JPH0128337Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、ガス、油、水、蒸気等の流体軸受構
造に係り、特に弾性フオイルを積層させて優れた
軸受性能を発揮できるフオイル軸受構造に関す
る。

［従来の技術］ 従来の流体軸受は、その軸受部を支持する構成
部品にバネやダンパを配したものがあり、これら
の弾性作用や吸振作用により軸受性能を安定化さ
せる努力が払われていた。

［考案が解決しようとする問題点］ しかし、従来使用されていた構成部品はいずれ
も軸受部ないし軸受面が回転数の関数して弾性変
形するものではなかつたため、起動ないし低速回
転時や高速回転時の軸受特性が悪かつた。

［考案の目的］ 本考案の目的は、軸受の基本形式を自成的に変
化させることによつて、上記問題点を除去して、
起動ないし低速時および高速時の軸受特性を向上
させ得ると共に、構成部品点数の低減化と加工・
組立の容易性をはかることが可能な優れたフオイ
ル軸受構造を得ることである。

［考案の概要］ 上記目的に沿う本考案の構成は、弾性フオイル
４に斜めの線状凸起を設け、これを巻回して内層
側と外層側の線状凸起３，３が互い違いになるよ
うに積層させ、この積層フオイル４を軸受ケース
７の支承面８上に支持させたものである。これに
より、バネ、ダンパの機能に加えて回転数に応じ
て自動的にその圧力発生機構を変化していく機能
を軸受部に付与し、起動ないし低速時は真円軸受
として、高速時はグレーブ軸受として機能するよ
うにしたものである。

［実施例］ 本考案を円錐面フオイル軸受に適用した第１実
施例を第１図〜第４図に基づいて説明すれば以下
の通りである。

第２図に示す如く、弾性フオイルから成る中空
円板１の背面２に線状凸起３が多数設けられる。
この線状凸起３は中空円板１の幅方向即ち径方向
上にではなく径方向から任意の角度βだけ偏位し
た斜めの向きに加工されている。すなわち、放射
状にではなくスパイラル状に加工されている。そ
して、周長方向に1.5Pピツチで加工してある１箇
所を除いて等間隔ピツチＰで中空円板１に一体的
に設けてある。中空円板１は図示する如く１箇所
切断されて長尺となつているが、第１図に示す
60゜円錐面を形成する場合は、切断位置Ｃから
180゜の位置に上述した1.5Pピツチの線状凸起３を
設けるようにする。これらの線状凸起３はフオト
エツチング等公知の手段によつて中空円板１上に
得ることができる。

このように成形したフオイル４は第１図に示す
如くその線状凸起３を設けたフオイル背面２が径
方向外方に向けられるように２重に巻回されて任
意の角度θ（図示例では60゜）の円錐状に形成され
るが、この巻回により外方側になるフオイル４ａ
の線状凸起３，３間の表面５上に内方側のフオイ
ル４ｂの線状凸起３が来るように積層してある。
そして、フオイル４の外方端部に係合用のキー６
を接合する。

円錐状に積層したフオイル４は、第３図に示す
如く、軸受ケース７の円錐状支承面８にそのキー
溝９に上記キー６を係合させることにより収納さ
れる。支承面８にフオイル４を縮径して収納する
と、中空円板１の切断位置Ｃから180゜の位置に
1.5Pピツチで加工された線状凸起３が位置してい
ることにより、フオイル４を２重巻きに積層した
場合、フオイル４の径方向外方への拡開力で外方
側フオイル４ａと内方側フオイル４ｂとはそれぞ
れの線状凸起３，３が1/2Ｐピツチ自然に位相が
ずれて止まる。したがつて、軸受ケースに積層フ
オイル４を収納するときは、線状凸起のピツチ調
整は不要で、縮径気味に挿入するだけでよい。外
方と内方の線状凸起３が上述したように1/2Ｐピ
ツチ位置がずれて組み立てられる結果、軸受ケー
ス７の支承面８上に径方向のバネを周方向に多数
分布して配置されることになる。

かくして、積層フオイル４を収納した軸受ケー
ス７内に円錐状軸１０が挿入され、この軸１０
は、第１図又は第３図示す如く、恰度線状凸起
３，３間に形成されるグルーブ１１を流体が伝わ
つて軸芯に集中するような矢印の向きに回転す
る。

次に、以上のような構成における本実施例の作
用を説明する前に、第１図の円錐面フオイル軸受
の一般的な機能について述べる。

円錐面軸受は円錐面に沿つて発生する流体膜圧
力を利用して径方向および軸方向の負荷能力を発
生させる構造を有し、ジヤーナル軸受とスラスト
軸受との機能を合せ持つ単一の軸受である。そし
て、円錐半角をθとし、円錐面に垂直に発生する
流体膜圧力の総和をＦとすれば、径方向の負荷能
力F_Rおよび軸方向の負荷能力F_Tは次式で表わせ
る。

F_R＝Fcosθ，F_T＝Fsinθ さて、本実施例の円錐面フオイル軸受の作用を
説明する。

起動および低回転時は、第３図に示す如く軸受
面となる内方側のフオイル４ｂの表面５が真円状
のプレーン軸受として作動する。プレーン軸受は
優れた負荷能力を有する形式であり、起動時の軸
浮上を容易にする。また、平滑面であるために、
接触面圧が低く耐摩耗性の点で優位である。高速
回転時は、軸受隙間１２に発生する流体膜の圧力
は高くなつて、第４図に示す如く内・外のフオイ
ル４ａ，４ｂは弾性変形して波状に変形する。こ
の波状変形の軸方向分布は線状凸起３の加工角度
βに対応し、かつ発生圧力に関係する。スパイラ
ル状に配した線状凸起３による波状変形の結果、
内方側のフオイル４ｂの表面５はスパイライルグ
ルーブ状の軸受面が創生される。

この高速回転時では、軸受が真円状のプレーン
軸受であるとすると、この軸受は軸１０の偏心に
基づく楔膜により圧力を発生する形式であり、軸
自重が一定の場合などのように径方向静荷重が一
定の場合には、偏心率が小さくなつてバランスす
るが、軸方向の力が増加するときには偏心率が小
さいために大きな負荷能力が出せない。

しかしながら、本実施例の円錐面フオイル軸受
は高速回転時スパイラルグループ軸受としての機
能を有するので偏心率の減少にも拘わらず、その
ポンプ効果により優れた圧力発生機構をもち、径
方向、軸方向ともに高負荷能力を有する。特に、
高速のターボ機械では軸が軽量で径方向荷重が小
さいので、高速下で高スラストカを発生する。

従つて、上記実施例によれば軸受部である積層
フオイル４が回転数の関数として弾性変形するの
で、起動ないし低速回転時や高速回転時の軸受特
性を可及的に向上することができる。

また、弾性フオイル構造としたことにより軸受
部ないし軸受面が軸１０の遠心膨張・熱変形に対
応できるので、高温（低温）化、高速化を可能に
し、また異物の侵入に対する許容度が大きい。こ
のため流体（気体、液体）をプロセス流体とする
すべての高速ターボ機械、例えばターボチヤージ
ヤ、ターボ圧縮機、ターボ膨張機、ターボ冷凍機
等に適用することにより大きな利点が得られる。
特に、ガス軸受の場合、軸受損失が大幅に小さく
なるのでターボ機械等の高効率化を達成できる。

なお、軸受部を構成するフオイル４の線状凸起
３はフオトエツチング等により加工が容易である
と共に、積層フオイル４は軸受ケース７内に挿入
した後縮径状態を解除するだけで収納できるので
組立てがきわめて容易となる。

第５図〜第６図は本考案をジヤーナル軸受に適
用した第２実施例を示すものであり、帯状の弾性
フオイル２４の背面２２にヘリングボーン形に線
状凸起２３を配設している。これによれば、円錐
面フオイル軸受と異なり、軸方向荷重を受け持ち
機能はないが、高速時に弾性フオイル２４の表面
２５がヘリングボーン状に変形し、軸受特性を格
段に向上させることができる。

［考案の効果］ 以上要するに本考案によれば次のような優れた
効果を発揮する。

(1) 起動ないし低速時はプレーン軸受として作動
するので、浮上特性に優れ耐摩耗性の点で有利
となり、高速時に軸受面が波状変形するので、
グループ（スパイラルやヘリングボーン等）軸
受としてポンプ効果を発揮させることができる
ので、負荷能力が可及的に高まる。

(2) １枚の弾性フオイルで軸受部を構成できるの
で、部品点数の大幅な低減がはかれると共に組
立てが容易であり、また線状凸起を一体的に設
けたので、フオトエツチング等により加工も容
易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を円錐面軸受に適用した場合の
弾性フオイルの巻回説明図、第２図は同弾性フオ
イルの展開図、第３図は同組立断面図、第４図は
同高速回転時のフオイル変形説明図、第５図は本
考案をジヤーナル軸受に適用した場合の弾性フオ
イルの巻回説明図、第６図は同展開図である。 図中、２，２２は弾性フオイルの背面、３，２
３は線状凸起、４，２４は弾性フオイル、４ａは
外方側の弾性フオイル、４ｂは内方側の弾性フオ
イル、５，２５は弾性フオイルの表面、７は軸受
ケースである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 長尺な弾性フオイルの背面にその幅方向と交差
   する斜めの線状突起を長さ方向にほぼ等間隔に且
   つ一体的に設け、この線状凸起を設けた弾性フオ
   イルの背面が径方向外方に向けられるように弾性
   フオイルを巻回すると共に、この巻回により外方
   側になる弾性フオイルの線状凸起間の表面に内方
   側の弾性フオイルの線状凸起が来るように積層さ
   せ、この積層フオイルを軸受ケース内に収納させ
   たことを特徴とするフオイル軸受構造。