軸受において、 周方向に間隔を置いて配設され前記回転軸に対向する複
   数のパッドと、その各パッドにパッドの背面側でほぼ点
   接触で当接する軸方向に移動可能な支持部材と、この支
   持部材を保持する保持部が形成された静止部材と、この
   保持部間を連通し油が流通する油流通路とを設けたこと
   を特徴とするスラスト軸受。
2. 【請求項２】前記油流通路を流通する油を加圧する加圧
   手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のスラス
   ト軸受。
3. 【請求項３】回転軸に作用するスラスト力を支持するス
   ラスト軸受において、 周方向に間隔を置いて配設され前記回転軸に対向する複
   数のパッドと、その各パッドにパッドの背面側でほぼ点
   接触で当接する軸方向に移動可能な支持部材と、この支
   持部材を保持する保持部が形成された静止部材と、前記
   保持部に保持され前記支持部材に当接するばねと、を設
   けたことを特徴とするスラスト軸受。
4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項に記載の
   スラスト軸受を備えたことを特徴とする減速機。