(57)【要約】【課題】自励振動及び強制振動の減衰特性を高めることができる可撓パッド軸受を提供する。【解決手段】回転軸１のラジアル荷重又はスラスト荷重を支持する可撓パッド軸受１０が、回転軸の軸心を中心に回転する回転面１１（円柱外面）に対向しこれから間隔を隔てて固定された固定部材１２（外側シェル）と、固定部材から回転面方向に延びる複数の支持部１４と、支持部の回転面側端部に一部が固定され回転面１１に沿って延びる摺動面１６ａ（円弧状内面）を有する複数の平板状のパッド１６とからなる。パッド１６は、摺動面１６ａからその背面１６ｂまで貫通する貫通穴１７を有する。【選択図】図４
2012052632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸のラジアル荷重又はスラスト荷重を支持する可撓パッド軸受であって、
前記回転軸の軸心を中心に回転する回転面に対向しこれから間隔を隔てて固定された固定部材と、
該固定部材から前記回転面方向に延びる複数の支持部と、
該支持部の回転面側端部に一部が固定され前記回転面に沿って延びる摺動面を有する複数の平板状のパッドとからなり、
前記パッドは、前記摺動面からその背面まで貫通する貫通穴を有する、ことを特徴とする可撓パッド軸受。
【請求項２】
前記回転面は、回転軸の軸心に直交する円形又は中空円形の回転円板であり、
前記固定部材は、前記回転円板に対向する円形又は中空円形の固定円板であり、
前記支持部は、該固定円板の片面に固定され前記軸方向に延び、
前記パッドは、中央部または端部で片持ち支持され、
前記摺動面は、前記回転円板に沿った扇状平面である、ことを特徴とする請求項１に記載の可撓パッド軸受。
【請求項３】
前記回転面は、回転軸の軸心を中心とする円柱外面であり、
前記固定部材は、前記円柱外面を囲む円筒状の内面を有する外側シェルであり、
前記支持部は、該外側シェルの内面に固定され半径方向内方に延び、
前記パッドは、中央部または端部で片持ち支持され、
前記摺動面は、前記円柱外面に沿った円弧状内面である、ことを特徴とする請求項１に記載の可撓パッド軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速回転する回転軸用の可撓パッド軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ圧縮機など高速回転する回転軸用の軸受として、図１に模式的に示すティルティングパッド軸受が知られている。ティルティングパッド軸受は、回転軸１の軸心の動きに追従するパッド２を有しており、このパッド２が自由に揺動することにより、回転軸１の自励振動（ホワールと呼ばれる）を抑制できる特徴を有している。
【０００３】
しかし、ティルティングパッド軸受は、パッド２と軸受ハウジング３とが分離しており、複数のパッド２を位置決めするために他の部材を必要とするため、構造が複雑になる。
【０００４】
そこで、パッドと軸受ハウジングを一体化させた形態の軸受（フレキシブルパッド軸受、フレックス軸受、ディファレンシャルパッド軸受など）が創案され使用されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
以下、パッドと軸受ハウジングを一体化させた形態の軸受を「可撓パッド軸受」と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−１００８２９号公報、「すきまゼロ軸受」
【特許文献２】特開２０００−２０５２５１号公報、「軸受機構」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した可撓パッド軸受は、パッドの一部が軸受ハウジングと一体化しているため、パッドが揺動する際に、パッドの連結部分にパッド変形を支えるモーメントが発生する。そのため、パッドは自由に揺動できず、ティルティングパッド軸受のように、油膜剛性の非対角項がゼロにはならず、回転軸１の自励振動（ホワール）が発生するおそれがある。
従って、可撓パッド軸受では、自励振動及び強制振動を抑制するため、減衰特性を高める必要があった。
【０００８】
本発明は、上述した要望を満たすために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、自励振動及び強制振動の減衰特性を高めることができる可撓パッド軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、回転軸のラジアル荷重又はスラスト荷重を支持する可撓パッド軸受であって、
前記回転軸の軸心を中心に回転する回転面に対向しこれから間隔を隔てて固定された固定部材と、
該固定部材から前記回転面方向に延びる複数の支持部と、
該支持部の回転面側端部に一部が固定され前記回転面に沿って延びる摺動面を有する複数の平板状のパッドとからなり、
前記パッドは、前記摺動面からその背面まで貫通する貫通穴を有する、ことを特徴とする可撓パッド軸受が提供される。
【００１０】
本発明の実施形態によれば、前記回転面は、回転軸の軸心に直交する円形又は中空円形の回転円板であり、
前記固定部材は、前記回転円板に対向する円形又は中空円形の固定円板であり、
前記支持部は、該固定円板の片面に固定され前記軸方向に延び、
前記パッドは、中央部または端部で片持ち支持され、
前記摺動面は、前記回転円板に沿った扇状平面である。
【００１１】
また本発明の別の実施形態によれば、前記回転面は、回転軸の軸心を中心とする円柱外面であり、
前記固定部材は、前記円柱外面を囲む円筒状の内面を有する外側シェルであり、
前記支持部は、該外側シェルの内面に固定され半径方向内方に延び、
前記パッドは、中央部または端部で片持ち支持され、
前記摺動面は、前記円柱外面に沿った円弧状内面である。
【発明の効果】
【００１２】
上記本発明によれば、回転面に沿って延びる摺動面を有する複数の平板状のパッドが、回転面を支持する摺動面からその背面まで貫通する貫通穴を有するので、回転面の負荷が変動しパッドが変形すると、パッドの背面隙間に位置する流体を移動させる作用と、貫通穴を通して摺動面からその背面まで流体を移動させる作用とが生じる。
従って、パッドの背面隙間の粘性抵抗と、貫通穴を通過する流れの粘性抵抗との両方がパッドに作用するので、大きな減衰力が働き、自励振動及び強制振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来のティルティングパッド軸受の模式図である。
【図２】本発明による可撓パッド軸受の第１実施形態図である。
【図３】本発明による可撓パッド軸受の第２実施形態図である。
【図４】本発明による可撓パッド軸受の第３実施形態図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１５】
図２は、本発明による可撓パッド軸受１０の第１実施形態図である。この図において、（Ａ）は回転軸１の軸方向からの正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図２（Ｂ）において、１１は回転軸の軸心を中心に回転する回転面である。
この図において、回転面１１を平面で示している。しかし、回転面１１は平面以外でもよい。
図２（Ａ）では、回転面１１（回転円板）の図示を省略している。
この図は、回転面１１が回転軸１の軸心に直交する円形又は中空円形の回転円板である場合であり、本発明の可撓パッド軸受１０は、回転軸１のスラスト荷重を支持するスラスト軸受として機能する。
【００１６】
図２（Ａ）（Ｂ）において、可撓パッド軸受１０は、一体成形された固定部材１２、複数の支持部１４、及び複数のパッド１６からなる。
【００１７】
固定部材１２は、回転円板１１に対向する円形又は中空円形の固定円板であり、回転面１１に対向し、回転面１１から間隔を隔てて固定されている。固定部材１２の表面１２ａ（図で上面）と回転面１１との間隔は、この例では一定であるが、変化させてもよい。
【００１８】
複数の支持部１４は、固定部材１２の表面１２ａから回転面１１の方向に延びる。すなわち、支持部１４は、固定円板１２の片面に固定され軸方向に延びる。支持部１４の形状はこの例では回転面１１の方向に直線的に延びる棒状であるが、その他の形状（円形、三角形、Ｓ字形、等）であってもよい。また、支持部１４は、固定部材１２の表面１２ａに沿って同一の間隔で設けるのが好ましいが、異なる間隔で設けてもよい。
【００１９】
複数のパッド１６は、支持部１４の回転面側端部（図で上端）に一部が固定され、回転面１１に沿って延びる摺動面１６ａを有する。この例でパッド１６は、中央部で片持ち支持されている。パッド１６の形状はこの例では厚さの一定な平板状であるが、その他の形状（例えばテーパ状）であってもよい。また、パッド１６の回転面１１に沿った長さは、この例では同一であるが、異なる長さであってもよい。
【００２０】
摺動面１６ａは、回転面１１と平行であるのが好ましいが、部分的に或いは全体的に傾斜させてもよい。この例で摺動面１６ａは、回転円板１１に沿った扇状平面である。
【００２１】
パッド１６は、さらに摺動面１６ａからその背面まで貫通する貫通穴１７を有する。貫通穴１７はこの例では、パッド１６の自由端近傍に１つずつ設けているが、２以上であってもよい。また、貫通穴１７の大きさは、使用条件によって適宜変更してもよい。
【００２２】
図２（Ａ）（Ｂ）において、パッド１６は、その中央が支持部１４に固定され、両端部が中央で片持ち支持されている。
この構成は、回転面１１が図２（Ｂ）で左右の両方向に移動する場合に適している。
【００２３】
図３は、本発明による可撓パッド軸受の第２実施形態図である。この図において、（Ａ）は回転軸１の軸方向からの正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
この図は、回転面１１が回転軸１の軸心に直交する円形又は中空円形の回転円板である場合であり、本発明の可撓パッド軸受１０は、回転軸１のスラスト荷重を支持するスラスト軸受として機能する。
【００２４】
この例において、固定部材１２は、回転円板１１に対向する円形又は中空円形の固定円板である。また、支持部１４は、固定円板１２の片面に固定され軸方向に延びる。また、摺動面１６ａは、回転円板１１に沿った扇状平面である。
【００２５】
また、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、パッド１６の一端で支持部１４に固定され、他端が自由端として片持ち支持される。
この構成は、回転面１１が図３（Ｂ）で右方向のみに移動する場合に適している。
パッド１６は、さらに摺動面１６ａからその背面まで貫通する貫通穴１７を有する。貫通穴１７はこの例では、パッド１６の自由端近傍に２つ設けているが、１つでもよく、３以上であってもよい。また、貫通穴１７の大きさは、使用条件によって適宜変更してもよい。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００２６】
第１実施形態と第２実施形態の構成において、パッド１６は、片持ち支持された自由端側が回転面１１の負荷に応じて変形する。その変形の度合いはパッド１６の形状と厚さで設定される。
また、固定部材１２の表面１２ａとパッド１６の背面１６ｂとの隙間は、回転面１１と摺動面１６ａの隙間と同一又は同程度に設定されており、パッド１６が変形すると、パッド１６の背面隙間に位置する流体圧力も変動し、パッド１６の背面隙間の粘性抵抗によりパッド１６の変形を抑制するようになっている。
なお、ここで流体とは、例えば潤滑油、水などである。
【００２７】
また、第１実施形態と第２実施形態の構成において、パッド１６が変形すると、貫通穴１７を通して摺動面１６ａからその背面まで流体を移動させる作用が生じ、その際に、貫通穴１７を通過する流体の粘性抵抗がパッド１６に作用する。
貫通穴１７の大きさと数量は、所望の大きさの粘性抵抗が得られるように設定されている。
【００２８】
従って、上述の構成により、パッド１６の背面隙間の粘性抵抗と、貫通穴１７を通過する流体の粘性抵抗との両方がパッド１６に作用するので、大きな減衰力が働き、自励振動及び強制振動を抑制することができる。
【００２９】
図４は、本発明による可撓パッド軸受の第３実施形態図である。この図は、回転面１１が回転軸１の軸心を中心とする円柱外面である場合であり、本発明の可撓パッド軸受１０は、回転軸１のラジアル荷重を支持するラジアル軸受として機能する。
【００３０】
図４（Ａ）において、上述した固定部材１２は、円柱外面１１を囲む円筒状の内面１２ａを有する外側シェルであり、回転面１１に対向し、回転面１１から間隔を隔てて固定されている。
また支持部１４は、固定部材１２の表面１２ａから回転面１１の方向に延びる。すなわち、支持部１４は外側シェル１２の内面に固定され半径方向内方に延びる。
またパッド１６は、支持部１４の回転面側端部（図で上端）に一部が固定され、回転面１１に沿って延びる摺動面１６ａを有する。この例では中央部で片持ち支持されている。
また、摺動面１６ａは、円柱外面１１に沿った円弧状内面である。
【００３１】
パッド１６の端面間の隙間は、この例では、固定部材１２の表面１２ａとパッド１６の背面１６ｂとの隙間と同一又は同程度に設定されているが、０に近い隙間であってもよい。
またこの図では、固定部材１２の表面１２ａとパッド１６の背面１６ｂとの隙間は、回転面１１と摺動面１６ａの隙間より大きく示しているが、同一又は同程度であってもよい。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００３２】
この構成により、図４（Ｂ）（Ｃ）に模式的に示すように、回転面１１（円柱外面）の負荷が変動しパッド１６が変形すると、パッド１６の背面隙間に位置する流体を移動させる作用と、貫通穴１７を通して摺動面１６ａからその背面まで流体を移動させる作用とが生じる。
従って、パッド１６の背面隙間の粘性抵抗と、貫通穴１７を通過する流体の粘性抵抗との両方がパッド１６に作用するので、大きな減衰力が働き、自励振動及び強制振動を抑制することができる。
なお、ここでは第３実施例について模式的に示して説明したが、第１実施例および第２実施例においても同様の作用が生じる。
【００３３】
上述した本発明の構成によれば、回転面１１が振動してパッド１６に近づこうとすると，流体圧力が発生してパッドは変形する。この際，パッド背面の隙間に満たされた流体により減衰力が作用する。またパッド背面と回転面１１の間の貫通穴１７を潤滑油が通過することでも減衰力が作用する。後者の作用はパッド背面の圧力を高まらせる効果もあり、より大きな減衰力を生じさせる。
【００３４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００３５】
１  回転軸、１０  可撓パッド軸受、１１  回転面（円柱外面、回転円板）、
１２  固定部材（外側シェル、固定円板）、１２ａ  表面、
１４  支持部、１６  パッド、
１６ａ  摺動面（円弧状内面、扇状平面）、１６ｂ  背面、
１７  貫通穴
【図１】
2012052632.tif 000003
【図２】
2012052632.tif 000004
【図３】
2012052632.tif 000005
【図４】
2012052632.tif 000006