JPH03504888A

JPH03504888A - 改良されたフオイルスラストベアリング

Info

Publication number: JPH03504888A
Application number: JP1507314A
Authority: JP
Inventors: アルストン，リー―バン　ギユ
Original assignee: アライド・シグナル・インコーポレーテツド
Priority date: 1988-06-07
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1991-10-24
Also published as: IL90494A0; EP0419575A1; US4871267A; WO1989012177A1

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】改良されたフォイルスラストベアリング（技術分野）本発明は流体力学に基づ（処理流体、ガス用のベアリング、特にアンダースプリングにより支承される複数のフォイル部材を一体に具備したスラストディスクを備えるフォイルスラストベアリングに関する。

（背景技術）処理流体あるいはガス用のベアリングは多方面の分野で使用されている。一般にこのベアリングには２つの相対移動可能な部材が包有され、両部材間に形成された所定の間隙には空気等の流体が充満されて両部材間の接触を好適に防止するくさびのような役割を果たしている。

流体ベアリング、特に流体力学に基づくガスベアリングは相対移動可能な部材間の間隙に複数のフォイルを配設する構成をとるように開発されている。このようなフォイルは一般に薄手で柔軟なシート態様であり、互いに隣接するフォイル面間に生じた流体力学的力により湾曲され得、従って通常のベアリングで故障を来すような極めて大きな負荷状態下でも良好な耐用性を持つ流体力学的特性が得られる。またこの種のフォイルにより、相対回転する部材の偏位が吸収され且つ緩衝効果も得られる利点がある。

対象流体として比較的清浄な処理液あるいは外気が容易に入手可能であるから、このフォイルベアリングは特に高速回転機に好適である。多くの場合流体力学的に潤滑される流体ベアリングは２収束面の相対移動により圧力が流体フィルムに生じ十分に大きな負荷を支承できるが、場合によっては２システム面間の流体を外部から圧縮し負荷システムの能力を更に高める必要がある。外部から流体圧縮が実現されたベアリングは負荷システム能力を高めることができるが、同時に清浄な圧縮流体を供給する供給源に対する条件が厳しくなり不都合である。

更に相対回転部材間に柔軟なフォイルを好適に配置するため、各種の取付装置が提案されている。スラストベアリングの場合、これまで複数の個々に離間したフォイルを２支承部材の一方のフォイルディスクに装着せしめる構成がとられる（米国特許第３．６３５．５３４号参照）。

米国特許第４．６２４．５８３号に示されるように、従来はディスクに対しフォイルを個々に取り付ける必要があったが、一体のフォイルパッドを備え複数のフォイルを設ける必要のないスラストベアリングのディスクが最近開発されている。この発明の発明者は本願の発明者と同一である。

米国特許第４．６２４．５８３号のスラストベアリングのディスクには２つの問題があることが判明している。第１に、動作状態下では個々のフォイルがフラッタリングするため、各フォイルの先端縁部がスラストランナと接触しスラストベアリングディスクが摩耗し易く、故障し勝ちになる。第２の問題は、回転するスラストランナと制止するスラストランナとの間に生じる圧力がフォイル部材またはスラストランナの半径方向外側の縁部において零となり、ここでも接触あるいは摩耗が生じスラストベアリングフォイルが次第に損耗することになる。

（発明の開示）本発明の目的はフォイル部材の半径方向外側の縁部に円周ステップ部をスタンピング処理し、フォイル部材の先端縁部及び後端縁部に半径方向外側に延びるスロットに整合させて剛性のタブを設けることにより、上記の問題を解決したフォイルスラストベアリングのディスクを提供することにある。

（図面の簡単な説明）第１図は本発明によるフォイルスラストベアリングの分解斜視図、第２図は第１図のフォイルスラストベアリングのディスクの拡大斜視図、第２Ａ図はディスクのＵ字形スロットに代わる実施態様のＬ字形スロットの斜視図、第３図は第２図のディスクの部分３の部分斜視図、第４図は本発明の他の実施例におけるディスクの斜視図、第５図は本発明の更に他の実施例のディスクの斜視図である。

（発明を実施する最良の形態）第１図を参照するに、シャフト１２を有するスラストランナ１０が処理流体用のスラストベアリング１５を介在してスラストプレート１４に枢支される。スラストベアリング１５にはディスク１６とアンダースプリング１８が包有される。ディスク１６のインデント１９はディスク１６をスラストプレート１４に対し固定するためである。ディスク１６の主支承面には半径方向内側へ向かって収束するような形状に設けられた複数の一体パッド２０が具備されている。これらの複数の一体バッド２ｏはほぼ半径方向に延びる複数のスロット２２により区画される。ディスク１６の主支承面の歯体パッド２ｏの半径方向外側には円周ステップ部２４が形成される。ディスク１６の拡散ランプ面２５はスロット２２の半径方向内側の端部とディスク１６の内径部との間に設けられる。

アンダースプリング１８の表面には交互に半径方向に延びる複数の上うね部２６と下うね部２８が設けられ、ディスク１６に対し予荷重を与え且つディスク１６を支承している。上うね部２６は下うね部２８の平面から上方へ延びて複数の歯体パッド２ｏを支承する。上うね部２６の外周縁部はディスク１６の円周ステップ部２４との間で干渉が生じないようトリミングされている。

アンダースプリング１８の突起部２９はディスク１６のインデント１９と整合され、スラストベアリング１５の回転を阻止し固定するよう機能する。

第２図及び第３図にはディスク１６の詳細が示される。複数の歯体パッド２０がスロット２２により区画され、スロット２２自体はほぼＵ字状に成形されており、Ｕ字の底辺部分は半径方向に整合される。スロット２２はまた第２Ａ図に示されるようにＬ字状のスロット２２としても形成可能である。第３図にはディスク１６の一部が拡大して示されており、この図から明らかなように歯体パッド２０の半径方向外側の縁部における円周ステップ部２４の高さは歯体パッド２０の先端縁部３ｏの高さｈｌから歯体パッド２０の後端縁部３２での高さｈ２ヘスラストランナ１ｏの回転方向に沿って次第に増大するよう構成され。このようにステップ状に高さが変えられているので、一体バッド２ｏは効果的に傾斜せしめられ歯体バンド２０とスラストランナ１０との間の後端縁部３２における間隙が減少される。

更に、スラストランナ１０の外縁はディスクＩ６の円周ステップ部２４を越えて延るように設けられており、ステップ部２４より小さな半径の歯体パッド２０の外縁部において歯体パッド２０とスラストランナ１０との間で間隙なく存在する流体の圧力がより緩やかに降下され得、一体バツド２０の外縁部において動作中の接触が大巾に減じられる。円周ステップ部２４により、柔軟なディスク１６の剛性が増大され、スロット２２の半径方向外側の縁部での湾曲が低減される。

ディスク１６は好適な金属フォイル板から単一のスタンピング作業工程により形成可能であり、これによりスロット２２が形成され、円周ステップ部２４及び一体パッド２０の傾斜面も具備される。一方歯体バッド２０を２工程、即ち第１の工程でエツチングまたはスタンピング処理することによりスロット２２を形成し、次の第２の工程でスタンピング処理することにより円周ステップ部２４及び一体パツド２０の傾斜面を形成してもよい。一体パッド２０の先端縁部３０での円周ステップ部２４の高さｈｌはＯ，００１ｃｍ〜０．０２５ｃｍの範囲内にし、 −力抜端縁部３２の高さｈ２はｈｌ＋　０．００２　ｃｍ〜ｈｌ十０．０２ｃｍの範囲内にし得るが、高さｈｌを約０．００６　ｃｍに、また高さｈ２を約０．０１ｃｍにすることが好ましい。

第４図には別の実施例のディスク１６’が示されており、この場合ディスク１６ ’の半径方向内側の縁部は主支承面からずらされ、一体バンド２０の半径方向内側の縁部に内円周ステップ部３４が形成される。内円周ステップ部３４により柔軟なディスク１６′の剛性が増大され、また一体パッド２０より内径が小さなスラストランナ１０と歯体パッド２０の内径部との接触摩耗が防止される。内円周ステップ部３４はスタンピング作業中、円周ステップ部２４と同時に形成可能である。

第５図には更に別の実施例のディスク１６′が示されており、この場合一体バッド２０、スロット２２及び円周ステップ部２４に加えて、複数のタブ３６が具備される。タブ３６は半径方向外側へ延びる複数のスロット２２と整合されているので、柔軟なディスク１６′の剛性が局部的に増大され得る。このタブ３６はディスク１６′全体の外径を単に増加させる即ち外側へ突出するよう形成されることが好ましいが、これによりスラストベアリング１５の剛性が歯体バンド２０に悪影響を与える程度に高くなる危惧もあるから、負荷条件に適合するような柔軟性を充分に維持することを企図する。一方タブ３６により歯体パッドのフラッタリングにより先端縁部の摩耗が大幅に減少され得、且つスロット２２の外端部からディスク１６′の縁部へ向かって生じるような、疲労によるクラックの発生を抑え、故障の危険性を低下できることが判明している。タブ３６は全体としてディスク１６’の半径の１〜３０％、好ましくは半径の約１５％だけディスク１６ ′の円周部から突出する。更にタブ３６にはほぼスロット２２と整合し且つ半径方向に延びる拡散ランプ面３８を具備させ得、これにより歯体パッド２０の後端縁部３２と歯体パッド２０の先端縁部３０との間の高さを異ならしめることも可能である。

国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

（１）相対回転可能な部材（１０、１４）を軸受するように設けられた柔軟なフォイルスラストベアリング用の柔軟なフォイルスラストベアリングディスク（１６）であつて、ディスクは金属フォイルディスクとして構成され、ディスクには半径方向に延びる複数のスロット（２２）が具備され、スロットによりその間に実質的に半径方向内側へ収束する一体バツド（２０）が区画され、一体バツドによりディスクの主面が形成されており、柔軟なフオイルスラストベアリングデイスクには剛性を増大する剛性増加部が具備されてなることを特徴とするフオイルスラストベアリングデイスク（１６）。
（２）剛性増加部にはディスク（１６）の外縁部をディスクの主面からずらして形成された円周ステップ部（２４）が包有され、円周ステップ部（２４）は一体バツド（２０）の外縁部をなしてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のフオイルスラストベアリングデイスク（１６）。
（３）剛性増加部には複数のタブ（３６）が包有され、タブは半径方向外側へ延びる複数のスロット（２２）に合わせてディスク（１６）の外円周部から延設されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載のフオイルスラストベアリングデイスク（１６）。
（４）一体バツド（２０）の円周ステップ部（２４）の先端縁部が第１の高さｈ１に、後端縁部が第２の高さｈ２にされ、第２の高さが第１の高さより大にされてなることを特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項記載のフオイルスラストベアリングデイスク（１６）。
（５）ディスク（１６）の内縁部が主面からずらされ、一体バッド（２０）の半径方向内側の縁部に内円周ステップ部（３４）が設けられてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項記載のフオイルスラストベアリングデイスク（１６）。
（６）複数のタブ（３６）がディスク（１６）の半径部の約１〜３０％だけ半径方向に突出されてなることを特徴とする特許請求の範囲第３項〜第５項のいずれか１項記載のフオイルスラストベアリングデイスク（１６）。
（７）複数のスロット（２２）が円周ステップ部（２４）内へ延びるように設けられ、円周ステップ部（２４）が一体バッド（２０）の半径方向内側の縁部をなしてなることを特徴とする特許請求の範囲第２項〜第６項のいずれか１項記載のフオイルスラストベアリングデイスク（１６）。
（８）第１の高さｈ１が０．００２ｃｍ〜０．０２５ｃｍの範囲内に、第２の高さｈ２が高さｈ１に０．００１ｃｍ〜０．０１ｃｍの範囲にされてなることを特徴とする特許請求の範囲第２項〜第７項のいずれか１項記載のフオイルスラストベアリングデイスク（１６）。
（９）金属フォイルディスクを準備する工程と、ディスクに実質的に半径方向に延びる複数のスロット（２２）を形成する工程と、ディスク（１６）をスタンピング処理してディスクの半径方向外側の縁部をディスク（１６）の主面からずらし、且つ半径方向に延びるスロット（２２）により区画される一体バッド（２０）の先端縁部から後端縁部に向け高さが次第に大きくなるよう主面に複数の一体バツド（２０）を傾斜させて形成する工程とを包有してなる一体バッド（２０）を有するフォイルスラストベアリングのディスクを製造する方法。