JPS59164414A - スラスト軸受 - 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】 本発明は、立形回転機のスラスト軸受における支持方式
に関するものでおる。

一般にスラスト軸受は第７図に示すように回転軸ｌのス
ラストディスクλに固着した摺動部材を取付けた回転円
板３と油膜を介して複数個の軸受ノ４ツド亭が摺動し、
スラスト力を支持するように構成される。

そして各軸受パラドグは、ノクツド下面のレベリングデ
ィスク！を介してスラストハウジング乙に支持されたピ
ボットクによシ揺動自在、すなわち摺動面の油膜形成が
し易いように支持されている。

第２図、第３図は軸受ｉ４ツドグの斜視図であって第２
図は回転円板３と摺接する摺動面が見え、且つ、軸受外
周側から見た図で、第３図は第一図の裏側を示し軸受中
心側から見た図である。摺動面部材１０は扇形をしてお
シ、軸受ノ４ツドクはレベリングディスク！に円周上に
間をあけて通常３又は６個配されることが多い。摺動面
部材ｉｏの裏側には補強リブＳが設けられ、摺動面部材
／θのたわみを規正している。レベリングディスク３に
一点で接するように支点９が補強リブざの中間に設けら
れ、摺動面部材ｉｏが回動しないように少くとも二本の
脚ｌｌを備え、第１図に示すようにレベリングディスク
ｊに設けた孔／コにゆるく嵌入している。

スラストを受ける回転軸ｌが回転するとスラストディス
クコが回シ、摺動部材を取付けだ回転円板３は油膜を介
して軸受パッドを上で摺動する。この際個々の軸受ノ９
ツドダは支点りにて平衡して摺動面の分布圧力の合計圧
力と釣合い、各軸受パツドケの軸受荷重をレベリングデ
ィスクＳがビデット７上で首ふシ平衡させる。そして半
径方向の補強リブｇを中心に両側で摺動面部材１０がだ
わんでくさび形油膜が起動当初早い時期に形成されるよ
うになっている。

軸受パッドはステンレス鋼を鋳造又は鍛造で作シ、焼入
後指動面部材ｉｏの摺動面を超精密加工をして面粗度、
平面度を極めて高い精度に仕上げる。そして支点デから
摺動面まで高さを一定にするように例えば平面研削盤の
テーブル上に摺動面を接するように軸受パツドダを倒立
して支点デ端を研削して高さを揃えるが、レベリングデ
ィスク５の上面の平面度、支点デ端を研削する研削盤の
精度等が影響して組立状態において一組の軸受パツドダ
の摺動面が一平面上に揃わないという問題点がある。

このようなスラスト軸受方式は、従来よシ広く採用され
てきたものである。

ところで前記スラスト軸受装置は、スラスト負荷能力が
数トン以上と大きいものであれ数百キログラム以下と小
さなものであれ、部品点数、加工工程数及び工作精度の
維持、確保とも大差ないものであった。この為、スラス
ト負荷能力が小さくて良い小型スラスト軸受においても
必要以上の複雑さと大型化を招き、製造コストはスラス
ト負荷能力の大きいスラスト軸受と大差ないものであっ
た。

従来の摺動部材を二円板とした小型一体化軸受は、上記
のような軸受パッドを用いたスラスト軸受のような製作
上の問題点は解消するが摺動面が固定的であシ、摺動面
に特別な加工などを行わない限シ肝心のスラスト軸受と
しての性能、すなわちくさび状流体膜を形成出来ず、流
体潤滑を行なうことが出来ない為、負荷能力が著しく低
く、摩耗も早いという欠点がある。

本発明はスラスト軸受装置を用いた従来例のスラスト軸
受の製作上の問題点を解消し、摺動部材を二円板とした
小型一体化軸受の負荷能力の劣る点を解消して製作が容
易で負荷能力の大きい摺動部材を備えたスラスト軸受を
提供することを目的とする。

第７図に示す軸受１？ツドを用いた場合の摺動面に生ず
る圧力分布を第を図に示す。摺動面部材ｉｏは流体膜に
よる分布荷重により弾性変形を生じ、たわみ角０１″を
持つことによ）さらにくさび状流体膜を形成し負荷能力
を増大させる事を特徴とするテイルテイング／−Ｇ’ツ
ドは一政的に存在するところであるが、本発明はこの原
理を一体化した軸受パッドにおいて実現したものである
。

本発明は回転軸に固定した回転円板、即ち可動側の摺動
部材と固定側の揺動支持されるスラスト受板とからなる
もので、該スラスト受板は揺動支持部材に接して支持さ
れる比較的剛な土台部と土台部につながって円周上に配
された複数の支持部と支持部につながって支持部上に形
成された可動側の摺動部材と摺動する摺動部を備えて一
体となっているものである。支持部につながる摺動部は
可動側の摺動部材との間でくさび状油膜が形成され易い
ように薄く作られると共に支持部はこのくさび形状を好
適な形とする如く軸受圧力により傾くような剛性を持た
せたものである。

以下本発明の実施例を図面に従って説明する。

第５図はスラスト軸受のスラスト受板／３を示す平面図
、第６図は第５図のＡ−Ａ断面図、第７図は第Ｓ図のＢ
−Ｂ展開図である。土台部／ダは円環状の厚さの大きな
平板であって剛性のあるように作られている。土台部ｌ
ｌＩの一面の半径方向に土台部／４１につながる突条状
の支持部／左が形成されている。支持部／ｊはスラスト
荷重により弾性変形によシ圧縮され、スラスト荷重に起
因する曲げ力によってもわずかにたわむような幅すと高
さｌをもつ。支持部／３の上には支持部１５につながシ
土台部／ｌＩに平行してたわみ易い厚さｔの板状扇形の
摺動部／６が形成されている。摺動部／６は土台部／４
’の外径、内径と同直径であるが、土台部／ＩＩと内外
径の何れか或は何れもを異にするようにしてもよい。こ
のような支持部／Ｓと摺動部／６は土台部／４’の円周
上に図のように等配に配され、相隣る摺動部７６間は半
径方向の平行溝／りを設けである。従って平行溝１７の
下方は両４１に広がシ高さの等しい扇形空間／１となっ
ている。

第ｇ図は本発明の他の実施例を示す平面図、第９図は第
６図のＣ−Ｃ断面図、第１Ｏ図は第ｇ図のＤ−Ｄ矢視展
開図である。この実施例は一方向回転のみに適するスラ
スト軸受のスラスト受板であってティルテイングパッド
を用いるスラスト軸受でいえばミッチェルタイゾのもの
に対応するものである。

円環平板状の土台部／４’上には半径方向の支持部／３
がつながシそして支持部／左上には扇形の摺動部／Ａが
つながる。摺動部／６と支持部／Ｓｉｌ、を摺動部／乙
の扇形の半径方向で画される二辺の内の片側が支持部／
Ｓと一致するようにしたものであって、平行溝／７の片
側は支持部／！ｒの半径方向の側面上方の面となってお
シ、片側のみ摺動部／６の半径方向の端面となっている
。ぞうして平行溝／’７下方よ９片側へ扇形空間／ｇが
広がるものである。

次に本発明によるスラスト受板の製作法について説明す
る。前述した二つの実施例共に製作法は同じである。

ｌ　第５図乃至第１Ｏ図に示す様な形状のスラスト受板
をロストワックス精密鋳造法によシ鋳造し、その後適当
な熱処理を施す。

ユ　摺動部１６上の摺動面及び土台部／ダの真平面に平
面加工を施す。

３　摺動面にラッピング仕上げを施し、適当な表面粗さ
を得る。

第１／図は本発明のスラスト軸受の実施例を示す縦断面
図である。

前述したように構成されたスラスト受板１３は第１／図
に示すようにレベリングディスクＳ′の円筒形嵌合部＆
’ａに土台部／ダの内径が圧入されて用いられる。

回転軸／にキー、２／を介して嵌着固定したスラストデ
ィスクコ、該スラストディスクコに固着した回転円板３
と液膜を介して摺動する本発明のスラスト受板／３、該
スラスト受板１３を嵌着したレベリングディスク３１．
該レベリングディスクＳ′を先端ピボットで揺動自在に
支持するスラストハウジングコ３に嵌入固定されたカラ
ーユダにねじ込まれたセンタピボット７等からなる。２
Ｓはセンタピボット７を固定するナツトである。

第１２図は回転軸の軸端部以外に設けたスラスト軸受の
例である。回転軸ｌにキー２１を介してスラストディス
クコが固定され、スラストディスクコに回転円板３が固
着している。一方ケーシング２７に固定され、回転軸ｌ
が挿通している固定円板２ｇの上面には面径上の両側に
設けた球形の凹部、２？に調心カラー３１の下面に設け
た凹部に保持される一組の下部調心球３２が嵌まり％調
心カラー３７の上面には直径上にあるように一組の上部
調心球３３が保持され、上部調心球３３はスラスト受板
／３の土台部／４’の下面の直径上に設けられた球形の
凹部３≠に嵌１っている。上部部１心球３３と下部調心
球３２は夫々互に直交する面径上に配されているもので
ある。そして回転円板３とスラスト受板／３が接してい
る。尚、第１１図、第７２図の実施例では回転円板３を
摺動部材として直接スラスト受板／３に接するようにし
た力（回転円板３に梠１動部材を固着して、この摺動部
材とスラスト受板／３が摺動するようにしてもよい第１
／図ではセンタビゲット７にょシレペリングディスク３
′が首振シ自在であって、レベリングディスク５′に固
定されているスラスト受板／３の摺動面が回転する回転
円板３の摺動面に追従して円周上で平衡してスラスト力
を担持する。第１コ図では調心カラー３１は固定円板Ａ
ｔ上で下部調心球３コをとおる直径を中心として揺動で
き、スラスト受板／３は調心カラー３ノ上で下部調心球
３．２をとおる直径に直交する上部調心球３３をとおる
直径を中心として揺動するから結局スラスト受板／３の
摺動面は全方向に自在に傾き、回転円板３０摺動百に追
従するものである。

このようにしてスラスト受板／３の摺動部ｌ乙には平均
されてスラスト荷重が加わる。

第７３図は第３図乃至第り図のスラスト受板１３の作用
時を示す図面であって第７図は回転軸／が静止時の状態
と同じであるが、第７３図は回転軸ｌが回転していると
きの状態であって、　　回転円板３は円周方向に図示矢
印Ｕ方向に運動している。そして摺動部／６は回転円板
３の移動を迎える側の支持部／＆から片側の前部摺動部
ｌ≦島は回転円板３の摺動面が進入してくる端部側が下
シ、回転円板３の摺動面との間が液膜によシくさび状と
なる。このことによシ第ダ図で示したテイルティングパ
ッドと同等なたわみ角θ１を得ることができる。このこ
とにょ）くさび状油膜を形成する効果を発揮するがティ
ルテイングノクツド方式における回転円板３の移動を迎
える第４図の摺動面部材〈０の右側が角θまたわみ、摺
動面部材／θの左側を支点を中心に時計方向に回動する
モーメントは第３図乃至第７図のスラスト受板／３では
支持部ｌよの剛性が大きいと支持部１５では不動に支え
られ、後部摺動部／６ｂは前部摺動部／ＡｓＬとは独立
した挙動をする。そのだめテイルテイングパッドと同等
の負荷能力とはならない。そこで支持部／＆の幅す及び
高さｈをも構造解析する事によシ、流体膜分布圧力によ
り、支持部自体がさらにθ２のたわみ角を持つように幅
す及び高さｈを選定するならば、全体としてθ０＝θ、
十０８のたわみ角を持つようになシ、後部摺動部／４ｂ
の摺動面に逆くさび形状を形成する事なく、最適なたわ
み量ｈｌを得る事になシ、流体膜厚ｈｏを形成し、よシ
理想的な流体潤滑を行なう事が可能となる。また、この
作用によ）、同受圧面積をもつ第４図に示す様なティル
ティングパッドと同等な負荷能力を得ることができる。

このように支持部１５を角θ２傾くように弾力を持たせ
であるので支持部／Ｓは回転軸／の軸方向にスラストに
よ）圧縮もされるので複数の摺動部／６に受けるスラス
トの分担を平衡する作用にも予るようにすることができ
石。

第１１Ｉ図は第Ｓ図乃至第１θ図のスラスト受板／３の
作用時を示す図面である。回転円板３は円周方向に図示
矢印Ｕ方向に運動している。

そして摺動部／６は回転円板３の摺動面が進入してくる
側に端部があるように配され、端部が下って回転円板３
の摺動面との間が液膜によシ〈さび状となる。この実施
例の場合は理想的な流体潤滑を行う流体膜厚ｈｏを得る
ように指動部の厚さｔ、支持部１３の幅ｂ（第ｉｏ図）
を選ぶ。ここにおいて支持部／Ｓの幅すは支持部／３が
剛性を大きく実際上たわみのないようにしてもよく、又
、比較的剛にしてわずかにたわみを生ずるが摺動部／６
を充分支持する程度としてもよい。

第７図と第１／図及び第１：１図と比較すると第１１図
、第７．２図においては固定側の主な部品点数は三点だ
けであシ、従来対も↓作工数を要し、高精度加工を袈し
た形状の複雑な第一図、第３図に示したティルティング
パッドを多数製作する必要がない。又、レベリングディ
スクＳ′はレベリングディスク３に比べて加工簡単であ
る。更に本発明ではレベリングディスクｊ′とスラスト
受板ノ３を一体に成形することにょシ一層構造簡単なス
ラスト軸受となる。そして軸受装置の固定側は全体とし
て高さを低くすることができる。

本発明はスラストを固定側で担持するスラスト受板を剛
な土台部と、土台上の支持部と支持部上のスラスト力に
よシたわみ得る摺動部を一体に成形してスラスト受板と
したものをスラスト軸受の固定側摺動部材としたから、
ティルティング・ぐラドに見られる自由度を得るための
支点及びパッド自身の廻シ止め部材を省略する事ができ
た。レベリングディスクの形状が簡単となシ製作が容易
となった。固定側軸受全体の部品点数を大幅に省略し、
製作コストを低減させ、軸受全体を小型化し、またスラ
スト受板は一体であるため剛性が大きく、テイルテイン
グノソツドのように多数の摺動部材に分れているときの
低速回転時のスティックスリップが生じ難く、負荷側の
振動も吸収し易く耐振動性能も向上した。

ロストワックス精密鋳造法を用いて軸受・ぐラドを一体
化する事により、スラスト受板を容易に製作する事がで
き、その結果、摺動面を摺動中に弾性変形させ、回転側
及び固定側聞摺動面に最適流体膜を形成し、個々のテイ
ルテイングパッドを用いる場合と同等な負荷能力を発生
する摺動部材の形状を容易に得ることができ、従来の一
体化スラスト受板のスラスト軸受としての負荷能力及び
潤滑状態を大幅に改善する事ができた。

またスラストテイルテイングノソツドを用いる場合、同
一摺動平面を得るために、ｉ４ツド枚数は３．Ａ、９が
一般的であシ、３枚以外のパッド枚数を用いる場合には
特殊な等高調整機構を省慮する心安があったが、本発明
のように、一体化スラスト受板を用いる事により、摺動
部を何分側しようとも一切特殊な機構を必要とせず各摺
動部の摺動面は同一平面上にあるため、摺動部の数に限
定はなくスラスト軸受を最適設計する事が可能となる。

実施例の説明においてはスラスト受板の摺動部は円周上
に配されみ盛装けあるが厳密に扇形状ではなくてもよい
。扇形状にし、各摺動部間の溝を小さくすることによｐ
軸受面積を大きくできる。スラスト受板の摺動部を支持
する支持部は半径方向の突条状の実施例を示したがこれ
は円柱状でもよい。円柱状支持部の場合は摺動部のたわ
み方向を規正するため摺動部の裏面にリブを附してもよ
い（図示せず）。

【図面の簡単な説明】

第７図は従来例の縦断面図、第２図、第３図は夫々第１
図におけるティルティングパッドの斜視図、第り図はテ
ィルティングパッドの作用を説明する側面図、第３図以
下は本発明の実施例を示す図面であって、第３図はスラ
スト受板の実施例の平面図、第６図は第３図のＡ−Ａ断
面図、第７図は第５図のＢ−Ｂ展開図、第を図はスラス
ト受板の他の実施例の平面図、第９図は第を図のＣ−Ｃ
断面図、第７０図は第５図のＤ−Ｄ展開図、第１１図、
第１−図は夫々がスラスト軸受の縦断面図、第７３図は
第７図の作用を示す展開図、纂ｌダ図は第７０図の作用
を示す展開図である。 ／・・・回転軸、コ・・・スラストディスク、３・・・
回転円板、グ・・・軸受ノソツド％　Ｓ、５′・・・レ
ベリングディスク、！′ａ・・・円筒形嵌合部、６・・
・スラストハウジング、７・・・ピデット、ｇ・・・補
強リブ、デ・・・支点、１０・・・摺動面部材、／／・
・・脚、／２・・・孔、／３・・・スラスト受板、／４
’・・・土台部、／＆・・・支持部、１６・・・摺動部
、／Ａａ・・・前部摺動部、／＆ｂ・・・後部摺動部、
／り・・・平行溝、／ざ・・・扉形空間、コ／・・・キ
ー１．２３・・・スラストハウジング、コタ・・・カラ
ー、２Ｓ・・・ナツト、：１７・・・ケーシング、２ｇ
・・・固定円板、ユタ・・・球形凹部、３１・・・調心
カラー、３コ・・・下部調心球、３３・・・上部調心球
、３’ｌ・・・球形凹部。 特許出願人　　　株式会社荏原製作所 代理人　新井一部 第１図 第２図 第３図 第４図 ０ 第５図　　　１６３ 第７図 第８図　　　　第９図 第１０図 第１２図 第１３図 第１４図 １、ｂ　　１６　１４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　回転軸に固定した回転円板と、回転円板の摺動面と
   液膜を介して摺動する摺動面を備えた単数のスラスト受
   板とスラスト受板を揺動自在に支持する固定側の支持手
   段を備えたものにおいて、スラスト受板が固定側支持手
   段に担持される剛な土台部と土台部上で土台部につなが
   って円周上に突設して配された複数の支持部と支持部上
   で支持部につながって形成され、円周上に配され互に端
   部が間隔をあけて配された複数の摺動部とが一体となっ
   ていることを特徴とするスラスト軸受。 ユ　摺動部の中間で摺動部と支持部がつながっている特
   許請求の範囲第１項記載のスラスト軸受。 ３　摺動部端において摺動部と支持部がつながっている
   特許請求の範囲第１項記載のスラスト軸受。