(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交する第一方向及び第二方向に延びる面を有する本体と、
前記本体と一体に形成され、前記第一方向において前記本体の両方の端部側にそれぞれ設けられ、前記本体から前記面に垂直な第三方向に突出し、中心軸が前記本体の前記第二方向へ延びる端部円周面を有する端部突出部と、を備え、
前記端部円周面は、前記第二方向の全長に亘って外径が同一であるレベリングプレート。
【請求項２】
前記第一方向において前記本体の前記端部突出部の間に設けられ、前記本体から前記第三方向へ前記端部突出部と反対側へ突出し、中心軸が前記本体の前記第二方向へ延びる中間円周面を有する中間突出部を、さらに備える請求項１記載のレベリングプレート。
【請求項３】
前記端部突出部は、前記中間突出部を挟んで対称に設けられ、前記中間突出部と平行に延びている請求項２記載のレベリングプレート。
【請求項４】
前記端部突出部の中心軸に垂直な断面において、前記中間円周面の中心軸と前記端部円周面の中心軸とを結ぶ仮想的な直線を直線Ｌ１とし、前記端部突出部のそれぞれの先端に接する仮想的な直線を直線Ｌ２としたとき、前記直線Ｌ１と前記直線Ｌ２とがなす角度αは、α≦５５°である請求項２又は３記載のレベリングプレート。
【請求項５】
前記中間円周面の半径をＲ１とし、前記端部円周面の半径をＲ２とし、前記端部突出部の中心軸に垂直な断面において前記中間突出部の先端から前記端部突出部の先端までの距離をＨとしたとき、
Ｒ１＋Ｒ２＝Ｈ
である請求項２から４のいずれか一項記載のレベリングプレート。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項記載のレベリングプレートである第一レベリングプレートと、
請求項１から５のいずれか一項記載のレベリングプレートであり、前記第一レベリングプレートと前記第三方向で反転して、前記第一レベリングプレートと互い違いに設けられている第二レベリングプレートと、
前記第一レベリングプレートの前記第三方向で前記端部突出部とは反対側の部位と接する第一面を有している第一部材と、
前記第一面と平行に設けられ前記第二レベリングプレートの前記第三方向で前記端部突出部とは反対側の部位と接する第二面を有し、前記第一部材との間に互い違いに設けられている前記第一レベリングプレート及び前記第二レベリングプレートを挟み込む第二部材と、
を備えるスラスト軸受装置。
【請求項７】
前記第一レベリングプレートと前記第二レベリングプレートとは、
それぞれの前記端部突出部の中心軸が交差する状態で接している請求項６記載のスラスト軸受装置。
【請求項８】
軸部材を中心として回転する回転体と、
前記回転体を軸方向で支持する請求項６又は７記載のスラスト軸受装置と、
を備える回転機械装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レベリングプレート、並びにこれを用いるスラスト軸受装置及び回転機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンなどの各種のタービン、モータ、ポンプ等の回転機械は、回転軸を軸方向に支持するスラスト軸受装置が用いられている（特許文献１、２参照）。このようなスラスト軸受装置では、回転軸と接するスラストパッドは、レベリングプレートと称される部材によって支持されている。このレベリングプレートは、回転軸を中心に周方向へ複数設けられており、スラストパッドの変位に追従し、各スラストパッドが受ける荷重の均一化を促している。従来の場合、レベリングプレート同士が接する接触部分は、回転軸の中心を起点として放射状に設けられている。すなわち、互い違いに配置されているレベリングプレートは、互いの力点となる接触部分が線状に接している。
【０００３】
しかしながら、従来のスラストパッドを有するスラスト軸受装置の場合、回転軸部材の傾き等に起因するスラストパッドの変位やスラストパッドの厚さの違いによってスラストパッドを支持するレベリングプレートに姿勢の変化すなわち傾斜が生じる。このような傾斜が生じると、第１の力点（第２の作用点）から支点までの距離と、第２の力点（第１の作用点）から支点までの距離との比を示す、いわゆるレバー比は理想状態の１：１から変化する。これは、レベリングプレートの相互間で接触する部分が放射状に延びていることに起因する。そのため、周方向でスラストパッドの相互間の高さや厚さが異なると、レベリングプレートが受ける荷重は不均一になる。その結果、スラストパッドが受ける荷重もスラストパッドの相互間で不均一となり、スラストパッドの局所的な接触、及びこれにともなう摩耗や損傷という現象に結び付きかねないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５０１４４号公報
【特許文献２】特開平７−２２４８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、レベリングプレートに傾斜が生じても、レバー比の変化が小さいレベリングプレートを提供することにある。
また、本発明の目的は、レバー比の変化が小さいレベリングプレートを用いることにより、支持する各部材にかかる負荷の均等性が向上するスラスト軸受装置及び回転機械装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態のレベリングプレートは、本体及び端部突出部を備える。
本体は、直交する第一方向及び第二方向に延びる面を有する。端部突出部は、前記第一方向において前記本体の両方の端部側にそれぞれ設けられ、前記本体から前記面に垂直な第三方向に突出し、中心軸が前記本体の前記第二方向へ延びる端部円周面を有する。
【０００７】
また、本実施形態のスラスト軸受装置は、第一レベリングプレート、第二レベリングプレート、第一部材及び第二部材を備えている。第一レベリングプレート及び第二レベリングプレートは、いずれも請求項１から５のいずれか一項記載のレベリングプレートで構成されている。第一部材は、前記第一レベリングプレートの第三方向で前記端部突出部とは反対側の部位と接する第一面を有している。第二部材は、前記第一面と平行に設けられ前記第二レベリングプレートの第三方向で前記端部突出部とは反対側の部位と接する第二面を有し、前記第一部材との間に互い違いに設けられている前記第一レベリングプレート及び前記第二レベリングプレートを挟み込む。
【０００８】
これにより、互い違いにレベリングプレートが配置されているとき、各レベリングプレートは、端部突出部において接し合う。そのため、レベリングプレートを支持する部位と各端部突出部との間の距離を適切に設定することにより、レベリングプレートが第二部材に対して傾斜しても、レバー比の変化を小さくすることができる。したがって、第一面と第二面との距離の変化にともなってレベリングプレートの傾斜が生じても、レバー比の変化を抑制することができる。
【０００９】
また、このレベリングプレートを用いるスラスト軸受装置では、複数のレベリングプレートは回転軸を包囲する周方向へ配置される。そのため、周方向に配置されているレベリングプレートは、互いの端部突出部が交差した状態で接触する。すなわち、端部突出部は、剛体とみなすと点接触し、弾性体と見なすと楕円形状の微小な接触面における接触となる。そして、１つのレベリングプレートにおけるそれぞれの端部突出部の中心軸は平行である。そのため、第一面と第二面との距離の変化にともなってレベリングプレートの姿勢が変化し、レベリングプレート間の接触位置が変化しても、レバー比の変化はほとんど生じない。これにより、レベリングプレートの接触部分に加わる荷重は、第一面と第二面との距離が変化してもほぼ一定となる。したがって、レベリングプレートの数を増加させても、支持する各部材にかかる負荷の均等性を向上させることができる。よって、支持する各部材としてスラストパッドを用いた場合、スラストパッドの枚数が増加しても、各スラストパッドで負荷を均等に負担することができ、スラストパッドの局所的な焼付きのおそれを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態によるレベリングプレートを備えるスラスト軸受装置の構成を示す模式図
【図２】一実施形態によるスラスト軸受装置を適用した回転機械装置の概略的な構成を示す模式図
【図３】キャリアリングに収容されたレベリングプレートを図１の矢印III方向から見た矢視図
【図４】一実施形態によるレベリングプレートを示す概略図
【図５】図４の矢印Ｖ方向から見た矢視図
【図６】一実施形態によるレベリングプレートを示す概略図
【図７】スラストカラーの傾斜角度と負荷の比との関係を示す概略図
【図８】図１においてスラストパッドの間に変位差ｈが生じた例を示す模式図
【図９】一実施形態によるレベリングプレートの好ましい形態を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、レベリングプレート及びスラスト軸受装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
図２に示すスラスト軸受装置１０は、回転機械装置１１の軸受として用いられる。回転機械装置１１は、例えば発電機、ポンプ及びタービンなど、回転軸部材１２を中心に回転する回転体１３を備えている。回転機械装置１１は、これらの例に限らず、回転軸部材１２を中心に回転する機器であれば適用することができる。回転機械装置１１は、回転の中心となる回転軸部材１２を備えている。この回転軸部材１２は、重力方向でほぼ上下へ延びている。スラスト軸受装置１０は、設備の床１４に固定され、回転機械装置１１を吊り下げた状態で支持している。なお、スラスト軸受装置１０は、回転軸部材１２の下端側から支持する構成としてもよい。また、回転軸部材１２の軸方向が重力方向とは異なる方向、例えば水平方向に延びている構成としてもよい。
【００１２】
回転機械装置１１用のスラスト軸受装置１０は、図１〜図３に示すようにスラストパッド２１、ピラー２２、キャリアリング２３、バックプレート２４、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２を備えている。これらスラストパッド２１、ピラー２２、キャリアリング２３、バックプレート２４、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、一体に組み付けられている。本実施形態の場合、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、図３に示すような円環状のキャリアリング２３に収容されている。これにより、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、径方向の移動がキャリアリング２３によって制限される。スラストパッド２１は、回転軸部材１２を中心とした周方向へ例えば４〜１６枚等、複数設けられている。なお、スラストパッド２１の枚数は、適用する回転機械装置１１に応じて任意に設定することができる。組み付けられたスラストパッド２１、ピラー２２、キャリアリング２３、バックプレート２４、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、摺動面４１を有するスラストカラー４２などとともにケーシング３４に収容されている。ケーシング３４は、バックプレート２４との間に油室３５を形成している。油室３５は、スラストパッド２１とスラストカラー４２との間を潤滑する潤滑油が充填されている。スラスト軸受装置１０は、潤滑油を充填する油室３５を形成する構成ではなく、スラストパッド２１とスラストカラー４２との間に油を適宜供給する構成としてもよい。
【００１３】
第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、キャリアリング２３から径方向へ突出する図示しないピン部材などによって、周方向への移動が制限されている。なお、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、キャリアリング２３及び図示しないピン部材等に代えて、例えばバックプレート２４から回転軸部材１２の軸方向へ延びているピン部材等によって、径方向及び周方向への移動を制限する構成としてもよい。
【００１４】
スラストパッド２１は、図２に示すように回転機械装置１１の回転軸部材１２と一体に設けられているスラストカラー４２と油膜を介して摺動する。スラストカラー４２は、回転軸部材１２と一体に回転するとともに、図２の下端側に摺動面４１を有している。スラストパッド２１は、図１及び図２における上端側に、摺動面４１と対向する摺動面２１１を有している。ピラー２２は、キャリアリング２３の内側に、回転軸部材１２の軸方向すなわち図１及び図２の上下方向へ移動可能に設けられている。キャリアリング２３は、この上下へ移動するピラー２２を収容している。第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、キャリアリング２３に収容されているピラー２２とバックプレート２４との間に収容されている。バックプレート２４は、設備の床１４に固定される。バックプレート２４には、キャリアリング２３が固定されている。なお、キャリアリング２３は、バックプレート２４と一体に構成してもよい。
【００１５】
このような構成により、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、図１に示すようにピラー２２のバックプレート２４側の端面と、バックプレート２４のスラストパッド２１側の端面との間に挟み込まれている。ピラー２２は、パッド面５１及びプレート面５２を有している。パッド面５１及びプレート面５２は、ピラー２２の軸方向における端部にそれぞれ設けられている。すなわち、ピラー２２のパッド面５１は、傾斜が生じるスラストパッド２１のバックプレート２４側の端部と接している。また、ピラー２２のプレート面５２は、傾斜が生じる第一レベリングプレート３１のスラストパッド２１側の端部と接している。これにより、スラストパッド２１は、ピラー２２が介在した状態で間接的に第一レベリングプレート３１と接している。本実施形態の場合、ピラー２２のプレート面５２は第一面に相当し、ピラー２２は第一部材に相当する。なお、スラストパッド２１は、ピラー２２を間に挟むことなく、第一レベリングプレート３１と直接的に接する構成としてもよい。
【００１６】
バックプレート２４は、スラストパッド２１側に端面５４を有している。バックプレート２４の端面５４は、第二レベリングプレート３２のバックプレート２４側の端部と接している。本実施形態の場合、バックプレート２４の端面５４は第二面に相当し、バックプレート２４は第二部材に相当する。そして、これら第一面に相当するピラー２２のプレート面５２と、第二面に相当するバックプレート２４の端面５４とは、平行に設定されている。すなわち、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、ピラー２２のプレート面５２と、このプレート面５２に平行なバックプレート２４の端面５４との間に挟み込まれている。本実施形態のように、スラスト軸受装置１０は、スラストパッド２１と第一レベリングプレート３１との間に介在するピラー２２を備えている。このピラー２２を用いることにより、第一面であるプレート面５２と第二面である端面５４とは、平行に維持しやすくなる。そのため、レバー比の変化を抑制するという観点からは、スラストパッド２１と第一レベリングプレート３１との間にピラー２２を用いることが好ましい。
【００１７】
次に、上記の構成による第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２について説明する。本実施形態の場合、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、同一の形状に形成されている。そのため、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２をレベリングプレート６０として説明する。
【００１８】
レベリングプレート６０は、例えば鋼で形成されており図４及び図５に示すように本体６１、端部突出部６２、端部突出部６３及び中間突出部６４を備えている。本実施形態の場合、レベリングプレート６０は、本体６１に、端部突出部６２、端部突出部６３及び中間突出部６４が一体に形成されている。本体６１は、第一方向として長手方向、第二方向として短手方向、第三方向として板厚方向を有する板状の立体形状に設定されている。本体６１は、図４及び図５に示すような長方形に限らず、五角形以上の多角形や扇形状に設定してもよい。図４及び図５に示した本実施形態のレベリングプレート６０は、本体６１において長手方向Ｌと短手方向Ｓとに延びる面を有し、長手方向Ｌと短手方向Ｓと板厚方向Ｔとは互いに垂直の関係にある。そして、レベリングプレート６０は、この本体６１の長手方向Ｌの両方の端部側に端部突出部６２及び端部突出部６３を備えている。すなわち、端部突出部６２と端部突出部６３とは、本体６１の長手方向Ｌにおいて両方の端部にそれぞれ設けられている。この場合、端部突出部６２及び端部突出部６３は、本体６１の中間部分を除く端部であれば先端に限らず任意の位置に設けることができる。つまり、端部突出部６２及び端部突出部６３は、図４及び図５に示す例よりも中央寄りに設けてもよい。端部突出部６２及び端部突出部６３は、傾斜して変位する範囲の設計自由度を高める観点から、長手方向で最も端側に設けることが好ましい。端部突出部６２及び端部突出部６３は、本体６１から本体６１の板厚方向Ｔに突出している。そして、端部突出部６２は、突出した端面が短手方向Ｓに垂直な断面において円周面状に形成されている。すなわち、端部突出部６２は、端部円周面６２１を有している。同様に、端部突出部６３は、突出した端面が円周面状に形成されている。すなわち、端部突出部６３は、端部円周面６３１を有している。端部突出部６２と端部突出部６３とは、同一の形状にすることができる。この端部突出部６２の端部円周面６２１の中心となる中心軸Ｃ１、及び端部突出部６３の端部円周面６３１の中心となる中心軸Ｃ２は、いずれも本体６１の短手方向Ｓへ延びている。さらに、これら端部円周面６２１の中心軸Ｃ１と端部円周面６３１の中心軸Ｃ２とは、平行に設定されている。つまり、端部円周面６２１を有する端部突出部６２と、端部円周面６３１を有する端部突出部６３とは、それぞれの中心軸Ｃ１と中心軸Ｃ２とが平行である。このように、端部円周面６２１は、中心軸Ｃ１を中心とする円周面である。同様に、端部円周面６３１は、中心軸Ｃ２を中心とする円周面である。これらの円周面６２１、６３１は、中心軸Ｃ１、Ｃ２の延びる方向の全長に亘って同一径とすることができる。
【００１９】
本実施形態のレベリングプレート６０は、本体６１の長手方向Ｌにおいて端部突出部６２と端部突出部６３との間に、中間突出部６４を備えている。中間突出部６４は、傾斜するレベリングプレート６０の支点となる。この中間突出部６４は、本体６１から端部突出部６２及び端部突出部６３と反対側へ突出している。そして、中間突出部６４は、突出した端面が短手方向Ｓに垂直な断面において円弧形状の外縁を有している。すなわち、中間突出部６４は、中間円周面６４１を有している。この中間円周面６４１の中心となる中心軸Ｃ３は、端部円周面６２１及び端部円周面６３１と同様に本体の短手方向Ｓへ延びている。さらに、この中間円周面６４１の中心となる中心軸Ｃ３は、端部円周面６２１の中心軸Ｃ１及び端部円周面６３１の中心軸Ｃ２と平行に設定されている。つまり、中間円周面６４１を有する中間突出部６４と、端部円周面６２１及び端部円周面６３１を有する端部突出部６２及び端部突出部６３とは、それぞれの中心軸Ｃ１、中心軸Ｃ２及び中心軸Ｃ３がいずれも平行である。また、本実施形態の場合、２つの端部突出部６２と端部突出部６３とは、中間突出部６４を挟んで対称に設けられている。つまり、中間突出部６４の中心軸Ｃ３から端部突出部６２の中心軸Ｃ１までの距離と、中間突出部６４の中心軸Ｃ３から端部突出部６３の中心軸Ｃ２までの距離とは、同一である。
【００２０】
ここで、図６に示すように中間円周面６４１の中心軸Ｃ３と端部円周面６２１の中心軸Ｃ１及び端部円周面６３１の中心軸Ｃ２とを結ぶ仮想的な直線は、それぞれ直線Ｌ１と定義する。上述のように端部円周面６２１及び端部円周面６３１は、中間円周面６４１を挟んで対称に設けられている。そのため、端部円周面６２１までの直線Ｌ１と端部円周面６３１までの直線Ｌ１とは、同一長さである。また、本体６１の板厚方向Ｔにおいて端部突出部６２及び端部突出部６３の先端に接する仮想的な直線は、直線Ｌ２と定義する。この直線Ｌ２は、端部突出部６２の端部円周面６２１と端部突出部６３の端部円周面６３１との双方に共通する接線に相当する。本実施形態では、このように直線Ｌ１及び直線Ｌ２を定義したとき、直線Ｌ１と直線Ｌ２とがなす角度αは、α≦５５°に設定されている。
【００２１】
図７は、１４枚のスラストパッド２１を備えるスラスト軸受装置１０において、このスラストパッド２１と接するスラストカラー４２の傾斜角とスラストパッド２１に加わる荷重との関係を示している。回転軸部材１２と一体に設けられているスラストカラー４２にそれの軸方向に対する傾斜が生じていないとき、図１に示すように複数のスラストパッド２１の摺動面２１１は図１の上下方向への位置のずれが生じておらず、高さＺで揃っている。一方、例えば回転機械装置１１における加工精度や回転軸部材１２の撓みなどによって回転軸部材１２及びスラストカラー４２に軸方向に対する傾斜が生じると、図８に示すように複数のスラストパッド２１の相互間には図１の上下方向へ変位差ｈのずれが生じる。この場合、スラストカラー４２等の傾斜の角度が大きいほど、変位差ｈは大きくなることが解る。図８は、スラストパッド２１の間に、変位差ｈが生じた例を示している。このスラストパッド２１の変位差ｈに相当する位置のずれは、ピラー２２を通して第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２を傾斜させる。さらに、この複数のスラストパッド２１の間の位置のずれは、各スラストパッド２１に加わる荷重の不均衡を招き、変位差ｈが大きくなるほど、すなわちスラストカラー４２の傾斜の角度が増大するほど、スラストパッド２１に加わる荷重の最大値Ｗａと荷重の最小値Ｗｉとの比の値Ｗａ／Ｗｉが増大する。すなわち、スラストカラー４２の傾斜によってスラストパッド２１に変位差ｈが生じると、各スラストパッド２１に加わる荷重の差が生じる。図７から明らかなように、本実施形態のレベリングプレート６０を用いた場合、荷重の比の値Ｗａ／Ｗｉは、線状に接する従来技術のレベリングプレートを用いた場合と比較して、顕著に減少することがわかる。さらに、角度αがα≦５５°であるとき、図７に示すように５５°＜αであるときに比較して、荷重比の値Ｗａ／Ｗｉがより顕著に減少する。そこで、本実施形態では、角度αは、α≦５５°に設定している。
【００２２】
また、図９に示すように中間円周面６４１の半径はＲ１とし、２つの端部円周面６２１及び端部円周面６３１の半径をＲ２とする。そして、本体６１の板厚方向において中間突出部６４の先端から端部突出部６２及び端部突出部６３の先端までの距離はＨとする。このとき、
Ｒ１＋Ｒ２＝Ｈ        条件１
であることが望ましい。この場合、仮想的な直線Ｌ１と直線Ｌ２とは、平行、つまりα＝０°となる。言い換えると、中間円周面６４１の中心軸Ｃ３と２つの端部円周面６２１の中心軸Ｃ１及び端部円周面６３１の中心軸Ｃ３とは、同一の平面上にある。
【００２３】
次に、スラスト軸受装置１０におけるレベリングプレート６０の配置について説明する。
レベリングプレート６０を用いた第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、図３に示すようにキャリアリング２３の内側において周方向へ配置される。このとき、第一レベリングプレート３１と第二レベリングプレート３２とは、図１に示すように互い違いに配置される。具体的には、スラストパッド２１側の第一レベリングプレート３１は、中間突出部６４をスラストパッド２１側、端部突出部６２及び端部突出部６３をバックプレート２４側にして配置される。一方、バックプレート２４側の第二レベリングプレート３２は、中間突出部６４をバックプレート２４側、端部突出部６２及び端部突出部６３をスラストパッド２１側にして配置される。これら第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、周方向へ交互に配置されている。これにより、第一レベリングプレート３１の端部突出部６２及び端部突出部６３と、第二レベリングプレート３２の端部突出部６２及び端部突出部６３とが互いに接することとなる。
【００２４】
また、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、回転軸部材１２の周方向へ配置されている。そのため、第一レベリングプレート３１の中間突出部６４の中心軸Ｃ３、第二レベリングプレート３２の中間突出部６４の中心軸Ｃ３は、いずれも回転軸部材１２の中心を向くように放射状に配置される。これに対し、第一レベリングプレート３１の端部突出部６２の中心軸Ｃ１及び端部突出部６３の中心軸Ｃ２は中間突出部６４の中心軸Ｃ３と平行であり、第二レベリングプレート３２の端部突出部６２の中心軸Ｃ１及び端部突出部６３の中心軸Ｃ２は中間突出部６４の中心軸Ｃ３と平行である。そのため、第一レベリングプレート３１の端部突出部６２及び端部突出部６３と、第二レベリングプレート３２の端部突出部６２及び端部突出部６３とは、図３に示すように互いに交差した状態で接する。すなわち、第一レベリングプレート３１の端部突出部６２及び端部突出部６３と、第二レベリングプレート３２の端部突出部６２及び端部突出部６３とは、線状に接するのではなく、交差した部分でのみ接する。ここで、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２を剛体と見なすと接触部分は点であり、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２を弾性体と見なすと接触部分は微小な楕円形状であって接触部分の中心から点対称な圧力分布となる。
【００２５】
このように、本実施形態の場合、第一レベリングプレート３１の端部突出部６２及び端部突出部６３と、第二レベリングプレート３２の端部突出部６２及び端部突出部６３とは、交差した状態で接している。
【００２６】
次に、上記の構成によるスラスト軸受装置１０の作用について説明する。
図１に示すように、基準となる適正な位置にあるとき、複数のスラストパッド２１の摺動面２１１はすべて同一の平面上に位置している。本実施形態の場合、２つの端部突出部６２と端部突出部６３とは、中間突出部６４を挟んで対称に設けられている。そのため、レベリングプレート６０を用いた第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２の場合、いずれもレバー比Ｌ：Ｌは、Ｌ：Ｌ＝１：１となる。これにより、スラストパッド２１から荷重Ｆが加わるとき、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２の接触部分には、荷重Ｆの大きさの２分の１がそれぞれ加わる。これによって、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、いずれも総和で荷重Ｆを負担することになる。
【００２７】
ここで、スラストパッド２１の相互間に図８に示すような変位差ｈが生じると、この変位差ｈを吸収するために第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は端面５４に対して傾斜する。本実施形態では、このように第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２が傾斜した場合でも、レバー比Ｌ’：Ｌ’は、Ｌ’：Ｌ’＝１：１を維持する。つまり、特に上記の条件１を満たすとき、レベリングプレート６０のレバー比は変化しないことになる。詳細には、上記の条件１を満たすとき、スラストパッド２１の変位によりプレート面５２と端面５４との距離が変わって第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２が傾斜しても、レバー比に変化は生じない。そのため、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２の各接触部分には、それらの傾斜にかかわらずそれぞれ同等の荷重が加わることとなる。つまり、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、スラストパッド２１間の変位差ｈにともなって傾斜が生じても、常に一定の荷重を負担する。その結果、複数のスラストパッド２１の間に変位差ｈが生じても、スラストパッド２１のすべてが同等の荷重を支持することとなり、複数のスラストパッド２１における負荷を均一化することができる。
【００２８】
これらの結果、スラストカラー４２が傾斜しても、各スラストパッド２１にかかる負荷の不均等は回避される。また、回転軸部材１２の軸方向において複数のスラストパッド２１の間で厚さの差が生じていても、各スラストパッド２１にかかる負荷の不均等は回避される。さらに、スラストパッド２１の枚数を多くした場合でも、各スラストパッド２１に加わる荷重の均一化が図られる。
【００２９】
以上説明した一実施形態によるレベリングプレート６０は、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２として周方向へ互い違いに配置されているとき、お互いに端部突出部６２、６３において接する。そして、一実施形態では、この端部突出部６２と端部突出部６３との間に、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２の傾斜の支点となる中間突出部６４が設けられている。そのため、中間突出部６４と端部突出部６２及び端部突出部６３との間の距離を適切に設定することにより、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２が傾斜しても、いわゆるレバー比の変化は低減される。したがって、レベリングプレート６０が支持する部材間で変位差ｈが生じても、またレベリングプレート６０が支持する部材間に厚さの差が生じていても、各レベリングプレート間の接触部分における荷重の分布を均一化することができる。
【００３０】
特に、このレベリングプレート６０を第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２として用いるスラスト軸受装置１０では、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２が回転軸部材１２を包囲する周方向へ配置される。ここで、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２を構成するレベリングプレート６０は、中間突出部６４の中心軸Ｃ３が端部突出部６２の中心軸Ｃ１及び端部突出部６３の中心軸Ｃ３と平行に設けられている。そのため、周方向に配置されている第一レベリングプレート３１と第二レベリングプレート３２とは、互いの端部突出部６２、６３が交差した状態で接触する。すなわち、端部突出部６２、６３は、剛体とみなすと点接触し、弾性体と見なすと楕円形状の微小な接触面における接触となる。また、スラストパッド２１の位置の変化にともない第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２の姿勢が変化しても、レバー比の変化がほとんど生じない。これにより、第一レベリングプレート３１と第二レベリングプレート３２との接触部分に加わるそれぞれの荷重は、スラストパッド２１の位置が変化してもほぼ一定となる。したがって、スラストパッド２１の枚数が増加しても、各スラストパッド２１で負荷を均等に負担することができ、スラストパッド２１の局所的な焼付きのリスクや、これにともなう損傷を低減することができる。
【００３１】
一実施形態のレベリングプレート６０では、仮想的な直線Ｌ１と直線Ｌ２とがなす角度αはα≦５５°に設定している。角度αをこのように設定することにより、スラストカラー４２のその軸方向に対する傾斜が大きくなる場合でも、複数のスラストパッド２１の間に加わる負荷の差は小さくなる。したがって、スラストパッド２１の局所的な焼付きのリスクや、これらにともなう損傷を低減することができる。特に、角度αを小さくするほど、各スラストパッド２１に加わる負荷の差を小さくすることができる。すなわち、角度αを小さくするほど、支持する各スラストパッド２１にかかる負荷の均等性は向上する。
【００３２】
一実施形態のレベリングプレート６０では、本体６１の板厚方向において中間突出部６４の先端から端部突出部６２、６３の先端までの距離をＨとするとき、中間円周面６４１の半径Ｒ１と、端部円周面６２１及び端部円周面６３１の半径Ｒ２との間には、Ｒ１＋Ｒ２＝Ｈとの関係が成立する。このとき、角度αは、α＝０°となる。このように角度αをα＝０°とするとき、レベリングプレート６０のレバー比はレベリングプレート６０の傾きにかかわらず一定となる。そのため、スラストパッド２１の位置の変化によってレベリングプレート６０を用いる第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２が傾斜しても、スラストパッド２１からの負荷は、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２が均等に負担する。その結果、スラストカラー４２がその軸方向に対して傾斜し、スラストパッド２１の位置が変化しても、摺動時の荷重は複数のスラストパッド２１によって均等に負担される。したがって、スラストパッド２１の枚数が増加しても、各スラストパッド２１で負荷を均等に負担することができ、スラストパッド２１の局所的な焼付きのリスクや、これにともなう損傷を低減することができる。
【００３３】
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
上述の実施形態では、レベリングプレート６０は、中間突出部６４が端部突出部６２及び端部突出部６３とともに一体に備えている。しかし、レベリングプレート６０は、必ずしも中間突出部６４を一体に備える必要がない。第一レベリングプレート３１の場合、中間突出部６４は第一部材であるピラー２２のプレート面５２に接する。これにより、第一レベリングプレート３１は、この中間突出部６４を支点として傾斜する。また、第二レベリングプレート３２の場合、中間突出部６４は第二部材であるバックプレート２４の端面５４に接する。これにより、第二レベリングプレート３２は、この中間突出部６４を支点として傾斜する。このように、第一レベリングプレート３１及び第二レベリングプレート３２は、いずれも中間突出部６４を支点とすることにより傾斜する。そこで、この中間突出部６４に相当する部分は、必ずしもレベリングプレート６０に無くてもよい。例えば、第一レベリングプレート３１の場合、ピラー２２に、第一レベリングプレート３１に向けて突出する中間突出部に相当する部分を設けてもよい。この場合、ピラー２２から突出する突出部分は、第一レベリングプレート３１の板厚方向において本体６１の端部突出部６２及び端部突出部６３と反対側の面に接する。第一レベリングプレート３１は、その面での端部突出部６２と端部突出部６３との等距離位置を中心として、このピラー２２から突出する突出部分と傾斜を許容されながら接する。同様に、第二レベリングプレート３２の場合、バックプレート２４に、第二レベリングプレート３２に向けて突出する中間突出部に相当する部分を設けてもよい。この場合、バックプレート２４から突出する突出部分は、第二レベリングプレート３２の板厚方向において本体６１の端部突出部６２及び端部突出部６３と反対側の面に接する。第二レベリングプレート３２は、その面での端部突出部６２と端部突出部６３との等距離位置を中心として、このバックプレート２４から突出する突出部分と傾斜を許容されながら接する。。以上のように、中間突出部６４に相当する部分は、レベリングプレート６０から分離して、レベリングプレート６０と対向する相手部材に設ける構成にしてもよい。これらの場合、ピラー２２又はバックプレート２４から突出する部分の端面は、中間円周面６４１に相当する先端面を有している。そのため、ピラー２２から突出する部分の端面は、中間円周面６４１に相当すると同時に、第一面にも相当する。また、バックプレート２４から突出する部分の端面は、中間円周面６４１に相当すると同時に、第二面にも相当する。
【符号の説明】
【００３４】
図面中、１０はスラスト軸受装置、１１は回転機械装置、１２は回転軸部材（軸部材）、１３は回転体、２２はピラー（第一部材）、２４はバックプレート（第二部材）、３１は第一レベリングプレート、３２は第二レベリングプレート、５２はプレート面（第一面）、５４は端面（第二面）、６０はレベリングプレート、６１は本体、６２、６３は端部突出部、６４は中間突出部、６２１、６３１は端部円周面、６４１は中間円周面を示す。
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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