JP2000356222A

JP2000356222A - スラスト軸受装置

Info

Publication number: JP2000356222A
Application number: JP11167528A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Kubota; 一正久保田; Satoshi Nanba; 聡南波; Toru Kubo; 徹久保; Shuetsu Uno; 修悦宇野; Makoto Mikami; 誠三上; Toronron Tan; トロンロンタン; Kazunori Toda; 一典戸田
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】スラスト軸受、より詳細には立軸回転電機等
に用いて軸受損失を大幅に減少させることが可能な高面
圧、高周速、大荷重の条件の下で使用されるスラスト軸
受を提供する。【解決手段】軸方向上側面と軸方向下側面とを備え該
上側面に一体化され軸受すべり面と垂直な方向の応力に
対して対抗する形状の複数の突起が形成された静止板台
金と該静止板台金の上記軸方向上側面に隣接しかつ上記
突起の形状に対応した凹部が形成され軸受すべり面を形
成する高分子材料から構成される軸受すべり面材料層と
を備え摺動可能に上記回転板を支持する扇形の複数の静
止板を用いて上記軸受すべり面が上記周方向中央部で凸
形状となるように弾性変形させて負荷加重に対抗する油
膜圧力を得るスラスト軸受装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スラスト軸受、よ
り詳細には立軸回転電機等に用いて軸受損失を大幅に減
少させることが可能な高面圧、高周速、大荷重の条件の
下で使用されるスラスト軸受に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、水力発電設備は一般に高速、大容
量化されており、使用されるポンプ水車や水車等の水力
機械や発電機は、高速、高圧及び高荷重下で過酷な運転
にさらされるに至っている。しかも、水力発電設備は、
要求される電力需要に応じて迅速に起動・停止され、か
つ種々の負荷条件の下で運転される状況にあり、さらに
はより安定した電力供給を行うためいっそう高い信頼性
が要求されている。

【０００３】一般に立軸回転電機、例えば立形水車発電
機及び揚水発電設備に用いられる発電電動機におけるス
ラスト軸受は、発電機の水車の回転部材の重量のみなら
ず、水車又はポンプ水車に加えられる水スラストも支持
している。近年、発電機の高周速大容量化に伴い、水ス
ラストが回転部材重量の３倍に達する場合もあり、水ス
ラストと回転体重量との合計が４０００トンを超え、ス
ラスト軸受の周速が６０ｍ／ｓを超える場合もある。上
述した理由により、特に大型発電機ではスラスト軸受の
軸受損失が３０００ｋＷにも達する場合があり、経済的
な不都合が大きい。以下、水力発電機に用いられるスラ
スト軸受を一例として、従来広く回転電機等に使用され
ているスラスト軸受の構造を説明する。

【０００４】図１は、従来水力発電等に用いられている
スラスト軸受を示した図である。この従来のスラスト軸
受は、回転軸１と、この回転軸１に固定されたスラスト
カラー２と、このスラストカラー２の下側面に固定され
た回転板３と、この回転板３に隣接する静止板４と、こ
の静止板４の下側に配置された複数の弾性部材５と、ガ
イド軸受７と弾性部材５の間に配設された支持板６と、
潤滑のための油槽８と、この油槽８内に収容された潤滑
油９と、を備えている。静止板４は、扇形とされていて
周方向に放射状に複数隣接して配設され、回転軸１を取
り囲む構造体を構成して回転板３を摺動可能に支持して
いる。また、静止板４は、複数のバネ等の弾性部材５を
介して支持板６により支持されている。ガイド軸受７
は、回転軸１、スラストカラー２、回転板３、静止板
４、弾性部材５といった上述の各部材の径方向外側に配
置されている。また、ガイド軸受７の軸方向上側には、
油槽８が設けられている。油槽８の内部には、摺擦面の
間に充填され油層を形成し、負荷に対抗する油膜圧力を
発生させるための潤滑油９が収容されている。

【０００５】図２は、従来から広く回転電機等に用いら
れているスラスト軸受の静止板４の斜視図である。静止
板４は、鋼製の静止板台金１０と、この静止板４の上面
にホワイトメタル（ＷＪ２）として一般に呼ばれるスズ
系合金からなる軸受すべり面材料１１をＴＩＧ溶接又は
鋳込んで形成される軸受すべり面１２とから構成されて
いる。

【０００６】従来からこのような静止板４を用いた発電
機におけるスラスト軸受の摩擦損失、潤滑油の攪拌損失
等といった機械的な要因による損失を低減し、高効率ス
ラスト軸受を構成する方策として、例えば軸受すべり面
１２における平均面圧を高めて軸受を小型化する方法が
提案されている。しかしながら、このような方法を用い
てスラスト軸受を構成しても、図２に示すホワイトメタ
ル（ＷＪ２）で形成された軸受すべり面１２を備える静
止板４は、ホワイトメタル（ＷＪ２）からなる軸受すべ
り面材料自体の温度強度に限界がある点、高面圧下でク
リープが開始することによる温度限界がある点に加え、
軸受すべり面１２で発生する熱が静止板台金１３に伝わ
り静止板４の熱変形を招き軸受性能を低下させるという
不都合がある。このような熱変形は、また過酷な運転状
況における焼損を招く恐れがあり、実際の使用において
は不都合が多い。

【０００７】そこで、軸受すべり面を形成する材料とし
て近年、高分子材料の適用が検討されている。このよう
に高分子材料から形成される軸受すべり面１２は、従来
の金属軸受材料では得られないほど耐摩耗性に優れ、か
つ軸受すべり面摩擦係数も小さくすることが可能であ
る。このため、軸受平均面圧を従来軸受よりも５０％以
上も高い７０〜８０ｋｇ／ｃｍ²にも高めることができ
るので、軸受損失を大幅に減少させることができる。

【０００８】しかしながら、軸受すべり面１２を形成す
る軸受すべり面材料１１に適用される高分子材料は一般
には断熱性材料であるため、運転時に軸受すべり面１２
に形成される油膜に発生した熱が静止板４の静止板台金
１０に伝わらず、静止板４の静止板台金１０自体は、ほ
とんど熱変形しない。従来では、このように運転時に発
生する熱変形は、油膜圧力により押圧して弾性変形を生
じさせることで低減させると同時に、上述の構成により
必要な油膜圧力を発生させていた。しかしながら、上述
したように軸受すべり面材料１１として高分子材料を適
用した静止板４には、主として油膜圧力による弾性変形
のみが加えられることになる。この弾性変形は、従来の
軸受すべり面１２に生じていた変形とは逆方向であるた
め、軸受すべり面１２を形成する軸受すべり面形成材料
１１として高分子材料を用いる場合には、従来と同様に
静止板４を回転板３方向へと変形させて負荷荷重に充分
対向しうる油膜圧力を発生させることが必要となる。

【０００９】また、高分子材料、特に高摺動性を有する
高分子材料は、静止板４を形成する金属材料等とは充分
強固に接着しない場合もあり、運転時の熱変形により互
いに分離してしまい安定性を損なうという不都合があ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明は、
静止板の弾性変形を制御して最適な軸受すべり面形状を
実現し、負荷荷重に対抗して、最大負荷荷重が得られる
よう充分な油膜圧力を発生させることが可能で、軸受す
べり面形成材料をより強固に固定した安定性に優れたス
ラスト軸受装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、本
発明の静止板を備えるスラスト軸受装置を提供すること
により達成される。

【００１２】すなわち、本発明の請求項１のスラスト軸
受装置によれば、回転軸の周方向に放射状に配置され上
記回転軸に取付けられるとともに下端面に回転板が設け
られたスラストカラーと、互いに離間した上側面と下側
面とを備え該上側面に一体化され軸受すべり面に垂直な
方向の応力に対して対抗する形状の複数の突起が形成さ
れた静止板台金と該静止板台金の前記上側面に隣接する
とともに前記突起の形状に対応して前記突起に隣接する
ことで支持接合部を形成する凹部を備えた軸受すべり面
を形成する高分子材料から構成される軸受すべり面材料
層とを備え摺動可能に上記回転板を支持する扇形の複数
の静止板と、上記静止板台金の上記下側面に上記静止板
の周方向に直交する方向に沿って周方向中央部又は上記
回転軸の回転進み側に配置されるとともに上記静止板台
金を上記軸受すべり面が上記周方向中央部で凸形状とな
るように弾性変形させて負荷加重に対抗する油膜圧力を
得る複数の弾性部材と、を有するスラスト軸受装置が提
供される。

【００１３】また、本発明の請求項２のスラスト軸受装
置によれば、上記軸受すべり面材料層は、上記軸受すべ
り面の回転遅れ側部分に上記軸受すべり面材料層の周方
向外側端部から周方向中央部に向かって上記周方向外側
端部に沿って延在する傾斜部が設けられており、該傾斜
部は、上記軸受すべり面材料層の上記周方向外側端部か
ら上記周方向中央部に向かって層厚が増加するように形
成されたスラスト軸受装置が提供される。

【００１４】さらに本発明の請求項３のスラスト軸受装
置によれば、上記軸受すべり面材料層は、上記軸受すべ
り面の回転遅れ側部分に上記軸受すべり面材料層の上記
周方向外側端部から上記周方向中央部に向かって周方向
外側端部に沿って延在するステップ部が設けられてお
り、該ステップ部は、上記軸受すべり面材料層の上記周
方向外側端部から上記周方向中央部に向かって層厚が順
次増加するように形成されたスラスト軸受装置が提供さ
れる。

【００１５】また、本発明の請求項４のスラスト軸受装
置によれば、上記静止板は、回転遅れ側部分における厚
さが上記周方向中央部の厚さよりも厚くなる形状の上記
軸受すべり面材料層を備えたスラスト軸受装置が提供さ
れる。

【００１６】さらに、本発明の請求項５のスラスト軸受
装置によれば、上記静止板は、上記静止板台金の内部に
該静止板台金を上記周方向中央部に向かって凸となるよ
うに熱変形させる加熱装置を備えるスラスト軸受装置が
提供される。

【００１７】また、本発明の請求項６のスラスト軸受装
置によれば、上記静止板には、さらに上記静止板台金の
周方向外側端面に延在するスリットが設けられたスラス
ト軸受装置が提供される。

【００１８】さらに、本発明の請求項７のスラスト軸受
装置によれば、上記静止板台金の上記下側面は、上記軸
受すべり面よりも小さな周方向幅を有し、かつ該周方向
幅にわたって上記弾性部材により隣接支持されたスラス
ト軸受装置が提供される。

【００１９】本発明の上述の構成によれば、軸受すべり
面材料として高分子材料を適用した場合でも、高分子材
料からなる軸受すべり面材料を弾性部材の弾性により変
形される静止板の変形に追従させて周方向中央部で凸と
することを可能とし、軸受すべり面の最適な形状を実現
できる。この最適形状を形成させることにより充分な油
膜圧力を発生させることが可能となるとともに最大負荷
荷重が得られるので軸受性能を安定させることが可能と
なる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を立型スラ
スト軸受を例として、図面を参照しつつ詳細に説明す
る。図３は、本発明の第１の実施例のスラスト軸受装置
に用いられる静止板４Ａの図１の切断線Ｘ−Ｘに相当す
る部分に沿った断面図である。本発明の第１の実施例の
静止板４Ａは、スラスト軸受の軸方向上側に向かって、
静止板台金１０と軸受すべり面材料１１から構成された
軸受すべり面材料層１３とが支持接合部１４を介して接
合された構成とされている。この静止板台金１０は、静
止板台金上側面１５と静止板台金下側面１６とを有して
おり、この静止板台金下側面１６に複数の弾性部材５が
取り付けられている。さらに、この弾性部材５は、支持
板６へと連結されて、静止板４Ａが支持板６により支持
される構成とされている。この弾性部材５は、例えばバ
ネ等の弾性部材で形成されていることが好ましいが、同
様の弾性を与えることができれば例えば油圧シリンダー
といった弾性部材を用いることもできる。また、上述の
軸受すべり面材料層１３は、高摺動性の高分子材料で形
成することが好ましい。本発明で用いられ高分子材料と
しては、具体的にはポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）材料を挙げることができるが、本発明においてはＰ
ＴＦＥの他にも、高摺動性であれば、例えば熱硬化性樹
脂にＰＴＦＥといった有機固体潤滑剤又は二硫化モリブ
デン、グラファイト、といった無機固体潤滑剤を含有さ
せた熱硬化性樹脂等の複合材料から形成することもでき
る。

【００２１】スラスト軸受の回転軸１は、使用条件等に
応じて一方向にのみ回転する場合や、その回転方向が変
化される場合がある。図３（ａ）、（ｂ）は、これらの
場合に対応した各構成が示されている。図３（ａ）で
は、弾性部材５は、静止板台金１０の中央部に配置され
ており、また図３（ｂ）では、弾性部材５は、静止板台
金１０の回転方向に向かって静止板台金１０の中心から
回転進み側に偏って配置されているのが示されている。
図３（ａ）では、矢線Ａで示すように回転軸１の回転方
向が図中左右に反転するので、いずれの方向に対しても
同様に本発明の効果が得られるように構成する必要があ
るためである。また、図３（ｂ）では、弾性部材５は、
回転軸１の回転方向が矢線Ｂで示されるように図３中向
かって右側とされており、油膜等により静止板４Ａに加
わる応力が回転方向に対して、より大きくなることに対
応させたものである。

【００２２】この点についてさらに詳細に説明すると、
図３（ａ）の回転軸１は、図３（ａ）の左右に回転し、
静止板４Ａの軸受すべり面１２には、スラスト荷重が発
生する。図３（ａ）の構成では、このスラスト荷重を複
数の弾性部材５を静止板台金下側面１６に周方向中央部
において、軸受すべり面１２の面内において周方向に直
交する方向にわたって、すなわち立型スラスト軸受で
は、静止板４Ａの径方向内側から径方向外側にわたって
全範囲に配置させることにより支持させている。複数の
弾性部材５は、静止板台金１０の弾性変形により軸受す
べり面１２の形状が回転軸１のどちらの方向への回転に
対しても適正に周方向中央部で凸形状になるようにする
ようにして周方向に沿って配置されている。

【００２３】一方、図３（ｂ）に示すスラスト軸受装置
では、回転軸１が図中向かって右側へと一方向のみに回
転する。この場合には、静止板４Ａの軸受すべり面１２
に発生するスラスト荷重を、複数の弾性部材５を静止板
４Ａの下側面１６の回転進み側に偏った範囲において周
方向に直交する方向に沿って径方向内側から径方向外側
の全範囲に配置させて支持させている。複数個の弾性部
材５を周方向に配置させる範囲及び弾性部材５の弾性
は、図３（ａ）の場合と同様に、静止板台金１０の弾性
変形により軸受すべり面１２の形状が周方向の中央部で
適正に凸形状になるようにされている。

【００２４】図４は、本発明の第１の実施例の静止板４
Ａの図２の切断線Ｙ−Ｙに対応する位置に沿った断面図
である。図４に示されるように、静止板台金１０の上側
面１５には、支持接合部１４が設けられており、この支
持接合部１４は、静止板台金１０の上側面１５から軸受
すべり面材料層１３に向かって突出した複数の突起１７
が静止板４Ａの周方向に直交する方向、すなわち立型ス
ラスト軸受の径方向に沿って配置されて形成されてい
る。この突起は、静止板台金１０の上側面１５に一体形
成させることもできるし、溶接、ボルト止め等の手段に
より互いに異なった部材を一体化させることにより形成
することができる。また、突起１７を形成する部材の材
料は、特に限定されるものではなく、静止板台金１０と
同一の材料とされていても良いし、必要な強度を得るこ
とができれば別の材料から構成することもできる。

【００２５】さらにこの支持接合部１４を形成する突起
１７には、静止板台金１０の上側面１５から軸受すべり
面材料層１３に向かって突出した突出部１７ａと、この
突出部１７ａの静止板台金１０に対向する側の端部に周
方向に延在する板状部１７ｂとが形成されている。この
支持接合部１４を構成する互いに隣接する突起１７の間
には、周方向に延在する溝部１８が形成されており、こ
の溝部１８は、突起１７の形状に対応して、静止板台金
１０の各突出部１７ａの側部と静止板台金上側面１５と
に囲まれた部分の周方向に直交する方向、すなわち径方
向の幅が広くされ、突起１７の板状部１７ｂに隣接した
部分では径方向幅が狭くされた形状とされ、その断面形
状がＴ字形とされている。上述した支持接合部１４を構
成する突起１７が互いに隣接して形成される溝部１８内
には、軸受すべり面材料１１が収容されることで溝部１
８の形状に適合する軸受すべり面形成材料で形成される
突起１９が形成されている。突起１７の断面形状は、静
止板台金１０と軸受すべり面材料層１３との間に垂直方
向にこれらの層を分離させるような応力が運転時に加え
られた場合でも、軸受すべり面材料層１３が静止板台金
１０から分離しないように、軸受すべり面材料層１３の
対応する突起部分１９と互いに嵌合して強固なアンカー
効果を与えている。しかしながら本発明では、これら２
つの部材が分離しないように構成することができれば、
突起１７の形状は、円形、楕円形、矩形、これらあるい
は別の形状が複合化された複合形状等種々の形状とする
ことも可能である。また、溝部１８の大きさ、形状、ピ
ッチは、静止板台金１０やすべり面材料層１２の材質、
厚さ等により、これらの接合強度を充分維持し得るよう
に選定すれば良く、また、図４に示すように必ずしも規
則的に配置しなくとも良い。軸受すべり面材料層１３
は、突起１７の端部を超えてさらに静止板台金１０上に
積層され軸受すべり面１２を形成している。この軸受す
べり面材料層１３の厚さは、適切な強度を得ることがで
きればいかなる厚さとすることもできる。

【００２６】図５は、本発明の第２の実施例のスラスト
軸受装置の静止板４Ｂの斜視図である。図５（ａ），
（ｂ）は、図１と同様にそれぞれ回転軸１の回転方向が
両方向のものと一方向のものに対応した静止板４Ｂを示
す。また、回転軸１の回転方向については、矢線Ｃ、Ｄ
で示されている。また、図５の静止板４Ｂは、本発明の
第１の実施例と同様の部材により構成されている。

【００２７】図５（ａ）に示されているように、本発明
の第２の実施例においては、回転軸１の回転する方向に
対し、回転遅れ側となりうる側の軸受すべり面１２の表
面に、扇形の静止板４Ｂの周方向に直交する方向、すな
わち径方向内側から径方向外側の全幅にわたり、軸受す
べり面形成材料層１３の周方向外側端部２０ａ、２０ｂ
から周方向中央部に向けて、軸受すべり面材料層１３の
周方向外側端部２０ａ、２０ｂに沿って延びた傾斜部２
１が設けられている。この軸受すべり面材料層１３の傾
斜部２１は、周方向に所定の幅を有しているとともに、
この所定幅の範囲内で静止板台金１０の周方向外側端部
２０ａ、２０ｂから周方向中央部に向かって軸受すべり
面材料層１３の厚さが厚くなるように滑らかな傾斜とし
て形成されている。図５（ｂ）の静止板の場合にも同様
の構成が用いられているが、回転軸１が図中矢線Ｄで示
される方向にのみ回転するため、この傾斜部２１は、周
方向外側端部２０ａにのみ設けられている。

【００２８】図６は、図５の“Ａ”部を拡大して示した
図１の切断線Ｘ−Ｘに対応した部分に沿った断面図であ
る。回転軸１の回転方向は、図中Ｄで示されている。こ
の軸受すべり面材料層１３は、静止板４Ｂの回転遅れ方
向に対応する周方向外側端部２０ａから、周方向中央部
にかけて軸受すべり面材料層１３の厚さが徐々に増加す
る構成とされている。この構成とすることで、よりいっ
そう静止板４Ｂが周方向中央部において適正に凹部を形
成し易くする構成とされている。この傾斜部２１の周方
向幅及び傾斜角度は、本発明の効果が得られる範囲内で
あれば適宜設定することができる。

【００２９】図７は、本発明の第３の実施例のスラスト
軸受装置の静止板４Ｃの図５の“Ａ”部に相当する部分
の図２の切断線Ｙ−Ｙに対応する位置に沿った断面図で
ある。回転軸１の回転方向は、矢線Ｅで示されている。
本発明の実施例３においては、軸受すべり面材料層１３
には、静止板４Ｃの周方向外側端部２０ａから周方向中
央部にかけて、軸受すべり面材料層１３の周方向外側端
部２０ａに沿って延在する複数の段から構成されるステ
ップ部２２が形成されている。このような構成とするこ
とにより、上述の実施例２と同様に軸受すべり面１２が
周方向中央部で適正な凸形状をよりいっそう形成し易く
されている。図７では、軸受すべり面材料層１３に形成
された段差は、３段とされているが、この段数は、必ず
しも３段である必要はなく、静止板４Ｃがスラスト軸受
装置の運転に際して周方向中央部に適正な凸部を形成す
ることができれば必要に応じて異なった段数とすること
ができる。また、各段差の周方向の上側面の長さ及び高
さは、上述したような適正な凸部を形成させることがで
きるように適宜設定することができる。

【００３０】図８は、本発明の第４の実施例に用いられ
る静止板４Ｄを示した図１の切断線Ｘ−Ｘに対応する位
置に沿った断面図である。本発明の第４の実施例の静止
板４Ｄでは、図４に示した構成を備える静止板台金１０
の軸受すべり面材料層１３を固着させる面が軸受すべり
面材料層１３側に向いた凸形状とされている。本発明の
第４の実施例に用いられる静止板４Ｄでは、支持接合部
１４は、静止板台金１０の凸となった上側面１５に沿っ
て形成されている。この支持接合部１４には、本発明の
第１の実施例と同様にして軸受すべり面材料１１を収容
する周方向に延在した溝部１８が設けられており、軸受
すべり面材料層１３が静止板台金１０支持接合層１４を
介して強固に接合された構成とされている。図８では、
回転軸１は、図中矢線Ｆで示される左右方向に回転す
る。したがって、図８に示された本発明の第４の実施例
では、軸受すべり面材料層１３は、周方向中央部から周
方向外側端部２０ａ、２０ｂの回転遅れ側となりうる側
に向けて、上記軸受すべり面材料層１３の厚さが徐々に
厚くなるように構成され、得られる軸受すべり面１２が
平坦になるように構成されている。このように構成する
ことにより、上記軸受すべり面材料層１３の周方向中央
部を中心とした弾性変形を利用することが可能となり、
この結果軸受すべり面１２の形状が周方向中央部で適正
に凸形状となるようにすることができる。

【００３１】図９は、本発明の第５の実施例のスラスト
軸受装置の静止板４Ｅを示した図１の切断線Ｘ−Ｘに対
応する位置に沿った断面図である。また、回転軸１の回
転方向は、Ｇで示されている。本発明の第５の実施例で
は、静止板４Ｅは、静止板台金１０の内部に、支持接合
部１４及び軸受すべり面材料１１に近接した位置に加熱
装置２３を配置させた構成とされている。この加熱装置
２３は、断熱性材料で形成された軸受すべり面形成材料
１１により伝達されなくなった油膜からの熱伝導に対応
して静止板台金１３を軸受すべり面１２が周方向中央部
で適正に凸となるように静止板台金１０を加熱するため
に用いられる。静止板４Ｅは、このようにして配置され
た加熱装置２３による加熱に応じて熱変形されて軸受す
べり面１２の形状を周方向中央部で適正に凸形状になる
ようにされている。上述した加熱装置２３としては種々
の加熱装置２３を用いることができ、例えば具体的には
抵抗加熱を用いる加熱装置２３を用いることができる。
また、図９においては、複数の加熱装置２３が、静止板
台金１３内において周方向に略均等な離間で配置されて
いるが、本発明においては軸受すべり面１２を周方向中
央部において適正に凸形状とすることができればいかな
る離間幅及び静止板台金上側面１５からいかなる距離で
配置しても良く、加熱装置２３の数並びに形状もロッド
状、シート状等適宜設定することができる。

【００３２】図１０は、本発明の第６の実施例のスラス
ト軸受装置の静止板４Ｆの斜視図である。回転軸１の回
転方向は、図中矢線Ｈにより示されるように左右に変化
する。図１０に示す静止板４Ｆには、静止板台金１０の
周方向外側端面２４ａ、２４ｂの所定の高さ位置に扇形
状の静止板台金１０の周方向外側端面２４ａ、２４ｂに
延在する所定幅のスリット２５が設けられている。この
ように静止板台金１０の周方向外側端面２４ａ、２４ｂ
に沿って延在するスリット２５を設けることにより、静
止板台金１０の周方向外側端部の剛性を中央部に比較し
て低下させることが可能となり、この結果よりいっそう
軸受すべり面１２が周方向中央部で凸となるように弾性
変形させることを容易とする構成とされている。

【００３３】図１１は本発明の図１０に示す第６の実施
例の静止板４Ｆの図１の切断線Ｘ−Ｘに対応する位置に
おける断面図を示す。図１０、さらにより詳細には図１
１に示されているように、本発明の第６の実施例の静止
板台金１０の周方向に対向した端面２４ａ、２４ｂに
は、これらの端面の所定の高さ位置から周方向内側に向
かって延びたスリット２５が形成されている。このスリ
ット２５は、本発明の第６の実施例で用いられる静止板
４Ｆが周方向中央部において適正な凸部を形成するよう
にすることができる限り、いかなるスリット幅、スリッ
ト深さ、静止板台金１０の外側端面２４ａ、２４ｂの位
置に設けられていても良い。また、図１１では、スリッ
ト２５は、回転軸１が紙面左右方向に回転するために静
止板台金１０の周方向に離間した両側の端面２４ａ、２
４ｂに形成されているのが示されているが、回転軸１が
左右の一方向にのみに回転するのであれば、回転遅れ側
となりうる周方向外側端面２４ａ、２４ｂのいずれか一
方に形成することも可能である。

【００３４】図１２は、本発明の第７の実施例のスラス
ト軸受装置に用いられる静止板４Ｇの図１の切断線Ｘ−
Ｘに対応する位置における断面図である。図１２におい
て静止板４Ｇは、その静止板台金１０の下側面１６の周
方向幅が、静止板台金１０の上側面１５の周方向幅より
も小さくなるように形成されている。このように上側面
１５よりも小さく形成された静止板台金１０の下側面１
６は、その周方向幅にわたって軸受すべり面１２の面内
で周方向に対して直交する方向に沿って、すなわち、立
型スラスト軸受では、径方向内側から径方向外側に沿っ
て弾性部材５により支持されている。このように静止板
４Ｇを構成することにより、静止板４Ｇの周方向端部の
剛性を低減させ、静止板４Ｇの軸受すべり面１２の運転
時の形状が適正に周方向中央部で凸形状になるようにす
ることができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、静止板の弾性変形を制
御して最適な軸受すべり面形状を実現し、負荷荷重に対
抗して、最大負荷荷重が得られるよう充分な油膜圧力を
発生させることが可能で、軸受すべり面形成材料をより
強固に固定した安定性に優れたスラスト軸受装置を提供
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のスラスト軸受装置の断面図。

【図２】従来のスラスト軸受装置に用いられる静止板の
斜視図。

【図３】本発明の第１の実施例に用いられる静止板の断
面図であり、（ａ）は、回転軸が両方向に回転する場合
の静止板を示し、（ｂ）は、回転軸が紙面向かって右側
に回転する場合の静止板を示した図。

【図４】本発明の第１の実施例の静止板の断面図。

【図５】本発明の第２の実施例に用いられる静止板の斜
視図であり、（ａ）は、回転軸が矢線Ｃの方向に反対方
向へと変化する場合の構成を示し、（ｂ）は、矢線Ｄの
方向にのみ回転軸が回転する場合の構成を示した図。

【図６】図５の静止板の“Ａ”部を拡大して示した断面
図。

【図７】本発明の第３の実施例の静止板の図５の“Ａ”
に相当する部分を拡大して示した断面図。

【図８】本発明の第４の実施例の静止板の断面図。

【図９】本発明の第５の実施例の静止板の断面図。

【図１０】本発明の第６の実施例の静止板の斜視図。

【図１１】本発明の第６の実施例の静止板の断面図。

【図１２】本発明の第７の実施例の静止板の断面図。

【符号の説明】

１…回転軸２…スラストカラー３…回転板４…静止板５…弾性部材６…支持板７…ガイド軸受８…油漕９…潤滑油１０…静止板台金１１…軸受すべり面材料１２…軸受すべり面１３…軸受すべり面材料層１４…支持接合部１５…静止板台金上側面１６…静止板台金下側
面１７…突起１７ａ…突出部１７ｂ…板状部１８…溝部１９…軸受すべり面材料突起２０ａ、２０ｂ…周方
向外側端部２１…傾斜部２２…ステップ部２３…加熱装置２４ａ、２４ｂ…周方
向外側端面２５…スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者南波聡神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者久保徹神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者宇野修悦神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者三上誠神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者タントロンロン神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者戸田一典東京都港区芝浦１丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内Ｆターム(参考） 3J011 AA03 BA14 CA04 JA02 LA06 MA02 NA02 PA02 RA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸の周方向に放射状に配置され前記
回転軸に取付けられるとともに下端面に回転板が設けら
れたスラストカラーと、互いに離間した上側面と下側面とを備え該上側面に一体
化され軸受すべり面に垂直な方向の応力に対して対抗す
る形状の複数の突起が形成された静止板台金と該静止板
台金の前記上側面に隣接するとともに前記突起の形状に
対応して前記突起に隣接することで支持接合部を形成す
る凹部を備えた軸受すべり面を形成する高分子材料から
構成される軸受すべり面材料層とを備え摺動可能に前記
回転板を支持する扇形の複数の静止板と、前記静止板台金の前記下側面に前記静止板の周方向に直
交する方向に沿って周方向中央部又は前記回転軸の回転
進み側に配置されるとともに前記静止板台金を前記軸受
すべり面が前記周方向中央部で凸形状となるように弾性
変形させて負荷加重に対抗する油膜圧力を得る複数の弾
性部材と、を有することを特徴とするスラスト軸受装
置。
【請求項２】前記軸受すべり面材料層は、前記軸受す
べり面の回転遅れ側部分に前記軸受すべり面材料層の周
方向外側端部から周方向中央部に向かって前記周方向外
側端部に沿って延在する傾斜部が設けられており、該傾
斜部は、前記軸受すべり面材料層の前記周方向外側端部
から前記周方向中央部に向かって層厚が増加するように
形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスラ
スト軸受装置。
【請求項３】軸受すべり面材料層は、前記軸受すべり
面の回転遅れ側部分の前記軸受すべり面材料層の周方向
外側端部から周方向中央部に向かって前記周方向外側端
部に沿って延在するステップ部が設けられており、該ス
テップ部は、前記軸受すべり面材料層の前記周方向外側
端部から前記周方向中央部に向かって層厚が順次増加す
るように形成されていることを特徴とする請求項１に記
載のスラスト軸受装置。
【請求項４】前記静止板は、回転遅れ側部分における
厚さが前記周方向中央部の厚さよりも厚くなる形状の前
記軸受すべり面材料層を備えていることを特徴とする請
求項１に記載のスラスト軸受装置。
【請求項５】前記静止板は、前記静止板台金の内部に
該静止板台金を前記周方向中央部に向かって凸となるよ
うに熱変形させる加熱装置を備えることを特徴とする請
求項１に記載のスラスト軸受装置。
【請求項６】前記静止板には、さらに前記静止板台金
の周方向外側端面に延在するスリットが設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のスラスト軸受装置。
【請求項７】前記静止板台金の前記下側面は、前記軸
受すべり面よりも小さな周方向幅を有し、かつ該周方向
幅にわたって前記弾性部材により支持されていることを
特徴とする請求項１に記載のスラスト軸受装置。