(57)【要約】      （修正有）【課題】フローティングスリーブをスクイズフィルム環の中心に位置させるための改善された柔軟な支持構造体を提供し、現状の軸受及びスクイズフィルムダンパの設計において発見された数多くの前述の不都合を克服する。【解決手段】軸受アセンブリ10は、ターボ機械の中の回転シャフト15に適用されることが意図されている。該軸受アセンブリ10は、シャフト15が配置される環状の軸受12と軸受12を支持する支持構造体19とを含む。該軸受支持体19は、軸受12の周囲に設置され、該軸受12を径方向に支持する。複数のセンタリング要素80は、軸受アセンブリ10のスクイズフィルム環Ｈを少なくとも部分的に画定する。複数のセンタリング要素80は、軸受12と関係し、該軸受12をスクイズフィルム環Ｈの中心に位置されるよう作動する。前記センタリング要素80は、軸受12の周囲に径方向に間隔をおいた位置に設けられる。【選択図】図１
2007093007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフト用の軸受アセンブリであって、
シャフトが配置される軸受と、
該軸受の周囲に備え付けられ、該軸受を径方向に支持する軸受支持体であって、軸受アセンブリのスクイズフィルム環を少なくとも部分的に画定する軸受支持体と、
前記軸受及び軸受支持体に結合され、軸受をスクイズフィルム環の中心に位置させるよう機能する少なくとも１つのセンタリング要素と、
を備える回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項２】
前記少なくとも１つのセンタリング要素は、少なくとも１つのウェーブスプリングを備える請求項１に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項３】
前記少なくとも１つのウェーブスプリングは、実質的に軸受支持体を取り囲む請求項２に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項４】
前記少なくとも１つのセンタリング要素は、軸受の周囲に径方向に間隔をおいた位置に設けられる複数のビームスプリングを備える請求項１に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項５】
前記軸受支持体を取り囲むハウジングをさらに備え、各ビームスプリングは、前記ハウジングに対して設置される盛り上がった支持パッドを両端部に備えるとともに、前記軸受支持体に対して設置される盛り上がった中央支持パッドを概ね中心に備える請求項４に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項６】
前記ビームスプリングは、前記軸受の周囲に均一な間隔をおいて設けられる請求項４に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項７】
前記少なくとも１つのセンタリング要素は、前記軸受の周囲に径方向に間隔をおいた位置に設けられる複数のシリンダスプリングを備える請求項１に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項８】
前記シリンダスプリングは、軸受の周囲に均一な間隔をおいて配置される請求項７に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項９】
前記シリンダスプリングは、少なくとも一方の軸方向端部がテーパー状を有する請求項７に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項１０】
少なくとも１つのセンタリング要素は、前記軸受の周囲に径方向に間隔をおいた位置に設けられる複数のロードセルスプリングを備える請求項１に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項１１】
前記各ロードセルスプリングは、少なくとも１つのビーム体を備える請求項１０に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項１２】
前記ビーム体は、その中に少なくとも１つの内部空間を画定する請求項１１に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項１３】
前記各ロードセルスプリングは、重なり合う複数のビーム体を備える請求項１０に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項１４】
重なり合うビーム体の少なくとも１つは、その中に内部空間を画定する請求項１３に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項１５】
重なり合うビーム体は、各ビーム体の間に中間空間を画定する請求項１３に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項１６】
各ロードセルスプリングは、その中に少なくとも１つの内部空間を画定する本体を備える請求項１０に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項１７】
回転シャフト用の軸受アセンブリであって、
シャフトが配置される軸受と、
該軸受の周囲に備え付けられ、該軸受を径方向に支持する軸受支持体であって、軸受アセンブリのスクイズフィルム環を少なくとも部分的に画定する軸受支持体と、
前記軸受及び軸受支持体に結合され、軸受をスクイズフィルム環の中心に位置させるよう機能する少なくとも複数のセンタリング要素であって、前記軸受の周囲に径方向に間隔をおいた位置に設けられる複数のセンタリング要素と、
を備える回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項１８】
前記センタリング要素は、前記軸受の周囲に径方向に間隔をおいて設けられる複数のシリンダスプリングを備える請求項１７に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項１９】
前記センタリング要素は、前記軸受の周囲に径方向に間隔をおいて設けられる複数のロードセルスプリングを備える請求項１７に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項２０】
各ロードセルスプリングは、少なくとも１つのビーム体を備える請求項１９に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項２１】
前記ビーム体は、その中に少なくとも１つの内部空間を画定する請求項２０に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項２２】
前記各ロードセルスプリングは、重なり合う複数のビーム体を備える請求項１９に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項２３】
前記重なり合うビーム体の少なくとも１つは、その中に内部空間を画定する請求項２２に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項２４】
前記重なり合うビーム体は、各ビーム体の間に中間空間を画定する請求項２２に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項２５】
前記各ロードセルスプリングは、その中に少なくとも１つの内部空間を画定する本体を備える請求項１９に記載の回転シャフト用の軸受アセンブリ。
【請求項２６】
スクイズフィルム環の中にターボ機関の軸受を配置する軸受配置方法であって、
回転シャフトが配置される軸受と、該軸受の周囲に設置されて該軸受を径方向に支持し、スクイズフィルム環を少なくとも部分的に画定する軸受支持体とを提供するステップと、
前記軸受及び軸受支持体に結合され、軸受をスクイズフィルム環の中心に位置させるよう機能する複数のセンタリング要素であって、軸受の周囲に径方向に間隔をおいた位置に設けられる複数のセンタリング要素を提供するステップと、
スクイズフィルム環の中の軸受の位置を調整すべく、前記センタリング要素を個々に加工する又はシムするステップと、
を備える軸受配置方法。
【請求項２７】
前記センタリング要素は、複数のロードセルスプリングを備える請求項２６に記載の軸受配置方法。
【請求項２８】
複数のセンタリング要素を与えるステップには、前記軸受の周囲に均一な間隔をおいてロードセルを与えることを含む、請求項２７に記載の軸受配置方法。
【請求項２９】
各ロードセルスプリングは、少なくとも１つのビーム体を備える請求項２７に記載の軸受配置方法。
【請求項３０】
前記ビーム体は、その中に少なくとも１つの内部空間を画定する請求項２９に記載の軸受配置方法。
【請求項３１】
各ロードセルスプリングは、重なり合う複数のビーム体を備える請求項２７に記載の軸受配置方法。
【請求項３２】
重なり合うスプリング要素の少なくとも１つは、その中に内部空間を画定する請求項３１に記載の軸受配置方法。
【請求項３３】
重なり合うビーム体は、各ビーム体の間に中間空間を画定する請求項３１に記載の軸受配置方法。
【請求項３４】
各ロードセルスプリングは、その中に少なくとも１つの内部空間を画定する本体を備える請求項２７に記載の軸受配置方法。
【請求項３５】
前記センタリング要素は、複数のシリンダスプリングを備える請求項２６に記載の軸受配置方法。
【請求項３６】
前記センタリング要素はセンタリングスプリング要素を備え、前記軸受の周囲に径方向に間隔をおいて配置された位置のセンタリングスプリング要素に予荷重をかけることをさらに含む、請求項２６に記載の軸受配置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサーやタービンなどのターボ機械の回転シャフトを支持すべく用いられる転がり軸受、ジャーナル軸受、スリーブ軸受などの軸受に関し、より具体的には、軸受の支持体をスクイズフィルムダンパ環の中心に位置させるための支持構造体を備えるスクイズフィルムダンパを含む軸受アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンプレッサー又はタービンのシャフトなどの高速なローターには、軸方向及び径方向の大きな力が作用し、これらの力は、適切に設定され且つ配置されたスラスト軸受やジャーナル軸受によって補償される。また、かかるターボ機械の無故障運転が保証されるならば、径方向のローター振動に対する補償を提供することも必要である。このため、スクイズフィルムダンパは、ローター振動の振幅を低減すべく、ターボ機関においてよく採用される。一般に、スクイズフィルムダンパは、軸受と作動油供給源に接続される軸受支持体との間に構成される環状空間によって本質的に構成される。該軸受は、転がり軸受であるか、シャフトの側面に流体潤滑剤フィルムを備える流体軸受の形式であるか、回転シャフトを支持する他の任意の軸受であり得る。該軸受は、スリーブに組み立てられる場合もあれば、そうでない場合もある。該軸受、又は、軸受及びスリーブは、フローティングスリーブとも呼ばれ得る。スクイズフィルムダンパの環状空間の中に位置するフローティングスリーブの場合、特にローターが重いと、運転の間フローティングスリーブが環状空間の中心にないという問題が生じる。それどころか、該フローティングスリーブは、それが配置される孔の下方領域に位置する。この配置は、貧弱な減衰特性をもたらし、さらには、対応するコンポーネントの磨耗をもたらす場合もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
フローティングスリーブをセンタリングする、即ち、スクイズフィルムダンパの中心に位置させる（芯出しする）数多くの可能性は、これらの不都合を回避することが知られている。１つの配置では、スクイズフィルムダンパの環状領域にセンタリング用Ｏリングが用られる。別の配置では、側面のスプリングロッドケージや、周囲に放射状に且つ局所的に配置された板バネによって提供されるセンタリングが用いられる。さらに別のスクイズフィルムダンパのセンタリング配置では、周面外方に放射状に配置された軸受ロッドが用いられる。しかし、Ｏリングのセンタリングの不利な特徴は、この配置ではスプリング特性が非線形であって長期的挙動が不満足な点であり、一方、スプリングロッドケージの場合には、非常に大きな軸方向据え付け空間が必要となることである。さらに、屈曲ロッドは、大きな径方向の空間が必要となり、個々の部品が多数であるため、高コストとなり、頻繁に不十分な同心性精度を出す。同様に大量の径方向のスペースが必要となるリーフスプリングの解決策は、放電加工法によってのみ製造することが可能なものである。この場合には、さらに、軸受スリーブのシャフト側面が変形するおそれがある。
【０００４】
上記のことを踏まえると、軸受の設計の分野、及びスクイズフィルムダンパ、特にスプリングに後支えされる若しくは支持されるスクイズフィルムダンパの設計において、かなりの改善の余地がある。ここに開示される本発明は、フローティングスリーブをスクイズフィルム環の中心に位置させるための改善された柔軟な支持構造体を提供し、現状の軸受及びスクイズフィルムダンパの設計において発見された数多くの前述の不都合を克服するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る回転シャフト用の軸受アセンブリの一態様は、シャフトが配置される軸受と、該軸受の周囲に備え付けられ、該軸受を径方向に支持する軸受支持体であって、軸受アセンブリのスクイズフィルム環を少なくとも部分的に画定する軸受支持体と、前記軸受及び軸受支持体に結合され、軸受をスクイズフィルム環の中心に位置させるよう機能する少なくとも１つのセンタリング要素と、を備える。
【０００６】
前記少なくとも１つのセンタリング要素は、少なくとも１つのウェーブスプリングを備え得る。前記少なくとも１つのウェーブスプリングは、実質的に軸受支持体を取り囲み得る。
【０００７】
他の態様では、前記少なくとも１つのセンタリング要素は、軸受の周囲に径方向に間隔をおいた位置に設けられる（即ち、径方向に間隔をおいて設けられる）複数のビームスプリングを備え得る。前記軸受アセンブリは、前記軸受支持体を取り囲むハウジングをさらに備え、各ビームスプリングは、前記ハウジングに対して設置される盛り上がった支持パッドを両端部に備えるとともに、前記軸受支持体に対して設置される盛り上がった支持パッドを概ね中心に備え得る。前記ビームスプリングは、前記軸受の周囲に均一に分配される。
【０００８】
さらに他の態様では、前記少なくとも１つのセンタリング要素は、前記軸受の周囲に径方向に間隔をおいた位置に設けられるシリンダスプリングを備え得る。前記シリンダスプリングは、典型的には、軸受の周囲に均一な間隔をおいて配置される。前記シリンダスプリングは、少なくとも一方の軸方向端部がテーパー状を有し得る。
【０００９】
さらに他の態様では、少なくとも１つのセンタリング要素は、前記軸受の周囲に径方向に間隔をおいた位置に配置される複数のロードセルスプリングを備え得る。前記各ロードセルスプリングは、典型的には、少なくとも１つのビーム体を備え得る。前記ビーム体は、その中に少なくとも１つの内部空間を画定し得る。前記各ロードセルスプリングは、重なり合う複数のビーム体をさらに備え得る。重なり合うビーム体の少なくとも１つは、その中に内部空間を画定し得る。重なり合うビーム体は、各ビーム体の間に中間空間を画定し得る。各ロードセルスプリングは、その中に少なくとも１つの内部空間を画定する本体を備え得る。
【００１０】
また他の態様の軸受アセンブリは、シャフトが配置される軸受と、該軸受の周囲に備え付けられ、該軸受を径方向に支持する軸受支持体であって、軸受アセンブリのスクイズフィルム環を少なくとも部分的に画定する軸受支持体と、前記軸受及び軸受支持体に結合され、軸受をスクイズフィルム環の中心に位置させるよう機能する少なくとも複数のセンタリング要素であって、前記軸受の周囲に径方向に間隔をおいた位置に設けられる複数のセンタリング要素と、を備える。
【００１１】
一つの態様では、前記センタリング要素は、前記軸受の周囲に径方向に間隔をおいて設けられる複数のシリンダスプリングを備える。他の態様では、前記センタリング要素は、前記軸受の周囲に径方向に間隔をおいて設けられる複数のロードセルスプリングを備える。各ロードセルスプリングは、典型的には、少なくとも１つのビーム体を備える。前記ビーム体は、その中に少なくとも１つの内部空間を画定し得る。前記各ロードセルスプリングは、重なり合う複数のビーム体をさらに備え得る。前記重なり合うビーム体の少なくとも１つは、その中に内部空間を画定し得る。前記重なり合うビーム体は、各ビーム体の間に中間空間を画定し得る。前記各ロードセルスプリングは、その中に少なくとも１つの内部空間を画定し得る。
【００１２】
本発明は、他の側面においては、スクイズフィルム環の中にターボ機関の軸受を配置する軸受配置方法である。該軸受配置方法は、回転シャフトが配置される軸受と、該軸受の周囲に設置されて該軸受を径方向に支持し、スクイズフィルム環を少なくとも部分的に画定する軸受支持体とを提供するステップを含み得る。他のステップとしては、前記軸受及び軸受支持体に結合され、軸受をスクイズフィルム環の中心に位置させるよう機能する複数のセンタリング要素であって、軸受の周囲に径方向に間隔をおいた位置に設けられる複数のセンタリング要素を提供するステップを含む。付加的なステップとしては、スクイズフィルム環の中の軸受の位置を調整するため、又は、センタリング要素の弾力性を改善すべく、予荷重を分与するために、前記センタリング要素を個々に加工する又はシムするステップを含む。
【００１３】
一態様においては、前記センタリング要素は、軸受の周囲に径方向に間隔をおいた位置に設けられるシリンダスプリングを備える。他態様においては、前記センタリング要素は、軸受の周囲に径方向に間隔をおいた位置に設けられるロードセルスプリングを備える。前記複数のセンタリング要素を与えるステップには、前記軸受の周囲に均一な間隔をおいてロードセルを与えることが含まれ得る。各ロードセルスプリングは、典型的には、少なくとも１つのビーム体を備える。前記ビーム体は、その中に少なくとも１つの内部空間を画定し得る。各ロードセルスプリングは、重なり合う複数のビーム体を備え得る。重なり合うビーム体の少なくとも１つは、その中に内部空間を画定し得る。重なり合うビーム体は、各ビーム体の間に中間空間を画定する。各ロードセルスプリングは、その中に少なくとも１つの内部空間を画定する本体を備え得る。従来技術と同様に、Ｏリングがスクイズフィルム環の中に流動性のシールとして用いられ得るが、従来技術と異なり、Ｏリングはフローティングスリーブ用の支持具としては機能しない。
【００１４】
本発明のさらなる詳細及び利点は、添付図面と併せて以下の詳細な説明を読むことにより明らかとなるであろう。なお、同様な要素は、一貫して同様の参照数字によって識別される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下の説明の目的のために、空間的定位の用語が用いられる場合には、添付された図面において示されるように、発明の具体例と関連するものである。ただし、それとは反対に明確に特定される場合を除いて、本発明が多くの代替案及び具体例を取り得ることは理解されるべきである。また、付随図面及びここに示される具体的な装置及び具体例が発明の単なる具体例に過ぎず、同様な構成要素は一貫して同様な参照数字によって示されることも理解されるべきである。
【００１６】
図１及び図２には、タービン又はコンプレッサーなどの回転機械の回転シャフトを支持する軸受アセンブリ１０が示される。かかる回転シャフトは、ターボ機関コンポーネントを支持するよう構成され、共振状態で撓みや振動を受ける。一般的に、これらが減衰されないと、共振状態の回転シャフトに対する軸受の反応は、回転子不安定性を示すであろう。減衰は、１つ以上のセンタリング要素と、典型的なセンタリングスプリング要素と、流動的なスクイズフィルムダンピングとを備える支持構造体の様々な具体例を用いて軸受アセンブリ１０の軸受を適切にセンタリングすることによって、ここに達成される。
【００１７】
図１及び図２を連続して参照すると、軸受アセンブリ１０の第一の具体例が示される。軸受アセンブリ１０は、一般に、軸受１２と、該軸受１２の周囲に配置され、軸受１２を径方向に支持する軸受支持構造体１４とを備える。軸受１２は、同様に、長手方向中心のシャフトの軸線Ｌ上に位置合わせされた回転シャフト１５の周囲に配置される。図示するように、軸受アセンブリ１０（即ち、軸受１２及び支持構造体１４）の主要なコンポーネントは、軸線Ｌ及び回転シャフト１５の周囲に対称に配置される。回転シャフト１５は、図示するように中実な要素であるか、又は、軸線Ｌに位置合わせされ、軸線Ｌの周囲を回転可能な円筒型の構造体として提供され得る。回転シャフト１５は、軸受１２と関与する外周面Ｓを有する。軸受１２は、軸受１２の可能性のある１つの具体例として、傾斜パッド軸受として示される。ただし、軸受１２は、転がり軸受の形式を採る場合があり、転がり軸受では一般的であるように、回転シャフト１５に固定して取り付けられた内側案内溝（レース）と、外側円筒表面及び環状側面を有する外側案内溝と、内側及び外側案内溝の間に配置される複数のローラーとを備えるか、又は、図５及び図６に示されここで述べられるスリーブ軸受の形式を採り得る。
【００１８】
軸受１２は、複数の傾斜パッド１６と、概ね周方向に延びる複数の傾斜パッドリテーナ１８とを備える。傾斜パッド１６及び傾斜パッドリテーナ１８は、通常、外側スリーブ形状の軸受支持体１９に組み込まれ、傾斜パッド１６と傾斜パッドリテーナ１８とスリーブ形状の軸受支持体１９とは、ターボ機械の分野で有名な用語である“ダンパージャーナル”とも又は“フローティングスリーブ”構造体とも称され得る。かかるフローティングスリーブ構造体を識別すべく、ここでは参照文字“Ｆ”が用いられる。従って、用語“フローティングスリーブ構造体”Ｆは、傾斜パッド１６と、傾斜パッドリテーナ１８と、外側軸受支持体１９とを備えることを意図している。軸受１２は、回転シャフト１５の外周又は周囲の周りに延び、該回転シャフト１５に別々に連携する傾斜パッド１６と、傾斜パッドリテーナ１８と、シャフト１５の周囲の概ね環状又はリング形状の構造体を形成する軸受支持体１９とを備える。
【００１９】
支持構造体１４は、軸受１２の周囲に弾力性の制震構造を形成し、軸受１２の構成部品及び支持構造体１４の個々のダンピング要素を取り囲む外側ハウジング２０をさらに備える。ここでさらに説明されるように、ダンピング支持構造体１４は、弾力性（即ち、柔軟性）を有する複数のセンタリング要素８０をさらに備える。センタリング要素８０は、ハウジング２０の中に配置され、フローティングスリーブ構造体Ｆを弾性的に支持すべく、ハウジング２０と軸受支持体１９との間で作動する。
【００２０】
図示したように、図１及び図２に記載された軸受１２は、傾斜パッド１６及び傾斜パッドリテーナ１８を備え、軸受支持体１９が該傾斜パッド１６及び傾斜パッドリテーナ１８を囲む、複数の構成部品の構造体である。支持構造体１４は、回転シャフト１５上の軸受１２及び軸受支持体１９の周囲に配置される。図示したように、軸受支持体１９は、傾斜パッド１６の周囲に配置され、該傾斜パッド１６を支持する概ね周方向に延びる構造体である。軸受支持体１９は、さらに傾斜パッド１６及び傾斜パッドリテーナ１８を上述した単一のユニット又はフローティングスリーブ構造体Ｆに組み立てられる。傾斜パッドリテーナ１８及び軸受支持体１９は、傾斜パッド１６に潤滑剤として機能する作動液を提供すべく、（図２に示すように）複数の放射状（径方向）の孔４０を協同して画定する。Ｏリングタイプの軸方向シール５０は、軸受支持体１９の軸方向端部に画定された（形成された）それぞれの溝５２の中に配置され、それは、外部環境からスクイズフィルム環Ｈをシールすべくハウジング２０の対向する内側面５４と密閉状態で接する。ハウジング２０は、さらに径方向内側面又は表面５６を画定する（即ち、有する）。
【００２１】
軸受支持体１９は、ハウジング２０によって囲まれる円筒型の又は径方向の外側面又は表面６０を備える。軸受支持体１９の径方向外側面６０は、ハウジング２０の径方向内側面５６より径方向内方に配置される。ハウジング２０は、軸受支持体１９の径方向外側面６０によって実質的に取り囲まれる複数の別々なリセス７０を画定し、センタリング要素８０は、その中にそれぞれ個別に配置され、保持される。リセス（即ち、室）７０は、ハウジング２０の径方向内側面５６の中に設けられる。作動液スクイズフィルムダンパは、軸受支持体１９の径方向外側面６０と関連し、径方向外側面６０とハウジング２０の径方向内側面５６との間に配置される。スクイズフィルムダンパは、本質的に、軸受支持体１９の径方向外側面６０とハウジング２０の径方向内側面５６との間に少なくとも部分的に作動液が充填された環Ｈであり、回転シャフト１５及びフローティングスリーブ構造体Ｆの振動の大きさを弱める。スクイズフィルム環Ｈは、ハウジング２０における複数の径方向の供給口７２を介して作動液の外部供給源と流動的に連絡し、該スクイズフィルム環Ｈに対してシステム圧の下で作動液が供給される。供給口７２は、さらに径方向の孔４０と流動的に連絡し、傾斜パッド１６の潤滑のために軸受１２に潤滑剤として働く作動液を供給すべく、図示のように径方向の孔４０と連続的である。
【００２２】
センタリング要素８０は、ビームスプリングなどのセンタリングスプリング要素であり、それぞれのリセス７０に配置される。複数のセンタリング要素８０は、フローティングスリーブ構造体Ｆの周囲に配置され、スクイズフィルム環Ｈを中断する。一般に、センタリング要素８０は、フローティングスリーブ構造体Ｆの周方向に対称に又は均一に分配されるか又は間隔をおいて配置され、例えば９０°又は７２°など等間隔でスクイズフィルム環Ｈを中断する。センタリング要素８０は、軸受１２から外方に向かって径方向に配置され、軸受１２の周囲に均一に分配されるか又は間隔をおいて配置される。センタリング要素８０は、フローティングスリーブ構造体Ｆ（延いては軸受１２）をスクイズフィルム環Ｈの中でセンタリングすべく該フローティングスリーブ構造体Ｆに対して径方向に作用する。センタリング要素８０は、フローティングスリーブ構造体Ｆ（延いては軸受１２）の動作に対抗するセンタリング力を一様に与え、その結果、回転シャフト１５の振動を弱めることの効果を高めるべく、フローティングスリーブ構造体Ｆをスクイズフィルム環Ｈの中心に位置させる（センタリングする）こととなる。スクイズフィルム環Ｈと協働するセンタリング要素８０は、回転シャフト１５などの回転軸を内蔵する回転ターボ機関における、同時的な又は非同期的な振動を弱める又はコントロールすべく用いられる。軸受アセンブリ１０が用られることが意図されるようなターボ機械は、典型的には高速回転ターボ機械を含み、高速コンプレッサー、タービン、及び、次同期振動の可能性が存在する高圧−高ガス密度の適用例を含む。
【００２３】
センタリング要素８０は、各リセス７０の中でハウジング２０と軸受支持体１９の径方向外側面６０との間で作動すべく一様に配置される。センタリング要素８０は、個々のリセス７０の軸方向長さより軸方向長さが少し短い。この開示の中で説明された他の実施例では、フローティングスリーブ構造体Ｆの周囲に延びる単一の“センタリング”構造体が設けられる。また、そのような単一の構造体は、複数の別個のセンタリング構造体又は要素によって構成される分割された又は複数構成要素の構造体として提供され、フローティングスリーブ構造体Ｆを囲む環状の構造体を協同して形成する。例えば、ここで議論された図３及び図４に図示されるように、そのような単一のセンタリング構造体は、単一の周方向ウェーブスプリングによって構成され得る。
【００２４】
図示されるように、センタリング要素８０は、スクイズフィルム環Ｈの中でフローティングスリーブ構造体Ｆに作用するように構成され、特に、フローティングスリーブ構造体Ｆにセンタリング力を与えるために、ハウジング２０と軸受支持体１９との間で作用する。センタリング要素８０は、フローティングスリーブ構造体Ｆのセンタリングを実現する任意の適切な形態を採り得る。なお、センタリング要素８０の望ましい形態は、図１に示される。図１に示すように、各センタリング要素８０は、盛り上がったサポートパッド（支持パッド）８２，８４によって形成された２つの軸方向端部を備え、該支持パッド８２，８４は、各リセス７０のハウジング２０の径方向内側面５６と接触する。各センタリング要素８０の径方向内側面５６には、中央に位置する反作用パッド８６が形成され、該反作用パッド８６は、軸受支持体１９の外周面又は径方向外側面６０と接触するよう構成される。実際に、各センタリング要素８０は、スクイズフィルム環Ｈと連続して形成される各リセス７０の中に配置され、各センタリング要素８０の中央の反作用パッド８６がフローティングスリーブ構造体Ｆに対して径方向に作用する。
【００２５】
図３及び図４を参照すると、軸受アセンブリの別の具体例である軸受アセンブリ１０ａが示されており、該軸受アセンブリ１０ａは、上述した軸受アセンブリ１０と概ね類似し、センタリング支持構造体１４に対して変更が加えられている。軸受アセンブリ１０ａにおいて、各ウェーブスプリング１００，１０２は、フローティングスリーブ構造体Ｆａにセンタリング力を与えるべく、スリーブ構造体Ｆａと関係する。図３に示すように、軸受支持体１９ａは、ハウジング２０ａと協力する係合が形成される。スクイズフィルム環Ｈａは、軸受支持体１９ａとハウジング２０ａとの間に画定又は形成される。従って、ハウジング２０ａは、軸受支持体１９ａと係合し、該軸受支持体１９ａによってスクイズフィルム環Ｈａを画定すべく形成される。作動液は、ハウジング２０ａの供給口７２ａを通り、軸受支持体１９ａ及び傾斜パッドリテーナ１８ａの連続的な径方向開口又は孔４０ａを介して、直接スクイズフィルム環Ｈａ及び傾斜パッド１６ａに供給される。傾斜パッド１６ａと傾斜パッドリテーナ１８ａと軸受支持体１９ａとが図１及び図２に関連して説明されたのと同様の方法で引き続きフローティングスリーブ構造体Ｆａを形成することは、一般的に理解されるであろう。
【００２６】
ハウジング２０ａは、さらにそれぞれ軸方向に離間した径方向受入開口又はリセス１０４，１０６を画定し、そこにはウェーブスプリング１００，１０２が配置される。軸受支持体１９ａの径方向外側面６０ａは、リセス１０４，１０６のウェーブスプリング１００，１０２を実質的に取り囲む。一般に、スプリング１００，１０２は、ハウジング２０ａと軸受支持体１９ａとの間で作動し、スクイズフィルム環Ｈａの中のセンタリングフローティングスリーブ構造体Ｆａに対してセンタリング力を与える。径方向受入リセス１０４，１０６は、ハウジング２０ａの各軸方向端部１０８，１１０に画定される。ウェーブスプリング１００，１０２は、それぞれ径方向受入リセス１０４，１０６に配置され、該受入リセス１０４，１０６の中のハウジング２０ａと軸受支持体１９ａの径方向外側面６０ａとの間で作動するよう構成される。ウェーブスプリング１００，１０２は、径方向受入リセス１０４，１０６の中で作動し、フローティングスリーブ構造体Ｆａにセンタリング力を提供する。ウェーブスプリング１０２，１０４は、フローティングスリーブ構造体Ｆａに径方向内方を向く力を作用させ、ハウジング２０ａに径方向外方を向く力を作用させる。これらのかけられる力は、大きさが等しく且つ逆方向であり、フローティングスリーブ構造体Ｆａをスクイズフィルム環Ｈａの中の中心に位置させるよう機能し、スクイズフィルム環Ｈａの中で完全に“底打ち”又は“頭打ち”するのを抑制する。
【００２７】
図３に示すように、ハウジング２０ａ及び軸受支持体１９ａは、協同する又は対となる係合のために形成され、スクイズフィルム環Ｈａは、これらの構造体の間で形成される。１つの可能性のある具体例において、ハウジング２０ａは、径方向の依存部分（又は、垂下部分）１１２を備え、該依存部分１１２は、相補の態様で軸受支持体１９ａの径方向外側面６０ａで画定される凹んだ受入部分１１４と係合する。径方向の依存部分１１２及び凹んだ受入部分１１４は、その間にスクイズフィルム環Ｈａを画定する。図１及び図２に関連して上述した軸受アセンブリ１０と対比すると、Ｏリングタイプのシール５０ａは、ハウジング２０ａの径方向の依存部分１１２の軸方向両端部に実質的に画定される一対の溝５２ａの中に配置される。図示したように、ハウジング２０ａの供給口７２ａと軸受支持体１９ａ及び傾きパッドリテーナ１８ａの径方向開口４０ａとによって連続的な通路が画定され、スクイズフィルム環Ｈａ及び傾斜パッド１６ａにシステム圧の下で作動液が直接供給される。Ｏリングシール５０ａ又は均等なシール構造体は、外部の環境からスクイズフィルム環Ｈａをシールすべく、軸受支持体１９ａの凹んだ受入部分１１４に密閉された係合を提供する。
【００２８】
図１〜図４に関連して上述した軸受アセンブリ１０，１０ａの様々な構造体及び特定の配置は、それぞれの支持構造体１４，１４ａに対して軸受１２，１２ａによって伝達される静的荷重及び動的荷重の両方を支持するよう構成される。より具体的には、回転シャフト１５，１５ａが静止した状態で、回転シャフト１５，１５ａの静的な荷重又は重量は、軸受１２，１２ａからフローティングスリーブ構造体Ｆ，Ｆａに伝達される。フローティングスリーブ構造体Ｆ，Ｆａの下方部分の回転シャフト１５，１５ａの重量は、各スクイズフィルム環Ｈ、Ｈａを圧縮する。しかし、図１及び図２の軸受アセンブリ１０の場合のセンタリング要素８０や、図３及び図４の軸受アセンブリ１０ａの場合のウェーブスプリング１００，１０２は、それ程大きく歪むことなく、スクイズフィルム環Ｈ，Ｈａのかかる歪みに対抗し、回転シャフト１５，１５ａの静的な重量を支持するであろう。ガスタービンエンジンの適用例の場合のように高速で回転している回転シャフト１５，１５ａに動的荷重が作用する場合、回転シャフト１５，１５ａのアンバランスは、回転シャフト１５，１５ａとともに回転する結果的な径方向外方を向く力に変えられる。これに伴う力の大きさはスピードと比例し、速いシャフトスピードにおいては、回転シャフト１５、１５ａの静的な重量を著しく超える。結果して生じる力は回転シャフト１５，１５ａの重量を超え、回転シャフト１５，１５ａを径方向に偏向させる傾向があるので、センタリング要素８０及びウェーブスプリング１００，１０２は、各スクイズフィルム環Ｈ，Ｈａの中の作動液と協力して作用し、回転シャフト１５，１５ａの径方向の動きに対抗し、シャフト１５，１５ａの回転中に発生し得る同時的な振動又は非同期的な振動の両方を弱める。
【００２９】
図５〜図７には、軸受アセンブリ１０ｂの別の実施例が示される。軸受アセンブリ１０ｂは、図３及び図４に関連して今述べたような周方向の又は環状のウェーブスプリングではなく、軸受アセンブリ１０ｂが複数の別々のセンタリング要素８０ｂを用いる概念に返る点において、図１及び図２に関連して前に述べた軸受アセンブリ１０と概ね類似している。図示したように、傾斜パッド軸受、転がり軸受、スリーブ軸受などの、ターボ機械の分野で用いられる任意の適切な軸受構造体は、軸受１２，１２ａ，１２ｂの支持構造体に対する適切な変更を伴って、この開示の中で示された軸受アセンブリ１０，１０ａ，１０ｂのいずれかの具体例において用いられ得る。図５〜図７の中で、軸受１２ｂは、図１〜図４に関連して上述した傾斜軸受としてではなく、スリーブ軸受として示される。また、必要に応じて、軸受１２ｂは、これら多数部品の軸受構造体の形式を採り得る。図５〜図７に示された軸受アセンブリ１０ｂと上述した軸受アセンブリ１０，１０ａとの主要な相違は、支持構造体１４ｂの構造にある。図１及び図２に示された支持構造体１４と、図３及び図４に示された支持構造体１４ａとを比較すると、スリーブ軸受１２ｂを収容すべく、支持構造体１４ｂに対して若干の変更が加えられている。
【００３０】
軸受アセンブリ１０ｂにおいて、軸受アセンブリ１０，１０ａの中で前に用いられた軸受支持体１９，１９ａなどの軸受支持体は、軸受アセンブリ１０ｂには設けられず、それらの機能は、スリーブ軸受１２ｂに組み入れられるか又は組み込まれる。軸受アセンブリ１０ｂの中で、単一の“軸受リテーナ”１８ｂは、軸受アセンブリ１０，１０ａにおけるハウジング２０，２０ａの機能を果たし、用語“軸受リテーナ１８ｂ”は、この開示において、上述したハウジング２０，２０ａと同義であることが意図されている。スリーブ軸受１２ｂは、単独で、上述したフローティングスリーブ構造体Ｆａ，Ｆｂと類似する“フローティングスリーブ構造体”を形成する。ここで、軸受リテーナ又は“支持体”１８ｂは、スリーブ軸受１２ｂと直接的に協力又は係合し、該スリーブ軸受１２ｂを支持する。複数のセンタリング要素８０ｂは、軸受リテーナ１８ｂとスリーブ軸受１２ｂとの間で作動し、軸受１２ｂに直接センタリング力を与え、スクイズフィルム環Ｈｂによるスクイズフィルムダンピングを補助する。
【００３１】
軸受リテーナ１８ｂは、スリーブ軸受１２ｂより径方向外方に配置され、スリーブ軸受１２ｂとともにスクイズフィルム環Ｈｂを画定する。軸受リテーナ１８ｂ及び軸受１２ｂは、図３及び図４に関連して上述したハウジング２０ａ及び軸受支持体１９ａと類似の方法で形成され、同様な相補の態様で協力する。特に、１つの可能な具体例において、軸受リテーナ１８ｂは、軸受スリーブ１２ｂの径方向外側面１２４で画定された凹んだ受入部分１２２に係合する径方向の依存部分１２０を備える。径方向の依存部分１２０及び凹んだ受入部分１２２は、その間にスクイズフィルム環Ｈｂを画定する。軸受アセンブリ１０ａに対するのと同様な方法で、Ｏリングタイプシール５０ｂは、軸受リテーナ１８ｂの径方向の依存部分１２０の軸方向両端部１２６，１２８に実質的に画定される一対の溝５２ｂの中に配置される。環状分配溝１２９にシステム圧の下で作動液を供給すべく、軸受リテーナ１８ｂの径方向の供給口又は孔７２ｂによって通路が画定され、スリーブ軸受１２ｂに設けられる径方向の孔４０ｂを通して、スクイズフィルム環Ｈｂ及びスリーブ軸受１２ｂに作動液が直接供給される。Ｏリングシール５０ｂ又は均等なシール構造体は、外部の環境からスクイズフィルム環Ｈｂをシールすべく、軸受支持体１９ｂの凹んだ受入部分１２２に密閉された係合を提供する。
【００３２】
スリーブ軸受１２ｂ及び軸受リテーナ１８ｂは、結合されると複数の個別の受入リセス７０ｂを画定し、該受入リセス７０ｂは、軸受アセンブリ１０に関連して上述したリセス７０と概ね類似する。より具体的には、軸受リテーナ１８ｂは、スリーブ軸受１２ｂとともに、径方向の依存部分１２０と凹んだ受入部分１２２（即ち、軸受リテーナ１８ｂの軸方向端部）との間で、協力的な係合の軸方向外方に、個別のリセス７０ｂを画定する。リセス７０ｂは、軸受リテーナ１８ｂの径方向内方表面又は側面１３０とスリーブ軸受１２ｂの径方向外側面１２４との間で個別に画定される。センタリング要素８０ｂは、典型的なセンタリングスプリング要素であり、各リセス７０ｂの中に配置される。複数のセンタリング要素８０ｂは、スリーブ軸受１２ｂの周囲に配置されるが、図１及び図２に示される具体例と異なり、スクイズフィルム環Ｈｂを物理的に中断しない。一般に、センタリング要素８０ｂは、例えば図６に示されるように９０°ずつ離して、又は、図２に示されるように７２°ずつ離して、対称に若しくは均一に分配されるか、又は、間隔をおいてスリーブ軸受１２ｂの周囲に配置される。センタリング要素８０ｂは、個々のリセス７０ｂの軸受１２ｂより径方向外方に配置され、スクイズフィルム環Ｈｂの中でスリーブ軸受１２ｂを中心に位置させるためにスリーブ軸受１２ｂに作用し、回転シャフト１５ｂの振動を弱めるスクイズフィルム環Ｈｂの効果を高めるべく作動する。
【００３３】
センタリング要素８０ｂは、軸受リテーナ１８ｂの依存部分１２０とスリーブ軸受１２ｂの凹んだ受入部分１２２との間で、協力的な係合の径方向外方に作動するよう、軸受リテーナ１８ｂの径方向内側表面１３０とスリーブ軸受１２ｂの径方向外側面１２４との間に配置される。センタリング要素８０ｂは、典型的には、開口を有する円筒型の断面形状を有する円筒型のスプリング要素の形態を有するが、楕円形状又は長円形状を有し得る。センタリング要素８０ｂは、軸受１２ｂを介して伝達されるシャフト１５の共鳴振動の間など、径方向の力が加えられると、弾性的に変形する。結果として、センタリング要素８０ｂは、関連する剛性を備える剛性スプリングとして作動し、軸受支持体１２ｂがスクイズフィルム環Ｈｂの中にある間、シャフト１５ｂの振動及び結果として生じる軸受１２ｂの動作に対応する。従って、円筒型のセンタリング要素８０ｂは、軸受リテーナ１８ｂ及びスリーブ軸受１２ｂと直接的に接し、シャフト１５ｂの振動を適応させるべくこれらの２つの構造体の間で作動する剛性スプリング力を提供する。センタリング要素８０ｂは、個々のリセス７０ｂの軸方向長さより軸方向長さが少し短く、僅かな垂直方向の圧迫及び水平方向の拡張が可能となる。リセス７０ｂは各センタリング要素８０ｂを収容する開いた空間として図示されるが、図５〜図７に示される構造体の代わりの形態として、回転要素軸受の回転要素に用いられるようなケージリングも各リセス７０ｂの代わりに設けられ得る。
【００３４】
リセス７０ｂは、軸受リテーナ１８ｂ及びスリーブ軸受１２ｂの協力的な係合によって画定され、その中に円筒型のセンタリング要素８０ｂを捕捉する（保持する）よう構成される。図５に図示するように、図１及び図２の場合と実質的に同様に、リセス７０ｂは、必ずしも囲まれた凹所（即ち、“室”）である必要はない。軸受リテーナ１８ｂ及びスリーブ軸受１２ｂは、リセス７０ｂの中に各円筒型のセンタリング要素８０ｂを確保するための手段として、それぞれ対向する径方向タブ１４０，１４２を備え得る。従って、円筒型のセンタリング要素８０ｂは、軸方向及び径方向の両方において、リセス７０ｂに保持される。図７Ｂは、リセス７０ｂ及び円筒型のセンタリング要素８０ｂに対する変更を示し、円筒型のセンタリング要素８０ｂの外方を向く軸方向端部１４４が少し錐状又はテーパー状に形成され、スクイズフィルム環Ｈｂの中でスリーブ軸受１２ｂに予荷重を加えるのを補助する。運転の間、円筒型のセンタリング要素８０ｂは、リセス７０ｂの中で実質的に“回転しない”か、又は、軸受１２ｂの先行動作に従う場合には最低限の量だけ回転し得る。図示されるように、複数のセンタリング要素８０ｂは、スリーブ軸受１２ｂをスクイズフィルム環Ｈｂの中心に位置させるべく、軸受リテーナ１８ｂ及びスリーブ軸受１２ｂの間で作動し、スクイズフィルム環Ｈｂの動作を向上させ、スリーブ軸受１２ｂの“底打ち”又は“頭打ち”を防止する。センタリング要素８０ｂは、スリーブ軸受１２ｂのセンタリングを遂行するために、スリーブ軸受１２ｂに対して径方向内方に力を作用させ、軸受リテーナ１８ｂに対して径方向外方に力を作用させる。これらのかけられる力は、大きさが等しく且つ逆方向であり、スクイズフィルム環Ｈｂの中でスリーブ軸受１２ｂが中心に位置するよう機能する。
【００３５】
図８〜図１１は、上述した軸受アセンブリ１０ｂにおいて用いられ得るセンタリング要素１５０の他の追加具体例を示す。図８〜図１１に示されたセンタリング要素１５０は、上述したリセス７０ｂに概ね類似する各リセス１５２の中に配置され、ここでは、センタリング要素１５０の構造体に対してのみ形作られる又は形成される。センタリング要素１５０は、図５〜図７に関連して上述したのと同様な構造体によって、又は、摩擦フィット挿入を含む他の適切な方法によって、又は、リセス１５２の適所に溶接されることによって、リセス１５２に確保され得る。
【００３６】
上記のことを念頭において、図８Ａ及び図８Ｂは、第一の具体例に従うセンタリング要素１５０ａを備える軸受アセンブリ１０ｂを示す。図示されるように、センタリング要素１５０ａは、スリーブ軸受１２ｂの周囲の均一な間隔をおいて配置され、これらの位置に設けられたリセス１５２ａの中に配置される。より具体的には、センタリング要素１５０ａは、例えば図８Ａに示されるように９０°ずつ離して、又は、図２に示されるように７２°ずつ離して、対称に若しくは均一に分配されるか、又は、間隔をおいてスリーブ軸受１２ｂの周囲に配置される。センタリング要素１５０ａは、軸受１２ｂより径方向外方に配置され、スリーブ軸受１２ｂをスクイズフィルム環Ｈｂの中心に位置させるべく軸受１２ｂに作動し、且つ、回転シャフト１５ｂの振動を弱めるスクイズフィルム環Ｈｂの効果を向上させるよう機能する。センタリング要素１５０ａは、図８〜図１１に示されたこの構造体の様々な具体例の代表であり、図示されるように、スリーブ軸受１２ｂの周囲の４つの９０°径方向位置に配置されたパッド型構造体である。スプリング要素１５０ａは、基端側ビーム体又は要素１６２ａと、先端側ビーム体１６４ａと、基端側ビーム体１６２ａ及び先端側ビーム体１６４ａを接続する中間ビーム体又は要素１６６ａとを備える本体１６０ａを備えて構成される。先端側ビーム体１６４ａと中間ビーム体１６６ａとは、通常、基端側ビーム体１６２ａより径方向外方の重なり合う複数の片持ち梁スプリング要素を形成する又は画定する。重なり合う先端側ビーム体１６４ａと中間ビーム体１６６ａとは、各センタリング要素１５０ａごとに弾性を有するビーム（梁）スプリングのネットワークを形成し、図８及び図８Ａからよく理解されるように、各センタリング要素１５０ａの本体１６０ａの中心領域又は中心部分１６８ａから外方に向けて片持ちされる。さらに、先端側ビーム体１６４ａと中間ビーム体１６６ａとの間、及び、中間ビーム体１６６ａと基端側ビーム体１６２ａとの間には中間スペース１７２ａが画定され、センタリング要素１５０ａに径方向の荷重がかけられた状況下で、先端側ビーム体１６４ａ及び中間ビーム体１６６ａがビームスプリング要素として機能することが可能となる。図８Ａ及び図８Ｂに図示するような中間ビーム体１６６ａは、その中に内部空間１７４ａを画定し、これに伴って、径方向力が本体１６０ａに加えられた際に圧縮可能となるように、中間ビーム体１６６ａの壁は薄く形成される。かかる内部空間１７４ａ（破線で示す）は、先端側ビーム体１６４ａの中にも設けられ得る。特に、径方向力が本体１６０ａにかけられると、先端側ビーム体１６４ａは、中心部分１６８ａの周囲に屈曲して、通常中間ビーム体１６６ａと接触し、それによって、基端側ビーム体１６２ａをも圧迫することとなる。しかし、これらのビーム“スプリング”のそれぞれにおけるスプリング力は、かかる撓み又は圧縮に対抗し、センタリング要素１５０ａにかけられた径方向負荷又は力に対抗する弾性力を与えるように作用することとなる。
【００３７】
図８Ａ及び図８Ｂからも良く理解できるように、中間ビーム体１６６ａ及び先端側ビーム体１６４ａは比較的短いビームであって、それらの柔軟性は制限され、従って、それらの剛性が増大する。従って、各センタリング要素１５０ａは、全体として見ると、最適な柔軟性を備えた比較的剛性を有し“弾力性を有する”構造体になるであろうし、ロードセルと類似する方法で動作し、代わりに“ロードセルスプリング”と称され得る。そのような“ロードセルスプリング”は、主としてスプリングとして用いられ、従来のロードセルとしては用いられないと認識されるであろうが、必要に応じて、さらにロードセルとして機能するよう用いられる又は搭載されることも可能である。図８Ａにさらに示されるように、基端側ビーム体１６２ａの概ね平らな又は平面状の下側面は、スリーブ軸受１２ｂと接触し、基端側ビーム体１６２ａの幅（即ち、径方向高さ）は、スクイズフィルム環Ｈｂにおけるスリーブ軸受１２ｂのセンタリングクリアランスを調整すべく、加工されるか又はくさび詰めされ得る。個々のセンタリング要素１５０ａは、スクイズフィルム環Ｈｂにおけるスリーブ軸受１２ｂのセンタリングクリアランスを調整すべく、加工されるか又はくさび詰めされ、これによって、軸受アセンブリ１０ｂが組み込まれるターボ機関のメンテナンス及び運転が改善される。さらに、研磨（グラインド）又はくさび詰め（シム）は、スクイズフィルム環Ｈｂの中でスリーブ軸受１２ｂに予荷重をかける（プレロードする）のを補助すべく用いることもできる。このプロセスは、ここで議論されたセンタリング要素１５０のいずれかの具体例を用いて、繰り返し説明され得る。
【００３８】
上述したように、図８Ｂに破線で示すように、先端側ビーム体１６４ａの中には内部空間１７４ａが任意で設けられ得る。内部空間１７４ａによって先端側ビーム体１６４ａ及び／又は中間ビーム体１６６ａは比較的肉薄となり、これによって、先端側ビーム体１６４ａが中間ビーム体１６６ａに向かって撓む又は圧縮されること、及び、中間ビーム体１６６ａが基端側ビーム体１６２ａに向かって撓む又は圧縮されることが可能となる。内部空間１７４ａの一つ又は両方は、必要に応じて、センタリング要素１５０ａに設けられないものであってもよい。さらに、内部空間１７４ａは、図８Ａに示されるように単一のスペース又は空所としてではなく、ここに示される図１０Ｅのように、それぞれ別個の複数の内部空間１７４ａとして設けられるものであってもよい。
【００３９】
図９Ａ及び図９Ｂは、センタリング要素１５０ｂの第二の具体例を備える軸受アセンブリ１０ｂを例示する。センタリング要素１５０ｂには中間ビーム体１６６ａは設けられず、先端側ビーム体１６４ｂ及び基端側ビーム体１６２ｂは、本体１６０ｂの中心接続“ポスト”部又はポスト体１６８ｂによって接続される。ポスト体１６８ｂは、径方向力がセンタリング要素１５０ｂにかけられると、先端側ビーム体１６４ｂがポスト部１６８ｂの周囲に屈曲し、基端側ビーム体１６２ｂに向かって圧縮されることが可能である。基端側ビーム体１６２ｂ及び先端側ビーム体１６４ｂは、それぞれ細長い内部空間１７４ｂを画定し、該内部空間１７４ｂによって、基端側ビーム体１６２ｂ及び先端側ビーム体１６４ｂがポスト部１６８ｂの近傍で比較的肉薄となり、ポストメンバー１６２ｂの周囲で先端側ビーム体１６４ｂがたわみ圧縮するのが可能となる。内部空間１７４ｂの一つ又は両方は、必要に応じて、センタリング要素１５０ａに設けられないものであってもよい。さらに、内部空間１７４ｂは、それぞれ図９Ａ〜図９Ｂに示された単一のスペース又は空所としてではなく、ここに示される図１０Ｅのように、それぞれ別個の複数の内部空間１７４ｂとして設けられるものであってもよい。
【００４０】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、センタリング要素１５０ｃの第三の具体例を備える軸受アセンブリ１０ｂを例示する。センタリング要素１５０ｃにおいて、基端側ビーム体１６２ｃと、中間ビーム体１６６ｃと、先端側ビーム体１６４ｃとは、全体がＳ字状のセンタリング要素１５０ｃを画定する。中間スペース１７２ｃは、中間ビーム体１６６ｃと基端側ビーム体１６２ｃとの間、及び、先端側ビーム体１６４ｃと中間ビーム体１６６ｃとの間に画定され、先端側ビーム体１６４ｃ及び中間ビーム体１６６ｃが撓むのが可能となる。先端側ビーム体１６４ｃ及び中間ビーム体１６６ｃの撓み特性は、中間ビーム体１６６ｃと基端側ビーム体１６２ｃとが接続し、先端側ビーム体１６４ｃと中間ビーム体１６６ｃとが接続する本体１６０ｃの領域に対する切欠領域１８０の寸法決めによって制御され得る。切欠領域１８０は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示される円形状の他にも、図１０Ｄに示されるように、長円形状の、又は、単に細長い、概ね多角形状の切欠領域１８０として設けられ得る。切欠領域１８０も、図１０Ｃに示すように、必要に応じて、一切設けられないものであってもよい。図１０Ａ及び図１０Ｂからよく理解されるように、中間ビーム体１６６ｃ及び先端側ビーム体１６４ｃは、対面する二つの片持ち梁スプリングを備え、径方向外方の力がセンタリング要素１５０ｃの本体１６０ｃにかけられると、基端側ビーム体１６２ｃに向かって撓み、かかる圧縮する径方向力に対して、弾性の対抗力を与える。
【００４１】
最後に、図１０Ｅ及び図１０Ｆにセンタリング要素１５０ｃに関して示されるように、中間ビーム体１６６ｃ及び先端側ビーム体１６４ｃは、それぞれ一つ以上の内部空間１７４ｃを画定し、これらの構造体を肉薄とし、先端側ビーム体１６４ｃが中間ビーム体１６６ｃに向かって撓む又は圧縮されること、及び、中間ビーム体１６６ｃが基端側ビーム体１６２ｃに向かって撓む又は圧縮されることが可能となる。通常、この具体例における内部空間１７４ｃ、及びここに議論される図８Ａ及び図８Ｂ、図９Ａ及び図９Ｂの具体例における内部空間１７４ｂ、そしてここで議論されることとなる図１１Ａ及び図１１Ｂにおける内部空間１７４ｄは、それぞれのセンタリング要素１５０の全体の“剛性”を調整すべく用いられ得る。先端側ビーム体１６４ｃ及び中間ビーム体１６６ｃの一方又は両方における内部空間１７４ｃは、必要に応じて、センタリング要素１５０ｃに設けられないものであってもよい。さらに、内部空間１７４ｃは、先端側ビーム体１６４ｃ及び／又は図１０Ｅ〜図１０Ｆに示されるように、中間ビーム体１６６ｃの中の複数の内部空間１７４ｃとして設けられるものであってもよい。また、内部空間１７４ｃは、例えば図９Ｂに示されるように、センタリング要素１５０ｃの本体１６０ｃの長さに亘る態様で細長く形成されるものであってもよい。
【００４２】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、センタリング要素１５０ｄの第四の具体例を備える軸受アセンブリ１０ｂを示す。センタリング要素１５０ｄは、センタリング要素１５０ｂの場合のように基端側ビーム体１６２ｄが内部空間を確定しない点以外は、上述したセンタリング要素１５０ｂと実質的に同様である。従って、センタリング要素１５０ｄは、センタリング要素１５０ｄに加えられる径方向力に対して、図９Ａ及び図９Ｂのセンタリング要素１５０ｂが与えるよりも剛性のある反作用力を与えるであろう。上述したセンタリング要素１５０ａ〜１５０ｄは、１つの又は単一の構成要素として実質的に形成される。さらに、各センタリング要素１５０ａ〜１５０ｄを構成するビーム部分又はビーム体の厚み及び長さは、要求に応じて各センタリング要素１５０ａ〜１５０ｄの剛性値を変更すべく、変更され得る。
【００４３】
センタリング要素１５０ａの別の変形例は、図８Ｃ〜図８Ｅに示され、センタリング要素１５０ａの本体１６０ａが中間ビーム体１６６ａを備えずに形成され、中間ビーム体１６６ａの代わりに１つ以上の内部空間１７４ａが画定される。図８Ｃ〜図８Ｄに示すように、単一の細長い内部空間１７４ａで十分であるか、又は、図８Ｅに図示するように複数の内部空間１７４ａが設けられ得る。上述した図１０Ｅ及び図１０Ｆに示されるように、各内部空間１７４ａは、複数の内部空間１７４ａとして与えられ得る。さらに、図８Ｄに図示するように、単一の細長い内部空間１７４ａは、図１０Ｂの切欠領域１８０、さらには、必要に応じて、図１０Ｄの切欠領域１８０ｃに類似する切欠領域１８０ａを画定し得る。
【００４４】
本発明は、軸受アセンブリのいくつかの異なる具体例を参照して説明されたが、この分野における当業者は、本発明の範囲の範囲及び精神から逸脱することなく、本発明に対して改善及び変更を行い得る。従って、上記の詳細な説明は、制限的なものではなく、説明に役立つものであることを意図している。本発明は、付加される請求項によって画定され、請求項の意義及び均等の範囲に含まれるような本発明に対する全ての変更は、その範囲に含まれることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】センタリングビームスプリングを備えるセンタリング支持構造体の具体例を備える軸受アセンブリの断面図。
【図２】図１における２−２線に沿う断面図。
【図３】センタリングウェーブスプリングを備えるセンタリング支持構造体の別の具体例を備える軸受アセンブリの断面図。
【図４】図３における４−４線に沿う断面図。
【図５】円筒型のセンタリング要素が組み込まれるセンタリング支持構造体のさらに別の具体例を備える軸受アセンブリの断面図。
【図６】図５における６−６線に沿う断面図。
【図７Ａ】図５における７Ａの詳細図。
【図７Ｂ】図７Ａに示された円筒型のセンタリング要素の別の形態の詳細図。
【図８Ａ】センタリング支持構造体における円筒型のセンタリング要素の代わりに設けられるロードセルスプリングの第一の具体例を備える図５の軸受アセンブリの断面図。
【図８Ｂ】図８Ａに図示されるロードセルスプリングの断面図。
【図８Ｃ】図８Ｂのロードセルスプリングとは別の設計による第一の例のロードセルスプリングを示す断面図。
【図８Ｄ】図８Ｂのロードセルスプリングとは別の設計による第二の例のロードセルスプリングを示す断面図。
【図８Ｅ】図８Ｂのロードセルスプリングとは別の設計による第三の例のロードセルスプリングを示す断面図。
【図９Ａ】第二の具体例に従うロードセルスプリングを備える図５の軸受アセンブリの断面図。
【図９Ｂ】図９Ａに図示されたロードセルスプリングの断面図。
【図１０Ａ】第三の具体例に従うロードセルスプリングを備える図５の軸受アセンブリの断面図。
【図１０Ｂ】図１０Ａに図示されたロードセルスプリングの断面図。
【図１０Ｃ】図１０Ｂのロードセルスプリングとは別の設計による第一の例のロードセルスプリングを示す断面図。
【図１０Ｄ】図１０Ｂのロードセルスプリングとは別の設計による第二の例のロードセルスプリングを示す断面図。
【図１０Ｅ】図１０Ｂのロードセルスプリングとは別の設計による第三の例のロードセルスプリングを示す断面図。
【図１０Ｆ】図１０Ｂのロードセルスプリングとは別の設計による第四の例のロードセルスプリングを示す断面図。
【図１１Ａ】第四の具体例に従うロードセルスプリングを備える図５の軸受アセンブリの断面図。
【図１１Ｂ】図１１Ａに図示されたロードセルスプリングの断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１０，１０ａ，１０ｂ…軸受アセンブリ、１２，１２ａ，１２ｂ…軸受、１４，１４ａ，１４ｂ…支持構造体、１５，１５ａ，１５ｂ…回転シャフト、１６，１６ａ…傾斜パッド、１８…傾斜パッドリテーナ（軸受リテーナ）、１９，１９ａ，１９ｂ…軸受支持体、２０，２０ａ…ハウジング、４０，４０ａ，４０ｂ…孔、５０，５０ａ，５０ｂ…シール、５２，５２ａ，５２ｂ…溝、５４…内側面、５６…径方向内側面、６０，６０ａ…径方向外側面、７０，７０ｂ…リセス、７２，７２ａ，７２ｂ…供給口、８０，８０ｂ…センタリング要素、８２，８４…支持パッド、８６…反作用パッド、１００，１０２…ウェーブスプリング、１０４，１０６…リセス、１０８，１１０…軸方向端部、１１２…依存部分、１１４…受入部分、１２０…依存部分、１２２…受入部分、１２４…径方向外側面、１２６，１２８…軸方向両端部、１２９…環状分配溝、１３０…径方向内側面、１４０，１４２…径方向タブ、１４４…軸方向端部、１５０，１５０ａ，１５０ｂ，１５０ｃ，１５０ｄ…センタリング要素、１５２，１５２ａ…リセス、１６０ａ，１６０ｂ，１６０ｃ…本体、１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ，１６２ｄ…基端側ビーム体、１６４ａ，１６４ｂ，１６４ｃ…先端側ビーム体、１６６ａ，１６６ｃ…中間ビーム体、１６８…ポスト体、１６８ａ…中心部分、１６８ｂ…ポスト体（ポスト部）、１７２ａ，１７２ｃ…中間スペース、１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃ，１７４ｄ…内部空間、１８０，１８０ａ，１８０ｃ…切欠領域、Ｆ，Ｆａ…フローティングスリーブ構造体、Ｈ，Ｈａ，Ｈｂ…スクイズフィルム環、Ｌ…軸線、Ｓ…外周面
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１０Ｅ】
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【図１０Ｆ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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