(57)【要約】衝撃負荷を加えることができる磁気懸架された軸用のバックアップ軸受であることができる傾斜パッド・ジャーナル軸受は、第１の実施例（２０、図１）で、ばね手段（７０）で弾性的に取り付けられた弓形軸受パッド（３０i）の配列のための環状ハウジング（２４）を備え、このばね手段は制限ボスの頭部（５２i）にパッドを押し付けて、この制限ボスは半径方向の変位を制限し、また、軸受パッドが軸スペースを画定するようにする。パッドは、一方の端部がハウジング又はパッドに固定され他方の端部がパッド又はハウジングに対して動くことができる支持ペグ（６０）に関連し、また、ばね手段は、相対的に動くパッド、ハウジング、又はペグの間に取り付けられ、かつボスに抗してパッドで実効ギャップを調整することで予備負荷を掛けられた個々にたわみ可能な要素のスタックを備える。ばね手段は、支持ペグに取り付けられた皿形環状ばね座金（７２）で小型に形成され、スタックのたわみの間のばね間の相対的な動きは、弾性懸架の摩擦減衰を実現し、ばね座金の数及び剛性を変えることで容易に調整される。第２の実施例（１２０、図５）は、円周方向に延びるばね（１７２）のスタックを使用し、各スタックのばねは半径方向及び円周方向に互いから片寄っており、各々がいくつかの隣り合う軸受パッド（１３０i）の支持に寄与する。各ばね（１７２C）は、１つのパッド（１３０2）と関連した栓（１６０2）に中心で取り付けられ、円周方向に離隔配置されたパッド（１３０1、１３０3）にそれの端部が固定されている。各ばねの円周方向の範囲は好ましくは±９０”であり、その結果、端部が、ばねに対して中心にあるパッドによって栓に沿って半径方向に変位したとき、端部は固定されたパッド端部を先細りの制限ボス頭部（１５２）に対して変位させ、軸スペースの方に傾いて、中心のパッドを変位させる軸負荷に対して直角位相で軸と減衰接触する。また、そのような入れ子になったばね間の相対的な動きで、摩擦減衰が実現される。さらに、磁気懸架が故障するか、又は故障の兆候を示す場合、制限ボスは、軸スペースの遊びを無くするように互いに変位可能であることができる。
2004527714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な軸（１０）用のジャーナル軸受装置（２０、１２０、２２０）であって、
（ｉ）軸スペース（２６、１２６）を囲むように構成され、かつ前記軸スペースの内側に面したハウジング面（３５）を有するハウジング手段（２４、１２４、２２４）と、
（ｉｉ）前記ハウジング面の上に横たわる前記軸スペースのまわりに配列された複数の弓形軸受パッド（３０i、１３０i）であって、それぞれ前記軸スペースに近接した軸受面（３６i、１３６i）及び前記ハウジング面に近接したボディ（３４i、１３４i）面を有する複数の弓形軸受パッド（３０i、１３０i）と、
（ｉｉｉ）前記ハウジング面の方へ及び前記ハウジング面からの方向に前記ハウジング面に対して動くことができる少なくとも１つの軸受パッドを、前記ハウジング面に対して支持するように構成された取付け手段（４０、１４０、２４０）であって、各前記可動なパッドに関連して、
前記ハウジング面から離れるパッドの動きの程度を制限するように動作可能な止め手段（４５、１４５、２４５）、及び
前記ハウジング面から前記止め手段で課される限界まで前記パッドを離して偏倚させ、かつ前記停止されたパッドに所定のレベルの予備負荷を作用させ、さらに、前記予備負荷レベルを越えて前記軸受面に加えられる負荷に応じて前記ハウジング面の方への前記パッドの変位を可能にするように動作することができるばね手段を含んだ取付け手段（４０、１４０、２４０）と、
を備えるジャーナル軸受装置。
【請求項２】
前記ばね手段（７０、１７０）が、複数の個々にたわみ可能な弾性要素（７２、１７２）を備える、請求項１に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項３】
前記個々にたわみ可能な弾性要素（１７２）が、前記ハウジング及び軸スペースに対して円周方向に延びる板ばね（１７２A、１７２B、１７２C）を備え、さらに、前記ばね手段が、各軸受パッドと関連して、前記パッドと前記ハウジング面の間に、半径方向で互いに支持するように構成された前記板ばねのスタック（１７１）を備える、請求項２に記載のジャーナル軸受。
【請求項４】
前記板ばねが、ほぼ等しい長さである、請求項３に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項５】
前記個々にたわみ可能な要素が、環状の皿形座金ばね（７２）を備え、さらに前記ばね手段が、前記環状皿形座金ばねの少なくとも１つのスタック（７１、７１’、７１”）を備える、請求項２に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項６】
前記取付け手段（４０）が、少なくとも１つの前記可動軸受パッド（３０i）と関連して、前記パッド又はハウジングの一方に対してペグの１つの端部が固定され、かつ前記パッド又はハウジングの他方ものに対して自由に動くペグの固定されない端部に向かって延びる胴（６２、６２’、６２”）を有する少なくとも１つの支持ペグ（６０、６０’、６０”）を含み、前記ばね手段（７０）が、前記パッド又はハウジングの一方と前記パッド又はハウジングの他方がそれに固定された支持ペグの間に圧縮の状態で配置されている、請求項１から５までのいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項７】
少なくとも１つの支持ペグ（６０、６０’、６０”）は、固定されている前記パッド又はハウジングに対して実効的な胴の長さが調整可能である、請求項６に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項８】
前記又は各支持ペグが、ねじ係合（６７、６７’、６７”）で固定されている、請求項７に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項９】
前記又は各支持ペグの長さが、前記ばね手段に対する予備負荷の大きさを決めるように、本来の場所で、前記ばね手段で調整可能である、請求項７又は請求項８に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項１０】
弾性要素（７２）の少なくとも１つのスタック（７１、７１’、７１”）は、穴があり、かつ前記胴（６２、６２’、６２”）と同軸関係で配置された支持ペグと関連付けられている、請求項３又は請求項５に従属したときの請求項６から９までのいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項１１】
弾性要素の少なくとも１つのスタック（７１、７１’）が、前記ペグの胴を囲んで形成されている、請求項１０に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項１２】
前記支持ペグ（６０”）が、前記軸受パッド（３０i）に対して前記胴部分（６２”）で固定され、かつ前記軸受パッド（３０i）から延び、さらに、前記固定されない端部（６４”）が、前記ハウジング内に前記ハウジング面に向かって開いた有底くぼみ（６６”）の中に滑り可能に配置され、前記ばね手段（７０）の少なくとも１つの弾性要素（７２）が、前記ペグの固定されない端部とくぼみの底端部との間の前記くぼみの中に配置されている、請求項６から１０までのいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項１３】
前記支持ペグ（６０）が、拡大された頭部（６４）により前記ハウジング内の穴（６６）の中に固定され、前記胴（６２）が、前記関連した軸受パッド（３０i）内のパッドのくぼみ（６８）に向かって延び、かつそのくぼみの中に滑り可能に配置され、さらに、前記ばね手段（７０）の少なくとも１つの弾性要素（７２）が、前記ペグの頭部と前記パッドのくぼみに近接した軸受パッドの間に配置されている、請求項６から１１までのいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項１４】
前記支持ペグ（６０’）が、前記軸受パッド（３０i）に対して前記胴部分（６２’）で固定され、かつ前記軸受パッド（３０i）から延び、前記固定されない端部が、前記ハウジング内の穴（６６’）の中に滑り可能に配置された拡大された頭部（６４’）を有し、前記穴が、前記ハウジング面に近接し、前記ペグの胴の滑り通過を可能にするが前記頭部の通過を阻止するような寸法に作られたくびれ（６９’）を含む請求項６から１２までのいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項１５】
前記スタック（１７１）が、各軸受パッド（１３０i）と関連して少なくとも、前記パッドの一方の端部領域に近接して終わりかつそこに回動可能に固定された第１のばね（１７２A）、前記パッドの反対側の端部領域に近接して終わりかつそこに回動可能に固定された第２のばね（１７２B）、及び、半径方向の軸線に沿って延びる栓（１６０i）にその中心を取り付けられ、かつ前記栓に沿った滑動に対して及び前記ハウジング面からの変位に関して前記栓で制限されている第３のばね（１７２C）を備える、請求項３又は請求項４に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項１６】
軸受パッドと同じ数の板ばねがある、請求項１５に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項１７】
各板ばね（１７２A）が、軸受パッドの端部領域に近接したそれの終端（１７２A2）で、前記端部領域にほぼ等しい軸線方向の幅と、前記パッドの側面に立ちかつそれによって前記パッドに固定されるように構成された軸線方向に離隔し半径方向に延びるフランジ（１７６）とを有する、請求項１５又は請求項１６に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項１８】
前記板ばね（１７２A、１７２B、１７２C）の各々が、ハウジング軸線（１２５）に中心があるほぼ円筒形の湾曲と、その他のものとほぼ等しい固有の曲率半径とを有し、それによって、円周方向に重なり合うばねが入れ子になって積み重なることができる、請求項１５から１７までのいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項１９】
前記軸受パッドと関連した板ばねが、各々、前記ハウジング及び軸スペースに対して円周方向に延び、かつ少なくとも３つの円周方向に離隔配置された互いに隣り合う軸受パッドの支持を達成するように構成され、前記ばねの各々が前記スタックの近接したばねに対して円周方向に片寄っており、その結果、各前記軸受パッド（１３０2）に関して、前記一方の端部領域に固定された前記関連した第１のばね（１７２A）が、前記軸受パッドの前記反対の端部領域に向かう方向で円周方向に離隔配置されたパッド（１３０3）の第３のばねを含み、さらに、前記反対の端部に固定された前記関連した第２のばね（１７２B）が、前記軸受パッドの前記一方の端部に向かう方向で円周方向に離隔配置されたパッド（１３０1）の第３のばねを含む、請求項１８に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項２０】
各前記軸受パッド（１３０2）に関して、前記関連した第３のばね（１７２C）が、それの取付け栓から±（６０から１２０）°の範囲の角度で延びる、請求項１９に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項２１】
各前記軸受パッドに関して、前記関連した第３のばねが、それの取付け栓からほぼ±９０°の角度で延びる、請求項２０に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項２２】
前記軸受パッド（１３０2）と関連した第１及び第２のばね（１７２A、１７２B）が、それぞれ隣り合って円周方向に離隔配置された軸受パッド（１３０1、１３０3）の第３のばねを備える、請求項１９から２１までのいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項２３】
各栓（１６０2）が、前記ハウジング面から半径方向に離れる第３のばねの変位の限界を画定するように軸栓方向に位置付け可能なばね止め（１７３2）を含む、請求項１９から２２までのいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項２４】
各前記可動な軸受パッド（３０i）と関連した前記止め手段（４５）が、前記支持ペグ（６０’）及び穴のくびれ（６９’）を備える、請求項１４に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項２５】
各前記可動な軸受パッド（３０i、１３０i）と関連した前記止め手段（４５、１４５、２４５）が、前記パッドの相対する縁端部に離隔配置された少なくとも一対の肩（４６’i、４６”i、１４６’i、１４６”i）を備え、各肩が、前記軸スペースの方に面しかつ前記軸受面に対して減じられた表面（４７’i、４７”i、１４７’i、１４７”i）を有し、さらに、各前記肩に関連して、制限ボス（５０i、１５０i）が、前記パッド縁端部に近接した前記ハウジング面から延び、前記肩の上に横たわるように配置された頭部（５２i、１５２i）を有して、前記ハウジング面から離れる前記軸受パッドの変位を制限し、かつ前記ハウジング面に向かう前記軸受パッドの変位を可能にする、請求項１から２３までのいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項２６】
各軸受パッドの肩が、前記軸スペースから離れて向いている他の面（１４８’i、１４８”i）を備え、さらに、前記関連した制限ボス（１５０i）が、前記ハウジング面の方向への前記軸受パッドの変位を前記肩の他の表面との当接で制限するように構成されている、請求項２５に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項２７】
前記止め手段の少なくとも１つの制限ボス（５０8）が、前記軸スペースに露出され、かつ前記関連した軸受パッドの軸受面が前記止め手段から前記ハウジング面の方へ完全に変位したときに、前記関連した軸受パッドの軸受面と実質的に水平であるように構成された軸受面（５３8）を備える頭部を有する、請求項２５又は請求項２６に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項２８】
前記少なくとも一対の肩（４６’i、４６”i、１４６’i、１４６”i）が、円周方向に前記軸受パッド（３０i、１３０i）の相対する端部に画定されている、請求項２５から２７までのいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項２９】
各制限ボス（５０i、１５０i）が、隣り合う軸受パッドの間に配置され、前記頭部（５２i、１５２i）が、少なくとも１つの近接するパッドの一方の肩の上に横たわるように構成される、請求項２８に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項３０】
各制限ボスが、隣り合う軸受パッドの間に配置され、前記頭部が、両方の前記隣り合うパッドの一方の肩の上に横たわるように構成される、請求項２９に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項３１】
前記止め手段の少なくとも１つの制限ボス（１５０i）が、各ばねの穴（１７４）を通り抜けて、離隔配置された軸受パッドの間に円周方向に延び、さらに、各前記板ばねが、前記穴の近くに、ばねのたわみを弾性限界内に維持する強化手段（１７４’）を有する、請求項１９から２３までのいずれか一項に従属したときの請求項２９又は請求項３０に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項３２】
前記強化手段（１７４’）が、前記軸スペースに対して円周方向及び半径方向に延びる部品を有する１つ又は複数のフランジを備える、請求項３１に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項３３】
前記制限ボス（１５０3、１５０6）が、各栓で取り付けられたばね（１７２C）をそのばねの端部が軸受パッドの肩（１４６”3、１４６’1）の隣接で離れて広がって応力のかかっている状態に維持するように配置され、そこで、前記ばねの端部が、前記制限ボスの頭部で前記パッドに固定されている、請求項２３に従属したときの請求項２９から３２までのいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項３４】
各制限ボスの前記頭部部（１５２i）が、カム面（１７６）及び関連したパッド端部肩（１４６”）を画定し、協働可能なカム従動部は、前記肩が前記制限ボスとの当接で前記軸スペースに対して半径方向及び円周方向に動くことができるようにし、また、前記軸受パッドの相対する端部の肩の間の異なる動きの結果として前記軸受パッドが傾くことができる、請求項３３に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項３５】
各隣接する軸受パッドに関して、前記制限ボス（１５０i）は、近接したパッドに向けて開いたくぼみ（１７５）で画定されかつそのくぼみに前記パッド端部肩を収容するような寸法に作られた頭部（１５２i）を有し、前記くぼみが、少なくとも、円周方向及び半径方向に直交して延びる軸線（１７７）のまわりに作られた壁（１７６）を有し、かつカム面を画定し、前記軸受パッド端部肩が、少なくとも周囲の半径方向に直交して延びる軸線（１７８’）のまわりに作られた前記表面（１４７”）を、前記カム面との当接で、前記カム面に対して平行移動及び回転を可能にするように構成された凸状カム従動部表面として有する、請求項３４に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項３６】
各隣接する軸受パッドに関して、前記制限ボス（１５０i）は、前記パッドの肩（１４６”i）との当接で前記ハウジング面の方への前記軸受パッドの変位を制限するように構成され、前記軸受パッドの端部の肩が、前記軸スペースから離れて向いている他の表面（１４８”）を備え、少なくとも、周囲の半径方向に直交して延びる軸線（１７８”）のまわりに作られた前記他の表面を、前記カム面との当接で、前記カム面に対して平行移動及び回転を可能にするように構成された凸状カム従動部面として有する、請求項３５に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項３７】
前記カム従動部面及びカム面の少なくとも１つが、また、円周方向及び半径方向のうちの少なくとも１つに延びる軸線（１７９’、１７９”、１７９”’）のまわりにも作られる、請求項３５又は請求項３６に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項３８】
前記取付け手段が、前記軸スペース内での前記軸の回転偏心による前記任意の特定の軸受パッドの変位に応じる前記ばね手段（７０；１７０）で画定された減衰手段（８０；１８０）を含んで、前記偏心回転と実質的に同相の前記ばね手段から前記軸へのエネルギーの戻しを減少させる、先行する請求項のいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項３９】
前記減衰手段が、前記ばね手段の相対的に滑る接触面の間にクーロン減衰を生じさせるように動作可能な摩擦減衰手段を備える、請求項３８に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項４０】
前記摩擦減衰手段が、軸受パッドごとに、たわみ中に前記スタックのばねの接触する面の間の相対的な滑りで前記クーロン減衰を実現するように動作可能な、前記磁気受パッドと関連した個々にたわみ可能なばね（７２、１７２）の少なくとも１つの前記スタック（７１、１７１）を備える、請求項２９に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項４１】
前記減衰手段が、さらに、前記軸受パッド（１３０2）と関連した円周方向に延びるばね（１７２A、１７２B、１７２C）のスタックと前記軸スペースのまわりに円周方向に前記軸受パッド（１３０2）から離れた少なくとも１つの軸受パッド（１３０3、１３０1）の間の結合を前記ばね手段内に備え、それによって、前記ハウジング面に向かう方向での前記軸受パッドの変位が、前記軸スペースの方へ前記ハウジング面から離れる、前記円周方向に離隔配置された軸受パッドの少なくとも一部の変位をもたらす、請求項１９から２３までのいずれか一項に従属したときの請求項３８から４０までのいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項４２】
前記ばね手段（１７０）内の結合が、前記軸受パッド（１３０2）と、軸回転に関して軸回転の方向に離隔している円周方向に離隔配置された軸受パッドとの間にある、請求項４１に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項４３】
前記ばね手段（１７０）内の結合が、前記軸受パッドと、また軸回転に関して軸回転の方向と反対方向に離隔している円周方向に離隔配置された軸受パッドとの間にある、請求項４２に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項４４】
各軸受パッド（１３０2）が、前記ばねスタック（１７１）によりその軸受パッドに加えられた偏倚力を越えた前記軸受パッドへの力の印加に応じて、隣接で制限されるまで前記ハウジングの方へ前記スタックのばね（１７２A、１７２B、１７２C）で変位可能であり、そして、取付け栓に沿った前記スタックの第３のばね（１７２C）の変位によって、円周方向に離隔配置された軸受パッド（１３０1、１３０3）の端部肩に固定された前記第３のばねの各端部で、前記取付け栓の方向に実質的に作用し、かつ前記円周方向に離隔配置されたパッドの端部肩のカム従動部面（１４７’3、１４７”3、１４７’1、１４７”1）を前記それぞれの制限ボスのカム面（１７６）に沿って滑動させるように作用することができる偏倚力の成分が生成され、その結果、前記円周方向に離隔配置された軸受パッド（１３０’3）の近接端部が前記カム面によって前記軸スペースから離れるように変位し、さらに、前記円周方向に離隔配置された軸受パッド（１３０”3）の遠位端部が前記カム面によって前記軸スペースの方へ変位して、そのパッドの軸受面（１３６3）の一部が前記軸スペースの方へ傾き変位するようになる、請求項３５に従属したときの請求項４１から４３までのいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項４５】
前記減衰手段（８０、１８０）が、前記軸スペースのまわりの異なる周囲の位置で異なる減衰を実現するように構成される、請求項３８から４４までのいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項４６】
前記ばね手段（７０、１７０）が、前記軸スペースのまわりのパッド位置に応じて異なるばね定数及び／又は予備負荷を与えるように構成される、先行する請求項のいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項４７】
潤滑流体及び冷却流体のうちの少なくとも１つを、前記パッドのボディの導管手段（９２、１９２）を介して、ハウジングから少なくとも１つの軸受パッド（３０i、１３０i）の前記軸受面に供給するように動作可能な流体供給手段（９０、２９０）を含む、先行する請求項のいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置。
【請求項４８】
先行する請求項のいずれか一項に記載のジャーナル軸受装置（２０、１２０、２２０）を備える別支持軸（１０）用のバックアップ・ジャーナル軸受であって、それぞれ前記関連したばね手段（７０；１７０）によって前記止め手段（４５；１４５）に押し付けられた複数の弓形軸受パッド（３０i、１３０i）を有し、前記軸受面（３６i、１３６i）の軌跡によって、含めるべき軸を越えた断面寸法を有する軸スペース（２６、１２６）を画定して、軸回転中に、軸スペースとの同心からの軸位置の許される程度の逸脱に対応する動作ギャップ（４２i）を画定するバックアップ・ジャーナル軸受。
【請求項４９】
各弓形軸受パッドの前記軸受面（３６i）の曲率半径が、前記軸の曲率半径と、前記軸と前記バックアップ軸受面の間の環状ギャップに対応する量だけ前記軸の曲率半径よりも大きな曲率半径との間にある、請求項４８に記載のバックアップ・ジャーナル軸受。
【請求項５０】
前記止め手段（１４５）が、前記動作ギャップの大きさを変えるように前記ハウジング面に対して半径方向に変位可能である、請求項４８又は請求項４９に記載のバックアップ・ジャーナル軸受装置。
【請求項５１】
前記軸の別支持のレベルを決定し、かつ前記別支持のレベルの信頼に応じて前記止め手段（１４５）によって前記動作ギャップを変えるように動作可能なバックアップ制御手段（２３２）を含む、請求項５０に記載のバックアップ・ジャーナル軸受装置。
【請求項５２】
前記バックアップ制御手段（２８２）が、前記動作ギャップを無くするように別個に支持されている前記軸の検出された不作動に応じて動作可能である、請求項５１に記載のバックアップ・ジャーナル軸受装置。
【請求項５３】
前記止め手段（２４５）の各パッド間制限（１５０i）ボスが、前記ハウジングに対して半径方向の軸線に沿って平行移動可能であり、さらに、前記バックアップ制御手段（２８２）は、前記制限ボスの半径方向の平行移動を同時に達成するように前記制限ボスに結合された作動手段（２８３）を備える、請求項２９又は請求項３０に従属したときの請求項５１又は請求項５１に記載のバックアップ・ジャーナル軸受装置。
【請求項５４】
前記作動手段（２８３）が、前記軸スペースのまわりに円周方向に延びかつ各制限ボスに近接したリング手段（２８４）を含み、さらに、各前記ボスと前記リング手段の間の機械的な結合手段（２８５）が、前記リング手段の円周方向回転を各前記制限ボスの半径方向の動きに変えるように動作可能である、請求項５３に記載のバックアップ・ジャーナル軸受装置。
【請求項５５】
前記環手段（２８４）が、制限ボス（１５０i）の配列から軸線方向に変位して配置され、さらに、前記結合手段（２８５）が、円周方向及び半径方向に対して傾いた溝（２８６A、２８６B）に係合可能な一方から他方までの軸線方向の突起部（２８５’）を備え、カム及びカム従動部の対を形成し、それによって、一円周方向の前記リングの変位が、一半径方向の前記制限ボスの全ての変位をもたらす、請求項５４に記載のバックアップ・ジャーナル軸受装置。
【請求項５６】
前記環手段（２８４）が、前記個々の制限ボスとの前記機械的な結合によって、前記ハウジング手段（２２４）に対して支持される、請求項５５に記載のバックアップ・ジャーナル軸受装置。
【請求項５７】
前記リング手段（２８４）が、前記制限ボスの配列をサンドイッチ状に挟む一対の実質的に平らな環状のリング（２８４A、２８４B）を備える、請求項５５又は請求項５６に記載のバックアップ・ジャーナル軸受装置。
【請求項５８】
前記作動手段（２８３）が、前記リング手段に対して接線方向に動作可能に結合されて相対的な往復運動によって前記ハウジングに対して円周方向に前記リング手段の回転運動をもたらす相対的に往復運動可能なシリンダ付きピストン装置（２８７）を備える、請求項５３から５７までのいずれか一項に記載のバックアップ・ジャーナル軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸用のジャーナル軸受に関し、特に、異常な動作条件で軸と軸受の間に不均一な接触が起こるかもしれない状況において、重くて高速回転する軸を支持するように構成された軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、それだけではないが、特に、バックアップ軸受装置を形成するジャーナル軸受に関し、この軸受装置では、軸を正常な間隔で支持する手段が不注意又は故意に取り除かれた状況、あるいは、外部衝撃又は内部不均衡によって軸に対する負荷が通常のサスペンション手段の制御からはずれる場合を除いて、軸面又は軸面に支えられた回転軸受部品は、静止部分に対して、静止部分から離隔して通常回転する。
【０００３】
そのような状況で、相対的に動く部分と静止部分の間の直接接触は振動を引き起こす可能性があり、この振動は、初期の衝撃負荷の増幅を長引かせ及び／又は達成し、どちらかの表面又は両方の表面に損傷を与える。
【０００４】
そのような接触が必然的に軸の回転の停止に通じるとき、運転を再開する前に軸受面を取り替えることができる限り、直接接触及び結果としての損傷は許容できるかもしれない。しかし、意図的な中断の無い状態での軸回転中に衝撃が生じた場合、そのような衝撃によって、とにかく軸の停止及び軸受の磨き直しを必要とするほどに回転の制御の低下及び損傷が引き起こされるかもしれない。
【０００５】
衝撃力及び／又は軸の重さをずらして軸を収容するように、（好ましくは）静止部分を弾性的に取り付けることは、そのようなジャーナル軸受の領域で一般に知られている。しかし、大きな機械では、そのような弾性を設けることによって、軸の回転偏心を共振点まで強めないで、そのような軸が及ぼす負荷を支持することができること、又は弾性を動作条件に合わせることができることと関連した変位のためのスペースが不十分なために生じる問題を含んださらに他の問題が発生する。
【０００６】
そのような問題は、軸が正常な懸架位置からそれた後でのみ機能するバックアップ軸受だけでなく、軸と接触して又は潤滑膜で軸から離れて通常動作する主要な支持軸受と見なすことができるものによっても起こる。追加の構造上の要求に対して適切なスペースが使用できない場合、外部衝撃負荷又は弾性取付けによる回転偏心からの過剰な応力を排除することは、弾性取付け又は他の軸受部品に負荷をかけすぎることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ジャーナル軸受装置を回転可能な軸に備え付けることであり、このジャーナル軸受装置によって、そのような軸の偏心回転に起因する異常なレベルの負荷と関連した構造及び動作問題の多くが軽減される。また、本発明の他の目的は、別支持軸に、主要軸受又はバックアップ・ジャーナル軸受装置のようなジャーナル軸受装置を備え付けることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様に従って、回転可能な軸のためのジャーナル軸受装置は、
（ｉ）軸・スペースを囲むように構成され、かつ軸・スペースの内側に面したハウジング面を有するハウジング手段と、
（ｉｉ）ハウジング面の上に横たわる軸・スペースのまわりに配列された複数の弓形軸受パッドであって、それぞれ軸・スペースに近接した軸受面及びハウジング面に近接したボディ面を有する複数の弓形軸受パッドと、
（ｉｉｉ）ハウジング面の方へ及びハウジング面からの方向にハウジング面に対して動くことができる少なくとも１つの軸受パッドを、ハウジング面に対して支持するように構成され、各前記可動なパッドに関連して、
ハウジング面から離れるパッドの動きの程度を制限するように動作可能な止め手段、及び、止め手段で課される制限までハウジング面からパッドを離して偏倚させ、かつ前記停止されたパッドに所定のレベルの予備負荷を作用させ、かつ前記予備負荷レベルを越えて軸受面に加えられる負荷に応じて、ハウジング面の方へのパッドの変位を可能にするように動作することができるばね手段、を含んだ取付け手段とを備える。
【０００９】
好ましくは、軸受装置は、ばね手段で画定されかつ軸・スペース内での軸の回転偏心による任意の特定の軸受パッドの変位に応じる減衰手段を含んで、偏心回転と実質的に同相のばね手段から軸へのエネルギーの戻りを減少させる。
【００１０】
好ましくは、ばね手段は、互いに積み重ねられた複数の個々にたわみ可能な弾性要素を備える。
【００１１】
弾性要素は、ハウジングの円周方向で寸法的に制限され、それから円周方向に離隔配置されたパッドと無関係に個々の軸受パッドと関連するように積み重ねられ、又は、要素は、円周方向に延び、かつ複数の円周方向に離隔配置された軸受パッドの支持に寄与するように、隣のものから円周方向に偏倚して積み重ねられる。両方の場合に、個々にたわみ可能な弾性要素を積み重ねることで、スタックのたわみの間、接触する要素の表面の相対的な動きによって摩擦減衰が実現される。後者の場合、弾性要素は、偏心回転軸による負荷に応じて、そのような摩擦減衰だけでなく、円周方向に離隔配置されたパッドに対して負荷のかかったパッドの変位を結合させることで、軸に位相ずれ減衰負荷をもたらすことができる。
【００１２】
本発明の第２の態様に従って、別支持軸用のバックアップ・ジャーナル軸受は、前記パラグラフで定義されるようなジャーナル軸受装置を備え、それぞれ関連したばね手段によって止め手段に押し付けて偏倚された複数の弓形軸受パッドを有し、軸受面の軌跡によって含めるべき軸を越えた断面寸法を有する軸・スペースを画定して、軸回転中に、軸・スペースとの同心からの許される程度の軸位置逸脱に対応する動作ギャップを画定する。
【００１３】
本発明の実施例は、ここで、添付の図面を参照して、例として説明する。
【実施例】
【００１４】
図１から図２（ｂ）を参照すると、軸１０は、長手方向軸線１２によって画定される円柱形の表面１１を有し、この長手方向軸線１２のまわりを回転することができる。軸は、一般的に１４で示されるハウジング内に含まれ、このハウジング内で、動作中に、軸は、当技術分野で慣例的な図８（ａ）に示す電磁サスペンション軸受５を含んだ、一般的に１８で示すサスペンション装置で支持されて、回転するように構成されている。本発明に従って、ジャーナル軸受装置２０は、以下でさらに説明するようにバックアップ軸受装置を形成するハウジング１４に対して取り付けられている。ジャーナル軸受は、動作中の軸を囲むように構成された、２４で示すハウジングの部分を含み、さらに軸の回転軸線１２と名目上は一致する長手方向の軸線２５を有する。
【００１５】
軸受装置は、一緒に機能するように意図されている軸から独立して存在し、それで、独立した存在に合わせて、軸受装置を軸・スペース２６を囲むものと呼ぶのが便利ではあるが、そのような軸の寸法、及び回転の慣性及び静的重量のような他のパラメータが装置に影響を及ぼす。そして、図示及び説明を明確にするために、図１（ａ）として示す図１の右上部分は、軸が適所に正常動作配置にある状態で示されている。図１（ｂ）として示す図１の左下側は、以下でより詳細に説明するように、適所にあるが正常動作配置から半径方向に変位した軸を示す。
【００１６】
ハウジング部分２４は、単一ボディであってもよいし、又は図示のように直径に沿った境界面２９に沿って接合された上部及び下部半円部品すなわち外殻２７及び２８を備えてもよい。ハウジング部分２４は、軸線２５のまわりの円周方向に互いに離隔配置されたＮ個の弓形軸受パッド３０1〜３０Nで内側を内張りされている。本明細書では、円周方向及び円周方向に離隔配置されている軸受パッドについての言及は、それに応じて解釈されるべきである。Ｎは、偶数か奇数であってよく、また、図示のように、８個のパッド３０1〜３０8は、直径方向に向き合う対で配置され、パッドの全数が各ハウジング部品内に含まれている。
【００１７】
各弓形パッド３０iは（ここで、ｉ＝１〜８）、対応する形をしたハウジング面領域３５iの上に横たわる実質的に円筒形で半径方向に凸状の外面３４i、及び滑り軸受材料３８iの層で画定された円筒形で半径方向に凹状の内面３６iを有する鋼ボディ３３iを備える。同じ特徴は各軸受パッド３０iに複製されるが、図は、主にパッド３０1、３０2及び３０8に関する特徴を示す。
【００１８】
この実施例において、滑り軸受材料は、Ｆｅｄｅｒａｌ−Ｍｏｇｕｌ  Ｄｅｖａ  Ｗｅｒｋｅ  ＧｍｂＨ，Ｓｔａｄｔａｌｌｅｎｄｏｒｆ，  Ｇｅｒｍａｎｙから商標ＤＥＶＡの下に市販されているような、乾燥動作の潤滑油充填燒結金属材料である。
【００１９】
各パッド３０iは、４０で一般的に示す取付け手段でハウジング２４に対して取り付けられ、それによって、軸受パッドの配列は軸受面３６iの軌跡で軸面２６を画定するので、その結果、軸１０が正常動作配置にある状態で、すなわち軸線１２と２５が一致している状態で、軸は、４２iで示すような小さなギャップだけ軸受面から半径方向に離れ、さらに凸状表面３４iは、ギャップ４４iだけハウジングから半径方向に変位するようになる。
【００２０】
面３６iの曲率半径は、これらの曲率半径がギャップ４２iだけ離れているときに同心であるように、軸面１１の曲率半径よりも大きくてもよく、又は、面３６iの曲率半径は、軸に接触しているとき軸表面に一致するように、軸の曲率半径に実質的にくてもよく、又は、面３６iの曲率半径は、妥協であってその２つの値の間にあってもよい。
【００２１】
また、取付け手段４０は、軸受パッドの半径方向内側への変位、すなわちハウジング面から離れる動き、を制限するために、一般的に４５で示す止め手段を備える。止め手段の部分として、各パッド３０iは、その端部３０’i及び３０”i又は他の都合のよい縁端部に、それぞれパッド端の肩４６’i及び４６”iを形成する。各肩は、軸・スペースの方を向き、かつ軸受面に対して実接ぎにされた表面４７’i及び４７”iを有し、さらに、各肩は、パッド縁端部に近接したハウジング面から延び、かつ肩の上に横たわるように配置された頭部部を有する制限ボスと関連して、ハウジング面からの軸受パッドの変位を制限しかつハウジング面の方向への軸受パッドの変位を可能にする。
【００２２】
この実施例では、各制限ボスは、隣り合うパッドの間に配置されるので、その結果、ボスの頭部部は、少なくとも１つの隣り合うパッドの少なくとも１つの端部の肩の上に横たわるようになる。すなわち、各パッド３０iは、それぞれ、隣り合うパッドｉ及び（ｉ＋１）と肩４６’i及び４６”iの上に横たわるボス・頭部５２i及び５２(i+1)の間のハウジング面から半径方向内側に延びる一対の頭部付き制限ボス５０i及び５０(i+1)と関連し、このボス・頭部は、パッドの肩に接したとき、少なくともギャップ４４iの厚さ寸法だけ凹状軸受面３６iに対して引っ込んでいる。
【００２３】
理解することができるように、各頭部付きボスは、隣り合うパッドの対の間で共用され、パッド３０8では、制限ボス５０8及び５０1が使用される。この実施例では、各ボスはハウジングに対して適所に固定されるが、必要であれば、ボス５０iはハウジングに対して半径方向に変位可能であってもよいし、さらに半径方向内側への移動を制限する例示のねじ頭部５２’iのような接合部と共に滑動可能であってもよい。
【００２４】
また、取付け手段４０は、１つ又は複数の支持ペグ６０を各パッドと関連して備え、各々の支持ペグは、６７でハウジング壁の貫通穴６６とねじ係合する頭部６４から実質的に半径方向にギャップ４４iの中に延びる胴６２を有し、このねじ係合によって、頭部の半径方向の位置を調整することができる。各関連した軸受パッド３０iは、それの凸状面３４i内に、対応する数のくぼみ６８i及び６８’iを有し、このくぼみ各々は、それぞれ、突出するペグの胴６２を遊びを持って収容するような寸法に作られ、頭部付きボス及びハウジングの壁との当接で課せられる制限の範囲内で、パッドが一般的に半径方向に滑動することができるようにする。
【００２５】
さらに取付け手段４０は、互い積み重ねられ関連する軸受パッドに対してサンドイッチ状に挟まれた複数の個々にたわみ可能な弾性要素を、この積重ねが各要素の変形によってたわむように備えるばね手段７０を備える。少なくとも１つの支持ペグ６０、また、一般的には各支持ペグ６０は、それの胴６２に、ベルヴィレ座金または皿形ばねとしても知られている型の環状皿形座金ばね７２の積重ね７１を保持している。
【００２６】
ばねの積重ね７１が、止め手段によって制限されかつ止め手段からの反発で許される範囲で、パッドをハウジング面から離すように動かすように、各ペグの頭部６４は、それぞれの穴６６の中に位置付けされハウジング面に対して固定される。さらに、ばね手段が、反発するパッド間のボスによって所定の予備負荷のレベルに圧縮されるように、各支持ペグの頭部６４は穴の中に位置付けされる。すなわち、各軸受パッドは、頭部付きボスと当接して位置付けされて、ハウジングに対してギャップ４４iを画定し、さらに、ばね負荷を上回った、軸受パッドの面３６iに対する半径方向の負荷に対応してだけ、パッドはハウジングの方に変位する。しかし、そのような変位がばね手段７０のさらなる圧縮を伴う限り、パッド変位に対する抵抗は、また、変位に応じて次第に増加するが、最終的には、軸受パッドはハウジングに「底」をつけ、取付け部は剛体になる。
【００２７】
そのような状況を図１（ｂ）に示す。この図で、理解されることであろうが、１２’で示す軸軸線は、ハウジングとの同心から変位し、軸受パッド３０8の対応する形をした表面に直接触れていて、パッドを押してハウジングと係合させている。先に言及したように、各端部の肩４６7、４６’7及び４６8、４６’8の相対的な深さは、ボス頭部５２7、５２8及び５２1が軸受面３６7及び３６8に対して引っ込んだままで軸に接触しないようなものではあるが、ボス頭部は、軸受材料を備え、底をつけられた対応する剛体軸受パッドの表面と面一の軸受面（５３8で、ゴーストを示す）を形成することができることは理解されるであろう。
【００２８】
理解されるであろうが、軸、軸受パッド、及びハウジングの表面は、ギャップ４２及び４４で隔てられたとき、基本的に同心ではあるが、そのような接触は、軸の変位によってだけ生じることができるので、実際には、変位した軸は、いつでも、少数の軸受パッドとだけ接触することができる。
【００２９】
磁気サスペンションの無い軸を完全に支持するためのバックアップを備える軸受装置２０の場合、主要な負荷は、軸の重量により、ハウジングの下部に限られている。したがって、軸受パッド３０1、３０2、３０7及び３０8を取り付けることとの関連について、ばね手段７０には、それにかかる軸重量の成分に対応する負荷が、パッドを、止め手段の頭部付きボスとの当接から離すのに不十分であるようなレベルに、予備負荷をかけることができる。
【００３０】
軸の重量が唯一の問題である場合、軸受パッド３０3〜３０6は、異なって取付けられてもよい。しかし、下記より理解されるように、ハウジングの上部と関連したばね手段、すなわち３０3〜３６6に予備負荷をかけることが好ましい。全ての軸受パッドは、同じ程度の予備負荷のかかった状態で取り付けることができるが、ハウジングのまわりの異なった位置にあるパッドに対して予備負荷を変えることが有利であるかもしれない。
【００３１】
磁気サスペンションの制御する能力を越えた外部力すなわち釣り合いのとれていない力を受ける軸受装置２０の場合、軸が回転し続けている間に、そのような回転の偏心によって、軸の表面は、少なくとも一時的に、軸受パッド３０1〜３０8に接するようになり、それに半径方向の負荷を加える。負荷が取付け手段で加えられる予備負荷よりも小さければ、パッドは軸を支持するが、一方で、負荷が大きければ、パッドは、回転軸の半径方向の変位を妨げるばね手段の偏倚力に抗して変位し、回転軸を完全に停止させるか、又はハウジングに対して衝撃を相当に減少させるかどちらかである。
【００３２】
しかし、回転軸のいずれかの軸受パッドによるそのような弾性支持は、たわみでエネルギーを蓄え、変位負荷が減少するときにそのエネルギーを軸に戻す関連したばね手段スタックで実現される。そして、偏心回転の負荷変化と実質的に同位相の、ばね手段から軸へのエネルギーの戻しは、偏心を悪化させるかもしれない。取付け手段４０は、一般的に８０で示される減衰手段を含み、この減衰手段は、ばね手段７０で画定され、軸による任意の特定の軸受パッドの変位に応答して、偏心回転と実質的の同相の、ばね手段から軸へのエネルギーの戻しを減少させる。
【００３３】
ばね手段が、各軸受パッドと関連した個々にたわみ可能なばね７２の少なくとも１つのスタック７１を備える限り、摩擦減衰手段は、負荷をかけられまた負荷を除かれときのたわみの間に、当接する表面間の相対的な滑りによって摩擦又はクーロン減衰を実現するばねの各前記スタックを備える。このように、軸受パッドに加えられる負荷は、一部は摩擦熱として放散され、また一部はたわんだばねの中に蓄えられて、ばねスタックの見掛けの剛性を増し、さらに負荷が取り除かれるときに、蓄えられたエネルギーの一部だけが軸に戻されて、ばねスタックの見掛けの剛性を減少させる。
【００３４】
理解されるであろうが、各前記ばねスタックで達成される摩擦減衰の量は、個々の当接するばね表面の面積及び数に依存する。
【００３５】
ばね手段への予備負荷は、バックアップ軸受が動作すべきである場合に生成される大きな力を有効に制限するために必要とされるスペースすなわちギャップ４４iの量を減らすだけでなく、皿ばねの数及びそれの厚さで、減衰応答を荷重及びたわみに合わせることを可能にする。
【００３６】
したがって、各軸受パッドの減衰弾性応答は、任意の特定の軸で予想される、又は実際に経験される負荷力に応じて、任意の個々のパッド取付けを調整することで変えることができる。
【００３７】
パッドを全体として物理的に変位させるほどに十分でないがとにかく軸の衝撃に対して表面損傷を軽減する、軸と任意の軸受パッドの間の負荷レベルにさえも、取付けばね手段と制限ボス５０iの間の位置関係によって、多少の弾性が傾斜の形で経験されてもよい。
【００３８】
明らかに、上述の実施例の動作原理から逸脱することなしに、いくつかの変形物が、上述の実施例に適用されてもよい。ハウジングのまわりの異なる位置の予備負荷の差のような動作的な変形物、及びパッドの数、取付けペグの数及び位置、及びスプリング手段の取る形のような構造的な変形物がある。
【００３９】
それぞれ図３及び図４の断片的な図に示す他の構造では、取付けペグは、関連したパッドに対して固定された胴部分及びハウジングに対して滑動可能な頭部部分を有することができる。
【００４０】
図３を参照すると、取付けペグ６０’は、関連したパッドのくぼみ６８’に対してねじ係合６７’で固定された胴部分６２’、及びハウジング穴６６’に対して滑動可能な頭部部分６４’を有する。ハウジング面とギャップ４４に近接した肩を画定し、肩の断面を減らすが、ペグの胴の滑り通過を可能にするものの頭部の通過を阻止するような寸法に作られたくびれ６９’を、穴は有する。ばね手段７０’は、ギャップ４４に含まれ、かつ最も好都合なことには、完全に圧縮されたときにパッド及び／又はハウジング面内に収容される皿ばね７２’のスタック７１’を備える。理解されることであろうが、頭部６４’は、くびれの肩６９’を押してばねの予備負荷をもたらすようになり、さらに軸受パッドの変位と共に変位することができる。
【００４１】
図４を参照すると、ハウジングは、半径方向内側の端部で開いているが半径方向外側の端部で閉じるか栓をされている有底くぼみ６６”を画定する穴を含む。取付けペグ６０”は、関連したパッドのくぼみ６８”に対してねじ係合６７”で固定されている胴部分６２”、及び有底ハウジングのくぼみ６６”に対して滑動可能な頭部部分６４”を有する。ばね手段７０”は、パッドが変位したときに圧縮される皿ばね７２”のスタック７１”として、頭部６４”とくぼみ６６”の閉じた端部の間に配置されている。
【００４２】
また、理解されるであろうが、止め手段４５は、パッドの肩４６’i及び４６”i及び頭部付きボス５０i及び５０(i+1)とは別の方法で、パッドの周囲に延びる端部を含んだ縁端部に、例えばパッドの１つ又は複数の軸方向の対向する側に形成することができる。もしくは、止め手段は、実接ぎされた肩及び制限ボスを省き、ハウジングを通り抜けてパッドの凸状表面の中にスライド可能に延びハウジングとの当接で半径方向内側の変位が制限される頭部付きねじを手段として、ハウジングに対して可動なパッドを保持することができる。そのような制限は、ばね手段を有する図３の支持ペグ６０’及び穴構造６９’によって、又は、ばね手段無しで、減衰手段の調整を助けるように周囲及び／又は軸線方向にずらされた同様なペグ（図示しない）によって実現することができる。
【００４３】
実施例は、乾燥動作の潤滑油含侵軸受層の材料に関して説明しまた図示したが、他の軸受材料をパッド面に使用することができ、また、滑り軸受材料にもかかわらず、ジャーナル軸受装置２０は、一般的に９０で示す流体供給手段を含むことができる。この流体供給手段は、潤滑流体及び／又は冷却流体を、パッドのボディ内の導管９２を介してハウジングから各パッドの軸受面３６iに供給するように動作することができる。
【００４４】
軸受手段２０が、制御された磁気サスペンション装置のためのバックアップ軸受を備え、センサを含む磁気サスペンションが軸を支持することができないときに動作するようになる限り、英国特許公開公報ＧＢ−Ａ−２２６８９８３に記載されているやり方で、そのような出来ないことをバックアップ制御手段７（図８（ａ））で感知し使用することができる。また、流体供給手段９０は、ゴーストの導管９２で示すように、少なくとも、軸が圧し掛かることになるか実際に圧し掛かっている軸受パッドに、又はこの軸受パッドを通して、好都合には気体である加圧流体の供給を接続しかつ維持して、凹状のパッド面と軸の間に流体静力学（又は、空気静力学）軸受を形成する。そのような流体圧力の効果は軸受パッド及びそれの弾性取付けに抗して作用するが、不利な条件以外ではパッドが変位しないことを保証するように、加えられる予備負荷を作ることができる。
【００４５】
理解されることであろうが、パッド３０iと軸の間のギャップ４２iの厚さは、正常動作中小さいが、そのようなパッドが負荷を支えているときよりも相当に大きい。しかし、特に、磁気軸受が、それの与える支持のレベルに関して信頼の低下を感知する場合、流体は、正常動作中に、低い速度で全ての軸受パッド又は選ばれた軸受パッドに供給されて冷却効果を実現し、及び／又は高速反応支持を実現することができる。漏れ及び／又は圧縮性（気体の場合）に対する耐性の結果としてそのような流れで生成される低圧力は、弾性的に取り付けられた軸受パッドを減衰させるための追加の調整パラメータを与えることができる。
【００４６】
磁気サスペンション用のバックアップ軸受に関係する上記の説明を考慮して、理解されることであろうが、少なくとも軸が負荷支持膜の中で回転しているとき、ギャップ４２iが小さくかつ軸受パッド３０iを介した流体の供給を永久に備える場合、そのような軸受装置は、代わりにまたそのような磁気サスペンション無しで、流体静力学形又は流体動力学形の主要軸支持軸受を形成することができる。回転軸を変位させるように作用する不平衡又は外力は、動作の大部分の態様で、軸と軸受面の間の減少するギャップの中の局部的な圧力の増加によって吸収される。しかし、力が特定のパッドの予備負荷よりも大きくなる場合、軸受パッドは、変位して軸に加えられる復元力に寄与することができ、その結果、軸とパッドの間の流体膜の崩壊はない。
【００４７】
先の説明において、軸受パッドの曲率は、軸受の形と関連した動作及び、もしあれば、追加の潤滑油の性質に従って決定される。図１（ｂ）から理解されるであろうが、凹状面３６iに軸の曲率半径に等しい曲率半径を与えることで、軸が直接凹面に向かって変位する場合、最大の一致が示される。しかし、軸負荷が隣り合うパッドで共有される場合、それだけ一致は小さくなる。また、正常動作のギャップ４２iは軸線のまわりで一様でない。他方の極端で、各軸受パッドの曲率の中心がハウジング及び正常位置の軸のそれと一致する場合、一様なギャップ４２があるが、変位した軸は特定の軸受パッドに完全には支承しない。したがって、これらの極端の間の曲率を指定することが最も実際的である。しかし、ギャップ４２は、実際には小さく、例えば０．５ｍｍ程度であるので、上述の妥協の曲率は有効な支持のために十分である。そのような考察は、流体潤滑された流体静力学又は流体動力学軸受ではあまり問題でなく、この場合には、正常動作でのギャップ４２全体にわたった軸と軸受面の間の関係が主要な問題である。
【００４８】
特に、半径方向に傾いて加えられる力に関して、皿形座金ばねの環状の形でそのばねの動作が一様になるので、皿形座金ばねは使用するのに便利であるが、入れ子形の積重ねに適している他の形のばねを使用することができる。例えば、ばねは、半径方向に対して垂直な軸線のまわりに円筒形の湾曲を有し、湾曲軸線の方向で実質的に平らであることができる。また、ばねがパッド及び／又はハウジング面に対して傾きを有する限り、ばねは、パッドよりも周囲が大きな全体的な広さを有することができる。
【００４９】
上述の第１の実施例及びその変形物において、各軸受パッドと関連したばね手段の部品は自己完結的であり、それによって、各軸受パッドは互いに独立して動くことができるだけでなく、それの動きの特性、すなわち予備負荷、ばね剛性、及び摩擦減衰は、独立に、かつごく少数の部品交換でハウジング軸線のまわりの位置に応じて、調整することができる。しかし、軸受パッドの弾性的な取付けは、軸をハウジングとの同心から変位させる力を吸収し放散させるのに役立つが、そのような基本的に受動的な反応は、全ての動作環境にとって最良ではないかもしれない。
【００５０】
例えば、先に述べた磁気軸受５では、軸は、ハウジングと同心のそれの長手方向軸線まわりで回転するように意図され、かつバックアップ軸受を画定する軸受パッドからギャップだけ離れて配置されており、軸がハウジング軸線から変位した軸線のまわりで偏心して回転し始めた場合、すなわち、旋回し始めた場合、軸は、パッドからパッドへと回転するときに、１つの軸受パッドに近接したギャップを閉じ、周期的に衝突する傾向があり、各パッドは、減衰弾性取付けにもかかわらず、全体的に見て関係のある表面又は軸に対する衝撃磨耗又は損傷を防ぐことができる時間の尺度の少なくとも中で、偏心回転の成長を防止することができないかもしれない。
【００５１】
図５（ａ）から図５（ｅ）を参照すると、図５（ａ）は、ジャーナル軸受装置１２０の第２の実施例の端部の図を示し、この軸受装置は、先に述べた別個に磁気的に懸架された軸１０に対してバックアップ軸受を形成する。上記の部品のいくつかは、先に述べたものと実質的な対応性を有し、一般的に、「１００」だけ数値を増した数を有する。
【００５２】
バックアップ軸受装置１２０は、長手方向軸線１２５を有し、かつ軸・スペース１２６を囲む円筒形のハウジング１２４を備え、この軸・スペースは、動作中に、ハウジング軸線１２５と一致する軸軸線１２のまわりの回転のために、別個に懸架された軸１０を含むように意図されている。
【００５３】
ハウジング部分１２４は、単一ボディであってもよいし、又は図示のように直径に沿った境界面１２９に沿って接合された上部及び下部半円部品すなわち外殻１２７及び１２８を備えてもよい。ハウジング部分１２４は、軸線１２５のまわりの円周方向に互いに離隔配置された６個の弓形軸受パッド１３０1〜１３０6の環で内側を内張りされる。
【００５４】
各弓形パッド１３０iは（ここで、ｉ＝１〜６）、対応する形をしたハウジング面領域１３５iの上に横たわる実質的に円筒形で半径方向に凸状の外面１３４i、及び滑り軸受材料１３８iの層で画定された円筒形で半径方向に凹状の内面１３６iを有する鋼ボディ１３３iを備える。滑り軸受材料は、上述のような乾燥動作の潤滑油含浸燒結金属材料であってもよく、又は以下で述べるように流体潤滑油を加えることが必要とされるものであってもよい。
【００５５】
各パッド１３０iは、１４０で一般的に示す取付け手段でハウジング１２４に対して取り付けられ、それによって、軸１０が所望の動作配置にあるように、すなわち軸線１２と１２５が一致するように、軸受パッドの配列は軸受面の軌跡で軸面１２６を画定し、軸面は、軸受パッド面１３６iから小さなギャップだけ半径方向に離れて配置され、さらに凸状表面１３４iはハウジング面から半径方向に離れている。
【００５６】
また、取付け手段１４０は、軸受パッドの半径方向内側への変位、すなわちハウジング面から離れる動きを制限するために、１４５で概ね示すパッド止め手段を備える。図５（ａ）の下方の部分を断面正面図で拡大し部分的に示す図５（ｄ）及び図５（ｅ）で適切に理解されるように、各パッド１３０iは、その端部領域１３０’i及び１３０”iに、それぞれパッド端の肩１４６’i及び１４６”iを形成しており、各肩は、軸・スペースの方を向き、かつ軸受面に対して実接ぎにされている表面１４７’i及び１４７”i、及び軸・スペースから離れて向いている他の肩１４８’i及び１４８”iを有する。１４６”iのような各肩は、パッド端部領域に近接したハウジング面から延び、かつ肩の上に横たわるように配置された頭部１５２iを有するパッド止め、すなわち制限ボス１５０と関連して、ハウジング面からの軸受パッドの変位を肩面１４７”iとの当接で制限するが、肩の他の表面１４８”iとの当接で制限されるまで、ハウジング面の方向への軸受パッドの変位を可能にする。
【００５７】
各制限ボスは、ボスの頭部が少なくとも１つの隣り合うパッドの少なくとも１つの端部の肩の上に横たわるように、隣り合うパッドの間に配置される。最も実際的には、図示したように、双方とも、隣接するパッドで共有される。すなわち、制限ボス１５０1は、軸受パッド１３０1と１３０2の間に配置され、制限ボス１５０2は、軸受パッド１３０2と１３０3の間に配置されるなどである。別の観点から見ると、軸受パッド１３０2は、一対の制限ボス１５０1及び１５０2と関連しており、これらのボスの頭部１５２1及び１５２2は、それぞれ肩１４６’2及び１４６”2の上に横たわる。
【００５８】
また、取付け手段１４０は、支持ペグ１６０iを各パッド１３０iと関連して備え、この支持ペグは、ハウジング壁の貫通穴１６６iとねじ係合する頭部１６４iから実質的に半径方向に延びる胴１６２iを有する。前記関連した軸受パッドの各々は、それの凸状面１３４iに、パッドが旋回し滑動することができるようにする遊びをもって、突出するペグの胴を収容するような寸法に作られた対応する数のくぼみ１６８iを有する。
【００５９】
また、取付け手段４０は、軸受パッドとハウジング面の間に、ハウジングと軸・スペースに対して円周方向に延びる板ばね１７２i（ここで、ｉ＝Ａ、Ｂ、Ｃ．．．）の形をした複数の個々にたわみ可能な弾性要素を備えるばね手段７０を含む。各々の板ばねは、ハウジング軸線１２５に中心があるほぼ円筒形の湾曲、及びその他のものとほぼ等しい固有の曲率半径を有し、それによって、ばねは、半径方向で、他方の中に一方を入れかつ一方を他方に圧し掛からせて、関連した軸受パッドの懸架をもたらすスタック１７１を形成することができる。板ばねは、ハウジングの軸線方向でほぼ平らであり、軸受パッドの幅にほぼ等しい幅を有し、その結果、負荷伝達のために、板ばね間に相当な面積の対面接触があるようになる。
【００６０】
続けて軸受パッド１３０2を例にすると、スタックは、各軸受パッドと関連して、パッドの１つの端部領域１３０’2に近接して終わりかつ肩１４６’2でそこに回動可能に固定された第１のばね１７２A、パッドの反対側の端部領域に近接して終わりかつ肩１４６”2でそこに回動可能に固定された第２のばね１７２B、及び、支持ペグ１６２2及び特に胴１６２2で実現される栓にその中心を取り付けられた第３のばね１７２Cを備える。第３のばねは、取付け栓に対して小さな遊びを有し、それによって、栓に沿った滑動に制限され、かつ変位の制限を画定するように栓の軸線に沿って位置決めすることができるナットの形のばね止め１７３2によってハウジング面からの変位に関して制限されている。第１及び第２のばねは、ハウジング及び互いに対しての変位に抵抗を示さないように、より大きな遊びの栓を有する。
【００６１】
板ばね１７２A及び１７２Bの各々は、軸受パッドのそれぞれの端部領域１３０’2、１３０”2に近接したそれの終端１７２A2及び１７２B2に、端部領域よりも僅かに大きな軸線方向の幅、及びパッドの肩の側面に立ちかつパッドの肩に固定されるように構成され軸線方向に離隔配置され軸線方向に延びるフランジ１７６を有する。
【００６２】
機能的には、第３のばねは、主要なばねとして考えることができるが、一方で、パッドの固定された第１及び第２のばねは、２次的なばねとして考えることができ、ここではそのようなものとして言及される。
【００６３】
この実施例では、軸受パッドと同じ数すなわち６つの板ばねがあり、板ばねはほぼ等しい長さである。図５（ａ）から明らかになるように、板ばねは、各々円周に沿って延びかつ３つの隣り合って円周方向に離隔配置された軸受パッドの支持を達成するように配列され、前記ばね１７２A、１７２B、及び１７２Cの各々は、スタックの隣接したばねに対して円周に沿って偏倚しており、その結果、各前記軸受パッド、例えば１３０2に関して、前記一方の端部領域１３０’2に固定された関連した第１のばね１７２Aは、軸受パッドの前記反対側の端部領域１３０”2に向いた方向に円周方向に離隔配置されたパッド１３０3の第３のばね１７２Cを備え、さらに、前記反対側の端部１３０”2に固定された関連した第２のばね１７２Bは、軸受パッドの前記一方の端部１３０’2に向いた方向に円周方向に離隔配置されたパッド１３０1の第３のばね１７２Cを備える。すなわち、概ね、各軸受パッド１３０iに関して、そのパッドと関連した第１及び第２のばねは、それぞれ、円周方向に離隔配置されて隣り合った軸受パッドの第３のばねを備える。
【００６４】
さらに、１３０2のような各前記軸受パッドに関して、関連した第３のばね１７２Cが、それの取付け栓から約±９０°の角度、すなわち１８０°の夾角で円周方向に延びる。正確な角度は、配列の軸受パッドの数及び円周方向の寸法、及びその下に各ばねが延びている軸受パッドの数によって決定されるが、好ましくは以下で述べる理由のために±（６０から１２０）°以内である。
【００６５】
制限ボスは、各々の栓取り付けされた第３の主要ばねを応力のかかった状態に維持するように配置されて、そのばねの端部は、制限ボスの頭部で端部が固定されている軸受パッド肩の当接によって離れて広がっている。すなわち、主要ばねは、肩を制限ボスに押し付け偏倚させ、全てのばねが同様に取り付けられ固定されている限り、各々の軸受パッドと当接する制限ボス頭部の間にほぼ一様な半径方向の偏倚力が働いている。
【００６６】
板ばねは、止め手段の制限ボスが配置されている隣接する軸受パッド間のギャップを横切って円周方向に延びるので、制限ボス１５０i各々は、各ばねの穴１７４を通り抜けている。ばねのたわみが弾性限界内に維持されることを保証するために、各前記板ばねは、前記穴の近傍に、軸・スペースに対して円周方向及び半径方向に延びる部品を有する１つ又は複数のフランジを備えた強化手段１７４’を有する（図５（ｃ）に最もよく見られるように）。
【００６７】
また図５（ｅ）を参照すると、各制限ボス１５０iは、それの頭部にカム面及び関連したパッド端部肩を画定させ、協働可能なカム従動部によって、肩は制限ボスとの当接で軸・スペースに対して半径方向及び円周方向に動くことができるようになり、さらに軸受パッドは、軸受パッドの相対する端部での肩の同様な又は異なる動きに応じて動くことができるようになる。
【００６８】
各前記ボス１５０iは、隣接するパッドの方に開き、かつ前記パッド端部肩１４６”iを収容する寸法に作られたくぼみ１７５で画定される頭部部分１５２iを有する。前記くぼみは、円周方向及び半径方向に直交して延びる軸線１７７のまわりに作られかつカム面を画定する壁１７６を有する。また、軸受パッド端部肩の表面１４７”i及び他の表面１４８”iは、各々、軸線１７８’及び１７８”それぞれのまわりに作られ、カム面１７６との当接で、カム面に対して平行移動及び回転を可能にするように構成された凸状カム従動部として周囲の半径方向に直交して延びている。表面１４７”i及び他の表面１４８”iは隣接するのが好都合であるが必須ではなく、また、軸線１７８’及び１７８”は一致して、共通の軸線１７８のまわりに、パッドのほぼ半円筒形の端部領域を画定する。
【００６９】
そのようなカム及びカム従動部の曲率を平行な軸線のまわりに画定することで、高い負荷耐性を有するが、許容できるかもしれないレベルより高い摩擦レベルも有する線接触がもたらされ、そして、望むならば、カム従動部及びカム面の少なくとも１つは、１７９’、１７９”、又は１７９”’のような軸線のまわりにも作られ、円周方向及び半径方向の少なくとも１つの方向に延びてそれ以上の点接触をもたらすことができる。
【００７０】
正常動作の模式的簡略図である図６を参照すると、ばねは、肩表面１４７’及び１４７”をカム面１７６に偏倚させている。
【００７１】
回転軸が１つの特定の方向でハウジング軸から変位するために、別個の（磁気）軸サスペンションが、回転軸と任意の軸受面の間のギャップを維持することができない場合、軸は、例示のパッド１３０2のような軸受パッドに支えられてもよい。軸で加えられる負荷によるが、制限ボスの頭部１５２1及び１５２2にパッドを支持している様々なばね偏倚力は打ち負かされ、パッド肩面１４７’i及び１４７”iはボスに対して半径方向に変位する。この変位は、少なくとも、パッド端部肩面１４８’i及び１４８”iがカム面１７６に接するようなレベルに負荷が達するまで（ゴーストで示すように）、ばねスタックで抵抗される。そのような変位によって、関連した主要及び２次的ばね１７２A、１７２B及び１７２Cは、両方とも、ハウジングに対してたわみ、滑って互に位置を調整し合う。したがって、軸の負荷は、軸面と軸受パッドの間の衝撃で生じる損傷を防止する弾性で支えられる。
【００７２】
理解されることであろうが、たわんだ軸によるばね手段のたわみは、エネルギーの蓄積を含み、このエネルギーは、負荷が減らされたとき、ばねで戻される。バックアップ軸受パッドとの接触が生じたとき、軸が正常に回転しているので、エネルギーが減衰されなければ、ばね手段からのエネルギーの戻りは問題になるかもしれない。
【００７３】
取付け手段１４０は、一般的に１８０で示されかつばね手段１７０で少なくとも一部が画定される減衰手段を含み、この減衰手段は、軸スペース内での軸の回転偏心による任意の特定の軸受パッドの変位に応じて、偏心回転と実質的に同相のばね手段から軸へのエネルギーの戻りを減少させる。
【００７４】
このように、軸受パッド１３０2が、振動又は偏心回転する軸によって周期的に加えられる負荷を受ける場合、ばね手段１７０は、負荷と同相のばねから軸へのエネルギーの戻りを妨げるように減衰を実現し、積み重ねられたばねの接触する面が、たわみの間に、ばね面の上述の相対的な滑りによって摩擦減衰又はクーロン減衰をもたらす。また、もちろん、各主要ばねがいくつかのパッドの２次的なばねと関連する限り、理解されることであろうが、ばね間の相対的な動きによって引き起こされる摩擦減衰は、周囲に分布し、パッドとハウジングの間のばねに限定されない。
【００７５】
しかし、取付け手段１４０は、ちょうど摩擦減衰又はクーロン減衰以上のものを与え、減衰手段１８０は、ばね手段内に、例示の軸受パッド１３０2と関連したばねのスタックと、軸スペースのまわりに円周方向に軸受パッド１３０2から離れて配置された軸受パッド１３０1及び１３０3との間の結合を備える。その結果、ハウジング面に向いた方向の軸受パッド１３０2の変位によって、円周方向に離隔配置された軸受パッド１３０1及び１３０2の少なくとも部分の、ハウジング面から軸スペース及びその中の回転軸の方へ離れる変位がもたらされる。
【００７６】
主要ばね１７２Cを有するパッド１３０2についてこのばね結合を模式的に示す図７（ａ）から図７（ｃ）を参照すると、上で示したように、ばねの円周方向の長さ及びパッドの円周方向の配置は、正常条件で、ばねの端部が、隣り合うパッド１３０1及び１３０3の遠位の端部肩１４６’1及び１４６”3に固定され、かつ制限ボス１５０6及び１５０3のカム面との肩の当接によって応力がかかった状態で保持されるようなものである。主要ばねは、取付け栓から約９０°で延びるので、その結果、パッド１３０2が半径方向に変位した場合、主要ばねの中心領域は、また、変位し、円周方向に離隔配置された軸受パッドの端部肩に固定された各端部で、前記取付け栓の方向で実質的に作用し、かつ円周方向に離隔核配置された軸受パッドの端部肩のカム従動部面を制限ボスのカム面に沿って滑らせるように動作可能な偏倚力の成分を生成する。その結果、円周方向に離隔配置された軸受パッドの隣接する端部は、カム面に従って変位して軸スペースから離れるようになり、円周方向に離隔配置された軸受パッドの遠位の端部はカム面に従って軸スペースの方へ変位して、そのパッドの軸受面の一部が傾き軸の方へ変位するようになる。そのような円周方向に離隔した変位は、偏心回転軸に対するギャップを埋めるように構成され、結果として、パッド軸受は、軸がパッド１３０2に負荷を加えている円周方向に離隔した軸面に支持されるようになり、すなわち、パッド１３０2に加えられている負荷から約９０°位相がずれた、回転偏心の成長をより適切に低下させることができる力を軸に加えるようになる。
【００７７】
最適減衰は、直角位相で位相が進んでいるそのような軸受負荷によって、すなわち、軸回転に関して、軸回転の方向に離隔している円周方向に離隔配置された軸受パッドによって達成されるが、また、前記軸受パッド１３０2と、軸回転に関して軸回転の方向に対して反対に離隔配置された同じく円周方向に離隔配置された軸受パッドとの間に、ばね手段内の結合があることは好都合である。これによって、対称性のために構造が簡単になるだけでなく、最適減衰が軸回転方向と無関係になる。
【００７８】
また、理解されることであろうが、進み直角位相減衰は望ましいが、有効な減衰は他の位相角で達成することができ、上述のように第３の／主要ばねをその栓取付けから６０°から１２０°の範囲の角度で延ばすことで適切な減衰を達成することができる。例えば、１２０と同様な軸受装置は、ハウジングのまわりに配列されたそれぞれ約４５°で延びる８つの軸受パッドを有することができる。それぞれと関連した主要ばねは、３つの隣り合うパッドの下に延びるか５つの隣り合うパッドの下に延びるかによって、±６７．５°から±１１２．５°で延びることができる。また、奇数の軸受、例えば５つの軸受があってもよい。そのとき、各主要ばねは、３つの隣り合うパッドと関連するように±１０８°で延びることができる。このように、任意の特定の軸受パッドと一列に並んで中心に位置合せされたそのような主要ばねの各々は、非隣接パッドの端部に固定されるように延びることができ、及び／又は各前記取付け栓は特定のパッドと一列に並んだ状態以外であるが制限ボスのやり方でパッド間に配置されることができる。したがって、主要ばね長のそのような変化は、使用される軸受パッドの数及び範囲に相当な許容範囲を与える。
【００７９】
ばね及びばねスタックの配置がとる形の変化を論じている間に、理解されることであろうが、円周方向に延びるばねの材料及び寸法の適切な選択によって、軸受装置全体の弾性及び摩擦減衰を変えることができる。この円周方向に延びるばねは、各々複数の軸受パッドと関連し、異なる動作のばねを使用してハウジング軸線のまわりで変えて軸の重量を支持するハウジング内の一番下のパッドに最大負荷がかかるようにすることができ、又は、主要ばね及び２次ばねと共に積み重ねられ及び関連したパッドを越えて円周方向に延びない追加のばねを使用して個々の軸受パッドで変えることができる。
【００８０】
理解されることであろうが、スタックのばねの間の相対的な滑りによって摩擦減衰が達成されるとき、接触するばね表面全体の面積の関数である摩擦のレベルは、表面の数及び各表面の面積を選択することで制御することができる。バックアップ軸受が「乾燥動作」である限り、表面間の接触は、スタック状態のばねが静止摩擦を示し、過剰な熱を発生し、又は互いに溶着さえもする危険があるようなものである場合には、ばね表面のいくつか又は全てに潤滑油又は低摩擦被膜を施すことができる。
【００８１】
バックアップ軸受装置２０及び１２０各々は、正常動作のために、軸と軸受パッド面の間にギャップを必要とし、このギャップ内で、軸は、磁気サスペンション又は他の別個の軸受サスペンションの制御帯域内で動き、かつバックアップ軸受パッドに接触しないことができる。別個の磁気サスペンションが制御を維持している限り、設計は、バックアップが余りにも早く動作しないために必要であるが、偏心回転軸が非常に多くの平衡はずれエネルギーを要求しすぎて動作時にバックアップ軸受で制御できなくなることのないギャップの大きさの間で妥協しなければならない。
【００８２】
しかし、動作中にギャップを変え、かつ軸回転及び／又は別個の（磁気）サスペンションの懸架効力の監視を分離する手段を設けることで、別個のサスペンションが稼動中に故障した場合、又はそれが与えている懸架の信頼のレベルが低下した場合でも、パッドと軸の間のギャップは、単独で軸を支えることができないこと、すなわち実際又は初期の磁気軸受故障の検出に応じて無くされる程度に、信頼の無さに比例して有効に減らすことができる。
【００８３】
図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照すると、図８（ａ）は、磁気制御器７によって電流が流される電磁電機子磁極の配列を備え、それらの磁極がエア・ギャップ８だけ軸から離れて取り囲む、軸を有する磁気回路を決定する一般的に知られている形の能動的に制御される電磁軸受５によって、磁気的に懸架された軸１０を示す。センサ９はエア・ギャップの変化を検出し、磁気制御器に信号を送ってコイル電流を一緒に又は相対的に変える。また、図は断面正面図で、磁気軸受にバックアップ軸受装置を形成するジャーナル軸受装置２２０の第３の実施例を示す。バックアップ軸受装置は、多くの部品を装置１２０と共用し、これらには同じ参照番号を与え、再び詳細に説明しない。上記の他の部品は、上述のものと実質的な対応を有し、一般に、先頭に「２」の付いた数字を有する。
【００８４】
バックアップ軸受は、軸の別個の支持のレベルを決定しかつ別個の支持の信頼の前記レベルに応じて軸受パッドと軸の間の動作ギャップをパッド止め手段で変えるように動作することができるバックアップ制御手段２８２を含むことで主に特徴づけられる。パッド止め手段は、動作ギャップの大きさを変えるようにハウジング面に対して変位可能である。
【００８５】
上述のように、パッド止め手段は、１３０1及び１３０2のような各対の隣り合う軸受パッドの間に、２５０1のような制限ボスを備え、この制限ボスは、パッドの端部領域にある肩に対応し、この肩との制限当接を達成するようにくぼんだ頭部１５２1を有する。軸受装置１２０では、同等の制限ボス１５０1はハウジングに固定されているのに対して、この実施例では、制限ボス２５０1及び各他のボス２５０iは、円柱２５３iに取り付けられ、取付けブッシュ２５３’iの中で、半径方向の軸線に沿ってハウジングに対して平行移動可能である。
【００８６】
バックアップ制御手段２８２は、さらに、前記制限ボスの半径方向平行移動を同時に達成するために、前記制限ボスの円柱に結合された作動手段２８３を備える。この作動手段は、ハウジングのまわりに円周方向に延び、かつ制限ボスの円柱の配列から軸線方向に変位しているがその配列に近接した手段２８４の形をとり、そして、各前記ボス円柱とリングの間の機械的な結合手段２８５は、リングの円周方向回転を各前記制限ボスの半径方向の動きに変えるように動作することができる。リング手段は、制限ボス円柱の配列をサンドイッチ状に挟む一対の実質的に平らな環状のリング２８４A、２８４Bを備え、そして、機械的な結合手段は、円周方向及び半径方向に対して傾いた溝に係合可能な一方から他方への軸線方向の突起部を備え、カム及びカム従動部対を形成し、それによって、１つの円周方向のリングの変位が、１つの半径方向に制限ボスの全ての変位をもたらす。各制限ボス円柱２５３に対して、軸線方向の突起部は、ハウジング軸１２５に平行な軸線に沿って円柱２５３及び隣接するリング２８４A、２８４Bの各々の溝２８６A、２８６Bそれぞれを通って延びるボルト２８５’で形成される。理解されることであろうが、リング手段２８４は、個々の制限ボスとの前記機械的な結合によって、ハウジング手段に対して支持されている。
【００８７】
作動手段２８３は、さらに、リング手段のリングに２８７’で接線方向に動作可能に結合されてハウジングに対して円周方向にリング手段の回転運動をもたらす相対的に往復運動可能なシリンダ付きピストン装置２８７、ならびに制御器回路２８８を備える。この制御器回路２８８は、磁気軸受エア・ギャップ・センサ９からの信号を受け取り、そして、エア・ギャップ変化とメモリ２８８’に格納された磁気軸受制御の欠乏の間の予めプログラムされるか、「学習」された関係との比較によって、シリンダ付きピストン装置２８７に作動信号を与えて、リング手段の回転をもたらし、さらにパッド止め制限ボスを半径方向内側に駆動する。その結果、バックアップ軸受パッドは、軸面に接触するか、又は軸面が支持されるようになるために変位すべき距離を少なくとも減少させる。すなわち、磁気軸受が依然として機能しているが、それの信頼のレベルが下がった場合、故障する場合に備えて、バックアップ軸受パッドを軸面の方に動かすことができるが、それまでは軸に接触しない。しかし、多分に磁気制御器７から直接に、磁気軸受の故障が検出された場合、バックアップ軸受制御器は、直ちに軸に接触するように軸受パッドを変位することができる。
【００８８】
軸受パッドが軸に接触し、実質上、主要軸受を形成すべき場合、バックアップ制御手段で実現されるような外部制御を、２９０で示す、パッドを通る導管２９２を含む流体供給手段と共に使用して、軸受パッドが動かされて軸に接触したとき潤滑油を供給することができるが、それまでは軸に接触しない。外部信号から軸位置を知ることに関連してそのような接触だけが起こったとき、軸受パッド材料は、乾燥潤滑される必要はなく、別供給潤滑油を必要とする任意の適切な材料であるか、又は冷却液を必要とする非潤滑材料であることができる。
【００８９】
第１の実施例に関して先に述べたように、パッドが軸から後退されて、ガスが冷却及び／又は摩擦及びばね減衰に加えてガス減衰を引き起こすのを許すとき、２９２のような導管を使用することができ、また、そのような導管及び冷却ガスは、具体的に図示しないが、同様なやり方で軸受装置１２０と共に使用することができる。
【００９０】
理解されることであろうが、シリンダ付きピストン装置２８７は、脈動力を供給して、減衰を強めるように周期的に軸接触を起こすことができ、さらに、制限ボスが外部から加わった力で平行移動可能である限り、また制限ボスは、それに抗して反応し、このために、シリンダ付きピストン装置の流体回路は、そのような変位と位相がずれた周囲位置にある他の軸受パッドによる制御をもたらす以外に、軸変位と調和したそのような反応の周期的な要素の追加の弾性及び／又は減衰をもたらすことができる。
【００９１】
また、理解されることであろうが、軸受パッドが主要軸受として軸に完全に接触するように変位したとき、バックアップ軸受が機能することができる限り、第２の実施例１２０の構造は、ギャップを省略して主要支持軸受として使用することができる。パッドの弾性取付け及び円周方向の連結は、軸の回転偏心に応じて減衰を与えることができる。
【００９２】
軸受装置１２０及び２２０において、止め手段１４５は、引っ込んで取り付けられたパッド間制限ボスの形をとり、その結果、パッド端部肩１４６’i及び１４６”iは、その制限ボスと当接して、ハウジング面から離れる変位とハウジング面の方への変位の両方の限界を、すなわち、それぞれ肩表面１４７’i、１４７”i及び他の肩１４８’i、１４８”iによって画定する。理解されることであろうが、軸受パッド各々が、たとえ緩くとも、ばね取付け栓１６０iに取り付けられる限り、そのような栓は、パッド及び下に横たわるばねスタックの多くの当接部として、ハウジング面の方への変位の制限をもたらすことができる。したがって、図９に模式的に示すように、制限ボス１５０’iは各々実施例２０のそれにいっそうよく似た形をとることができるが、そこで、各頭部１５２’iは、カム面１６７を実現するように先細りになっている。したがって、各軸受パッド１３０iは、ただ１つのカム従動部面１４７’i、１４７”iを有する肩領域１４６’iを有することができる。
【００９３】
理解されることであろうが、実施例のいずれか１つだけに示した他の構造上の特徴は、適切である場合、その他の実施例で同等に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】ハウジング内に磁気的に懸架された軸のための本発明に従った格納されたバックアップ・ジャーナル軸受装置の第１の実施例を示す図１（ａ）及び１（ｂ）の断面正面図の合成であり、軸を囲み、かつ個々に弾性を有するばね要素の個々に関連したスタックでハウジングに対して取り付けられた弓形軸受パッドの配列による軸受の構造、及びそれぞれ異なる動作状態を示している部品図を示す。
【図２（ａ）】図１（ａ）の方向２ａ−２ａの断面を示す断面正面図であり、バックアップ軸受パッドに対して正常動作配置にある軸を示す。
【図２（ｂ）】図１（ｂ）の方向２ｂ−２ｂに沿った断面を示す断面正面図であり、バックアップ軸受パッドに対して負荷をかける配置にある軸を示す。
【図３】取付け手段の他の形の部分を示す断片的な断面正面図である。
【図４】取付け手段の他の形の部分を示す断片的な断面正面図である。
【図５】ハウジング内に磁気的に懸架された軸のための本発明に従った格納されたバックアップ・ジャーナル軸受装置の第２の実施例を示す端部図であり、軸を囲み、かつパッド間制限ボスでハウジングに対して取り付けられた６個の弓形軸受パッドの配列、及び複数の円周方向に離隔配列された軸受パッドの支持に寄与するように円周方向に延びかつ相対的に片寄っているばね要素を有する個々に弾性を有するばね要素のスタックを備える。
【図５（ｂ）】図５（ａ）の線５ｂ−５ｂに沿った断面を示す断面正面図である。
【図５（ｃ）】図５（ｂ）の線５ｃ−５ｃに沿った面を示す平面図である。
【図５（ｄ）】図５（ａ）の装置を示す部分断面正面図の拡大図であり、軸受パッド端部肩とパッド間止め手段の制限ボスの間の関係を示す。
【図５（ｅ）】軸受パッド端部肩と制限ボスの間の関係を示す模式的な透視図である。
【図６】図５（ａ）の軸受装置の部分を示す模式図であり、半径方向に加えられた負荷に応じた動作を示す。
【図７（ａ）】図５（ａ）の軸受装置の部分を示す模式図であり、直角位相減衰を示す。
【図７（ｂ）】図５（ａ）の軸受装置の部分を示す模式図であり、直角位相減衰を示す。
【図７（ｃ）】図５（ａ）の軸受装置の部分を示す模式図であり、直角位相減衰を示す。
【図８（ａ）】本発明に従った格納されたバックアップ軸受装置の第３の実施例及び関連した磁気軸受を示す端部図であり、第２の実施例と同様であるが、この実施例では、制限ボスが、軸受パッドの半径方向の位置を変えるように変位可能であり、かつ磁気軸受の故障に応じて軸受パッドを軸との軸受接触の方に向けて変位させることができる。
【図８（ｂ）】線８ｂ−８ｂに沿って、図８（ａ）の軸受装置を示す断面正面図である。
【図９】図５（ａ）の軸受装置の部分の修正を示す模式図であり、軸受パッド肩及び制限ボスの他の構造、及び半径方向及び円周方向に加えられた負荷に応じた動作を示す。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年7月17日(2003.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
回転可能な軸（１０）用のジャーナル軸受装置（２０、１２０、２２０）であって、
（ｉ）軸スペース（２６、１２６）を囲むように構成され、かつ前記軸スペースの内側に面したハウジング面（３５）を有するハウジング手段（２４、１２４、２２４）と、
（ｉｉ）前記ハウジング面の上に横たわる前記軸スペースのまわりに配列された複数の弓形軸受パッド（３０i、１３０i）であって、それぞれ前記軸スペースに近接した軸受面（３６i、１３６i）及び前記ハウジング面に近接したボディ（３４i、１３４i）面を有する複数の弓形軸受パッド（３０i、１３０i）と、
（ｉｉｉ）前記ハウジング面の方へ及び前記ハウジング面からの方向に前記ハウジング面に対して動くことができる少なくとも１つの軸受パッドを、前記ハウジング面に対して支持するように構成された取付け手段（４０、１４０、２４０）であって、各前記可動なパッドに関連して、
ハウジングとベアリングパッドによって設けられた肩（４６、１４６、６９’）と制限ボス（５０、１５０、６０）を有し、前記ボスが前記肩上に横たわるように配置されて、前記ハウジング面から離れる前記パッドの動きの程度を制限し、前記ハウジング面に向かう前記ベアリングパッドの偏倚を許す止め手段（４５、１４５、２４５）、及び
前記ハウジング面から前記止め手段で課される限界まで前記パッドを離して偏倚させ、かつ前記停止されたパッドに所定のレベルの予備負荷を作用させ、さらに、前記予備負荷レベルを越えて前記軸受面に加えられる負荷に応じて前記ハウジング面の方への前記パッドの変位を可能にするように動作することができるばね手段を含んだ取付け手段（４０、１４０、２４０）と、
を備えるジャーナル軸受装置。
【国際調査報告】
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