JPS62147117A

JPS62147117A - 流体スラストベアリング

Info

Publication number: JPS62147117A
Application number: JP61294617A
Authority: JP
Inventors: アルストン　リー・バン　グ
Original assignee: Garrett Corp
Current assignee: Garrett Corp
Priority date: 1985-12-19
Filing date: 1986-12-10
Publication date: 1987-07-01
Also published as: US4682900A; IL80955A; CA1279085C; IL80955A0; EP0228251A3; EP0228251A2; DE3676067D1; EP0228251B1

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）本発明はスラストランナを効果的に支承するフォイル支
承体を有した流体スラストベアリングに関する。

には相対的に回動可能な２つの部材が包有され、２つの
部材間の所定の間隙部にはエヤのような流体が充満され
、且２つの部材相互は動的糸件下で接触が確実に阻止さ
れるように恰成される。

まだ特に流体力学に基づき相対的に移動可能な２つの部
材間にフォイルを配設したガスベアリングが提供されて
いる。この場合、フォイルは櫃して柔軟な薄手のシート
材料で作成され、互いに隣接する支承面間に形成される
流体力学的フィルムから生ずる力によって撓まされ、こ
のフォイルによ）流体力学上のベアリング特性が大巾に
向上されて、通常のベアリングでは故障を生ずるような
大負荷を受けても正常に動作し得る。更にこのフォイル
を具備することにより、相対的に移動可能な２つの部材
の偏心を補正でき且緩衝および減衰作用を得ることがで
きる。

ベアリング用流体としては比較的清浄な作動流体あるい
は外気を用い得、流体フィルムにより潤滑される流体力
学に沿ったベアリングは特に高速回転装置に適用して望
ましいことが判明している。

流体力学に沿った流体ベアリングにおいては多くの場合
、２つの面間の相対移動により流体に持たらされる圧力
によって充分に大きな荷重支承力が得られるが、荷重支
承力を増大するため２つの支承面間の流体に加圧力を加
える必要がある場合もある。一方このように２つの支承
面間の流体に加圧力を与えたとき、ベアリングの荷重支
承力が上昇するが、外部の圧縮流体供給源から清浄な流
体を導入可能に構成する必要がある。

（従来の技術）従来、上述のようなベアリング特性を得るように、流体
ベアリングにおいて相対移動可能な支承部材間に柔軟な
フォイルを位置決めする多様の構成がとられている。例
えば従来の流体スラストベアリングにあっては、米国特
許第３　、６３５　、５３４号に開示されるように、フ
ォイル支承ディスク上に複数のフォイルを互いに離間し
た上、スポット溶接により付設せしめ、このフォイル支
承ディスク全２つの支承部材の一上に配設する構成がと
られている。また米国特許第４，２４７，１５５号には
、複数のフォイルではなく単一の柔軟なフォイルを用い
、フォイル支承ディスクに付設する構成も提案されてい
る。

また適宜の取付手段を介して複数のフォイルを安定に位
置決めするために、フォイルに大きな予荷重が与えられ
ている。換言すれば、個々のフォイルにより、フォイル
を装着する支承部材と対向する相対移動可能な支承部材
に予荷重を与える構成がとられている。例えば米国特許
第３，８９３，７３３号並びに第４，１５３，３１５号
には柔軟で独立した補強部材をフォイルの下部て配設し
所望の予荷Ｍを与える構成が開示されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら上述の従来の構成では補強部材に対しこの
補強部材と別体の、支承力を増大する部材並びに予荷重
を与える部材を付設する必要があシ、構成が煩雑となっ
て組立性も悪かった。

従って本角明は構成の大巾な簡潔化を図った流体スラス
トベアリングを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明による流体スラストベアリングにおいてはフォイ
ル支承体の補強部材が一様な厚さの一枚のシート材料を
スタンピング加工して得られ、この補強部材に少なくと
も荷重支承力を高めるような弾性を有した複数のバンパ
部が一体に形成されることを特徴とすることにより、上
記の目的が達成される。

（作用）上述の構成をとる本発明の流体スラストベアリングにあ
っては、フォイル支承体の補強部材に、薄手のシート材
料を用いてスタンピング加工によりバンパ部を一体に形
成し、耐荷重構成を実現しイ４トる如き独特の作用をイ
４トれる。

（′Ｊ！、施例）第１図を浴照するに流体スラストベアリングが示されて
おり、流体スラストベアリングＶζはスラストランナα
０が包有される。スラストランナαＯは７ヤフＨＩＥを
具備しており、且スラストディスク（１，０および補強
部材でを含むフォイル支承体を介在してスラストプレー
ト（ハ）上に回転可能に支承される。スラストディスク
ａ４には傾斜面を有する複数の柔軟なフォイルＱｆＷが
付設され、且補強部材ωにはスラストディスク（１，０
に対し剛性を与えるような複数のバンパ部例が形成され
ている。補強部材□□□の外周部には更に半径方向外向
きに突出する突起部（イ）が具備されており、この突起
部（イ）は対をなして突出されていて、突起部ｔ２つ間
に切欠部ωが区画される。尚該突起部に）によりスラス
トプレートｍに対し補強部材（イ）の位ｆを好適に位置
決めし得る。

スラストディスクσ滲の外周部にも突起部＠と同様な半
径方向外向きに突出する突起部器が対をなして設けられ
る。

更に第２Ａ図〜第２Ｃ図並びに第３図を参照するに、補
強部材■は概して厚さが実質的、に０．００１〜０．０
３０インチ（０，０２５〜０．７６２ｍ）の薄手で柔軟
なリング状のディスクとして形成されている。

また補強部材（至）にはＵ字状の複数のスロット（至）
が厚さ方向に貫通させて形成されており、且Ｕ字状のス
ロット（７）の画先端部はスラストランナ顛の回転方向
に対し互いに離間し対峙するように設けられる。この場
合各スロット（７）によりタブ（７）が形成されておシ
、各タブりの自由端部はスラストランナ（ｔＯの回転方
向に向けられている。尚該タブ■に上記のバンパ部ｅ！
＄が実質的に半径方向に延び且上向きに突出するよう、
好ましくはスタンピング加工によって形成される。

スロット（７）の数、延いてはタブ中の数はディスりα
Φ上のフォイル（１６１の数と同数にされており、各タ
ブ（２）がディスク０４）上のフォイルαＧの実質的に
直下に位筑可能に設けられている。またバンパ部（至）
の高さは実質的に０．００３〜０．０６０インチ（０，
０７６〜ｘ、５２４ｍ）にされ、互生径方向の巾は流体
スラストベアリングの全寸に応じて定められるが、通常
０．２〜８インチ（５，０８〜２０３．２銭）にされる
。

第４図および第５図には本発明の他の実施例が示されて
おり１本実施例におりては補強部材の一のタブ（至）に
２つ以上（図面には２つの例を示す）のバンパ部図、（
至）が具備される。またタブＱの自由端部に近い側のバ
ンパ部■の高さは、タブα（の他方のバンパ部（ロ）の
高さよ）高くされる。即ちバンパ部α）の高さはバンパ
部■より実質的にｏ、ｏｏｏｓ〜０．０３０インチ（０
，０１２７〜０．７６２訪）高くされている。

第６図には本発明の更に他の実施例が示されており、本
実施例においてはタブ帥に設けられるバンパ部（６）の
幅が半径方向外向きに次第に増大される（図示のバンパ
部θカは幾分誇張して示されているが）。この場合もバ
ンパ部（６）の両側部が直径線に沿って延びるように形
成される。

第７Ａ図および第７Ｂ図には本発明の更に他の実施例が
示されており、本実施例のタブもＵ字状のスロット（７
）により区画される。一方本実施例においてタブは２つ
以上１例えば３１）の熊手状の突出部（７）、め、■で
なシ、突出部−，鰺、■相互間には半径方向内側並びに
外側のスロット（４）、鏝が形成されている。また各突
出部Φ、（イ）、ｆ４の夫々には半径方向において内側
、中間および外側に位置するバンパ部…、善、−が実質
的に一の直径線に沿うようにして形成される。

第８図〜第１１図には本発明の更に他の実施例が示され
ており、本実施例において補強部材１７Ｑには上向きに
延出する複数のタブが具備され、各タブは半径方向にお
いて内側、中間および外側に位置する突出部Ｑ、（ハ）
、　１７ｅで構成される。また各突出部（６）、ｆ４．
りＱは特に第１０図に明らかなように上向きに弧状に湾
曲されている。一方補強部材ｆｆＱには更に下向きに延
びる複数のタブ（イ）が具備されており、各タブ−は半
径方向に延びるスロット（至）内に形成される。またタ
ブ員も好ましくは第９図に示す如く弧状に湾曲されるが
、第１１図に示す如く直板状のタブ■として形成しても
よい。

上記の補強部材としては、化学的にエツチング処理され
る既存の補強部材では厚さを適宜に選定することが困難
であり高復元性を持たせて製造することが難かしいが、
薄手で一定の厚さを有し、スタンピング加工可能なシー
ト材を用いることにより、スタンピング加工によって一
連の低いバンパ部を一様に形成でき、このバンパ部は高
い復元性を有することになる。この場合補強部材の製造
工程が簡潔化される上、荷重支承力が大巾に向上される
ことは理解されよう。まだスロット内にタブを形成する
ことにより半径方向における荷重の分布が高度に均一化
され得る。且まだ荷重を受けたときバンパ部は変形して
、流体スラストペアリノグのフォイル０ｆｌＤＫ対する
支承面ｆｉＪ　′ｆＩ：増大するように作用し、これに
より荷重容侶−が犬となる。即ちバンパ部が荷重を受は
タブの自由端部が延伸しフォイル（７）に対し極めて良
好に当接されるので良好なベアリング機能が得られる。

またバンパ部を有するタブは良好な荷重支承力を持つよ
うに相対的に障ｊ性が持たせられるが、これに対し下方
へ延びるタブは上方へ延びるタブより剛性が低くされる
。下方へ延びるタブはベアリング装置に対し好適な予荷
重を与えるよう機能し、一方上方へ延びるタブは流体ス
ラストベアリングにおける剛性の付与に寄与し、概して
上方へ延びるタブの１１１１１性は下方へ延びるタブの
剛性の少なくとも１０”倍程度大にされ、必要に応じ１
０’倍以上にすることもできる。この場合下方へ延びる
タブは、上方へ延びるタブが変形される前に荷重を受け
て変形可能である。

本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲の技術的思想に含まれる多様の設計変更を包
有することは理解されよう。

（発明の効果）上述のように構成された本発明による流体スラストベア
リングにあっては、薄手のシート材料をスタンピング加
工して、上下方向に突出するタブを形成すると共に、上
向きのタブに更にバンパ部を具備させてなるから、部品
点数を削減して構成を簡潔にし、延いては組立性を顕著
例向上できる等々の効果を達成できる。

以下に上述の構成の要旨を記載する。

（１）　　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
ラストプレートとの間に配設され且スラストプレート上
に装着される柔軟なフォイル支承体とを備え、フォイル
支承体はスラストディスクとディスク状の補強部材とを
包有し、スラストディスクのスラストランナ側には柔軟
な複数のフォイルが配設され、補強部材のスラストディ
スク側には実質的に弧状の複数のバンパ部が円周方向に
沿って具備され、補強部材はスラストディスクとスラス
トプレートとの間に配設され、各バンパ部がフォイルを
支承可能に配設されてなる流体スラストベアリング。

（２）　　複数のフォイルがスラストディスク上に個別
に装着されてなる上記第１項記載の流体スラストベアリ
ング。

（３）　　フォイルがスラストディスクと一体に設けら
れてなる上記第１項記載の流体スラストベアリング。

（４）上方へ延び実質的に弧状のバンパ部の高さが０．
００３−０．０６０インチ（０，０７６〜１．５２４ａ
）Ｋされてなる上記第１項記載の流体スラストベアリン
グ。

（５）　　スラストランナとスラストプレートとの間に
柔軟なフォイル支承体を配設する工程と、スラストディ
スクとスラストプレートとの間に実質的に平坦且柔軟な
ディスク状の補強部材を配設する工程とを包有してなり
、フォイル支承体にはスラストディスクが包有され、ス
ラストディスクのスラスト２ンナ側には複数の柔軟なフ
ォイルが具備され、補強部材のスラストディスク側には
スラストランナの回転方向に延びる複数の第１のタブが
具備され、各タブは実質的にスラストディスク上のフォ
イルを支承可能に配設され、第１の各タブが実質的に弧
状の少なくとも２個の突出部に分割して設けられ、補強
部材のスラストプレート側には更に実質的に半径方向に
延びる複数の第２のタグが具備されてなるスラストプレ
ート上でスラストランナを回転可能に支承する方法。

（６）　　第１のタブの剛性が第２のタブの剛性より犬
にされてなる上記第５項記載の方法。

（７）　　第１のタブの岡１］度が第２のタブの剛度よ
り、少なくとも１０２倍大にされてなる上記ｆＪ、６項
記載の方法。

（８）一様な厚さで柔軟なディスクを配設する工程と、
ディスクに実質的にＵ字状の複数のスロットを化学的に
エツチング処理して形成する工程と、Ｕ字状スロットに
より区画される各タブに半径方向に延びるバンパ部をス
タンピング加工して形成する工程とを包有してなるフォ
イルスラストベアリングの補強部材を形成する方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による流体スラストベアリングの一実施
例の分解斜視図、第２Ａ図は部分拡大平面図、＠２Ｂ図
は同部分拡大底面図、第２ｃ図は同部分拡大斜視図、第
３図は第２Ａ図の＠３−３に沿って切断した部分断面図
、第４図は本発明の他の実施例の部分拡大平面図、第５
図は第４図の線４−４から見た部分拡大側面図、第６図
は本発明の更に他の実施例の部分拡大平面図、第７Ａ図
は本発明の更に他の実施例の部分拡大平面図、第７Ｂ図
は開部分拡大斜視図、第８図は本発明の更に他の実施例
の部分拡大斜視図、第９図は第８図の線９−９に沿って
切断した断面図、第１０図は第８図の線１０−１０　Ｋ
沿って切断した断面図、第１１図は本発明の更に他の実
施例の、第９図と同様の断面図である。１０・・・スラストランナ、１２・・・シャフト％　１
４・・・スラストディスク、１６・・フォイル、２２・
・・補強部材、２４・・・バンパ部、２５．２７・・突
起部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）柔軟なリング状のディスクと、リング状のディス
ク上に配設される複数のタブとを備え、各タブが半径方
向に延びる少なくとも一のバンパ部を有してなるフォイ
ルスラストベアリングの補強部材。
（２）各タブには半径方向に延びる２つのバンパ部が具
備されてなる特許請求の範囲第１項記載の補強部材。
（３）各タブにはタブの自由端部の近傍において半径方
向に延びる第１のバンパ部とタブの基部の近傍において
半径方向に延びる第２のバンパ部とが具備されてなる特
許請求の範囲第２項記載の補強部材。
（４）第１のバンパ部の高さが実質的に０．０００５〜
０．０３０インチ（０．０１２７〜０．７６２ｍｍ）に
され、且第２のバンパ部の高さより大にされてなる特許
請求の範囲第３項記載の補強部材。
（５）半径方向に延びるバンパ部の高さが実質的に０．
００３〜０．０６０インチ（０．０７６〜１．５２４ｍ
ｍ）にされてなる特許請求の範囲第１項記載の補強部材
。
（６）半径方向に延びるバンパ部の半径方向の長さが実
質的に０．２〜８．０インチ（５．１〜２０３．２ｍｍ
）にされてなる特許請求の範囲第５項記載の補強部材。
（７）バンパ部が半径方向外側へ拡大されてなる特許請
求の範囲第１項記載の補強部材。
（８）バンパ部の両側部が半径方向に延長されてなる特
許請求の範囲第７項記載の補強部材。
（９）各タブが少なくとも２つの突出部に分割して設け
られ、各突出部には半径方向に延びるバンパ部が具備さ
れてなる特許請求の範囲第１項記載の補強部材。
（１０）各タブが３つの突出部に分割して設けられてな
る特許請求の範囲第９項記載の補強部材。
（１１）柔軟なリング状のディスクと、リング状のディ
スク上に配設されリング状のディスクの一方の面から延
びる複数の第１のタブと、リングディスク上に配設され
リングディスクの他方の面から延びる複数の第２のタブ
とを備えたフォイルスラストベアリングの補強部材。
（１２）第１のタブの剛性が第２のタブの剛性より大に
されてなる特許請求の範囲第１項記載の補強部材。
（１３）第１のタブの剛度が第２のタブの剛度より、少
なくとも１０＾２倍大にされてなる特許請求の範囲第１
２項記載の補強部材。
（１４）第１のタブの剛度が第２のタブの剛度より１０
＾２ないし１０＾５倍大にされてなる特許請求の範囲第
１３項記載の補強部材。
（１５）第２のタブが弧状に湾曲されてなる特許請求の
範囲第１１項記載の補強部材。
（１６）第２のタブが実質的に直板状に設けられてなる
特許請求の範囲第１１項記載の補強部材。
（１７）第１のタブの高さが柔軟なリング状のディスク
の面から０．００３〜０．０６０インチ（０．０７６〜
１．５２４ｍｍ）にされてなる特許請求の範囲第１１項
記載の補強部材。
（１８）相対的に回転可能に配設され一方が他方を回転
可能に支承可能な一対の回転部材と、一対の回転部材間
に配設され回転部材の一方に対し装着される柔軟なフォ
イル支承体とを備え、フォイル支承体が複数の柔軟なフ
ォイルを有するスラストディスクと補強部材とを包有し
、補強部材には上方に延び実質的に弧状の複数のバンパ
部が具備され、各バンパ部はスラストディスク上のフォ
イルを支承可能に配設されてなる流体スラストベアリン
グ。
（１９）柔軟な複数のフォイルがスラストディスク上に
個別に装着されてなる特許請求の範囲第１８項記載の流
体スラストベアリング。
（２０）柔軟なフォイルがスラストディスクと一体に設
けられてなる特許請求の範囲第１８項記載の流体スラス
トベアリング。
（２１）上方に延び実質的に弧状のバンパ部の高さが０
．００３〜０．０６０インチ（０．０７６〜１．５２４
ｍｍ）にされてなる特許請求の範囲第１８項記載の流体
スラストベアリング。
（２２）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
ストプレートとの間に配設され且スラストプレート上に
装着される柔軟なフォイル支承体とを備え、フォイル支
承体はスラストディスクとディスク状の補強部材とを包
有し、スラストディスクのスラストランナ側には柔軟な
複数のフォイルが具備され、補強部材はスラストディス
クとスラストプレートとの間に配設され、補強部材には
スラストランナの回転方向に延びる複数のタブが具備さ
れ、且各タブのスラストディスク側には半径方向に延び
る少なくとも１のバンパ部が具備されてなる流体スラス
トベアリング。
（２３）各タブに半径方向に延びる２つのバンパ部が具
備されてなる特許請求の範囲第２２項記載の流体スラス
トベアリング。
（２４）各タブにはタブの自由端部側に配設され半径方
向に延びる第１のバンパ部とタブの基部側に配設され半
径方向に延びる第２のバンパ部とが具備されてなる特許
請求の範囲第２３項記載の流体スラストベアリング。
（２５）第１のバンパ部の高さが第２のバンパ部の高さ
より実質的に０．０００５〜０．０３０インチ（０．０
１２７〜０．７６２ｍｍ）高くされてなる特許請求の範
囲第２４項記載の流体スラストベアリング。
（２６）半径方向に延びるバンパ部の高さが実質的に０
．００３〜０．０６０インチ（０．０７６〜１．５２４
ｍｍ）にされてなる特許請求の範囲第２２項記載の流体
スラストベアリング。
（２７）半径方向に延びるバンパ部の半径方向の長さが
実質的に０．２〜８．０インチ（５．１〜２０３．２ｍ
ｍ）にされてなる特許請求の範囲第２６項記載の流体ス
ラストベアリング。
（２８）バンパ部が半径方向外側に向って拡大されてな
る特許請求の範囲第２２項記載の流体スラストベアリン
グ。
（２９）バンパ部の両側部が半径方向に延びてなる特許
請求の範囲第２８項記載の流体スラストベアリング。
（３０）各タブが少なくとも２つの突出部に分割して設
けられ、各突出部には半径方向に延びるバンパ部が具備
されてなる特許請求の範囲第２２項記載の流体スラスト
ベアリング。
（３１）各タブが３本の突出部に分割して設けられてな
る特許請求の範囲第３０項記載の流体スラストベアリン
グ。
（３２）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
ストプレートとの間に配設され且スラストプレート上に
装着される柔軟なフォイル支承体とを備え、フォイル支
承体はスラストディスクとディスク状の補強部材とを包
有し、スラストディスクのスラストランナ側には柔軟な
複数のフォイルが具備され、補強部材はスラストディス
クとスラストプレートとの間に配設され、補強部材のス
ラストディスク側にはスラストランナの回転方向に延び
る複数の第１のタブが具備され、各第１のタブが実質的
にスラストディスク上の各フォイルを支承可能に配設さ
れ、第１の各タブは少なくとも２つの実質的に弧状の突
出部に分割して設けられ、補強部材のスラストプレート
側に実質的に半径方向に延びる複数の第２のタブが具備
されてなる流体スラストベアリング。
（３３）第１のタブの剛性が第２のタブの剛性より大に
されてなる特許請求の範囲第３２項記載の流体スラスト
ベアリング。
（３４）第１のタブの剛度が第２のタブの剛度より、少
なくとも１０＾２倍大にされてなる特許請求の範囲第３
３項記載の流体スラストベアリング。
（３５）第１のタブの剛度が第２のタブの剛度より１０
＾２〜１０＾５倍大にされてなる特許請求の範囲第３４
項記載の流体スラストベアリング。
（３６）第２のタブが弧状に湾曲して設けられてなる特
許請求の範囲第３２項記載の流体スラストベアリング。
（３７）第２のタブが実質的に直板状に設けられてなる
特許請求の範囲第３２項記載の流体スラストベアリング
。
（３８）上方に延び実質的に弧状のタブの高さが０．０
０３〜０．０６０インチ（０．０７６〜１．５２４ｍｍ
）にされてなる特許請求の範囲第３２項記載の流体スラ
ストベアリング。
（３９）柔軟なフォイルがスラストディスク上に個々に
装着されてなる特許請求の範囲第３２項記載の流体スラ
ストベアリング。
（４０）フォイルがスラストディスクと一体に設けられ
てなる特許請求の範囲第３２項記載の流体スラストベア
リング。