JPS628650B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は新規なガス軸受構造に係り、特に軸又
は軸受のいずれか一方の対向面に、径方向の排気
孔に代えて、面方向に延びる排気細溝を形成さ
せ、軸受隙間を微小にしてもロツクアツプがなく
高速安定性に優れた構造とすることができ、かつ
給気源を有するすべての回転機械に適用すること
ができる高性能のガス軸受構造に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の静圧ガス軸受構造としては第１
図に示すオリフイス型（自成絞り型）のものが知
られている。円周方向に沿つて給気孔１を有する
通常のジヤーナル軸受２に、径方向の排気孔３を
配設させ高速時のホワール等自励振動の発生を制
止する構造のものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記従来の構造のものでは、ガス軸受
の性能を向上させるためにジヤーナル軸受２とジ
ヤーナル４との隙間である軸受隙間ｈを小さくす
ると共に、給気孔１の径を小さくしなければなら
ず、加工精度上の制約が大きかつた。また、あま
りに軸受隙間ｈを小さくしていくと、軸と軸受が
くつついてしまう所謂ロツクアツプ現象が生じ、
性能上も限界があつた。

そこで、本発明者等は従来のガス軸受構造にお
ける問題点に鑑み、これを有効に解消すべく本発
明を創案するに至つたものである。

従つて、本発明の目的とするところは、微小な
軸受隙間に設計してもロツクアツプ現象を起さ
ず、高速時に発生するホワール等の自励振動を抑
止し得て高速安定性を大幅に改善することがで
き、しかも剛性が高く加工容易なガス軸受構造を
提供するにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はかかる目的を達成すべく次のように構
成されている。即ち、軸受の軸受面内周に、軸受
に穿設したガス供給孔と連通する環状給気溝が形
成されている。相対向する軸又は軸受側のいずれ
か一方の対向面には、２種の表面絞り用の細溝が
形成されている。１つは上記環状給気溝より軸受
隙間に均一にガス流入を図るべく設けられた給気
細溝であり、軸受面の端部の内方寄りから上記環
状給気溝にまで延出されている。２つは軸受隙間
に発生した動圧ガスを圧力を降下させつつ解放す
べく設けられた排気細溝であり、環状給気溝とは
連通せずこの溝の外方寄りから軸受面の端部にま
で延出され、上記給気細溝と交互に配設されて、
総じてその給排を均一に行うように構成されたも
のである。

［作用］ ガス供給孔を経由して環状給気溝内に注入され
たガスは、これに連通した給気細溝を通つて軸受
隙間全面に均一かつ確実に拡散する。したがつ
て、軸受隙間を小さくしても隙間内へのガス供給
が確保される。

また、ガスの一部は排気細溝に流れ込み、ここ
で圧力を降下しつつ軸受面端部より外気へ流出す
る。したがつて、高速回転時の動圧効果による圧
力の発生を妨げる。

［実施例］ 以下、本発明に係るガス軸受構造の好適一実施
例を添付図面に従つて説明する。

第２図はジヤーナルを支える円筒形のジヤーナ
ル軸受５を示す。このジヤーナル軸受５の中央部
の外面周方向に沿つて環状の外部給気溝６が、ま
たこれに対応し軸受面となる内面中央部の周方向
に沿つて同じく環状給気溝７が形成され、両者は
等間隔に径方向に穿設したガス供給孔８により連
通されている。また、ジヤーナル軸受５の軸受面
となる内面には周方向に沿つて適宜の間隔を置い
て交互に配設された２種類の表面絞り用細溝が多
数本形成されている。１つは軸受面の端部より幾
分内側から軸方向に沿つて上記環状給気溝７にま
で達する給気細溝９であり、環状給気溝７を境と
して両側に同一本数並んでおり、この環状給気溝
７と連通するようになつている。２つは環状給気
溝７より幾分外方に離した位置から軸方向に沿つ
て軸受面の端部にまで達する排気細溝１０であ
り、給気細溝９と同様に環状給気溝７を境に同じ
本数並んでいる。従つて、排気細溝１０は環状給
気溝７とは連通しておらず、軸受面の端部と連通
していることになる。

かかる給気細溝９と排気細溝１０は、図示の実
施例では断面形状が矩形の場合を例示したが、形
状はその他三角形、円弧状等いずれでも良く、要
するにガスがこれら細溝を通過することにより圧
力が下がる絞り現象を呈すればよいのである。ま
た、第３図に示す如く給気細溝９或いは排気細溝
１０の幅ａの大きさは適宜でよいが、多数本設け
る必要から出来るだけ狭い方がよい。一方、深さ
ｂは軸受隙間ｈと対応して重要な要素であり、軸
受隙間ｈに対して同等か或いは数倍の値とするの
がよい。尚、加工法としてはエツチング、キサ
ゲ、放電加工等適宜な方法をとり得る。

以上の構成よりなる本発明の作用について第２
図、第３図を基に述べる。

外部給気溝６より給気孔８を経て環状給気溝７
に入つたガスは、ここに充満されると共に溢れて
ジヤーナル１１とジヤーナル軸受５で形成される
軸受隙間ｈ及び周方向に多数設けられた給気細溝
９を通し軸方向に流動する。

従つて、軸受の基本的な性能である負荷容量、
軸受剛性の増大及びガス流量の現象に対して軸受
隙間を小さくすることが最も効果的であるという
原則を貫くべく、本実施例に係るジヤーナル軸受
５の軸受隙間ｈを小さく加工しても、ジヤーナル
軸受面に軸方向に均一で充分なガスを流動分布さ
せる給気細溝９が形成されているので、ロツクア
ツプすることなく原則通りに軸受の性能を向上で
きる。この点が従来のオリフイス型軸受と本質的
な差異となるもので、また本実施例では自成絞り
に代えて表面絞りを形成するようにしたのでニユ
ーマテイツク現象の発生防止を確保しながら、加
工の容易性という点からも従来にない優れた機能
を有する。

一方、流動するガスの一部はジヤーナル軸受５
の両端部内方寄りに設けられたランド部１２を経
て外気に流出するが、残りはジヤーナル軸受５内
部で排気細溝１０内に流入し、圧力を降下しつつ
ジヤーナル軸受の端部から外気へ流出する。

従つて、高速域で加わる動圧効果によつて発生
した圧力は排気細溝１０から圧力勾配をもつて外
部に解放されるため、動圧効果による圧力の発生
が妨げられる。このようにジヤーナル軸受面に形
成した排気細溝１０における表面絞り効果により
減衰要素を付加させたので高速回転体を支持する
軸受としてホワール等の自励振動を有効に制止で
き、特に高温または低温の高速回転機械に適用し
た場合、その効果を如何なく発揮することができ
る。また、前記した給気細溝９と相俟つて軸受隙
間の微少化を可能とし、給気流量の増大を防ぐこ
とができる。

第４図は、本発明の他の実施例を示し、図に示
す如く給気細溝１３及び排気細溝１４をジヤーナ
ル軸受１５ではなく回転軸１６のジヤーナル１７
側に形成したものである。即ち、ジヤーナル軸受
１５の対向面であるジヤーナル１７表面の周方向
に沿つて等間隔に、ジヤーナル軸受１５の端部よ
り内側寄りから軸方向に沿つて環状給気溝１８下
にまで延びている給気細溝１３が形成されてい
る。また、同じくこの給気細溝１３，１３の間
に、環状給気溝１８に臨まないように環状給気溝
１８よりも外方寄りから軸方向に沿つて延出さ
れ、ジヤーナル１７を越える位置まで達した排気
細溝１４が形成されている。従つて、かかる構成
においてもジヤーナル軸受１５の環状給気溝１８
から給気細溝１３へガスは流入し、かつ排気細溝
１４より外気へ流出するので、上記実施例と全く
同じ作用効果を奏し得るも、加工性の点からいつ
てもジヤーナル外表面にこれらの細溝を形成する
ので優れているといえる。

第５図は、本発明のさらに別な実施例を示し、
図に示す如くスラスト軸受の立て形の一種である
ピポツト軸受１９について適用したものである。
円錐形軸端２０を支承すべく円錐形凹面をなして
いるピポツト軸受１９の軸受面中央部に、周方向
に沿つて環状給気溝２１が形成され、この環状給
気溝２１はピポツト軸受１９背面に形成した環状
の外部給気溝２２と給気孔２３を介して連通して
いる。そして、環状給気溝２１に接続される給気
細溝２４及びピボツト軸受１９の端部に臨む排気
細溝２５が交互に、軸受面に放射状に形成されて
いる。かかる構成によれば、従来スラスト荷重が
作用した場合、負荷側のピボツト軸受１９は軸受
隙間が狭くなりオフ・デザイン点となつて機能低
下をおこし焼付く傾向にあつたが、軸受隙間が小
さくなつたときにむしろ軸受性能が上がるので、
軸受の負荷能力の増大をもたらす。

［発明の概要］ 以上、要するに本発明によれば次のような優れ
た効果を発揮する。

(1) 軸受の隙間を小さくしても給気細溝によりガ
ス流入が均一かつ確実に行われるため、ロツク
アツプ現象を生じることがない。したがつて、
軸受隙間を可及的に小さくすることができ、軸
受の負荷能力及び剛性の向上、さらにはガス流
量の減少を図ることができ、軸受の性能を向上
することができる。

(2) 排気細溝によりガス排気に際し圧力減衰を惹
起するので、高速回転時に生じる動圧効果によ
る圧力の発生を妨げてホワール等の自励振動を
有効に制止し得、従来のものに比べ高速安定性
が大幅に改善される。

(3) 多数のオリフイス加工が不要となり、かつオ
リフイス加工に代えて容易な表面溝加工とする
ことができるので量産性に富む。

(4) ラジアル軸受やスラスト軸受等の広範な軸受
に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のオリフイス型軸受構造を示す断
面図、第２図は本発明に係るガス軸受構造の第１
の例示であるジヤーナル軸受の一部破断斜視図、
第３図は第２図の横断面図の一部を示すものでジ
ヤーナルを追加した図、第４図は本発明に係るガ
ス軸受構造の第２の例示であるジヤーナル軸受と
ジヤーナルとかなるジヤーナル軸受構造の一部破
断斜視図、第５図は同じく第３の例示であるピボ
ツト軸受構造の一部破断斜視図である。 尚、図中５は軸受の例示であるジヤーナル軸
受、７は環状給気溝、８は給気孔、９は給気細
溝、１０は排気細溝、１１は軸のジヤーナル、１
３は給気細溝、１４は排気細溝、１５はジヤーナ
ル軸受、１６は軸、１７はジヤーナル、１８は環
状給気溝、１９は軸受の他の例示であるピボツト
軸受、２０はピボツト軸、２１は環状給気溝、２
３は給気孔、２４は給気細溝、２５は排気細溝で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 軸とこれを支える軸受とから成るガス軸受構
   造において、上記軸受の軸受面内周に、軸受面外
   に穿設したガス供給孔と連通する環状給気溝を形
   成し、相対向する軸又は軸受のいずれか一方の対
   向面に、軸受面端部内方より軸方向に沿つて上記
   環状給気溝まで延出した表面絞り用の給気細溝
   と、環状給気溝外方より軸方向に沿つて軸受面端
   部まで延出され圧力を降下させつつ外部に解放す
   る表面絞り用の排気細溝とを周方向に交互に形成
   したことを特徴とするガス軸受構造。