JPS61124722A

JPS61124722A - 流体スラスト軸受

Info

Publication number: JPS61124722A
Application number: JP25362785A
Authority: JP
Inventors: アルストン　リー・バン　グ
Original assignee: Garrett Corp
Current assignee: Garrett Corp
Priority date: 1984-11-19
Filing date: 1985-11-12
Publication date: 1986-06-12
Also published as: JPS649495B2

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】（産業上の利用分野）本発明は流体スラスト軸受に関する。

空気のようなガスを用いた流体軸受が各分野において広
ぐ利用されている。この流体軸受は通常相対移動可能な
二部材を備え、二部材瞳所定の間隔離間され、両者間の
間隙に空気等の流体が充填されて、この流体の保持圧力
によシ二部材が互いに接触しないように維持される構成
にせしめられ、特に流体スラスト軸受として有効に利用
され得る。

（従来の技術）近年、流体軸受、特に流体力学に基づく空気軸受は相対
移動可能な二軸受部材間の間隙にフォイルを配設せしめ
ることによシ、支承機能を果たすように構成されている
。この種の７オイルは通常柔軟な材料で薄手のシート状
に設けられ、近接する軸受面間に生じる流体力学的な力
によシ変位され得るように設けられ、これ忙よシ流体軸
受の流体力学上の特性が向上されて、通常の玉軸受等で
は破損を来たすような大きな荷重を受けても動作可能に
構成されている。、マたこの種の７オイルによシ相対的
に移動可能な二部材に偏位が生じたとき、これを補正し
て緩衝機能を向上できる利点を持つように設けられてい
る。

当該軸受用の流体としては比較的清浄な流体あるいは外
気を簡便に利用でき、流体力学上の流体フィルムをもっ
て潤滑される軸受は特に高速回転機械に適用して好適で
ある。この場合流体力学に基づく流体軸受の荷重支承能
力は２つの隣接する軸受面の相対移動によシ流体フィル
ムに生じる圧力のみたよって定まシ、軸受面間の流体を
外部から圧力上昇させ、荷重支承能力を増大させる必要
があることも多い。この流体圧力の昇圧には清浄な圧縮
流体の供給源が必要となる。

上述の利点を得るような、相対的に移動可能な二部材間
に弾性を有したフォイルを適切に設置する多様の流体ス
ラスト軸受が提案されている。例えば米国特許第３，６
３５，５３４号に開示の流体スラスト軸受においては、
スポット溶接等にょシディスク上に互いに離間して複数
の７オイルを固着し、二部材の一方にディスクを配設す
る汎用の構成がとられている。また米国特許第３，８９
３，７３３号並びに第４，１５３，３１５号にはフォイ
ルの下部に別個の弾性補強部材を配設し、所望の予荷重
を与えるように構成された流体スラスト軸受が開示され
ている。

（発明が解決しようとする問題点）この米国特許第３，６３５，５３４号の流体軸受では全
作動状態においてフォイルを安定化させるため、フォイ
ルに確実に予荷重を与える必要がある、即ち複数のフォ
イルが装着され九支承部材と対をなす相対的に移動可能
な他の支承部材に対し当該各７オイルを介在して予荷重
を与える必要があシ、フォイルに充分なバネ性を持たせ
る要があるため軸受機能が損なわれる危惧があった。ま
た米国特許第３，８９３，７３３号、第４，１５３，３
１５号の流体軸受では大きな荷重が加わると弾性補強部
材の支承能力を越えてしまい、支°承機能が失なわれて
回転不能になる問題があった。

しかして本発明の目的はフォイルに軸受機能に支承を来
たすことがない弾性を付与し得、且回転困難になること
がなく、信頼性を向上し得る流体スラスト軸受を提供す
るにある。

（問題点を解決するための手段）本発明によれば特にフォイルスラスト軸受が上棟部と下
棟部を交互に備えたスラスト軸受保持体を具備させると
共に、スラスト軸受保持体の上棟部の高さを下棟部の高
さより大にすることを特徴とすることによって上記目的
が達成せられる。

（作用）上述のように構成された本発明においてはスラストプレ
ート面の上棟部の高さを下棟部の高さより大にすること
によシ、動作時に流体フィルムの圧力が相俟って上棟部
に当接するスラスト軸受ディスク面と下棟部に当接する
スラストプレート面とが接触することを有効に防ぎ得る
作用を得れる。

（実施例）第１図を参照するに本発明による流体スラスト軸受が示
されておシ、流体スラスト軸受にはシャフト（１りを含
むスラストランナａＧが具備され、スラストランナαＯ
はスラスト軸受ディスク（１４）と好ましくはバネ性を
有したスラスト軸受保持板−を介し、スラストプレート
ｍ上に回転可能に支承されるウスラスト軸受ディスク０
４には複数の扇状の軸受ホイル（至）が固設され、一方
スラスト軸受保持体のは上方並びに下方に向って交互に
形成された複数の上棟部（２）と下棟部餉とを有してお
シ、スラスト軸受ディスク（１４）を固定する機能を果
たすように設けられている。

且第２図〜第４図に拝承するようにスラスト軸受保持体
υは、環状ディスクを備えており、環状ディスクは０．
００２５〜０．０５（Ｍ７１の厚みｔｄを有する部分を
介して上棟部（財）並びに下棟部翰が連設され、薄手で
弾性を有し、周知の化学エツチング技術忙よって作成さ
れ得る。このスラスト軸受保持体υの上棟部＠は高さｔ
、にされ、且特に第２図に示す如く半径方向外方に向っ
て徐々に拡大するような巾を持たせて設けられる、即ち
上棟部＠の外周側は幅がＷ、に内周側は幅がＷｌにされ
ており、外周側の１１ＩＷ０は内周側の幅Ｗ１よシ０〜
３０％程度大にされる。この場合スラスト軸受保持体（
至）においてその半径線と合致するような上棟部（ハ）
によシ放射状に伸びる線が描かれる。

一以上の上棟部６ＪＫ切欠部翰を有した外側突出部（至
）が具備され、この外側突出部（１）によシスラスト軸
受保持体−の位置がスラストプレート翰に対し、一定に
維持され得る。同様の突出部（支）がスラスト軸受ディ
スク（１４）の局部に円周方向に離間して突設されてい
る。また上棟部＠にはスラスト軸受保持体υの内周縁か
ら半径方向内向きに内側突出部翰が延設されている。

下棟部翰はスラストプレート＠罠向かって延びるタブ（
至）を有しておシ、このタブ■は内周側に位置するもの
と外周側に位置するものとが交互になるように各下棟部
（至）が設けられている。この場合タブ■は流体スラス
ト軸受において当初に予荷重を与えてスラストプレート
（ハ）、スラスト軸受保持体（イ）、スラストディスク
（ハ）並びにスラストランナαＧ相互を静止状態に保ち
得るような当接力を与えている。一方タブーは比較的柔
軟に設けられ、例えば下棟部ωがスラストプレート翰と
接触しているときの流体力学的圧力を受けて容易に変形
し得るようく形成されている（特に第６図参照）。

下棟部翰は高さｔ２にされ、且幅がＷ、にされ、好まし
くはこの下棟部（至）も内周側の幅Ｗ、と外径側の幅Ｗ
ｂとが違えられ、半径方向外向きに徐々に拡大される。

この場合下棟部翰の半径方向外向きへの拡大幅は上棟部
（財）の場合に比べ相当に太りこされる（特に第４図参
照）。また上棟部Ｑ４と下棟部（イ）の間の連投部は半
径方向外向きに向かって徐々忙中が狭められている（特
に第４図参照）。更に上棟部（財）の高さｔｌは下棟部
（至）の高さｔ２よシ犬にされておシ、１．およびｔ２
の値は流体スラスト軸受の受けろ動作条件によって変化
し得るが、通常ｔ８はｔ２よシ０．００２〜Ｏ，Ｑ２５
　ｃｒｎ大にされ、流体力学的圧力を受けたときスラス
トディスクの変形が容易になるように設けられる。

且またスラスト軸受保持体−の弾性即ち弾力率は上棟部
（財）および下棟部（至）の厚み若しくは寸法を変化さ
せることによって変えることができる。下棟部翰間の巾
Ｗ、を有する空間は半径方向外方に向って僅か忙中が狭
められることが好適であり、半径方向に増大する流体力
学的圧力の影響が過度に加わらないように機能し、スラ
スト軸受保持体器を円滑に固定状態に置くべく寄与する
。加えて溝（イ）、（至）がスラスト軸受保持体器の周
縁と平行に延び、且上棟部？４）を円周方向に横切るよ
うに穿設され、ζ九によシ上棟部（至）が３つの部分に
分割される。即ち上棟部＠は半径方向外向きに徐々に拡
大されると共く、３つの部分に分割されることによ）、
半径方向において増大するような流体力学的圧力に対し
、この圧力の影響が過度になることを抑止し、スラスト
軸受保持体（イ）を円滑に固定状態に置くべく寄与する
。

本発明のフォイルスラスト軸受を静止状態を示す第５図
と動作状態金示す第６図とを参照して詳述する。同図に
おいてはスラスト軸受保持体のの寸法を特に軸方向にお
いて、スラスト軸受ディスク（１４）に比べ締張して示
しである。この場合スラスト軸受保持体（イ）の上棟部
鋺と下棟部（至）に対するスラスト軸受ディスク０４並
びに軸受フォイルＧＯの位置関係、また特に動作状態に
おける各部材の相互作用が明らかになるように示しであ
る。

更に詳述するに第５図に示す静止した非動作状態におい
ては、スラスト軸受ディスク（１４）の軸受フォイル（
ト）の後半部（回転方向において）の下位にスラスト軸
受保持体（イ）の上棟部例が位置する。またこの静止状
態においてスラスト軸受ディスク（１４）並びにスラス
ト軸受保持体盤のいずれも変形せず、両者共に回転軸線
方向に対し実質的に直角な位置を保持している。ここで
スラスト２ンナαＧに付した矢印はスラストランナαＯ
がスラスト軸受ディスク（１４）上の軸受フォイル−に
対し回転する運動方向を示している。また軸受フォイル
叫とスラスト２ンナＱ（１間に流体力学上の流体フィル
ムが円滑に形成され得るように軸受フォイル（１０は多
少湾曲するか（第５図参照）、若しくはその前縁部を他
部よシ薄手に設けられている。

スラストランナＧＯとスラストプレート翰とが相対回転
され始めると、流体力学上の流体フィルムが軸受フォイ
ル叫とスラストランナＱ（Ｉの間に形成され、第６図の
ような動作状態となる。このとき各軸受フォイル（至）
上に形成される流体フィルムの圧力の変化を第６図の左
部における軸受フォイル−の上位において長短の矢印群
の長さを変化させることによシ示しである。即ちこの圧
力は軸受フォイル００の前縁部において最小であシ、且
スラスト軸受保持体（イ）の上棟部＠が下位に位置する
領域　　　　・に向って徐々に増大し、上棟部＠の直上
において最大圧となり、次いで軸受フォイルＱＯの後縁
部に向って減少し、後縁近傍で零になる。フォイルスラ
スト軸受の動作に伴いスラスト軸受ディスク（１４）並
びに軸受フォイル（至）が第６図のように変形し、同時
に流体フィルムの圧力によシスラスト軸受保持体＠も変
形する。この場合スラスト軸受保持体＠の下棟部翰上位
における位置は変化しないが、スラスト軸受保持体器の
下棟部翰上位とスラスト軸受ディスク（１４）のスラス
ト軸受保持体い側面との距離ｄ８はｔｌよｆｉ　Ｏ，０
０２５ｃＷｔ〜０．０１２７　ｃ１ｎ程度短くなり、ス
ラスト軸受として適切に機能すること（なる。

また動作時にはスラスト軸受保持体（２）が上棟部（ハ
）の下位において距離ｄ２だけスラストプレート（至）
に向って変位し、スラスト軸受保持体（イ）とスラスト
プレート翰との間隔が下棟部翰の高さｔ、よシ小となる
。このｔ、−１１，の間隔はスラスト軸受保持体盤の硬
度と流体力学上の流体フィルムの圧力とによって保持さ
れる。ｔｌがｔ２より少くとも０．０１２７の、大に設
定しておけば、仮にｄ、がｔ２に近づき、場合によって
ｄ同−即ちスラストプレー）１にスラスト軸受保持体＠
が接触するような場合でも上棟部（２）によシスラスト
軸受ディスク（１４）が支持された上流体力掌上の流体
圧力によシ、第６図に示すような形態で流体フォイルが
形成され得る。

一方仮にｔｌとｔ、並びにｄ２とｔ、と等しい場合上棟
部−の頂部がスラスト軸受保持体勾の上面よシ高くなら
ず、軸受フォイルＱｆｉを介在して円滑に流体フィルム
が形成され得ないことは理解されよう。

尚、上述においては本発明の流体スラスト軸受を図示の
実施例に沿い説明したが、例えば本発明はスラスト部材
を包有する円錐軸受にも適用できる。従って本発明は図
示の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲
に含まれる各種の設計変更を包有するものである。

（発明の効果）上述のように構成された本発明によれば、独特のスラス
ト軸受保持体を用いることにより、動作時にスラスト軸
受ディスク面とスラストプレート面とが接触することな
く、良好な流体フィルムを介在して、高度の軸受機能を
得ることができ、安価な構成をもって軸受の信頼性を顕
著に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による流体スラスト軸受の分解斜視図、
第２図は同部分拡大平面図、第３図は第２図の線３−３
から見た側面図、第４図は同部分拡大底面図、第５図は
同静止状態の拡大断面図、第６図は同動作状態の拡大断
面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）相対的に回転可能に配設され、一方が他方に回転
可能に支承される一対の部材と、一対の相対的に回転可
能な部材間に配設され、一対の部材の一方に装着される
弾性を有したフォイル支承体とを備え、フォイル支承体
には弾性を有したフォイルを含むスラスト軸受ディスク
と、複数の上棟部と下棟部が交互に配置され且上棟部の
高さが下棟部の高さより大にされたスラスト軸受保持体
とが具備されてなることを特徴とする流体スラスト軸受
。
（２）弾性を有する複数のフォイルが個別にスラスト軸
受ディスク上に配設されてなる特許請求の範囲第１項記
載の流体スラスト軸受。
（３）弾性を有するフォイルがスラスト軸受ディスクに
一体化されて配設されてなる特許請求の範囲第１項記載
の流体スラスト軸受。
（４）上棟部の高さが下棟部の高さより０．００２５〜
０．０２５ｃｍ大である特許請求の範囲第１項記載の流
体スラスト軸受。
（５）スラストランナと、スラストランナを回転可能に
支承するスラストプレートと、スラストランナとスラス
トプレートの間に装着された弾性を有するフォイル支承
体とを備え、フォイル支承体にはスラスト軸受ディスク
とスラスト軸受保持体とが包有され、スラスト軸受ディ
スクには扇形の弾性を有したフォイルが固着され、スラ
スト軸受保持体はスラスト軸受ディスクとスラストプレ
ート間において円周方向に交互に位置する複数の上棟部
および下棟部を有し、上棟部の高さが下棟部の高さより
０．００２５〜０．０２５ｃｍ大にされてなることを特
徴とする流体スラスト軸受。
（６）扇形の弾性を有した複数のフォイルがスラスト軸
受ディスク上に個別に固着されてなる特許請求の範囲第
５項記載の流体スラスト軸受。
（７）扇形の弾性を有したフォイルがスラスト軸受ディ
スクと一体にされてなる特許請求の範囲第５項記載の流
体スラスト軸受。
（８）下棟部間の空間が半径方向に向つて縮減されてな
る特許請求の範囲第５項記載の流体スラスト軸受。
（９）上棟部が半径方向外側に向つて拡大されてなる特
許請求の範囲第５項記載の流体スラスト軸受。
（１０）下棟部が半径方向外側に向つて拡大されてなる
特許請求の範囲第５項記載の流体スラスト軸受。
（１１）上棟部は、上棟部を少なくとも２つの部分に分
割する少なくとも１つの、実質的にスラスト軸受保持体
の周縁に平行に延びる溝を有してなる特許請求の範囲第
５項記載の流体スラスト軸受。
（１２）上棟部は上棟部を３つの部分に分割する２つの
、実質的にスラスト軸受保持体の周縁に平行な溝を有し
てなる特許請求の範囲第１１項記載の流体スラスト軸受
。
（１３）下棟部は外方に延びるタブを有してなる特許請
求の範囲第５項記載の流体スラスト軸受。
（１４）タブは下棟部の半径方向外側に位置せしめられ
てなる特許請求の範囲第１３項記載の流体スラスト軸受
。
（１５）タブは下棟部の半径方向内側に位置せしめられ
てなる特許請求の範囲第１３項記載の流体スラスト軸受
。
（１６）タブは各下棟部の半径方向内側と半径方向外側
とに交互に配置されてなる特許請求の範囲第１３項記載
の流体スラスト軸受。
（１７）半径方向外側に向つて拡大する上棟部の側面が
実質的にスラスト軸受保持体の半径方向に延びる線と合
致するように設けられてなる特許請求の範囲第９項記載
の流体スラスト軸受。
（１８）上棟部はスラスト軸受ディスクの内周縁を越え
て内向に延設されてなる特許請求の範囲第５項記載の流
体スラスト軸受。
（１９）弾性を有する環状のディスクと、ディスク表面
上に固設した複数の上棟部と、ディスク裏面に固設した
複数の下棟部とを備える流体スラスト軸受用のスラスト
軸受保持体において上棟部の高さを下棟部の高さより０
．００２５〜０．０２５ｃｍ大に設けてなることを特徴
とするスラスト軸受保持体。
（２０）下棟部間の空間が半径方向に縮減されてなる特
許請求の範囲第１９項記載のスラスト軸受保持体。
（２１）上棟部が半径方向外側に向つて拡大されてなる
特許請求の範囲第１９項記載のスラスト軸受保持体。
（２２）上棟部が半径方向外側に向つて拡大されてなる
特許請求の範囲第１９項記載のスラスト軸受保持体。
（２３）上棟部は上棟部を少くとも２つの部分に分割す
る少くとも１つの、実質的にスラスト軸受保持体の周縁
に平行に延びる溝を有してなる特許請求の範囲第１９項
記載のスラスト軸受保持体。
（２４）上棟部は上棟部を３つの部分に分割する２つの
、実質的にスラスト軸受保持体の周縁に平行な溝を有し
てなる特許請求の範囲第１９項記載のスラスト軸受保持
体。
（２５）下棟部は外方に延びるタブを有してなる特許請
求の範囲第１９項記載のスラスト軸受保持体。
（２６）タブは下棟部の半径方向外側に位置せしめられ
てなる特許請求の範囲第２５項記載のスラスト軸受保持
体。
（２７）タブは下棟部の半径方向内側に位置せしめられ
てなる特許請求の範囲第２５項記載のスラスト軸受保持
体。
（２８）タブは各下棟部の半径方向内側と半径方向外側
とに交互に配置されてなる特許請求の範囲第２５項記載
のスラスト軸受保持体。
（２９）半径方向外側に向つて拡大する上棟部の側面が
実質的にスラスト軸受保持体の半径方向に延びる線と合
致するように設けられてなる特許請求の範囲第２１項記
載のスラスト軸受保持体。
（３０）上棟部はディスクの内周縁を越えて内向きに延
設されてなる特許請求の範囲第１９項記載のスラスト軸
受保持体。