JP2014533342A - 流体動圧スラスト軸受 - Google Patents
流体動圧スラスト軸受 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014533342A JP2014533342A JP2014540406A JP2014540406A JP2014533342A JP 2014533342 A JP2014533342 A JP 2014533342A JP 2014540406 A JP2014540406 A JP 2014540406A JP 2014540406 A JP2014540406 A JP 2014540406A JP 2014533342 A JP2014533342 A JP 2014533342A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bearing
- thrust bearing
- shaft
- collar
- lubrication gap
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
- F01D25/166—Sliding contact bearing
- F01D25/168—Sliding contact bearing for axial load mainly
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/18—Lubricating arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/056—Bearings
- F04D29/057—Bearings hydrostatic; hydrodynamic
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/12—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load
- F16C17/18—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement characterised by features not related to the direction of the load with floating brasses or brushing, rotatable at a reduced speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
- F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
- F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
- F16C33/10—Construction relative to lubrication
- F16C33/1025—Construction relative to lubrication with liquid, e.g. oil, as lubricant
- F16C33/106—Details of distribution or circulation inside the bearings, e.g. details of the bearing surfaces to affect flow or pressure of the liquid
- F16C33/1075—Wedges, e.g. ramps or lobes, for generating pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/50—Bearings
- F05D2240/53—Hydrodynamic or hydrostatic bearings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/23—Gas turbine engines
- F16C2360/24—Turbochargers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Support Of The Bearing (AREA)
Abstract
軸受ハウジング(20)内に回転可能に軸支された軸(40)を軸支する流体動圧スラスト軸受は、軸受ハウジングの軸方向ストッパ(21)と、軸と一緒に回転する軸受カラー(10)とを備える。軸方向ストッパ(21)と軸受カラー(10)との間に、異形成形された円形リング面と平らな滑り面(11)とにより画定された、潤滑油が供給された潤滑隙間(52)が形成されている。異形成形された円形リング面(31)及び滑り面(11)は、潤滑隙間(52)が半径方向外向きに軸方向に関して狭くなるように、形成されている。これにより軸受カラーにおいて運転時に生じる温度変形並びに遠心力、推進力及び別の力による変形を補整することができる。
Description
本発明は、例えば流体機械、特に排ガスターボチャージャに使用されるような、回転する軸の流体動圧スラスト軸受の分野に関する。
背景技術
高速で回転するローラに軸方向の推進力が加えられる場合、支持能力のあるスラスト軸受が用いられる。例えば排ガスターボチャージャのような流体機械では、例えば、流体動圧スラスト軸受は、流れに起因する高い軸方向力を吸収するため、又、軸方向で軸を案内するために用いられる。そのような用途において傾き姿勢補整能力及び摩耗特性を改善するために、流体動圧スラスト軸受において、軸回転数で回転する軸受カラーと、非回転の、軸受ハウジングにおける軸方向ストッパとの間に、潤滑油の中で支持されずに浮動するディスク、いわゆる浮動ディスクを用いることができる。回転する軸受カラーと浮動ディスクとの間、並びに浮動ディスクと、停止している、軸受ハウジングにおける軸方向ストッパとの間の潤滑隙間は、好適には、それぞれ異形成形された円形リング面と、異形成形された円形リング面に対向する平らな滑り面とにより画定されている。異形成形された円形リング面は、スラスト軸受の支持力にとって決定的な、潤滑隙間内の増圧の最適化に役立つ。半径方向内側に位置する域で、異形成形された円形リング面に供給される潤滑油を分配するために、半径方向外向きに通じる複数の潤滑油溝が設けられている。潤滑油溝の隣に、潤滑隙間を周方向で狭くするテーパ面が形成されており、テーパ面を介して、潤滑油溝に導入された潤滑油が流出する。この場合、潤滑油は、できるだけ潤滑油溝の半径方向高さ全体にわたってテーパ面に案内される。スラスト軸受の支持能力にとって必要な増圧は、主にテーパ面の域で行われる。周方向でテーパ面の隣にランド面が形成されており、ランド面は、平らな面を有し、ランド面は、異形成形された円形リング面の支持面を構成する。
高速で回転するローラに軸方向の推進力が加えられる場合、支持能力のあるスラスト軸受が用いられる。例えば排ガスターボチャージャのような流体機械では、例えば、流体動圧スラスト軸受は、流れに起因する高い軸方向力を吸収するため、又、軸方向で軸を案内するために用いられる。そのような用途において傾き姿勢補整能力及び摩耗特性を改善するために、流体動圧スラスト軸受において、軸回転数で回転する軸受カラーと、非回転の、軸受ハウジングにおける軸方向ストッパとの間に、潤滑油の中で支持されずに浮動するディスク、いわゆる浮動ディスクを用いることができる。回転する軸受カラーと浮動ディスクとの間、並びに浮動ディスクと、停止している、軸受ハウジングにおける軸方向ストッパとの間の潤滑隙間は、好適には、それぞれ異形成形された円形リング面と、異形成形された円形リング面に対向する平らな滑り面とにより画定されている。異形成形された円形リング面は、スラスト軸受の支持力にとって決定的な、潤滑隙間内の増圧の最適化に役立つ。半径方向内側に位置する域で、異形成形された円形リング面に供給される潤滑油を分配するために、半径方向外向きに通じる複数の潤滑油溝が設けられている。潤滑油溝の隣に、潤滑隙間を周方向で狭くするテーパ面が形成されており、テーパ面を介して、潤滑油溝に導入された潤滑油が流出する。この場合、潤滑油は、できるだけ潤滑油溝の半径方向高さ全体にわたってテーパ面に案内される。スラスト軸受の支持能力にとって必要な増圧は、主にテーパ面の域で行われる。周方向でテーパ面の隣にランド面が形成されており、ランド面は、平らな面を有し、ランド面は、異形成形された円形リング面の支持面を構成する。
このようなスラスト軸受の例は、特に英国特許出願公開第1095999号明細書、欧州特許出願公開第0840027号明細書、欧州特許出願公開第1199486号明細書、欧州特許出願公開第1644647号明細書及び欧州特許出願公開第2042753号明細書に認められる。浮動ディスクの半径方向の案内は、例えば欧州特許公開第0840027号明細書に開示されているように、浮動ディスクに組み込まれたラジアル軸受により、回転するボディ、つまり軸もしくは軸受カラー上で行われる、又、例えば欧州特許公開第1199486号明細書に開示されているように、位置固定の、回転するボディを同心に包囲する軸受カラー上で行われる。そのような流体動圧スラスト軸受の潤滑は、通常、固有の潤滑油システムからの潤滑油を用いて、又は、排ガスターボチャージャでは、排ガスターボチャージャに接続された内燃機関の潤滑油システムを介して行われる。
従来慣用のスラスト軸受の全ての支持面は、冷間状態、つまり停止状態で、ロータの回転軸線に対して垂直に、又、少なくとも相互に平行に位置する。運転時に、支持面は、温度勾配、遠心力、推進力及び別の力により変形する可能性がある。軸受支持面のこのような変形は、軸受の支持力を損なう恐れがある。カラースラスト軸受のカラー上の温度勾配が、特に大きな影響を有する。軸に対して半径方向に突出するカラーは、支持面と背面との間の温度差に基づいて傘状に変形する。このような変形は、特に低い油供給圧の場合に、浮動ディスクに対するカラースラスト軸受の接触を生じさせることがある。温度勾配に基づく変形は、従来慣用のカラースラスト軸受構造と相俟って特に問題である。というのも変形が外側に対して拡がる潤滑隙間の原因となるかである。一方では、このような位置関係は、幾何学的な理由から支持能力を減少させ、他方では、このような位置関係は、半径方向外向きの潤滑油の流出抵抗が低減されるので、半径方向の遠心力に起因する増圧を低下させる。
発明の概要
従って、本発明の課題は、軸受ハウジング内に回転可能に軸支された軸を軸支する流体動圧スラスト軸受の支持能力を改善することである。
従って、本発明の課題は、軸受ハウジング内に回転可能に軸支された軸を軸支する流体動圧スラスト軸受の支持能力を改善することである。
支持面が少なくとも半径方向外側域で相互に傾斜して配置されていることにより、スラスト軸受の支持面の間に形成された隙間が半径方向外向きに狭窄されて形成されると、運転時に、回転する支持面の前述の変形に基づいて支持面の相対的な傾斜姿勢が低減する。半径方向外域の狭窄が低減され、その結果、支持面は、運転時に均一に対向して位置する。
例えば円錐形の、つまり対向する支持面に向けて傾けられた軸受面を有する軸受カラーが製作される場合、カラースラスト軸受の温度変形を補整することができる。補整時に、遠心力、推進力及び別の力による変形も考慮しなければならない。
カラースラスト軸受変形が運転時点に関連しているので、潤滑隙間は、所定の運転状況下で半径方向に小さくなる。この状況は、昨今の拡張される潤滑隙間よりも好適である。というもの支持能力はあまり低減されず、遠心力に起因する半径方向の増圧が促進されるからである。
温度勾配、遠心力、推進力及び別の力による支持面変形に基づく補整は、浮動ディスクで、もしくは浮動ディスクを有しないスラスト軸受では軸受ハウジングの軸方向ストッパで行ってもよい。軸受ハウジングにおける軸受ストッパの域における、場合によっては生じる温度に起因する変形は、カラースラスト軸受と同様の形で行われてよい。
両面で円錐形の浮動ディスク、又は極めて薄い、運転時に変化する幾何学比に適合する浮動ディスクが用いられる場合、カラースラスト軸受変形は、軸受ハウジングにおける軸方向ストッパの円錐形の構成により補整することもできる。
変形の補整のおかげで、スラスト軸受は、隣り合う軸受部分に対する浮動ディスク又は軸受カラーもしくは浮動ディスクを有しないスラスト軸受ではスラスト軸受の接触に対してより頑丈になる。ターボチャージャは、運転がより確実になり、摩耗に起因するコストを削減することができる。
以下に、図示の態様に基づいて本発明の実施の形態を詳説する。
実施を実施するための形態
図1には、背景技術による流体動圧スラスト軸受が示されており、図面の右側部分に、回転軸に沿って軸方向に延在する断面で、スラスト軸受の主要な3つの構成要素が看取される。軸受カラー10は、回転する軸40に被せ嵌められている、又は、選択的に軸に材料結合(材料結合とは例えば接着や溶接等の材料の力(原子、分子の力)に基づく結合を意味する)式に結合されている、もしくは軸と単一の部材から製作されており、軸と一緒に回転する。軸受ハウジング20における軸方向ストッパ21と軸受カラーとの間に、浮動ディスク30が配置されている。一方では軸方向ストッパと浮動ディスクとの間に、他方では浮動ディスクと軸受カラーとの間に、それぞれ1つの潤滑隙間が形成されており、潤滑隙間には、支持面の間に薄い潤滑油層が存在する。図示の態様では、軸方向ストッパにおける支持面22及び軸受カラーにおける支持面11は、周方向に平らに形成された滑り面をそれぞれ有し、これに対して浮動ディスクの両支持面は、異形成形された円形リング面の一部である。両潤滑隙間の基本構造は、本発明に係る、浮動ディスクを備える流体動圧スラスト滑り軸受の後述の全ての態様にも取り入れられる。これら全ての態様に当てはまるが、滑り面及び異形成形された円形リング面は、潤滑隙間の一方又は両方で、潤滑隙間のそれぞれ別の側に配置してよいので、例えば浮動ディスクは、両側で、それぞれ平らな滑り面を有し、これに対して異形成形された円形リング面は、軸受カラーの支持面及び軸受ハウジングの軸方向ストッパに取り付けられている。浮動ディスクを有しない態様では、相応に、異形成形された円形リング面が回転する軸受カラーに配置され、平らな滑り面が軸受ハウジングの軸方向ストッパに配置される、又は、場合によってはその逆に、つまり平らな滑り面が回転する軸受カラーに配置され、異形成形された円形リング面が軸受ハウジングの軸方向ストッパに配置される。
図1には、背景技術による流体動圧スラスト軸受が示されており、図面の右側部分に、回転軸に沿って軸方向に延在する断面で、スラスト軸受の主要な3つの構成要素が看取される。軸受カラー10は、回転する軸40に被せ嵌められている、又は、選択的に軸に材料結合(材料結合とは例えば接着や溶接等の材料の力(原子、分子の力)に基づく結合を意味する)式に結合されている、もしくは軸と単一の部材から製作されており、軸と一緒に回転する。軸受ハウジング20における軸方向ストッパ21と軸受カラーとの間に、浮動ディスク30が配置されている。一方では軸方向ストッパと浮動ディスクとの間に、他方では浮動ディスクと軸受カラーとの間に、それぞれ1つの潤滑隙間が形成されており、潤滑隙間には、支持面の間に薄い潤滑油層が存在する。図示の態様では、軸方向ストッパにおける支持面22及び軸受カラーにおける支持面11は、周方向に平らに形成された滑り面をそれぞれ有し、これに対して浮動ディスクの両支持面は、異形成形された円形リング面の一部である。両潤滑隙間の基本構造は、本発明に係る、浮動ディスクを備える流体動圧スラスト滑り軸受の後述の全ての態様にも取り入れられる。これら全ての態様に当てはまるが、滑り面及び異形成形された円形リング面は、潤滑隙間の一方又は両方で、潤滑隙間のそれぞれ別の側に配置してよいので、例えば浮動ディスクは、両側で、それぞれ平らな滑り面を有し、これに対して異形成形された円形リング面は、軸受カラーの支持面及び軸受ハウジングの軸方向ストッパに取り付けられている。浮動ディスクを有しない態様では、相応に、異形成形された円形リング面が回転する軸受カラーに配置され、平らな滑り面が軸受ハウジングの軸方向ストッパに配置される、又は、場合によってはその逆に、つまり平らな滑り面が回転する軸受カラーに配置され、異形成形された円形リング面が軸受ハウジングの軸方向ストッパに配置される。
異形成形された円形リング面の構造は、図1の左側部分から看取され、左側部分では、浮動ディスクは90°回されているので、一方からみた図で、浮動ディスクの端面の1つが看取される。
異形成形された円形リング面は、スラスト軸受の支持力にとって決定的な、支持面の間の潤滑隙間における増圧の最適化に用いられる。円形リング面の異形成形部は、半径方向内側域で異形成形された円形リング面に供給される潤滑油を分配するための、半径方向外向きに通じる潤滑油溝33をそれぞれ1つ有する複数のセグメントを備える。異形成形された円形リング面の、黒色の矢印で示唆した回転方向とは逆向きに、潤滑油溝33の隣に、潤滑隙間を周方向で狭くするテーパ面34が形成されており、テーパ面34を介して、潤滑油溝33に導入された潤滑油が、太い矢印に従って流出する。この場合、潤滑油は、できるだけ潤滑油溝33の半径方向高さ全体にわたってテーパ面34に案内される。スラスト軸受の支持性能にとって必要な増圧は、主にテーパ面の域で行われる。周方向でテーパ面34に隣接してランド面35が形成されており、ランド面35は、前述の滑り面としての対向輪郭に対して最小間隔を有する平面を含む。従って、潤滑隙間の軸方向の延伸長さ(幅)は、ランド面35と、これに対向する滑り面との間の間隔と云うことができる。潤滑油溝内並びにテーパ面にわたる半径方向の増圧の最適化のために、潤滑油溝及びテーパ面は、半径方向外向きに、潤滑隙間を狭くするウェブで終端されていてよい。この場合、ウェブは、典型的には、ランド面の高さまで位置するので、ランド面及びウェブは同一平面上に位置する。
以下の記載の態様において、潤滑油溝及びテーパ面の構成は考慮されない。相応に、以下に、異形成形された円形リング面及び滑り面の概念はもはや適用されない。しかし実際の使用のために、潤滑隙間が、前述のように、好適にはそれぞれ異形成形された円形リング面と平らな滑り面とにより画定されていることを指摘しておく。以下において適用される有効支持面の概念では、異形成形された円形リング面の、概してランド面と云われる域を意味している。ランド面は、典型的には、潤滑油の流れ方向でみて、テーパ面に続いて位置する。
図1において、又、図2に拡大して示された詳細図に示唆されているように、スラスト軸受の支持面は、冷間状態で、つまりロータの停止状態で、ロータの回転軸線に対して垂直に、又、少なくとも相互に平行に構成されている。運転時に、軸受カラーにおける支持面は、温度勾配、遠心力、推進力及び別の力により変形され得る。軸に対して半径方向に突出するカラーは、スラスト軸受に関係する支持面と、この支持面とは反対側の背面との間の温度差に基づいて傘状に変形する。この変形は、図2において破線で示唆されたように、半径方向内側域で浮動ディスクに対するカラー軸受の接触を招くことがある。なぜならばスラスト軸受の半径方向外向きに拡がる支持面31,11’及びこれに伴う妨げられない潤滑油の流出に基づいて、特に十分な潤滑油を補充することができない低い油供給圧の場合に、潤滑隙間の支持力が弱まるからである。
図3には、本発明の第1の態様による流体動圧スラスト滑り軸受が概略的に示されている。図3の態様では、有効支持面31は、浮動ディスク30の、軸受カラーに向いた側で、厳密に半径方向に、つまり軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整されている。これに対して軸受カラーの支持面11は、浮動ディスク30に向けて傾けられて成形されているので、潤滑隙間52の半径方向外側域に軸方向の狭窄部が生じる。軸受カラーの支持面11の傾きは、本態様では、以下に説明する別の態様と同様に、均等な真っ直ぐな傾き又はカーブ状の傾きにより実現してよい。図面において、回転する構成要素の変形並びに潤滑隙間の狭窄部は、大きく誇張して示されている。実際には、傾けられた構成要素の半径全体にわたる、本発明により設定された傾き角は、100分の数°の範囲にあり、これにより、例えば200ミリメートルの直径を有するディスクでは、100分の数ミリメートルの、半径方向外側縁部における潤滑隙間の狭窄部が生じる。運転中、軸受カラーの前述の温度上昇に基づいて、並びに、前述の力の作用により、軸受カラーの変形が生じる。この変形は、同じく破線で示唆されている。本発明によれば、冷間状態で浮動ディスクに向けて傾けられた軸受カラーの支持面11は、定格運転時に潤滑隙間52’の狭窄部の角度が低下し、軸受の両支持面31及び11’が相互に平行に延在するように、又は、冷間状態に対して弱く現れる潤滑隙間の狭窄を維持しつつ、少なくとも相互に略平行に延在するように、延在している。冷間状態で、つまり停止状態や低い回転数の場合でも、本発明に係るスラスト滑り軸受の構成が半径方向外側域で潤滑隙間の狭窄をもたらすことは、問題ではない。というのも堰塞された潤滑油が追加的な増圧をもたらすからである。
図4には、本発明の第2の態様による流体動圧スラスト滑り軸受が概略的に示されている。図4の態様では、軸受カラーの支持面11は、厳密に半径方向に、つまり軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整されている。このために、本態様では、支持面31は、浮動ディスク30の、軸受カラーに向いた側で、軸受カラー10に向けて傾けられて形成されているので、潤滑隙間52の半径方向外側域で同様に軸方向の狭窄部が生じる。従って、浮動ディスクは、軸受カラーに向いた側で円錐形に形成されており、これに対して浮動ディスクは、別の、軸受ハウジングにおける軸方向ストッパに向いた側で、軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整されている。運転時に、軸受カラーの前述の温度上昇並びに前述の力の作用により、軸受カラーの変形が生じる。この変形は、同じく破線で示唆されている。本発明によれば、冷間状態で、軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整された、軸受カラーの支持面11は、定格運転時に潤滑隙間52’の狭窄部の角度が低下し、軸受の両支持面31及び11’が相互に平行に又は略平行に延在するように、曲がる。
図5〜図8に示された態様では、浮動ディスク30と軸受カラー10との間の潤滑隙間52の他に、軸方向ストッパ21と浮動ディスク30との間の潤滑隙間51も、半径方向外側域に軸方向の狭窄部を有して形成されている。
図5には、本発明の第3の態様による流体動圧スラスト滑り軸受が概略的に示されている。図5の態様では、浮動ディスク30の、軸受カラーに向いた側の支持面31は、厳密に半径方向に、つまり軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整されている。これに対して軸受カラーの支持面11は、浮動ディスク30に向けて傾けられて成形されているので、潤滑隙間52の半径方向外側域に軸方向の狭窄部が生じる。同様に半径方向外側域に軸方向の狭窄部を有する第2の潤滑隙間は、浮動ディスク30の、軸方向ストッパに向いた側の、厳密に半径方向に、つまり軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整された支持面32と、軸受ハウジングにおける軸方向ストッパ21の、浮動ディスク30に向けて傾けられた支持面22との間を延在している。従って、浮動ディスクに、軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整された、相互に平行に延在する2つの面が設けられている。運転時に、軸受カラーの前述の温度上昇に基づいて、並びに前述の力の作用により、軸受カラー10の変形が生じる。この変形は、同じく破線で示唆されている。本発明によれば、冷間状態で浮動ディスク30に向いて傾けられた、軸受カラーの支持面11は、定格運転時に潤滑隙間52’の狭窄部の角度が低下し、軸受の両支持面31及び11’が相互に平行に又は略平行に延在するように、延在している。
図6には、本発明の第4の態様による流体動圧スラスト滑り軸受が概略的に示されている。図6の態様は、前述の態様とは異なり、軸受カラーの支持面11が厳密に半径方向に、つまり軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整されていて、これに対して浮動ディスク30の、軸受カラーに向いた側の支持面31が軸受カラー10に向けて傾けられて形成されている。同様に半径方向外側域に軸方向の狭窄部を有する第2の潤滑隙間は、同様に浮動ディスクの、軸方向ストッパに向いた側の、厳密に半径方向に、つまり軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整された支持面32と、軸受ハウジングにおける軸方向ストッパ21の、浮動ディスク30に向けて傾けられた支持面22との間を延在している。従って、浮動ディスクは、軸受カラーに向いた側で円錐形に形成されており、これに対して浮動ディスクは、別の、軸受ハウジングにおける軸方向ストッパに向いた側で、軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整されている。運転時に、軸受カラーの前述の温度上昇に基づいて、並びに前述の力の作用により、軸受カラーの変形が生じる。この変形は、同じく破線で示唆されている。本発明によれば、冷間状態で軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整された、軸受カラーの支持面11は、定格運転時に潤滑隙間52’の狭窄部の角度が低下し、軸受の両支持面31及び11’が相互に平行に又は略平行に延在するように、曲がる。
図7には、本発明の第5の態様による流体動圧スラスト滑り軸受が概略的に示されている。図7の態様では、軸受カラーの支持面11は、厳密に半径方向に、つまり軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整されている。これに対して浮動ディスク30の、軸受カラーに向いた側の支持面31は、軸受カラー10に向けて傾けられて形成されているので、潤滑隙間52の半径方向外側域に軸方向の狭窄部が生じる。同様に半径方向外側域に軸方向の狭窄部を有する第2の潤滑隙間は、軸受ハウジングにおける軸方向ストッパ21の、厳密に半径方向に、つまり軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整された支持面と、浮動ディスクの、軸方向ストッパに向いた側の、軸方向ストッパに向いて傾斜した支持面32との間を延在している。従って、浮動ディスク30は、両側で円錐形に形成されている。運転時に、軸受カラーの前述の温度上昇に基づいて、並びに前述の力の作用により、軸受カラー10の変形が生じる。この変形は、同じく破線で示唆されている。本発明によれば、冷間状態で軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整された、軸受カラーの支持面11は、定格運転時に潤滑隙間52’の狭窄部の角度が低下し、軸受の両支持面31及び11’が相互に平行に又は略平行に延在するように、曲がる。
図8には、本発明の第6の態様による流体動圧スラスト滑り軸受が概略的に示されている。図8の態様は、前述の態様とは異なり、浮動ディスク30の、軸受カラーに向いた側の支持面31は、厳密に半径方向に、つまり軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整されており、これに対して軸受カラーの支持面11は、浮動ディスク30に向けて傾けられて成形されているので、同様に潤滑隙間52の半径方向外側域に軸方向の狭窄部が生じる。同様に半径方向外側域に軸方向の狭窄部を有する第2の潤滑隙間は、同様に軸受ハウジングにおける軸方向ストッパ21の、厳密に半径方向に、つまり軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整された支持面22と、浮動ディスクの、軸方向ストッパに向いた側の、軸方向ストッパに向いて傾けられた支持面32との間を延在している。従って、浮動ディスクは、軸受ハウジングの軸方向ストッパに向いた側で円錐形に形成されており、これに対して浮動ディスクは、別の、軸受カラーに向いた側で、軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整されている。運転時に、軸受カラーの前述の温度上昇に基づいて、並びに前述の力の作用により、軸受カラーの変形が生じる。この変形は、同じく破線で示唆されている。本発明によれば、冷間状態で浮動ディスクに向けて傾けられた、軸受カラーの支持面11は、定格運転時に潤滑隙間52’の狭窄部の角度が低下し、軸受の両支持面31及び11’が相互に平行に又は略平行に延在するように、延在している。
最後の2つの図面には、それぞれ浮動ディスクを有しない流体動圧スラスト滑り軸受が示されており、これらの態様では、支持面12が、回転する軸受カラー10に配置されており、支持面22が、軸受ハウジング20の軸方向ストッパ21に配置されている。これらの支持面の間に生じる潤滑隙間53は、本発明によれば、同様に半径方向外向きに収束するように形成されており、つまり潤滑隙間は半径方向外側域で先細りになっている。
図9に示された、本発明の第7の態様による流体動圧スラスト滑り軸受は、軸受カラー10の支持面12を有し、この支持面12は、軸受ハウジング20の軸受ストッパ21に向けて傾けられて成形されているので、潤滑隙間53の半径方向外側域に軸方向の狭窄部が生じる。軸受ハウジング20の軸方向ストッパ21の支持面22は、厳密に半径方向に、つまり軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整されている。運転時に、軸受カラーの前述の温度上昇に基づいて、並びに前述の力の作用により、同様に軸受カラーの変形が生じる。この変形は、同じく破線で示唆されている。本発明によれば、冷間状態で軸方向ストッパ21の支持面に向けて傾けられた、軸受カラーの支持面12は、定格運転時に潤滑隙間53’の狭窄部の角度が低下し、軸受の両支持面12’及び22が相互に平行に又は略平行に延在するように、延在している。
図10に示された、本発明の第8の態様による流体動圧スラスト滑り軸受は、軸受カラー10の支持面12を有し、この支持面12は、厳密に半径方向に、つまり軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整されている。これに対して軸受ハウジング20における軸方向ストッパ21の支持面22は、本態様では、軸受カラー10に向けて傾けられて形成されているので、同様に潤滑隙間53の半径方向外側域に軸方向の狭窄部が生じる。従って、軸方向ストッパは、軸受カラーに向いた側で円錐形に形成されている。運転時に、軸受カラーの前述の温度上昇に基づいて、並びに前述の力の作用により、同様に軸受カラーの変形が生じる。この変形は、同じく破線で示唆されている。本発明によれば、冷間状態で軸40の回転軸線に対して垂直に方向調整された、軸受カラー10の支持面12は、定格運転時に潤滑隙間53’の狭窄部の角度が低下し、軸受の両支持面12’及び22が相互に平行に又は略平行に延在するように、曲がる。
全ての態様において、複数の支持面のそれぞれ1つは、軸の回転軸線に対して垂直に方向調整された平面から逸れて延在するものとして記載されており、別の支持面は、厳密に半径方向に、つまり軸の回転軸線に対して垂直に方向調整された平面に沿って延在するものとして記載されている。本発明によれば、狭窄する潤滑隙間は、各支持面の両方が、軸の回転軸線に対して垂直に方向調整された各平面から逸れるが、相互に所定の角度を成して位置することによっても実現することができる。例えば、浮動ディスクを有する態様では、浮動ディスクの、軸受カラーに向いた側の支持面及び軸受カラーにおける支持面が、軸の回転軸線に対して垂直に方向調整された平面に対して、潤滑隙間に向けて傾けられて延在して、そうして狭窄する潤滑隙間を画定してよい。
前述の全ての態様においてそれぞれ支持面しか言及されなかったが、各潤滑隙間を画定する構成要素の一方または両方が潤滑油溝とテーパ面とランド面とを有する異形成形された表面を含む場合、用語「支持面」とはそれぞれランド面と云われる異形成形された表面の範囲を意味することを再度指摘しておく。ランド面を有しない場合、支持面は、テーパ面の最大***部に沿ってそれぞれ次の潤滑油溝への移行域に延在している。
10 軸受カラー
11,12 軸受カラーの支持面
11’,12’軸受カラーの支持面(運転状態)
20 軸受ハウジング
21 軸方向ストッパ
22 滑り面
30 浮動ディスク
31,32 浮動ディスクの支持面
33 潤滑油溝
34 テーパ面
35 ランド面
40 軸
51 軸方向ストッパと浮動ディスクとの間の潤滑隙間
52 浮動ディスクと軸受カラーとの間の潤滑隙間
52’ 浮動ディスクと軸受カラー(運転状態)との間の潤滑隙間
53 軸方向ストッパと軸受カラーとの間の潤滑隙間
53’ 軸方向ストッパと軸受カラー(運転状態)との間の潤滑隙間
11,12 軸受カラーの支持面
11’,12’軸受カラーの支持面(運転状態)
20 軸受ハウジング
21 軸方向ストッパ
22 滑り面
30 浮動ディスク
31,32 浮動ディスクの支持面
33 潤滑油溝
34 テーパ面
35 ランド面
40 軸
51 軸方向ストッパと浮動ディスクとの間の潤滑隙間
52 浮動ディスクと軸受カラーとの間の潤滑隙間
52’ 浮動ディスクと軸受カラー(運転状態)との間の潤滑隙間
53 軸方向ストッパと軸受カラーとの間の潤滑隙間
53’ 軸方向ストッパと軸受カラー(運転状態)との間の潤滑隙間
Claims (9)
- 軸受ハウジング(20)の軸方向ストッパ(21)と、
軸と一緒に回転する軸受カラー(10)と、
を備える、前記軸受ハウジング(20)内に回転可能に軸支された前記軸(40)を軸支する流体動圧スラスト軸受であって、
前記軸方向ストッパ(21)と前記軸受カラー(10)との間に、異形成形された円形リング面と、該異形成形された円形リング面に対向する、平らな滑り面(22)とにより画定された、潤滑油が供給される少なくとも1つの潤滑隙間(51,52,53)が形成されており、異形成形された前記円形リング面は、前記軸(40)を中心に回転するように、又は前記軸(40)と一緒に回転するように構成されており、前記円形リング面の異形成形部は、半径方向に延在する潤滑油溝(33)と、周方向で前記潤滑油溝(33)に接続されたテーパ面(34)と、周方向で前記テーパ面(34)に隣接するランド面(35)とをそれぞれ1つ有する複数のセグメントを備える、流体動圧スラスト軸受において、
少なくとも1つの潤滑隙間(51,52,53)において、前記ランド面(35)及び平らな前記滑り面(22)が、前記ランド面(35)と平らな前記滑り面(22)とにより画定された潤滑隙間(52)が半径方向外向きに軸方向に関して狭くなるように、形成されていることを特徴とする、流体動圧スラスト軸受。 - 半径方向外向きに狭くなる潤滑隙間(51,53)を画定する、前記軸方向ストッパの平らな滑り面(22)は、少なくとも半径方向外側部分で、回転軸線に対して垂直に位置する平面から逸れて、前記軸受カラー(10)に向けて傾けられて形成されている、請求項1記載の流体動圧スラスト軸受。
- 半径方向外向きに狭くなる潤滑隙間(52,53)を画定する、前記軸受カラー(10)の平らな滑り面(22)は、回転軸線に対して垂直に位置する平面から逸れて、前記軸方向ストッパ(21)に向けて傾けられて形成されている、請求項1又は2記載の流体動圧スラスト軸受。
- 軸方向で前記軸方向ストッパ(21)と前記軸受カラー(10)と間に浮動ディスク(30)が配置されており、異形成形された円形リング面と、該円形リング面に対向する平らな滑り面(22)とにより画定された、半径方向外向きに狭くなる潤滑隙間(52)が、前記浮動ディスク(30)と前記軸受カラー(10)との間に形成されている、請求項1から3までのいずれか1項記載の流体動圧スラスト軸受。
- 前記浮動ディスク(30)の異形成形された円形リング面及び前記軸受カラー(10)の平らな滑り面は、半径方向外向きに狭くなる潤滑隙間(52)を画定し、平らな滑り面は、少なくとも半径方向外側部分で、回転軸線に対して垂直に位置する平面から逸れて、前記軸方向ストッパ(21)に向けて傾けられて形成されている、請求項4記載の流体動圧スラスト軸受。
- 前記軸方向ストッパ(21)と前記浮動ディスク(30)とにより別の潤滑隙間(51)が画定されており、別の潤滑隙間(51)を画定する、前記軸方向ストッパ(21)の平らな滑り面(22)は、回転軸線に対して垂直に位置する平面から逸れて、前記浮動ディスク(30)に向けて傾けられて形成されている、請求項4又は5記載の流体動圧スラスト軸受。
- ハウジング(20)内で回転可能に軸支された軸(40)を有し、請求項1から6までのいずれか1項記載の流体動圧スラスト軸受を備える、流体機械。
- ハウジング(20)内で回転可能に軸支された軸(40)を有し、請求項1から6までのいずれか1項記載の流体動圧スラスト軸受を備える、排ガスターボチャージャ。
- 軸受カラー(10)及び軸(40)が材料結合式に相互に結合されている、又は、単一の部材から製作されている、請求項8記載の排ガスターボチャージャ。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011085681.1 | 2011-11-03 | ||
DE102011085681A DE102011085681A1 (de) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | Hydrodynamisches Axiallager |
PCT/EP2012/071729 WO2013064638A1 (de) | 2011-11-03 | 2012-11-02 | Hydrodynamisches axiallager |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014533342A true JP2014533342A (ja) | 2014-12-11 |
Family
ID=47222025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014540406A Withdrawn JP2014533342A (ja) | 2011-11-03 | 2012-11-02 | 流体動圧スラスト軸受 |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140241887A1 (ja) |
EP (1) | EP2773877A1 (ja) |
JP (1) | JP2014533342A (ja) |
KR (1) | KR20140083051A (ja) |
CN (1) | CN103906936A (ja) |
BR (1) | BR112014010582A2 (ja) |
CA (1) | CA2852164A1 (ja) |
DE (1) | DE102011085681A1 (ja) |
HK (1) | HK1199084A1 (ja) |
SG (1) | SG11201401938WA (ja) |
WO (1) | WO2013064638A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017089721A (ja) * | 2015-11-06 | 2017-05-25 | トヨタ自動車株式会社 | 回転軸の支持構造 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE540190C2 (en) * | 2015-04-30 | 2018-04-24 | Scania Cv Ab | A sealing arrangement for a hydrodynamic machine |
DE102015215306B4 (de) * | 2015-08-11 | 2018-08-02 | Siemens Healthcare Gmbh | Flüssigmetall-Gleitlager |
US10113586B2 (en) * | 2015-10-16 | 2018-10-30 | Ford Global Technologies, Llc | Hydrodynamic axial plain bearing |
GB2547008B (en) * | 2016-02-04 | 2020-07-29 | Rolls Royce Plc | Balancing of axial thrust forces within a gas turbine engine |
DE102017102420A1 (de) * | 2017-02-08 | 2018-08-09 | Abb Turbo Systems Ag | Gleitlagerung mit hydrodynamischer axialsicherung |
EP3655671B1 (de) * | 2017-07-19 | 2021-09-08 | Konzelmann GmbH | Hydrodynamisch wirkendes lager |
US10513928B2 (en) * | 2017-08-31 | 2019-12-24 | Flowserve Management Company | Axial thrust balancing device |
WO2020038655A1 (de) * | 2018-08-21 | 2020-02-27 | Zf Friedrichshafen Ag | Anlaufelement für ein hydrodynamisches axiallager und hydrodynamisches axiallager |
JP7392620B2 (ja) * | 2020-09-30 | 2023-12-06 | 株式会社豊田自動織機 | 遠心圧縮機 |
WO2024104529A1 (de) * | 2022-11-15 | 2024-05-23 | Ihi Charging Systems International Gmbh | Axiallager zur lagerung einer rotierbaren welle und abgasturbolader mit einem axiallager |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1095999A (en) | 1964-05-28 | 1967-12-20 | Hawker Siddeley Canada Ltd | Improvements in fluid thrust bearing |
JPS5945850B2 (ja) * | 1979-07-13 | 1984-11-09 | 株式会社日立製作所 | スラスト軸受 |
JPH0575519U (ja) * | 1992-03-16 | 1993-10-15 | 三菱重工業株式会社 | 回転軸のスラストカラー |
JP3338117B2 (ja) * | 1993-04-28 | 2002-10-28 | 日本電産株式会社 | スピンドルモータおよび軸受け用部品の製造方法 |
DE19641673B4 (de) * | 1996-10-11 | 2005-09-01 | Abb Turbo Systems Ag | Axialgleitlager |
DE29624507U1 (de) * | 1996-10-11 | 2004-11-25 | Abb Turbo Systems Ag | Axialgleitlager |
EP1199486B1 (de) | 2000-10-17 | 2005-03-23 | ABB Turbo Systems AG | Hydrodynamisches Axiallager mit Schwimmscheibe |
JP2003056553A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-26 | Koyo Seiko Co Ltd | スラスト動圧軸受 |
JP2003222123A (ja) * | 2002-01-25 | 2003-08-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | テーパランドスラスト軸受およびそれを備えた回転機械 |
JP4340855B2 (ja) * | 2003-04-22 | 2009-10-07 | 株式会社ジェイテクト | 動圧発生用溝の製造方法 |
CN100402874C (zh) | 2003-07-05 | 2008-07-16 | 曼·B及W柴油机公开股份有限公司 | 推力滑动轴承 |
EP2042753A1 (de) * | 2007-09-26 | 2009-04-01 | ABB Turbo Systems AG | Hydrodynamisches Axiallager |
-
2011
- 2011-11-03 DE DE102011085681A patent/DE102011085681A1/de not_active Withdrawn
-
2012
- 2012-11-02 BR BR112014010582A patent/BR112014010582A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2012-11-02 WO PCT/EP2012/071729 patent/WO2013064638A1/de active Application Filing
- 2012-11-02 SG SG11201401938WA patent/SG11201401938WA/en unknown
- 2012-11-02 CN CN201280054248.5A patent/CN103906936A/zh active Pending
- 2012-11-02 KR KR1020147014511A patent/KR20140083051A/ko not_active Application Discontinuation
- 2012-11-02 JP JP2014540406A patent/JP2014533342A/ja not_active Withdrawn
- 2012-11-02 EP EP12790812.7A patent/EP2773877A1/de not_active Withdrawn
- 2012-11-02 CA CA2852164A patent/CA2852164A1/en not_active Abandoned
-
2014
- 2014-05-02 US US14/268,466 patent/US20140241887A1/en not_active Abandoned
- 2014-12-11 HK HK14112459.3A patent/HK1199084A1/xx unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017089721A (ja) * | 2015-11-06 | 2017-05-25 | トヨタ自動車株式会社 | 回転軸の支持構造 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013064638A1 (de) | 2013-05-10 |
CA2852164A1 (en) | 2013-05-10 |
DE102011085681A1 (de) | 2013-05-08 |
KR20140083051A (ko) | 2014-07-03 |
HK1199084A1 (en) | 2015-06-19 |
SG11201401938WA (en) | 2014-10-30 |
US20140241887A1 (en) | 2014-08-28 |
CN103906936A (zh) | 2014-07-02 |
EP2773877A1 (de) | 2014-09-10 |
BR112014010582A2 (pt) | 2017-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2014533342A (ja) | 流体動圧スラスト軸受 | |
CA2807351C (en) | Hydrodynamic axial bearing | |
JP5524427B2 (ja) | 過給機のスラスト軸受装置 | |
US9169866B2 (en) | Tilting pad bearing | |
JP4930290B2 (ja) | ティルティングパッド型ジャーナル軸受 | |
JP5863422B2 (ja) | スラスト軸受及び回転機械 | |
CN105697536A (zh) | 倾斜垫片轴承 | |
JP2009257445A (ja) | ティルティングパッドスラスト軸受 | |
JP2016109268A (ja) | ティルティングパッド型ジャーナル軸受 | |
JP5094833B2 (ja) | ティルティングパッドジャーナル軸受装置 | |
US10077802B2 (en) | Tilting pad journal bearing assembly | |
WO2017073343A1 (ja) | スラストフォイル軸受 | |
JP5922809B1 (ja) | ティルティングパッド軸受および回転機械 | |
WO2018016268A1 (ja) | フォイル軸受 | |
JP2017020571A (ja) | 半割スラスト軸受、及びそれを用いた軸受装置 | |
JP2008151239A (ja) | ティルティングパッド型軸受 | |
JP2015132333A (ja) | フォイル軸受 | |
WO2019087890A1 (ja) | ティルティングパッド軸受 | |
KR102240987B1 (ko) | 베어링 장치 및 회전기계 | |
JP2017026089A (ja) | ティルティングパッドジャーナル軸受 | |
JP5469978B2 (ja) | 遠心圧縮機 | |
JP2018017339A (ja) | フォイル軸受ユニット、およびこれに用いるフォイルと軸 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151015 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20160128 |