(57)【要約】【課題】ティルティングパッドを用いたジャーナル軸受において、回転軸の支持ばね定数の線形性を良好にして回転軸の異常振動を抑制すること。【解決手段】ジャーナル軸受１１は、保持部材２と、この保持部材２に対して回転自由に支持される複数のティルティングパッド１とを備えて構成されている。回転軸３とティルティングパッド１との隙間に流体潤滑膜４を形成して回転軸を支持している。また、ティルティングパッド１を半径方向に柔軟に支持する柔軟支持部材５を保持部材２に取り付けている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持部材と、この保持部材に対して回転自由に支持される複数のティルティングパッドとを備え、回転軸と前記ティルティングパッドとの隙間に流体潤滑膜を形成して前記回転軸を支持するジャーナル軸受において、
前記ティルティングパッドを半径方向に柔軟に支持する柔軟支持部材を前記保持部材に取り付けたことを特徴とするジャーナル軸受。
【請求項２】
請求項１に記載のジャーナル軸受において、前記柔軟支持部材を前記ティルティングパッドに対応する数の板状部材で形成し、これらの柔軟支持部材の中央部に前記ティルティングパッドを回転自由に取り付け、前記柔軟支持部材の端部を前記保持部材に取り付けたことを特徴とするジャーナル軸受。
【請求項３】
請求項１に記載のジャーナル軸受において、前記柔軟支持部材を板状部材で形成し、この柔軟支持部材と前記保持部材と隙間に流体膜ダンパを形成したことを特徴とするジャーナル軸受。
【請求項４】
請求項１に記載のジャーナル軸受において、前記柔軟支持部材を板状部材で形成し、前記柔軟支持部材と前記保持部材との間に複数の流体室を形成し、この流体室間を細管を介して連通したことを特徴とするジャーナル軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジャーナル軸受に係り、特にガスタービンやターボ圧縮機などの高速回転機械に好適なジャーナル軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転軸を支持するジャーナル軸受としては、例えば特開平１１−３０３８６４号公報（特許文献１）に記載のものが知られている。このジャーナル軸受は、保持部材と、保持部材に回転自由に支持された複数のティルティングパッドでジャーナル軸受を構成している。このジャーナル軸受は、ばね材を介してハウジングに支持されると共に、ジャーナル軸受の外周面とハウジングの内周面との間にＯリングを介して流体膜ダンパを形成している。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３０３８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、ジャーナル軸受の流体潤滑膜が薄くなると、流体潤滑膜のばね定数が急激に増加する。ジャーナル軸受において、水などの低粘度の潤滑流体を用いる場合や、振動振幅が大きい場合には、流体潤滑膜が薄くなるため、回転軸の支持ばね定数の非線型性が強くなり、振動振幅ジャンプ現象や、分数調波共振、高調波共振などの異常振動が回転軸に発生しやすくなる。特許文献１では、ジャーナル軸受全体をばね材でハウジングに支持しているため、回転軸の異常振動を十分に抑制することが困難であった。
【０００５】
また、特許文献１のジャーナル軸受では、ハウジングの内周面とジャーナル軸受の外周面との間に流体膜ダンパ部を形成しているため、ダンパ可動部はジャーナル軸受全体であり、流体膜ダンパ部が機能するためには、ジャーナル軸受全体が回転軸とともに振動する必要がある。高速回転時には振動周波数が高くなるため、ジャーナル軸受の慣性力が大きくなり、ジャーナル軸受が動きにくくなる。このため、流体膜ダンパ部の振動減衰能力が低下するものであった。
【０００６】
更に、特許文献１のジャーナル軸受において所定の減衰係数を得るためには、ハウジング内径、ジャーナル軸受外径、及び流体膜ダンパ部の幅を精密に調整する必要があり、流体膜ダンパ部の減衰係数の調整が難しいという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、回転軸の支持ばね定数の線形性を良好にして回転軸の異常振動を抑制することができるジャーナル軸受を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、流体膜ダンパの振動減衰能力を確保しつつ、回転軸の支持ばね定数の線形性を良好にして回転軸の異常振動を抑制することができるジャーナル軸受を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに別の目的は、流体膜ダンパの減衰係数の調整を容易にしつつ、回転軸の支持ばね定数の線形性を良好にして回転軸の異常振動を抑制することができるジャーナル軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の目的を達成するために、本発明は、保持部材と、この保持部材に対して回転自由に支持される複数のティルティングパッドとを備え、回転軸と前記ティルティングパッドとの隙間に流体潤滑膜を形成して前記回転軸を支持するジャーナル軸受において、前記ティルティングパッドを半径方向に柔軟に支持する柔軟支持部材を前記保持部材に取り付けたものである。
【００１１】
係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記柔軟支持部材を前記ティルティングパッドに対応する数の板状部材で形成し、これらの柔軟支持部材の中央部に前記ティルティングパッドを回転自由に取り付け、前記柔軟支持部材の端部を前記保持部材に取り付けたこと。
（２）前記柔軟支持部材を板状部材で形成し、この柔軟支持部材と前記保持部材と隙間に流体膜ダンパを形成したこと。
（３）前記柔軟支持部材を板状部材で形成し、前記柔軟支持部材と前記保持部材との間に複数の流体室を形成し、この流体室間を細管を介して連通したこと。
【００１２】
なお、前記（２）は上述した、別の目的を達成するための構成であり、前記（３）は上述した、さらに別の目的を達成するための構成である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のジャーナル軸受によれば、回転軸の支持ばね定数の線形性を良好にして回転軸の異常振動を抑制することができる。
【００１４】
本発明のジャーナル軸受によれば、流体膜ダンパの振動減衰能力を確保しつつ、回転軸の支持ばね定数の線形性を良好にして回転軸の異常振動を抑制することができる。
【００１５】
本発明のジャーナル軸受によれば、流体膜ダンパの減衰係数の調整を容易にしつつ、回転軸の支持ばね定数の線形性を良好にして回転軸の異常振動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の複数の実施例について図を用いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【実施例１】
【００１７】
まず、本発明の第１実施例のジャーナル軸受を図１から図３を用いて説明する。
【００１８】
本実施例のジャーナル軸受１１の全体構成に関して、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施例のジャーナル軸受１１を示す断面図である。
【００１９】
ジャーナル軸受１１は、保持部材２、ティルティングパッド１、及び柔軟支持部材５を備えて構成されている。
【００２０】
保持部材２は、回転軸３と同心の円筒状部と、この円筒状部の両側に設けられた側壁部とを有して構成されている。保持部材２の中央を回転軸３が貫通している。
【００２１】
ティルティグパッド１は、回転軸３の外周面より若干大きな径の内周面と、その内周面とほぼ同心の外周面とを有して構成されている。ティルティグパッド１の内周面と回転軸３の外周面との隙間に流体潤滑膜が形成され、回転軸３は流体潤滑膜を介してティルティグパッド１に支持される。ティルティグパッド１は回転軸３の円周方向に複数（図示例では４つ）に分割されている。各ティルティグパッド１は、その中央部を中心として回転するように柔軟支持部材５に支持されている。
【００２２】
柔軟支持部材５は、板状部材（図示例では平板部材）で構成され、回転軸３の円周方向にティルティグパッド１の外側に対応して同じ数だけ設けられている。ティルティグパッド１と柔軟支持部材５と一対として構成され、複数組が設けられている。そして、柔軟支持部材５の両端部は保持部材２に固定され、柔軟性を有する柔軟支持部材５の中央部で保持部材２を半径方向に柔軟に支持している。従って、ティルティグパッド１は、柔軟支持部材５を介して保持部材２に支持されることとなる。
【００２３】
本実施例のジャーナル軸受１１の機能及び効果を図２及び図３を参照しながら説明する。図２は図１のジャーナル軸受１１のばね定数計算モデルを表す模式図、図３はジャーナル軸受における偏心率とばね定数の関係を表す模式図である。
【００２４】
本実施例のジャーナル軸受１１では、図２に示すように、回転軸３は、ティルティングパッド１を介して柔軟支持部材５のばね７と流体潤滑膜４のばね６とが直列になるように保持部材２に支持されている。
【００２５】
流体潤滑膜４を用いたジャーナル軸受では、回転軸３とティルティグパッド１との偏心率が大きくなるほど流体潤滑膜４が薄くなり、偏心率が１に近づくと、図３に示すように、流体潤滑膜ばね定数が急激に増加する。柔軟支持部材５を用いないジャーナル軸受では、流体潤滑膜ばね定数がそのまま回転軸支持剛性に相当するため、回転軸支持剛性の非線型性が大きくなっていた。
【００２６】
これに対し、本実施例のジャーナル軸受１１の回転軸支持剛性は、柔軟支持部材５のばね定数７と流体潤滑膜４のばね定数６との直列和に相当する。図３の例では、ばね定数１０（Ｎ／ｍ）の柔軟支持部材５で、ティルティングパッド１を支持しているため、偏心率が１に近づいても、図３に示すように、回転軸支持剛性の変化は小さく、回転軸支持剛性が柔軟支持部材ばね定数以上になることはない。従って、本実施例のジャーナル軸受１１では、回転軸支持剛性の線形性が良好になり、回転軸支持剛性の非線型性に起因する、回転軸の異常振動を抑制することができる。
【００２７】
なお、本実施例では柔軟支持部材５は平面形状であるが、柔軟支持部材５は曲面形状であっても良い。
【実施例２】
【００２８】
次に、本発明の第２実施例について図４を用いて説明する。図４は本発明の第２実施例に係るジャーナル軸受１１の断面図である。この第２実施例は、次に述べる点で第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００２９】
第２実施例は、柔軟支持部材５と保持部材２との間隙に流体膜を形成することにより流体膜ダンパ８を設けた点で、第１実施例と相違している。この第２実施例では、回転軸３の振動がティルティングパッド１に伝わり、ティルティングパッド１が半径方向に振動することにより、流体膜ダンパ８による減衰力が得られる。ジャーナル軸受１１の外周側に流体膜ダンパを設ける場合と比較して、ダンパ可動部の質量が非常に小さくなるので、高速回転時の振動周波数の高い状態でも、流体膜ダンパ８の振動減衰能力を維持することができる。
【００３０】
従って、第２実施例によれば、支持ばね定数の線形性が良好で、振動減衰特性が良好なジャーナル軸受を提供できる。
【００３１】
なお、本実施例では流体膜ダンパ８は平面形状であるが、流体膜ダンパ８は曲面形状であっても良い。また、本実施例では、流体膜ダンパ８に流体供給孔と流体排出孔を図示していない、流体膜ダンパ８に流体供給孔と流体排出孔を設けて、作動流体を循環させるようになっている。流体膜ダンパ８の作動流体を循環させると、流体膜ダンパ８の作動流体の温度上昇を抑制することができる。
【実施例３】
【００３２】
次に、本発明の第３実施例について図５を用いて説明する。図５は本発明の第３実施例に係るジャーナル軸受１１の断面図である。この第３実施例は、次に述べる点で第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００３３】
第３実施例は、柔軟支持部材５と保持部材２との間に流体室９を設け、流体室９間を細管１０で接続した点で、第１実施例と相違している。この第３実施例では、回転軸３の振動によりティルティングパッド１が半径方向に移動すると、ティルティングパッド１背面の流体室９の容積が減少するため、流体室９内の流体は細管１０を通って他の流体室９に移動する。このとき、細管１０の流路抵抗により、回転軸３の振動が減衰される。本ダンパの減衰係数は、オリフィスなどを用いて細管１０の流路抵抗を調整することにより容易に調整可能である。従って、第３実施例によれば、支持ばね定数の線形性が良好で、振動減衰特性が良好なジャーナル軸受を提供できる。
【００３４】
なお、第３実施例では流体室９を接続する細管１０はジャーナル軸受１１内部に設けてあるが、細管１０をジャーナル軸受１１外部に位置するように設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施例に係るジャーナル軸受の断面図である。
【図２】図１のジャーナル軸受のばね定数計算モデルを表す模式図である。
【図３】本発明のジャーナル軸受の偏心率とばね定数の関係を従来例と比較して表す模式図である。
【図４】本発明の第２実施例に係るジャーナル軸受の断面図である。
【図５】本発明の第３実施例に係るジャーナル軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…ティルティングパッド、２…保持部材、３…回転軸、４…流体潤滑膜、５…柔軟支持部材、６…流体潤滑膜のばね、７…柔軟支持部材のばね、８…流体膜ダンパ、９…流体室、１０…細管、１１…ジャーナル軸受。
【図１】
2006266437.tif 000003
【図２】
2006266437.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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