(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の外周側に配置されるキャリアリングと、
前記回転軸の外周側であって前記キャリアリングの内周側に揺動可能に配置されるパッドと、
前記回転軸と前記パッドとの間に油を供給する給油ノズルと、
を備え、
前記パッドは、
前記回転軸と対向する内周面と、
前記キャリアリングと隙間を介して対向する外周面と、
前記回転軸の回転方向において前記内周面の上流側に形成され、前記内周面と前記外周面とを接続する上流端面と、を有しており、
前記内周面は、部分円筒面と、前記部分円筒面の前記上流側に配置され、前記油が溜められる開口空間を形成する凹部と、を有しており、
前記開口空間は、
前記上流端面に開口し、前記開口空間に前記油を導入する油導入口と、
前記回転軸と対向するように開口した油導出口と、を有しており、
前記パッドには、前記開口空間内の前記油が前記油導入口に逆流するのを抑制する逆流抑制部が設けられているジャーナル軸受。
【請求項２】
前記給油ノズルは、前記パッドの周方向に隣接するように配置され、
前記逆流抑制部は、前記開口空間の外周側を画定する底面を含んでおり、
前記底面と前記回転軸との間の径方向距離は、前記上流側に向かうに従って減少している請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項３】
前記底面と前記回転軸との間の前記径方向距離は、前記上流側に向かうに従って段階的に減少している請求項２に記載のジャーナル軸受。
【請求項４】
前記逆流抑制部は、前記開口空間の軸方向一端側を画定する第１側面と、前記開口空間の軸方向他端側を画定する第２側面と、を含んでおり、
前記第１側面と前記第２側面との間の軸方向距離は、前記上流側に向かうに従って減少している請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項５】
前記第１側面と前記第２側面との間の前記軸方向距離は、前記上流側に向かうに従って段階的に減少している請求項４に記載のジャーナル軸受。
【請求項６】
前記第１側面と前記第２側面との間の前記軸方向距離の最大値は、前記部分円筒面の軸方向寸法と等しい請求項４又は請求項５に記載のジャーナル軸受。
【請求項７】
前記パッドは、外周側に形成された外周面をさらに有しており、
前記凹部は、前記開口空間の外周側を画定する底面を有しており、
前記底面と前記回転軸との間の径方向距離は、前記上流側に向かうに従って増加しており、
前記底面の前記上流側の端部は、前記外周面の前記上流側の端部に接続されている請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載のジャーナル軸受。
【請求項８】
前記逆流抑制部は、前記パッドとは別体の逆流抑制部材を含んでおり、
前記逆流抑制部材は、前記油導入口の一部を覆うように前記パッドに取り付けられている請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項９】
前記凹部は、前記開口空間の軸方向一端側を画定する第１側面と、前記開口空間の軸方向他端側を画定する第２側面と、を有しており、
前記逆流抑制部は、前記開口空間を軸方向に分割する分割壁を含んでおり、
前記分割壁は、前記第１側面と対向する第１壁面と、前記第２側面と対向する第２壁面と、を有しており、
前記第１側面と前記第１壁面との間の軸方向距離、及び前記第２側面と前記第２壁面との間の軸方向距離は、前記上流側に向かうに従って減少している請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項１０】
前記逆流抑制部は、前記凹部に形成された突起物を含んでおり、
前記突起物の径方向高さは、前記上流側に向かうに従って増加している請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項１１】
前記逆流抑制部は、前記凹部に形成された突起物を含んでおり、
前記突起物の軸方向幅は、前記上流側に向かうに従って増加している請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項１２】
前記逆流抑制部は、前記凹部に形成された複数の突起物を含んでおり、
前記複数の突起物の配置密度は、前記上流側に向かうに従って増加している請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項１３】
前記逆流抑制部は、前記凹部に形成された窪みを含んでいる請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項１４】
前記内周面の軸方向端部には、周方向に延伸した切欠き部が形成されている請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載のジャーナル軸受。
【請求項１５】
前記内周面の軸方向中央部のうち、前記回転軸の回転方向において前記凹部の下流側には、周方向に延伸した溝部が形成されており、
前記凹部には、前記溝部の前記上流側の端部を塞ぐ突起部が形成されている請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載のジャーナル軸受。
【請求項１６】
請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載のジャーナル軸受と、
前記回転軸と、
を備えた回転機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッドを備えたジャーナル軸受、及びジャーナル軸受を備えた回転機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、直接潤滑方式を用いたパッド型ジャーナル軸受が記載されている。このジャーナル軸受は、軸受内輪内に揺動可能に設けられジャーナルを自動調心可能に支持する複数個のパッドと、ジャーナルの回転方向に対して各パッドの前側に設けられ、パッドの軸受面に潤滑油を供給する給油ノズルと、を有している。パッドの前側縁部の少なくとも中央部には、パッドの軸受面に向かって傾斜した面取り部が形成されている。特許文献１には、面取り部が設けられることにより潤滑油の入口部の断面積が広くなるため、パッドに供給されない無効潤滑油が減少することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７４４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようなジャーナル軸受においても、パッドの内周面に油を効率よく供給できない場合があるという課題があった。【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、パッドの内周面に油を効率よく供給できるジャーナル軸受及び回転機器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】
【０００６】
本発明に係るジャーナル軸受は、回転軸の外周側に配置されるキャリアリングと、前記回転軸の外周側であって前記キャリアリングの内周側に配置されるパッドと、前記回転軸と前記パッドとの間に油を供給する給油ノズルと、を備え、前記パッドは、前記回転軸と対向する内周面と、前記回転軸の回転方向において前記内周面の上流側に位置する上流端面と、を有しており、前記内周面は、部分円筒面と、前記部分円筒面の前記上流側に配置され、前記油が溜められる開口空間を形成する凹部と、を有しており、前記開口空間は、前記上流端面に開口した油導入口と、前記回転軸に向かって開口した油導出口と、を有しており、前記パッドには、前記開口空間内の前記油が前記油導入口に逆流するのを抑制する逆流抑制部が設けられている。
本発明に係る回転機器は、本発明に係るジャーナル軸受と、前記回転軸と、を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、パッドの内周面に油を効率よく供給できるジャーナル軸受及び回転機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係るジャーナル軸受の構成を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図である。
【図３】実施の形態１に係るジャーナル軸受のパッドの構成を示す斜視図である。
【図４】実施の形態１に係るジャーナル軸受のパッドに形成された開口空間の構成を示す斜視図である。
【図５】実施の形態１の比較例に係るジャーナル軸受の部分的な構成を示す断面図である。
【図６】実施の形態１に係るジャーナル軸受の部分的な構成を示す断面図である。
【図７】実施の形態２に係るジャーナル軸受のパッドの構成を示す斜視図である。
【図８】実施の形態３に係るジャーナル軸受のパッドの構成を示す斜視図である。
【図９】実施の形態３に係るジャーナル軸受のパッドを内周側から見た構成を示す上面図である。
【図１０】実施の形態４に係るジャーナル軸受のパッドの構成を示す斜視図である。
【図１１】実施の形態４に係るジャーナル軸受の部分的な構成を示す断面図である。
【図１２】実施の形態５に係るジャーナル軸受のパッドの構成を示す斜視図である。
【図１３】実施の形態６に係るジャーナル軸受のパッドの構成を示す斜視図である。
【図１４】実施の形態７に係るジャーナル軸受のパッドの構成を示す斜視図である。
【図１５】実施の形態７に係るジャーナル軸受の部分的な構成を示す断面図である。
【図１６】実施の形態８に係るジャーナル軸受のパッドの構成を示す斜視図である。
【図１７】実施の形態８に係るジャーナル軸受のパッドを内周側から見た構成を示す上面図である。
【図１８】実施の形態９に係るジャーナル軸受のパッドの構成を示す斜視図である。
【図１９】実施の形態９に係るジャーナル軸受のパッドの構成の変形例を示す斜視図である。
【図２０】実施の形態１０に係るジャーナル軸受のパッドの構成を示す斜視図である。
【図２１】実施の形態１１に係るジャーナル軸受のパッドの構成を示す斜視図である。
【図２２】実施の形態１１に係るジャーナル軸受のパッドの構成の変形例を示す斜視図である。
【図２３】実施の形態１２に係るジャーナル軸受のパッドの構成を示す斜視図である。
【図２４】実施の形態１３に係るジャーナル軸受のパッドの構成を示す斜視図である。
【図２５】実施の形態１４に係る回転機器を軸方向に沿って切断した構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
実施の形態１に係るジャーナル軸受について説明する。本実施の形態に係るジャーナル軸受は、回転軸を回転自在に支持する滑り軸受である。本実施の形態に係るジャーナル軸受は、回転電機等の種々の回転機器に適用することが可能である。図１は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００の構成を示す断面図である。図１では、ジャーナル軸受１００及び回転軸２００を回転軸２００の軸心２００ａと垂直な平面で切断した断面を示している。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図である。図１及び図２中の上下方向は、例えば、鉛直上下方向を表している。図１及び後述する図３〜図２４では、回転軸２００の回転方向を太矢印で示している。
【００１０】
図１及び図２に示すように、ジャーナル軸受１００は、全体として環状の形状を有している。ジャーナル軸受１００には、回転軸２００が挿入されている。ジャーナル軸受１００は、回転軸２００を回転自在に支持するように構成されている。回転軸２００の回転方向は、図１において反時計回り方向である。回転軸２００の軸心２００ａは、水平方向に延伸している。以下の説明では、回転軸２００の軸心２００ａに平行な方向のことを軸方向という場合がある。また、軸心２００ａを中心とした径方向のことを単に径方向という場合がある。軸心２００ａを中心とした周方向のことを単に周方向という場合がある。
【００１１】
ジャーナル軸受１００は、回転軸２００の外周側に配置されるキャリアリング１０と、回転軸２００の外周側であってキャリアリング１０の内周側に配置され、回転軸２００の荷重を受ける２つのパッド２０、２１と、を有している。パッド２０及びパッド２１は、回転軸２００の外周面２００ｂのうち下方の半周部分と、キャリアリング１０の内周面のうち下方の半周部分と、の間に設けられている。パッド２０及びパッド２１は、回転軸２００の外周面２００ｂに沿って、互いに異なる周方向位置に設けられている。パッド２１は、回転軸２００の回転方向において、間隔を空けてパッド２０の前方に配置されている。
【００１２】
本実施の形態では、パッド２０及びパッド２１のそれぞれは、回転軸２００の外周面２００ｂに対して傾くことができるように構成されている。このようなパッド２０及びパッド２１を有するジャーナル軸受１００は、ティルティングパッドジャーナル軸受と呼ばれる。
【００１３】
回転軸２００の外周面２００ｂのうち上方の半周部分とキャリアリング１０の内周面のうち上方の半周部分との間には、半円環状の一対のガイドメタル１１が設けられている。一対のガイドメタル１１は、回転軸２００の跳ね上がりを防止する機能を有している。
【００１４】
ジャーナル軸受１００は、回転軸２００とパッド２０及びパッド２１のそれぞれとの間に油１３を供給する５つの給油ノズル１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅを有している。５つの給油ノズル１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅは、回転軸２００の外周面２００ｂに沿って、互いに異なる周方向位置に設けられている。回転軸２００が回転すると、給油ノズル１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅのそれぞれから供給された油１３は、回転軸２００の回転よるせん断力に伴って、回転軸２００の回転方向と同じ方向に流れる。つまり、ジャーナル軸受１００における油１３の流れ方向は、回転軸２００の回転方向と同方向となる。
【００１５】
以下の説明では、回転軸２００の回転方向において後方のことを、回転軸２００の回転方向において上流側、又は単に上流側という場合がある。また、回転軸２００の回転方向において前方のことを、回転軸２００の回転方向において下流側、又は単に下流側という場合がある。
【００１６】
給油ノズル１２ａは、パッド２０の上流側に配置されている。給油ノズル１２ｂは、給油ノズル１２ａの下流側であってパッド２０の上流側に配置されている。給油ノズル１２ｃは、パッド２０の下流側であってパッド２１の上流側に配置されている。給油ノズル１２ｄは、給油ノズル１２ｃの下流側であってパッド２１の上流側に配置されている。給油ノズル１２ｅは、パッド２１の下流側に配置されている。
【００１７】
次に、パッド２０及びパッド２１の構成について説明する。パッド２０及びパッド２１は同様の構成を有しているため、ここではパッド２１を例に挙げて説明する。図３は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１の構成を示す斜視図である。図３に示すように、パッド２１は、全体として部分円筒状の形状を有している。パッド２１は、内周面２１ａ及び外周面２１ｂを有している。パッド２１の内周面２１ａは、回転軸２００の外周面２００ｂと対向して配置される。パッド２１の外周面２１ｂは、キャリアリング１０の内周面と対向して配置される。
【００１８】
また、パッド２１は、上流端面２１ｃ及び下流端面２１ｄを有している。上流端面２１ｃは、回転軸２００の回転方向において、内周面２１ａ及び外周面２１ｂの上流側に形成された端面である。下流端面２１ｄは、回転軸２００の回転方向において、内周面２１ａ及び外周面２１ｂの下流側に形成された端面である。さらに、パッド２１は、側端面２１ｅ及び側端面２１ｆを有している。側端面２１ｅ及び側端面２１ｆはいずれも、軸方向に対して垂直に形成された端面である。
【００１９】
パッド２１の内周面２１ａは、部分円筒面２１ａ１と、部分円筒面２１ａ１の上流側に配置された凹部２２と、を有している。部分円筒面２１ａ１は、隙間を介して回転軸２００の外周面２００ｂに沿って配置されている。凹部２２内には、油が溜められる開口空間２３が形成されている。
【００２０】
図４は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１に形成された開口空間２３の構成を示す斜視図である。図４に示すように、開口空間２３は、上流端面２１ｃに開口した油導入口２３ａと、回転軸２００に向かって開口した油導出口２３ｂと、を有している。図４では、油導入口２３ａが右上がりのハッチングで示されており、油導出口２３ｂが右下がりのハッチングで示されている。油導入口２３ａと油導出口２３ｂとは、開口空間２３を介して流体が流通できるようにつながっている。
【００２１】
回転軸２００の回転に伴って流れる油は、油導入口２３ａを介して開口空間２３に導入され、開口空間２３に溜められる。開口空間２３内の油は、油導出口２３ｂを介して開口空間２３から導出され、パッド２１の部分円筒面２１ａ１と回転軸２００の外周面２００ｂとの間の隙間に供給される。これにより、パッド２１の部分円筒面２１ａ１と回転軸２００の外周面２００ｂとの間には、油膜が形成される。回転軸２００の自重を含む回転軸２００の径方向荷重は、部分円筒面２１ａ１と外周面２００ｂとの間の油膜圧力によって、パッド２１とは非接触に支持される。
【００２２】
図３に戻り、凹部２２は、開口空間２３の外周側を画定する底面として、少なくとも、第１底面２２ａと、第１底面２２ａの下流側に配置され第１底面２２ａに対して傾斜した第２底面２２ｂと、を有している。第１底面２２ａ及び第２底面２２ｂはいずれも、開口空間２３よりも外周側に位置している。
【００２３】
第１底面２２ａは、当該第１底面２２ａと回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離が下流側に向かうに従って増加するように傾斜している。すなわち、第１底面２２ａは、当該第１底面２２ａと外周面２００ｂとの間の径方向距離が上流側に向かうに従って減少するように傾斜している。第１底面２２ａの上流側の端部は、上流端面２１ｃに接続されており、油導入口２３ａの外周側を画定している。第１底面２２ａは、例えば平面状に形成されている。第１底面２２ａは、後述するように、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流するのを抑制する逆流抑制部３０として機能する。
【００２４】
第２底面２２ｂは、当該第２底面２２ｂと回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離が下流側に向かうに従って減少するように傾斜している。すなわち、第２底面２２ｂは、当該第２底面２２ｂと外周面２００ｂとの間の径方向距離が上流側に向かうに従って増加するように傾斜している。第２底面２２ｂの上流側の端部は、第１底面２２ａの下流側の端部に接続されている。第２底面２２ｂの下流側の端部は、部分円筒面２１ａ１に接続されている。第２底面２２ｂは、例えば平面状に形成されている。
【００２５】
また、凹部２２は、第１側面２２ｃ及び第２側面２２ｄを有している。第１側面２２ｃは、開口空間２３の軸方向一端側を画定している。第１側面２２ｃの上流側の端部は、上流端面２１ｃに接続されており、油導入口２３ａの軸方向一端側を画定している。第２側面２２ｄは、開口空間２３の軸方向他端側を画定している。第２側面２２ｄの上流側の端部は、上流端面２１ｃに接続されており、油導入口２３ａの軸方向他端側を画定している。第１側面２２ｃ及び第２側面２２ｄはいずれも、軸方向に垂直となる平面状に形成されている。
【００２６】
次に、本実施の形態における逆流抑制部３０の作用について、比較例と対比しつつ説明する。図５は、本実施の形態の比較例に係るジャーナル軸受の部分的な構成を示す断面図である。図６は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００の部分的な構成を示す断面図である。図５及び図６では、ジャーナル軸受及び回転軸を軸方向に垂直な平面で切断した断面を示している。また、図５及び図６では、油の流れの例を矢印で表している。
【００２７】
図５に示す比較例のパッド３００の内周面３０１には、図６に示す本実施の形態のパッド２１と同様に、開口空間３０３を形成する凹部３０２が形成されている。ただし、比較例の凹部３０２の底面３０４は、内周面３０１に沿って概ね平坦に形成されている。つまり、底面３０４と回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離は、上流側に向かうに従って必ずしも減少していない。
【００２８】
一般に、回転軸２００の外周面２００ｂとパッド３００の内周面３０１との間の隙間３０５に形成される油膜の厚みは、非常に薄い。例えば、隙間３０５に形成される油膜の厚みは、小型のジャーナル軸受では数μｍであり、大型のジャーナル軸受であっても数百μｍ以下である。一方、比較例のパッド３００において開口空間３０３に油を溜めるためには、径方向における開口空間３０３の深さを数ｍｍ以上にする必要がある。このため、内周面３０１と底面３０４とを繋ぐ壁面３０６の内周面３０１に対する傾斜角は、大きくなってしまう。
【００２９】
このような構成では、油導入口３０７から開口空間３０３に流入した油は、図５中の矢印で示すように壁面３０６で跳ね返され、油導入口３０７に向かって逆流してしまう。比較例の構成では、逆流抑制部が設けられていないため、開口空間３０３内の油が油導入口３０７に逆流するのを抑制することができない。これにより、油が一旦、油導入口３０７から開口空間３０３に流入したとしても、流入した油が油導入口３０７に逆流し、油導入口３０７から開口空間３０３の外部に流出してしまう場合がある。したがって、パッド３００が開口空間３０３に油を流入させやすい構造を有していたとしても、パッド３００の内周面３０１に油を効率よく供給できない場合があった。
【００３０】
これに対し、図６に示す本実施の形態のパッド２１の凹部２２には、逆流抑制部３０として機能する第１底面２２ａが形成されている。第１底面２２ａは、当該第１底面２２ａと回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離が上流側に向かうに従って減少するように傾斜している。このため、開口空間２３の断面積は、上流側に向かうに従って減少する。すなわち、開口空間２３は、上流側に向かうに従って狭くなる形状を有している。したがって、開口空間２３内の油が上流側すなわち油導入口２３ａ側に逆流すると、逆流する油の流路が流れ方向に向かうに従って狭くなるため、高い圧力損失が発生し、逆流する油の流量が低下する。これにより、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流することが抑制される。
【００３１】
本実施の形態の逆流抑制部３０は、逆流する油に発生する圧力損失の作用により油の逆流を抑制するように構成されているが、これには限られない。逆流抑制部３０は、壁面での跳ね返りなどの作用により、逆流する油の速度ベクトルの向きを回転軸２００の回転方向の向きに近づける方法、層流から乱流への遷移などの作用により、逆流する油の流速を低下させる方法、などを用いて、逆流を抑制するように構成されていてもよい。
【００３２】
本実施の形態では、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流することが抑制されるため、開口空間２３内の油を油導出口２３ｂからパッド２１の部分円筒面２１ａ１に効率よく供給することができる。これにより、パッド２１の部分円筒面２１ａ１と回転軸２００の外周面２００ｂとの間には、十分な厚さの油膜を形成することができる。したがって、本実施の形態によれば、油膜圧力の不足により生じる異常振動を防止することができる。
【００３３】
回転軸と油との摩擦により発生する摩擦損失は、油膜部のせん断による摩擦損失である油膜損失と、油膜部以外の領域に溜まっている油の攪拌による摩擦損失である攪拌損失と、に分けられる。回転軸のエネルギーに対してジャーナル軸受で発生する損失を軸受損失と定義すると、軸受損失は、油膜損失と攪拌損失との和にほぼ等しい。一般に、油膜損失はパッドの内周面の面積に比例し、攪拌損失は給油量に比例する。
【００３４】
本実施の形態では、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１に効率よく供給することができるため、開口空間２３への給油量を削減することができる。したがって、本実施の形態によれば、攪拌損失を低減することができ、それによりジャーナル軸受１００の軸受損失を低減することができる。
【００３５】
図１及び図６に示した構成では、給油ノズル１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅの給油方向は、いずれも回転軸２００の軸心２００ａに向かう方向である。しかしながら、少なくともパッド２０及びパッド２１のそれぞれの上流側に配置される給油ノズルの給油方向は、油導入口２３ａに向かう方向であってもよい。例えば、パッド２０の上流側に配置される給油ノズル１２ｂの給油方向は、パッド２０の油導入口２３ａに向かう方向であってもよい。また、パッド２１の上流側に配置される給油ノズル１２ｄの給油方向は、パッド２１の油導入口２３ａに向かう方向であってもよい。これにより、パッド２０及びパッド２１のそれぞれの油導入口２３ａに向かって油を供給することができるため、開口空間２３に効率よく油を溜めることができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００は、回転軸２００の外周側に配置されるキャリアリング１０と、回転軸２００の外周側であってキャリアリング１０の内周側に配置されるパッド２１と、回転軸２００とパッド２１との間に油を供給する給油ノズル１２ｄと、を備えている。パッド２１は、回転軸２００と対向する内周面２１ａと、回転軸２００の回転方向において内周面２１ａの上流側に位置する上流端面２１ｃと、を有している。内周面２１ａは、部分円筒面２１ａ１と、部分円筒面２１ａ１の上流側に配置され、油が溜められる開口空間２３を形成する凹部２２と、を有している。開口空間２３は、上流端面２１ｃに開口した油導入口２３ａと、回転軸２００に向かって開口した油導出口２３ｂと、を有している。パッド２１には、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流するのを抑制する逆流抑制部３０が設けられている。
【００３７】
この構成によれば、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流することが抑制されるため、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１に効率よく供給することができる。したがって、油膜圧力の不足による異常振動を防止することができる。また、この構成によれば、開口空間２３への給油量を削減できるため、攪拌損失を低減することができる。したがって、ジャーナル軸受１００の軸受損失を低減することができる。
【００３８】
本実施の形態に係るジャーナル軸受１００において、逆流抑制部３０は、開口空間２３の外周側を画定する第１底面２２ａを含んでいる。第１底面２２ａと回転軸２００との間の径方向距離は、上流側に向かうに従って減少している。ここで、第１底面２２ａは、底面の一例である。
【００３９】
この構成によれば、開口空間２３の断面積が上流側に向かうに従って減少するため、開口空間２３内を逆流する油には高い圧力損失が発生し、逆流する油の流量が低下する。これにより、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流するのを抑制することができる。
【００４０】
実施の形態２．
実施の形態２に係るジャーナル軸受について説明する。図７は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１の構成を示す斜視図である。なお、実施の形態１と同様の構成については説明を省略する。
【００４１】
図７に示すように、本実施の形態のパッド２１に形成された凹部２２は、開口空間２３の外周側を画定する底面として、少なくとも、第１底面２２ａと、第１底面２２ａの下流側に配置された第２底面２２ｂと、を有している。本実施の形態では、第１底面２２ａと回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離は、上流側に向かうに従って必ずしも減少していない。第２底面２２ｂは、当該第２底面２２ｂと回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離が下流側に向かうに従って減少するように傾斜している。
【００４２】
また、凹部２２は、開口空間２３の軸方向一端側を画定する第１側面２２ｃと、開口空間２３の軸方向他端側を画定する第２側面２２ｄと、を有している。第１側面２２ｃと第２側面２２ｄとの間の軸方向距離は、上流側に向かうに従って減少している。これにより、開口空間２３の断面積は、上流側に向かうに従って減少している。すなわち、開口空間２３は、上流側に向かうに従って狭くなる形状を有している。本実施の形態では、第１側面２２ｃ及び第２側面２２ｄが逆流抑制部３０として機能する。
【００４３】
ここで、本実施の形態では、第１側面２２ｃ及び第２側面２２ｄの双方が、軸方向に垂直な平面に対して傾斜している。しかしながら、第１側面２２ｃ及び第２側面２２ｄのうちの一方は、軸方向に対して垂直であってもよい。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００では、逆流抑制部３０は、開口空間２３の軸方向一端側を画定する第１側面２２ｃと、開口空間２３の軸方向他端側を画定する第２側面２２ｄと、を含んでいる。第１側面２２ｃと第２側面２２ｄとの間の軸方向距離は、上流側に向かうに従って減少している。
【００４５】
この構成によれば、開口空間２３の断面積が上流側に向かうに従って減少するため、開口空間２３内を逆流する油には高い圧力損失が発生し、逆流する油の流量が低下する。これにより、実施の形態１と同様に、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流するのを抑制することができる。したがって、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１に効率よく供給することができる。
【００４６】
実施の形態３．
実施の形態３に係るジャーナル軸受について説明する。図８は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１の構成を示す斜視図である。本実施の形態は、第１側面２２ｃと第２側面２２ｄとの間の軸方向距離と、パッド２１の内周面２１ａの軸方向寸法と、の関係において、実施の形態２と異なっている。第１側面２２ｃ及び第２側面２２ｄが逆流抑制部３０として機能する点は、実施の形態２と同様である。なお、実施の形態１又は２と同様の構成については説明を省略する。
【００４７】
図７に示した実施の形態２の構成では、第１側面２２ｃと第２側面２２ｄとの間の軸方向距離は、下流側に向かうに従って増加するものの、パッド２１の内周面２１ａの軸方向寸法までは達していない。これに対し、図８に示す本実施の形態の構成では、第１側面２２ｃと第２側面２２ｄとの間の軸方向距離は、下流側に向かうに従って増加し、部分円筒面２１ａ１の軸方向寸法Ｗ１に達している。すなわち、本実施の形態において、第１側面２２ｃと第２側面２２ｄとの間の軸方向距離の最大値は、部分円筒面２１ａ１の軸方向寸法Ｗ１と実質的に等しい。
【００４８】
本実施の形態の構成により得られる効果について図９を用いて説明する。図９は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１を内周側から見た構成を示す上面図である。図９中の上下方向は、軸方向を表している。図９では、油の流れの例を矢印で示している。
【００４９】
図９に示すように、開口空間２３の軸方向寸法は、下流側に向かうに従って増加し、部分円筒面２１ａ１の軸方向寸法Ｗ１に達している。このため、油導入口２３ａから開口空間２３に流入した油は、下流側に向かうに従って軸方向に広がり、軸方向における部分円筒面２１ａ１の全体に供給される。したがって、本実施の形態によれば、部分円筒面２１ａ１の軸方向両端部を含む部分円筒面２１ａ１の全体に、油をより確実に供給することができる。
【００５０】
また、本実施の形態によれば、実施の形態１及び２と同様に、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流するのを逆流抑制部３０によって抑制することができる。したがって、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１に効率よく供給することができる。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００では、第１側面２２ｃと第２側面２２ｄとの間の軸方向距離の最大値は、部分円筒面２１ａ１の軸方向寸法Ｗ１と等しい。
【００５２】
この構成によれば、部分円筒面２１ａ１の軸方向両端部を含む部分円筒面２１ａ１の全体に、油をより確実に供給することができる。
【００５３】
実施の形態４．
実施の形態４に係るジャーナル軸受について説明する。図１０は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１の構成を示す斜視図である。本実施の形態は、主に第１底面２２ａ及び油導入口２３ａの構成において、実施の形態２と異なっている。第１側面２２ｃ及び第２側面２２ｄが逆流抑制部３０として機能する点は、実施の形態２と同様である。なお、実施の形態１〜３のいずれかと同様の構成については説明を省略する。
【００５４】
図１０に示すように、本実施の形態のパッド２１に形成された凹部２２は、開口空間２３の外周側を画定する底面として、少なくとも第１底面２２ａ及び第２底面２２ｂを有している。
【００５５】
第１底面２２ａは、当該第１底面２２ａと回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離が下流側に向かうに従って減少するように傾斜している。すなわち、第１底面２２ａは、当該第１底面２２ａと外周面２００ｂとの間の径方向距離が上流側に向かうに従って増加するように傾斜している。第１底面２２ａの上流側の端部は、外周面２１ｂの上流側の端部に直接接続されており、油導入口２３ａの外周側を画定している。
【００５６】
第２底面２２ｂは、第１底面２２ａと同様に、第２底面２２ｂと回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離が上流側に向かうに従って増加するように傾斜している。第２底面２２ｂの上流側の端部は、第１底面２２ａの下流側の端部に接続されている。第２底面２２ｂの下流側の端部は、部分円筒面２１ａ１に接続されている。部分円筒面２１ａ１に対する第２底面２２ｂの傾斜角は、部分円筒面２１ａ１に対する第１底面２２ａの傾斜角よりも小さくなっている。
【００５７】
本実施の形態の構成により得られる効果について図１１を用いて説明する。図１１は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００の部分的な構成を示す断面図である。図１１では、ジャーナル軸受１００及び回転軸２００を軸方向に垂直な平面で切断した断面を示している。図１１では、油の流れの例を矢印で示している。
【００５８】
図１１に示すように、本実施の形態では、第１底面２２ａの上流側の端部が外周面２１ｂの上流側の端部に接続されているため、油導入口２３ａの径方向寸法をパッド２１自体の径方向寸法まで拡大することができる。したがって、パッド２１の上流側にある油を、油導入口２３ａを介して開口空間２３に効率よく流入させることができる。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、実施の形態１及び２と同様に、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流するのを逆流抑制部３０によって抑制することができる。したがって、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１に効率よく供給することができる。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００では、パッド２１は、外周側に形成された外周面２１ｂをさらに有している。凹部２２は、開口空間２３の外周側を画定する第１底面２２ａを有している。第１底面２２ａと回転軸２００との間の径方向距離は、上流側に向かうに従って増加している。第１底面２２ａの上流側の端部は、外周面２１ｂの上流側の端部に接続されている。ここで、第１底面２２ａは、底面の一例である。
【００６１】
この構成によれば、油導入口２３ａの径方向寸法を拡大することができるため、油導入口２３ａを介して開口空間２３に油を効率よく流入させることができる。
【００６２】
実施の形態５．
実施の形態５に係るジャーナル軸受について説明する。図１２は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１の構成を示す斜視図である。本実施の形態は、パッド２１の内周面２１ａの軸方向両端部の構成において、実施の形態２と異なっている。第１側面２２ｃ及び第２側面２２ｄが逆流抑制部３０として機能する点は、実施の形態２と同様である。なお、実施の形態１〜４のいずれかと同様の構成については説明を省略する。
【００６３】
図１２に示すように、パッド２１の内周面２１ａの軸方向一端部には、切欠き部２４が形成されている。切欠き部２４は、パッド２１の径方向断面においてＬ字状に形成されており、周方向に沿って延伸している。切欠き部２４は、軸方向に平行に見たとき、凹部２２及び開口空間２３よりも下流側となる範囲に形成されている。また、切欠き部２４は、周方向に沿って見たとき、凹部２２及び開口空間２３よりも側端面２１ｆ寄りに形成されている。切欠き部２４の底面２４ａと回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離は、部分円筒面２１ａ１と外周面２００ｂとの間の径方向距離よりも長くなっている。
【００６４】
同様に、パッド２１の内周面２１ａの軸方向他端部には、切欠き部２５が形成されている。切欠き部２５は、パッド２１の径方向断面においてＬ字状に形成されており、周方向に沿って延伸している。切欠き部２５は、軸方向に平行に見たとき、凹部２２及び開口空間２３よりも下流側となる範囲に形成されている。また、切欠き部２５は、周方向に沿って見たとき、凹部２２及び開口空間２３よりも側端面２１ｅ寄りに形成されている。切欠き部２５の底面２５ａと回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離は、部分円筒面２１ａ１と外周面２００ｂとの間の径方向距離よりも長くなっている。
【００６５】
本実施の形態では、内周面２１ａに切欠き部２４及び切欠き部２５が形成されているため、図７に示した実施の形態２の構成と比較すると、部分円筒面２１ａ１の面積が小さくなっている。部分円筒面２１ａ１の軸方向寸法は、第１側面２２ｃと第２側面２２ｄとの間の軸方向距離の最大値と同一又はそれより大きくなっている。
【００６６】
本実施の形態では、底面２４ａと回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離、及び底面２５ａと外周面２００ｂとの間の径方向距離が、部分円筒面２１ａ１と外周面２００ｂとの間の径方向距離よりも長くなっている。このため、切欠き部２４及び切欠き部２５で油に作用するせん断力は、部分円筒面２１ａ１で油に作用するせん断力よりも小さくなる。底面２４ａと外周面２００ｂとの間の径方向距離、及び底面２５ａと外周面２００ｂとの間の径方向距離が十分に長ければ、切欠き部２４及び切欠き部２５での油膜圧力はほぼ０となる。その結果、回転軸２００を支持するのに必要な油膜圧力が部分円筒面２１ａ１と外周面２００ｂとの間で得られるように、部分円筒面２１ａ１と外周面２００ｂとの間に形成される油膜の厚みが薄くなり、部分円筒面２１ａ１と外周面２００ｂとの間の隙間が狭くなる。
【００６７】
つまり、本実施の形態によれば、切欠き部２４及び切欠き部２５で油に作用するせん断力が減少するため、油膜損失を低減することができる。また、本実施の形態によれば、部分円筒面２１ａ１と回転軸２００の外周面２００ｂとの間に形成される油膜の厚みが薄くなるため、回転軸２００とパッド２１との潤滑に必要な油量を減らすことができる。これにより、給油量を削減することができるため、攪拌損失をも低減することができる。したがって、本実施の形態によれば、ジャーナル軸受１００で発生する軸受損失を低減することができる。
【００６８】
また、本実施の形態によれば、実施の形態１及び２と同様に、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流するのを逆流抑制部３０によって抑制することができる。したがって、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１に効率よく供給することができる。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００では、内周面２１ａの軸方向端部には、周方向に延伸した切欠き部２４又は切欠き部２５が形成されている。
【００７０】
この構成によれば、切欠き部２４又は切欠き部２５が設けられることによって油膜損失及び攪拌損失を低減できるため、ジャーナル軸受１００で発生する軸受損失を低減することができる。
【００７１】
実施の形態６．
実施の形態６に係るジャーナル軸受について説明する。図１３は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１の構成を示す斜視図である。本実施の形態は、パッド２１の内周面２１ａの構成において、実施の形態２と異なっている。第１側面２２ｃ及び第２側面２２ｄが逆流抑制部３０として機能する点は、実施の形態２と同様である。なお、実施の形態１〜５のいずれかと同様の構成については説明を省略する。
【００７２】
図１３に示すように、パッド２１の内周面２１ａの軸方向中央部には、溝部２６が形成されている。溝部２６は、パッド２１の径方向断面において長方形状に形成されており、周方向に沿って延伸している。溝部２６は、軸方向に平行に見たとき凹部２２及び開口空間２３よりも下流側となる範囲に形成されている。溝部２６の底面２６ａと回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離は、部分円筒面２１ａ１と外周面２００ｂとの間の径方向距離よりも長くなっている。
【００７３】
開口空間２３の軸方向中央部には、線状の突起部２７が形成されている。突起部２７は、パッド２１の径方向断面において長方形状に形成されており、周方向に沿って延伸している。突起部２７は、周方向に沿って見たときに溝部２６と重なるように形成されている。これにより、溝部２６の上流側の端部は、突起部２７によって塞がれている。突起部２７の上面２７ａと回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離は、第１底面２２ａと外周面２００ｂとの間の径方向距離、及び第２底面２２ｂと外周面２００ｂとの間の径方向距離のいずれよりも短くなっている。突起部２７の上面２７ａは、外周面２００ｂに沿って配置される部分円筒面となっている。
【００７４】
本実施の形態では、溝部２６の底面２６ａと回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離が、部分円筒面２１ａ１と外周面２００ｂとの間の径方向距離よりも長くなっているため、溝部２６で油に作用するせん断力は、部分円筒面２１ａ１で油に作用するせん断力よりも小さくなる。底面２６ａと外周面２００ｂとの間の径方向距離が十分に長ければ、溝部２６での油膜圧力はほぼ０となる。一般に、パッド２１と回転軸２００との間の油膜圧力は、パッド２１の軸方向両端部で０となり、パッド２１の軸方向中央部に近づくほど高くなる。このため、本実施の形態では、パッド２１の軸方向中央部に溝部２６が形成されていることにより、パッド２１の軸方向中央部での油膜圧力が大幅に減少する。その結果、回転軸２００を支持するのに必要な油膜圧力が部分円筒面２１ａ１と外周面２００ｂとの間で得られるように、部分円筒面２１ａ１と外周面２００ｂとの間に形成される油膜の厚みが実施の形態５よりもさらに薄くなる。したがって、給油量を削減することができるため、攪拌損失を低減することができる。
【００７５】
ここで、回転軸２００の回転速度が低いときには、回転軸２００の外周面２００ｂとパッド２１の内周面２１ａとの接触を回避できない。低速回転中の回転軸２００とパッド２１との接触面圧は、パッド２１の内周面２１ａにおける溝部２６の面積比率が大きくなるほど上昇する。このため、内周面２１ａにおける溝部２６の面積比率が大きくなると、回転軸２００とパッド２１との摺動による摩擦発熱が大きくなり、焼付き又は異常摩耗が発生してしまう場合がある。
【００７６】
一方で、本実施の形態では、内周面２１ａにおける溝部２６の面積比率が小さくても、効率的に給油量を削減でき、攪拌損失を低減できる。つまり、本実施の形態によれば、焼付き又は異常摩耗の発生を防止しつつ、攪拌損失を低減できる。
【００７７】
また、溝部２６の上流側の端部は突起部２７によって塞がれているため、油膜圧力が発生しない溝部２６に開口空間２３内の油が導入されてしまうのを防ぐことができる。したがって、本実施の形態によれば、油膜圧力が発生する部分円筒面２１ａ１に、開口空間２３内の油を効率よく供給することができる。
【００７８】
また、本実施の形態によれば、実施の形態１及び２と同様に、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流するのを逆流抑制部３０によって抑制することができる。したがって、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１に効率よく供給することができる。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００では、内周面２１ａの軸方向中央部のうち、回転軸２００の回転方向において凹部２２の下流側には、周方向に延伸した溝部２６が形成されている。凹部２２には、溝部２６の上流側の端部を塞ぐ突起部２７が形成されている。
【００８０】
この構成によれば、溝部２６が設けられることにより、焼付き又は異常摩耗の発生を防止しつつ、攪拌損失を低減できる。また、この構成によれば、溝部２６の上流側の端部が突起部２７によって塞がれているため、油膜圧力が発生しない溝部２６に開口空間２３内の油が導入されてしまうのを防ぐことができる。
【００８１】
実施の形態７．
実施の形態７に係るジャーナル軸受について説明する。図１４は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１の構成を示す斜視図である。なお、実施の形態１〜６のいずれかと同様の構成については説明を省略する。
【００８２】
図１４に示すように、本実施の形態のパッド２１に形成された凹部２２は、開口空間２３の外周側を画定する底面として、第１底面２２ａ、第２底面２２ｂ及び第３底面２２ｅを有している。第２底面２２ｂは、第１底面２２ａの下流側に配置されている。第３底面２２ｅは、第１底面２２ａと第２底面２２ｂとの間に配置されている。凹部２２の底面を構成する第１底面２２ａ、第３底面２２ｅ及び第２底面２２ｂは、下流側に向かってこの順に配列している。
【００８３】
第２底面２２ｂは、当該第２底面２２ｂと回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離が上流側に向かうに従って増加するように傾斜している。第１底面２２ａは、回転軸２００の外周面２００ｂに沿って形成されている。第１底面２２ａと外周面２００ｂとの間の径方向距離は、第２底面２２ｂの上流側の端部と外周面２００ｂとの間の径方向距離よりも短くなっている。第３底面２２ｅは、第２底面２２ｂの上流側の端部と第１底面２２ａの下流側の端部とを接続している。第３底面２２ｅは、周方向に対して垂直に形成されており、下流側すなわち第２底面２２ｂ側を向いている。
【００８４】
第１底面２２ａ、第３底面２２ｅ及び第２底面２２ｂにより構成される凹部２２の底面は、階段状に形成されている。これにより、凹部２２の底面のうち、少なくとも第２底面２２ｂの上流側の端部から第１底面２２ａまでの間では、当該底面と外周面２００ｂとの間の径方向距離は、上流側に向かうに従って段階的に減少している。本実施の形態では、凹部２２の底面のうち少なくとも第３底面２２ｅが逆流抑制部３０として機能する。
【００８５】
本実施の形態の構成により得られる効果について図１５を用いて説明する。図１５は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００の部分的な構成を示す断面図である。図１５では、ジャーナル軸受１００及び回転軸２００を軸方向に垂直な平面で切断した断面を示している。図１５では、油の流れの例を矢印で示している。
【００８６】
図１５に示すように、本実施の形態では、開口空間２３の外周側を第２底面２２ｂに沿って上流側に逆流する油は、逆流抑制部３０として機能する第３底面２２ｅによって跳ね返される。第３底面２２ｅによって跳ね返された油は、開口空間２３の内周側を下流側に流れる油と合流し、下流側に戻る。回転軸２００によって開口空間２３内の油に作用するせん断力は、回転軸２００の外周面２００ｂから遠いほど小さくなる。このため、開口空間２３内のうち外周面２００ｂから遠い部分、すなわち第２底面２２ｂに沿った部分の油は、上流側に逆流しやすい傾向にある。本実施の形態では、第２底面２２ｂに沿った部分の油の逆流は、第３底面２２ｅによって効果的に抑制される。したがって、本実施の形態によれば、開口空間２３内の油の逆流を抑制する効果が高まるため、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１に効率よく供給することができる。
【００８７】
また、本実施の形態の開口空間２３は、実施の形態１及び２と同様に、上流側に向かうに従って狭くなる形状を有している。このため、本実施の形態の逆流抑制部３０は、圧力損失の作用によっても油の逆流を抑制することができる。
【００８８】
以上説明したように、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００では、逆流抑制部３０は、開口空間２３の外周側を画定する底面として第１底面２２ａ、第３底面２２ｅ及び第２底面２２ｂを含んでいる。上記底面と回転軸２００との間の径方向距離は、上流側に向かうに従って段階的に減少している。
【００８９】
この構成によれば、開口空間２３のうち底面に沿った部分の油の逆流を効果的に抑制することができるため、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１に効率よく供給することができる。
【００９０】
実施の形態８．
実施の形態８に係るジャーナル軸受について説明する。図１６は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１の構成を示す斜視図である。なお、実施の形態１〜７のいずれかと同様の構成については説明を省略する。
【００９１】
図１６に示すように、本実施の形態のパッド２１に形成された凹部２２は、開口空間２３の軸方向一端側を画定する第１側面２２ｃとして、側面２２ｃ１、側面２２ｃ２及び側面２２ｃ３を有している。側面２２ｃ３は、側面２２ｃ１の下流側に配置されている。側面２２ｃ２は、側面２２ｃ１と側面２２ｃ３との間に配置されている。
【００９２】
また、凹部２２は、開口空間２３の軸方向他端側を画定する第２側面２２ｄとして、側面２２ｄ１、側面２２ｄ２及び側面２２ｄ３を有している。側面２２ｄ３は、側面２２ｄ１の下流側に配置されている。側面２２ｄ２は、側面２２ｄ１と側面２２ｄ３との間に配置されている。
【００９３】
側面２２ｃ１、側面２２ｃ３、側面２２ｄ１及び側面２２ｄ３は、いずれも軸方向に対して垂直に形成されている。側面２２ｃ１と側面２２ｄ１とは、第１底面２２ａを挟んで互いに対向している。側面２２ｃ３と側面２２ｄ３とは、第２底面２２ｂを挟んで互いに対向している。側面２２ｃ１と側面２２ｄ１との間の軸方向距離は、側面２２ｃ３と側面２２ｄ３との間の軸方向距離よりも小さくなっている。
【００９４】
側面２２ｃ２は、側面２２ｃ１の下流側の端部と側面２２ｃ３の上流側の端部とを接続している。側面２２ｃ２は、周方向に対して垂直に形成されており、下流側を向いている。
【００９５】
側面２２ｄ２は、側面２２ｄ１の下流側の端部と側面２２ｄ３の上流側の端部とを接続している。側面２２ｄ２は、周方向に対して垂直に形成されており、下流側を向いている。
【００９６】
側面２２ｃ１、側面２２ｃ２及び側面２２ｃ３により構成される凹部２２の第１側面２２ｃは、階段状に形成されている。また、側面２２ｄ１、側面２２ｄ２及び側面２２ｄ３により構成される凹部２２の第２側面２２ｄは、階段状に形成されている。これにより、第１側面２２ｃと第２側面２２ｄとの間の軸方向距離は、上流側に向かうに従って段階的に減少している。本実施の形態では、第１側面２２ｃのうち少なくとも側面２２ｃ２と、第２側面２２ｄのうち少なくとも側面２２ｄ２とが、逆流抑制部３０として機能する。
【００９７】
本実施の形態の構成により得られる効果について図１７を用いて説明する。図１７は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１を内周側から見た構成を示す上面図である。図１７中の上下方向は、軸方向を表している。図１７では、油の流れの例を矢印で示している。
【００９８】
図１７に示すように、本実施の形態では、開口空間２３の軸方向一端側を側面２２ｃ３に沿って逆流する油は、逆流抑制部３０として機能する側面２２ｃ２によって跳ね返される。また、開口空間２３の軸方向他端側を側面２２ｄ３に沿って逆流する油は、逆流抑制部３０として機能する側面２２ｄ２によって跳ね返される。ジャーナル軸受１００では、供給された油がキャリアリング１０の軸方向外側に排油されることが多いため、パッド２１の軸方向中央部から遠い部分ほど油が不足しやすい傾向にある。本実施の形態では、開口空間２３のうちパッド２１の軸方向中央部から遠い部分、すなわち開口空間２３の軸方向両端部における油の逆流は、側面２２ｃ２及び側面２２ｄ２によって効果的に抑制される。したがって、本実施の形態によれば、パッド２１の部分円筒面２１ａ１のうち油が不足しやすい軸方向両端部に、油を効率よく供給することができる。
【００９９】
また、本実施の形態の開口空間２３は、実施の形態１及び２と同様に、上流側に向かうに従って狭くなる形状を有している。このため、本実施の形態の逆流抑制部３０は、圧力損失の作用によっても油の逆流を抑制することができる。
【０１００】
以上説明したように、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００では、逆流抑制部３０は、開口空間２３の軸方向一端側を画定する第１側面２２ｃと、開口空間２３の軸方向他端側を画定する第２側面２２ｄと、を含んでいる。第１側面２２ｃと第２側面２２ｄとの間の軸方向距離は、上流側に向かうに従って段階的に減少している。
【０１０１】
この構成によれば、開口空間２３の軸方向両端部における油の逆流を効果的に抑制できるため、パッド２１の部分円筒面２１ａ１のうち油が不足しやすい軸方向両端部に、油を効率よく供給することができる。
【０１０２】
実施の形態９．
実施の形態９に係るジャーナル軸受について説明する。図１８は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１の構成を示す斜視図である。なお、実施の形態１〜８のいずれかと同様の構成については説明を省略する。
【０１０３】
図１８に示すように、本実施の形態では、パッド２１とは別体の逆流抑制部材３１が、逆流抑制部３０としてパッド２１に固定して取り付けられている。逆流抑制部材３１は、例えば、一方向に長い長方形平板状の形状を有している。逆流抑制部材３１は、油導入口２３ａの一部、例えば油導入口２３ａのうちの外周側部分を覆うように、パッド２１の上流端面２１ｃ上に取り付けられている。
【０１０４】
図１９は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１の構成の変形例を示す斜視図である。図１９に示すように、本変形例の逆流抑制部材３１は、油導入口２３ａの軸方向両端部を覆うように、パッド２１の上流端面２１ｃ上に取り付けられている。
【０１０５】
上記実施の形態１〜８の逆流抑制部３０は、パッド２１の構成要素の一部である。これに対し、本実施の形態の逆流抑制部材３１はパッド２１とは別体の別部品であるため、パッド２１が製造された後に逆流抑制部材３１を取り付けることができる。このため、パッド２１に形成される開口空間２３の形状及びサイズの自由度を高めることができる。例えば、実施の形態７及び８の構成では、逆流抑制部３０が設けられることによって開口空間２３の容積が減少してしまう場合がある。一方、本実施の形態では、油導入口２３ａの一部に対して上流側から蓋をするように逆流抑制部材３１が取り付けられることによって、開口空間２３の容積を大きく確保することができる。したがって、本実施の形態によれば、より多くの油を開口空間２３に溜めることができる。
【０１０６】
また、本実施の形態によれば、実施の形態７又は８と同様の効果が得られる。
【０１０７】
以上説明したように、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００では、逆流抑制部３０は、パッド２１とは別体の逆流抑制部材３１を含んでいる。逆流抑制部材３１は、油導入口２３ａの一部を覆うようにパッド２１に取り付けられている。
【０１０８】
この構成によれば、パッド２１に形成される開口空間２３の形状及びサイズの自由度を高めることができる。
【０１０９】
実施の形態１０．
実施の形態１０に係るジャーナル軸受について説明する。図２０は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１の構成を示す斜視図である。なお、実施の形態１〜９のいずれかと同様の構成については説明を省略する。
【０１１０】
図２０に示すように、凹部２２の軸方向中央部には、開口空間２３を軸方向に分割する分割壁２８が形成されている。分割壁２８は、第１側面２２ｃと対向する第１壁面２８ａと、第２側面２２ｄと対向する第２壁面２８ｂと、を有している。第１壁面２８ａと第２壁面２８ｂとの間の軸方向寸法、すなわち分割壁２８の幅は、上流側に向かうに従って広くなっている。これにより、第１側面２２ｃと第１壁面２８ａとの軸方向距離は、上流側に向かうに従って減少している。また、第２側面２２ｄと第２壁面２８ｂとの軸方向距離は、上流側に向かうに従って減少している。本実施の形態では、少なくとも分割壁２８が逆流抑制部３０として機能する。
【０１１１】
油の流速は、固定壁面に近いほど低下し、壁面境界では０となる。本実施の形態では、開口空間２３の軸方向中央部に分割壁２８が設けられている。このため、第１側面２２ｃと第１壁面２８ａとの間の距離、及び第２側面２２ｄと第２壁面２８ｂとの間の距離はいずれも、第１側面２２ｃと第２側面２２ｄとの間の距離よりも短くなる。このため、本実施の形態において、開口空間２３内を逆流する油に発生する圧力損失の作用は、実施の形態２よりもさらに大きくなる。したがって、本実施の形態によれば、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流するのをさらに確実に抑制することができる。よって、本実施の形態によれば、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１にさらに効率よく供給することができる。
【０１１２】
以上説明したように、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００では、逆流抑制部３０は、開口空間２３を軸方向に分割する分割壁２８を含んでいる。分割壁２８は、第１側面２２ｃと対向する第１壁面２８ａと、前記第２側面２２ｄと対向する第２壁面２８ｂと、を有している。第１側面２２ｃと第１壁面２８ａとの間の軸方向距離、及び第２側面２２ｄと第２壁面２８ｂとの間の軸方向距離は、上流側に向かうに従って減少している。
【０１１３】
この構成によれば、分割壁２８により分割された２つの開口空間２３のそれぞれの断面積が上流側に向かうに従って減少するため、各開口空間２３内を逆流する油には高い圧力損失が発生し、逆流する油の流量が低下する。また、この構成では、第１側面２２ｃと第１壁面２８ａとの間の距離、及び第２側面２２ｄと第２壁面２８ｂとの間の距離はいずれも、第１側面２２ｃと第２側面２２ｄとの間の距離よりも短くなる。このため、各開口空間２３内を逆流する油に発生する圧力損失の作用がさらに大きくなる。したがって、各開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流するのをさらに確実に抑制することができ、各開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１にさらに効率よく供給することができる。
【０１１４】
実施の形態１１．
実施の形態１１に係るジャーナル軸受について説明する。図２１は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１の構成を示す斜視図である。なお、実施の形態１〜１０のいずれかと同様の構成については説明を省略する。
【０１１５】
図２１に示すように、凹部２２の第１底面２２ａには、当該第１底面２２ａから径方向に突出した４つの突起物４０が形成されている。突起物４０のそれぞれは、逆流抑制部３０として機能する。突起物４０のそれぞれの第１底面２２ａからの径方向高さは、上流側に向かうに従って増加している。これにより、開口空間２３は、突起物４０が形成されている領域において、上流側に向かうに従って狭くなる形状を有している。なお、突起物４０の数は４つには限られず、１つ以上３つ以下、又は５つ以上であってもよい。
【０１１６】
図２２は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１の構成の変形例を示す斜視図である。図２２に示すように、凹部２２の第１底面２２ａには、当該第１底面２２ａから径方向に突出した４つの突起物４０が形成されている。本変形例では、突起物４０のそれぞれの軸方向幅は、上流側に向かうに従って増加している。これにより、開口空間２３は、軸方向に隣接する２つの突起物４０の間の領域、第１側面２２ｃと突起物４０との間の領域、又は第２側面２２ｄと突起物４０との間の領域において、上流側に向かうに従って狭くなる形状を有している。
【０１１７】
本実施の形態では、圧力損失の作用により油の逆流が抑制される効果が、開口空間２３の各所で得られる。このため、開口空間２３内の油の逆流が偏りなく抑制される。したがって、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１に均一に供給することができる。
【０１１８】
以上説明したように、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００では、逆流抑制部３０は、凹部２２に形成された突起物４０を含んでいる。突起物４０の径方向高さは、上流側に向かうに従って高くなっている。あるいは、突起物４０の軸方向幅は、上流側に向かうに従って増加している。
【０１１９】
この構成によれば、圧力損失の作用による油の逆流抑制効果が、開口空間２３の各所で得られるため、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１に均一に供給することができる。
【０１２０】
実施の形態１２．
実施の形態１２に係るジャーナル軸受について説明する。図２３は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１の構成を示す斜視図である。なお、実施の形態１〜１１のいずれかと同様の構成については説明を省略する。
【０１２１】
図２３に示すように、凹部２２の第１底面２２ａには、当該第１底面２２ａから径方向に突出した複数の突起物４１が形成されている。複数の突起物４１は、逆流抑制部３０として機能する。複数の突起物４１のうち一部の突起物４１は、軸方向に並列している。軸方向における突起物４１の並列数は、上流側に向かうに従って増加している。
【０１２２】
複数の突起物４１の配置は、単位面積当たりの突起物４１の個数、すなわち突起物４１の配置密度を用いて表現することもできる。本実施の形態では、凹部２２における突起物４１の配置密度は、上流側に向かうに従って増加している。
【０１２３】
なお、突起物４１のそれぞれは、数μｍオーダーの径方向高さを有していてもよい。例えば、上流側に向かうに従って表面粗さが粗くなるように第１底面２２ａが加工されたものも本実施の形態に含まれる。
【０１２４】
本実施の形態によれば、突起物４１の配置密度が上流側に向かうに従って増加しているため、圧力損失の作用による油の逆流抑制効果、又は突起物４１の壁面での跳ね返りによる油の逆流抑制効果が、開口空間２３の上流側に向かうに従って増加する。したがって、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流するのを抑制することができ、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１に効率よく供給することができる。
【０１２５】
以上説明したように、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００では、逆流抑制部３０は、凹部２２に形成された複数の突起物４１を含んでいる。複数の突起物４１の配置密度は、上流側に向かうに従って増加している。
【０１２６】
この構成によれば、圧力損失の作用による油の逆流抑制効果、又は突起物４１の壁面での跳ね返りによる油の逆流抑制効果が、開口空間２３の上流側に向かうに従って増加する。したがって、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流するのを抑制することができ、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１に効率よく供給することができる。
【０１２７】
実施の形態１３．
実施の形態１３に係るジャーナル軸受について説明する。図２４は、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００のパッド２１の構成を示す斜視図である。なお、実施の形態１〜１２のいずれかと同様の構成については説明を省略する。
【０１２８】
図２４に示すように、凹部２２の第１底面２２ａには、複数の窪み４２が形成されている。窪み４２のそれぞれは、第１底面２２ａに対して凹となるように部分的に窪んだ構成を有しており、長方形状の平面形状を有している。窪み４２のそれぞれは、逆流抑制部３０として機能する。窪み４２のそれぞれの底面と回転軸２００の外周面２００ｂとの間の径方向距離は、第１底面２２ａと外周面２００ｂとの間の径方向距離よりも長くなっている。複数の窪み４２は、例えば格子状に並列している。
【０１２９】
本実施の形態では、開口空間２３内の油の流れが窪み４２のそれぞれにおいて乱れやすくなる。これにより、開口空間２３内を油導入口２３ａに向かって逆流する油の流れを層流から乱流に遷移させることができるため、逆流する油の流速を低下させることができる。したがって、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流するのを抑制することができ、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１に効率よく供給することができる。
【０１３０】
以上説明したように、本実施の形態に係るジャーナル軸受１００では、逆流抑制部３０は、凹部２２に形成された窪み４２を含んでいる。
【０１３１】
この構成によれば、開口空間２３内を油導入口２３ａに向かって逆流する油の流れを層流から乱流に遷移させることができるため、逆流する油の流速を低下させることができる。したがって、開口空間２３内の油が油導入口２３ａに逆流するのを抑制することができ、開口空間２３内の油をパッド２１の部分円筒面２１ａ１に効率よく供給することができる。
【０１３２】
実施の形態１４．
実施の形態１４に係る回転機器について説明する。図２５は、本実施の形態に係る回転機器４００を軸方向に沿って切断した構成を示す断面図である。図２５中の上下方向は、例えば、鉛直上下方向を表している。図２５に示すように、回転機器４００は、水平に設置された回転軸２００と、回転軸２００の両端部を回転自在に支持する一対のジャーナル軸受１００と、回転軸２００の外周側に設置された固定子２０１と、を備えている。一対のジャーナル軸受１００のうちの少なくとも一方は、実施の形態１〜１３のいずれかに係るジャーナル軸受である。
【０１３３】
ジャーナル軸受１００のそれぞれは、回転軸２００の端部の外周側に設置されている。ジャーナル軸受１００のそれぞれは、回転軸２００の自重を含む回転軸２００の径方向荷重を支持している。回転軸２００は、磁極が形成された回転子２０２を有している。本実施の形態では、回転機器４００として、固定子２０１に交流電圧を誘導させて発電を行う回転電機を例示している。
【０１３４】
本実施の形態によれば、回転軸２００のエネルギーに対してジャーナル軸受１００で発生する軸受損失を低減することができるため、回転電機の発電効率を向上させることができる。また、ジャーナル軸受１００に供給される給油量を削減することができるため、給油ポンプなどの給油設備を小型化することができる。
【０１３５】
上記の各実施の形態及び変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。
【０１３６】
上記実施の形態１では、２つのパッド２０、２１及び５つの給油ノズル１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅを備えたジャーナル軸受１００を例に挙げたが、パッドの数は１つ又は３つ以上であってもよいし、給油ノズルの数は１つ以上４つ以下又は６つ以上であってもよい。また、パッド及び給油ノズルのそれぞれの配置位置についても、図２に示した配置位置には限定されない。
【０１３７】
上記実施の形態１〜１３のいずれかに係るジャーナル軸受１００において、パッド２０、２１は、単一の材料により形成された単層構造を有していてもよいし、複数の材料により形成された多層構造を有していてもよい。パッド２０、２１の形成材料には、金属、樹脂などの種々の材料を用いることができる。
【０１３８】
上記実施の形態１〜１３のいずれかに係るジャーナル軸受１００において、パッド２０、２１は、周方向の全体にわたって一定の軸方向幅を有していてもよいし、周方向の位置によって異なる軸方向幅を有していてもよい。
【０１３９】
上記実施の形態１に係るジャーナル軸受１００において、図１及び図２では、油１３が内部に供給された状態が示されているが、ジャーナル軸受１００には、油１３が内部に供給されていない状態も含まれる。
【０１４０】
本願明細書において、「軸方向」、「径方向」、「周方向」、「回転方向」、「垂直」等の方向を表す表現は、厳密にそのような方向を含むだけでなく、実質的に同じ機能が得られる方向をも含む。
【０１４１】
本願明細書において、「上流側に向かうに従って増加する」等の長さ又は数の変化を表す表現は、単調に増加する状態には限定されず、ある一部の範囲でのみ増加する状態、範囲毎に増加率が異なる状態、及び、段階的に増加する状態を含む。「上流側に向かうに従って減少する」等の表現も同様である。
【０１４２】
本願明細書において、「備える」、「設ける」、「含む」及び「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【０１４３】
１０  キャリアリング、１１  ガイドメタル、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ  給油ノズル、１３  油、２０、２１  パッド、２１ａ  内周面、２１ａ１  部分円筒面、２１ｂ  外周面、２１ｃ  上流端面、２１ｄ  下流端面、２１ｅ、２１ｆ  側端面、２２  凹部、２２ａ  第１底面、２２ｂ  第２底面、２２ｃ  第１側面、２２ｃ１、２２ｃ２、２２ｃ３  側面、２２ｄ  第２側面、２２ｄ１、２２ｄ２、２２ｄ３  側面、２２ｅ  第３底面、２３  開口空間、２３ａ  油導入口、２３ｂ  油導出口、２４  切欠き部、２４ａ  底面、２５  切欠き部、２５ａ  底面、２６  溝部、２６ａ  底面、２７  突起部、２７ａ  上面、２８  分割壁、２８ａ  第１壁面、２８ｂ  第２壁面、３０  逆流抑制部、３１  逆流抑制部材、４０、４１  突起物、４２  窪み、１００  ジャーナル軸受、２００  回転軸、２００ａ  軸心、２００ｂ  外周面、２０１  固定子、２０２  回転子、３００  パッド、３０１  内周面、３０２  凹部、３０３  開口空間、３０４  底面、３０５  隙間、３０６  壁面、３０７  油導入口、４００  回転機器。
【要約】
ジャーナル軸受は、回転軸の外周側に配置されるキャリアリングと、回転軸の外周側であってキャリアリングの内周側に配置されるパッドと、回転軸とパッドとの間に油を供給する給油ノズルと、を備え、パッドは、回転軸と対向する内周面と、回転軸の回転方向において内周面の上流側に位置する上流端面と、を有しており、内周面は、部分円筒面と、部分円筒面の上流側に配置され、油が溜められる開口空間を形成する凹部と、を有しており、開口空間は、上流端面に開口した油導入口と、回転軸に向かって開口した油導出口と、を有しており、パッドには、開口空間内の油が油導入口に逆流するのを抑制する逆流抑制部が設けられている。【図１】
0006765581.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006765581.tif 000007
【図７】
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【図８】
0006765581.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006765581.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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