(57)【要約】【課題】荷重が大きい場合でも、油膜圧力によるパッドに作用するパッド支点周りのモーメントを釣合わすことができ、これによりパッドの振動を防止し、かつ発熱した潤滑油を効果的に冷却できるティルティングパッド軸受を提供する。【解決手段】回転軸１の回転支持面２から間隔を隔てた固定支持面１２ａを有するハウジング１２と、回転支持面と固定支持面の間に位置し、回転支持面に対向する揺動受圧面１４ａと固定支持面で揺動可能に支持された揺動支点１４ｃとを有する複数の揺動パッド１４とを備える。揺動パッド１４は、揺動受圧面１４ａに揺動支点１４ｃを挟んで設けられ回転軸１の回転方向に分散した複数の給油口１５ａと、給油口から揺動支持面１４ｂまで連通する給油貫通穴１５ｂとを有する。さらにハウジング１２に取り付けられ、揺動パッド１４の揺動を阻害することなく給油貫通穴１５ｂに潤滑油３を供給する給油管１６を備える。【選択図】図１
2010151292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の回転支持面から間隔を隔てた固定支持面を有するハウジングと、
前記回転支持面と固定支持面の間に位置し、回転支持面に対向する揺動受圧面と固定支持面に対向する揺動支持面と固定支持面で揺動可能に支持された揺動支点とを有する複数の揺動パッドと、を備え、
前記揺動パッドは、前記揺動支点を挟んで揺動受圧面に設けられた複数の給油口と、該給油口から揺動支持面まで連通する給油貫通穴とを有し、
さらに前記ハウジングに取り付けられ、揺動パッドの揺動を阻害することなく前記給油貫通穴に潤滑油を供給する給油管を備える、ことを特徴とするティルティングパッド軸受。
【請求項２】
前記ティルティングパッド軸受は、ジャーナル軸受であり、
前記回転支持面は円筒形外面であり、
前記固定支持面は中空円筒形内面であり、
前記給油口は、揺動支点の回転方向両側に２つ以上設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のティルティングパッド軸受。
【請求項３】
前記ティルティングパッド軸受は、スラスト軸受であり、
前記回転支持面は円板又は中空円板であり、
前記固定支持面は円板又は中空円板であり、
前記給油口は、揺動支点を囲むように３つ以上設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のティルティングパッド軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸を複数のパッドで支持するティルティングパッド軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
ティルティングパッド軸受とは、揺動可能な複数のパッドで軸受面が構成されているジャーナル軸受又はスラスト軸受である。かかるティルティングパッド軸受は、安定領域が広く、高速回転機械、例えばターボ圧縮機，歯車装置などに用いられている。
【０００３】
上述したティルティングパッド軸受に関し、例えば特許文献１、２が既に提案されている。
【０００４】
特許文献１は、ティルティングパッドの保持とその軸受面への給油の２つの機能を一つの部材に担わせることができ、かつ上記部材をねじによることなく、容易にキャリアリングに取り付けることができ、特別の後加工をせずとも、その部材の抜け止めを行うことができるようにすることを目的とする。
【０００５】
そのため、特許文献１では、図４に示すように、キャリアリング５１に取付孔５２を設け、この取付孔５２にスプリングピン５３を、その先端部がティルティングパッド５４の相互間に突出するように打ち込む。すると、スプリングピン５３は割り溝を有しているので、縮径方向に弾性変形してその復元弾発力により取付孔５２の内面に圧接し、その圧接による大きな摩擦力によって抜け止めされる。スプリングピン５３は、ティルティングパッド５４の相互間に位置してティルティングパッド５４が周方向に移動しないように止めると共に、キャリアリング５１の外周の油溝に供給された潤滑油を中空内部（油路５５）を通じてティルティングパッド５４の軸受面Ｂに供給するものである。
【０００６】
特許文献２は、高速高荷重の回転軸を支承する軸受において、給油溝端部、軸受面両サイドが潤滑油不足を起さず、焼付の心配のない、ティルティングパッド方式のジャーナル軸受を目的とする。
そのため、特許文献２では、図５に示すように、ジャーナルの円弧に沿って複数個配置される軸受パッド６５の回転軸６１の回転方向上流側に、それぞれの幅方向に間隔をおいて、独立した穴径にされて径方向に穿設され、出口を軸受面６３に開口させて、軸受面６３に新油６７を送り込むようにした給油管６４、軸受パッド６５の給油管６４の外径側の軸受パッド内６５に幅方向に穿設され、外部から給油通路６４を介して内部に供給された新油６７を給油管６４のそれぞれに送り込む油ポケット６６を設けるものである。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１８２５３５号公報、「ティルティングパッドジャーナル軸受」
【特許文献２】特許第３６３７１８７号公報、「ジャーナル軸受」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ティルティングパッド軸受のうち、ジャーナル軸受の例を図６に示す。この図において、８１は回転軸、８２はパッド、８３はパッド支点、８４はハウジングである。回転軸８１が回転すると、パッド８２がパッド支点８３を支点に揺動（チルト）し、パッド８２の内面と回転軸８１との間に先狭まりのテーパ状の隙間が形成され、この隙間に導入される潤滑油に動圧が発生し、この動圧により回転軸８１を支持するようになっている。
しかし、ティルティングパッド軸受は、高速・高荷重荷になると軸受の温度が上昇し、焼付きや振動などの問題が生じることがあった。
【０００９】
この問題を解決するために、上述した特許文献１では、しゅう動面（ティルティングパッド５４の軸受面Ｂ）の近くに給油管（油路５５）を配置して、しゅう動面を直接潤滑し、しゅう動面に入る潤滑油の温度を下げ、軸受温度を低下させている。
また、特許文献２では、パッド（軸受パッド６５）に設けられた給油溝から直接しゅう動面に低温の油を供給し、しゅう動面に入る油の温度をさらに低減させている。
【００１０】
一方、図７に示すように、ティルティングパッド軸受は予圧をかけることにより全パッド８２に油膜圧力８５を生じさせることができる。しかし、図８に示すように、荷重が大きくなると反負荷側（図で上側）のパッド８２には油膜圧力８５が生じない場合がある。
このような油膜圧力８５が生じないティルティングパッド軸受に対して特許文献２の技術を仮に適用しても、油膜圧力８５によるパッド支点８３周りのモーメントが釣合わない。そのためパッド８２がパッド支点８３周りに振動し、図９にＡで示すパッド後端が回転軸８１の外周面に接触して焼付きを起こすおそれがあった。
【００１１】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、荷重が大きい場合でも、油膜圧力によるパッドに作用するパッド支点周りのモーメントを釣合わすことができ、これによりパッドの振動を防止し、かつ発熱した潤滑油を効果的に冷却できるティルティングパッド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】
本発明によれば、回転軸の回転支持面から間隔を隔てた固定支持面を有するハウジングと、
前記回転支持面と固定支持面の間に位置し、回転支持面に対向する揺動受圧面と固定支持面に対向する揺動支持面と固定支持面で揺動可能に支持された揺動支点とを有する複数の揺動パッドと、を備え、
前記揺動パッドは、前記揺動支点を挟んで揺動受圧面に設けられた複数の給油口と、該給油口から揺動支持面まで連通する給油貫通穴とを有し、
さらに前記ハウジングに取り付けられ、揺動パッドの揺動を阻害することなく前記給油貫通穴に潤滑油を供給する給油管を備える、ことを特徴とするティルティングパッド軸受が提供される。
【００１３】
本発明の好ましい第１実施形態によれば、前記ティルティングパッド軸受は、ジャーナル軸受であり、
前記回転支持面は円筒形外面であり、
前記固定支持面は中空円筒形内面であり、
前記給油口は、揺動支点の回転方向両側に２つ以上設けられる。
【００１４】
本発明の好ましい第２実施形態によれば、前記ティルティングパッド軸受は、スラスト軸受であり、
前記回転支持面は円板又は中空円板であり、
前記固定支持面は円板又は中空円板であり、
前記給油口は、揺動支点を囲むように３つ以上設けられる。
【発明の効果】
【００１５】
上記本発明の構成によれば、揺動パッドが、揺動受圧面に揺動支点を挟んで設けられ回転軸の回転方向に分散した複数の給油口と、該給油口から固定部材側の外面まで連通する給油貫通穴とを有し、さらにハウジングに取り付けられ、揺動パッドの揺動を阻害することなく前記給油貫通穴に潤滑油を供給する給油管を備えるので、給油管から給油貫通穴を通して複数の給油口に潤滑油を供給することができる。
また、複数の給油口は揺動支点を挟んで設けられているので、潤滑油の供給により給油口周辺に発生する油膜圧力の圧力分布は揺動支点を挟んでほぼ対称となり、荷重が大きい場合でも、油膜圧力による揺動パッドに作用する揺動支点周りのモーメントを釣合わすことができ、これにより揺動パッドの振動を防止し、かつ発熱した潤滑油を効果的に冷却できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１７】
図１は、本発明によるティルティングパッド軸受の第１実施形態図である。この例において、本発明のティルティングパッド軸受１０は、回転軸１の外周面２を支持するジャーナル軸受である。
【００１８】
図１において、本発明のティルティングパッド軸受１０は、ハウジング１２、複数の揺動パッド１４、および給油管１６を備える。
【００１９】
ハウジング１２は、回転軸１の回転支持面２から間隔を隔てた固定支持面１２ａを有する。この例において、回転支持面２は円筒形外面（外周面２）であり、固定支持面１２ａは中空円筒形内面である。
【００２０】
複数（この例で５つ）の揺動パッド１４は、回転支持面２と固定支持面１２ａの間に位置する。また各揺動パッド１４は、回転支持面２に対向する揺動受圧面１４ａと、固定支持面１２ａに対向する揺動支持面１４ｂと、固定支持面１２ａで揺動可能に支持された揺動支点１４ｃとを有する。
【００２１】
揺動受圧面１４ａは、ハウジング１２とほぼ同心に形成され、回転軸１がハウジング１２の中心に位置するとき、回転支持面２との間にほぼ一定の隙間を形成するようになっている。なおこの構成は必須ではなく、回転支持面２との隙間が回転方向又は逆回転方向に楔状であってもよい。
揺動支持面１４ｂは、固定支持面１２ａより小さい円弧面であり、揺動支点１４ｃを中心に自由に揺動（チルト）できるようになっている。なおこの例で、揺動支点１４ｂは、揺動支持面１４ｂと固定支持面１２ａが単に接する接点である。しかし、本発明はこれに限定されず、接点位置にピン、ボール等を設けて、揺動を容易にしてもよい。
【００２２】
またこの図において、揺動パッド１４は、複数の給油口１５ａと給油貫通穴１５ｂとを有する。複数の給油口１５ａは、揺動支点１４ｃを挟んで揺動受圧面１４ａに設けられている。またこの例で、給油口１５ａは、揺動支点１４ｃを挟んで回転方向両側に２つ設けられる。なお給油口１５ａは、３つ以上でもよい。
給油貫通穴１５ｂは、給油口１５ａから揺動支持面１４ｂまで連通する。この例で給油貫通穴１５ｂは、各給油口１５ａからそれぞれ半径方向外方に延びる２本の半径方向貫通穴である。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば２つ以上の給油口１５ａを１本の半径方向貫通穴と揺動パッド１４の内部マニホールドで連通させてもよい。
【００２３】
給油管１６は、ハウジング１２に取り付けられ、給油貫通穴１５ｂの内側を半径方向に延びる中空管であり、揺動パッド１４の揺動を阻害することなく給油貫通穴１５ｂを通して給油口１５ａに潤滑油を供給する。
なお、この例では、給油貫通穴１５ｂと給油管１６の間には、揺動パッド１４の揺動を許容する隙間があり、この隙間から少量の潤滑油が逆流する。そのため、この逆流を抑制するために、給油貫通穴１５ｂと給油管１６の間に弾性シール材を設けてもよい。
【００２４】
ハウジング１２に取り付けられ給油管１６の外端には、図示しない給油配管が接続され、所定の圧力に設定された潤滑油３を供給するようになっている。
なお、この例では、揺動パッド１４の回転方向上流側と下流側に同一圧力の潤滑油３を供給しているが、上流側と下流側で圧力を変えてもよい。
【００２５】
図２は、図１のティルティングパッド軸受の作動説明図である。この図は、回転軸１に作用する下向きの荷重が大きくなり、反負荷側（図で上側）の２つ揺動パッド１４には回転軸１のみでは油膜圧力が生じない状態を示している。なお、この状態において、負荷側（図で下側）の３つの揺動パッド１４には、図に破線で示す油膜圧力５が生じている。
【００２６】
上述した本発明の構成によれば、給油管１６から給油貫通穴１５ｂを通して２つ以上の給油口１５ａに潤滑油３を供給することにより、２つ以上の給油口１５ａは揺動支点１５ｃを挟んで設けられているので、潤滑油３の供給により給油口１５ａ周辺に油膜圧力６を発生させることができる。供給する潤滑油３の圧力は、回転軸１のみで発生する油膜圧力５と同等であるのが好ましいが、油膜圧力６を発生できる限りで、油膜圧力５より低くてもよい。
反負荷側（図で上側）の揺動パッド１４も、揺動支点１４ｃ周りに揺動するので、油膜圧力６の圧力分布は揺動支点１４ｃを挟んでほぼ対称となり、荷重が大きい場合でも、油膜圧力６による揺動パッド１４に作用する揺動支点周りのモーメントを釣合わすことができ、これにより揺動パッド１４の振動を防止し、かつ発熱した潤滑油を効果的に冷却できる。
【００２７】
図３は、本発明によるティルティングパッド軸受の第２実施形態図である。この例において、本発明のティルティングパッド軸受１０は、回転軸１のスラストを支持するスラスト軸受である。
【００２８】
図３（Ａ）は、回転軸１の軸方向から本発明のティルティングパッド軸受１０（スラスト軸受）を見た図であり、図３（Ｂ）はＢ−Ｂ断面図、図３（Ｃ）はＣ−Ｃ断面図である。
図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）において、本発明のティルティングパッド軸受１０は、第１実施形態と同様に、ハウジング１２、複数の揺動パッド１４、および給油管１６を備える。
【００２９】
この例において、回転軸１の回転支持面２はドーナツ状の中空円板であるが、円板であってもよい。また、ハウジング１２の固定支持面１２ａもこの例ではドーナツ状の中空円板であるが、円板であってもよい。
【００３０】
複数（この例で８つ）の揺動パッド１４は、回転軸１の回転支持面２（この場合、平面）とハウジング１２の固定支持面１２ａ（この場合、平面）の間に位置する。
また各揺動パッド１４は、回転支持面２に対向する揺動受圧面１４ａと、固定支持面１２ａに対向する揺動支持面１４ｂと、固定支持面１２ａで揺動可能に支持された揺動支点１４ｃとを有する。
揺動受圧面１４ａと揺動支持面１４ｂは、この例では円弧状であるが、平面であってもよい。また揺動支点１４ｃは、この例では、ボールであるが、その他の構成（例えばピン）であってもよい。
【００３１】
また図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）において、揺動パッド１４は、複数の給油口１５ａと、給油貫通穴１５ｂとを有する。複数の給油口１５ａは、揺動受圧面１４ａに揺動支点１４ｃを挟んで設けられ、回転軸１の回転方向に分散している。この例で、給油口１５ａは、揺動支点１４ｃ（ボール）を囲むように３つ設けられる。なお、給油口１５ａは、４つ以上でもよい。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００３２】
上述した本発明の構成によれば、給油管１６から給油貫通穴１５ｂを通して３つ以上の給油口１５ａに潤滑油３を供給することにより、３つ以上の給油口１５ａは揺動支点１５ｃを挟んで設けられているので、潤滑油３の供給により給油口１５ａ周辺に油膜圧力６を発生させることができる。
また各揺動パッド１４は、揺動支点１４ｃ（ボール）の周りに揺動するので、油膜圧力６の圧力分布は揺動支点１４ｃを挟んでほぼ対称となり、荷重が大きい場合でも、油膜圧力６による揺動パッド１４に作用する揺動支点周りのモーメントを釣合わすことができ、これにより揺動パッド１４の振動を防止し、かつ発熱した潤滑油を効果的に冷却できる。
【００３３】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明によるティルティングパッド軸受の第１実施形態図である。
【図２】図１のティルティングパッド軸受の作動説明図である。
【図３】本発明によるティルティングパッド軸受の第２実施形態図である。
【図４】特許文献１のティルティングパッド軸受の説明図である。
【図５】特許文献２のティルティングパッド軸受の説明図である。
【図６】従来のティルティングパッド軸受の説明図である。
【図７】従来のティルティングパッド軸受の作動説明図である。
【図８】従来のティルティングパッド軸受の別の作動説明図である。
【図９】従来のティルティングパッド軸受の問題点の説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  回転軸、２  回転支持面、
３  潤滑油、５  油膜圧力、６  油膜圧力
１０ティルティングパッド軸受、
１２  ハウジング、１２ａ  固定支持面、
１４  揺動パッド、１４ａ  揺動受圧面、
１４ｂ  揺動支持面、１４ｃ  揺動支点（ボール）、
１５ａ  給油口、１５ｂ  給油貫通穴、１６  給油管
【図１】
2010151292.tif 000003
【図２】
2010151292.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010151292.tif 000008
【図７】
2010151292.tif 000009
【図８】
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【図９】
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