JPS624923A - 静圧気体ジヤ−ナル軸受 - 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】 ［技術分野］ 本発明は静圧気体ジャーナル軸受に関し、詳しくはター
ボ過給機やガスタービン、工作機械など高速回転機器の
ジャーナル軸受部に用いられる静圧気体ジャーナル軸受
に関する。

［従来技術］ 気体は潤滑油にくらべてその粘度が極めて小さく摩擦ト
ルクが低くてすむことから、油膜軸受に比して負荷能力
は低いものの超高速回転を容易に達成することができる
ので、従来から上述したような機器に広く使用されてき
た。

第２図はこのような従来の静圧気体ジャーナル軸受の一
例を示す（日本機械学会論文集第１部第３９巻３１８号
Ｐ６４４参ｌ￥＠）。ここで１はジャーナル軸２の軸受
部材であり、軸受部材ｌの周方向には絞られた形態の給
気孔３が配設されていて、ハウジング４側に設けられた
給気入口５から供給された気体は、給気孔３からジャー
ナル軸２と軸受部材１との間の軸受すき間６に導かれ、
負荷との関係で適切な圧力分布を形成し、ジャーナル軸
２を浮上らせた状態に保つことができる。

また、７は軸受部材ｌとハウジング４との間に介装され
た０リングであり、この０リング７により軸受部材ｌを
弾性支持させると共に、供給気体が、この間のすき間か
ら洩れないように封止しているが、この０リング７は高
速回転時におけるホワール比（振れ回り開始点ωと最低
次の軸の回転速度ωＳとの比ω／ωＳ）を高める弾性支
持要素の役目を担持している。

ちなみにこのホワール比については本図と共に記載され
ている前述した日本機械学会論文集第１部第３８巻３１
８号第６４８頁「弾性支持された静圧気体軸受の安定性
」において述べられているが、第３図はその”気体軸受
における弾性支持要素のばね定数比とホワール比との関
係を示したものである。

ここで、■は質量比であり、 ■＝２ｍ２／ａｔ なおｍｌはジャーナル軸の質量、ｌ１１２はジャーナル
軸受の質量を示し、また、ｋｐ／ｋｓはぼね定数比、ｋ
ｓは静的軸受ばね定数、ｋｐは弾性支持要素のばね定数
である。

なお、第３図中の記号は下記の通りである。

Ｐｓ：給気圧力（ｋｇ　／ｃｍ２） ル：気体粘性係数（Ｋｇｓ／ｃｍ２） Ｒ：軸受半径（ａｍ） Ｐａ：周囲圧力（Ｋｇ　／ｃｍ２） Ｃ：軸受すきま（ｃｍ） ζＰ：弾性支持要素の減衰比率 Ｌ／Ｄ　：軸受長さ／軸径φの比 すなわち、本図からも明らかなように、弾性支持される
静圧気体軸受にあっては、Ｌ述した質量比■が低ければ
低いほどホワール比ω／ωＳを大きく設定することがで
き、また、ばね定数比ｋｐ／ｋｓを小さくすればするほ
ど大きいホワール比ω／ωＳが得られる可能性が大きく
なる。

ホワール比が大きいということは振れ回り開始点を高く
することができるものであり、軸を高回転数でも安定し
て、回動させることができるという長所がある。

しかしながら、このような従来の静圧気体ジャーナル軸
受においては、 （１）ジャーナル軸受部材の質量軽減が図られていない
ために、弾性支持はされているもののホワール比の向上
効果が低い。

（２）封止を兼ねて弾性支持に０リングを用いているの
で、ばね定数の低い０リングでは十分な封止効果が得ら
れず、弾性支持要素としての設計の自由度が限られてし
まい、ホワール比が最大に保てるような最適設計ができ
ない。

［目的１ 本発明の目的は、上述した欠点を除去し、ジャーナル軸
受における軸受部材を薄肉化しその質量を低減すること
によってホワール比を高め、その薄肉化した軸受部材の
周囲に密着して一体化させた弾性支持部材を設けること
により封止が得られるようにした静圧気体ジャーナル軸
受を提供することにある。

［構成］ すなわち、本発明は、ジャーナル軸の周囲ハウジング壁
に配設され、ジャーナル軸とのすき間に給気孔から圧縮
気体を供給して圧縮気体の圧力によりジャーナル軸を浮
揚させるようにした静圧気体ジャーナル軸受において、
給気孔を有する薄肉円筒型の軸受部材と、軸受部材の外
周部に気密に接着され給気孔に圧縮気体を導く給気通路
を有する弾性支持部材とを具え、弾性支持部材を前記周
囲ハウジング壁に気密に結合したことを特徴とするもの
である。

［実施例］ 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を具体的に説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示し、ここで、１１は薄肉
のスリーブ型となして快気孔３を設けた軸受部材、１２
はハウジング４に焼ばめ等により嵌着させた給気部材、
１３は軸受部材１１および給気部材１２のそれぞれに接
着剤などを用いて接着させた弾性支持部材である。しか
して、給気部材１２および弾性支持部材１３にはハウジ
ング４の給気入口５から気体を給気孔３に導くための給
気通路１４が設けである。

そこで、このように構成した静圧気体ジャーナル軸受に
あっては、薄肉のスリーブ型とした軸受部材１１が弾性
支持部材１３によって弾性支持されることになり、軸受
部材１１を第２図で示した軸受部材１に比して著しく軽
量化したことによって、先に述べた質量比五を十分小さ
い値とすることができ、以て、ばね定数比ｋｐ／ｋｓを
適切に選択しさえすれば、第３図に示すようにホワール
比ω／ωＳを大きくすることができて、超高回転にも好
適なように設定することができる。

しかも本例では、軸受部材Ｈの周囲に密着した状態で弾
性支持している弾性支持部材１３を設けたことによって
、第２図の例の０リングとは異なり、封止性にとられれ
ることなく、その弾性体ばね定数ｋｐを自由選択するこ
とができ、第３図に示されるようにその質昂比盲に関す
る特性曲線上でホワール比ω／ωＳが最大となるような
ばね定数ｊ：ｂｋｐ／ｋｓを設定することができる。

なお給気部材１２はハウジング４と一体に形成してもよ
いものである。

［効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、薄肉円筒型
の軸受部材に気体供給用の給気孔を設け、軸受部材と給
気通路を有する弾性支持部材とを一体化して配設したの
で、軸受部材の軽量化によりホワール比を大きくするこ
とができ、しかも弾性支持要素のばね定数を自由に選定
することができるので、ばね定数比とホワール比との特
性曲線−Ｌにおいて、そのホワール比が最大値となるよ
うな最適設計をすることができて、高速回転における静
圧気体軸受性能の向−Ｌを図ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明静圧気体ジャーナル軸受の構成の一例を
示す断面図、 第２図は従来の静圧気体ジャーナル軸受の構成の一例を
示す断面図、 第３図は静圧気体軸受における弾性支持要素のばね定数
比とホワール比および質量比との間の関係を示す特性曲
線図である。 １．１１・・・軸受部材、 ２・・・ジャーナル軸、 ３・・・給気孔、 ４・・・ハウジング、 ５・・・給気入口、 ６・・・軸受すき間、 ７・・・０リング、 １２・・・給気部材、 １３・・・弾性支持部材、 １４・・・給気通路。 特許出願人　　　日産自動車株式会社 代　　理　　人　　　　　　弁理士　　谷　　　　　義
　−第１図 軸受弾・トエ支併要承のバネ足数比と本フール比おＪび
質量比との聞イ系Σ示７′！手・１伎曲オ泉図第３図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ジャーナル軸の周囲ハウジング壁に配設され、前記ジャ
   ーナル軸とのすき間に給気孔から圧縮気体を供給して該
   圧縮気体の圧力により前記ジャーナル軸を浮揚させるよ
   うにした静圧気体ジャーナル軸受において、前記給気孔
   を有する薄肉円筒型の軸受部材と、該軸受部材の外周部
   に気密に接着され前記給気孔に前記圧縮気体を導く給気
   通路を有する弾性支持部材とを具え、前記弾性支持部材
   を前記周囲ハウジング壁に気密に結合したことを特徴と
   する静圧気体ジャーナル軸受。