JPS5938455B2 - 球面軸受支持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は球面軸受の支持装置に係り、特に高真空中で使
用される球面軸受の支持装置に関する。

従来、高真空中で使用される球面軸受の支持装置として
は真空ダンパ方式と大気圧ダンパ方式がある。第１図は
代表的な真空ダンパ方式の一例である。受皿２はレバー
部４ａとダイアフラム４ｂとからなる軸受サポート４に
取りつけられる軸受球１を介して軸３を支持している。
軸受として必要なバネ定数はダイアフラム４ｂにより与
えられ、減衰効果（ダイピング）はレバー部４ａと潤滑
ケース５との間のスクイズギヤツプＧ１に満されている
潤滑油７の粘性を利用したスクイズ効果により与えられ
る。しかしながら、本真空ダンパ方式球面軸受支持装置
はスクイズダンパ部が真空中にあるため、回転体の共振
速度通過時に軸３の振巾が大きくなり、それにつれてレ
バー部の振巾が大きくなるとスクイズギヤツプＧ１の潤
滑油中にキャビテーション現象を起し、ダイピング作用
が減少して、軸３の振巾が発散する現象が生じる欠点が
あつた。このため、現在では第２図に示す大気圧ダンパ
方式が使用されている。

受皿２はレバー部Ｂａ、ダイアフラム８ｂおよびダンパ
部８ｃからなる軸受サポート８により支持されている。
ダイヤフラム８ｂは軸受としてのバネ定数を与えるとと
もに潤滑油７の満されている上部を真空に、また、ダン
パ油９の満されている下部を大気圧に分けている。ダイ
ピング作用は大気圧状態のダンパ油９の満されているス
クイズキヤツプＧ２のダンパ油の粘性を利用したスクイ
ズ作用により与えられて、大気圧でスクイズ効果を利用
するので大振巾時も軸振巾は発散しない。しかし、本方
式は薄肉のダイアフラム８ｂで大気圧と真空部を分離す
るため、ダイアフラム８ｂの肉厚を薄くするができなか
つた。したがつて球面軸受支持部のバネ定数を少さくす
る必要のある回転体に使用する場合はレバー長さＬを長
くする必要があり、真空ダンパ方式に比べ長大化する必
要があつた。この長大化は素材および加工費の増大だけ
でなく、小さなスペースに設置されることの多い軸受支
持装置によつて致命的な欠点であつた。本発明の目的は
弾性棒を取り付けることにより、よりバネ定数の小さい
、小型の大気圧ダンパ方式球面軸受支持装置を提供する
ことにある。

第３図は第２図に示す従来型のダイヤフラムのような中
心にフランジ部をもつ外周を固定された薄肉円板に圧力
Ｐが作用した場合の応力計算モデル図である。

第３図のような外周固定のフランジ付薄肉円板に圧力Ｐ
が作用した場合、最大応力は内径もしくは外径部に発生
する曲げ応力であり、発生個所が内径になるか外径にな
るかは内半径ａと外半径ｂとの比により決定される。今
、外径２ｂ１内径２ａ、板厚ｈとすると、内径および外
径に発生する曲げ応力σＢ，σ２はそれぞれ下記により
示される。上記（１）および（２）式の第１項は薄肉円
板に作用する圧力Ｐによる発生応力、第２項はフランジ
部に作用する圧力による発生応力を示す。

一方、第３図のＡ点（つまり第２図の受皿部）に力Ｆが
作用する場合のバネ定数ｋは次式により示される。

上記（３）式より使用スペースから外径および内径が決
まり、使用環境より材質が限定された場合、バネ定数ｋ
を小さくするには板厚ｈを小さくすれば良いが、板厚ｈ
を小さくすると（１），（２）式より曲げ応力が増大す
るためレバー長ｊを長大化するしかない。

これが前述した従来大気ダンパ方式の欠点であつたわけ
であるが、発明者等は圧力Ｐによる曲げ応力を減少させ
るためには第４図に示すようにフランジ部に下向に反力
Ｒを作用させることを考案した。第４図は第３図のモデ
ルに反力Ｒを作用させた図である。

今、反力Ｒを圧力Ｐによるダイアフラム中心の上向の変
位を零にする様にしたとすれば、第５図に示すモデルに
て応力を求められる。

このときの最大応力は内周部に生じ次式により示される
。ここにαら；ａ／ｂにより決まる応力係数第６図は応
力係数α，，αＢ，αｔと半径比との関係を示す。

本図より、ダイアフラム中心を何らかの方法で拘束して
やれば、半径比ａ／ｂ＝０．１５以上では同一の許容応
力に対し板厚ｈを薄くできるのは明らかである。半径比
ａ／ｂ＝０．１５以下の場合でも（１），（２）式の第
２項を考慮すればダイアフラム中心を拘束した方が、同
一許容応力で板厚ｈを薄くできる。また、板厚ｈが薄く
なれば同一バネ定数ｋの場合はレバー長２を短くでき、
逆にレバー長が同一であればバネ定数ｋを小さくするこ
とができる。本発明は上述の反力Ｒを与える方法として
、ダイアフラム中心部に弾性棒の一他を取り付け、この
弾性棒の他端を外箱（ダンパケース）に取り付けて、ダ
イアフラム中心部の軸方向変位を拘束するようにしたも
のである。

第７図に本発明の実施例を示す。

弾性棒１１の一端をダイアフラム８ｂの中心部に取り付
け他端をダンパケース１０に取り付けダイアフラム８ｂ
の中心部が上方に変形するのを拘束してある。本実施例
の場合、（３）式より求められるダイアフラムのバネ定
数に弾性棒１１のバネ定数が加算されるが、この弾性棒
１１のバネ定数は弾性棒を取り付けことによるダイアフ
ラム自身のバネ定数の低下に比して十分小さいことを計
算および実験により確認している。上述のように、本発
明によれば従来の大気ダンパ方式球面軸受支持装置に比
べて、小型かつバネ定数を小さくできる。

これにより、小さいバネ定数や小スペースを要求される
様な回転体に軸振動に対する耐発散性の良好な大気ダン
パ方式球面軸受支持装置の採用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は真空ダンパ方式球面軸受支持装置の断面図、第
２図は従来の大気ダンパ方式球面軸受支持装置の断面図
、第３図〜第５図はダイアフラムの応力計算の説明図、
第６図は応力係数αＡ，αＢ，αｂ′と半径比との関係
を示すグラフ、第７図は本発明の実施例の断面図である
。 １・・・・・・軸受球、２・・・・・・受皿、３・・・
・・・軸、４・・・・・・軸受サポート、４ａ・・・・
・・レバー部、４ｂ・・・・・・ダイアフラム、５・・
・・・・潤滑ケース、６・・・・・・フランジ、７・・
・・・・潤滑油、８・・・・・・軸受サポート、８ａ・
・・・・・レバー部、８ｂ・・・・・・ダイアフラム、
８ｃ・・・・・・ダンパ部、９・・・・・・ダンパ油、
１０・・・・・・ダンパケース、ａ・・・・・・内半径
、Ｇ・・・・・・ギヤツプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円板型のダイアフラムを用いて、潤滑部を真空にダ
   ンパ部を大気圧にした球面軸受支持装置においてダイア
   フラム中心部に弾性棒の一端を取り付け、この弾性棒の
   他端を外箱に取り付けたことを特徴とする球面軸受支持
   装置。