(57)【要約】【課題】スラスト軸受に隣接するラジアル軸受に潤滑油を十分に供給することができる軸受構造を有した流体継手を提供する。【解決手段】流体継手は、互いに向き合って配置されたインペラ１およびランナ２と、インペラ１が固定された駆動軸１１と、ランナ２が固定された出力軸１２と、駆動軸１１を回転可能に支持するラジアル軸受４０およびスラスト軸受４２と、ラジアル軸受４０およびスラスト軸受４２に潤滑油を供給する潤滑油供給システム５０とを備える。ラジアル軸受４０は、駆動軸１１の外周面を支持する支持面６２と、スラスト軸受４２に面するスラスト軸受側端面６３と、スラスト軸受側端面６３とは反対側に位置する反スラスト軸受側端面６４とを有する。支持面６２には、スラスト軸受側端面６３に隣接した円環溝６８が形成されている。ラジアル軸受４０は、円環溝６８から反スラスト軸受側端面６４まで延びる油路６９を有する。【選択図】図２
2017101759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに向き合って配置されたインペラおよびランナと、
前記インペラが固定された駆動軸と、
前記ランナが固定された出力軸と、
前記駆動軸を回転可能に支持するラジアル軸受およびスラスト軸受と、
前記ラジアル軸受および前記スラスト軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給システムとを備え、
前記ラジアル軸受および前記スラスト軸受は互いに隣接しており、
前記ラジアル軸受は、前記駆動軸の外周面を支持する支持面と、前記スラスト軸受に面するスラスト軸受側端面と、前記スラスト軸受側端面とは反対側に位置する反スラスト軸受側端面とを有し、
前記支持面には、前記スラスト軸受側端面に隣接した円環溝が形成されており、
前記ラジアル軸受は、前記円環溝から前記反スラスト軸受側端面まで延びる油路を有することを特徴とする流体継手。
【請求項２】
前記ラジアル軸受は、前記円環溝と前記スラスト軸受側端面との間に位置するシール面をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の流体継手。
【請求項３】
前記油路は、複数設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体継手。
【請求項４】
前記ラジアル軸受は、円筒状のスリーブから構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の流体継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体継手に関するものであり、特に流体継手の軸受構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体継手は、入力側羽根車であるインペラと、出力側羽根車であるランナとの間に存在する作動流体を介して入力軸の回転を出力軸に伝達する装置である。作動流体には、例えば、作動油が使用される。インペラとランナとの間に存在する作動流体の量を増減することにより、入力軸に対する出力軸の回転速度を無段階に変えることができる。
【０００３】
インペラの回転によって作動流体に遠心力が付与されると、作動流体の圧力が上がり、インペラおよびランナにはスラスト力が作用する。このため、インペラが固定される駆動軸およびランナが固定される出力軸は、いずれもスラスト軸受およびラジアル軸受によって支持されている。これら軸受には、ギヤポンプなどの油ポンプによって潤滑油が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１９６６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
流体継手装置全体のコンパクト化のためには、スラスト軸受およびラジアル軸受を互いに隣接させることが好ましい。しかしながら、このような配置では、スラスト軸受に供給された潤滑油の圧力により、ラジアル軸受に供給された潤滑油がスラスト軸受に向かって流れにくくなる。その結果、ラジアル軸受のスラスト軸受側に十分な量の潤滑油が供給されなくなり、ラジアル軸受の温度が上昇してしまうことがあった。
【０００６】
本発明は、そのような従来の問題点を解決するためになされたものであり、スラスト軸受に隣接するラジアル軸受に潤滑油を十分に供給することができる軸受構造を有した流体継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、互いに向き合って配置されたインペラおよびランナと、前記インペラが固定された駆動軸と、前記ランナが固定された出力軸と、前記駆動軸を回転可能に支持するラジアル軸受およびスラスト軸受と、前記ラジアル軸受および前記スラスト軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給システムとを備え、前記ラジアル軸受および前記スラスト軸受は互いに隣接しており、前記ラジアル軸受は、前記駆動軸の外周面を支持する支持面と、前記スラスト軸受に面するスラスト軸受側端面と、前記スラスト軸受側端面とは反対側に位置する反スラスト軸受側端面とを有し、前記支持面には、前記スラスト軸受側端面に隣接した円環溝が形成されており、前記ラジアル軸受は、前記円環溝から前記反スラスト軸受側端面まで延びる油路を有することを特徴とする流体継手である。
【０００８】
本発明の好ましい態様は、前記ラジアル軸受は、前記円環溝と前記スラスト軸受側端面との間に位置するシール面をさらに有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記油路は、複数設けられていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ラジアル軸受は、円筒状のスリーブから構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ラジアル軸受に供給された潤滑油は、駆動軸の外周面とラジアル軸受の支持面との間の微小な隙間を通って円環溝に流入し、さらに油路を通じてラジアル軸受から排出される。円環溝は、スラスト軸受側端面に隣接しているので、潤滑油は、ラジアル軸受の支持面のほぼ全体を流れることができる。したがって、潤滑油は、ラジアル軸受を十分に潤滑することができ、さらにはラジアル軸受の温度上昇を防止することができる。
【００１０】
シール面は、スラスト軸受に供給された潤滑油がラジアル軸受に流入することを防止することができる。したがって、ラジアル軸受に供給された潤滑油は、スラスト軸受からの潤滑油に阻害されることなく、支持面、円環溝、および油路をこの順に移動する流れを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の流体継手の一実施形態を模式的に示す平面図である。
【図２】駆動軸を支持するラジアル軸受およびスラスト軸受を示す縦断面図である。
【図３】ラジアル軸受の縦断面図である。
【図４】ラジアル軸受の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の流体継手の一実施形態を模式的に示す平面図である。図１に示すように、流体継手は、互いに向き合って配置されたインペラ１およびランナ２と、インペラ１が固定された駆動軸１１と、ランナ２が固定された出力軸１２とを備える。インペラ１は入力側羽根車、ランナ２は出力側羽根車とも呼ばれる。インペラ１およびランナ２は、それぞれ内側に複数の放射状翼を有する半球形状を有しており、インペラ１とランナ２との間には流体室５が形成される。
【００１３】
駆動軸１１と平行に、入力軸１５が配置されている。この入力軸１５は、ラジアル軸受１６，１７によって支持されている。入力軸１５には大歯車２１が固定され、駆動軸１１には、大歯車２１に噛み合う小歯車２２が固定されている。入力軸１５の端部は、図示しない原動機（電動機やガスタービンなど）に接続されている。原動機の回転は、入力軸１５から大歯車２１および小歯車２２を介して駆動軸１１に伝達される。
【００１４】
流体継手は、インペラ１とランナ２との間に形成される流体室５に作動流体を供給する作動流体循環システム２５と、流体室５内にある作動流体の量を増減させるためのスクープチューブ（すくい管）３０とをさらに備えている。このスクープチューブ３０の先端３０ａは、インペラケーシング７内に位置している。インペラケーシング７は、インペラ１に固定され、ランナ２を囲む形状を有している。インペラケーシング７は、インペラ１とともに回転する。
【００１５】
スクープチューブ３０には油圧サーボなどのアクチュエータ３１が接続されており、このアクチュエータ３１によってスクープチューブ３０はインペラ１およびランナ２の半径方向に移動可能となっている。インペラ１およびインペラケーシング７が回転しているとき、作動流体（例えば作動油）は、回転するインペラケーシング７に保持される。このインペラケーシング７内の作動流体は、回転するインペラ１によって流動し、この流動した作動流体がランナ２を回転させる。
【００１６】
インペラ１が回転しているとき、作動流体には遠心力が発生し、作動流体の圧力が高まる。スクープチューブ３０の先端３０ａは、インペラケーシング７内の作動流体をすくい取り、作動流体はスクープチューブ３０内を通ってインペラケーシング７から排出される。作動流体循環システム２５は、作動流体を冷却するための流体冷却装置２６と、この流体冷却装置２６を貫通して延びる作動流体循環ライン２７とを備えている。作動流体循環ライン２７の入口は、スクープチューブ３０に接続されており、作動流体循環ライン２７の出口は、インペラ１とランナ２との間の流体室５に連通している。
【００１７】
インペラケーシング７からスクープチューブ３０を通って排出された作動流体は、作動流体循環ライン２７を流れて流体冷却装置２６に送られる。作動流体は、冷却水との熱交換によって冷却された後、さらに作動流体循環ライン２７を通って流体室５に戻される。このように、作動流体は、回転するインペラ１によって上昇された自身の圧力によって、流体室５と流体冷却装置２６との間を循環する。
【００１８】
インペラ１は駆動軸１１に固定されており、ランナ２は出力軸１２に固定されている。駆動軸１１の回転は、インペラ１から作動流体を介してランナ２に伝えられ、出力軸１２が回転する。ランナ２の回転速度は、インペラ１とランナ２との間に形成された流体室５内の作動流体の量によって変化する。具体的には、作動流体の量が多いほど、ランナ２の回転速度は高くなる。
【００１９】
流体室５内の作動流体の量は、スクープチューブ３０の位置に依存して変わる。すなわち、スクープチューブ３０の先端３０ａが半径方向外側に移動すると、作動流体の量が減り、スクープチューブ３０の先端３０ａが半径方向内側に移動すると、作動流体の量が増える。このように、アクチュエータ３１でスクープチューブ３０を操作することによって、流体室５内の作動流体の量、すなわち、出力軸１２の回転速度を変えることができる。
【００２０】
インペラ１の回転によって作動流体に遠心力が付与されると、作動流体の圧力が上がり、インペラ１およびランナ２にはスラスト力が作用する。したがって、駆動軸１１は、２つのラジアル軸受４０，４１および１つのスラスト軸受４２によって回転自在に支持されている。同様に、出力軸１２も、２つのラジアル軸受４５，４６および１つのスラスト軸受４７によって回転自在に支持されている。
【００２１】
流体継手は、ラジアル軸受４０，４１，４５，４６およびスラスト軸受４２，４７に潤滑油を供給する潤滑油供給システム５０を備えている。潤滑油供給システム５０は、潤滑油を冷却するための油冷却装置５４と、この油冷却装置５４を貫通して延びる潤滑油供給ライン５１と、潤滑油供給ライン５１に接続された油ポンプ５３を備えている。本実施形態では、油ポンプ５３は、入力軸１５に連結され、入力軸１５の回転に伴って運転されるギヤポンプである。潤滑油は、油ポンプ５３によって潤滑油供給ライン５１を通って油冷却装置５４に移送され、ここで冷却水によって冷却される。冷却された潤滑油は、さらに潤滑油供給ライン５１を通ってラジアル軸受４０，４１，４５，４６およびスラスト軸受４２，４７に供給される。冷却された潤滑油は、入力軸１５を支持するラジアル軸受１６，１７にも供給される。
【００２２】
図２は、駆動軸１１を支持するラジアル軸受４０およびスラスト軸受４２を示す縦断面図である。図２に示すように、ラジアル軸受４０とスラスト軸受４２は隣接している。潤滑油供給ライン５１は２つの分岐通路５１ａ，５１ｂに分かれ、分岐通路５１ａはラジアル軸受４０に、他方の分岐通路５１ｂはスラスト軸受４２に接続される。スラスト軸受４２に供給された潤滑油は、スラスト軸受４２の摺動面を流れ、スラスト軸受４２の上方に設けられた油排出路６０を通って、図示しない油タンク内に集められる。油タンクは、駆動軸１１および出力軸１２の下方に配置されている。
【００２３】
図３は、ラジアル軸受４０の縦断面図である。ラジアル軸受４０は、円筒状のスリーブから構成された滑り軸受である。ラジアル軸受４０は、駆動軸１１の外周面を支持する支持面６２と、スラスト軸受４２に面するスラスト軸受側端面６３と、スラスト軸受側端面６３とは反対側に位置する反スラスト軸受側端面６４とを有している。ラジアル軸受４０は、その外面から支持面６２まで延びる潤滑油供給口６５を有しており、この潤滑油供給口６５は上述した潤滑油供給ライン５１の分岐通路５１ａに半円環溝６１を介して連通している。潤滑油供給口６５は、ラジアル軸受４０の軸方向において、支持面６２の中央に位置している。潤滑油は、潤滑油供給口６５を通じて支持面６２に供給される。
【００２４】
ラジアル軸受４０の支持面６２には、スラスト軸受側端面６３に隣接した円環溝６８が形成されている。ラジアル軸受４０は、円環溝６８から反スラスト軸受側端面６４まで延びる油路６９を有している。円環溝６８は、支持面６２の周方向に延びる溝であり、油路６９は駆動軸１１の軸方向に延びる孔である。油路６９の一端は円環溝６８に接続され、他端は反スラスト軸受側端面６４で開口している。
【００２５】
図４は、ラジアル軸受４０の拡大断面図である。ラジアル軸受４０に導入された潤滑油は、支持面６２と駆動軸１１の外周面との間の微小な隙間を、スラスト軸受側端面６３および反スラスト軸受側端面６４に向かって流れる。スラスト軸受側端面６３に向かう潤滑油は、円環溝６８に到達し、さらに油路６９を通ってラジアル軸受４０から排出される。排出された潤滑油は、油タンクに集められる。
【００２６】
上述した本実施形態によれば、円環溝６８は、スラスト軸受側端面６３に隣接しているので、潤滑油は、ラジアル軸受４０の支持面６２の全体を流れることができる。したがって、潤滑油は、ラジアル軸受４０を十分に潤滑することができ、さらにはラジアル軸受４０の温度上昇を防止することができる。
【００２７】
油路６９の位置は特に限定されないが、図４に示すように、油路６９は、円環溝６８の最頂部に接続されていることが好ましい。これは、流体継手を起動するときに、ラジアル軸受４０の支持面６２にはある程度の潤滑油が存在していることが好ましいからである。潤滑油の流量が多い場合に潤滑油が滞りなくラジアル軸受４０から排出されるように、複数の油路６９を設けてもよい。
【００２８】
ラジアル軸受４０は、円環溝６８とスラスト軸受側端面６３との間に位置するシール面７０をさらに有している。このシール面７０は、円環溝６８に沿って延びる円周面であり、駆動軸１１の外周面に近接している。シール面７０は、スラスト軸受４２と円環溝６８との間に位置している。したがって、シール面７０は、スラスト軸受４２に供給された潤滑油がラジアル軸受４０に流入してしまうことを防止することができる。ラジアル軸受４０に供給された潤滑油は、スラスト軸受４２からの潤滑油に阻害されることなく、支持面６２、円環溝６８、および油路６９をこの順に移動する流れを形成することができる。さらに、シール面７０は、スラスト軸受４２に接触する前の冷却された潤滑油が円環溝６８および油路６９を通って排出されることを防止することができる。
【００２９】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００３０】
１      インペラ
２      ランナ
５      流体室
７      インペラケーシング
１１      駆動軸
１２      出力軸
１５      入力軸
１６，１７      ラジアル軸受
２１      大歯車
２２      小歯車
２５      作動流体循環システム
２６      流体冷却装置
２７      作動流体循環ライン
３０      スクープチューブ（すくい管）
３１      アクチュエータ
４０，４１，４５，４６      ラジアル軸受
４２，４７      スラスト軸受
５０      潤滑油供給システム
５１      潤滑油供給ライン
５３      油ポンプ
５４      油冷却装置
６１      半円環溝
６２      支持面
６３      スラスト軸受側端面
６４      反スラスト軸受側端面
６５      潤滑油供給口
６８      円環溝
６９      油路
７０      シール面
【図１】
2017101759.tif 000003
【図２】
2017101759.tif 000004
【図３】
2017101759.tif 000005
【図４】
2017101759.tif 000006