WO2006018915A1 - 軸受振動減衰機構 - Google Patents

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WO2006018915A1
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flat plate
vibration damping
damping mechanism
rolling bearing
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Hisao Wada
Hideo Kaido
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Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha
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    • F16C2300/02—General use or purpose, i.e. no use, purpose, special adaptation or modification indicated or a wide variety of uses mentioned

Definitions

  • the present invention relates to a bearing vibration damping mechanism that adds a damping action to a rolling bearing, and more particularly to an additional mechanism for facilitating adjustment of damping characteristics of a squeeze film damper bearing.
  • Rolling bearings are used in many machines because they have less friction loss than sliding bearings. Rolling bearings can hardly be expected to be effectively damped against vibrations that are a problem when passing through critical forces and dangerous speeds. For this reason, dampers that add damping to the bearings are used in order to reduce mechanical vibrations, reduce bearing dynamic loads, and thus improve bearing life.
  • the squeeze film damper is applied to the outer periphery of the bearing and reduces vibration by adding damping to the bearing by the action of the squeeze film generated in the fluid film in a fluid lubricated state. Since the squeeze film damper is provided outside the bearing, it can independently provide the necessary amount of damping performance without changing the tribological characteristics of the original bearing.
  • the dynamic characteristics of the oil film of the damper are usually a function of the eccentricity, and the nonlinearity is extremely strong when the eccentric is close to one side and the eccentricity is close to 1.0.
  • a squeeze film damper having a birdcage-like centering spring attached in the axial direction is often used. If the journal is brought close to the shaft center of the damper by the centering spring and the oil film thickness of the damper is made uniform over the entire circumference, and the eccentricity approaches 0 and enters a region with weak nonlinearity, the characteristics at approximately 0 eccentricity And can be designed relatively easily.
  • Patent Document 1 discloses a squeeze film damper bearing in which a concentric spring (centering spring) is inserted between a bearing metal that supports a rotating shaft and a bearing case that covers the bearing metal. Has been. In the disclosed method, a thin, strip-shaped stainless steel plate is pressed and a continuous recess is provided on the back side to produce a concentric spring having protrusions of the same height on the front side.
  • a concentric spring centering spring
  • This concentric spring is bent into a cylindrical shape and accommodated in a groove provided on the inner peripheral surface of the bearing case, and the bearing metal is supported by inertia, so that there is no gap between the outer periphery of the bearing metal and the inner surface of the bearing case.
  • a force that can be manufactured at a lower cost than before can be reduced in size, and can be changed over a wide range of spring constants. It is difficult to arrange the heights of the plates with high precision and it is difficult to design and produce them with arbitrary rigidity.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11-2240
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a compact bearing with damping that is easier to manufacture and excellent in mass productivity, and is effective against loads in two directions, radial and thrust.
  • An object of the present invention is to provide a vibration damping mechanism for a rolling bearing that is effective.
  • the rolling bearing vibration damping mechanism of the present invention has a bearing and a storage hole having a diameter larger than the outer diameter of the bearing, and a housing having an oil supply hole for supplying oil to the storage hole. And a thin flat plate provided with a plurality of slits, and an annular gap that can be inserted into the housing hole provided in the housing so that it does not fall off in the axial direction and can move radially on the outer periphery of the bearing.
  • the bearing vibration damping mechanism is configured by inserting a thin flat plate into the annular gap so as to be along the circumferential direction, and is characterized in that damping is generated by friction between the spring and the housing. To do.
  • the bearing vibration damping mechanism of the present invention forms a centering spring that is a linear elastic beam supported at both ends by a wall of a housing hole of a housing, sandwiched between slits of a thin flat plate. Therefore, even if the bearing is eccentric, the journal is pushed back to the axis of the damper by the repulsive force of the elastic beam and approaches the eccentricity factor ⁇ , making the oil film thickness of the damper almost uniform over the entire circumference. Therefore, it is possible to design the performance relatively easily by approximating the damping characteristics of the bearing with the characteristics at zero eccentricity.
  • the bearing vibration damping mechanism of the present invention supplies lubricating oil or a lubricating dull to the wall surface of the storage hole to form an oil film so that the oil film operates as a squeeze film damper. Vibration is reduced by adding damping to the bearing by the action of the squeeze film.
  • the function of the squeeze film damper requires that an appropriate gap be maintained between the bearing and the housing with a spring.
  • the vibration damping force can be increased by promoting the flow of
  • the bearing vibration damping mechanism of the present invention includes a small and inexpensive spring that can accurately predict the operation and can be easily mounted, and can be configured to be small and inexpensive as a whole.
  • the outer race of the bearing has a cylindrical shape on the outside! /.
  • the storage hole is formed in a cylinder shape.
  • the thin flat plate inserted into the gap formed between the outer periphery of the outer race and the wall of the storage hole is formed in a cylindrical shape, and the shape when expanded is a rectangle.
  • the slit for forming the elastic beam is formed perpendicular to the edge of the flat plate.
  • a thin plate It is preferable to open an appropriate number of axial holes in the approximate center of the flat plate with appropriate intervals.
  • the outer peripheral force of the outer race of the bearing is formed as a conical slope, and the inner wall of the storage hole that receives this is substantially parallel to the outer peripheral portion when the bearing is stored.
  • the thin plate may be inserted into an annular gap formed in the shape of the bottom of the conical slope formed between the outer race and the storage hole.
  • It may have one conical slope or two conical slopes placed back to back.
  • the outer peripheral portion of the outer race of the bearing may be formed by fitting a frustoconical member or a abacus ball-shaped member with two truncated cones butted onto the bearing outer ring.
  • the thin flat plate is cut out from the flat plate in a fan shape so that it can be inserted into the annular gap, and a slit is formed in a radial shape.
  • the slit portion hits the wall and becomes a fulcrum, and the portion between the slits floats as an elastic beam and acts on the bearing to generate elastic force.
  • the elastic force of the elastic beam has two components, the axial direction of the bearing and the direction perpendicular to the axis, it can have an effect on both the radial load and the thrust load of the bearing.
  • the slit of the slit is provided so as to give the necessary rigidity corresponding to the position when the storage hole is loaded. Just design.
  • the stiffness distribution can be adjusted using the slit width.
  • an oil supply groove for supplying oil that makes one round of the annular gap at the bottom of the storage hole.
  • the oil does not flow smoothly across the slit, but by providing an oil distribution groove, the oil is supplied across the slit on an average and has a vibration damping effect. Can do.
  • a hole extending in the direction of the groove at the central axis position corresponding to the oil circulation groove of the thin plate the oil circulation can be further promoted.
  • a flange can be provided on the side surface of the storage hole so that the bearing does not fall off. Such a flaw prevents the oil in the containment hole from being released to the outside, prevents the oil film from being cut, and helps to increase the damping effect.
  • a spring can be easily configured by arranging a thin plate provided with a plurality of slits so as to be wound around the outer periphery of the rolling bearing, and between this spring surface and the housing. Small gaps of several tens of meters and several hundreds of meters can be accurately provided.
  • the bearing is supported by a thin plate spring, the reduction in bearing clearance due to thermal expansion of the bearing can be mitigated, bearing life is improved, and bearing design is facilitated.
  • FIG. 1 is a plan view of a rolling bearing vibration damping mechanism according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of the rolling bearing vibration damping mechanism of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of a thin leaf spring used in the rolling bearing vibration damping mechanism of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view of another thin leaf spring used in the rolling bearing vibration damping mechanism of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a rolling bearing vibration damping mechanism according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view of the rolling bearing vibration damping mechanism according to the second embodiment when the housing is removed.
  • FIG. 7 is a plan view of a thin leaf spring used in the rolling bearing vibration damping mechanism of the second embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a rolling bearing vibration damping mechanism according to another aspect of the second embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a conventional hydrodynamic air bearing.
  • FIGS. 1 to 4 are explanatory views of a rolling bearing vibration damping mechanism according to one embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 is a plan view of the bearing vibration damping mechanism
  • Fig. 2 is a side sectional view
  • Fig. 3 is a plan view of a thin plate spring used therein
  • Fig. 4 is a plan view of another thin plate spring.
  • the rolling bearing vibration damping mechanism 1 of this embodiment is a mechanism that performs vibration damping by combining with a rolling bearing comprising an inner race 12, a rolling element 13, and an outer race 14.
  • the rotary shaft 11 is held by an inner race 12 and is attached to a housing 15 by an outer race 14 sandwiching rolling elements 13 such as balls and rollers.
  • a groove 16 having a diameter slightly larger than the outer periphery of the outer race 14 is provided in the inner peripheral portion of the housing 15 in the circumferential direction, and the outer race 14 is fitted and stopped in this groove.
  • this groove provided in the housing 15 is referred to as a storage hole 16.
  • a spring 17 is inserted into the storage hole 16 so as to make one round in the groove.
  • the spring 17 is formed from a thin metal plate having a thickness of several tens to several hundreds of meters and is slightly smaller than the outer circumferential length of the storage hole 16 with a width slightly smaller than the width of the outer race.
  • a rectangular flat plate is cut out and an appropriate number of slits 21 in the width direction are arranged in the longitudinal direction. Since this process only requires cutting out the outline and slit, it can be performed very precisely by using a well-known photo-etching method developed as a printed circuit board manufacturing technique. Moreover, the same spring 17 can be produced in large quantities in an industrial sense.
  • the rigidity of the elastic beam 22 depends on the material of the thin plate, but is larger as the thickness of the thin plate is larger and the interval between the slits 21 is smaller. Further, the larger the width of the steel beam 22 is, the stronger the rigidity is. Since these relationships can be physically grasped almost accurately, the stiffness of the spring can be easily designed and adjusted using these factors.
  • the elastic beam 22 supports the entire circumference of the outer race 14, and brings the bearing, and further the rotating shaft 11 supported by the bearing, close to the axial center position, and functions as a centering spring.
  • the centering spring in this embodiment is compared with the conventional cage centering spring, which is a birdcage-like accessory that is supported by a fixed wall force on the side of the bearing.
  • the storage hole 16 into which is inserted is cut and the storage hole is extremely thin. Since only a thin flat plate spring 17 is inserted, the structure and size required to mount the bearing on the nosing are small enough to be almost the same. The structure is also very simple
  • Lubricating oil or lubricating grease is supplied to the space 18 formed by the housing hole 16 of the housing 15 and the outer peripheral wall of the outer race 14 from the oil supply hole 19 provided in the wall of the housing 15, and the wall surface of the housing hole An oil film in a fluid lubrication state is formed on the shaft, and the vibration of the bearing is attenuated by the action of the squeeze film to reduce the vibration.
  • the force that constitutes the squeeze film damper The squeeze film damper promotes the flow of oil in the gap and promotes the vibration damping force by the movement of the spring 17 of the thin plate due to the vibration of the bearing.
  • a flow groove 24 is provided on the bottom surface of the storage hole 16 on the housing 15 side so as to make one turn in the circumferential direction of the storage hole 16.
  • the distribution groove 24 can also be formed on the outer periphery of the outer race 14.
  • the flow groove 24 provided on the housing 15 side is preferably provided with one or several discharge ports for the oil supply holes 19 in the back.
  • oil supply holes 19 it is preferable to distribute the installation locations so that the oil is as uniform as possible in consideration of gravity.
  • a flange 25 is formed on the side of the storage hole 16, and a presser lid 26 that reaches the side of the outer race 14 can be fixed on the opposite side of the flange 25 so that the outer wall force of the storage hole 16 reaches the side of the outer race 14.
  • the bearing is pressed between the heel 25 and the presser lid 26 so as not to move in the thrust direction.
  • the flange 25 and the presser lid 26 improve the damping action by preventing the lateral flow of the lubricating oil and the like.
  • the ⁇ 25 is provided with an oil passage hole 23 of an appropriate size so that the lubricating oil pushed out to the side can be appropriately discharged to the outside so that the strength of the damping action can be adjusted. Yes.
  • FIG. 4 shows an example of a spring that is multifunctional by adjusting the arrangement and shape of the slits.
  • slits with appropriate intervals are provided at appropriate positions, so that When the spring 27 is housed, the rigidity at a specific position can be adjusted to an appropriate value according to the slit interval.
  • the elastic beam formed by the wide slit interval portion 28 shown in the figure has a lower rigidity than the other.
  • an elongated hole 29 can be provided in the center and long axis of the spring 27 to weaken the elastic force at the center and to give rigidity to both sides of the bearing.
  • the elongated hole 29 also has an effect of promoting the circulation of lubricating oil and the like.
  • a centering spring can be easily configured by arranging a thin plate provided with a plurality of slits so as to be wound around the outer periphery of the rolling bearing.
  • a highly effective squeeze film damper can be constructed by accurately providing a small gap between the spring and the housing.
  • the bearing is supported by a thin plate spring, the bearing clearance is prevented from being reduced due to thermal expansion of the bearing and the life of the bearing is improved.
  • annular member having a conical slope is attached to one outer race, and this is formed into an annular groove having a triangular cross section. It is intended to be inserted. Insert a thin flat plate with multiple slits into the gap between the annular member and the annular groove, and supply lubricating oil or lubricating grease to cause squeeze film action by lubricating oil etc. in this gap to reduce vibration A squeeze film damper is constructed.
  • the spring inserted here is the bearing. It has elastic force in both radial and thrust directions and has the effect of attenuating vibrations in both directions.
  • FIGS. 5 to 7 are explanatory views of a rolling bearing vibration damping mechanism according to a second embodiment of the present invention.
  • Fig. 5 is a cross-sectional view of the rolling bearing vibration damping mechanism
  • Fig. 6 is a side view when the housing is removed
  • Fig. 7 is a plan view of a thin leaf spring used therefor.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present embodiment.
  • the bearing of the rolling bearing vibration damping mechanism 2 has a structure in which the rolling element 33 is sandwiched between the inner race 32 and the outer race 34, and the rotating shaft 31 is fitted in the inner race 32, and outside the outer race 34. An annular member 35 is fixed.
  • the annular member 35 has a hole around the central axis, has two conical slopes facing in opposite directions in the axial direction, and a groove into which the outer race 34 fits in the inner wall. Is formed.
  • the outer wall spreads toward the center, and an annular groove 37 for receiving the outer wall is formed inside the housing 36.
  • a gap 40 is provided between the outer wall of the annular member 35 and the inner wall of the annular groove 37 to accommodate the thin flat plate 38 provided with a slit.
  • the annular groove 37 is not shown in the figure, but has a structure in which a part of the annular groove 37 can be separated to accommodate the annular member 35.
  • One thin plate 38 is used for each of the inclined surfaces of the gap 40 having two conical inclined surfaces. As shown in FIG. 7, the thin flat plate 38 has a fan shape in the flat plate state, and slits 39 are cut at appropriate intervals. The thin plate 38 forms a conical slope when the ends are joined together, and is inserted into the gap 40 between the annular member 35 and the annular groove 37. The thin flat plate 38 inserted in the gap between the annular member 35 and the annular groove 37 has a slit position that hits the wall of the annular groove 37, and the portion between the slits floats to become an elastic beam. The middle position of the ring hits the outer wall of the annular member 35, so that an elastic force is applied.
  • the elastic beam in this embodiment exerts a force on the conical slope
  • the elastic beam has elastic force components in both directions perpendicular to and parallel to the rotation axis of the bearing, and both radial and thrust of the bearing. It exerts a vibration damping effect on the components.
  • an oil supply hole and an oil discharge hole are provided in the gap 40 between the annular member 35 and the annular groove 37, and the supplied oil is moved to the wall surface surrounding the gap 40 by the movement of the thin plate 38.
  • An oil film in a fluid lubrication state is formed, and the vibration of the bearing is attenuated by the action of the squeeze film to reduce the vibration.
  • FIG. 8 shows an example in which an annular member having only one conical slope is used. As shown in Figure 5 Since only the shape of the annular member is different from that of the rolling bearing vibration damping mechanism, elements having the same function will be simplified by using the same reference numerals.
  • the annular member 41 has a substantially triangular cross section, and one conical slope is formed on the outer wall, and a groove into which the outer race 34 is fitted is formed on the inner wall.
  • a tapered surface 42 that is parallel to the conical slope of the annular member 41 is formed inside the housing 36.
  • a thin flat plate 38 having a slit is accommodated between the outer wall of the annular member 41 and the tapered surface 42.
  • the thin flat plate 38 has a fan shape as shown in Fig. 7 in the state of the flat plate, and slits 39 are cut at appropriate intervals. .
  • the thin flat plate 38 inserted in the gap between the annular member 35 and the annular groove 37 exerts a force acting on the conical slope, so that it exerts a vibration damping effect on both the radial and thrust components of the bearing.
  • the rolling bearing vibration damping mechanism of the present embodiment has a vibration damping effect in both radial and thrust directions while having a very simple structure.
  • parts are not added by deforming the outer shape of the outer race 34 so that two conical slopes similar to the annular member 35 are arranged back-to-back or having a single conical slope. It is also possible to give the same function as the annular member.

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Abstract

　製作がより容易で量産性に優れた小型なスクィーズフィルムダンパ軸受を提供し、また、ラジアルとスラストの２方向の荷重に対して効果を発揮するような転がり軸受の減衰機構を提供する。 　ハウジング１５の内側に軸受の外周１４の径より大きな径を有する格納孔１６と格納孔に給油する給油孔１９を持ち、格納孔に軸受を挿入して軸受の外周に環状隙間１８を形成し、この環状隙間に複数のスリットを設けた薄板平板１７を円周方向に沿わせるように挿入して構成した転がり軸受振動減衰機構１であって、スリットに挟まれた薄板平板の部分が弾性梁となって軸受を弾性的に中心位置に支持して、環状隙間に給油して生成した油膜によるスクィーズ膜作用によって振動を減衰させる。

Description

明 細 書
軸受振動減衰機構
技術分野
[0001] 本発明は、転がり軸受に減衰作用を付加する軸受振動減衰機構に関し、特にスク イーズフィルムダンパ軸受の減衰特性を調整し易くするための付加機構に関する。 背景技術
[0002] 転がり軸受は、滑り軸受と比べて摩擦損失が少ないため多くの機械で用いられるよ うになつている。転がり軸受はその構造力 危険速度通過時などで問題となる振動に 対して効果的な減衰がほとんど期待できない。このため、機械の振動、軸受動荷重 の低減、ひいては軸受の寿命の向上を図って、軸受に減衰を付加するダンバが用い られる。
転がり軸受に用いられるダンバに、スクイーズフィルムダンバがある。
スクイーズフィルムダンパは、軸受の外周に適用して用いられ、流体潤滑状態の油 膜に発生するスクイーズ膜作用により軸受に減衰を付加して振動を低減させる。 スクイーズフィルムダンパは、軸受の外側に設けられるため、元の軸受のトライボ口 ジ的な特性を変えることなぐ独立して必要量の減衰性能を付与することができる。
[0003] ところで、ダンバの油膜の動特性は通常、偏心率の関数になっており、ダンパジャ 一ナルが片側に寄って偏心率が 1. 0に近くなつた状態では、非線形性が極めて強く
、適切なダンバを設計することが難しくなる。
このため、図 9に図示したように、鳥かご状のセンタリングばねを軸方向に取り付け たスクイーズフィルムダンバがよく用いられる。センタリングばねによりジャーナルをダ ンパの軸芯に寄せてダンバの油膜厚さを全周で均一化し、偏心率が 0に近付いて非 線形性の弱い領域に入れば、近似的に偏心率 0における特性を用いることができ、 比較的容易に設計することができる。
しかし、センタリングばねは、鳥かご状の付属品で軸方向に取り付けて用いるため、 スクイーズフィルムダンバの構造が複雑ィ匕し全体が大型化するため、従来はタービン など一部の機械にしか用いられな力つた。 [0004] これに対して、特許文献 1には、回転軸を支持する軸受メタルと、軸受メタルを覆う 軸受ケースとの間に同心化ばね（センタリングばね）を挿入したスクイーズフィルムダ ンパ軸受が開示されている。開示方法では、薄い短冊状のステンレス鋼板をプレス 加工して連続した窪みを裏側に設けることにより表側に同じ高さの突起を形成した同 心化ばねを作製する。この同心化ばねを円筒状に曲げて軸受ケースの内周面に設 けた溝に収容して軸受メタルを弹性的〖こ支持させることにより、軸受メタルの外周と軸 受ケースの内面の間に 0. 1-0. 2mmの隙間を形成する。この隙間に油を供給して 油膜を発生させて回転軸の振れ回りを減衰させる。
[0005] 開示方法では、従前と比べて安価に製作でき、小型化することができ、さらにばね 定数の広範囲に変化させることもできる力 同心化ばねをプレス力卩ェで成型するため 多数の突起の高さを精度良く揃えることが難しぐまた任意の剛性を持たせるように設 計し作製することは難しい。
特許文献 1：特開平 11—2240号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 本発明が解決しょうとする課題は、製作がより容易で量産性に優れた小型な減衰 付軸受を提供することであり、また、ラジアルとスラストの 2方向の荷重に対して効果を 発揮するような転がり軸受の振動減衰機構を提供することである。
課題を解決するための手段
[0007] 上記課題を解決するため本発明の転がり軸受振動減衰機構は、軸受と、その軸受 の外周の径より大きな径を有する格納孔を持ち、かつ格納孔に給油する給油孔を持 つたハウジングと、複数のスリットを設けた薄板平板とを備えたもので、ハウジングに 設けた格納孔に軸受を軸方向に抜け落ちな 、ように挿入して軸受の外周に半径方 向に動けるような環状隙間を形成し、この環状隙間に薄板平板を円周方向に沿わせ るように挿入することにより構成した軸受振動減衰機構であって、スプリングとハウジ ングとの摩擦によって減衰を発生させることを特徴とする。さらに、環状隙間に給油し て油膜を生成させると共に、スリットに挟まれた薄板平板の部分が弾性梁となって軸 受に接触すると軸受を弹性的に支持することによって、振動を減衰させることができ る。
[0008] 本発明の軸受振動減衰機構は、薄板平板のスリットに挟まれた部分カ 、ウジングの 格納孔の壁に両端を支えられた直線的な弾性梁となってセンタリングばねを形成す る。したがって、軸受が偏芯しょうとしても、弾性梁の反発力でジャーナルがダンバの 軸芯に押し戻され偏心率力^に近付いてダンバの油膜厚さを全周に亘りほぼ均一化 する。そこで、軸受の減衰特性を偏心率 0における特性で近似し、比較的容易に性 能設計をすることができる。
[0009] また、本発明の軸受振動減衰機構は、格納孔の壁面に潤滑油あるいは潤滑ダリー スを供給して油膜を形成させてスクイーズフィルムダンバとして作動するようにし、流 体潤滑状態の油膜に発生するスクイーズ膜作用により軸受に減衰を付加して振動を 低減させる。
なお、スクイーズフィルムダンバの機能には、ばねにより軸受とハウジングの間に適 切な間隙を維持することが必要とされるが、さらに、軸受の振動により薄板平板が運 動することによって、隙間における油の流れを促進して振動減衰力を増進することが できる。
本発明の軸受振動減衰機構は、作用を正確に予想できかつ簡単に装着できる小 型で安価なばねを糸且み込んだもので、全体としても小型で安価に構成することができ る。
なお、薄板平板の設けるスリットを多数の小さな穴を列に並べたもので置き換えても 同じ効果を有する。穴を開けてスリットの代用にするものは、より簡単に加工ができる 禾 IJ点がある。
[0010] 軸受のアウターレースは、外側が円筒形状となって!/、ることが普通である。このよう な円筒形状を有するアウターレースに合わせるためには、格納孔をシリンダ形状に形 成する。そして、アウターレースの外周と格納孔の壁の間に形成される隙間に挿入す る薄板平板は円筒状に形成され、展開したときの形状は長方形になる。弾性梁を形 成するためのスリットは、平板の端縁に垂直に形成される。
また、薄板平板が環状隙間に挿入されると、スリットの端縁がシリンダの壁に当って 油膜を切断することになる。そこで、油あるいはグリースの流通を確保するため、薄板 平板のほぼ中央に軸方向の孔を適当な数だけ適当な間隔を持つように開けておくこ とが好ましい。
[0011] なお、軸受のアウターレースの外周部分力 円錐状斜面を形成したものであって、 これを受ける格納孔の内壁を軸受が格納されたときにこの外周部分にほぼ平行にな るように形成して、アウターレースと格納孔の間にできる円錐状斜面の裾部分の形状 をした環状隙間に薄板平板を挿入するようにしても良い。アウターレース外周部分は
、 1つの円錐状斜面を有するものであっても、あるいは 2つの円錐状斜面を背中合せ に配置したものであってもよ 、。
軸受のアウターレースの外周部分は、軸受外輪にさらに円錐台形状の部材あるい は円錐台を 2つ突き合わせたソロバン玉形状の部材を嵌め込んで形成しても良い。
[0012] 薄板平板は環状隙間に挿入できるように、平板から扇状に切り出して、スリットを放 射状に形成したものを使用する。薄板平板を格納孔の壁に密着するように挿入する と、スリット部が壁に当って支点となり、スリットの間の部分が弾性梁として壁力 浮い て、軸受に弾性力を作用する。
弾性梁の弾性力は軸受の軸方向と軸に垂直な方向の 2つの成分を持つので、軸 受のラジアル荷重とスラスト荷重の両方に対して効果を及ぼすことができる。
[0013] なお、薄板平板はスリットの分布を適当に案配することにより剛性を調整することが できるので、格納孔に仕込んだときの位置に対応して必要な剛性を与えるようにスリツ トの設計を行えばよい。
また、平板を除去してスリットの幅を大きくすると、金属の無い部分には弾性梁がで きないので反発力が発生しない。したがって、スリット幅を用いて剛性分布の調整を することができる。
[0014] さらに、格納孔の底には環状隙間を 1周する油供給用の油流通溝を形成することが 好ましい。スリットの端縁が壁に押し付けられるとスリットを越えた油の流通が円滑に 行かないが、油流通溝を設けることによって油がスリットを跨いで平均的に供給されて 、振動減衰作用を及ぼすことができる。
なお、薄板平板の油流通溝に対応する中心軸位置に溝の方向に延びた孔を設け ることによって、油の流通をさらに促進することができる。 [0015] また、格納孔の側面に鍔を設けて、軸受が脱落しないようにすることができる。この ような鍔は、格納孔内の油が外部に放出されることを防いで、油膜切れを防ぎ、減衰 作用を高める助けとなる。また、この鍔には適所に油やグリースの放出量を調整する 放出孔を設けることが好まし 、。
[0016] 本発明の軸受振動減衰機構では、複数のスリットを設けた薄板を転がり軸受の外周 に沿って巻き付けるように配置することでばねが簡単に構成でき、このばね面とハウ ジングの間に数 10 m力も数 100 mの小さな隙間を精度良く設けることができる。 また、軸受を薄板のばねで支持する構造であるため、軸受の熱膨張などによる軸受 隙間の減少を緩和することができ、軸受寿命が向上し、さらに軸受設計が容易になる 図面の簡単な説明
[0017] [図 1]本発明の第 1実施例に係る転がり軸受振動減衰機構の平面図である。
[図 2]第 1実施例の転がり軸受振動減衰機構の側面断面図である。
[図 3]第 1実施例の転がり軸受振動減衰機構に用いる薄板ばねの平面図である。
[図 4]第 1実施例の転がり軸受振動減衰機構に用いる別の薄板ばねの平面図である
[図 5]本発明の第 2実施例に係る転がり軸受振動減衰機構の断面図である。
[図 6]第 2実施例に係る転がり軸受振動減衰機構のハウジングを外したときの側面図 である。
[図 7]第 2実施例の転がり軸受振動減衰機構に用いる薄板ばねの平面図である。
[図 8]第 2実施例の別の態様に係る転がり軸受振動減衰機構の断面図である。
[図 9]従来技術の動圧空気軸受の例を示す断面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、本発明の転がり軸受振動減衰機構の最良の形態を詳細に説明する。
実施例 1
[0019] 図 1から図 4は本発明の 1実施例に係る転がり軸受振動減衰機構の説明図である。
図 1は軸受振動減衰機構の平面図、図 2は側面断面図、図 3はこれに用いる薄板ば ねの平面図、図 4は別の薄板ばねの平面図である。 本実施例の転がり軸受振動減衰機構 1は、インナーレース 12と転動体 13とァウタ 一レース 14からなる転がり軸受と組み合わせることにより振動減衰を行うようにした機 構である。図 1と図 2にあるように、回転軸 11をインナーレース 12で押さえてボールや コロなどの転動体 13を挟んだアウターレース 14によりハウジング 15に取付けられるこ とで構成される。
[0020] ハウジング 15の内周部には円周方向に直径がアウターレース 14の外周より僅かに 大きい溝 16が設けられていて、この溝にアウターレース 14を嵌入して止める。ここで は、ハウジング 15に設けられたこの溝を格納孔 16と呼ぶ。
格納孔 16には、ばね 17が溝の中をほぼ 1周するように挿入される。ばね 17は、図 3 に示すように、厚さ数 10 mから数 100 mの金属製の薄板平板から、アウターレー スの幅より僅かに小さい幅で格納孔 16の周長より僅かに小さい長さを持つ長方形の 平板を切り出して、幅方向のスリット 21を適当数、長手方向に並べて形成したもので ある。この加工は輪郭とスリットの切り取りをすればよいので、プリント基板製造技術と して発達した周知のフォトエッチング法を利用することによって、極めて精密に行うこ とができる。しかも、同一のばね 17を工業的意味において大量に生産することができ る。
[0021] ばね 17は格納孔 16に収納すると、格納孔 16の内壁に当ったスリット 21の部分が 支点となって、それぞれ隣接するスリットの間に弾性梁 22が形成され、弾性梁 22が アウターレース 14を弹性的に支持する。
弾性梁 22の剛性は、薄板平板の材質に依存するが、また、薄板平板の厚さが大き いほど大きぐスリット 21の間隔が小さいほど大きい。さらに、弹¾梁 22の幅が大きい 方が剛性が強い。これらの関係は物理的にほぼ正確に把握できるので、ばねの剛性 は、これらの要素を使って容易に設計したり調整することができる。
[0022] 弾性梁 22がアウターレース 14の全周に亘つて支持して、軸受、さらには軸受で支 持される回転軸 11を軸芯位置に近付け、センタリングばねの機能を果たす。従来技 術のセンタリングばねが軸受の側面に固定壁力 支持された鳥かご様の付属部品で あって軸受装置全体を大型化するのに比べて、本実施例におけるセンタリングばね は、ハウジングに軸受の外周が嵌入する格納孔 16を開削しこの格納孔に極めて薄 い薄板平板製のばね 17を挿入するだけなので、軸受をノヽゥジングに取付けるために 必要とされる構造と大きさは殆ど変わらない程小さい。また、構造も極めて単純である
[0023] ハウジング 15の格納孔 16とアウターレース 14の外周壁が作る空間 18には、ハウジ ング 15の壁に設けられた油供給孔 19から潤滑油あるいは潤滑グリースが供給され、 格納孔の壁面に流体潤滑状態の油膜を形成して、スクイーズ膜作用により軸受の運 動に減衰を生じさせて振動を低減させる。
こうしてスクイーズフィルムダンバが構成される力 スクイーズフィルムダンパは、軸 受の振動により薄板平板のばね 17が運動することによって、隙間における油の流れ を促進して振動減衰力を増進する。
[0024] なお、薄板平板のばね 17が格納孔 16の環状隙間に挿入されると、スリット 21の端 縁がシリンダ格納孔 16の底面に当って油膜を切断する。
そこで、油などの流通を確保するため、格納孔 16のハウジング 15側の底面に流通 溝 24が格納孔 16を円周方向に 1周するように設けられている。流通溝 24は、ァウタ 一レース 14の外周にも形成することができる。
ハウジング 15側に設けられた流通溝 24には、奥に 1個もしくは数個の油供給孔 19 の排出口が設けられていることが好ましい。複数の油供給孔 19が設けられるときは、 重力も考慮に入れた上で油ができるだけ均一になるように設置場所を分布させること が好ましい。
[0025] さらに、格納孔 16の側部には鍔 25が形成され、鍔 25の反対側には格納孔 16の外 側壁力もアウターレース 14の側部まで達する押え蓋 26が固定できるようになつてい て、鍔 25と押え蓋 26の間に軸受を押さえ込んで、スラスト方向に移動しないようにし ている。
鍔 25と押え蓋 26は、潤滑油等の側方流れを妨げて減衰作用を向上させている。な お、鍔 25には適当な大きさの通油孔 23が設けられていて、側方に押し出された潤滑 油等を適度に外部に排泄して減衰作用の強度を調整できるようになつている。
[0026] 図 4は、スリットの配置や形状を調整して多機能化したばねの例を示すものである。
ばね 27には、間隔を適度に設定したスリットを適所に設けることにより、格納孔 16に このばね 27を収めたときに、ある特定の位置における剛性がスリット間隔にしたがつ て適当な値になるように調整することができる。
たとえば、図に示したスリット間隔の広い部分 28の形成する弾性梁は他のものと比 較すると剛性が小さくなる。
また、ばね 27の中央、長軸上に長穴 29を設けて、中央の弾性力を弱化し軸受の 両側部に剛性を持たせることができる。なお、この長穴 29は潤滑油等の流通を促進 する効果も有する。
[0027] 本実施例の転がり軸受振動減衰機構は、複数のスリットを設けた薄板を転がり軸受 の外周に沿って巻き付けるように配置することによって、センタリングばねを簡単に構 成することができ、このばねとハウジングなどとの間に小さな隙間を精度良く設けて効 果の高いスクイーズフィルムダンパを構成することができる。
また、軸受を薄板のばねにより支持する構造であるため、軸受の熱膨張などによつ て軸受隙間が減少することを防止して軸受の寿命を向上させる。
実施例 2
[0028] 本実施例の転がり軸受振動減衰機構は、第 1の実施例の格納孔に代えて、ァウタ 一レースに円錐状斜面を有する円環部材を取付けて、これを断面三角の環状溝に 嵌入するようにしたものである。円環部材と環状溝との隙間に、複数のスリットを設け た薄板平板を挿入し、また潤滑油や潤滑グリースを供給して、この間隙に潤滑油等 によるスクイーズ膜作用を生じさせて振動低減させるスクイーズフィルムダンバを構成 する。
本実施例の転がり軸受振動減衰機構は、円環部材と環状溝との間隙が軸受の軸 方向と軸に垂直な方向の両方向に対して傾 、ているため、ここに挿入されたばねは 軸受のラジアルとスラストの両方向に対して弾性力を持っていて、両方向の振動を減 衰する作用を有する。
[0029] 図 5から図 7は本発明の第 2の実施例に係る転がり軸受振動減衰機構の説明図で ある。図 5は転がり軸受振動減衰機構の断面図、図 6はハウジングを外したときの側 面図、図 7はこれに用いる薄板ばねの平面図である。また、図 8は本実施例の別の態 様を示す断面図である。 図を参照すると、転がり軸受振動減衰機構 2の軸受は、転動体 33をインナーレース 32とアウターレース 34で挟み込んだ構造を有し、回転軸 31をインナーレース 32に 填め、アウターレース 34の外側に円環部材 35を固定している。
[0030] 円環部材 35は、中心軸の周囲に孔を有し、互いに軸方向反対方向に向いた 2つ の円錐状斜面を有する形状をしていて、内壁にアウターレース 34が嵌入する溝が形 成されている。外壁は中央に向力つて広がり、ハウジング 36の内側にこの外壁を受け 入れる環状溝 37が形成されている。円環部材 35の外壁と環状溝 37の内壁の間は、 スリットを設けた薄板平板 38が収納できる隙間 40が設けられている。環状溝 37は図 示して ヽな 、が、円環部材 35を収納するため一部を切り離せる構造になって 、る。
[0031] 薄板平板 38は 2つの円錐状斜面を有する隙間 40の斜面それぞれに 1枚ずつ使用 される。薄板平板 38は、図 7に示すように、平板の状態では扇形になっていて、適当 な間隔でスリット 39が刻まれている。この薄板平板 38は端を繋ぎ合わせると円錐状 斜面を形成し、円環部材 35と環状溝 37との隙間 40に挿入される。円環部材 35と環 状溝 37との隙間に挿入された薄板平板 38は、スリット位置が環状溝 37の壁に当り、 スリット同士の間の部分が壁力 浮いて弾性梁になり、弾性梁の中間位置が円環部 材 35の外壁に当って弾性力が作用するようになる。
本実施例における弾性梁は、円錐状斜面に向力つて力を作用させるので、軸受の 回転軸に対して垂直と平行の両方向に対して弾性力成分を有し、軸受のラジアルと スラストの両成分につ 、て振動減衰効果を発揮する。
[0032] 軸受の取付け姿勢や回転軸の振動特性に基づいて、軸受のどの方向にどの程度 の剛性を作用させたらよいかは予め決めることができる力 薄板平板 38に設けるスリ ット 39の形状と位置によりこの要求にある程度応えることができる。スリット間に形成さ れる弹性梁の剛性は、スリット 39の間隔が短 、方が大き 、。
円環部材 35と環状溝 37との隙間 40には、図示しないが油供給孔と油排出孔が設 けられていて、供給された油類が薄板平板 38の運動によって隙間 40を囲む壁面に 流体潤滑状態の油膜を形成して、スクイーズ膜作用により軸受の運動に減衰を生じ させて振動を低減させる。
[0033] 図 8は、円錐状斜面を 1つだけ有する円環部材を使用した例を示す。図 5に示した 転がり軸受振動減衰機構と比べて円環部材の形状が異なるだけなので、同じ機能を 有する要素には同じ参照番号を使用することにより簡約化して説明する。
円環部材 41は、ほぼ三角形の断面を有するもので、外壁に円錐状斜面が 1つ形成 されていて、内壁にアウターレース 34が嵌入する溝が形成されている。ハウジング 36 の内側には円環部材 41の円錐状斜面と平行になったテーパ面 42が形成されている 。円環部材 41の外壁とテーパ面 42の間には、スリットを設けた薄板平板 38が収納さ れる。
[0034] 薄板平板 38は、図 5の転がり軸受信号減衰機構に用いられるものと同様、平板の 状態では図 7に示すような扇形になっていて、適当な間隔でスリット 39が刻まれてい る。円環部材 35と環状溝 37との隙間に挿入された薄板平板 38は、円錐状斜面に向 力つて力を作用させるので、軸受のラジアルとスラストの両成分について振動減衰効 果を発揮する。
[0035] 上記説明の通り、本実施例の転がり軸受振動減衰機構は、極く簡単な構造であり ながら、ラジアルとスラストの両方向に対して振動減衰効果を持つ。
なお、アウターレース 34の外形を変形して円環部材 35と同じような円錐状斜面を 2 つ背中合せに配置した形状、あるいは 1つの円錐状斜面を有するように形成すること により、部品を付加しないで円環部材と同じ機能を付与することも可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 軸受と、該軸受の外周の径より大きな径を有する格納孔を持ったハウジングと、複 数のスリットを設けた薄板平板とを備えて、前記格納孔に前記軸受を軸方向に抜け 落ちな 、ように挿入して該軸受の外周に半径方向に動けるような環状隙間を形成し、 該環状隙間に薄板平板を円周方向に沿わせるように配設することにより構成した軸 受減衰機構であって、前記スリットに挟まれた薄板平板の部分が弾性梁となって前記 軸受に接触すると該軸受を弾性的に支持することによって、振動を減衰させることを 特徴とする転がり軸受振動減衰機構。
[2] 前記ハウジングは、さらに、前記格納孔に給油する給油孔を持ち、前記環状隙間 に給油して油膜を生成させることを特徴とする請求項 1記載の転がり軸受振動減衰 機構。
[3] 前記軸受の外周は軸受アウターレースの外周であって円筒形状をして 、ることを特 徴とする請求項 1または 2記載の転がり軸受振動減衰機構。
[4] 前記薄板平板は、長方形の平板であって前記スリットを平板を横断する方向に開 切したものであることを特徴とする請求項 3記載の転がり軸受振動減衰機構。
[5] 請求項 4記載の転がり軸受振動減衰機構において、前記スリットに代えて複数の孔 の列を平板を横断する方向に並べて設けることを特徴とする転がり軸受振動減衰機 構。
[6] 前記薄板平板は、中心軸位置に軸方向に長い油流通孔を 1個以上を設け、前記ス リットが該油流通孔の位置に当るときには該油流通孔の両脇に該スリットを幅横断方 向に分割して設けることを特徴とする請求項 4記載の転がり軸受振動減衰機構。
[7] 前記軸受の外周は軸受アウターレースの外周であって円錐状斜面を有することを 特徴とする請求項 1または 2記載の転がり軸受振動減衰機構。
[8] 前記軸受の外周は軸受アウターレースに被せた円錐状斜面を有する円環部材の 外周であることを特徴とする請求項 1または 2記載の転がり軸受振動減衰機構。
[9] 前記薄板平板は、扇形の等幅な平板であって前記スリットを放射方向に開切したも のであることを特徴とする請求項 7または 8記載の転がり軸受振動減衰機構。
[10] 前記円環部材は、 1個の円錐状斜面により形成されることを特徴とする請求項 9記 載の転がり軸受振動減衰機構。
[11] 前記薄板平板は、前記スリットを剛性を強くするところで間隔を密に剛性を弱くする ところに間隔を粗に配置することを特徴とする請求項 1、 2、 4、 5、 6、 10のいずれか に記載の転がり軸受振動減衰機構。
[12] 前記薄板平板は、前記スリットを剛性を弱くするところでスリット幅を大きく取って前 記弾性梁を形成させないようにすることを特徴とする請求項 1、 2、 4、 5、 6、 10のい ずれかに記載の転がり軸受振動減衰機構。
[13] 前記環状隙間に該隙間を 1周する油またはグリースが流通する溝を設けたことを特 徴とする請求項 1、 2、 4、 5、 6、 10のいずれかに記載の転がり軸受振動減衰機構。
[14] 前記格納孔の側面に鍔を設けて、前記軸受が脱落しないようにすることを特徴とす る請求項 1、 2、 4、 5、 6、 10のいずれかに記載の転がり軸受振動減衰機構。
[15] 前記鍔には、油またはグリースの放出量を調整する放出孔が設けられることを特徴 とする請求項 14記載の転がり軸受振動減衰機構。
[16] 転がり軸受振動減衰機構におけるハウジングの格納孔に軸受を挿入することにより 該軸受の外周に形成した環状隙間に配設して使用する薄板平板であって、該環状 隙間に入る大きさの長方形をしていて、内部に複数のスリットを該平板を横断する方 向に開切したことを特徴とする薄板平板。
[17] 転がり軸受振動減衰機構におけるハウジングの格納孔に軸受を挿入することにより 該軸受の外周に形成した環状隙間に配設して使用する薄板平板であって、該環状 隙間に入る大きさの長方形をしていて、内部に複数の穴の列を該平板を横断する方 向に開切したことを特徴とする薄板平板。
[18] アウターレースの外周が円錐状斜面を有する円環部材を備えた転がり軸受振動減 衰機構におけるハウジングの格納孔に軸受を挿入することにより該軸受の外周に形 成した環状隙間に配設して使用する薄板平板であって、前記円錐状傾斜に沿う幅を 持った扇形をしていて、内部に複数のスリットを放射方向に開切したことを特徴とする 薄板平板。
[19] 軸受と、該軸受の外周の径より大きな径を有する格納孔を持ったハウジングと、複 数のスリットを設けた薄板平板とを備えて、前記格納孔に前記軸受を軸方向に抜け 落ちな 、ように挿入して該軸受の外周に半径方向に動けるような環状隙間を形成し、 該環状隙間に薄板平板を円周方向に沿わせるように配設することにより構成した軸 受減衰機構であって、前記スリットに挟まれた薄板平板の部分が前記格納孔の壁に 両端を支えられた弾性梁となって前記軸受に接触すると該軸受を弾性的に支持する こと〖こよって、振動を減衰させることを特徴とする転がり軸受振動減衰機構。
[20] 前記薄板平板は、中心軸位置に軸方向に長孔を 1個以上を設け、前記スリットが該 長孔の位置に当るときには該長孔の両脇に該スリットを幅横断方向に分割して設ける ことを特徴とする請求項 4または 5記載の転がり軸受振動減衰機構。
[21] 転がり軸受振動減衰機構におけるハウジングの格納孔に軸受を挿入することにより 該軸受の外周に形成した環状隙間に配設して使用する薄板平板であって、該環状 隙間に入る大きさの長方形をしていて、内部に複数のスリットを該平板を横断する方 向に開切して前記環状隙間に挿入されると前記スリットに挟まれた薄板平板の部分 が前記格納孔の壁に両端を支えられた弾性梁となって前記軸受を弹性的に支持す ることによって振動を減衰させることを特徴とする薄板平板。
[22] 転がり軸受振動減衰機構におけるハウジングの格納孔に軸受を挿入することにより 該軸受の外周に形成した環状隙間に配設して使用する薄板平板であって、該環状 隙間に入る大きさの長方形をしていて、内部に複数の穴の列を該平板を横断する方 向に開切して前記環状隙間に挿入されると前記スリットに挟まれた薄板平板の部分 が前記格納孔の壁に両端を支えられた弾性梁となって前記軸受を弹性的に支持す ることによって振動を減衰させることを特徴とする薄板平板。
[23] アウターレースの外周が円錐状斜面を有する円環部材を備えた転がり軸受振動減 衰機構におけるハウジングの格納孔に軸受を挿入することにより該軸受の外周に形 成した環状隙間に配設して使用する薄板平板であって、前記円錐状傾斜に沿う幅を 持った扇形をしていて、内部に複数のスリットを放射方向に開切して前記環状隙間に 挿入されると前記スリットに挟まれた薄板平板の部分が前記格納孔の壁に両端を支 えられた弾性梁となって前記軸受を弹性的に支持することによって振動を減衰させる ことを特徴とする薄板平板。
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