(57)【要約】【課題】広い回転数にわたって回転軸を安定して支持することができる軸受を提供する。【解決手段】回転軸５０を回転可能に支持する軸受１であって、回転軸５０を内部に収納する支持部３と、回転軸５０と支持部３との間に配置された複数の軸受パッド４と、支持部３および軸受パッド４を接続するとともに、回転軸５０と平行に延びる軸線まわりに軸受パッド４を変位可能に支持する接続部３１と、支持部３および軸受パッド４の間に、接続部３１から回転軸５０の周方向における一の方向および他の方向に沿って延びるパッドスリット部４１と、が設けられ、パッドスリット部４１の幅寸法である支持部３および軸受パッド４の間の寸法Ｃｒは、回転軸５０の半径Ｒに対して０．０００５倍以上、０．００２倍以下であることを特徴とする。【選択図】図１
2010175008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を回転可能に支持する軸受であって、
前記回転軸を内部に収納する支持部と、
前記回転軸と前記支持部との間に配置された複数の軸受パッドと、
前記支持部および前記軸受パッドを接続するとともに、前記回転軸と平行に延びる軸線まわりに前記軸受パッドを変位可能に支持する接続部と、
前記支持部および前記軸受パッドの間に、前記接続部から前記回転軸の周方向における一の方向および他の方向に沿って延びるパッドスリット部と、が設けられ、
前記パッドスリット部の幅寸法である前記支持部および前記軸受パッドの間の寸法は、前記回転軸の半径に対して０．０００５倍以上、０．００２倍以下であることを特徴とする軸受。
【請求項２】
前記支持部の内部には、前記周方向に沿って延びるとともに、前記回転軸に沿って延びるハウジングスリット部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の軸受。
【請求項３】
前記支持部を内部に収納する軸受ハウジングと、
前記支持部および前記軸受ハウジングの間に配置され、前記支持部を前記回転軸に向けて押圧する押圧部と、
が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の軸受。
【請求項４】
前記回転軸の回転状態に応じて前記押圧部による押圧力の大きさを調節する制御部が設けられていることを特徴とする請求項３記載の軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受、特に高い安定性が求められる回転機械に用いて好適な軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、過給器などの軸受のように、回転体の軸受として高い安定性が求められる場合には、傾斜パッド型軸受（ティルティングパッド軸受）が用いられている。
しかしながら、一般に、傾斜パッド型軸受は、他の軸受などと比較して構造が複雑であることから、その製造が困難であり、高価な軸受となっている。
【０００３】
その一方で、一つの部材に放電加工等を施してスリットを形成することで、一つの部材で傾斜可能なパッド形状を作成した傾斜パッド型軸受も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
特許文献１に記載の傾斜パッド型軸受は、回転軸の回転よりパッドが傾斜する構成とされているため、ティルティングパッド軸受として機能するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表平８−５００４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の傾斜パッド型軸受においては、スクイズ油膜効果が低く、減衰効果が得られにくいことから、回転軸を安定して支持することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、広い回転数にわたって回転軸を安定して支持することができる軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の軸受は、回転軸を回転可能に支持する軸受であって、前記回転軸を内部に収納する支持部と、前記回転軸と前記支持部との間に配置された複数の軸受パッドと、前記支持部および前記軸受パッドを接続するとともに、前記回転軸と平行に延びる軸線まわりに前記軸受パッドを変位可能に支持する接続部と、前記支持部および前記軸受パッドの間に、前記接続部から前記回転軸の周方向における一の方向および他の方向に沿って延びるパッドスリット部と、が設けられ、前記パッドスリット部の幅寸法である前記支持部および前記軸受パッドの間の寸法は、前記回転軸の半径に対して０．０００５倍以上、０．００２倍以下であることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、パッドスリット部の幅寸法を、回転軸の半径に対して０．０００５倍以上、０．００２倍以下としているため、パッドスリット部に満たされた潤滑油による減衰効果が、特許文献１に記載された発明などと比較して、大きくなる。言い換えると、軸受パッドおよびその周辺の構成要素からなる系におけるスクイズ油膜効果が高くなる。
【００１０】
上記発明においては、前記支持部の内部には、前記周方向に沿って延びるとともに、前記回転軸に沿って延びるハウジングスリット部が設けられていることが望ましい。
【００１１】
本発明によれば、支持部の内部にハウジングスリット部を形成し、その内部に潤滑油などを満たすことで、支持部にも減衰効果を持たせることができる。
【００１２】
上記発明においては、前記支持部を内部に収納する軸受ハウジングと、前記支持部および前記軸受ハウジングの間に配置され、前記支持部を前記回転軸に向けて押圧する押圧部と、が設けられていることが望ましい。
【００１３】
本発明によれば、押圧部により支持部を回転軸に向かって押圧することにより、回転軸および軸受パッドの間の隙間を調節することができる。言い換えると、当該隙間の値を適切な値に保つことができる。
例えば、回転軸の径に対して、回転軸および軸受パッドの間の隙間が所定の値よりも大きくなる支持部および軸受パッドを作り、押圧部により当該隙間を所定の値に調節することができる。
【００１４】
上記発明においては、前記回転軸の回転状態に応じて前記押圧部による押圧力の大きさを調節する制御部が設けられていることが望ましい。
【００１５】
本発明によれば、回転軸の回転状態、例えば、回転数に応じて、回転軸と、軸受パッドとの間の隙間を適切な値に保つことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の軸受によれば、パッドスリット部の幅寸法を、回転軸の半径に対して０．０００５倍以上、０．００２倍以下としているため、スクイズ油膜効果による高い減衰効果を得ることができ、回転軸を安定して支持することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る軸受の構成を説明する断面視図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る軸受の構成を説明する断面視図である。
【図３】図２の内輪部における別の実施形態を説明する断面視図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る軸受の構成を説明する断面視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る軸受ついて図１を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る軸受の構成を説明する断面視図である。
本実施形態では、本発明の軸受を高い安定性が求められる回転機械用の軸受、例えば過給機などに用いられ回転軸５０を回転可能に支持する軸受１であって、スクイズフィルムダンパを組み込んだティルティングパッド軸受に適用して説明する。
軸受１には、図１に示すように、外輪部（軸受ハウジング）２と、内輪部（支持部）３と、３つの軸受パッド４と、が設けられている。
【００１９】
外輪部２は、図１に示すように、内部に内輪部３を収納する円筒状または円環状の部材である。外輪部２には、３つの押圧ネジ部（押圧部）２１が、外輪部２の径方向に向かって移動可能に設けられている。
具体的には、外輪部２の径方向に沿って延びる押圧ネジ部２１が螺合される３つの雌ネジ孔２２が、外輪部２に等間隔に形成されている。
【００２０】
なお、本実施形態では、外輪部２に３つの押圧ネジ部２１が設けられている例に適用して説明しているが、押圧ネジ部２１の数は、軸受パッド４の数に合わせて変更することができ、特に限定するものではない。
【００２１】
押圧ネジ部２１は、図１に示すように、外輪部２に配置されるとともに、径方向内側の端部が内輪部３の外周面と当接されるものである。
具体的には、略円柱状に形成された押圧ネジ部２１の該周面には、雌ネジ孔２２と螺合される雄ネジが形成されている。そのため、押圧ネジ部２１を回転させることにより、外輪部２に対する押圧ネジ部２１の径方向の配置位置を変更することができる。言い換えると、押圧ネジ部２１を回転させることにより、内輪部３を径方向内側に向かって押圧する力を調節することができる。
【００２２】
内輪部３は、図１に示すように、外輪部２の内部に配置される円筒状または円環状に形成された部材であって、軸受パッド４とともに一体に形成された部材である。
内輪部３には、軸受パッド４との間を接続するとともに、軸受パッド４を回転軸５０に沿って延びる軸線まわりに回動可能に支持する３つの接続部３１が設けられている。
【００２３】
接続部３１は、内輪部３の内周面から径方向内側、言い換えると、軸受パッド４側に延びる柱状の部材であり、内輪部３および軸受パッド４と一体に形成された部材である。
接続部３１と内輪部３との接続する部分には、断面視において円状の凹みが形成され、軸受パッド４の回動が容易になるようにされている。
【００２４】
軸受パッド４は、図１に示すように、内輪部３と回転軸５０との間に配置され、回転軸５０を回転可能に支持するものであり、内輪部３とともに一体に形成された部材である。軸受パッド４は、径方向外側に凸状に湾曲した板状の部材、言い換えると、回転軸５０の円周面に沿って延びる板状の部材である。さらに、軸受パッド４は、内輪部３および接続部３１と一体に形成された部材である。
【００２５】
本実施形態では、３つの軸受パッド４が周方向に等間隔に配置された例に適用して説明するが、軸受パッド４の数は３つに限られることなく、３つよりも多くても、少なくてもよく特に限定するものではない。
【００２６】
軸受パッド４と、内輪部３との間にはパッドスリット部４１が設けられている。
パッドスリット部４１は、軸受パッド４と内輪部３との間であって、接続部３１から回転軸５０の周方向、言い換えると、内輪部３の内周面や、軸受パッド４の外周面に沿う方向に延びるスリット状の空間であり、その内部に、潤滑油が満たされる空間である。
【００２７】
パッドスリット部４１の形状は、軸受パッド４の作動範囲を考慮した形状、つまり、軸受パッド４が回動した際に、軸受パッド４の外周面と、内輪部３の内周面とが干渉しない形状とされることが望ましい。
【００２８】
パッドスリット部４１の幅であるクリアランス、言い換えると径方向の寸法Ｃｒは、回転軸５０の半径をＲとすると、０．０００５Ｒ以上０．００２Ｒ以下の範囲で形成されていることが望ましい。
【００２９】
例えば、軸受１が、直径が約２０ｍｍから約５０ｍｍの範囲の回転軸５０を支持する場合、パッドスリット部４１の幅は、約１ｍｍ以下を例示することができる。
【００３０】
なお、パッドスリット部４１の形成方法、言い換えると、内輪部３、接続部３１および軸受パッド４を一体に形成する方法としては、放電加工を例示することができる。
【００３１】
次に、上記の構成からなる軸受１における回転軸５０の支持について説明する。
回転軸５０を軸受１により回転可能に支持する場合には、図１に示すように、回転軸５０と軸受パッド４との間、回転軸５０と内輪部３との間、パッドスリット部４１の内部には潤滑油が満たされている。
【００３２】
さらに、回転軸５０の円周面と、軸受パッド４の内周面との間が所定の間隔に調節される。
具体的には、押圧ネジ部２１を回転させて外輪部２に対して押圧ネジ部２１を径方向内側に移動させる。すると、内輪部３が押圧ネジ部２１により径方向内側に押圧され（プリロードされ）、内輪部３が変形することにより、軸受パッド４と回転軸５０との間の間隔が狭くなり、所定の間隔に調節される。
【００３３】
上述の状態で、回転軸５０が回転されると、回転軸５０とともに連れまわる潤滑油が回転軸５０と軸受パッド４との間に流入し、回転軸５０と軸受パッド４との間で圧力を発生する。この圧力により回転軸５０が支持され、回転軸５０と軸受パッド４との間の所定の間隔が維持される。言い換えると、回転軸５０と軸受パッド４との間に所定の厚さの油膜が形成される。
【００３４】
その一方で、軸受パッド４は、上述の回転軸５０と軸受パッド４との間に流入する潤滑油の圧力や、回転軸５０の変位などの外力の影響を受けて回転軸５０に沿って延びる軸線まわりに回動する。
そのため、軸受パッド４は回転軸５０の回転数の変化や、変位に対して受動的に回動し、回転軸５０に対する傾斜角を変更することができる。
【００３５】
回転軸５０の回転数変化などに対する、軸受パッド４における傾斜角の追従性は、軸受パッド４自体の質量や、内輪部３の弾性力や、パッドスリット部４１に満たされた潤滑油の粘性などがパラメータとなる。
【００３６】
つまり、軸受パッド４自体の質量が軽くなったり、内輪部３の弾性力が低くなったりすると、軸受パッド４における傾斜角の追従性は向上する。
その一方で、パッドスリット部４１に満たされた潤滑油は、軸受パッド４における傾斜角の変化に対して減衰効果をもたらす。
【００３７】
上記の構成によれば、パッドスリット部４１の幅寸法Ｃｒを、回転軸の半径Ｒに対して０．０００５倍以上、０．００２倍以下とすることにより、パッドスリット部４１に満たされた潤滑油による減衰効果が、特許文献１に記載された発明などと比較して、大きくなる。言い換えると、スクイズ油膜効果が高くなる。
【００３８】
その一方で、押圧ネジ部２１により内輪部３を回転軸５０に向かって押圧することにより、回転軸５０および軸受パッド４の間の隙間を調節することができる。言い換えると、当該隙間の値を適切な値に保つことができる。
例えば、回転軸５０の径に対して、回転軸５０および軸受パッド４の間の隙間が所定の値よりも大きくなる内輪部３および軸受パッド４を作り、押圧ネジ部２１により当該隙間を所定の値に調節することができる。
【００３９】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図２および図３を参照して説明する。
本実施形態の軸受の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、内輪部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図２および図３を用いて内輪部の構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図２は、本実施形態に係る軸受の構成を説明する断面視図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４０】
軸受１０１には、図２に示すように、外輪部２と、内輪部（支持部）１０３と、３つの軸受パッド４と、が設けられている。
【００４１】
内輪部１０３は、図２に示すように、外輪部２の内部に配置される円筒状または円環状に形成された部材であって、軸受パッド４とともに一体に形成された部材である。
内輪部１０３には、３つの接続部３１と、内輪スリット部（ハウジングスリット部）１３２と、が設けられている。
【００４２】
内輪スリット部１３２は内輪部１０３の内部であって、回転軸５０の周方向、言い換えると、内輪部３の内周面や、軸受パッド４の外周面に沿う方向に延びるスリット状の空間であり、その内部に、潤滑油が満たされる空間である。さらに、内輪スリット部１３２は、回転軸５０の周方向において、軸受パッド４と概略同じ位置に配置されている。
内輪スリット部１３２は、回転軸５０における軸方向の端部において、回転軸５０と内輪部１０３との間の空間、または、回転軸５０と外輪部２との間の空間と連通している。
【００４３】
図３は、図２の内輪部における別の実施形態を説明する断面視図である。
なお、内輪スリット部１３２は、図３に示すように、端部において径方向内側に延びる連通部１３３が設けられていてよく、特に限定するものではない。
連通部１３３は、内輪スリット部１３２の周方向における端部から径方向内側に延びる流路であって、回転軸５０と内輪部１０３との間の空間と、内輪スリット部１３２とを繋ぐ流路である。
【００４４】
次に、上記の構成からなる軸受１０１における回転軸５０の支持について説明する。
なお、軸受パッド４や、パッドスリット部４１や、押圧ネジ部２１などの作用については、第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００４５】
ここで、内輪スリット部１３２の作用について説明する。
内輪スリット部１３２には、パッドスリット部４１と同様に、潤滑油が満たされているため、減衰効果をもたらすものである。
具体的には、内輪部１０３における軸受パッド４と内輪スリット部１３２との間の部分が変位する際に、当該部分の変位に対する減衰効果をもたらすものである。
【００４６】
上記の構成によれば、内輪部１０３の内部に内輪スリット部１３２を形成し、その内部に潤滑油などを満たすことで、内輪部１０３にも減衰効果を持たせることができる。
【００４７】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図４を参照して説明する。
本実施形態の軸受の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、押圧ネジ部の周辺構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図４を用いて押圧ネジ部の周辺構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図４は、本実施形態に係る軸受の構成を説明する断面視図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４８】
軸受２０１における押圧部２２１は、図４に示すように、外輪部２に配置されるとともに、径方向内側の端部が内輪部３の外周面と当接されるものである。
具体的には、押圧部２２１は、外輪部２に対する押圧部２２１の径方向の配置位置を変更することができるものである。押圧部２２１の構成としては、公知の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
【００４９】
軸受２０１における押圧部２２１には、図４に示すように、外輪部２に対する配置位置を制御する制御部２２２が接続されている。
制御部２２２は、回転軸５０の回転数や、回転軸５０に係る負荷に応じて押圧部２２１の径方向の配置位置を制御するものである。
【００５０】
上記の構成によれば、回転軸５０の回転状態、例えば、回転数に応じて、回転軸５０と、軸受パッド４との間の隙間を適切な値に保つことができる。
【符号の説明】
【００５１】
１，１０１，２０１  軸受
２  外輪部（軸受ハウジング）
３，１０３  内輪部（支持部）
４  軸受パッド
２１  押圧ネジ部（押圧部）
３１  接続部
４１  パッドスリット部
５０  回転軸
１３２  内輪スリット部（ハウジングスリット部）
２２１  押圧部
２２２  制御部
【図１】
2010175008.tif 000003
【図２】
2010175008.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010175008.tif 000006