JPS63199921A - 流体軸受 - 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】 実車よΔ租且立訃 本発明は、流体が充填された流体軸受に関し、該流体軸
受では、軸が軸受ブツシュの内部でかつ軸受ブツシュに
相関して回転し、かつ、使用時には一浦汰が布置六刺、
ナー餅什のクリアランスｈ（紬にブツシュを分離し、ま
た、軸の荷重が流体によって生じる力によって支持され
るもので、本質的に、軸を支持する全ての・力が、軸受
の一定作動状態において、軸受の作動部分の外部、例え
ば、流体軸受を備えたケースよりもむしろ軸と軸受の相
対的な動作によって発生されるものである。

従来の技術 流体軸受においては、軸荷重は、クリアランスを駆動ポ
ンプの送出管に連結することによって軸受クリアランス
内に充填される流体により発生される力で支持されてい
る。

横方向の振動、例えば、軸芯に対して直角方向の振動は
、流体軸受内において、騒音と疲労を発生させ、軸に取
付られており、かつ、軸受が支持しているシャフトある
いは他のロータに周期的な曲げを生じさせる。これは全
ての構成部材の疲れ寿命の低下を導くことになる。この
ような軸受における横振動はロータにアンバランスを生
じる力になり、軸受がどのように作られ且つ使用された
場合でも、常にある程度生じるものである。　横振動の
他の公知の形、例えば、オイルホイール、オイルホイー
ル、空気力学における不安定性は、自己誘発されるもの
で、ロータのアンバランスに殆ど因らない。そのような
振動の起こる原因がなんであれ、流体軸受の軸に生じる
振幅の変位は、主として２つの要因による。第１は、軸
を支持すると共に軸受ブツシュおよび軸受機構の基台か
ら軸を分離させる流体の硬さく５ｔｉｆＴｎｅｓｓ）お
よび減衰効力である。第２は、振動を生じる周期的な力
の振動数と振幅であり、この振動数は通常、軸の回転速
度に直接的に関係する。

第１図は、ロータｌの両端を支持した軸２を、基台５上
に搭載されたサポート４に設けられた軸受３内に回転自
在に嵌合した機構の径方向の断面図である。第２図は、
スプリング６およびダンパ７とをロータ１と基台５との
間に設けた、自由度が１段のスプリング−マス−ダンパ
ーシステムのような機械システムを簡単に概略的に示し
たものである。

第３図は上記ロータの横方向の振動の振幅と、振動を発
生させる周期的な力の回数（振動数）、即ち、上記した
自由度カ月段の図示のシステムにおいては、ロータの回
転の回数との関連を示したものである。

第３図に明確に示されているように、ロータの、回転速
度が上昇した時に、振幅はその臨界値に達するまで最大
に上昇し、（該臨界値において、回転の回数が横振動に
おいてロータの固有回転数に等しくなり）、そして、そ
の後、回転速度がさらに上昇すると振幅は減衰する。作
用ＩＯはロータｌの臨界速度がｆｌで、ロータｌの支持
が低度の硬さである場合の振幅の代表的な変動を示し、
作用１１は臨界速度がｆｚで、支持の堅さが高度な堅さ
である時の振幅の変動を比較して示している。

発明の目的 本発明は、第３図に示すシステムにおいて、支持の硬さ
がロータ速度ｆｘで変えられ、高度の硬さがロータ速度
の低い値で保持されると共に、低度の硬さがロータ速度
のより高い値で保持されると、横振動の振幅が最初、１
つの作用に追随し、続いて他の作用に追随し、太線！２
によって表されているように、作用１０Ｓ　１１のいず
れの最大値よりも非常に小さい最大値を持つ振幅となる
ことに注目してなされたものである。

発明の構成および作用 本発明は、上記した流体軸受に関し、環状のクリアラン
スが非駆動流体アキュムレータに、流体の流れに可変抵
抗を与える導管を介して連結されており、かつ、流体支
持として少なくとも２つの相違する硬さを発生させるた
めに、軸速度と軸受振動との間の相関関係に基づく作用
を発生させる手段を備えると共に、軸受速度に応じて最
小の振動となるように軸受が作用するように、導管抵抗
を可変とするために軸速度に応答する手段を備えている
ものである。

上記流体軸受において、上記アキュムレータは弾性部材
によって部分的に充填された密閉室を有し、弾性部材は
フレキシブルな形のものでも良いし、ガスを充填したバ
ッグでも良い。

導管によって供給される可変抵抗は一端かゼロ抵抗を含
むものでも良く、また、可変の毛管リストラクターを含
んでもよい。

軸受はその軸芯を水平とし、下端で軸受のクリアランス
に導管が入るように配置されている。本発明は、異なっ
た位置でクリアランスに開口する分離した導管を備えた
軸受を含み、上記開口は、１つの共通の径平面に位置し
、該平面内で対称的に配置され、複数のアキュムレータ
にクリアランスを連通ずるようにしている。

また、前辺て設定した硬さの範囲内にある全ての硬さで
、ロータ速度に対して振動の関連作用を発生させるため
の手段を備え、それによって、ロータ速度が連続的に変
化した時に、導管の抵抗が連続的に応答して変化するよ
うにしている。

叉鳳五 以下、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明する
。

第４図に示す本発明に係わる流体軸受は、モータ１４ａ
によって駆動されるロータ１５を備え、該ロータ１５は
基台１８上に支持された軸受ブツシュ１７内で回転する
。軸１５の偏芯位置は、矢印１９で示すように時計方向
に回転する時、使用時に位置するところを代表的に現し
たものである。

軸１５とブツシュ１７の間の環状のクリアランス２０に
は潤滑弁ｊで充填され、ブツシュ７の内壁の開口１３に
導通する導管２２によってアキュムレータ２１と連通さ
れている。アキュムレータ２１は、ガスが充填された密
閉フレックスバック２４からなる弾性材が部分的に充填
された閉鎖チャンバー２３を備えている。該アキュムレ
ータ２１と接続する導管２２の管路中に、可変フローリ
ストリクタ−２５を介設している。図示のリストリクタ
−２５はスクリューねじの毛細管タイプのものであるが
、他の公知の可変リストリクタ−を代わりに使用するこ
とも出来る。導管２２の全体の長さおよびアキュムレー
タ２１内の全体の自由スペース２６には、クリアランス
２０と同様に、流体が充填されている。図示の１つのア
キュムレータに代えて４つのアキュムレータ２１にクリ
アランス２０を連結する場合は、開口１３ａに導がれる
導管２２ａを図示の配置となる。リストリクタ−２，５
によって発生される流体の流れ抵抗を変えるために作動
する手段２７（以下、メカニズム２７と称す）は処理装
置２８の出力３１によって制御され、該処理装置２８は
ライン２９によって変位、センサー１６からの信号を含
む種々の入力信号を受けるものである。上記ライン２９
からの信号は、公知の方法で、軸１５の横振動の振幅と
振動回数および軸の回転速度の指示を発生するために伝
えられるものである。さらに、ライン３０からの入力が
、処理装置２８内に、少なくとも２つの相違する流体支
持の硬さで、軸速度と横方向の軸振動の間に相関関係を
生じさせる複数の機能を発生させ、各機能は軸速度の一
つの作動範囲をカバーするようにしている。

第５図に示す作用３５．３６．３７は、軸Ｉ５を支持す
るためにクリアランス２０内に充填される流体硬さを夫
々相違する３つの硬さＳ＝、Ｓｔ。

Ｓ３とした場合における、軸１５の横振動の振幅のロー
タ速度に対する変化を現している。上記３つの硬さは等
級の順序で大きくなり、ｓＩは最も小さく、Ｓ、が最大
である。

前記第３図の簡単なシステムの自由度が１段のものより
も多いものであるため、硬さｓｌは第１の臨界回数ｒ３
および第２の臨界回数「、で横振動のピークを導き、そ
して、硬さＳ、とＳ、は夫々「４゜ｒ、とｆｓ、ｒｅで
夫々ピークとなる。尚、より高い臨界回数で、各硬さの
ピークをより以上とすることは、勿論、自由度の数に応
じて可能であるが、第５図に示されている最大回転値を
越えることになる。第４図に示されているシステムにお
いて、クリアランス内の流体によって軸１５のために供
給されている支持の硬さは、流体の流れ抵抗を変化させ
ることによって変えることができ、流体はアキュムレー
タ２０とクリアランス２０との間を流通する時に該抵抗
を通らなければならない。上記流体の流れ抵抗の変化は
、メカニズム２８によってリストリクタ−２５の抵抗を
変えることで簡単に行うことが出来る。第４図の軸受け
が第５図に示す自由度が多段のシステムであるとすれば
、処理装置２８に対する入力３０が作用３５−３７をプ
ログラムすると共に、ライン２９からの人力が即時のロ
ータ１４の速度を処理装置２８に入れる。

処理装置２８の出力３１は、これら２つの入力に応じて
、リストリクタ−２５を変化させろためにメカニズム２
７を作動し、クリアランス２０内の流体は、ゼロとｒ、
の間のロータ速度では硬さＳ３で作用し、速度「、から
速度ｈａの間は便さＳ、で、［１０からｆ、、）間はＮ
さＳｔで、ｆｌｌからり、の間はＳ３で、Ｌｘ以上から
図面の境界まで８１で作用し、振動の振幅は太線３２と
なり、作用３５−３７の高いピークを避けることとなる
。

第５図は本発明の軸受の作動を示すもので、その制御シ
ステム、特に処理装置２８は、アイテム３５−３７のよ
うな別個の振動／軸速度の作用のみをプログラムする。

より複雑な制御システムが供給され、該制御システムで
、前置て設定した速度の範囲を越えるような作用の連続
的なスペクトルをプログラムされたならば、処理装置２
８の出力３１はメカニズム２７を、軸速度の変化に応じ
るようにリストリクタ−２５の抵抗を続的に変えるよう
に制御でき、振動のプロフィールは太線ライン３２より
より滑らかな形状となり、より小さなピークの振幅とな
る。

上記した本発明の流体軸受は、外部の圧力源の駆動部に
連結されている流体軸受に対して、軸受のクリアランス
が、クリアランス内に生じる変化にのみ対応することか
出来る非駆動アキュムレータに連結されている事実によ
って区別される。

流体軸受内で、各ポンプをクリアランスに連結する導管
は軸受の固定部分に形成されている凹部あるいは実質的
な領域であるパッドで終端して、ロータに対向し、ポン
プより供給された流体がロータに作用する力は、パッド
の内の流体の圧力とパッド面積の積に関係する。本発明
の流体軸受では、大きな凹部あるいはパッドは反対結果
となる。

ブツシュ１７の内壁１４に導管２２が入っていることに
よって、開口１３の断面は導管自体の断面と等向となっ
ており、図示の具体例において、内壁の円滑な円筒形状
を本質的に妨げていない。

本発明の流体軸受と他の流体軸受の相違は、ポンプ流体
システム内にある流体流通用の導管にあり、本発明では
、軸受のクリアランスにポンプを連結する導管は、少な
くとも流れに対して重要な有限の抵抗を与えるものでな
ければならない。本発明の流体軸受において、アキュム
レータは、駆動されていないか、応答性があり、可変抵
抗（第４図のリストラクター２５）の最小値は重要性が
なく、可能の限りゼロに近付くものでよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の軸受機構を示す断面図、第２図は自由度
の１段のスプリング−ダンパシステムを備えた軸受機構
の概略図、第３図は第２図の軸受機構における横振動の
振幅と振動回数との関係を示す線図、第４図は本発明の
実施例を示す断面図、第５図は本発明による横振動の振
幅と振動回数との関係を示す線図である。 １５・・・ロータ　１３・・・開口　Ｉ４・・・内壁１
７・・・ブツシュ　２０・・・クリアランス２１・・・
アキュムレータ　２２・・・導管２５・・・リストラク
ター　２７・・・メカニズム２８・・・処理装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）環状のクリアランス（２０）が非駆動流体アキュ
   ムレータ（２１）に、流体の流れに可変抵抗（２５）を
   与える導管（２２）を介して連結されており、かつ、流
   体支持として少なくとも２つの相違する硬さを発生させ
   るために、軸速度と軸受振動との間の相関関係に基づく
   作用を発生させる手段（２８）を備えると共に、軸速度
   に応じて最小の振動となるような機能に従って軸受が作
   用するように、導管抵抗を可変とするために軸速度に応
   答する手段（２７）を備えていることを特徴とする流体
   軸受。