(57)【要約】【課題】スラストパッドの給油溝に生じる循環流れを防止してごみ等の異物を効率的に排出することで油膜形成が正常に保持でき、軸受損傷を防止できるスラスト軸受を提供すること。【解決手段】スラストカラー２と対向するスラストパッド３に放射方向の給油溝１１を設けるとともに、この給油溝１１の回転方向下流側の上縁部１１ａに潤滑油の当該給油溝１１内での回転方向上流側への循環流れを防止する切欠部１４を設ける。これにより、スラストパッド３の給油溝１１の回転方向下流側の上縁部に潤滑油が衝突せずに円滑に流れるようにし、給油溝１１内での循環流れの発生を防止して給油溝に沿ってごみなどの異物を外周側に排出できるようにしている。【選択図】　　　図１
2004060836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラストカラーと対向するスラストパッドに放射方向の給油溝を設けるとともに、この給油溝の回転方向下流側の上縁部に潤滑油の当該給油溝内での回転方向上流側への循環流れを防止する切欠部を設けたことを特徴とするスラスト軸受。
【請求項２】
前記給油溝の断面形状を円弧状に形成したことを特徴とする請求項１記載のスラスト軸受。
【請求項３】
前記給油溝で、回転方向下流側の上縁部の切欠部を傾斜平面、あるいは曲面で構成したことを特徴とする請求項１または２記載のスラスト軸受。
【請求項４】
前記面取り部の前記給油溝上端面からの深さを、当該切欠部によって潤滑油の回転方向上流側への循環流れが生じない深さとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスラスト軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はスラスト軸受に関し、スラストパッドの給油溝内での潤滑油の循環を防止してごみ等の異物を効率的に排出できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からタービン、軸流ポンプ、軸流圧縮機など種々の回転機械では、軸方向の荷重を支持するためスラスト軸受が用いられており、例えば図３（ａ）に示すように、軸１と一体に設けられた円盤状のスラストカラー２と、これと対向して円形に配置されたスラストパッド３とで構成され、スラストパッド３の内径部から供給する潤滑油によってスラストカラー２とスラストパッド３との間に油膜を形成してスラスト荷重Ｗを支持するようにしている。
【０００３】
このようなスラスト軸受では、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、油膜形成のためスラストパッド３の表面に給油溝４を形成することが行われており、例えば図示するテーパランド型スラスト軸受では、円周等間隔に複数本（図示例では６本）の断面形状が矩形の給油溝４を放射方向に形成するとともに、給油溝４から次の給油溝４までの間を傾斜面５と平行面６とで構成してあり、例えば図４（ａ）（ｂ）に示すステップ型スラスト軸受では、円周等間隔に複数本（図示例では４本）の断面形状が矩形の給油溝４を放射方向に形成するとともに、給油溝４から次の給油溝４までの間を階段状の２つの平行面７，８として構成してある。
【０００４】
そして、これらのスラスト軸受では、潤滑油が粘性を持つことからスラストカラー２が回転することによって、回転方向の流れが生じる。
【０００５】
すなわち、スラットパッド３の表面に設けてある給油溝４の回転方向上流側から下流側の次のスラストパッド３の給油溝４に向かって流れ込む潤滑油の流れが生じる。
【０００６】
また、給油溝４内では、スラストパッド３の内径部からの潤滑油の供給と回転にともなう遠心力とによって外周側への潤滑油の流れが生じ、これによって潤滑油内に混入するごみ等の異物を軸受外部に排出するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来からごみ等の異物の噛み込みによるスラストパッド３やスラストカラー２の表面の傷の発生の問題が生じたり、表面の傷の進行により摺動面の油膜形成に支障をきたし、焼き付きなどの大きな損傷に繋がるという問題もある。
【０００８】
そこで、これまでのスラストパッド３の表面や給油溝４内を流れる潤滑油の流れを解析したところ、図５にその結果を示すように、スラットパッド３の表面に設けてある給油溝４の回転方向上流側から下流側の次の給油溝４に向かって流れ込む潤滑油の流れがパッド入口壁面である給油溝４の回転方向下流側の上縁部４ａに衝突し、パッド３の表面に流入せずに給油溝４の下流側の壁面４ｂに沿って溝４の底に向かって流れたのち、溝底面４ｃに沿って回転方向上流側へ流れ、給油溝４の回転方向上流側の壁面４ｄに当って上昇し、給油溝４の表面を回転方向下流に流れる流れと合流する循環流れが生じていることが分かる。
【０００９】
また、給油溝４の中心部分４ｅでは、外周側に向かう放射方向外側への流れが生じるはずであるが、回転方向に沿う上記の循環流れによってほとんど生じていないことが分かる。
【００１０】
この発明は、上記従来技術の有する課題や解析結果に鑑みてなされたもので、スラストパッドの給油溝に生じる循環流れを防止してごみ等の異物を効率的に排出することで油膜形成が正常に保持でき、軸受損傷を防止できるスラスト軸受を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術が有する課題を解決するため、この発明の請求項１記載のスラスト軸受は、スラストカラーと対向するスラストパッドに放射方向の給油溝を設けるとともに、この給油溝の回転方向下流側の上縁部に潤滑油の当該給油溝内での回転方向上流側への循環流れを防止する切欠部を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
このスラスト軸受によれば、スラストカラーと対向するスラストパッドに放射方向の給油溝を設けるとともに、この給油溝の回転方向下流側の上縁部に潤滑油の当該給油溝内での回転方向上流側への循環流れを防止する切欠部を設けるようにしており、スラストパッドの給油溝の回転方向下流側の上縁部に切欠部を設けることで潤滑油が衝突せずに円滑に流れるようにし、循環流れの発生を防止して給油溝に沿ってごみなどの異物を排出できるようにしている。
【００１３】
また、この発明の請求項２記載のスラスト軸受は、請求項１記載の構成に加え、前記給油溝の断面形状を円弧状に形成したことを特徴とするものである。
【００１４】
このスラスト軸受によれば、前記給油溝の断面形状を円弧状に形成するようにしており、給油溝内を回転方向下流側に流れる潤滑油の流れを円滑にでき、一層効率的に循環流れの発生を防止して給油溝に沿ってごみなどの異物を排出できるようにしている。
【００１５】
さらに、この発明の請求項３記載のスラスト軸受は、請求項１または２記載の構成に加え、前記給油溝で、回転方向下流側の上縁部の切欠部を傾斜平面、あるいは曲面で構成したことを特徴とするものである。
【００１６】
このスラスト軸受によれば、前記給油溝で、回転方向下流側の上縁部の切欠部を傾斜平面、あるいは曲面で構成するようにしており、傾斜平面、あるいは曲面の切欠部によって潤滑油の衝突を防止して円滑に流れるようにでき、循環流れの発生を防止して給油溝に沿ってごみなどの異物を効率的に排出できるようにしている。
【００１７】
また、この発明の請求項４記載のスラスト軸受は、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加え、前記切欠部の前記給油溝上端面からの深さを、当該切欠部によって潤滑油の回転方向上流側への循環流れが生じない深さとしたことを特徴とするものである。
【００１８】
このスラスト軸受によれば、前記面取り部の前記給油溝上端面からの深さを、当該切欠部によって潤滑油の回転方向上流側への循環流れが生じない深さとしており、このような深さの切欠部によって潤滑油の衝突を防止して円滑に流れるようにでき、循環流れの発生を防止して給油溝に沿ってごみなどの異物を効率的に排出できるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。
図１（ａ），（ｂ）はこの発明のスラスト軸受の一実施の形態にかかり、（ａ）はスラストパッドの給油溝部分を抽出した横断面図、（ｂ）は給油溝内を流れる潤滑油の流れ解析結果の説明図である。
【００２０】
このスラスト軸受１０は、例えば図１（ａ）に示すように、テーパランド型スラスト軸受で構成され、スラストパッド３の表面に円周等間隔に複数本（例えば６本）の給油溝１１が放射方向に形成され、各給油溝１１から次の給油溝１１までの間の円周方向に沿って傾斜面（テーパ）１２と平行面（ランド）１３とが形成されている。
【００２１】
そして、各給油溝１１の横断面形状が円弧状に形成してあり、上端部の開口幅ｂが従来の給油溝４の開口幅とほぼ同一とされるが、給油溝１１の深さ（最も深い部分の深さ）ｈは従来の給油溝４に比べ浅くしてあり、例えば従来の深さ１．０ｍｍ程度に対してｈ＝０．２ｍｍ程度の深さとしてある。
【００２２】
さらに、各給油溝１１の回転方向下流側（図１では、給油溝１１の左側に相当）の上縁部１１ａが切欠部１４によって回転方向上流側（１１ｂ）より側壁面１１ｃが低くしてあり、このスラスト軸受１０では、テーパランド型であることから傾斜面（テーパ）１２と連続して一体に切欠部１４が形成してある。
【００２３】
したがって、このスラスト軸受１０では、給油溝１１の回転方向下流側の側壁面１１ｃが底部から約半分程度の高さまでとされ、残りの部分である上縁部１１ａが切欠部１４として切り欠かれた状態となっている。
【００２４】
この切欠部１４として切欠くべきスラストパッド３の上面からの深さＤは、潤滑油の流れの解析によって潤滑油が上縁部１１ａに衝突せずにパッド面を形成する傾斜面１２および平行面１３に流入する範囲とすれば良く、例えば図１（ｂ）に給油溝１１内の潤滑油の流れ解析結果を示すように、回転方向上流側から下流側に向かって流れる潤滑油が給油溝１１の上縁部１１ａに衝突して循環流れとならずにパッド面を形成する傾斜面１２および平行面１３に流入するようにし、しかも溝中央部１１ｄ等（図１（ｂ）中にハッチング部分）では放射方向外側に向かう流れが生じるようにする。
【００２５】
なお、このスラスト軸受１０の他の構成は、既に説明したものと同一であるので、重複する説明は省略する。
【００２６】
このようなスラスト軸受１０によれば、スラストパッド３に放射方向に設けた給油溝１１の回転方向下流側の上縁部１１ａに潤滑油の回転方向上流側への循環流れを防止する切欠部１４を設けるようにしたので、潤滑油がスラストパッド３の給油溝１１の回転方向下流側の上縁部１１ａに衝突せずに円滑に流れるようになり、これによって給油溝１１内の中央部１１ｄに潤滑油の外周方向への流れが生じ、ごみなどの異物がこの流れで軸受１０外に排出され、パッド面を形成する傾斜面１２および平行面１３に異物が侵入することが防止される。
【００２７】
また、スラスト軸受１０のスラストカラー２とスラストパッド３の間にごみ等の異物が侵入することを防止できるので、油膜形成が正常に保持され、混合潤滑や境界潤滑状態になる確率が低くなり、軸受損傷も減少することができる。
【００２８】
次に、この発明のスラスト軸受の他の一実施の形態について図２に基づき詳細に説明する。
【００２９】
このスラスト軸受２０は、例えば図２（ａ）に示すように、ステップ型スラスト軸受で構成され、スラストパッド３の表面に円周等間隔に複数本（例えば４本）の給油溝２１が放射方向に形成され、各給油溝２１から次の給油溝２１までの間の円周方向に沿って階段状の２つの平行面２２，２３が形成されている。
【００３０】
そして、各給油溝２１の横断面形状が矩形状に形成してあり、上端部の開口幅ｂが従来の給油溝４の開口幅とほぼ同一とされるが、給油溝２１の深さｈは従来の給油溝４に比べ浅くしてあり、例えば従来の深さ１．０ｍｍ程度に対してｈ＝０．２ｍｍ程度の深さとしてある。
【００３１】
さらに、各給油溝２１の回転方向下流側（図２では、給油溝２１の左側に相当）の上縁部２１ａが切欠部２４によって回転方向上流側（２１ｂ）より側壁面２１ｃが低くしてあり、このスラスト軸受２０では、ステップ型であることから給油溝２１側の側壁面２１ｃと平行面２２とが傾斜平面で接続されて切欠部２４が形成されている。
【００３２】
そして、このスラスト軸受２０では、給油溝２１の回転方向下流側の側壁面２１ｃが底部から約半分程度の高さまでとされ、残りの部分である上縁部２１ａが切欠部２４として切り欠かれた状態となっている。
【００３３】
この切欠部２４として切欠くべきスラストパッド３の上面からの深さＤは、潤滑油の流れの解析によって潤滑油が上縁部２１ａに衝突せずにパッド面を形成する平行面２２，２３に流入する範囲とすれば良く、例えば図２（ｂ）に給油溝２１内の潤滑油の流れ解析結果を示すように、回転方向上流側から下流側に向かって流れる潤滑油が給油溝２１の上縁部２１ａに衝突して循環流れとならずにパッド面を形成する平行面２２，２３に流入するようにし、しかも溝中央部２１ｄ等（図２（ｂ）中にハッチング部分）では放射方向外側に向かう流れが生じるようにする。
【００３４】
なお、このスラスト軸受２０の他の構成は、既に説明したものと同一であるので、重複する説明は省略する。
【００３５】
このようなスラスト軸受２０によれば、スラストパッド３に放射方向に設けた給油溝２１の回転方向下流側の上縁部２１ａに潤滑油の回転方向上流側への循環流れを防止する切欠部２４を設けるようにしたので、潤滑油がスラストパッド３の給油溝２１の回転方向下流側の上縁部２１ａに衝突せずに円滑に流れるようになり、これによって給油溝２１内の中央部２１ｄに潤滑油の外周方向への流れが生じ、ごみなどの異物がこの流れで軸受２０外に排出され、パッド面を形成する平行面２２，２３に異物が侵入することが防止される。
【００３６】
また、スラスト軸受２０のスラストカラー２とスラストパッド３の間にごみ等の異物が侵入することを防止できるので、油膜形成が正常に保持され、混合潤滑や境界潤滑状態になる確率が低くなり、軸受損傷も減少することができる。
【００３７】
なお、上記各実施の形態では、テーパランド型では、給油溝を円弧状の横断面形状とし、ステップ型では給油溝を矩形の横断面形状としたが、スラスト軸受の形式によらず給油溝の横断面形状を矩形や円弧状のいずれであっても良く、さらに他の形状であっても良い。
【００３８】
また、上記各実施の形態では、給油溝の溝深さをこれまでに比べて浅くした場合で説明したが、給油溝の溝深さをこれまでと同様とし、その回転方向下流側の上縁部を切欠いて切欠部を設けて潤滑油が衝突しないようにしても良く、この場合にもごみなどの異物を給油溝から外部に排出でき、これによって異物の噛み込みを防止して安定した油膜形成を確保しながら運転することができる。
【００３９】
さらに、上記各実施の形態では、切欠部をテーパ面や傾斜平面で構成するようにしたが、曲面等の他の形状の切欠部で構成するようにしても良く、潤滑油が衝突しないようにできる形状であれば良い。
【００４０】
また、給油溝の本数も図示例の６本や４本の場合に限らず他の本数にするようにしても良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上、一実施の形態とともに具体的に説明したようにこの発明の請求項１記載のスラスト軸受によれば、スラストカラーと対向するスラストパッドに放射方向の給油溝を設けるとともに、この給油溝の回転方向下流側の上縁部に潤滑油の当該給油溝内での回転方向上流側への循環流れを防止する切欠部を設けるようにしたので、スラストパッドの給油溝の回転方向下流側の上縁部に設けた切欠部で、潤滑油が衝突せずに円滑にパッド面に流れるようにできるとともに、給油溝内の循環流れの発生を防止して給油溝に沿ってごみなどの異物を排出することができる。
【００４２】
これにより、スラスト軸受のスラストカラーとスラストパッドの間にごみ等の異物が侵入することを防止できるので、油膜形成が正常に保持され、混合潤滑や境界潤滑状態になる確率が低くなり、軸受損傷も減少することができる。
【００４３】
また、この発明の請求項２記載のスラスト軸受によれば、前記給油溝の断面形状を円弧状に形成するようにしたので、給油溝内を回転方向下流側に流れる潤滑油の流れを円滑にでき、一層効率的に循環流れの発生を防止して給油溝に沿ってごみなどの異物を排出することができる。
【００４４】
さらに、この発明の請求項３記載のスラスト軸受によれば、前記給油溝で、回転方向下流側の上縁部の切欠部を傾斜平面、あるいは曲面で構成するようにしたので、傾斜平面、あるいは曲面の切欠部によって潤滑油の衝突を防止して円滑に流れるようにでき、循環流れの発生を防止して給油溝に沿ってごみなどの異物を効率的に排出することができる。
【００４５】
また、この発明の請求項４記載のスラスト軸受によれば、前記面取り部の前記給油溝上端面からの深さを、当該切欠部によって潤滑油の回転方向上流側への循環流れが生じない深さとしたので、このような深さの切欠部によって潤滑油の衝突を防止して円滑に流れるようにでき、循環流れの発生を防止して給油溝に沿ってごみなどの異物を効率的に排出することができる。
【００４６】
これらによっても、スラスト軸受のスラストカラーとスラストパッドの間にごみ等の異物が侵入することを有効に防止できるので、油膜形成が正常に保持され、混合潤滑や境界潤滑状態になる確率が低くなり、軸受損傷も減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のスラスト軸受の一実施の形態にかかり、（ａ）はスラストパッドの給油溝部分を抽出した横断面図、（ｂ）は給油溝内を流れる潤滑油の流れ解析結果の説明図である。
【図２】この発明のスラスト軸受の他の一実施の形態にかかり、（ａ）はスラストパッドの給油溝部分を抽出した横断面図、（ｂ）は給油溝内を流れる潤滑油の流れ解析結果の説明図である。
【図３】従来のスラスト軸受にかかり、（ａ）は全体の概略構成図、（ｂ）はテーパランド型スラスト軸受のスラストパッドを抽出した正面図、（ｃ）はテーパランド型スラスト軸受のスラストパッドの給油溝部分を抽出した横断面図である。
【図４】従来のステップ型スラスト軸受にかかり、（ａ）はスラストパッドを抽出した正面図、（ｂ）はスラストパッドの給油溝部分を抽出した横断面図である。
【図５】従来のテーパランド型スラスト軸受の給油溝内を流れる潤滑油の流れ解析結果の説明図である。
【符号の説明】
１　軸
２　スラストカラー
３　スラストパッド
１０，２０　スラスト軸受
１１，２１　給油溝
１１ａ，２１ａ　上縁部
１２　テーパ面（傾斜面、パッド面）
１３　平行面（パッド面）
１４，２４　切欠部
２２，２３　平行面（パッド面）
ｂ　給油溝の開口幅
ｈ　給油溝の深さ
Ｄ　切欠部の頂部までの深さ
【図１】
2004060836.tif 000003
【図２】
2004060836.tif 000004
【図３】
2004060836.tif 000005
【図４】
2004060836.tif 000006
【図５】
2004060836.tif 000007