(57)【要約】  回転軸に設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラスト軸受（１）である。軸受面（４ｂ）に溝部（５）が形成されている。溝部（５）は、軸受面（４ｂ）の内周側に形成された複数の第１螺旋形溝（６）からなる第１溝群（６Ａ）と、第１溝群（６Ａ）より外周側に形成され、かつ第１螺旋形溝（６）と同方向に周回する複数の第２螺旋形溝（７）からなる第２溝群（７Ａ）とを少なくとも有する。第１溝群（６Ａ）より内周側と第２溝群（７Ａ）より外周側とのうち、流体が引き込まれる側に、円環状のランド部（８）が設けられている。第１溝群（６Ａ）における一部の第１螺旋形溝（６）と第２溝群（７Ａ）における一部の第２螺旋形溝（７）とは、少なくとも一方が一部分で他方に連通してなる部分連通部（１１）を介して連続している。
2012056961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラスト軸受であって、
前記スラストカラーに対向して配置される軸受面に溝部が形成され、
前記溝部は、前記軸受面の内周側に形成された複数の第１螺旋形溝からなる第１溝群と、前記第１溝群より前記軸受面の外周側に形成され、かつ前記第１螺旋形溝と同方向に周回する複数の第２螺旋形溝からなる第２溝群とを少なくとも有し、
前記第１溝群より内周側と前記第２溝群より外周側とのうち、流体が引き込まれる側に、円環状のランド部が設けられ、
前記第１溝群における一部の第１螺旋形溝と前記第２溝群における一部の第２螺旋形溝とは、少なくとも一方が一部分で他方に連通してなる部分連通部を介して連続しているスラスト軸受。
【請求項２】
前記第１溝群における他の一部の第１螺旋形溝と前記第２溝群における他の一部の第２螺旋形溝とのうちの少なくとも一方は、他方の溝群の螺旋形溝と連通することなく独立して形成されている請求項１記載のスラスト軸受。
【請求項３】
前記第１溝群の第１螺旋形溝の本数と前記第２溝群の第２螺旋形溝の本数とが、異なっている請求項１に記載のスラスト軸受。
【請求項４】
前記第１溝群の第１螺旋形溝の本数と前記第２溝群の第２螺旋形溝の本数とが、異なっている請求項２に記載のスラスト軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラスト軸受に関する。本願は、２０１０年１０月２６日に日本国に出願された特願２０１０−２３９９０８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速回転体用の軸受として、回転軸に設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラスト軸受が知られている。スラスト軸受のうち、動圧効果を利用するスラスト動圧軸受は、例えば軸受の軸受面にスパイラル溝を形成し、スラストカラーと軸受面との間に流体潤滑膜を形成することによって、潤滑膜を介して回転軸を支持している。【０００３】
スラスト動圧軸受の軸受面に形成されるスパイラル溝として、ポンプイン形、ポンプアウト形、またはヘリングボーン形が知られている。スパイラル溝は、例えばポンプイン形やポンプアウト形では多数の螺旋形溝（スパイラル状の溝）が同ピッチで形成されている。また、スパイラル溝は、全て同一の流入角を有して形成されている。螺旋形溝の一端は、軸受面の最内周もしくは最外周においてランド部により閉止され、他端は開放されている。【０００４】
最内周にランド部を有するタイプはポンプイン形、最外周にランド部を有するタイプはポンプアウト形と呼ばれている。これらを高速回転するスラストカラーと組み合わせると、スラストカラーの回転によってスラストカラーと軸受との間に挟まれた潤滑流体は、自らの粘性でスラストカラーに引きずられる。その結果、潤滑流体は、溝に沿うように流れる。
例えば、ポンプイン形の場合、軸受面の最外周で潤滑流体を引き込む。引き込まれた潤滑流体は、軸受の最外周から溝に沿うように最内周側へ導かれる（引き込まれる）。その後、潤滑流体は、溝の閉止端で最内周ランド部に乗り上げる。その際、急激に流路が狭められることにより、流体潤滑膜の圧力（膜圧）が高められる。【０００５】
その結果、ポンプイン形の流体潤滑膜の膜圧は、最内周ランド部と溝との境界部（溝の閉止端）をピーク（頂点）とした山形の分布になる。同様に、ポンプアウト形の流体潤滑膜の膜圧は、最外周ランド部と溝との境界部（溝の閉止端）をピーク（頂点）とした山形の分布になる。
なお、実際には全ての潤滑流体は、溝に沿って流れない。潤滑流体の一部は、円周方向へ流れて溝列間に設けられたスパイラル状のランド部を乗り越える。このため、ポンプイン形では外周側の螺旋形溝とランド部との間においても膜圧が発生し、ポンプアウト形では内周側の螺旋形溝とランド部との間においても膜圧が発生する。【０００６】
また、ポンプイン形やポンプアウト形の他にも、前述したヘリングボーン形や、ポンプイン形、及びポンプアウト形等を組み合わせたスパイラル溝を備えた軸受が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国特表２００８−３８９８９号公報
【特許文献２】日本国特開平０５−２２５６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の一般的なポンプイン形やポンプアウト形では、前述したように、流体潤滑膜の圧力（膜圧）分布において膜圧が高くなる部位が、溝の閉止端付近に集中する。すなわち、溝の閉止端付近に膜圧のピークが形成される。しかし、計算上では流体潤滑膜はピーク圧を形成するが、実際のピーク圧は、軸受面の面粗さ等により、理論値から外れてしまう。このようにピーク圧発生部位において理論上のピーク圧が得られなくなってしまう場合、外乱等により大きな荷重が作用すると、ピーク圧発生部位において、流体潤滑膜が破断し易くなる。そして、流体潤滑膜が破断してしまうと、軸受面とスラストカラーとの接触が起こり、焼き付きが生じる可能性がある。【０００９】
また、特許文献１に開示された軸受では、開放端から閉止端までの間に螺旋形溝が連通しており、かつ、内周側と外周側とで螺旋形溝の向きが逆になっている。しかしながら、流体潤滑膜の圧力（膜圧）分布において膜圧が高くなる部位は、前述した一般的なポンプイン形などと同様に、溝の閉止端付近に集中する。したがって、特許文献１に開示された軸受においては、前述したように、膜圧が高くなる部位において流体潤滑膜が破断し易くなるという課題は解消されていない。【００１０】
また、特許文献２に開示された軸受では、螺旋形溝（スパイラル溝）の途中に円環状のランドを設け、螺旋形溝を内周側と外周側とで２分割している。しかしながら、螺旋形溝を内周側と外周側とをランドによって２分割すると、流体潤滑膜の圧力（膜圧）分布において膜圧が高くなる部位は、２分割するためのランドの付近（外周側の螺旋形溝の閉止端）に集中する。したがって、特許文献２に開示された軸受においても、前述したように、膜圧が高くなる部位において流体潤滑膜が破断し易くなるという課題は解消されていない。【００１１】
本発明は前述した事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、膜圧が高くなる部位においても流体潤滑膜が破断し難くなり、軸受面とスラストカラーとの接触が起こり難くなって焼き付きが抑制された、スラスト軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のスラスト軸受は、回転軸に設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラスト軸受であって、
前記スラストカラーに対向して配置される軸受面に溝部が形成され、
前記溝部は、前記軸受面の内周側に形成された複数の第１螺旋形溝からなる第１溝群と、前記第１溝群より前記軸受面の外周側に形成され、かつ前記第１螺旋形溝と同方向に周回する複数の第２螺旋形溝からなる第２溝群とを少なくとも有し、
前記第１溝群より内周側と前記第２溝群より外周側とのうち、流体が引き込まれる側に、円環状のランド部が設けられ、
前記第１溝群における一部の第１螺旋形溝と前記第２溝群における一部の第２螺旋形溝とは、少なくとも一方が一部分で他方に連通してなる部分連通部を介して連続している。【００１３】
このスラスト軸受によれば、第１溝群における一部の第１螺旋形溝と第２溝群における一部の第２螺旋形溝とが、部分連通部を介して連続している。したがって、例えばこの構造をポンプイン形に適用した場合に、外周側の第２溝群における前記第２螺旋形溝の一部を沿うように流れてきた潤滑流体は、その一部が部分連通部で一旦せきとめられ、この部分連通部で高い膜圧を発生する。また、その残部は、内周側の第１溝群における第１螺旋形溝を通り、潤滑流体が引き込まれる側となる第１溝群より内周側に設けられたランド部に達し、ここでも高い膜圧を発生する。さらに、螺旋形溝に沿った主流から外れた傍流は、円周方向の流れとなって螺旋形溝間のランドを乗り越えて膜圧を発生させる。
上記の結果、軸受面上に形成される潤滑流体からなる潤滑膜の圧力（膜圧）は、その膜圧分布が、従来のように１箇所で高い膜圧（ピーク圧）を有していたのと異なり、全体的に膜圧が分散した圧力分布となる。また、膜圧分布における最高膜圧も従来に比べ低くなる。したがって、膜圧が高くなる部位において流体潤滑膜が破断し難くなる。【００１４】
また、前記スラスト軸受においては、前記第１溝群における他の一部の第１螺旋形溝と前記第２溝群における他の一部の第２螺旋形溝とのうちの少なくとも一方は、他方の溝群の螺旋形溝と連通することなく独立して形成されるとよい。
特に、潤滑流体を引き込む側となる溝群の一部の螺旋形溝を独立して形成するとよい。前記螺旋形溝に沿って流れてきた潤滑流体は、その一部が他の溝群側に連通していないため、前記螺旋形溝の終端（閉塞端）でより高い膜圧を発生する。したがって、潤滑流体を引き込む側となる溝群の一部の螺旋形溝に、高い膜圧を発生する箇所を形成するので、膜圧分布は全体的に分散した圧力分布となる。【００１５】
また、前記スラスト軸受においては、前記第１溝群の第１螺旋形溝の本数と前記第２溝群の第２螺旋形溝の本数とが、異なっていてもよい。前記第１溝群における一部の第１螺旋形溝と、前記第２溝群における一部の第２螺旋形溝との間に、部分連通部が形成し易くなり、溝部の設計が容易になる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のスラスト軸受によれば、潤滑流体からなる潤滑膜の圧力（膜圧）を全体的に分散した圧力分布とし、圧力分布における最高膜圧も従来に比べ低くなる。その結果、従来のスパイラル溝を形成したスラスト軸受と同等の軸受負荷能力を維持しつつ、流体潤滑膜を破断し難くすることができる。したがって、より高い軸受荷重が作用しても使用することができる軸受が得られる。また、外乱等による突発的な荷重の作用に対しても十分に対応できる軸受が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るスラスト軸受の一実施形態例を示す側断面図である。
【図２】図１に示したスラスト軸受の軸受面の平面図である。
【図３】螺旋形溝の流入角を説明するための模式図である。
【図４Ａ】軸受面における溝部を、螺旋形に周回させることなく模式的に示す図である。
【図４Ｂ】軸受面における溝部の要部を、模式的に示す図である。
【図５】流体潤滑膜の圧力（膜圧）の分布を示すグラフである。
【図６】従来の一般的なポンプイン形スパイラル溝を形成した軸受面の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明のスラスト軸受を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明のスラスト軸受の一実施形態を示す側断面図である。また、図２は、図１に示したスラスト軸受の軸受面の平面図である。図１及び図２において、符号１はスラスト軸受である。
図１に示すように、スラスト軸受１は、例えばターボチャージャーやターボ圧縮機の回転軸２に外挿されて配置されている。
【００１９】
スラスト軸受１は、円環状に形成され、回転軸２に固定された円環状（円板状）のスラストカラー３に対向して配置される。なお、図１ではスラストカラー３の一方の側にのみスラスト軸受１を示しているが、スラストカラー３の両方の側に、それぞれ同一構成のスラスト軸受１を配設してもよい。
【００２０】
スラスト軸受１は、本実施形態ではスラストカラー３に対向して配置される軸受板４からなっている。軸受板４は、円環板状に形成され、回転軸２を挿通するための貫通孔４ａを有する。また、スラストカラー３に対向する軸受板４の面を、軸受面４ｂとする。軸受面４ｂには、図２に示すように溝部５が形成されている。
【００２１】
溝部５は、本実施形態では軸受面４ｂの内周側に形成された複数の第１螺旋形溝６からなる第１溝群６Ａと、第１溝群６Ａより軸受面４ｂの外周側に形成された複数の第２螺旋形溝７からなる第２溝群７Ａと、を有して構成されている。第１螺旋形溝６と第２螺旋形溝７とは、同一の方向に周回して形成されている。すなわち、本実施形態では第１螺旋形溝６及び第２螺旋形溝７のいずれも、軸受面４ｂの外周側から内周側に向かって、スラストカラー３の回転方向に沿って螺旋状に周回するように形成されている。
【００２２】
第１螺旋形溝６及び第２螺旋形溝７は、いずれも、回転軸２の回転に伴うスラストカラー３の回転により、軸受面４ｂの外周側から潤滑流体を引き込み、引き込んだ潤滑流体をそれぞれの螺旋形溝６（７）に沿うように内周側に導く（引き込む）。すなわち、第１螺旋形溝６及び第２螺旋形溝７は、いずれも、ポンプイン形のスパイラル溝として機能するようになっている。
【００２３】
なお、内周側に形成された第１螺旋形溝６からなる第１溝群６Ａのさらに内周側、すなわち潤滑流体が引き込まれる側には、従来のポンプイン形のスパイラル溝の場合と同様に、貫通孔４ａの周囲に円環状のランド部８が配設されている。すなわち、第１螺旋形溝６は、軸受面４ｂの半径方向における略中央部から、ランド部８にまで延びて形成されている。ランド部８は、第１螺旋形溝６の底面に対して相対的に高い位置（外側の位置）に外面を有している。
【００２４】
なお、第１螺旋形溝６とそれに隣接する第１螺旋形溝６の間も、螺旋形のランド部（第１ランド９）となっており、同様に第２螺旋形溝７とそれに隣接する第２螺旋形溝７の間も、螺旋形のランド部（第２ランド１０）となっている。ランド部８、第１ランド（ランド部）９、及び第２ランド（ランド部）１０は、いずれもその高さが同じになるように形成されている。すなわち、最外面が同一面上に位置するように形成されている。
【００２５】
また、本実施形態では、全ての第１螺旋形溝６は、同じ流入角を有し、かつ同じピッチで形成されている。同様に全ての第２螺旋形溝７も、同じ流入角を有し、かつ同じピッチで形成されている。螺旋形溝６（７）の流入角は、図３の模式図に示すように軸受面４ｂ上に軸心を中心とする同心円Ｑ１、Ｑ２…を描いたときの、螺旋形溝６（７）（の側壁）と同心円Ｑ１、Ｑ２との交点Ｐにおける、それぞれの接線に基づいて定義される。すなわち、螺旋形溝６（７）の流入角は、螺旋形溝６（７）の側壁（外形線）の接線と同心円Ｑ１（Ｑ２）の接線とのなす角βによって定義される。流入角βは、同一の螺旋形溝６（７）では側壁の全ての位置において一定になっている。言い換えれば、螺旋形溝６（７）は、側壁の全ての位置において、流入角βが一定になる形状の溝となっている。
【００２６】
ただし、図２に示した本実施形態では、第１螺旋形溝６の流入角βを８．５度としており、第２螺旋形溝６の流入角βを１７度としている。また、第１溝群６Ａの第１螺旋形溝６の本数を１２本としており、第２溝群７Ａの第２螺旋形溝７の本数を２４本としている。したがって、第１螺旋形溝６と第２螺旋形溝７とでは、ピッチが異なっている。すなわち、第１螺旋形溝６とそれに隣接する第１螺旋形溝６の間に形成された第１ランド９と、第２螺旋形溝７とそれに隣接する第２螺旋形溝７の間に形成された第２ランド１０とは、位相がずれた配置となっている（図４Ｂ参照）。
【００２７】
溝部５においては、第１溝群６Ａにおける一部の第１螺旋形溝６と第２溝群７Ａにおける一部の第２螺旋形溝７との少なくとも一方は、部分的に他方に連通する部分連通部１１を介して、連続するように形成されている。
【００２８】
図４Ａは、軸受面４ｂにおける溝部５を模式的に示す図である。この模式図では、見易くして理解を容易にするため、第１螺旋溝６及び第２螺旋溝７を、螺旋形に周回させることなく、単に放射状に配置された溝６ａ及び７ａとして示している。
図４Ａに示すように、第１螺旋溝６に対応する溝６ａは、その両壁が軸受面４ｂの中心にまで延ばされて形成された扇形を有し、その中心角θ１は１８度である。また、溝６ａとそれに隣接する溝６ａの間に配置されるランド９ａ（第１ランド９に対応）も、その両壁が軸受面４ｂの中心に向かって延ばされて形成された扇形を有し、溝６ａと同様にして求めたその中心角θ３は１２度である。
【００２９】
一方、第２螺旋溝７に対応する溝７ａは、その両壁が軸受面４ｂの中心に向かって延ばされて形成された扇形を有し、溝６ａと同様にして求めたその中心角θ２が９度であり、溝７ａとそれに隣接する溝７ａの７ａ間に配置されるランド１０ａ（第２ランド１０に対応）は、その両壁が軸受面４ｂの中心に向かって延ばされて形成された扇形を有し、溝６ａと同様にして求めたその中心角θ４が６度である。したがって、軸受面４ｂには、溝６ａ（第１螺旋溝６）及びランド９ａ（第１ランド９）がそれぞれ１２本ずつ形成され、溝７ａ（第２螺旋溝７）及びランド１０ａ（第２ランド１０）がそれぞれ２４本ずつ形成される。
【００３０】
溝７ａ（第２螺旋溝７）と溝６ａ（第１螺旋溝６）とは、その一部において、前述したように、少なくとも一方が他方に部分的に連通する部分連通部１１を介して連続している。したがって、図４Ａにおいて溝７ａ’は、その幅全体が、溝６ａ’の幅の一部に対してのみ連通している。すなわち、溝７ａ’と溝６ａ’とは、溝７ａ’の幅分に相当する部分連通部１１のみを介して連続している。
【００３１】
ただし、実際には、第１螺旋溝６及び第２螺旋溝７は螺旋状に周回しており、互いの接続箇所がずれている。したがって、図４Ｂに示すように、第１螺旋溝６と第２螺旋溝７とは、その一部の第１螺旋形溝６と一部の第２螺旋形溝７とが、互いに一部分で他方に連通し、互いに一部分で他方に連通しないよう構成された部分連通部１１を介して連続する。
また、図４Ａおいて外周側の溝７ａの一部の溝７ａ”は、内周側の溝６ａ”に連通することなく、独立して形成されている。独立した溝７ａ”は、図４Ｂに示すように、実際にも独立した溝７”として存在するようになる。
【００３２】
第１溝群６Ａにおける一部の第１螺旋溝６と第２溝群７Ａにおける一部の第２螺旋形溝７とは、部分連通部１１を介して連続している。しかしながら、部分連通部１１の一部は、一部の第１螺旋形溝６と一部の第２螺旋形溝７とが互いに連通しないよう構成されている。したがって、外周側の第２螺旋形溝７を沿うように流れてきた潤滑流体は、その一部が部分連通部１１（図４Ｂ参照）で一旦せきとめられ、部分連通部１１で高い膜圧が発生する。
すなわち、一部の外周側の第２螺旋形溝７’は内周側の溝６’に連通しているが、一部の外周側の第２螺旋形溝７”は内周側の溝６に連通することなく、独立して形成されている。したがって、螺旋形溝７”に沿って流れてきた潤滑流体は、螺旋形溝７”の終端（閉塞端）でより高い膜圧が発生する。
【００３３】
すなわち、本実施形態のスラスト軸受１においては、図１に示した回転軸１が回転し、スラストカラー３が回転すると、軸受面４ｂはその外周側から第２螺旋形溝７に沿って内周側に潤滑流体を引き込む。その結果、スラストカラー３と軸受面４ｂとの間に潤滑流体からなる流体潤滑膜が形成される。その際、前述したように、一部の第１螺旋溝６（６’）と一部の第２螺旋形溝７（７’）とは部分連通部１１を介して連通しているが、他の一部の第２螺旋形溝７（７”）は内周側の溝６に連通することなく独立して形成されている。したがって、流体潤滑膜は、螺旋形溝７（７”）の終端（閉塞端）でより高い膜圧が発生する。
【００３４】
すなわち、本実施形態では、一部の第１溝群６Ａと一部の第２溝群７Ａとの間の境界部１３に部分連通部１１を形成し、さらに他の一部の第２螺旋形溝７（７”）を独立した状態に形成している。このため、境界部１３近傍において高い膜圧が発生する。なお、図２では境界部１３を分かり易くするため実線で示しているが、実際には第１溝群６Ａと第２溝群７Ａとの間に境界線は存在しない。
【００３５】
また、第２螺旋形溝７を通った潤滑流体は、内周側の第１螺旋形溝６を通り、潤滑流体が引き込まれる側となる内周側に設けられたランド部８に達する。したがって、ここでも高い膜圧が発生する。
さらに、一部の第２螺旋形溝７（７’）や他の一部の第２螺旋形溝７（７”）に沿った主流から外れた傍流は、円周方向の流れとなって、第２ランド１０及び第１ランド９を乗り越えて膜圧を発生させる。なお、傍流は、主流に比べて量が少ない。
【００３６】
したがって、本実施形態のスラスト軸受１においては、軸受面４ｂ上に形成される潤滑流体からなる潤滑膜の圧力（膜圧）の膜圧分布は、全体的に膜圧が分散した圧力分布となる。
図５は、流体潤滑膜の圧力（膜圧）の分布を示すグラフである。図５のグラフにおける横軸は、軸受面における、中心からの半径方向の距離（径方向位置）を示し（右側に行くほど中心から遠くなる）ている。図５のグラフにおける縦軸は、流体潤滑膜の平均圧力（周方向平均膜圧）を示している（上側に行くほど高くなる）。
【００３７】
また、図５のグラフにおける破線は、図２に示した軸受面４ｂを有するスラスト軸受１の、流体潤滑膜の圧力（膜圧）分布を示している。図５のグラフにおける実線は、図６に示す従来の一般的なポンプイン形スパイラル溝を形成した軸受面を有するスラスト軸受の、流体潤滑膜の圧力（膜圧）分布を、比較のため示している。
【００３８】
図５のグラフにおける破線の（１）は、図２中のランド８の内周縁での圧力を示し、破線の（２）は、同じくランド８の外周縁での圧力を示している。また、破線の（３）は、第１溝群６Ａと第２溝群７Ａとの間の境界部での圧力を示し、破線の（４）は、軸受面４ｂの外周縁での圧力を示している。
また、図５のグラフにおける実線の（５）は、図６中のランド１２の内周縁での圧力を示し、実線の（６）は、同じくランド１２の外周縁での圧力を示している。また、実線の（７）は、軸受面の外周縁での圧力を示している。
【００３９】
図５における実線で示したように、従来の一般的なポンプイン形スパイラル溝を形成したスラスト軸受においては、軸受面の外周縁（７）からランド１２の外周縁（６）までの範囲内で、軸受面の外周側から内周側に行くに連れて流体潤滑膜の圧力（膜圧）が連続的に高くなるように変化している。また、軸受面全体で見ても、ランド１２の外周縁（６）、すなわちスパイラル溝が形成された領域の内周端で、流体潤滑膜の圧力（膜圧）が最も高くなっている。したがって、従来では、ランド１２の外周縁（６）となる、溝の閉止端付近に膜圧のピークが形成される。
【００４０】
しかしながら、前述したように、ピーク圧発生部位においては理論上のピーク圧が得られなくなってしまうことから、従来ではこの部位において流体潤滑膜が破断し易くなっている。
これに対して、図５における破線で示したように、本実施形態のスラスト軸受１においては、第１溝群６Ａと第２溝群７Ａとの間の境界部（３）からランド８の外周縁（２）までの範囲内で、流体潤滑膜の圧力（膜圧）が比較的高い圧力を示し、膜圧の圧力分布は全体的に分散した形状となる。また、圧力分布における膜圧のピーク圧（最高膜圧）も従来に比べ低くなっている。
【００４１】
本実施形態のスラスト軸受１によれば、従来の膜圧の圧力分布が１箇所で高い膜圧（ピーク圧）を有していたのと異なり、本実施形態の膜圧の圧力分布は、比較的低いピーク圧が広い範囲に分布した圧力分布となる。したがって、従来のスパイラル溝を形成したスラスト軸受と同等の軸受負荷能力を維持しつつ、流体潤滑膜を破断し難くすることができる。このため、より高い軸受荷重が作用しても焼き付けが生じることがなく使用できる軸受が得られる。また、外乱等による突発的な荷重の作用に対しても十分に対応できる軸受が得られる。
【００４２】
また、スラスト軸受１においては、第１溝群６Ａの第１螺旋形溝６の本数と第２溝群７Ａの第２螺旋形溝７の本数が異なる。したがって、部分連通部１１の形成が容易になり、溝部６Ａ、７Ａの設計が容易になる。
【００４３】
なお、前記実施形態では、図４Ａの模式図で説明したように、第１溝群６Ａの第１螺旋形溝６の本数と第２溝群７Ａの第２螺旋形溝７の本数とを異ならせ、さらに第１螺旋形溝６の流入角βと第２溝群７Ａの第２螺旋形溝７流入角βとを異ならせることにより、部分連通部１１を形成した。さらには第１螺旋形溝６に連通しない、独立した第２螺旋形溝７を形成した。しかしながら、本発明はこれに限定されることなく、例えば第１螺旋形溝６と第２螺旋形溝７との間で溝幅を異ならせたり、溝の深さを異ならせることなどにより、高い膜圧を発生する部分連通部１１を形成するようにしてもよい。
【００４４】
また、例えば第１螺旋形溝６の本数と第２螺旋形溝７の本数とを同じにするものの、その位相を変えて第１螺旋形溝６と第２螺旋形溝７とを周方向に沿って千鳥状に互い違いに配置することにより、部分連通部１１を形成するようにしてもよい。さらに、螺旋形溝６、７と第１ランド９、第２ランド１０との幅比を変えることにより、部分連通部１１を形成するようにしてもよい。もちろん、第１螺旋形溝６と第２螺旋形溝７との本数、溝幅、深さ、位相、さらには流入角βや溝とランドとの幅比を複数組み合わせて異ならせることにより、部分連通部１１を形成し、さらには潤滑流体を引き込む側となる溝群の一部に独立した螺旋形溝を形成するようにしてもよい。
ただし、第１螺旋形溝６及び第２螺旋形溝７は、軸受としての機能上、円周方向においてはパターンが一定の規則性を有してなる必要があるのはもちろんである。
【００４５】
また、前記実施形態では、第１螺旋形溝６及び第２螺旋形溝７をいずれもポンプイン形としたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば第１螺旋形溝及び第２螺旋形溝をいずれもポンプアウト形としてもよい。その場合には、流体が引き込まれる側となる外周側に、円環状のランド部を形成する。
【００４６】
また、本発明は、ポンプイン形のスパイラル溝とポンプアウト形のスパイラル溝とを共に形成した一般的なヘリングボーンに対して、適用することもできる。具体的には、一般的なヘリングボーンにおいて、そのポンプイン形のスパイラル溝部分を、本発明の第１螺旋形溝６及び第２螺旋形溝７からなる構造に置き換えてもよい。同様に、ヘリングボーンにおけるポンプアウト形のスパイラル溝を、本発明の第１螺旋形溝及び、第２螺旋形溝からなる構造に置き換えてもよい。さらに、ヘリングボーンにおけるポンプイン形のスパイラル溝及びポンプアウト形のスパイラル溝の両方を、本発明の第１螺旋形溝及び第２螺旋形溝からなる構造に置き換えてもよい。上記構造からなるヘリングボーンタイプのスラスト軸受においても、従来に比べて流体潤滑膜を破断し難くすることができる。
【００４７】
また、前記実施形態では第１溝群と第２溝群とによって溝部を構成したが、本発明はこれに限定されることなく、３つ以上の溝群によって溝部を構成してもよい。
また、前記実施形態では第１溝群の第１螺旋形溝と第２溝群の第２螺旋形溝との境界を、軸受面の半径方向における略中央部、すなわち、この略中央部に位置する同心円上とした。しかしながら、第１螺旋形溝と第２螺旋形溝との境界は、全てが前記略中央部に位置する同心円上にある必要はない。前記境界は、複数の同心円上に分散して位置させられていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明のスラスト軸受によれば、潤滑流体からなる潤滑膜の圧力（膜圧）を全体的に分散した圧力分布とし、圧力分布における最高膜圧も従来に比べ低くなる。その結果、従来のスパイラル溝を形成したスラスト軸受と同等の軸受負荷能力を維持しつつ、流体潤滑膜を破断し難くすることができる。したがって、より高い軸受荷重が作用しても使用することができる軸受が得られる。また、外乱等による突発的な荷重の作用に対しても十分に対応できる軸受が得られる。
【符号の説明】
【００４９】
１…スラスト軸受、２…回転軸、３…スラストカラー、４…軸受板、４ｂ…軸受面、５…溝部、６…第１螺旋形溝、６Ａ…第１溝群、６ａ、６ａ’、６ａ”…溝、７…第２螺旋形溝、７Ａ…第２溝群、７ａ、７ａ’、７ａ”…溝、８…ランド部、９…第１ランド、１０…第２ランド、１１…部分連通部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年11月26日(2013.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラスト軸受であって、
前記スラストカラーに対向して配置される軸受面に溝部が形成され、
前記溝部は、前記軸受面の内周側に形成された複数の第１螺旋形溝からなる第１溝群と、該第１溝群より前記軸受面の外周側に形成され、かつ前記第１螺旋形溝と同方向に周回する複数の第２螺旋形溝からなる第２溝群とを少なくとも有し、
前記第１溝群と前記第２溝群とは、流体を引き込む側の溝群の方が、流体が引き込まれる側の溝群に比べてその螺旋形溝の本数が多く形成され、
前記第１溝群より内周側と前記第２溝群より外周側とのうち、流体が引き込まれる側に、円環状のランド部が設けられ、
前記第１溝群における一部の第１螺旋形溝と前記第２溝群における一部の第２螺旋形溝とは、一方の螺旋形溝がその幅の一部分のみで他方の螺旋形溝に連通し、他方の螺旋形溝がその幅の一部分又は全部で前記一方の螺旋形溝に連通するように構成された部分連通部を介して連続しており、
前記第１溝群と前記第２溝群とのうちの、流体を引き込む側となる溝群における前記一部の螺旋形溝とは異なる他の一部の螺旋形溝は、流体が引き込まれる側となる溝群における螺旋形溝と連通することなく独立して形成されているスラスト軸受。
【国際調査報告】
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