JPS59103017A - 流体力学的箔軸受 - Google Patents

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】 典型的には、流体力学的軸受においては、ハウンンク内
に回転可能に収容された軸は所定の予負荷または張力の
下で該軸の軸線に平行な一連の線接触で該軸を包む。ハ
ウシンクから片持ち支持された一連の箔により包囲され
ている。この包囲は軸の表面のまわりに一連の侯状ポケ
ットを発生する。このポケットに対する軸の相対的高速
回転は軸表面と箔との間の周囲空気等の流体を一掃また
は引出してきわめて低摩擦の支持ガス膜を発生する粘性
せん断を発達もしくは誘起する。予負荷は軸受の剛度（
抗力）および始動トルク等のその作動特性に有意に形容
する。

このような軸受は高速度ではよく働くが、誘起される粘
性せん断支持膜が存在しない始動時および惰行時には難
点がある。始動時には、軸はハウシンクの底にあってそ
の上を引きずられて大きな始動トルクおよび回転する軸
の中心軸のスタート位置と最終位置との間の大きな偏心
を発生する。この偏心はターホチャーシャ等のある適用
例においては望ましくないものである、というのはかか
る軸子心合は効率を低下させるからである。ターホチャ
ーシャ環境で遭遇する他の問題としては、箔が装着され
るハウシングの熱膨張があシこれは箔の予負荷に影響し
、また頻繁な始動および停止による箔摩耗もありこれも
張力せたは予負荷に影響する。

従来技術は箔張力を調節自在とした幾つかの箔軸受を開
示している。即ち米国特許第３．５０６，３１４号は一
端がハウシンクの内側から吊され他端が手動調節可能な
ナツトから吊されたスリングの形態をなす幾つかの箔に
よｐ軸をハウシング内に装架してスリングが短くされ従
って軸に対して締付けられることを可能としたタービン
適用例における箔軸受を開示している。更に、米国特許
第３，４３４，７６１号は一実施例において、片持ち支
持された包囲箔が軸表面に対してばね負荷されハウシン
グ内に螺入さればねと係合可能な調節ねじが軸に対する
箔の張力を増犬寸たは減少させるべく手動で調節自在に
なされたターホエキスパンタ適用例における箔軸受を開
示している。

これらの方式の欠点は谷筋が別々に手動で調節されねば
々らないから谷筋の迅速且つ簡単な同時的な張力調節が
不可能であるということである。捷た、谷筋は軸角回転
速度等の種々の軸受パラメータに応じて、あるいは温度
を考慮に入れるために、同時且つ自動的に調節されるこ
ともできない。

本願の特許請求の範囲第１項の前文は前記米国特許第３
．４．３４．．７６１号の開示を考慮に入れたものであ
る。

本発明に底流する問題は片持ち式箔軸受の箔が箔により
流体力学的に支持された軸に対する箔の予負荷を連続的
に調節しうるようにするための調節特徴を与えるという
問題である。

この問題は本願の特許請求の範囲第１項に明記された手
段により解決しうる。

これによシ、箔は一時的または連続的基準で、そして必
要ならば軸受パラメータに応じた自動的基準で、迅速簡
単に且つ同時に張力調節されうる。

本発明に係る流体力学的箔軸受の好ましい一実施例にお
いては、軸方向軸が片持ち支持された軸受箔によりハウ
シングの内側に大体公知の形状で回転可能に支持される
。谷筋は軸を張力の下に周方向一連の線接触で包む。

しかし、箔は、ハウシングに従来通り強固に取付けられ
るのではなくて、ハウシング内の軸方向に延びるスロッ
ト内に回転可能に装着された回転可能なロッドの形態を
なす個々別々の箔マウントに係留される。この箔マウン
トは軸のまわりに周方向に配置されハウジングに対して
回転可能に支持された駆動輪歯車の爾と係合可能なそれ
ぞれの接近可能外歯付被駆動部分を有する。

輪歯車がウオーム歯車等の任意適宜の駆動手段により回
転ぜしめられて新たな相対位置に保持されると、箔マウ
ンｈｕハウジングに対して新たな角位置に回転して軸表
面に対する箔の張力を減少または増大せしめるだめの連
続的調節を肖える。従って箔の予負荷および軸受剛度は
始動時に増大して、軸をハウシンクから離れる方向に持
上げ偏心を減少せしめる。そして、増大する軸角速度に
応じて、箔張力は輪歯車を逆回転せしめることによシ減
せしめられて、流体力学的支持膜が形成し始めるにつれ
て摩擦を低下させる。加えて１箔張力は熱膨張または垂
み等の他の軸受パラメータに応じて、あるいは箔摩耗を
補償するために、調節されうる。

図面において、軸方向軸１０は全体的に円筒形のハウシ
ング１２内に受容され一連の７つの軸受層°１４により
包囲されている。箔１４は軸１０を一般に公知のパター
ンで包囲または包み、周方向の一連の平行軸方向線接触
で軸１０の表面と係合している。箔１４（は後述の手段
によりハウジンク１２に片持式に支えられている。

軸受層１４を与えられた調節位置にしての軸１０の作動
は公知で、周囲空気または他の流体が粘性せん新機構に
より箔包みで発生した楔状ポケット内に引込まれて箔１
４と軸１００間に支持カス膜を発生する。なおここで円
筒形ハウシングは便宜上のみ円筒形であって、箔が同じ
パターンで支持されれば他の何らかのハウシンクまたは
支持体も可能である。重要な要素は上述したような楔状
ポケットである。

ハウシング１２は全体的に半円筒形断面で箔１４の長さ
に大体等しい長さを有する周方向に均等に離隔し軸方向
に延びる７つのスロット１６を含む。スロット１６内に
は回転可能なロフト１８から成る７つの箔マウントが受
容されている。箔１４はピン２０によシロシト１８内に
従来通り係留されている。従来の軸受においては、箔１
４は同様なピン２゜によシ、シかし円筒形ハウシンク１
２の内面に直接係留される。各ロット１８の外側には弧
状に配列された一連の歯車歯２２が円筒形ハウシング１
２の外側から接近可能で、これらの歯車歯２２のすべて
は軸１０の中心軸に対して同心状に配列されロフト１８
の核部動部分を構成する。輪歯車２４ば１駆動機構を構
成しておシ、そしてロット１８の歯車歯２２と噛み合う
一連の歯車歯２６を含む。輪歯車２４は不図示の任意適
宜の手段によりハウジング１２に対して回転可能に支持
されている。

最後に、任意適宜の手段に′よｒ駆動されうる公知のウ
オーム歯車２８が輪歯車２４上の１組の外側歯車歯３０
と係合し輪歯車２４を）＼ウシフグ１２に対して任意所
望の位置に解除自在に保持し−Ｃいる。

作動に轟っては、輪歯車２４をウオーム歯車２８により
時計方向か反時計方向に回転させる。歯２６と歯２２の
係合によりロット１８がスロット１６内で回転し、これ
によシ軸１０の外側に対する箔１４の付勢を増大または
減少せしめる。従って、軸受始動時に、輪歯車２４は反
時計方向に回転せしめられて軸１０に対する箔１４の張
力または付勢を増大せしめうる。これにより軸１０はハ
ウジンク１２の底から離れる方向に所望の程度まで持上
げられ、軸１０の角回転速度が上述のごとく流体力学的
流体支持膜を生ぜしめるに充分となるまで支持される。

この時、輪歯車２４を時計方向に回転せしめて軸１０上
での箔１４の摩擦力を減少せしめてよい。ハウシング１
２に対する輪歯車２４の種々の角位置を軸１０上での箔
１４の張力または付勢に相関させるためにウオーム歯車
２８および輪歯車２４を目盛シ定めすることは比較的簡
単なことである。そしてウオーム出車２８は所望の位置
へと回転して軸１０の任意所望の回転速度において所望
の張力または付勢を発生すべく電子制御によりプログラ
ムされうる。従って、箔１４は同時に迅速且つ自動的に
軸１０に対して調節されうろことは明らかである。加え
て、軸１０に対する下側筒１４の張力または付勢は輪歯
車２４を定位置にセットするに先立って初期によシ高く
設定してよい。

張力の相対的変化は輪歯車２４の同じ総角回転に対しす
べての箔１４について等しい。加えて、高温環境におい
ては、円筒形ハウシンク１２は膨張し軸受筒１４の張力
または付勢を減少せしめる恐れがあるが、これを補償す
るために電子制御を用いて輪歯車２４を回転せしめれば
よい。張力を減少せしめる箔１４の摩耗も同様にして補
償すればよい。

ここに開示した実施例においてはその作動を根本的に変
更することなく種々の変形例が可能である。ハウシンク
１２の形状を異らしめてよいことはすでに述べた。加え
て、ロフト１８は他のある回転可能な方式で装着しても
よく、軸方向スロット１６は厳密には必要でない。歯車
歯２２はロット１８上のどこｒでも、例えは円筒形ハウ
シング１２の端部に位置せしめてもよく、ぞして想像さ
れうるようにロット１８の他側に位置せしめ内側ではな
く外側に歯をそなえた歯車により係合せしめられること
も可能である。ロット１８を同時に回転させ保持する他
の任意の手段を輪歯車２４に代えてもよい。

要約すると、上述のような実施例には下記の利点がある
。

ａ）箔軸受における箔張力および軸受剛度は初期にも軸
受作動時にも調節してよい。

ｂ）軸受筒の張力は軸速度に応じて同時に迅速且つ簡単
に調節されうる。

Ｃ）箔軸受は例えは始動トルクを低下せしめるために軸
偏心が制御されることを可能ならしめる。

ｄ）箔軸受は軸受筒の熱膨張および摩耗等の他のパラメ
ータに応じて軸受剛度が調節されることを可能ならしめ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る流体力学的箔軸受の好ましい実施例
の軸受、箔マウントおよび駆動輪歯車の、−都立面図に
よる断面図を示す。 〔主要部分の符号の説明〕 １０　軸方向軸　　１２・・・ハウシンク１４　箔　　
　　　１８・・箔マウント２２・・歯車歯　　　２４・
・・輪歯車２６・・歯車歯　　　２８・・・ウオーム歯
車歯　願　人　：　セネラル　モータースコーポレーシ
ョン 中　　　山　　　健　　　一層田平

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　軸表面に当接する複数の片持ち支持された箔によ
   シハウシンクに関して回転可能に支持された軸方向軸と
   、該軸表面に対する箔の予負荷を変化させるためにハウ
   シンクに関して調節可能に箔を装着するための手段を有
   する型式の流体力学的箔軸受において、 ハウジングに対して回転可能に支持され軸のまわりに同
   心状に配列され１、各々箔を取付けられることにより箔
   をハウシンクに片持ち式に支持し且つ各々被駆動部分を
   有する複数の軸方向に延びる箔マウントと、ハウシング
   に対して回転可能に支持され箔マウントの被駆動部分と
   係合して該マウントをハウシングに対して同時に回転さ
   せ且つ軸表面に対する箔の予負荷を変化せしめる駆動機
   構と１ 、駆動機構をハウシンクに対して任意の回転位置に解除
   自在に保持するだめの手段と、を有することを特徴とす
   る流体力学的箔軸受。 ２、特許請求の範囲第１項において、軸方向軸は前記し
   たごとく片持ち支持された箔が軸を包囲することにより
   ハウシングの内側に回転可能に支持され、箔マウントの
   各々はハウシンクの外側から接近可能で且つ軸の軸線の
   まわりに同心状に配列された一連の歯車歯をゼし、駆動
   歯車手段はハウシンクに対して回転可能に支持され、て
   おりそしてハワシンクに対してマウントを同時に回転せ
   しめるために回転可能なマウントの歯車歯と係合可能な
   歯車歯を有することを特徴とする流体力学的箔軸受。