JPH068651B2 - 可動物体を用いた可変絞り形静圧軸受 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は可変絞り形静圧軸受の改良に係り、さらに詳し
くいえば、一段目固定絞りと二段目固定絞りを備え、二
段目固定絞りが可動物体からなる可動物体を用いた可変
絞り形静圧軸受に関する。

〔従来の技術〕

従来の可変絞り形静圧軸受には、ダイヤフラム方式のも
のや、スプリング併用方式のもの、さらに可動物体によ
る絞りで可動部が別の固定軸受に支持されているもの等
がある。以下その概略を第１０図乃至第１２図により説
明する。

第１０図はダイヤフラム方式を示す。今、負荷軸５６の
負荷が増すと、軸受ポケット５４の内圧が上がりダイヤ
フラム５０は下に押し下げられ、ダイヤフラム５０と軸
受本体５５との隙間５２が大きくなる。これにより流体
圧力供給部５１の圧力Ｐｓにより、流通路５３を通り、
軸受ポケット５４に流体が流れてその内圧が高くなり、
負荷軸５６の変位を防止して剛性を保ちつつ、隙間５７
より排出される。

第１１図はスプリング併用方式を示す。今、負荷軸６６
の負荷が増すと、軸受ポケット６４の内圧が上がり、ダ
イヤフラム６０は上に押される。そこでダイヤフラム６
０の下部の流量調節隙間６３が大きくなり、供給口６２
からの流体供給量が増し、軸受ポケット６４の内圧が高
まり、負荷軸６６の変位を防止して剛性を保ちつつ、隙
間６８より排出される。

第１２図は可動物体による絞り軸受の例を示す。無孔可
動物体リング絞り７０は、軸受本体７４の外の固定軸受
７５内において第１供給口７１からの供給圧Ｐ_１によっ
て支持され、隙間７７を通り排出され、一方その内周側
には軸受本体７４との隙間内に第２供給口７２からの供
給圧Ｐ_２の流体が供給されている。供給圧Ｐ_２による流
体は、軸受本体７４と負荷軸７６の間の隙間７３を通り
排出される。今、負荷軸７６の負荷が下向に加わると、
可動物体リング絞り７０と軸受本体７４と隙間の内圧が
上がり、可動物体リング絞り７０は下方に押し下げられ
る。それにより軸受本体７４と可動物体リング絞り７０
との隙間が大きくなり、ここを通り供給圧Ｐ_２による流
量が増して、隙間７３の内圧が上がる。

一方負荷軸７６の上部側では可動物体リング絞り７０が
下方に押し下げられるので、時受本体７４と可動物体リ
ング絞り７０との隙間が小さくなり、供給圧Ｐ_２による
流量は絞られ、負荷軸７６の上部側の隙間７３の内圧は
下がる。このように負荷軸７６の上下に位置する軸受本
体７４との間の隙間７３の圧力差により、負荷軸７６の
変位を防止して剛性を保つ。

さらに、二段の絞り部を有する技術も提案されており
（例えば、特開昭５１−８７６４８号公報参照）、また
可動物体による絞りを有する技術も提案されている（例
えば特公昭３８−２１６５９号公報，特開昭４８−８８
３４５号公報，実公昭４４−１１５３１号公報，特公昭
５３−３７４９１号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のダイヤフラム方式とか、スプリング併用方式の可
変軸受では、ダイヤフラム、スプリングの剛性が軸受の
剛性に影響し、さらに絞りが一段であるために、無限大
剛性の負荷範囲が狭くなる。そこでダイヤフラム、スプ
リングの剛性を注意深く選ぶ必要が生じる。またこれら
の流量調節要素が軸受外に設けられているために構造が
複雑で大型となり、必然的に高価となるという経済的不
利な問題点を生じていた。

上記従来の可動物体による絞り軸受では、可能物体によ
る絞りを、別の固定軸受による支持が必要であり、さら
に絞りが一段であるため、無限大剛性の荷重範囲が狭く
なると同時に構造が複雑で大型となり、高価となるとい
う経済的不利な問題点が生じていた。

さらに、上記二段の絞り部を有する技術、可動物体によ
る絞りを有する技術においては、それぞれ可動物体によ
って、流体の流量を調節することで、絞りを調整してい
るため、絞り自体が変化する。即ち、一段目或は二段目
の絞りの強さが、可動物体の移動に依存する技術であ
り、このように可動物体によって絞りの強さが依存する
技術では荷重が変化しても軸受すきまがまったく変化し
ないという無限大剛性軸受を実現することはできない。
そして、高い剛性を得るためには、別途、可動物体の支
持剛性と供給圧力の値を適当に選定する必要があるとい
う問題がある。

言い替えれば、従来の可動物体を用いた軸受では供給圧
力や負荷荷重の変化によって、軸受特性が大きく変化し
てしまうという不都合がある。

本発明の目的は、軸受内部に一段目絞りと二段目絞りを
内蔵した軸受構造を簡素化でき、別個の流量調節要素に
よることなく、流体の流量を自動的に調節して、荷重範
囲の極めて広い無限大剛性を得ると同時に簡便で小型か
つ経済性のある軸受を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の可動物体を用いた可変絞り形静圧軸受は、負荷
軸と間隙をおいて配設され、一段目絞りと二段目絞りが
内蔵された静圧軸受であって、該静圧軸受は、軸受本体
と、該軸受本体に形成された流体供給口と、該流体供給
口から流入する流体を絞ると共に流体の流出側に形成さ
れた下部ポケット部を備えた一段目固定絞りと、該一段
目固定絞りから流入する流体の流量を絞ると共に流体の
流出側に形成された上部ポケット部を有する可動物体か
ら二段目固定絞りと、該二段目固定絞りと反負荷軸側の
軸受本体側に形成された流体排出口と、を備え、前記負
荷軸の変動に伴って生じる可動物体からなる二段目固定
絞りの流体力の釣合を利用した運動により、前記流体排
出口から流出する流体の流量を調節し、前記可動物体か
らなる二段目固定絞りを通過する流量を調節してなるこ
とを特徴とする。

請求項２を発明は、一段目固定絞りと、可動物体からな
る二段目固定絞りを、それぞれ多孔質物体による絞りと
したものであり、 請求項３の発明は、一段目固定絞りを多孔質物体による
絞りとし、可動物体からなる二段目固定絞りを毛細管孔
を有する物体による絞りとしたものであり、 請求項４の発明は、一段目固定絞りを多孔質物体による
絞りとし、可動物体からなる二段目固定絞りを無孔可動
物体と軸受本体との細隙による絞りとしたものであり、 請求項５の発明は、一段目固定絞りと、可動物体からな
る二段目固定絞りを、毛細管孔を有する物体による絞り
としたものであり、 請求項６の発明は、一段目固定絞りを毛細管孔を有する
物体による絞りとし、可動物体からなる二段目固定絞り
を多孔質物体による絞りとしたものであり、 請求項７の発明は、一段目固定絞りを毛細管孔を有する
物体による絞りとし、可動物体からなる二段目固定絞り
を無孔可動物体と軸受本体との細隙による絞りとしたも
のであり、 請求項８の発明は、ジャーナル軸受であり、請求項１か
ら請求項７記載の可動物体を用いた可変絞り形静圧受軸
におけるスラスト軸受を複数個使用することを特徴と
し、 請求項９の発明は、一段目固定絞りをオリフイス効果に
よる絞りとしたものである。

〔作用〕

本発明の作用を請求項１の実施例を示す第１図（ａ）
（ｂ）に示す基本原理図に基づいて説明する。

流体供給口２３より入った流体は、一段目固定絞り２１
を通り、下部ポケット部２８に入る。その後、流体は二
方向に分かれる。

流体の一つは、可動物体からなる二段目固定絞り２２を
通り、上部ポケット部２９に入り、その後、負荷軸２７
と軸受本体２６の上面との隙間２５を通り外部に排出さ
れる。

流体の他の一つは、可動物体からなる二段目固定絞り２
２の下部を通り、流体排出口２４より排出される。この
ような軸受構造にすることにより、次のような圧力補償
作用を得ることができる。

今、ある釣合いの状態から負荷軸２７の負荷が増加する
と、負荷軸２７は、第１図（ａ）（ｂ）において下方に
変位する。すると負荷軸２７の下部側の隙間２５が狭く
なり、この隙間２５を通過する流体流量が減少するた
め、負荷軸２７の下部側に位置する上部ポケット部２９
内の圧力が上昇する。この圧力の増加により可動物体は
下方に押しやられる。逆に負荷軸２７の上部側に位置す
る上部ポケット部２９内の圧力は低下する。

上記のように上部ポケット部２９内の圧力が上昇し、可
動物体に加わる流体力の釣合いにより、可動物体からな
る二段目固定絞り２２は、下方に押しやられる。これに
より可動物体からなる二段目固定絞り２２の下部と流体
排出口２４の入口との間隙は狭くなって、排出流量が少
なくなる。これによって一段目固定絞り２１のポケット
２８内圧力が増加し、下部ポケット部２８からの流体
は、可動物体からなる二段目固定絞り２２を通り、上部
ポケット部２９に流れて、その圧力を高めて負荷軸２７
の変位を防止する。

即ち、可動物体からなる二段目固定絞り２２を通過する
流量は、可動物体に作用する流体力の釣合により、可動
物体が移動することによって制御される。このような構
造とすることによって、理論的には荷重が変化しても軸
受すきまがまったく変化しない無限大剛性軸受を実現す
ることが出来る。またこの軸受では一段目及び二段目の
絞りが共に固定絞りであることから、供給圧力や負荷荷
重が変化しても絞りの強さが変化しない。したがって上
述のような構成だけで無限大剛性が得られ、供給圧力や
負荷荷重の変化によって影響を受けることが全くない。

〔実施例〕

第１図（ａ）（ｂ）は本発明の請求項１の基本原理を示
したものである。第１図（ａ）はスラスト軸受、第１図
（ｂ）はジャーナル軸受の場合を示す。

第１図（ａ）（ｂ）で示すように、本例の静圧軸受は、
負荷軸２７と間隙（或は隙間）２５をおいて配設され、
軸受本体２６と、この軸受本体２６に形成された流体供
給口２３と、流体排出口２４とを備えており、一段固定
目絞り２１と可動物体からなる二段目固定絞り２２が内
蔵されている。

一段目固定絞り２１は、流体供給口２３から流入する流
体を絞ると共に流体の流出側に形成された下部ポケット
部２８を備えている。

可動物体からなる二段目固定絞り２２は、上記一段目固
定絞り２１から流入する流体の流量を絞ると共に流体の
流出型に形成された上部ポケット部２９を備えている。

上記流体排出口２４は、上記二段目固定絞り２２側で、
反負荷軸２７側の軸受本体２６側に形成されている。

第１図（ａ）（ｂ）において、負荷軸２７の負荷が増加
すると、負荷軸２７は下方に変位する。すると負荷軸２
７の下部側の隙間２５が狭くなり、負荷軸２７の下部側
の隙間２５を通過する流体流量が減少するため、負荷軸
２７の下部側に位置する上部ポケット部２９内の圧力が
上昇する。逆に負荷軸２７の上部側に位置する上部ポケ
ット部２９内の圧力は低下する。そして、可動物体に加
わる流体力の釣合いによって、可動物体からなる二段目
固定絞り２２が下がり、同時に、可動物体からなる二段
目固定絞り２２の下部と流体排出口２４の入口との間隙
が狭くなり、流体排出口２４からの流体の排出が少なく
なる。そのことにより一段目固定絞り２１を通った流体
の多くは可動物体からなる二段目固定絞り２２を通り、
上部ポケット部２９の内圧を高めて負荷軸２７の変位を
防止する。

第２図（ａ）（ｂ）から第７図（ａ）（ｂ）、第８図及
び第９図（ａ）（ｂ）は他の請求項に対応する各発明の
実施例を示す。

第２図（ａ）（ｂ）は請求項２記載の発明に対応する実
施例を示す。

この実施例では、一段目固定絞り２１、可動物体からな
る二段目固定絞り２２を、多孔質物体による絞りとする
実施例であり、その作動は第１図（ａ）（ｂ）による作
用と同様である。

第３図（ａ）（ｂ）は請求項３記載の発明に対応する実
施例を示す。この実施例では、一段目固定絞り２１を多
孔質物体による絞りとし、可動物体からなる二段目固定
絞り２２を毛細管孔を有する物体による絞りとする実施
例であり、その作動は第１図（ａ）（ｂ）による作用と
同様である。

第４図（ａ）（ｂ）は請求項４記載の発明に対応する実
施例を示す。この実施例では、一段目固定絞り２１を多
孔質物体による絞りとし、可動物体による二段目固定絞
り２２を無孔可動物体と軸受本体２６との細隙による絞
りとする実施例であり、その作動は第１図（ａ）（ｂ）
による作用と同様である。

第５図（ａ）（ｂ）は請求項５記載の発明に対応する実
施例を示す。この実施例では、一段目固定絞り２１と、
可動物体からなる二段目固定絞り２２を毛細管孔を有す
る物体とする実施例であり、その作動は第１図（ａ）
（ｂ）による作用と同様である。

第６図（ａ）（ｂ）は請求項６記載の発明に対応する実
施例を示す。この実施例では、一般目固定絞り２１を毛
細管孔を有する物体による絞りとし、可動物体からなる
二段目固定絞り２２を多孔質物体による絞りとする実施
例である。その作動は第１図（ａ）（ｂ）による作用と
同様である。

第７図（ａ）（ｂ）は請求項７記載の発明に対応する実
施例を示す。この実施例では、一段目固定絞り２１を毛
細管孔を有する物体による絞りとし、可動物体による二
段目固定絞り２２を無孔可動物体を軸受本体２６との細
隙による絞りとする実施例である。その作動は第１図
（ａ）（ｂ）による作用と同様である。

第８図は請求項８記載の発明に対応する実施例を示す。

この実施例では、符号３０で示すものが、請求項８記載
の発明に係るスラスト軸受であって、請求項５記載の発
明に係るスラスト軸受｛第５図（ａ）｝を２個使用し、
それに対応して固定絞り３１を使用したものである。

その作動は第１図（ａ）による作用と同様であり、上
下、左右の荷重変動に対しての高い剛性を得る実施例で
ある。

第９図は請求項９記載の発明に対応する実施例でジャー
ナル軸受の場合を示す。第１図における一段目固定絞り
２１を４１のオリフイス効果による絞りとし、４２の無
孔可動物体による絞りを二段目固定絞りとした場合であ
る。その作動は第１図（ａ）（ｂ）による作用と同様で
ある。

〔発明の効果〕

本発明では、流体供給口から流入する流体を絞ると共に
流体の流出側に形成された下部ポケット部を備えた一段
目固定絞りと、この一段目固定絞りから流入する流体の
流量を絞ると共に流体の流出側に形成された上部ポケッ
ト部を有する可動物体からなる二段目固定絞りと、この
二段目固定絞りと反負荷軸側の軸受本体側に形成された
流体排出口と、を備え、前記負荷軸の変動に伴って生じ
る可動物体からなる二段目固定絞りの流体力の釣合を利
用した運動により、前記流体排出口から流出する流体の
流量を調節し、可動物体からなる二段目固定絞りを通過
する流量を調節した構成としたので、供給圧力や負荷荷
重の大きさに関わりなく、常に無限大剛性を達成でき
る。またこの軸受では一段目および二段目の絞りが共に
固定絞りであることから、供給圧力や負荷荷重が変化し
ても絞りの強さが変わらない。したがって簡単な構成に
より無限大剛性が得られ、供給圧力や負荷荷重の変化に
よって無限大剛性が得られなくなるということがまった
くない。

以上のように本発明によれば、軸受内部に一段目絞りと
二段目絞りを内蔵した軸受構造を簡素化でき、別個の流
量調節要素によることなく、流体の流量を自動的に調節
して、荷重範囲の極めて広い無限大剛性を得ると同時に
簡便で小型かつ経済性のある軸受を提供できる。

次に各請求項については上述の効果の外に以下に述べる
効果も生じる。

請求項２記載の発明によれば、絞り流体が液体又は気体
のいづれの場合においても良い剛性が得られる。

請求項３記載の発明によれば、絞り流体が液体の場合に
良い剛性が得られる。

請求項４記載の発明によれば、絞り流体が液体又は気体
のいづれの場合においても良い剛性が得られる。

請求項５記載の発明によれば、絞り流体が液体の場合に
良い剛性が得られる。

請求項６記載の発明によれば、絞り流体が液体の場合に
良い剛性が得られる。

請求項７記載の発明によれば、絞り流体が液体の場合に
良い剛性が得られる。

請求項８記載の発明によれば、大型ジャーナル軸受の場
合に良い剛性が得られる。

請求項９記載の発明によれば、絞り流体が液体又は気体
のいづれの場合にも良い剛性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は請求項１に記載の本発明の基本原
理を説明する図であり、（ａ）はスラスト軸受、（ｂ）
はジャーナル軸受を示す。 第２図（ａ）（ｂ）から第７図（ａ）（ｂ）、第８図及
び第９図（ａ）（ｂ）はそれぞれ請求項２から８及び９
の実施例を示す図である。 第９図の（ａ）はジャーナル軸受の実施例で（ｂ）はそ
のオリフイスの拡大図である。 第１０図から第１２図は従来の技術についての例を示
し、第１０図はダイヤフラム方式、第１１図はスプリン
グ併用方式、第１２図は可動物体による絞りの例を示
す。 図において、 ２１…一段目固定絞り、 ２２…可動物体による二段目固定絞り、 ２３…流体供給口、 ２４…流体排出口、 ２５…負荷軸と軸受本体との隙間、 ２６…軸受本体、 ２７…負荷軸、 ２８…下部ポケット部、 ２９…上部ポケット部、 ３０…請求項８記載のスラスト軸受、 ３１…固定絞り、 ３２…流体排出口、 ３３…ジャーナル負荷軸、 ４１…オリフイス絞り、 ４２…無孔可動物体による絞り（リング状）、 ４３…流体供給口、 ４４…流体排出口、 ４５…負荷軸、

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】負荷軸と間隙をおいて配設され、一段目絞
   りと二段目絞りが内蔵された静圧軸受であって、該静圧
   軸受は、軸受本体と、該軸受本体に形成された流体供給
   口と、該流体供給口から流入する流体を絞ると共に流体
   の流出側に形成された下部ポケット部を備えた一段目固
   定絞りと、該一段目固定絞りから流入する流体の流量を
   絞ると共に流体の流出側に形成された上部ポケット部を
   有する可動物体からなる二段目固定絞りと、該二段目固
   定絞りと反負荷軸側の軸受本体側に形成された流体排出
   口と、を備え、前記負荷軸の変動に伴って生じる可動物
   体からなる二段目固定絞りの流体力の釣合を利用した運
   動により、前記流体排出口から流出する流体の流量を調
   節し、前記可動物体からなる二段目固定絞りを通過する
   流量を調節してなることを特徴とする可動物体を用いた
   可変絞り形静圧軸受。
2. 【請求項２】一段目固定絞りと、可動物体からなる二段
   目固定絞りを、それぞれ多孔質物体による絞りとする請
   求項１記載の可動物体を用いた可変絞り形静圧軸受。
3. 【請求項３】一段目固定絞りを多孔質物体による絞りと
   し、可動物体からなる二段目固定絞りを毛細管孔を有す
   る物体による絞りとする請求項１記載の可動物体を用い
   た可変絞り形静圧軸受。
4. 【請求項４】一段目固定絞りを多孔質物体による絞りと
   し、可動物体からなる二段目固定絞りを無孔可動物体と
   軸受本体との細隙による絞りとする請求項１記載の可動
   物体を用いた可変絞り形静圧受軸。
5. 【請求項５】一段目固定絞りと、可動物体からなる二段
   目固定絞りを、毛細管孔を有する物体による絞りとする
   請求項１記載の可動物体を用いた可変絞り形静圧軸受。
6. 【請求項６】一段目固定絞りを毛細管孔を有する物体に
   よる絞りとし、可動物体からなる二段目固定絞りを多孔
   質物体による絞りとする請求項１記載の可動物体を用い
   た可変絞り形静圧軸受。
7. 【請求項７】一段目固定絞りを毛細管孔を有する物体に
   よる絞りとし、可動物体からなる二段目固定絞りを無孔
   可動物体と軸受本体との細隙による絞りとする請求項１
   記載の可動物体を用いた可変絞り形静圧軸受。
8. 【請求項８】請求項１から請求項７記載の可動物体を用
   いた可変絞り形静圧受軸におけるスラスト軸受を複数個
   使用することを特徴とするジャーナル軸受。
9. 【請求項９】一段目固定絞りをオリフイス効果による絞
   りとする請求項１記載の可動物体を用いた可変絞り形静
   圧軸受。