JPS63203918A - オリフイス形静圧気体ジヤ−ナル軸受 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、オリフィスを備える給気孔から軸と軸受面
間に形成された軸受すきまに圧縮気体を供給して軸を支
持するようにしたオリフィス形静圧気体ジャーナル軸受
に関するものである。

〔従来の技術およびその問題点〕

軸を支持する軸受部材の軸受面に給気孔と連通ずるポケ
ットを設け、そのポケットを介して軸受すきまに圧縮気
体を供給するオリフィス形静圧気体ジャーナル軸受は従
来から存在するが、このようなジャーナル軸受は、ポケ
ットを大きくする程、ジャーナル軸受の負荷容量を高め
ることができる反面、空気の圧縮性に関係してニューマ
チックハンマが発生し易くなり、上記ポケットを大きく
することができｌない。このため、そのポケットの圧力
を高（してもポケットから離れた軸受面では圧力の低下
があるため、剛性や負荷容量が限られていた。

上記のようなニューマチックハンマの発生を防止し、剛
性および負荷容量を高めることを技術的課題とした発明
として、例えば特公昭５６−１３４６２３号公報に記載
されたものがある。

上記公報に記載されたオリフィス形静圧気体ジャーナル
軸受は、第９図および第１０図のように、軸１１を支持
する軸受部材１２にオリフィス１３を有する複数の給気
孔１４を周方向に等間隔に形成し、その軸受部材１２の
軸受面１５に給気溝１６を設け、上記給気溝１６を、軸
方向の溝１７の両端に周方向の溝１８を設けたＨ形とし
である。

上記のようなジャーナル軸受においては、給気溝１６が
互いに独立しているため、その給気溝１６に送り込まれ
た気体の周方向の流れが発生せず、負荷による軸１１の
偏心に対応した適当な差圧の発生により、負荷容量と剛
性を著しく高めることができるという利点がある。

しかし、周方向への気体の回り込みがないため、隣接す
る給気溝１６間の圧力が低くなり、周方向の圧力バラン
スが悪いという不都合がある。

また、軸受部材１２の軸受面１５に給気溝１６を、各給
気孔１４と対向して周方向に等間隔に設ける必要がある
ため、加工に非常に手間がかかるという不都合もある。

〔発明の目的〕

そこで、この発明は上記の不都合を解消し、軸受面にお
ける圧力の均一化を図り、加工の容易な、しかも高い剛
性及び負荷容量を得ることができるオリフィス形静圧気
体ジャーナル軸受を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

上記の目的を達成するために、この発明は、軸と軸受部
材との間に軸受すきまを形成し、軸と軸受部材のいずれ
か一方にオリフィスを備える複数の給気孔を周方向に所
要の間隔をおいて設け、他方には上記給気孔に対する対
向面に軸方向および周方向に拡がる浅い溝を形成した構
成としたものである。

〔作用〕

上記のような構成にすれば、給気孔から軸受すきまに圧
縮気体を供給することにより、その圧縮気体は溝に沿っ
て軸方向および周方向に流れるため、軸受面の圧力分布
を均一にすることができる。

また、圧縮気体のまわり込みによってニューマチックハ
ンマが発生しにくく、さらに、溝の軸方向両端部に形成
された半径方向の段差によって気体を絞り込むことがで
きるため、オリフィスによる絞り効果に段差部における
表面絞り効果も加わり、軸受面を高い圧力に保持するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を第１図乃至第３図に基づいて
説明する。

第１図および第２図に示すように、軸１とこれを支持す
る軸受部材２との間には軸受すきま３が設けられている
。軸受部材２には、複数の給気孔４が周方向に等間隔に
、かつ複列に形成され、各給気孔４の先端にノズル５が
設けられている。また、給気孔４の内部はノズル５の内
径より小径のオリフィス６が設けられている。

ここで、オリフィス６は、軸受部材２に直接設けてもよ
く、あるいは図示のようにオリフィス６を備えるオリフ
ィスプレート７を給気孔４に取付けるようにしてもよい
。

上記オリフィス６は、絞り効果を発揮させるために、小
径のものでなければならない。しかしこのようなオリフ
ィス６を軸受部材２に直接加工することは容易なことで
はなく、また、穿孔途中に径の小さなドリルの破損も多
く、そのドリルの破損によって軸受部材２が不良品にな
り易い。したがって図示例のように、オリフィスプレー
ト７を給気孔４に取付けることにすれば、上記のような
不都合の解消に効果を挙げることができる。

前記軸１には、給気孔４に対する対向面に軸方向および
周方向に拡がる浅い溝８が設けられている。

ここで、溝８の深さｈは、ノズル５による自成絞り部の
面積よりオリフィス絞り部の面積を小にしてオリフィス
絞りの効果を出すため、次式が成立するよう選定する。

π πｄｉ（ｈｏ＋　ｈ）≧□ｄ−・・・・・・■４　　　
　　　ｄｔ ここで、各記号は、第３図に示すように、ｄｌ・・・・
・・オリフィスの内径　ｄ、・・・・・・ノズルの内径
ｈｏ・・・・・・軸受すきま である。

実施例で示すジャーナル軸受は上記の構造から成り、こ
のジャーナル軸受は従来のジャーナル軸受と同様に、給
気孔４から軸受すきま３に圧縮気体を供給して軸１を支
持する。

いま、給気孔４に圧縮気体を供給すると、この圧縮気体
は、オリフィス６において圧力が高められ、ノズル５か
ら軸受すきま３に流入する。また、軸受すきま３に流入
した圧縮気体は、溝８に沿って周方向および軸方向に流
れ、その溝８の軸方向両端部に形成された半径方向の段
差部において絞り込まれ、軸受すきま３の軸方向両端か
ら外部に流出する。

上記のように、圧縮気体は、オリフィス６により絞り込
まれ、溝８の段差部において絞り込まれるため、オリフ
ィス絞り効果の他に表面絞りの効果を受け、このため、
軸受面Ｓを高い圧力に保持することができると共に、上
記圧縮気体は、溝８に沿って周方向および軸方向に流れ
るため、軸受面９における圧力分布が均一になり、軸受
負部容量および剛性を著しく高めることができる。

第４図は、本発明に係る軸受の軸受すきまに対する軸受
剛性の計算結果を示すグラフである。

ここで、軸受の各部の寸法は下記の通りである。

軸受面の内径Ｄ＝６０ｍ 軸受面の長さＬ　−４０ａｍ 溝の長さｌ−３０鶴 溝の深さｈμｍ オリフィス径ｄ＋”０．１５ｍ菖 ノズル径ｄｚ＝ｏ、５１ｍ 第４図から明らかなように、溝９の深さｈが８μｍ付近
において剛性が高く、それより大でも小でも剛性は低下
している。

また、第５図は、本発明に係る軸受の軸受すきまに対す
る減衰係数の計算結果を示すグラフである。軸受の各部
の寸法と同様である。

この第５図から明らかなように、軸受すきまり。

が８μｍにおいて、ｆｓ８の深さが大なる程減衰係数は
減少していくが、溝８の深さｈが１６μｍであっても減
衰係数は正であり、安定している。

なお、減衰係数が負になると、ニューマチックハンマが
発生し易くなる。

上記第４図と第５図から、軸１と軸受部材２との間に形
成された軸受すきまｈｏは、８μｍとするのが好ましい
。

第６図および第７図は、本発明に係る軸受のノズル５の
内径を変化させたときの減衰係数と軸受剛性の計算結果
を示すグラフである。ここで、軸受すきまｈｏは８μｍ
である。

第６図および第７図から明らかなように、ノズル５の内
径ｄ２が１１１より大きい範囲では、内径が大になって
も軸受剛性はほとんど増加せず、減衰係数は負に近づく
傾向にある。したがって、この範囲では殆ど利用価値が
少なく、ノズル５の内径ｄ２はｌ　ｍｓ以下とするのが
よい。

第１図および第２図に示す実施例においては、軸受部材
２に給気孔４を形成し、軸１に溝８を形成したが、第８
図に示すように、上記と逆に、軸受部材２に溝８を形成
し、軸１に給気孔４を設けるようにしてもよい。

第８図に示すように、給気孔４に閉塞端を備える筒体１
０を嵌着し、その筒体１０の閉塞端にノズル５を設け、
筒体１０の内部にオリフィス６を備えるオリフィスプレ
ート７を取付けることにすれば、給気孔４の加工をより
容易とすることができる。

実施例の場合は、周方向に等間隔に並ぶ給気孔４を複列
設けた場合を示したが、この場合、溝の軸方向中央部の
一部に軸受両端と同じ高さのランド部を円周上に設けて
もよい。また、給気孔は単列であってもよい。

Ｃ効果〕 以上のように、この発明によれば給気孔に供給した圧縮
気体はオリフィスにより絞りこまれて給気孔と対向する
溝内に流入し、その溝に沿って周方向および軸方向に流
れ、上記溝の軸方向両端部に設けた半径方向の段差部に
おいて絞り込まれるため、前記オリフィス絞りによる効
果に表面絞りの効果も加わり、軸受面を高い圧力に保持
することができる。このため、軸受の剛性および負荷容
量の向上を図ることができる。

また、溝の軸方向および周方向に気体が流れるため、軸
受面の圧力分布が均一化し、給気孔の数を従来のものよ
り減らすことができると共に、ニューマチックハンマの
発生の防止にも効果を挙げることができる。

また、軸と軸受部材のいずれか一方に給気孔を形成し、
他方に溝を設けたので、軸受の製作が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るジャーナル軸受の一実施例を
示す縦断正面図、第２図は同上の縦断側面図、第３図は
同上の拡大断面図、第４図は同上軸受の軸受すきまと剛
性の関係を示すグラフ、第５図は同上軸受の軸受すきま
と減衰係数の関係を示すグラフ、第６図は同上の軸受の
ノズル径と剛性の関係を示すグラフ、第７図は同上のノ
ズル径と減衰係数の関係を示すグラフ、第８図はこの発
明に係るジャーナル軸受の他の実施例を示す縦断正面図
、第９図は従来のジャーナル軸受を示す縦断正面図、第
１０図は縦断側面図である。 １・・・・・・軸、２・・・・・・軸受部材、３・・・
・・・軸受すきま、４・・・・・・給気孔、６・・・・
・・オリフィス、７オリフイスプレート、８・・・・・
・溝。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸とその軸を支持する軸受部材の間に軸受すきま
   を形成し、軸と軸受部材のいずれか一方に、上記軸受す
   きまに圧縮気体を供給するオリフィスを備える複数の給
   気孔を周方向に所要の間隔をおいて設け、他方には、上
   記給気孔と対向する面に周方向および軸方向に拡がる浅
   い溝を形成したオリフィス形静圧気体ジャーナル軸受。
2. （２）前記軸受部材に給気孔を設け、軸の外径面に溝を
   形成した特許請求の範囲第１項記載のオリフィス形静圧
   気体ジャーナル軸受。
3. （３）前記軸に給気孔を形成し、軸受部材の軸受面に溝
   を設けた特許請求の範囲第１項記載のオリフィス形静圧
   気体ジャーナル軸受。
4. （４）前記オリフィスが給気孔に嵌合したオリフィスプ
   レートに設けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のオリフィス形静圧気体ジャーナル軸受。