JPH06502237A

JPH06502237A - 間隔配置された軸受パッドを有する流体力学的軸受およびその製造方法

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Publication number: JPH06502237A
Application number: JP4510058A
Authority: JP
Inventors: アイド、ラセル　ディー．
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Priority date: 1991-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1994-03-10
Also published as: EP0533911A1; IL101439A0; AU658419B2; MX9201740A; CA2084998A1; EP0533911B1; IE920985A1; EP0533911A4; WO1992018783A1; CN1065913A; AU1779892A; ATE139828T1; DE69211795D1; ZA922406B; IL101439A; DE69211795T2; PT100383A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】間隔配置された軸受パッドを有する流体力学的軸受およびその製造方法「発明の背景Ｊ　一本願発明は、流体力学的軸受に関する。このような軸受においては、シャフトのような回転する対象物かオイル、空気、あるいは水のような圧力上昇させられる流体を介して、静止状の軸受バッドによって支持される。このような流体力学的軸受は、回転する対象物か動くとき、上記流体の頂部に沿って摺動しないという事実による利点かある。そのかわり、上記回転する対象物と接触状態にある上記の流体は、上記回転する対象物に対して粘性付着しており、上記流体の全体高さにわたって流体分子間の滑りあるいはせん断力によって動きか伴わされる。したかって、上記回転する対象物および上記流体の接触層か公知の速度で運動すると、上記流体の厚み方向中間部での速度は、公知の比率によって次第に減少し、やがて静止状軸受バットに対して接触する流体か上記軸受バンドに粘着して運動のない状態となる。軸受か回転する対象物を支持することによる荷重によって、上記軸受バットは上記回転する部材に対してわずかな角度で変位させられ、上記流体は楔状をした開口部内に引き込まれ、上記荷重を支持するに十分な圧力か流体フィルム内に生成させられる。このような事実は、船舶の流体タービンδよびプロペラシャフト用のスラスト軸受、ならびに、従前の流体力学的ジャーナル軸受において利用さ０ている。

スラスト軸受と、ラジアルあるいはジャーナル軸受の双方は、通常、軸心周りに間隔配置された軸支持バットによって特性を与えられる。スラスト軸受とジャーナル軸受のいずれについても、上記バットかその周りに間隔配置される軸線は、支持されるべきシャフトの長手軸線と大略において一致する。このような軸線は、主軸線と呼ぶことかできる。

理想的な流体力学的軸受においては、流体力学的楔は、軸受バット表面全体にわたって延び、流パＮフィルムは荷重を支持するにちょうど十分な厚みとなり、軸受の主軸線とシャフトの軸線とか芯合わせされ、先行縁と後続縁とに隣接する軸受バット表面の端部からの流体漏出か最小限となり、シャフトか回転を始めるとすぐに上記流体フィルムか生成され、かつ、スラスト軸受の場合には、各軸受ノくソトに対する荷重が均等となる。理想的な流体力学的軸受はいまだ達成されてはいないか、上記の目的のそれぞれを実質的に達成する軸受は、流体力学的軸受聾を最適化するように設計されるへきであると言われている。

本願発明は、時には移動可能なバット型軸受としても知られている流体力学的軸受およびこれを作製する方法に関するものである。一般的に、このような軸受は、相対的に動く部分の間に潤滑剤の楔状フィルムが形成されつるように二のこの軸受か動くことができるような手法によって取り付けられる。余分な流体は、望ましくない摩擦と動力損失を引き起こすので、流体厚みは、好ましくは最大荷重を支持するうえでちょうと十分なものとするべきである。このことは、上記楔の形態か最適化されている場合においても当てはまる。本質的に、上記！＜ノドは、このパッド表面の前方に位置する中心周りの枢動あるいは揺動をもって変位し、かつ、軸受摩擦が上記楔を広げようとする。上記楔の形態か最適化されると、上記楔は、上記パッド面全体にわたって延びるようになる。さらに、上記楔か可能な限り低速において、理想的にはシャフトか回転を始めるとすぐに形成される。

公知のパッド型ラジアル軸受においては、流体力学的楔を形成するへく軸受／くットを適正に変形させつるように軸受とこれに支持される回転対象物との間のすき間を正確に決定する必要があるとこれまで考えられてきた。このような厳密な許容公差を必要とすることは、特にガス潤滑軸受の製造において厄介なことである。ガス潤滑軸受についてのその他の問題点は、高速回転における流体フイノシムの破壊である。かかる問題は、ガス潤滑型流体力学的軸受の使用を制限してきｔこのである。

トランブラー氏に対する米国特許第３，１０７，９５５号明細書には、！＜ノド表面の前方に位置する中心周りの枢動あるいは揺動をもって変位するビーム支持された軸受バッドを持つ軸受の一例が開示されている。この軸受は、多くの従来技術の軸受のように、二次元モデルのバット変形にのみ基づいたものである。したかって、最適な楔形態か達成されない。

米国特許第２．１３７．４８７号明細書には、流体力学的に運動可能なパット型軸受か示されており、この軸受は、球面に沿ってそのパッドか摺動することにより、流体力学的楔か形成されるようになされる。多くの場合に、バットは固定されてしまい、かつ、対応する楔か形成されえない。グリーン氏に対する米国特許第３．９３０．６９１号明細書では、汚染および劣化の対象となるエラストマによる揺動か提案されている。

エトンオン氏に対する米国特許第４．０９９．７９９号明細書では、一体性のない片持ち部材て支持された弾性パッド型ガス軸受か開示されている。この軸受には、パッド表面と回転シャフトとの間に潤滑喫を生成するために、矩形の片持ちビーム上に支持されたバットか用いられている。アイトに対する米国特許第４゜４９６．２５１号明細書には、相対的に運動する部材間に潤滑剤の楔状フィルムか形成されるようにウェブ状帯状部をもって変形するバットか示されている。

米国特許第４，５１５，４８６号明細書には、多数の軸受パットを含み、そのそれぞれかエラストメリックな材料によって分離されるとともに、互いに接着された表面部材と支持部材とを持つ流体力学的スラストおよびジャーナル軸受か開示されている。

米国特許第４．５２６．４８２号明細書には、主として、潤滑手法の応用を意図した流体力学的軸受か開示されている。すなわち、この軸受は、流体内で作動するように設計されている。この流体力学的軸受には、荷重担持表面に中央部分か設けられており、この中央部分は軸受のその他の部分よりもより変形容易となっており、これか荷重のもとて変形して、高荷重を担持するべく流体の圧力ポケア・トを形成するようになっている。

アイトに対する米国特許第４，６７６．６６８号明細書には、軸受パットを、三方向への変形容易性を与える少なくとも一つの脚部によって支持部材から間隔をあけて配置することかできるということか示されている。動きの平面における変形容易性を与えるために、上記脚部は、上記パッド表面の前方において円錐の頂部あるいは交点をもつ円錐形状を形成するように内側に向けて角度をつ１ブらｎている。各脚部は、心振れを補償するための望まれる動きの方向Ｉこついて、比較的小さな断面係数を持っている。これらの教示は、ツヤ−ナル軸受とスラスト軸受の双方に適用可能である。この特許の開示には、当技術分野における著しし・刊屯か表れてはいるか、幾つかの欠点もある。このような欠点の一つには、支持構造および軸受バッドにパッド表面の変形を禁止する剛性かあるという、りかある。

さらに、上記の軸受構造は、単一部材とはなっていない。

上記の最後の二つの特許は、スラスト軸受とジャーナル軸受との間の固有かつ顛著な相違に関わらず、流体力学的なジャーナル軸受と流体力学的なスラスト軸受の間にある概念的な類似性か存在するということを示していることから、特（二興味深いものである。

本願は、部分的には、流体力学的スラスト軸受に関している。このような軸受における流体力学的楔か最適化されると、周方向に間隔配置される軸受のそれぞれに作用する荷重か実質的に均等化される。

現在のところ、最も広く用いられている流体力学的なスラスト軸受は、しＡわゆるキンゲスバリー・ソニータイブの軸受である。このシュータイプのキックスフ１リー軸受は、枢動さぜられるシューと、シャフトとともに回転し、上記のシューに荷重を与えるスラストカラーと、上記シューを支持するためのベースリングと、内部的な軸受要素を包含するとともに支持する）Ｘウジングあるいは取り付ｆブ体と、潤滑系と、冷却系とを含む複雑な構造によって特徴づけられている。

このよう−；複雑な構造の結果として、上記キンゲスバリー・ソニータイブの軸受は、象徴的にきわめて高価なものとなる。

上記の複雑なキンゲスバリー・シュータイブの軸受に代わるものとしては、図１９および図２０に示される一体型の台座状軸受がある。このような軸受は、池の軸受の中で、深井戸ポンプに採用されてきている。この比較的単純な構造は、明確な寸法が重要であるとは考えられてこなかったために、砂型鋳造あるし・はその他の大雑把な製造技術によって典型的には形成されている。図１９および２０に示されているように、この軸受は、周方向に延びる厚みを持った内側突起３８ＰＡを持つ平坦なベース３６ＰＡと、上記ベースから横断して伸びる複数の剛な脚部３４ＰＡと、各剛な脚部上に中心つけられたスラスト／り・ノド３２ＰＡと（二よって構造的に特徴づけられている。

［Ｄ２ＯＡは、矢印りの方向への対向するスラストランナーの動きに応答する図ｌ９および図２０の軸受の変形を模式的に示している。図２０Ａにおいて、（大きく強調して描かれた）変形後の位置は実線で描かれており、変形前の位置は仮想線で描かれている。図２０Ａの曲線ＰＤは、上記パッドの表面上の圧力分布を描いている。荷重のもとで、上記スラストパッドは図２ＯＡに示されているように開な脚部の周囲を傘状となって変形する。このような傘状の変形によって、部分的な流体力学的模のみか形成される。その結果、図２０Ａに示されているように、パッドの表面上の圧力分布は不均等なものとなる。したがって、上記の軸受は、スラストパッド面全体にわたって流体力学的な模が形成される軸受と比較して、流体力学的な利点か少なくなる。さらには、上記脚部の剛性と、平坦な変形不可能なベースとか、楔形態を最適化するに必要な変形を阻止する。上述のことは、図１９および図２０に示されるタイプの軸受か、キンゲスバリー軸受に比へて格段に安価であるにも関わらず、上記シュータイブの軸受に対して効果か少なく、その結果、商業的な成功を収めることかできなかった理由を説明しているということができる。

本願の発明者はまた、図１９および図２０に示される軸受とキンゲスバリー・シュータイブの軸受の双方における中央枢支の性質が、軸受を効果のないものとすることに寄与してしまっているということを見出した。上記の剛な中央枢支のゆえに、キンゲスバリー・シュータイブの軸受も、図１９および図２０に示される軸受も、検形態を最適化するべく６自由度で変形することができないということにもまた留意するべきである。このように、ある例においては、従来の軸受か６自由度で動くことかできるか、このような軸受は、６自由度に基づいて形成されておらず、あるいは、そのように設計されてはいないために、その結果としての性能能力は制限されたものとなるのである。

従来技術の流体力学的軸受は、しばしば、流体フィルムの破壊を引き起こす流体漏れに悩まされている。ラジアル軸受においては、上記の漏れは主として軸受パット表面の軸方向端部において起こる。スラスト軸受においては、上記の漏れは主として流体に作用する遠心力の結果として、パッド表面の外側周方向外周部において起こる。模の形態か最適化されると、流体漏れは最小となる。

「発明の要約」本願発明は、パッド型軸受およびその製造方法を開示する。好ましくは一体構造とされるこのパッド型軸受は、厚肉の壁をもったチューブ材あるいは円筒状ジャーナル部材からなる単一の部材から、変形容易なジャーナルまたはスラストパッドおよび支承構造を規定するべく小さな溝およびスリット、孔あるいは切り込みを軸受壁を貫通するようにしであるいはこの軸受壁上に機械加工をしあるいは形成することによって得ることかできる。上記パッドおよび支承構造は、シャフトが回転するときパッド表面とシャフトとの間に形成される先細状の模の形態を最適化するように設計される。このことは、パッド形状を修正し、支承構造を修正し、あるいはその双方を修正することによって成すことができる。具体的には、上記パッドは荷重のもとて所望の変形を達成するように溝、切り込み、レール、および凹部を含むように修正することができる。上記支承構造は、上記流体力学的楔の形態を最適化するようにパッドを６自由度の動き（すなわち、＋Ｘ、−Ｘ、＋ｙ、−ｙ、　＋ｚおよび−Ｚ方向の動き）と上記ｘ、　ｙおよび２軸眉りの回転をしつるように支持するべく設計することができる。

本願発明の軸受は、常に最適な流体楔の形成を確保するべく６自由度をもった撓み変形を行わせるように、三次元的に設計される。より詳しくは、流体力学的軸受は、流体模が次のいくつかの特性をもっているとき最も効果的に作動することが発見されている。すなわち、流体模はパッド面全体にわたって延在するべきこと、流体楔は常に適正な厚みをもつべきこと、流体模は流体漏れを最小にするように形成されるべきこと、流体楔は軸受の主軸線がシャフトの軸線に対して同一軸線上となるか、または実質的に平行となるようにシャフトの心振れを補償するべきこと、および、流体模は、一般的には低速回転においてシャフトがパッド面に接触する結果として起こる楔形数面に対する損傷を防止するために、可能な限り低速において形成されるべきことである。さらには、スラスト軸受の場合は、間隔配置された各軸受パッドにかかる荷重を均等とするべきである。

流体フィルムの厚みに関していえば、最適な厚みは、荷重の大きさに応じて変化することに留意するべきである。高いまたは重い荷重が作用している場合には、この荷重を十分に支持するために比較的厚い流体フィルムか望ましい。しかしながら、より厚い流体フィルムは、摩擦と動力損失を増大させる。したかって、軸受は、最大の荷重下においてシャフトを支持するに必要な最小厚みをもつように設計するのか望ましい。

上記支承構造は、好ましくは一体構造（単一部材）であり、ハウジングに連結された支持基板、ビーム、および／または膜状体を含む。上記ハウジングは、ジャーナル軸受の場合にはこの軸受の半径方向最外周部によって規定される場合かあるが、スラスト軸受の場合にはこのハウジングはその内部に上記の軸受か組み込まれる態様をもつ。

本発明者は、高速での応用などの多くの特定の応用において、シャフトまたは回転子と、流体力学的潤滑剤フィルムと、軸受とを含む系全体の動的な撓み変形性を検歪し評価する必要かあることを見出した。有限要素法を用いたこのような系のコンピュータ解析において、軸受全体を作動荷重下で形状か変化する一つの完全な撓み変形性のある部材として取扱う必要があることがわかった。基本構造に機械加工を施して撓み変形性を加減することにより、広い作動範囲にわたって安定した低摩擦作動が行われる軸受特性か達成される。軸受の性能特性に対して実質的に影響を及ぼす多くの変数か発見された。これらのうち最も重要な変数は、軸受に孔、スリットあるいは切り込み、および溝を設けることによって規定されるパッドおよびその支持部材の形状、大きさ、位置および材料特性（たとえば弾性率等）である。上記支持部材の形状は、特に重要であることが判明した。また、上記の変形しうる部材を流体で背面支持する構造を設けることにより、高度な防振機能か達成され、これか系の安定性をさらに高める。ある例においては、この防振機能は、軸受のケーシングとハウジングの間に油膜か存在する場合に発生する二次的な圧搾フィルムによる防振機能の代替となる。

本願発明者はまた、ガスまたは空気潤滑式の撓みパッド型軸受においては、荷重または回転速度がガスフィルムの支承能力を超える場合があることを見出した。

このような場合には、液体溜めあるいは液体浴を設けることなしに、液体、ａ滑剤を先細状流体楔内に導入することか必要である。本願発明はまた、必要時に液体潤滑剤を供給することによってこの問題を解決した軸受を提供している。

本願発明の軸受の具体的な用途としては、電動モータ、ファン、ターボチャージャ、内燃機関、船外モータ、圧縮機または膨張機等がある。テスト速度は３０００００ｒｐｍを超えることができた。上記切り込み、溝および開口は、流体力学的潤滑のための先細状の模を形成するために軸受パッドが動くことを許容することに加え、パッドそれ自体がたとえば平坦化するように撓み変形しあるいはその形状を変更することを許容する。このことは、他の要素と組み合わさって、軸受の偏心度を変更することによって作動性能を高める。

この軸受は、金属、粉末金属、プラスチック、セラミック、あるいはこれらの複合物によって形成することかできる。少量生産をする場合には、通常この軸受は、比較的大きい溝または開口を形成するためにブランクを面削り、旋磐加工またはフライス削りによって機械加工される。比較的小さい溝は、ウォータ・ジェット切削法、放電加工法あるいはレーザ加工法によって形成され、これにより、所望の特性を与えるべくこの軸受を調整するための設計上の総合的な融通性か得られる。上記のチューニングは振動を解消できるように剛性を大きく変更することかできる。単−型の軸受の大量生産は、好ましくは射出成形法、押し出し成形法、金属粉末のダイカスト、インベストメント鋳造法あるいはその他の同種の製造技術によって達成される。本願発明の一つの側面によれば、中程度の量の軸受は、機械加工とインベストメント鋳造法とを組み合わせた新規な方法によって製造される。本願発明はまた、簡単な二つの金型によって型成形することかできるように隠れた開口のない成形しやすい軸受を企図している。一般的にいって、本願発明の軸受は、競合する軸受の製造コストの何分の１かのコストで製造することができる。

本質的に荷重の方向を向けられた支承構造をもつ従来のパッド型軸受とは異なり、本願発明の軸受は、比較的小さいエンベロープ（すなわち、半径方向内方のジャーナル表面と半径方向外方のジャーナル表面との間の距離）内での比較しつる撓み変形を可能にし、先細状流体楔を形成するように軸受のあらゆる方向の動き（すなわち６自由度）を可能にし、軸受の性能を高めるためにパッドそれ自体か変形する（すなわち平坦化する）ことを可能にし、軸受の安定性を高めるために膜状防娠系を生成することを可能にし、支承されるシャフト等の部品の心振れを補償し、スラスト軸受の場合にはその各軸受パッドにかかる荷重を均等化することを可能にする配向を提供する。これらの全ての特性か、最適な流体力学的模の形成に寄与する。

孔、溝、切り込み、あるいはスリットの態様は多くあるか、撓み変形については主として二つのモードかある。すなわち、その一つは、はぼ荷重の方向に曲かリモートで１またはそれ以上の帯状体あるいは膜状体か撓むというものであり、もう一つは、ジャーナル軸受の長手方向軸線に沿って軸受パッドから離れる方向へのビームあるいは膜状体のねじり撓み変形によるものである。曲がりモートでの撓み変形の度合いは、一部には、支承構造の半径方向についての剛性の関数である。軸受パッドそれ自体、パッドの下方に内向きの切り込みを設けたり、パッドの縁にアンダーカットを設けたりすることにより、荷重のもとで異なる形態をとるように撓み変形するモードをとることができる。いずれの場合についても、切り込みは、荷重のもとて所定の形態をとることになるように特定の形態に形成される。また、特定の帯状体または膜状体を潤滑流体によって取り囲み、あるいは背後から押さえることにより、設計に防振要素を付加することかできる。

ジャーナル軸受およびスラスト軸受に対して同様の切り込みを用いることかできる。最適な性能のためにどのような撓み変形が必要であるかによって切り込みの形態か決められる。しかしながら、ジャーナル軸受とスラスト軸受とは非常に異なった機能をもつので、それぞれの軸受の望ましい性能には固有の相違か存在し、したかって、望ましい撓み変形も異なる。したかって、本願発明のジャーナル軸受とスラスト軸受との間には一般的な概念的類似性かあるが、大きな概念的相違およびあきらかな構造的相違かある。

本願発明の軸受は、形状か変化することかでき、かつあらゆる方向に動くことができる（すなわち６自由度で動けるように支持されている）軸受バットを含んでいる。そしてこの軸受はまた、組み込み型防振系をもつことができるとともに、好ましくは、大量の経済的製造のために一体的あるいは単一部材からなる構造となっている。本願発明のジャーナル軸受はまた、比較的小さなエンベロープ（すなわち、ハウジング外径とパッド内径との間の領域）内に組み込むことかできる。

本願発明によれば、軸受パッドとこれに支承されるシャフト部分との間の隙間を無くすように軸受を寸法づけると同時に、パッド支承構造を軸受のラジアル方向（ジャーナル軸受の場合）あるいは軸方向（スラスト軸受の場合）の剛性か支持流体の対応する流体フィルム剛性よりも小さくなるように寸法づけることによって、軸受パッドとこれに支承されるべきシャフト部分との間の厳密な公差か必要とされないようにすることかできる。軸受パッド全体あるいはその一部をシャフトに接触するようにあらかじめバイアスさせておくこともできる。たとえば、大きな変形容易性をもった軸受の場合、シャフトに対して軸受バッド全体か接触するトルクをあらかじめ与えておくのが望ましい。一方、ある場合には、軸受パッドの後続縁のみがシャフトに接触して流体力学的楔か形成されるようにするのが望ましい。このように、本願発明の軸受は、シャフトに対して取付けられたとき、軸に干渉する態様となるように設計することかできる。

一つの例において、軸受がシャフト表面に強制的に装着されたとき、軸受パッド支承構造がわずかに撓んで先細状の模空闇を形成し、こうして組立てられた静的な状態においてパッドの後続縁かシャフトと接触する。このように静的に負荷か与えられた模か形成されるように設計された軸受の場合、流体フィルムの剛性によって、シャフトか回転を始めるとその瞬間にパッドとシャフトとの間の適正な空隙か形成される。なぜならば、流体フィルムが上記の楔に入り込むとともに、流体圧を生成し、この流体圧かシャフトとパッドとを分離させるからである。特に、比較的剛性の高い流体は、比較的撓み変形性のあるビーム支持構造を、この支持構造の剛性が流体フィルムの剛性と等しくなるまで撓み変形させる。このようにシャフトの回転にともなって瞬間的に流体フィルムが形成されることは、軸受パッドの表面を、低速においてシャフトとパッドとか直接接触すると起こる損傷から保護する。

上述したタイプの干渉取付は型軸受は、非常に大きな機械加工公差を許容する。

たとえば、流体検の顕著な影響を維持しつつ設計するために、比較的に大きな（たとえば、０．００３インチ）の干渉式の変更か許される。このことは、ガス潤滑軸受の場合に特に重要である。ガス潤滑軸受の場合は、軸受形状の変更には適正な作動のためにきわめて正確な機械加工が要求されるからである。本願発明は、機械加工における要件を緩和する。

同様にして、本願発明のスラスト軸受は、静的に負荷が与えられた流体模を形成するように設計することかできる。すなわち、本願発明のスラスト軸受は、軸受バットの内側周縁部かシャフトから離れ、後続縁かシャフトに向かうように軸受パッドかバイアスされるように設計することかできる。この構成によれば、静的負荷状態において、軸受バットは、半径方向について（軸心から外側方向に向かうほと）シャフトに向けて傾斜する。そして、この軸受パッドは、先行縁から後続縁にかけてシャフトに向けて傾斜する。このようにして最適な横形状に近い静的な負荷状態での模か形成され、パッドとシャフトとの間の適正な空隙かシャフトの回転と同時に生成される。

流体の剛性とバネ特性との間の関係はまた、ラジアル・スラスト複合型軸受組立体を提供するべく用いることかできる。このような組立体は、バネによってシャフトランナに向けて接触するように押圧される単純な連続状の円錐軸受表面を含むことができる。バネ係数は、荷重のもとで軸受が上記ランナ表面から離れるように動くとともに、シャフトが流体フィルム上に支持されるように選択される。

本願発明の軸受においては、シャフトを位置づけ、かつシャフトの心振れを調整するとともにパッド間の荷重を平均化する能力をパッドに与えるために、パッドの動きをシャフトに向けて指向させることもできる。もちろん、本願発明は、ラジアル、スラスト、あるいはラジアル・スラスト複合型のどの軸受にも適用することかでき、軸受の形状によって一方向用あるいは双方向用とすることかできるのはもちろんのことである。すなわち、軸受支承構造か軸受パッドの軸受半径方向の中心線に対して対称であるならば、この軸受は、双方向用の軸受、すなわち、シャフトを同一態様において二方向に回転支持することかできる軸受である。

しかしながら、軸受支承構造か軸受パッドの中心線に関して非対称であるならは、この軸受はシャフトを一方向に回転支持しているとき、反対方向の回転をする場合に対して異なった撓み変形をする。ジャーナルまたはラジアル軸受とスラスト軸受とのいずれの場合についても、主軸線は、この軸受か形成される元の円筒形ブランクの中心線である。

本願発明のその他の重要な側面によれば、軸受パッドは流体力学的流体を保持するような撓み変形か得られるように支持することかでき、これにより、流体漏れの問題をなくすことができる。ラジアルまたはジャーナル軸受についていえば、支承構造は、負荷作用時において、この軸受パッドが流体保持ポケットを形成するように撓み変化するように設計される。一般的には、このような支持構造は、主支持部を軸受パッドの軸方向両端部に連結するとともに、軸受パッドの中央部を直接支持しないこと、すなわち中央部は半径方向外方に自由に撓み変形できるようにすること、によって達成される。スラスト軸受に関しては、遠心力の作用による漏れを防止するために負荷時において軸受の内周に向かって傾斜するようにパッドを支持することかできる。一般的には、主支持構造か軸受パッドを支持するバット支持面か軸受内周部よりも軸受外周部に近い位置に設けられた時に達成される。主支持構造か２またはそれ以上の半径方向に離れたビームをもつ場合、支承構造の全体は、軸受パッドがその内端部において撓み変形を起こすように設計されねばならない。さらに、軸受パッドか半径方向に離れた複数のビームによって支持され、かつこれらのビーム間の領域が直接的に支持されていない場合、軸受パッドは、凹状の流体保持溝を形成するように撓み変形する。

本願発明によれば、本願発明の軸受のさまざまな製造方法もまた企図されている。特定の製造方法の選択は、製造するべき特定の軸受の量と、使用する材質とに大きく依存する。少量生産あるいはテストおよび／または成形型あるいはこれに類するものの製造のだめの試作品を作製する必要がある場合には、軸受か好ましくは厚肉チューブ体あるいはジャーナル部材のような金属円筒ブランクから作製され、このブランクには、軸方向のおよび／または互いに向き合う孔あるいは溝か機械加工され、そして、数値制御放電加工法、数値制御レーザ切削法、あるいは数値制御ウォータ・ジェット切削法のいずれかによって半径方向の切り込みあるいはスリットか設けられる。中程度の量の製造をする場合には、本願発明の軸受は、好ましくは、本願発明にしたかうインベストメント鋳造法を利用して製造される。大量生産の場合には、本願発明の軸受は、ブラスチソ入セラミック、粉末状および非粉末状の金属、ならびにこれらの複合物のような広範囲の種類の材料を用いて製造することかできる。この大量生産において、射出成形法、鋳造法、粉末金属ダイカスト法、および押し出し成形法を含むさまざまな製造法か経済性もって採用されつる。本願発明の軸受は、容易に型成形しうる形態に形成することかできる。

要約すれば、本願発明は、公知の軸受に対して著しく優れた性能をもっとともに、競合する軸受の製造コストの数分のｌで製造しうる、ラジアル、スラストおよびラジアル・スラスト複合型流体力学軸受なのである。

（以下、余白）図面の簡単な説明本願発明の詳細は、次の添付図面にもとづいて後述される。

図１は、本願発明の第一の実施例を部分的に示すジャーナル軸受の断面図である。

図２は、図」に示された例にしたがって作製された単一軸受パッドの模式図である。

図３は、図１の軸受パッドの端面図であり、負荷状態での支承構造に対するパッドの方向を合わせ示している。

図４は、本願発明にしたがって作製されたジャーナル軸受の第二の実施例の部分断面図である。

図５は、図４の単一パッドを部分的に断面で示す図である。

図５Ａは、図４の軸受を改変したものの一部分の斜視図である。

図５Ｂは、図４に示される軸受の改変した形態の斜視図である。

図６は、図４の軸受の端面図である。

図７は、ビームのねじり撓みを拡大して示す概略図である。

図８は、本願発明の特徴か組み込まれ、かつ二つのビームを含む軸受の例を示す、ジャーナル軸受の断面図である。

図９は、支承構造の撓み変形なしにパッド表面の部分的な撓み変形を大きく強調して示す、図１のパッドの端面図である。

図］０は、負荷時における支承構造に対するパッドの方向を示す、図８のパットの端面図である。

図１０Ａは、パッド面の部分的な撓み変形を大きく強調して示す、図８のパッドの断面図である。

［ＮＩ　ＩＡおよび図１１Ｂは、機械加工前の円筒ジャーナル部材あるいはブランクの断面図である。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、機械加工されたジャーナル部材あるいはブランクの断面図である。

図１３Ａおよび図１３Ｂは、さらに機械加工されたジャーナル部材あるいはブランクの断面図である。

［ｉＮｌ　４Ａおよび図１４Ｂは、機械加工されたジャーナル部材あるいはブランクの変更例の断面図である。

図１４ｃおよび図１４Ｄは、図１４Ａおよび図１４Ｂの機械加工されたジャーナル部材あるいはブランクから構成された軸受の断面図である。

図１５は、軸受パッドか設けられたビームをもつスラスト軸受の頂面図である。

図１６は、図１５のスラスト軸受の部分断面創面図である。

図１７は、図」５のスラスト軸受の底面図である。

図１８は、図」５のスラスト軸受の一部分の斜視図である。

図１９は、従来例のスラスト軸受の頂面図である。

図２０は、図１９の従来例のスラスト軸受の断面図である。

図２０Ａは、図１９および図２０に示される従来例のスラスト軸受のセグメントを模式的に示す図であり、軸受パッドの表面全体にわたる圧力分布を示している。

［１２＋は、二つの脚状支持体をもつ、本願発明にしたかうスラスト軸受の頂面図である。

図２２は、図２１のスラスト軸受の一部断面日図である。

図２３は、図２１の軸受の底面図である。

図２３Ａは、図２１の軸受の改変例の底面図である。

図２４は、図２１の軸受のセグメントの斜視図である。

図２５は、本願発明にしたかうその他の軸受の一部断面側面図である。

図２６は、本願発明にしたがうさらに他の軸受の一部断面何面図である。

図２７は、本願発明にしたかうさらに他の軸受構造の一部断面側面図である。

図２８は、図２７の軸受構造の断面図である。

図２９は、本願発明にしたがうさらに他の軸受構造の一部断面側面図である。

図２９Ａは、本願発明にしたがうさらに池のスラスト軸受構造の断面図である。

図２９Ｂは、図３０Ｂに示された線に沿う断面図である。

図３０は、図２９の軸受構造の頂面断面図である。

図３０Ａは、図２９Ａの軸受の頂面図である。

図３０Ｂは、図２９Ａの軸受の底面図である。

図３１は、本願発明にしたかうその他のジャーナル軸受構造の側面図である。

［Ｎ３１Ａは、図３１に示された軸受の一部分の半径方向断面図である。

図３１Ｂは、シールドハウジング組立体内に組み込まれた図３１の軸受の断面図である。

図３２は、本願発明にしたかうその他のジャーナル軸受構造の側面図である。

図３２Ａは、図３２の軸受の半径方向断面図である。

図３２Ｂは、図３２の軸受の斜視図である。

図３２Ｃは、シールドハウジング組立体内に組み込まれた図３２の軸受の断面図である。

図３３は、本願発明にしたがうさらに他のジャーナル軸受構造の軸回である。

図３３Ａは、図３３の軸受の外周の一部の詳細図である。

図３３Ｂは、図３３の軸受の断面図である。

！Ｎ３３Ｃは、図３３のさらに他の断面図である。

図３３Ｄは、シールドハウジング組立体内に組み込まれた図３３の軸受の断面図である。

図３４は、本願発明にしたがうその他のジャーナル軸受の側面図である。

図３４Ａは、図３４の軸受の外周の一部の詳細図である。

図３４Ｂは、図３４の軸受の断面図である。

図３４Ｃは、図３４の軸受の他の断面図である。

図３４Ｄは、図３４の軸受のその他の断面図である。

図３５は、本願発明にしたがうラジアル・スラスト複合型軸受の側面図である。

図３５Ａは、図３５の軸受の断面図である。

図３５Ｂは、図３５の軸受の他の断面図である。

図３６は、本願発明にしたがうラジアル・スラスト複合型軸受の他の例の側面図である。

図３７は、図３６の軸受の概略的断面図であり、軸受パッドに作用するカを示している。

図３７Ａは、シールドハウジング組立体内に組み込まれた図３７の軸受の断面図である。

図３８Ａは、本願発明にしたがう容易に望成形可能なスラスト軸受の頂面図である。

図３８Ｂは、図３８Ａの軸受の底面図である。

図３８Ｃは、図３−８八に示された線に沿って切断した断面図である。

図３８Ｄは、図３８Ａないし図３８ｃに示された軸受の変形例を示す底面図である。

図３８Ｅは、シールドハウジング組立体内に組み込まれた図３８Ａの軸受の部分断面図である。

図３９Ａは、本願発明にしたがう塁成形容易なスラスト軸受の他の例の頂面図である。

図３９Ｂは、図３９Ａの軸受の底面図である。

図３９Ｃは、図３９Ａおよび図３９Ｂの軸受における軸受パッド用支承構造を示す部分断面図である。

図４０は、本願発明にしたがう自己潤滑式軸受の嗣図である。

９４ＯＡは、図４０の軸受の断面図である。

図１１は、本願発明にしたがう自己潤滑式のラジアル・スラスト複合型軸受の側面図である。

図４１Ａは、１１４１の軸受の断面図である。

２４２Ａは、扇形に形成されたスラストバットの斜視図であり、頂面、償個および端面視の方向を示す矢印が併せ示されている。

図４２Ｂは、ジャーナル軸受パッドの斜視図であり、頂面、側面および端面視の方向を示す矢印か併せ示されている。

図４２Ｃは、ラジアル／スラスト複合型軸受パッドの斜視図であり、頂面、側面および端面視の方向を示す矢印か併せ示されている。

図４２Ｄは、円形スラストパッドの斜視図である。

図４３Ａは、両端に半径方向に延びる切り込みか設けられたスラストバットの頂面図である。

図４３Ｂは、両端に半径方向に延びる切り込みか設けられたジャーナル軸受パットの側面図である。

図４３Ｃは、図４３Ｂのジャーナル軸受パッドの頂面図である。

ｆＮ４３Ｄは、両端に半径方向に延びる切り込みか設けられたラジアル／スラスト複合型軸受パッドの端面図である。

図４３Ｅは、図４３Ｄのラジアル／スラスト複合型軸受パッドの頂面図である。

図４４Ａは、テーバを付けられた端縁部をもっスラストパッドの側面図である。

図４４Ｂは、テーバを付けられた端縁部をもつジャーナル軸受パＺトの側面図３　である。

図４４Ｃは、テーバを付けられた側縁部をもつラジアル／スラスト複合型軸受［パッドの側面図である。

図４４Ｄは、図４４Ｃのラジアル／スラスト複合型軸受パッドの償ｑ面図である。

図４５Ａは、側縁レールが設けられたスラストバットの端面図であるっ図４５Ｂは、軸方向の端部に側縁レールか設けられたジャーナルまたはラジアル軸受パッドの端部斜視図である。

図４５Ｃは、側縁レールか設けられたラジアル／スラスト複合型軸受パッドの端面図である。

図４６Ａは、側縁近傍の底面に形成された溝をもつスラスト軸受パッドの側面図である。

図４６Ｂは、側部近傍の底面に形成された溝をもつラジアルまたはジャーナル軸受パッドの画面図である。

図４６Ｃは、ｍ＊近傍の底面に形成された溝をもつラジアル／スラスト複合型軸受パッドの側面図である。

図４７Ａは、個々のパッドかパッド規定溝によって規定されている、スラスト軸受の頂面図である。

［ａ４７Ｂは、ＩＮ４７Ａ中に示された線に沿う、［ｉ１４７Ａのスラスト軸受の断面図である。

図４７Ｃは、個々のパッドかパッド規定溝によって規定されている、ラジアルまたはジャーナル軸受の側面図である。

図４８Ａは、仮想線で示される底面凹部か形成されたスラスト軸受バントの頂面図である。

図４８Ｂは、図４８Ａのスラスト軸受パッドの側面図である。

図４８Ｃは、仮想線で示される底面凹部か形成されたラジアル軸受パットの側面図である。

図４９Ａは、仮腎線て示される各端部の底面凹部か形成されたスラスト軸受パッドの頂面図である。

図４９Ｂは、図４９Ａのスラスト軸受パッドの側面図であり、上記底面凹部か仮想線で示されている。

図４９Ｃは、仮想線で示されているように各端部近傍に形成された底面凹部をもつラジアルまたはジャーナル軸受パッドの側面図である。

図５０Ａは、スラストあるいはラジアル／スラスト複合室軸受の頂面図である。

図５０Ｂは、図５０Ａのスラスト軸受あるいはラジアル／スラスト複合型軸受の底面図である。

図５０Ｃは、ｌＮ５０Ａ巾に示された線に沿う断面図である。

図５１Ａは、ラジアル軸受のための軸受パッドの頂面図である。

図５１Ｂは、図５１Ａの軸受バッドの側面図である。

図５ＩＣは、１ｉＪ５１Ａの軸受バッドの底面図である。

図５２Ａは、本願発明に従うスラスト軸受の底面図である。

図５２Ｂは、図５２Ａ中に示された線に沿う、図５２Ａのスラスト軸受の部分の断面図である。

図５２Ｃは、図５２Ａのスラスト軸受の頂面図である。

図５３Ａは、本願発明に従う、連続状のラジアル／スラスト複合型の自動調節軸受装置の部分断面側面図である。

［Ｊ５３Ｂは、［５３Ａのラジアル／スラスト複合型軸受のシャフトとランナに対する軸受の関係を示す幾分模式化された斜視図である。

図５３Ｃは、本願発明に従う、その他の連続状のラジアル／スラスト複合型自動調節軸受装置の部分断面側面図である。

［Ｊ５３Ｄは、シャフトと、ランナと、上記１１Ｎ５３Ｃのラジアル／スラスト複合型軸受との間の関係を示す幾分模式化された斜視図である。

「詳細な説明Ｊ本願発明の軸受を理解しやすい方法で説明するにあたり、この軸受構造を、円筒形ブランクに溝、スリット、孔あるいはその他の開口を設けることによって形成されたものとして説明することか有効である。以下に説明するように、かかる方法はしばしば、試作の軸受を製造するために有用な技法である。しかしながら、このように円筒形のブランクを前提として述べることは、主として本願発明の理解を助けるためのものである。そして、本願発明の軸受の多くは円筒形ブランクから製造しうるものであるが、それらの全てかそのように製造される必要がないということに留意するべきである。実際のところ、この軸受は、さまざまな手法によってＭ造することができるのであり、そのいくつかは後に説明する。

図］を参照して説明すると、この図に示された構造は、ハウジング】０と、周方向に配置され、かつそれぞれか上記ハウジング、ビーム１４および基板部分１２６を含む支承構造によって支持された複数のパッド１２を規定するように形成された溝およびスリットをもつジャーナル軸受組立体の一部分である。この軸受は、パッドの層方向中心線１３ａ（Ｉｉｉｆｆ３）に関して非対称となっている。

したかって、図示された軸受は、一方向ラジアル軸受、すなわち、シャフトを一方向にのみ回転支持するラジアル軸受に適用される。図示された実施例において、軸受は、シャフト５を図に矢印で示された反時計回り方向にのみ回転支持する。一方、もし、この軸受がパッドの中心線に関して対称であれば、この軸受は、シャフト５を時計回り方向と反時計回り方向の双方向に回転支持することが可能となる。

すなわち、この場合、軸受は、双方向軸受となる。

各軸受バッド１２は、先行縁１５と後続刊Ｉ７とを含んでいる。先行縁は、シャフトか回転するとき、その外周の点が最初に近づく縁として定義される。同様に、後続縁は、シャフトが回転するときその外周の点か周方向に遅れて近づく縁として定義される。シャフト５か正しい方向に回転しているとき、シャフトの外周上の点は、流体フィルム上を、上記先行縁から軸受バッドを横切り、そして上記後続縁から離れるように移動する。最適な性能は、基板部１６か軸受バット１２、すなわち荷重を、パッド１２の軸受円周方向中心線＋３ａと上記後続縁１７との開の点１６ａ（図３）、好ましくは上記中心線１３ａにより近い点にわいて支持する場合に得られる。上記ビームＩ４はまた、上記先行縁と上記後続縁との間に位置する点１４ａを支点として枢動するようになされるへきであり、このようなビーム１４の撓み枢動の結果、後続縁１７はシャフトの中心方向に撓み変位する。もちろん、上記の撓み変形の程度は、特に、ビームの形状および軸受に形成された溝あるいはスリットの長さに依存する。

本願発明の理解を容易にするために、ジャーナル軸受あるいはスラスト軸受に関連して説明するか、同様の軸受設計上の原理の幾つは、設計される軸受の形態のいかんにかかわりなく適用される。たとえば、いずれのタイプの軸受ら、流体力学的模の形成という原理のもとで作動する。さらに、ジャーナル軸受の主軸線およびスラスト軸受の主軸線はともに、これら軸受か形成される元の円筒形ブランクの中心軸線である。パッドの軸受周方向のついての中心線は、パットの幾何学中心と軸受の主軸線とを通って半径方向に延びる線である。したかって、スラスト軸受あるいはジャーナル軸受のいずれであっても、それか中心軸線、すなわち主軸線に関して対称てあれば、これらの軸受は双方向軸受となる。

スラスト軸受とジャーナルあるいはラジアル軸受との間には大きな相違かある。

その最ら顕著な相違は、もちろん、それらか支承するシャフトの部位であり、したかって、軸受パッド支持体の方向および／または姿勢である。たとえば、ジャーナル軸受は、シャフトの外周部を支持するか、スラスト軸受はシャフトの肩部あるいは軸端部を支持する。その他の相違は、上記の基本的な相違から派生する。

たとえば、ラジアルあるいはジャーナル軸受の場合、パッドか荷重の方向にδいてその荷重を支持する。これに対してスラスト軸受の場合は、通常、すべてのパッドか荷重を分担する。さらには、ジャーナル軸受は一般に、シャフトと軸受の径差によって本来的に流体力学的楔を形成するか、スラスト軸受においてはこのような本来的な流体力学的楔の形成はない。また、ジャーナルあるいはラジアル軸受は、回転の安定性と荷重とを制御するか、スラスト軸受は、単に荷重を支持するだけである。また、ジャーナル軸受の設計、特に流体力学的ジャーナル軸受の設計は、スラスト軸受の設計よりもはるかに複雑であることに留意するべきである。それは、ジャーナル軸受の場合、半径方向のエンベロープを制限する必要のだめに課せられる制約による。このような相違に適応するために、スラスト軸受の形態は、ジャーナル軸受のそれとは幾分異なるものとなる。しかしながら、本明細書の開示事項から明らかなように、本明細書て説明される原理の多くは、スラスト軸受にもジャーナル軸受にも適用可能である。

次に、図２および図３を参照すると、パッド１２は、それか（流体フィルムを介して）支承するシャフトの半径あるいは外径の円弧と基本的に対応する凹円弧面１３をもっており、各パッドは、軸方向に延びる縁と半径方向に延びる縁とによって規定されているのかわかる。上記軸方向に延びる縁は、先行縁と後続縁とを含んでいる。図３において、ビームは、静的な状態（実ｔｓ）および撓み変位した状態（仮想線）の双方か示されている。図１に示されているように、この支承構造の基本的な構成は、壁面に設けられた小さなスリットあるいは切り込みによって達成される。典型的には、これらのスリットあるいは半径方向に延びる切り込みは０．００２ないし０．１２５インチの幅をもっている。撓み変形の度合いは、他の要素も含むが、上記切り込みの長さを変更することによって変化させ得る。より長い切り込みは、より大きな撓み変形を生み出すより長いモーメント腕を作ることができる。そしてより短い切り込みは、撓み変形性が乏しくかつより高い荷重支持能力をもったビームを作る。上記切り込みあるいはスリットの長さの選択においては、共振を避けるための注意を払わなければならない。　ビーム１４の端部を図に示すように位置させることにより、図９に仮想線で示すように、連結点＋６ａを中心とする下方向への撓み変形が、パッドＩ２の後続縁１７の内側への変位をうみ、先行縁１５の外側への変位をうみ、そして、パッド１２をわずかに平坦化させる。かかる変形の結果として、流体が通過する上記パッド面Ｉ３とシャフト５の外周面との間の隙間が膜状となり、よく知られた流体力学的支承作用を生み出す。理想的には、後続縁とシャフト間の間隔対先行縁とシャフト間の間隔の比は、１：２からｌ：５である。換言すると、先行縁とシャフト間の間隔は、後続縁とシャフト間の間隔の２ないし５倍とするべきである。特定の適用のためのかかる理想的な間隔比あるいは楔比を得るためには、一体要素の数、寸法、配置、形状および材料特性を含む適当な撓み変数を選択しなければならない。コンピュータに支援された育成要素分析かかかる変数の最適値を選択する最も存効な手段であることかわかっている。コンピュータで支援された解析は、６方向全ての方向（６自由度）の運動を許容する上述した形式の軸受において特に育用である。

流体力学的軸受の性能において考慮するへぎ最も重要なことは、支持されるへき回転シャフトと軸受パッド表面との間の典型的には先細状の楔状をした空間の形状である。支持されるべきシャフト表面の形状は基本的に変化しないので、流体力学的軸受の設計において考慮するべき最も重要な点は、荷重のもとてのバンド表面の形状ということになる。荷重のもとてのパッド表面の形状は主として次の二つの要因に依存する。すなわち、パッドそれ自体の形状と、バッド支承構造の構成および位置である。このことを説明するために、様々な支承構造の設計かまず後述され、次いで様々なパッドの設計について説明される。本明細書に開示される様々な支承構造は、本明細書に開示されるどのパッド形状とともに使用することもできるし、本明細書において用いられているパッド形状は、本明細書に開示されているとの支承構造とともに用いてもよいということを強調しておく必要かある。

図４および図５を参照すると、本願発明の特徴を組み込んだ軸受の第二の実施例か示されている。この軸受は、軸受パッド３２をもつ軸受ハウジングを規定するためのスリットまたは切り込みか形成されており、上記軸受バット３２は、こ、　のパットから実質的に単一の直線に沿って延びる一対のビーム部３４ａ、３４ｂをもつ支承構造によってハウジングに対して支持されている。さらに、このバンドには、バット支持面３４ｐｓのみにおいてビームによって支持されるように、アンダーカットを施すことかできる。図５を参照すると、ビーム３４，３４ａは、このビームのための片持ち支持体として機能する基板状ビーム端３６．３６ａをもっているのがわかる。

図４から明らかなように、図５の斜視図には、バット３２の一部分のみか示されている。完全な、パッドは、図４に示された軸受の変形例を示す図５ａおよび図５ｂに示されている。これらの図かられかるように、パッド支持面３４ｐＳは、先行縁３５よりも後続縁３７に近いところに位置している。この構造によると、図７に示されるように、ビームの中間部分においてビームのねじれか起こり、図示のようなねじれ撓みが起こる。ここにおいても、主たる撓み変形性は、軸受ハウジング壁を貫通して形成された小さな切り込みあるいはスリットによって選へるのである。このような切り込みは、軸受パッドに対して６自由度（すなわち、バットか、Ｘ、ＹおよびＺ軸回りに回転することができるとともに、＋Ｘ、−Ｘ、＋Ｙ、−Ｙ、＋Ｚおよび−Ｚ方向に変位することかできる）を与え、流体力学的模の形成を最適化するように設計される。切り込みまたはスリットをビーム部３４ａ、３４ｂを形成するように壁を貫通する手前で終わらせると、パッド３２は、図５八に示されるように連続した円筒形の膜状部分３４ｍによって支持されることになる。この膜状部分は、その上にパッド３２か支持される流体防振部材として機能する。切り込みは、図４における点ＡおよびＢで終わらせる。上記膜状部分の撓み変形性と流体潤滑剤とが相まって、防振作用を変化させるとともにパッド３２をハウジングから隔離するための手段が提供される。図１ないし図３に示された軸受と同様に、図４ないし図７に示された軸受も、そのパッドの中心線に関して非対称となっており、したかって、これらの軸受は、単一方向用の軸受である。したがって、この軸受は、外方に向けて撓み変形する先行縁３５と、内方に向けて撓み変形して流体楔を形成する後続縁３７とをもつ。ここにおいても、後続縁とシャフトとの間の間隔対先行縁とシャフトとの間の間隔の比、すなわち横比は、ｌ：２ないしｌ二５とするべきである。さらに、パッド３２に対するビーム３４の、パッド支持部３７ｐｓの位置によって主として決定される荷重の作用中心の位置は、ここにおいても、パッド表面の軸受周方向についての中心線と後続縁との間、好ましくは上記中心線帯りとするべきである。

図５Ｂに示されるように、ビームは、単に切り込みあるいはスリットを点ＡおよびＢから下方に延ばすことによって、図５に示す例よりも簡単に形成することかできる。

図８を参照すると、本願発明の特徴か組み込まれた軸受の他の実施例か示されている。この例においては、ビーム支持構造上にビームを形成するように、内部スリットあるいは切り込みか設けられている。より異体的には、この軸受には、ビーム４２．４４によってハウジングに対して支持されるパッド４０を規定するように溝およびスリットあるいは切り込みか形成されている。パッド４０は、支持碁１４０ａ、４０ｂにおいてビーム４２．４４に連結されている。そしてビームとハウジングとの連結は、支持基板４６．４８によってなされている。この場合において、軸受は、軸受壁を貫通して形成された細幅の切り込みあるいはスリットによって形成される。パッド面の下に位置する切り込みあるいはスリット６０は、荷重を受けてパッドか変形し、流体潤滑剤を導入するためのエアフォイルを形成するように付加的な撓み変形性を付与する。このようにして、軸受バットは、二点支持によるビーム支持構成とした結果、ばね状膜として機能する。

図１０Ａは、荷重を受けた時のパッド４０の撓み変形の状態を示す。図に（誇張して）示されるように、このパッドは、荷重を受けたときエアフォイル形に撓むように形成し、かつ支持することかできる。このエアフォイルは、軸受性能を劇的に改善する。図から明らかなように、このパッドは、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸線周りに回転することかできるとともに、Ｘ、　Ｙ、およびＺ方向に変位することかできるのであり、６自由度を存している。ここにおいても、この構造は、最適な流体力学的模の形成を行うことかできる。

図９には、荷重を受けて平坦化する場合のパッド４０の固有の局部的撓みか示されている。このような撓み変形は、図３および図１Ｏに示される支持構造の撓み変形と組み合わさるか、その撓み変形の度合いか比較的小さいものである。かかる変形の組合せの正味の結果として生じる形状は、図３および図１０に示された形状に対し、バットの円弧状表面かわずかに平坦化したものとなる。

図３１．図３２Ａは、本願発明によるジャーナル軸受の別の実施例を示している。この軸受構造は、双方向用軸受であるとの点て先に述へた軸受とは異なる。

すなわち、この軸受は、図３１において時計回り方向用としても、反時計回り方向用としてもシャフトを支承することかできる。この軸受は、軸受バットか軸受の主軸線６０６とパッドの幾何学的中心とを通る半径方向の線６０６ａとして規定される中心線に関して対称となっているので、双方向用軸受である。先に述へたジャーナル軸受の場合と同様に、図３１および図３１Ａの軸受も、複数の円周方向に間隔配置された軸受バッド６３２を規定するように、複数の細い半径方向および円周方向のスリットか形成されている。

各軸受パッド６３２のための支持構造は、図８のジャーナル軸受の支持構造と多少類似している。詳しくは、各軸受バッド６３２は、ビーム支持構造によって二つのパッド支持面６３２りＳにおいて支持されている。各パッド支持面６３２ｐｓにおいて軸受バッド６３２に連結されているビームのネットワークは、いずれも同一であり、対称構造を有するので、この軸受は、双方向用軸受となる。説明を簡単にするために、ここでは、この軸受の一つのパッド支持面を支持するビームネットワークについてのみ説明するが、他のパッド支持面も同様に支持されている。図３１に示されるように、はぼ半径方向に延びる第１ビーム６４０は、軸受バッド６３２に対してパッド支持面６３２ｐｓにおいて連結されている。はぼ円周方向に延びる第２ビーム６４２が第１ビーム６４０の半径方向外方端に連結されており、はぼ半径方向に延びる第３ビーム６４４か第２ビーム６４２から半径方向内方へ延びており、はぼ円周方向に延びる第４ビーム６４６か第３ビーム６４４の半径方向内端部から延出している。さらに、はぼ半径方向に延びる第５ビーム６４８か、第４ビーム６４６から半径方向外方に延出し、支持構造のハウジング部分に連結されている。要約すると、図３１に示される各軸受バット６３２および軸受は、１０個のビームと軸受ハウジングとによって支持されている。

さらに、後述するように、パッド支持構造のハウジング部に複数の半径方向の溝を円周方向に間隔をおいて形成することにより、または、周方向に連続する溝を形成することにより、この支持構造のハウジング部を複数のビームあるいは膜状部材として機能するように設計することができる。図８の軸受と同様に、パッド面の下に形成された切り込みあるいはスリットは荷重を受けた場合に変形して、潤滑剤を導入するためのエアフォイルを形成するように付加的な撓み変形性を与えることにもまた留意するべきである。このようにして、軸受バッドは、ビームによって支持される２点支持構造としたことにより、ばね状膜として機能する。

図３１Ａは、図３１の半径方向断面であり、第３ビーム６４４と、軸受バッド６３２とハウジングとを示している。

図３２、図３２Ａおよび図３２Ｂは、本願発明にしたがうジャーナル軸受のさらに別の実施例を示している。この軸受構造は、円筒形ブランクに比較的大きな溝および開口を形成することによって軸受バッドおよびその支持構造体か規定されているという点においてすでに説明した各軸受構造とは異なっている。通常、この実施例の軸受は、すでに説明した各実施例の場合のように放電加工やそれに類する技法によるよりもむしろ、ブランクに切削加工を施すことによって形成される。図３２に示された軸受構造の一つの利、屯は、きわめて小さな軸受を必要とする適用例において、軸受を製造することか容易であるということである。すなわち、図３２、図３２八、図３２Ｂにおいては、軸受を形成するのに必要な切り込みあるいは開口か軸受全体の大きさに対して比較的大きいので、これを正確に形成することが容易だからである。これに対して、たとえば、図１、図４、および図８の軸受構造では、軸受全体の寸法に対して著しく小さい切り込みや開口か必要とされるので、軸受全体の寸法を小さくするには、微小な切り込みを形成しなければならず、この切り込みを正確な寸法に成形するのが困難である。さらに、大きな溝あるいは開口は、大きな切り込みか形成された軸受を型成形あるいは押し出し成形することを容易にし、そしてまた、強固な軸受バッド−次構造を備えたきわめて大きな軸受を必要とする応用例にも適用することかできる。

図３２に示される軸受バッドはそのバットの中心＃７０８Ａに関して対称となっている。したがって、この軸受は双方向用軸受である。さらに、図３２Ｂの斜視図において最もよく表れているように、この軸受は、隠れた開口のない連続する断面をもっている。したかって、この軸受は、容易に押し出し成形あるいは型成形し得る。もちろん、パッド支持構造は、その断面において不連続部分を設］ブることにより、たとえば半径方向に延びる円周方向の溝あるいは半径方向に延びる非対称の開口を設けることによって、支持構造を変更し、これによって軸受の性能特性を変更することができる。なおこの軸受の主軸線は符号７０６で示されている。

図３２に示されるように、この軸受は、円周方向に間隔配置された複数の軸受バッド７３２を有している。各軸受バット７３２は、この軸受バットにバット支持面で連結された半径方向に延びる一対の第１ビーム７４０を含む支持構造によって支持されている。各第１ビームは、はぼ円周方向に延びる第２ビーム７４２によって支持されている。第２ビーム７４２は、ハウジングまたは支持基板７４４に対して片持ち状に連結されている。この軸受においては、ビーム７４０を主支持構造と見ることかでき、ビーム７４２を二次支持構造と見ることかできる。

そして支持基板７４４を三次支持構造とみることかできる。

図３２において第２ビーム７４２は、支持構造のハウジング部分に複数の軸方向に延びる円周方向に配された溝７５０を設けることによって規定されている。

双方向軸受としての対称性を維持するために、この溝７５０は、軸受バッド７３２が周方向に間隔をあけて配置されているのと同様にして、パッドの中心線７０６ａに関して周方向に間隔か開けられている。当然のことながら、すでに説明したとの軸受構造においても、同様な周方向に間隔を開けて配置された軸方向溝を形成することができる。たとえば、すでに述べたように、このような溝は、図３１および図３１Ａに示された軸受構造の外周面に、付加的なビーム状支持を提供するために形成することかできる。

図３２Ａは、図３２に示された軸受の一部分の半径方向断面図である。この断面図において、軸受バッド７３２および第１ビーム７４０か表れている。

図３２Ｂは、図３２の軸受の斜視図である。この図において軸受の外周は、外周部の変曲状態を強調するために多少セグメント状に描かれているが、外周の変曲部は、実際には連続的なものとなっている。

図３３は、本願発明にしたがったジャーナル軸受構造の他の例を示している。

図３２の軸受と同様に、この図３３の軸受には、比較的大きな溝あるいは孔か形成されている。とりわけ、等間隔に配置された半径方向に延びる複数の内周上に設けられた溝か、周方向に間隔配置された軸受バッド８３２を規定している。こ　・の軸受バッド８３２は、さらに、軸方向に延びる一対の溝によっても規定されている。この一対の軸方向に延びる。１８３４．８３５は、１Ｎ３３Ｂ、および図３３Ｃに示されているように、円筒形のブランクの平面状の端面から対称的に切り込まれて形成されている。この軸受支持構造は、上述した構造的特徴と、周方向に間隔配置された対称的な複数の浅い孔８３８と、周方向に間隔配置された対称的な深い孔８３７とによって規定される。上記のような「隠れた」孔８３７，８３８の存在により、図３３の軸受構造は、押し出し成形することｈできず、二つの金型による型成形、すなわち、簡便な型成形をすることもできない。

［Ｎ３３Ａに最もよく表れているように、上記の深い孔８３７は各軸受バットのための支承構造を規定するように軸方向溝８３６と交差させられている。このバノド支承構造はさらに、円筒形ブランクの外周から切り込まれた周溝８３９によっても規定される。

図３３ないし図３３Ｃかられかるように、上述した構造部材を設けることにより、軸受パッド８３２を直接支持するビーム８４０、すなわち主支持構造を含む軸受パッド８３２のための支承構造か形成される。この支承構造は、さらに、孔８３７および８３８によって一部規定されたＴＩ数のビームからなる二次支持構造と、二つの連続ビーム８８２からなる三次支持構造を含んでいる。孔８３７εよび８３８によって一部規定された複数のビームからなる二次支持構造が、ビーム８４０を三次支持構造である連続ビーム８８２に連結している。

図３３ないし図３３Ｃに示された軸受の支承構造は、主軸線８０６から延ばされたパッド中心線に関して非対称であるので、この軸受は、一方向用の軸受である。さらに、図３２の軸受のように、この軸受は、特に、きわめて小さな軸受かめられる場合に相応しい。なぜなら、この軸受およびその支承構造を規定する溝あるいは孔か比較的大きいために、これらをより製造しやすいからである。

図３４および図３４Ａないし［Ｎ３４Ｄは、本願発明にしたかうジャーナル軸受構造のさらに他の例を示している。図３４の軸受構造は、その軸受バットおよびバット支承構造か図示されているような比較的大きな溝および孔によって規定されている点において、図３３の構造と近似している。軸受パッド９３２のための支承構造は、軸受バット８３２のための支承構造と近似している。特に、軸受パッド９３２のそれぞれのための支承構造は同一であるとともに、この支承構造は各軸受パッドに関して非対称である。したかって、図３４に示された軸受は、一方向用の軸受である。さらに、この支持構造には「隠れた」開口か含まれているため、この軸受は押し出し成形も、あるいは二つの金型による単純な型成形もてきない。

図に示されているように、軸受支承構造は、主支持構造を含んでおり、この主支持構造は、軸受パッド９３２に対して連結されるとともに対称配置された開口９４２によって部分的に規定される一対のビーム状部材９４０を含んでいる。この軸受の外周に形成された浅い周溝は、一対の連続状ビーム要素９８０を含む三次的な支持構造を規定している。ビーム９４０を連続ビーム９８０に連結するためのビーム・膜不、トワーク９６０からなる二次支持体は、複数の対称的に配置された大きな孔９４４と、複数の対称的に配置された小さな孔９４６と、複数の非対称的に配置された小さな孔９４８とを形成することによって規定されている。

複数の非対称に配置された小さな孔９４８により、この支持構造は、いっそう撓み変形性か与えられ、上記の孔の方向にバイアスされ得る。

図１５ないし図１８は、本願発明にしたがった一体構造の流体力学的スラスト軸受の例を示している。先に述べたように、本願発明にしたがうスラスト軸受は、本願発明のジャーナル軸受と同様の特徴の幾つかを組み入れている。たとえば、ジャーナル軸受のように、本願発明のスラスト軸受もこの軸受が形成される元のブランクの中心軸線として規定される主軸線をもっている。また、軸受バットは、上記主軸線からパッドの幾何学的中心を通って延びる中心線をもっている。このスラスト軸受か上記半径方向に延びる中心線について対称であれば、この軸受は双方向用軸受であり、この軸受か上記半径方向中心線について非対称であれば、一方向用軸受である。しかしなから、ジャーナル軸受との機能上の相違からスラスト軸受は幾分異なった形状をしている。たとえば、図１５ないし図］８に示されるスラスト軸受は、実質的に同一な形状の複数の軸受パッド１３２を含んでいる。図」８は、軸受パッド１３２における外ＰＪ線を分割するＪｉｌＣＤＭと半径線を分割するｊｌＪＲＤＬとを示している。軸受パッド＋３２のパッド面は、支承されるべきシャフトの軸線および軸受の主軸線と直交する平面内に存在する。もちろん、このパッド面か負荷を受けて撓み変形したり、この軸受が組み込まれた状態あるいは静的な状態においてシャフトに接触するようにわずかに歪んでいることか望まれる場合には、軸受パッド面は幾分非平面となり、そして支承されるべきシャフトの軸線あるいは上記主軸線に対して幾分歪んでいてもよい。

本願発明のスラスト軸受の設計において特に考慮するべき重要な点は、流体の漏れの防止である。この目的は、パッド支承構造を、負荷時において軸受バットの内側縁か下方向に撓み（図１６参照）、外側縁が上方に撓むように設計することにより、かなりの程度にまで達成される。本明細書に説明する全てのスラスト軸受は、かかる方法によって設計されつる。たとえば、図１６に示される軸受においては、軸受パッドの内側縁に対するよりも外側縁により近いパッド支持面１３４ｐｓにおいて、ビーム＋３４かバット１３２に対して接続されている。このように、上記パッド支持面１３４ｐｓは図１８に示される半径分割線ＲＤＬの半径方向外側に位置している。したかって、この軸受は、負荷状態において軸受の内側縁か下方向に撓むように設計されている。

作動において軸受パッドの内方縁か下方向に撓むことは、支承されるシャフトから遠ざかる方向に撓むことてあり、軸受バットの外方縁か上向きに撓むことは、上記シャフトに向かって撓むことである。軸受バットの撓みのこのような向きは、流体に遠心力か作用する結果として生じることかある流体力学的流体の損失を防止する。

流体力学的流体の漏損は、軸受パッドを負荷時において軸受バットか潤滑剤保持ポケットを形成するように変形するように支持することにより、さらに減じられる。一般に、そのような支持は、軸受パッドか半径方向または周方向に離れた複数のビームによって支持され、かつ、各ビーム間の領域か直接的に支持されずに、この支持されないパッドの中央領域が流体保持チャンネルを形成するように外側に変形する傾向をもつ場合に達成される。以下に説明する図２９には、上記のような半径方向に離れたビームをもつ軸受の一例か示されている。上記ビームかさらに離れていれば、より大きな潤滑剤保持ポケットか得られる。同様にして、ジャーナル軸受においても、軸方向あるいは周方向に離れたビーム支持体およびこれらのビームの間の支持されない領域を設けることにより、潤滑剤保持チャンネルを形成することができる。

図１５および図１６に最もよく表れているように、各軸受バット２は、その全周にわたって面取り部１３２ｂか設けられている。この面取りの目的は、潤滑剤の流入および流出損失を少なくすることである。

各軸受パッド１３２は、主支持体によって支持されており、この主支持体は、図示例では、軸受パッド支持面１３４ｐｓにおいてバットを支持するビーム状支持部材１３４を含んでいる。各ビーム＋３４は、ビームに支持されたビームあるいは膜状部材１３６のような二次支持部によって支持されている。上記ビームあるいは膜状体＋３６は、一対のビーム状部１３８ａ、＋３８ｂのような三次支持部材によって支持されている。

上記ビームあるいは膜状部１３６に孔または開口１４２を設けることにより、連続的な膜状体＋３６が複数のビーム１３６になる。孔または開口１４２が膜状体１３６に設けられていない場合には、上記膜状体は連続的な膜状体として機能することはもちろんである。場合によっては、内側のビーム状部１３８は、短い基板状ビームに置き換えてもよく、あるいは上記二次支持体か片持ち状に支持されるように三次支持体を規定するべく省略してもよい。結局、上記孔または開口か主軸線に関して対称に配置されているために、この軸受は、上記主軸線に関して対称であり、したがって、双方向用軸受である。

図１５、［ｆｆ１１７および図１８に示されるように、上記連続状の膜状体を分割してこれを分離されたビームとるする孔またはｒＪｉｔＩＩ］４２は円形となっている。このように円形の開口を用いると、軸受材料に対してかかる円形開口は容易にドリル形成できることから、軸受試作品を作製するのを容易化する。このことは、本明細書に説明するすべての軸受についていえることである。いったんこのような円形開口を設けると、この開口をビームあるいは膜状部材３６を通過してさらに軸受パッド１３２の下方部まで延長し、ビーム状部材１３４を規定する場合に有利である。すなわち、図１５に表れているように、パッド支持面１３４ｐｓの横断面およびビーム１３４の側壁か円弧状に表れているからである。

ビーム部材の形状は、製造上の都合によって左右され得るが、この形状はまた、各個別の軸受の性能に影響を及ぼす。このように、図１５ないし図１８に示されるスラスト軸受を含む本明細書に説明する軸受の特定の形状は、主として試作を容易に製造するようにすることに起因したものであるが、特定の応用において優れた結果を生み出すこともまたわかっている。もちろん、パッド形状のいかなる変更も、たとえば、このパッドを支持するビームの曲げ特性あるいはねじり特性を変更することになって軸受の性能特性に影響を及ぼす。このように、ビーム、パッド、および膜状体の他の形状を考慮する場合、製造の容易性と、軸受性能に対するビーム、パッド、あるいは膜状体の形状による効果とか考慮されねばなない。

スラスト軸受の形状の他の例か図２１ないし図３０および図３８ないし図３９に示されている。これらの図に示された軸受と図１５ないし図１８に示された軸受構造との間の相違は、主として、主支持部、二次支持部および三次支持部の構造の相違にある。

かかる他の軸受形状の一つか図２１ないし図２４に示されている。図２１はこの軸受の頂面図であり、図２２はこの軸受の縦断面図であり、図２３はこの軸受の底面図であり、図２４はこの軸受の斜視図である。この図２１ないし図２４に示された軸受は、二つの重要な点を除き、図１５ないし図１８の軸受と近似している。第一に、図２１ないし図２４の軸受は、図１５に示されるような垂直支持ビームの代わりに角度を付けられたあるいは傾斜させられた支持ビーム１３４ａを含んでいる。第二に、この軸受は、上記傾斜ビーム１３４を貫通する筒状開口を形成するために支持ビーム１３６を貫通して延びる付加的な孔１３４を含んでおり、この孔は、支持ビームに長円状の開口を形成するようになっている。上記長円状の開口はビームを一対の複雑な帯状体に分割しており、その帯状体の形状は、図２４の斜視図を参照することにより理解される。このような開口１４４を設けて傾斜ビーム１３４ａを複雑な帯状体に分割することは、図２１ないし図２４に示される軸受の支承構造に、図」５ないしＩＩＮ＋８に示される軸受と比較してその撓み変形性を著しく高めることになる。したかって、図２１ないし図２４の軸受のパッド１３２は、図」５ないし図１８の軸受のパッド１３２よりもより小さな荷重に応答して流体力学的楔を形成するように撓み変形する。したかって、図２１ないし図２４に示される軸受は、軽荷重を支承するのによく適合しており、図１５ないし図１８に示される軸受は、より大きな荷重を支持する場合によく適合していることになる。さらに、ビーム１３４ａのような角度をつけられたあるいは傾斜させられた支持ビームを設けることは、複雑な帯状体にこのビームを分割する開口を設けるにせよ設けないにせよ、バンドの垂直方向への撓み変形性を増大させる。なぜなら、垂直方向に付与された荷重は、ビームに対して軸受の中心あるいは内径に向けた撓み変形を引き起こす傾向をもつからであり、これにより、潤滑流体の遠心力に起因する漏損を解消することかできる。

図２３Ａは、図２１ないし図２４に示されたタイプの軸受の底面図であり、ここにおいて、ビームあるいは膜状体３３６の撓み変形性を高めるために、上記膜状体あるいは支持ビーム１３６に付加的な孔１４６を形成しである。この図２３ａに示されているように、上記孔＋３６は、各軸受セグメントに関して非対称に形成されている。このような孔を非対称に設けると、軸受におけるバットか一方向について他方向よりもより容易に撓み変形することかできるようになる。換言すると、軸受パッドはバット支承構造において非対称の開口を設けることにより、一方向についてバイアスをかけられた恰好となる。もちろん、軸受バットに対して一方向についてバイアスをかける必要かある場合に、かかる非対称に配置された開口を、本願発明のどの軸受構造に対しても設けることができる。また、このような非対称の開口は、幾つかの選択された軸受パッドのみをバイアスさせるように設けるのか望ましい場合もある。

図２５は、本願発明にしたがうその他の軸受の縦断面を示している。この構造によれば、軸受パッド１３２は、水平方向を動くビーム部１３４ｈにそれぞれ支持されたパッド支持基根部１３４ｓ上に支持されている。上記水平方向を向くビーム部１３４ｈはまた、逆方向に角度をつけられたビーム部１３４１上に支持されている。その他の点においては、この構造は、直前に説明した軸受の構造と近似している。この構造によれば、軸受は、一方向については大きな撓み変形性を獲得することかできるか、他方向については剛性が維持される。

上記と近似した構造か図２６に示されている。図２６に示された軸受と図２５に示された軸受との間の相違は、図２６に示された軸受は、逆方向に角度を付けられたビームＭ１３４ｉに代えて垂直ビーム部１３４Ｖを用いている点である。

これらの軸受は、その他の全てのへにおいて近似している。図２６の軸受において傾斜状のビームか存在しないことは、この軸受に垂直方向により高い剛性をもつ傾向を与えることになる。

図２７および図２８は、本願発明の軸受構造の他の実施例を示している。

これらの図に示されているように、この軸受は、複数個の軸受バット３２１−３２６（図２８において仮想線で示す。）を含んでいる。各軸受パッド３２１−３２６は、軸受支持構造のパッド支持面３４２に対して支持されている。この軸受支持構造は、一対の入れ千秋の截頭円錐体からなる主支持部をもっており、この主支持部は、割り状周縁膜状体３６０を含む二次支持部上に支持されている。

そして上記二次支持部は、一対の周縁ビーム３８２を含む三次支持部上に支持されている。上記各周縁ビーム３８０および３８２は、すてに説明した構造におけるそれと近似している。膜状体３６０は、先に説明した構造とそれとは異なっている。なぜなら、この膜状態３６０は、入れ千秋の截頭円錐体を形成する軸受支持構造の底部において形成された溝によって半径方向に分割されているからである。内側の截頭円錐体は外側の截頭円錐体に対して逆向きとなっており、両回錐体の中心線はパッド支持面３４２の上方の点３５０において交差し、逆Ｖ字状の断面を呈する。各截頭円錐体の中心線かパッド面の上方の点３５０において交差するため、主支持構造は、上記パッド面の上方の点を中心として枢動するように軸受パッドを支持する。これにより、適正な撓み変形か確保される。

上記軸受パッドを支持する二つのビーム３４６および３４４は、同じ角度で互いの方向を向いて角度をつけられてもよいし、異なった角度で互いの方向を向いて角度をつけられてもよいし、一方のビームに角度をつけて他方のビーム【二角度をつけなくてもよいし、双方か同じ方向に角度をつけられてもよい。もちろん、主支持構造におけるビームに与えるべき角度の変更は、軸受の撓み特性に影響する。上記軸受支承構造に関して対称に配置された複数の孔または開口４２０は、上記入れ千秋の截頭円錐体あるいは逆Ｖ字塁構造を複数の支持ビーム３４４．３４６に分割し、上記入れ千秋の截頭円錐体の頂点をパッド支持面３４２を規定するように分割している。したがって、たとえば、軸受パッド３２１は、一対の複雑な支持ビーム３４４および３４６によってパッド支持面３４２に支持される。

この場合、上記一対の複雑な支持ビーム３４４および３４６は、互いにテーバを付けられているのであり、かつ、上記入れ千秋の截頭円錐体を貫通して延びる円筒状開口によって規定される複雑な幾何学的形状をもっている。図２７に最もよく表れているように、ビーム３４４および３４６の中心線は、パッド面の上方のヴ３５０において交差しており、適正な枢動支持を確保している。各ビーム３４４および３４６は、上記截頭円錐体を規定する溝によって分割された周状膜状体３６０上に個別に支持されている。上記膜状体は、周状ビーム３８０．３８２ｆ：よって支持されている。当然のことなから、上述したように、周状ビーム３８０゜３８２および周状膜状体３６０は、個別のビーム支持体を規定するために周方向について分割することかできる。

上記軸受支承構造に対する様々な改良か可能である。たとえば、この支承構造の撓み変形を、ビームの角度を変更することにより、あるいは各脚を規定する孔あるいは開口の位置を変更することにより、あるいはビームあるいは膜状体のいずれかの長さを変更することにより、さらには、ビームまたは膜状体のいずれかの輻または厚みを変更することによって、修正することできる。これらの複数の可能性を図示するために、図２７および図２８には、各軸受パッド３２１ないし３２６に対してそれぞれ異なる支承構造を描いである。これらのさまざまな支承構造か、本願発明を図示する目的のために、一つの軸受において示されているということか理解されるべきである。通常の使用においては、各軸受パッド３２１ないし３２６が必ずしも同一である必要はないにせよ、一定の性能を確保するために近似した支承構造をもつことになる。

軸受パッド３２２のための支承構造は、ビーム３４６を複数のビームあるいは副ビーム３４６ａおよび３４６ｂに分割するように上記ビーム３４６を貫通して延びる孔あるいは開口４２２が設けられている点において軸受パッド３２１の支承構造とは異なっている。もし、開口４２２のように、この開口の直径および位置づけか上記ビームを完全に分離する態様となっている場合、かかるビームは分離されたビームに分けられる。一方、上記開口かビームを部分的に分割するものである場合（たとえば開口４２３Ｌ　このビームは副ビームに分けられる。図２７に示されているように、図２７において半径方向外方のビーム３４６か見えているように、ビーム３４６の側面において楕円状の開口を形成する。このような構造によると、パッド３２２は、角度つけられた三つの帯状体あるいはビーム３４４．３４６ａおよび３４６ｂによって支持されることになる。

軸受パッド３２３は、角度をつけられた四つのビームあるいは帯状体３４４ａ、３４４ｂ、３４６ａおよび３４６ｂによって支持されている。この構造は、ビーム３４４とビーム３４６の双方を貫通して延び、かつ、パッド支持面３４２を二つの部分に分ける孔あるいは開口４２３を設けることによって達成される。ここに説明するすべての改良事項に関して、開口の大きさはビーム３４４および３４６を分離されたビームに分割するへき程度をらとにして選択されるべきことに留意するへきである。ある例においては、より大きな開口を用いてビームを完全に分割することか望ましい。また、軸受バッド３２３のための支承体に関して図示されているようなその他の例においては、ビームの側壁に沿ったある点においてこのビームを不完全に分割するのか望ましい。なお、図面にはビーム３４４および３４６を分割するために、軸受支承構造に一つの開口を設ける場合のみか示されているか、ビーム３４４，３４６を三つあるいはそれ以上の副ビームに分割するように図２８において設けられてた開口４２２ないし４２６のような２またはそれ以上の開口を設けることも可能であることに留意するべきである。通常のように、採用されるべき支持体のタイプの決定は、所望の性能特性に依存する。一般には、ビームを分離されたビームあるいは副ビームに分割することは、支持構造をより変形性をもつものとする。軸受パッド３４２，３２４，３２６のための支承構造のように、支承構造の一方向の撓み変形性を他方向の撓み変形性より大きくすることによって、その軸受バッドを所定方向にバイアスさせることっへできる。

軸受バッド３２４のための支承構造は、開口４２４か内側支持ビーム３４６てはなく外側支持ビーム３４４を貫通して延びる開口４２４か設けられている屯を除き、軸受バッド３２２のための支承構造と近似している。したかって、軸受パット３２２のように、軸受パット３２４は、角度をつけられた三つの脚によって支持されている。

軸受バッド２３５のための支承構造は、開口４２５を外側周縁ビーム３８および周縁膜状体３６０を貫通して非対称の位置に設けられている点を除き、軸受パット３２１のための支承構造と近似している。したかって、この軸受バッド３２５は、所定の方向、すなわち、この開口４２５を設けることによって生しる最ら大きな変形容易性か生じる方向にバイアスされている。

軸受バッド３２６のための支承構造は、ビーム３４６を分割する開口４２６か軸受バッド３２６をより大きな変形容易性か生じる方向、すなわち、より小さくてより変形容易なビームの方向にバイアスするように非対称的に設けられている点を除き、軸受バッド３２２のための支承構造と近似している。

もちろん、所望の性能特性を達成するために、図２７１図２８に示さｎた支承構造のいずれかを組み合わせて採用することができる。

図２９および図３０は、本願発明の軸受のさらに他の実施例を示している。これらの図に示されているように、この軸受は、複数の軸受バッド５２１−５２６（これらの位置は図３０に仮想線で示されている）を含んでいる。各軸受バッド５２１−５２６は、軸受パッド支承構造に対して一体的に支持されている。概略的にいうと、この軸受バッド支承構造は、少なくとも、内側周縁支持ビーム５４６および外側周縁支持ビーム５４４を含む主支持構造と、内側周縁膜状体３６２を含む二次支持部と、外側周縁膜状体３６４、内側周縁支持ビーム３８２および外側周縁支持ビーム３８０を含む三次支持部とを備えている。図２９に最もよく表れているように、上記周縁支持ビーム５４４，５４６は、軸受の底部から上記軸受バッドに向けて延びる深い周状チャンネルによって部分的に規定されている。

これらの支持ビームはさらに、軸受バッド支承構造に関して対称的に配置された複数の孔または開口によっても規定されており、これらの孔または開口は、上記ビーム５４４，５４６を隣接した他のビームから分離している。したかって、たとえば、軸受バッド５２１は、一対のビーム５４４，５４６によって支持され、これら一対のビーム５４４，５４６は、はぼ円弧状の側壁を有することになる。

先に述べたように、このビーム支承構造はまた、膜状体３６４．３６２および周状ビーム３８０．３８２を備えている。

かかる軸受支承構造に対するさまざまな変更が可能である。複数のこのような変更の可能性を図示するために、図２９および図３０には、各軸受バッド５２１− ５２６に対して異なる支承構造を描いである。図２７および図２８の実施例について先に説明したのと同様に、複数の支承構造か本願発明を図示する目的で単一の軸受の図の中に示しである。通常の使用においては、各軸受バッド５２１−５２６は、必ずしも同一である必要はないが、一様な性能を確保するために近似した支承構造をもつことになる。

軸受バッド５２２のための支承構造は、ビーム５４６を複数のビーム５４６ａおよび５４６ｂに分割するようにこの内側周状ビーム５４６を貫通して延びる孔あるいは開口６２２を設けている点において、軸受バッド５２１のための支承構造とは異なっている。このような構造をとる結果、上記パッド５２２は垂直方向に延びる三つのビームあるいは帯状体５４４，５４６ａ、５４６ｂによって支持されることになる。

軸受バッド５２３は、垂直方向ｌ二延びる四つのビームあるいは帯状体５４４ａ。

５４４ｂ、５４６ａ、５４６ｂによって支持されている。この構造は、ビーム５４４およびビーム５４６の双方を貫通して延びる孔あるいは開口６２３を設けることによって達成される。このような変更の結果としてのより薄状のビームは、軸受バンド５２２あるいは軸受バッド５２１のための支承構造よりも大きな変形容易性を生み出す。

軸受バッド５２４は、垂直方向に延びる比較的薄状の五つのビームあるいは帯状体によって支持されている。この構造は、内側ビーム５４６を二つのビームに分割する孔あるいは開口６２４と、外側ビーム５４４を三つのビームに分割するための二つの孔６２４を設けることによって達成される。

軸受バッド５２５のための支承構造は、外側ビーム５４４を非対称的に二つのビームに分割する付加的な開口６３５を設けである点を除き、軸受パット５２２のための支承構造と近似している。

軸受バッド５２６のための支承構造は、外側ビーム５４４の方か内側ビーム５４６よりもより大きく分割されている点を除き、軸受バッド５２２のための支承構造と近似している。

当然のことながら、所望の性能特性を達成するために、図２９および図３０に示された支承構造をとのように組み合わせてもよい。

図２９Ａ１図２９Ｂ１図３０Ａおよび図３０Ｂは、各軸受バッド５２１ａを支持するための構造として、図２９および図３０において軸受パット５２１を支持するために用いられた構造と非常に近似したものであるスラスト軸受の詳細を示している。この軸受構造はしかしながら、周状ビーム５４４ａおよび５４６ａ７）Ｘ因２９および図３０に示された軸受の場合よりも厚みか減じられているとともに垂直方向により短い点において異なっている。通常、ビームか短ければこれに比較して長いビームよりもより剛性か高められ、ビームの厚みか小さけれはこれに比較して厚みの大きいビームよりも剛性か小さくなる。さらに、ビーム５４４ａはビーム５４６ａよりも厚みか小さくなっているのに対し、図２９および図３０に示された軸受においては、ビーム５４４およびビーム５４６は等しい厚みとなっている。このような半径方向の厚みの相違は、各ビーム５４４ａ、５４６ａの周方向の長さを規定する大きな開口６２０か、ビーム５４４ａの周方向の幅がビーム５４６ａのそれよりも著しく広くなるように配置されていることにより、補償されている。結局、上記開口６２０は、図２９および図３０の軸受構造における対応する開口６２０よりも相当に大きいということがいえる。もちろん、開口か大きくなると、この開口によって規定される支承構造の変形容易性が高められる。

図３５ないし図３７は、本願発明にしたがうスラストおよびラジアル複合型の流体力学的軸受を示している。図３５に示された軸受は、図３４に示された軸受に非常に近似しており、同様の部材に対して同一の参照符号を付しである。また、図３７の断面図に示されるように、図３６および図３７の軸受は、次の点を除いて図４および図１４Ｄに示されたラジアル軸受と幾分近似している。すなわち、この図３６および図３７に示された軸受においては、軸受バッド１０３２およびビームおよび／または膜状体１０３４．１０３６．１０３８を含む軸受パット支承構造は、比較的大きなスリットおよび溝によって規定されている。しかしなから、このラジアル・スラスト軸受は、軸受パッド面１０３２ｐｓが主軸線１００６に対して傾斜している点において、ラジアル荷重のみを支承する軸受と相違している。このようにパッド面を傾斜させることにより、図３５ないし図３７の軸受は、主軸線１００６に沿う方向に作用する荷重と、この主軸線１００６に対して半径方向に作用する荷重の双方を支持する。この軸受の変形特性を選択的に調整することができるようするために、図に示されているように、圧電素子１００を設けることができる。

上記のような傾斜したパッド支持面１０３２ｐｓによって支持されることができるように、シャフトには、上記パッド支持面の角度に対応した角度をつけられたランナを取付けなければならない。この軸受によって支承される軸方向荷重分およびラジアル方向荷重分は、上記パッド面１０３２ｐｓの角度に依存する。上記パッドが仮に主軸線１００６に対してαの角度で傾斜しているとすると、上記軸受に作用する軸方向荷重分は次式によって決定される。　−軸方向荷重分＝全軸方向総荷重ｘｓ　ｉｎｘ同様にして、上記軸受に作用するラジアル方向荷重分は、次式によって決定される。

図３５に示される軸受のための支承構造は、図３４に示される軸受のための支承構造と近似している。

図３６および図３７に示される軸受のための支承構造は、軸受パッド１０３２を支持するビーム１０３４をもつ間隔配置された軸受パッド１０３２のための主支持構造と、連続的に形成することかできる一対の周状ビーム１０３８を含む三次支持構造とを備えている。二次支持構造は、ビーム１０３４をビーム１０３８に対して連結するための膜状体１０３６あるいはビームネットワークを含んでいる。図３６に最も明瞭に表れているように、複数の軸受パッド１０３２のそれぞれのための支承構造は、非対称的である。したがって、図３６および図３７に示された軸受は、一方向用軸受である。

一般的にいって、本明細書に説明したどの軸受構造も、図３６および図３７に示されたタイプのラジアル・スラスト複合型軸受の設計において採用することかできる。もちろん、ラジアルおよびスラスト複合型の軸受特性を達成するために、軸受パッド面は軸受主軸線に対して０°から９０″の範囲で傾斜させられな；すればならない。さらに、ラジアル方向および軸方向の双方の荷重に適用させる場合には、当然なから、軸受パッド支承構造の設計に影響を及はす。

過去においては、流体力学的軸受のパッド形状は、主として製造上の都合によって決められてきた。スラスト軸受ついては、このことは、支持の面積を最大にするには扇形をしたパッドを、あるいは、−ｍ−出願人の先行米国特許第４．６７６゜６６８号の場合においては、−一製造コストの低減には円形パッドを伝統的に會味してきた。ラジアル軸受については、単純な円筒断面形状をもつパッドか用いられてきた。多くの場合、このような伝統的なパッド形状を最適な結果を得るへく支持することかできる。しかしなから、本願の発明者は、従前のパッド形状を修正することによって重要な性能特性か得られるということを発見した。その結果、支承構造を単純化することかできるし、ある場合においては、これを省略することさえできる。

典型的なスラストパッド形状の例か図４２Ａおよび図４２Ｄに示されている。

［１４２Ａは扇形をしたパッド１３２を示している。頂面視Ｔ１端面視Ｅ１および側面視Ｓの方向かそれぞれ符号Ｔ、ＥＳＳを付した矢印で示されている。ここにおても、後述するように、頂面視Ｔ、端面視Ｅ、および側面視Ｓのための方向が矢印で示されている。そして、ラジアル／スラスト複合量バッド１０３２の− っの形状か図４２に示されている。矢印は、後述するように、頂面視Ｔ、端面視Ｅ、および側面視Ｓの方向を表している。これらのパッド形状は全て、分断されない平面状の表面をもち、かつ一定のパッド厚みとなっていることに特徴つけられている。

伝統的なスラスト、ラジアル、およびラジアル／スラスト複合型パッド形状に対する様々な修正事項については後述する。なお、パッドの形状に対するこれらのいかなる修正も組合せによりあるいは単独で用いることができるということに留意するべきである。また、図示された特定のパッド形状以外の形状をもつパッドに対してもその修正か簡便に適用しつる。さらに、上記パッドは双方向の作動を許容するために対称的に形成することもできるし、回転の方向に依存する異なる作動条件を与えるために非対称的に形成することもできる。後述する修正されたバット形状は、適当な場合には本出願に説明されているものを含むいかなる支承構造と組み合わせて用いることもできるし、適当な組合せにおいて用いられる場合には、変形支承構造の必要を全くなくすこともできる。

一般的なパッド形状に対する第一の可能性ある修正がｌ１１４３Ａないし図４３Ｅに示されている。これらの図は、スラスト軸受（図４３Ａ）、ラジアル軸受（図４３Ｂおよび図４３Ｃ）、および、ラジアル／スラスト軸受（図４３Ｄおよび図４３Ｅ）に対して適用される場合の修正を示している。

この修正は、ある場合において、潤滑剤か導入される縁（先行縁）の長さを増大させると軸受性能を改善することかできるいうことか示された有限要素解析に基づいている。より具体的には、この縁を延長すると、より多くの潤滑剤をバ。

ド中心に向かわせることかできる。このような効果を達成するために、上記先行縁を延長するべくパッド表面に弧状の切り込みを設けることができる。このような弧状の切り込みは、スラスト軸受、ラジアル軸受、あるいはラジアル／スラスト複合型軸受に設けることかできる。このような弧状の切り込みを設けると、パッドの荷重支持表面か減少するということに留意する必要がある。このように、潤滑剤が多くなれば荷重支持表面か減少するという交換条件か存在するのである。

図４３Ａは、弧状切り込み＋３２ｃか形成されたスラスト軸受パッド１３２の頂面を示している。この図示された実施例において、上記切り込み１３２ｃは、パッド１３２の各端縁部に設けられている。これは、図示されたバットか双方向用に意図されており、双方向において改良された結果が望まれているからである。

もし単方向の作動で十分な場合には、上記の切り込みは、ひとつの単縁部にのみ設けられるべきである。

図４３Ｂおよび図４３Ｃは、各車縁部に弧状切り込み３２ｃが形成されたランアル軸受パッド３２の側面図および頂面図をそれぞれ示している。やはり、上記弧状切り込み３２ｃを設けると、バンド中心に導入される潤滑剤の量か増大すると同時に、パッドの荷重支持表面面積か減じられる。各単縁部において弧状切り込み３２ｃか対称となっているため、図４３Ｂおよび図４３Ｃに示されているラジアル軸受もまた、双方向用である。

ｌＮ４３Ｄおよび図４３Ｅは、円錐状にテーバを付けられたブロックとして模式的に表されている角度をつけられた支承構造１０３７上に支持されたラジアル／スラスト複合型の軸受パッド１０３２を示している。図４３Ｄは断面図であり、図４３Ｅは頂面図である。ここにおいても、このパッドは対称的であり、そして、このスラスト軸受パッドの各端縁部に弧状切り込みＩ　０３２ｃか設けられていて双方向作動するようになっている。

図４４Ａないし図４４Ｄは、基本的にはパッド形状に対する他の可能性ある修正を表している。具体的には、軸受パッドの先行縁にテーバ付けを行うと入口部の曲げか増大するということかわかっている。これによってシャフト・バッド間の空間により多くの潤滑剤か導入されるようになり、このことかパッドの荷重支持能力を増大させる。コンピュータを用いる複雑な有限要素解析によって、最適な潤滑剤流れを得るに必要とされる曲げの量が予測できる。

これらの図は、スラスト、ラジアル、およびラジアル／スラスト複合型軸受におけるテーバ付けられた端縁部の使用を表している。具体的には、図４４Ａは、図４２ＡのＳ軸線に沿う側面視であり、各端縁部に形成されたテーバ部１３２ｔをもつスラスト軸受パッド１３２を表している。やはり、このテーパ部は、各端部に設けられており、これによって双方向作動を許容する。［Ｊ４４Ｂは、双方向作動を許容するへく各端縁部に形成されたテーパ部３２ｔをもつラジアル軸受パッド３２の側面図である。そして、図４４Ｃおよび図４４Ｄは、入口部の曲げ変形性を増大させるへく各￥ｍＦＪ部に設けられたテーパ部をもつラジアル／スラスト複合型軸受パッド１０３２の端面図および側面図である。もちろん、単方向の作動で十分な場合には、一方の端縁部のみ、すなわち、先行縁のみかテーバ付けられるへきである。

パッド表面に潤滑剤を保持し、かつ端部からの漏れあるいは側部からの漏れを最小にするチャンネル溝を形成するようにバットが荷重のもとで変形するべく、基本的なパッド形状はまた、このパッドの側縁部にレールを設けることによって修正することもてきる。

二のようにして修正されるバント形状の例か［Ｎ４５Ａないしｌ１ｉｌＵ４５Ｃに示されている。［Ｊ４５Ａは、半径方向内側縁および外側縁に側縁レール！３２ｒか設けられたスラスト軸受パッド１３２の端面図である。荷重のもとてのこのパッドの変形か、（大きく強調されて）想像線で示されている。この図かられかるように、このパッドは潤滑剤保持チャンネルを形成するように荷重のもとて変形する。

図４５Ｂは、軸方向の端縁部において側縁レール３２ｒか設けられたラジアルまたはジャーナル軸受パッドを示している。荷重のもとてのこのバット変形は、やはり大きく強調されており、想像線で示されている。この強調された例から明らかなように、このバンドは荷重のもとて潤滑剤保持チャンネルを形成するように変形し、軸受の軸方向端部に沿う潤滑剤の漏れを防止する。

図４５Ｃは、内側縁および外側縁において、レール１０３２ｒか形成されたラジアル／スラスト複合型軸受パッド１０３２を示している。荷重のもとてのこのバットの変形か、（大きく強調されて）想像線で示されている。このように大きく強−された図から明らかなように、このパッドは荷重のもとて潤滑剤保持ポケットを形成するべく変形し、その結果、潤滑剤かパッド１０３２を半径方向外側縁および内側縁から逃げなくなる。

図４４Ａないし図４４Ｄを参照して上述したように、時には軸受バットの先行縁の入口部曲げ性を増大させることか望ましい。このような望ましい結果を達成しあるいはこれをより高めるための他の修正された軸受パッド形状か図４６Ａないし図４６Ｃに示されている。具体的には、これらの図は、テーバをつけられた先行縁に加えて、あるいはその代わりに、平坦な表面を維持しながら増大させられた先行縁の曲げを起こすべく、先行縁近傍のパッドの下側の縁に溝を設けることかできるということを示している。図４６Ａは、双方向の作動を許容するへく両端縁部近くの底面に形成された溝１３２ｇをもつスラストバンド１３２を示している。図４６Ｂは各端縁部近くの外側表面に形成された溝３２ｇをもつランアル軸受パッド３２を示している。［Ｎ４６Ｃは、各端縁部近くの底面に形成された溝１０３２ｇをもつラジアル／スラスト複合量軸受パッド１０３２を示している。

流体力学的なパッドの設計において考慮するべきその他の点は、上記パッドそれ自体を各パッドを規定する溝を単に設けることによって単一の部材から形成することかできるということである。このことの例か図４７Ａないし図４７Ｃに示されている。図４７Ａおよび図４７Ｄは、パッド規定溝１３２ｐを設けることによって連続的な表面がどのようにして個々のスラストパッド１３２に分割てきるかを示している。この場合、図４７Ａは頂面図であり、図４７Ｂは図４７中に示された線に沿う側面図である。ラジアル／スラスト複合型軸受については、その構造は図４７Ａに示される構造と本質的に同様である。図４７Ｃは、半径方向内側表面にパッド規定溝３２ｐを設けることによって円筒体かとのようにして個々のジャーナルパッド３２に分割されるかを表している。

特定のパッド形状の設計において最終的に考慮することはパッドの底面に凹部を設けるということである。具体的には、このような底面凹部を設けると、図４５Ａないし図４５Ｃに示されたものと幾分似た手法においてチャンネル溝形成を行うことかでき、また、図４４Ａないし１ｌｉＪ４４Ｄに示されるテーバを設けた構造のようにして入口部曲げを許容することかできる。単方向作動用に設計されたバットに形成される底面凹部の例か図４８Ａないし［Ｕ４８Ｄに示されている。図４８Ａおよび図４８Ｂはチャンネル溝の形成を行うべく底部凹部１３２ｂが形成されたスラスト軸受パッド＋３２の頂面図および側面図である。低減されたパッド面積はまた、底面に対する圧縮変形を可能とし、これは先細状の流体楔を発達させる。この修正はパッド１３２の一つの単縁部にのみ設けられているので、このパッドは単方向軸受に用いるために意図されている。図４８Ａおよび図４８Ｂに示されているパッド構造は、ラジアル／スラスト複合側軸受のために用うるものと本質的に同様である。唯一の相違は、このパッドは、円錐状部分から形成されていることである。

図４８Ｃは、一方の端縁部にのみ底部凹部３２ｂか設けられたラジアル軸受パッド３２を示している。やはりこのパッドも単方向軸受である。

図４９Ａないし図４９Ｃは、双方向の作動をしつるように軸受パッドの両端縁部に底面凹部１３２ｂが設けられている点を除き、図４８Ａないし図４８Ｃに示されているものと同様の軸受パッド形状を示している。具体的には、図４８Ａおよび図４９Ｂに示されているスラストまたはラジアル／スラスト複合側軸受パッド１３２は、各端縁部における底面凹部１３２ｂを含んでいる。図４９Ａないし図４９Ｂと図４８Ａないし図４８Ｂとを比較すれば明らかなように、底面凹部は各端縁部に上記の底面凹部を設けることができるように幾分小さめに調整されている。

同様に、図４９Ｃにおいては、ラジアル軸受パッド３２が各端縁部において底面凹部３２ｂを含んでいる。やはり、上記凹部は図４８Ｃに示される単方向用軸受において設けられる凹部よりも幾分短くなっている。

すでに述べたように、特定の応用のためのパッド形状の設計は、そのような応用における要件に依存する。上述の幾つかの構造的な修正および考慮事項は、単独で用いることもできるし、組合せて用いることもできる。図５０Ａないし図５０Ｃ１および、図５１Ａないし図５ＩＣは、これらの全ての特徴をいかにして単一の軸受部に組み合わせることができるかを示している。このことは、上記の全て特徴部をあらゆる設計において必要的に含ませればならないということを示しているのではない。実際のところ、このようなことは稀に必要なだけである。しかしながら、所望であれば、これらの全ての特徴を単一の軸受部に組み合わせることも可能である。

図５０Ａは、軸受パッド１３２に先行縁の長さを延長するための弧状切り込み１３２ｃか設けられたスラスト軸受あるいはラジアル／スラスト複合型軸受の頂面図を示している。上記弧状切り込み１３２Ｃは各単縁部に設けられており、双方向の作動が可能となるようになっている。もちろん、所望であれば、上記の弧状切り込み１３２ｃを一方の端縁部にのみ設けて単一方向の作動について最適な結果をつるようにすることもできる。図５０Ａにおいて、個々のパッド１３２は、パッド規定溝＋３２９によって規定されている。

図５０Ｂは、図５０Ａのスラスト軸受の底面図を示している。この図において、軸受パッドが底部レール１３２ｒ、入口部曲げを増大させるための溝１３２ｇ、上記入口部曲げをさらに増大させるためのテーバ１３２ｔ、および流体をさらに取り入れるとともに入口部曲げを増大させるための底面凹部１３２ｒを含んでいることがわかる。この場合、上記溝、テーバ、および凹部が一体となって所望の変形を行わせる。

図５０Ｃは、図５０Ａ内の指示線に沿う図５０Ａの軸受の断面図である。図５００はまた、支承構造１３７上に組み付けられた軸受を示している。本願発明にしたがえば本明細書で開示されているいかなる支承構造もが使用されうることを示すために、上記支承構造は図面上箱のようにして模式的に示されている。上述したように、適当なパッド設計を行うことにより、変形する支承構造の必要をなくすことも可能である。この場合、上記の支承構造をたとえば／”１ウジング等の剛体とすることかできる。しかしなから、選択的には、上記の支承構造を、６自由度で上記軸受パッドを支持するために主支持部、二次支持部、および三次支持部をもつ、本明細書に開示されたどのタイプの変形する支承構造とすることもてきる。同様に、本明細書で説明した上記パッドの修正事項は、本明細書で開示されるとの軸受についての軸受パッドに対しても概ね個別にあるいは組合せによって適用することができる。

図５１Ａは、先行縁の長さを延長するために各端縁部に形成された弧状切り込み３２ｃをもつジャーナルあるいはラジアル軸受パッド３２の頂面図である。これにより、軸受パッド表面上を通過する潤滑剤の量を増加することができる。

図５２Ｂは、図５１Ａの軸受パッド３２の側面図である。この図から、パ・ノドの頂面上に形成された弧状切り込み３２ｃ、パッドの底部の縁に形成されたテーバ３２ｔ、パッドの底面側に形成された底面凹部３２ｂ、パッドの底面側に形成された溝３２ｇ、および、パッドの底面から半径方向外方に延びるレール３２ｒを認めることかできる。

図５ＩＣは、図５１Ａおよび図５１Ｂの軸受パッドの底面図であり、底部レール３２ｒ、溝３２ｇおよび底面凹部３２ｂが表れている。

所望であれば、１ｌＮ５１Ａないし図５ＩＣに表されているタイプのパ・ノドをもつ軸受を、図４７Ｃに示されるようにパッド規定溝によって互いに分離させられたパッドをもつ単一部材から形成することができる。

その他の完全な軸受設計か図５２Ａないし図５２Ｃに描かれている。これらの図は、ワッシャ状のスラスト軸受を描いてあり、所望のパッド形状が薄いワッシャ状の円柱部材内に達成されている。図５２Ａは上記ワッシャ状軸受の底面図であり、周方向に間隔配置された底面凹部３２ｂおよび複数の周方向に間隔配置されたスラストパッド１３２を規定する溝１３２ｐ（想像線）を示している。上記溝＋３２ｐおよび底面凹部１３２ｂの断面は、図５２Ｂの断面図に最もよく表れている。この図に示されているように、上記溝１３２ｐおよび１３２ｄは非常に桟状である。そして、図５２Ｃは上記ワッシャ状スラスト軸受の頂面図であり、周方向の間隔配置されたパッド規定溝１３２ｐが描かれており、かつ、底面凹部１３２ｂが想像線で示されている。

上述したように、上記パッド規定溝１３２ｐは周方向に間隔配置された一連の軸受パッド１３２を規定している。この底面凹部１３２ｂは上記パッド表面の下切り込みを形成しており、この下切り込みの程度は、こうして下切り込みされた軸受パッドの表面部分が先細状の楔と潤滑剤保持用チャンネル溝を形成するようにわずかに下方へ変位することができるに十分な程度とされる。これらの変形か集合して、一連の先細状の模を形成することになり、その結果、シャフトランナが圧力上昇させられた流体フィルムの層の上に支持されることになる。さらに、上記底面凹部１３２ｂの特質のために、潤滑剤がパッド表面状に保持され、このパッドの半径方向内側縁および外側縁から漏出しなくなる。育成要素解析によれば、十分な荷重のもとては、このような単純なワッンヤは、変形する支承構造がなくとも、多バンド型流体力学的軸受として作動するよう（こ変形するであろうことを示している。このように、図５２八ないし１ｎ５２ｃに示されるタイプの単純なワッシャ状軸受パッド形状は、剛な支承構造上に取付けることかでき、それてもなお満足する結果を得ることかできる。もちろん、所望であれば、変形する支承構造を用いることもできる。

本願発明の重要な側面は、機械加工可能な軸受形状、すなわち、標準的に使用可能な機械加工技術を用いて単一の厚壁チューブ体あるいはこれに類する円筒状ジャーナル部材を機械加工することによって製造することができる軸受形状を開示することである。このような軸受は、孔、スリットおよび溝を設けることによって単一の厚壁状チューブあるいはこれに類する円筒状ジャーナル部材から形成されるという事実によって特徴づけられる。このような軸受の利点は、試作品の製造が容易であり、かつ、試験の後このような試作品を修正することが容易であるということである。当然のことながら、たとえば型成形技術あるいは鋳造技術を用いて軸受を大量生産するべき場合には、異なった製造上の配慮が容具なる形状に対してなされる。形状における変更か軸受性能に影響を及ぼすということを認識しておくことが重要である。

製造において考廖するべき池の点は、型成形の容易性である。当然のことながら、本願発明の軸受構造のほとんとはある型成形技術によって型成形することっ・可能である。しかしなから、ある形状のみが単純な二つの金型、すなわち、カムを含まない金型によって射出成形可能である。本願発明の軸受のその他の利点は、単純な二つの金型を用いて射出成形することか可能な形状として規定される型成形容易な形状をもって構成することができるということである。一つの容易に型成形可能な形状とは、一般的には、成形にカムが要求される「隠れたＪ空隔が存在しないということによって特徴づけられる。たとえば、ラジアル軸受についていえば、容易に型成形可能な形状には、内周および外周に半径方向に延びる溝を含まず、かっ、連続する軸受方向断面を含んでいる。図３２、図３２Ａおよび図３２Ｂに示される軸受は、容易に型成形可能なラジアルあるいはジャーナル軸受の例である。

同様に、容易に型成形可能なスラスト軸受は、たとえば、頂面および底面のみをみることによって全ての面が視認できるような単一のシームラインをもって型成形しつるという事実によって特徴づけられる。

図３８Ａないし［Ｎ３８Ｃは、容易に金量成形しつるスラスト軸受を示している。

この軸受は、周状に間隔配置された複数の軸受パッド１３２ｍと、上記各軸受パッド１３２ｍを支持する支持構造とをもっている。この支持構造は、周状ビーム１３４ｍｂおよび１３４ｍａを含む主支持部と、半径方向に延びるビーム１３６ｍを含む二次支持部と、基板状の一対のビーム１３８ｍを含む三次支持部とを含んでいる。なお、図３８ＡないしｌＮ３８Ｃにおいては、支承構造の寸法は、その形状を明瞭化するために幾分変更しであることに留意するべきである。たとえは、図３８Ｃに示されるように、周状ビーム１３４ｍａおよび＋　３４ｍｂは、相当厚みがあるように示しである。このようなビーム構造は、軸受パッド１３２ｍに対する非常に剛性のある支持を与えることになるか、実際上、このような剛性のある支持はおそらく必要かなくまたは望ましくはない。

図示された特定の成形容易なビーム構造は、種々に変更しつる。たとえば、周状に間隔配置されたビームセグメント１３４ｍａあるいは１３４ｍｂのいずれが一方または双方は、周状に連続するビーム要素として形成することもできる。加えて、上記二次支持部には、各軸受バンド１３２ｍ間に半径方向に延びる複数のビームを含ませることもできる。さらに、上記主支持構造は、三つあるいはそれ以上の周状ビームセグメントを含ませて構成し、各ビームセグメントがそれぞれ一対の隣接する軸受パッドを連結するようにすることもでき、また、半径方向の幅が異なる周状ビームセグメントを用いることもできる。さらに、基板状ビーム部１３８ｍは、上記ビーム１３６の周方向に延びる端部に設ける以外に、その半径方向に延びる縁に沿って配置することもてきる。結局、本願発明にしたかうとの軸受についても同様に、軸受構造は、パッド支承構造における各要素の長さあるいは厚みを変更することにより、この支承構造の撓み特性を変化させることができる。

幾つかの可能性のある支承構造の構成を示すために、図３８Ｄは、各軸受パノ） ”３２］ｍ−３２６ｍのそれぞれについて、互いに異なる支承構造を描いである。

特に、図３８Ｄは、上記の変更例を示した底面図である。これらの種々の支承構造は、本願発明を図示する目的のため（二、単一の軸受の図中に示されているに過ぎないことを理解するべきである。通常の使用においては、上記軸受バット３２１ｍ−３２６ｍのそれぞれは、同一である必要はないにせよ、一様な性能を確保するために近似した支承構造をもっことになる。

軸受パッド３２２ｍのための支承構造は、軸受パッド３２１ｍの外側の周縁部に対する高い支持剛性を与えるためにこの軸受パッド面の裏側から楕円形状の突起を形成している点において、軸受パッド１３２ｍのための支承構造とは異なっている。かかる構造により、軸受パッド３２１ｍは、その外側周縁部において非常に高い剛性か得られる。

軸受パッド３２２ｍのための支承構造は、単一の大きな突起の代わりに上記軸受パッドの外側周縁部近傍において二つのより小さな突起１２２ｍが軸受の底部から延びている点を除き、パッド３２１のための支承構造と近似している。突起１２０ｍのように、これらの二つの突起１２２ｍは、軸受バット３２２ｍの外側周縁部に対して剛性を与える。しかしなから、この構造は、上記各突起の間の支持されていない領域において軸受の撓み変形を許容する。

軸受パッド３２３ｍは、その主支持部において周方向に連続状に延びるビーム１３４ｍａを含む変更された支承構造によって支持されている。同様に、軸受バット３２４ｍは、連続的に延びる内側の周状ビーム１３４ｍｂを含んでいる。このような連続状のビームを設けると、軸受支承構造の剛性が高められる。

軸受パッド３２５のための支承構造は、内側ビーム１３４ｍｂに大きな開口１４２ｍを設けるとともに、外側ビーム１３４ｍａにより小さな開口１４４を設置７ることによって変更されている。このような二つの開口を設けると、ビームの変形容易性か高まる。もちろん、大きな開口を設ける方が小さな開口１４４を設ｃ７るよりもビームの変形容易性かより高まる。軸受パッド３２５ｍを所定の方向にバイアスさせるために、異なる寸法あるいは異なる数の開口を含まぜることにより、この支承構造をさらに変更することかできる。

軸受パッド３２６ｍは、主支持部に一対のビームに代えて膜状体１３４ｍを含むことによって変更された構造によって支持されている。図示した例においては、上記膜状体の一つに軸受パッド３２６ｍを所定の方向にバイアスするための開口＋４６か設けられている。もちろん、このような開口１４６ｍを設けることは必ずしも必要ないか、所望であればいくつかの開口を設けてもよい。

これらの図から明らかなように、型成形しつる軸受には、複雑な金型および／または変位しつるカムを含む金型の使用を必要とする隠れた空腔は含まれていない。特に、この軸受構造のそれぞれの表面は、図３８Ａの頂面図あるいは図３８Ｂの底面図において直接的に視認できるから、この軸受は、二つの金型を用いて簡単に型成形することかできる。より詳述すれば、第一の金型には、図３８Ａの頂面図のみにおいて直接的に視認できる各表面か規定される。そして、第二の金型には、図３８Ｂの底面図においてのみ視認できる各表面か規定される。図３８Ａおよび図３８Ｂの双方において視認できる縁をもつ面は、いずれか一方または双方の金型によって成形することかできる。図示した軸受において、その型成形の容易性は、二次支持部および三次支持部か各軸受パッドの間の空間に周状に配置されているゆえに達成されるのである。図３８Ｄにおいて一括して示されたさまざまな変形例は、軸受の型成形容易性を減じることはない。

図３８Ａないし図３８Ｄに示される型成形可能なスラスト軸受のさらに複雑な変更例か可能である。特に、型成形を容易化するために適用しつる軸受構造の先に説明したいずれの変更例を採用することもできる。たとえば、主支持ビームは途切れのない連続的なものであってもよい。このように、型成形の容易な軸受を提供することには、必ずしも軸受構造を簡単化することかめられるのてはない。

より複雑な軸受構造の一例か図３９Ａない［Ｎ３９Ｃに示されている。

図３９Ａないし図３９Ｃに示されているように、この軸受は、軸受バット支承構造によって支持された複数の周方向に間隔配置された軸受バット２３２ｍを含んでいる。この支承構造における二次支持部および三次支持部は、図３８の軸受支承構造における対応部分と近似している。しかしながら、図３９の軸受は、その主支持部に１数の復雑なビーム２３４を含んている点において図３８の軸受とは異なっている。より詳述すれば、各軸受バットは半径方向外側の連続状の複雑な周方向ビーム２３４ｍａによって支持されている。このパッドはさらに、周方向に間隔配置された振数の複雑なビーム２３４ｍｂによっても支持されている。

かかる連続状ビーム２３４ｍａおよびビームセグメント２３４ｍｂの複雑な形状は、図３９Ｃを参照することによってよく理解される。ただしこの図３９Ｃは、上記複雑なビーム２３４の外形を幾分模式的に示している。作動において、上記ビーム２３４ｍａおよび２３４ｍｂはビームネットワークとして機能する。このように、軸受の単純な二つの金型による成形性、すなわちより容易な金型成形性を維持しつつ様々な複雑なスラスト軸受構造を提供し得ることがわかる。もちろん、各構造は、特異な撓み変形特性をもつのであり、このことは最適な流体楔の形成のために軸受設計において考廖されねばならない。

ある種のガスあるいは空気潤滑式撓みバット型軸受においては、荷重または速度か空気フィルムの能力を超える場合かある。このような場合においては、液体溜めあるいあ液体浴を設けることなしに、楔空間内に液体潤滑剤を導入する必要かある。図」０、図４０Ａ、図４１．図４１Ａは、上記の目的を達成するための軸受構造を示している。特に、これらの図は、本願発明のもう一つの重要な側面にしたかった新規な自己潤滑式撓みバット型軸受を示している。この軸受は、基本的には本明細嘗て説明したタイプの撓みバンド型軸受であり、その開口部内に潤滑性プラスチックを含ませることによって改良されている。

上記の軸受に採用されるプラスチックは、潤滑液中に浸漬されるとその潤滑液を吸収することができる従来の成形可能な多孔質プラスチックである。このようなプラスチックの一つは、商標ｒＰＯＲＥＸ　Ｊのもとて販売されている。一般的には、この多孔質プラスチックは、プラスチック材料中に孔を形成するべく空気を噴射することにより、種々のプラスチックから作製することかできる。特に、この潤滑液は、毛管現象に似た懸様で上記多孔質プラスチック内に吸収され、そしてこのプラスチックによって内部に保持される。

潤滑式撓みパッド型軸受は、上述したタイプの従前のジャーナル、スラストあるいはラジアル・スラスト複合型撓みパッド軸受を採用し、かつ、従前の多孔質プラスチックを撓み変形部材間の空間内あるいはその周囲に注量し、あるいは注入することによって構成される。このような構造の結果として、作動中、シャフトの運動および撓み変形部材の収縮が、上記潤滑液を多孔質プラスチックから引き出して流体楔の先行縁に向かわせる。このような潤滑液で膚たされた模の形成は、軸受の荷重限界および速度限界を著しく高める。上記潤滑液かパッド面を通過した後、この潤滑液は上記横空間の後続縁を離れた後、多孔質プラスチックに再吸着される。

本願発明の一つの重要な軸は、標準的な軸受材料に多孔質プラスチックを組み合わせて複合構造を造るということである。このように複合させることにより、両材料に特有の特性の利点をとることができる。より具体的には、従前の多孔質プラスチックのみでは撓みパッド型軸受材料としては不十分である。なぜなら、上記プラスチック中の孔は、非常に薄い流体フィルムを形成するのに有害な空間だからである。一方、孔をもたない従前のプラスチックあるいは金属軸受材料は、潤滑剤を相当程度にまで吸着する能力がない。しかしながら、両方の材料を上述した方法によって使用することにより、効果的な自己潤滑式流体軸受か得られる。

さらに、標準的な軸受材料と潤滑剤吸着型多孔質プラスチックとを組み合わせて用いることにより、相乗的な結果が得られる。たとえば、軸受面の撓み変形か液体潤滑剤を強制的に流体楔の先行縁に送るのを助ける。さらに、軸受面の変形か溝を形成して潤滑剤を保持するのを助ける。

図４０および図４１は、本願発明の自己潤滑式撓みパッド型軸受の二つの例を示している。特に、これらの図は、すでに説明した軸受と近似した軸受を示しており、撓み変形部材の間の空間に装填された液体吸着型多孔質プラスチックを含ませることにより改良されている。ある程度まで、上記軸受は、骨格部として機能するとともに、多孔質プラスチック部は潤滑剤を保持しかつ送り出すスポンジとして機能する。

図４０および図４０Ａは、図３２および図３２Ａに示した軸受と本質的に同一　・の軸受構造を基本とした自己潤滑式軸受を示している。しかしながら、図４０の軸受構造は、各軸受の間の空間と、各軸受パッド７３２の間の空間に連続する支承構造内の開口とに多孔質プラスチックを充填することによって変更されている。

しかしなから、多孔質プラスチックと軸受パッド面との間に関連性かなければ、このような多孔質プラスチック領域を設けることになんらの利点もない。

同様に、ｌＮ４１および［１４１Ａは、図３６および図３７に示されたラジアル・スラスト複合型軸受の構造と本質的に同一な構造をもつ軸受を示している。しかしながら、ここにおいても、多孔質プラスチックがパッド支承構造内において各パッド間の端部間の空間に注入されている。そして、図に示すようにして多孔質プラスチックを注入する結果、軸受において、途切れのない連続する外径をもつようになる。しかしながら、図４０の軸受のように、内径に沿う方向についての材質特性は、大きく異なっている。

より具体的に述べれば、図４０の軸受のように、図４１の軸受の内径には、流体楔を形成するべき軸受バッド面と、周方向に間隔配置された潤滑剤送出、吸着および保持部とを備えている。作動において、シャフトか運動しかつ撓み部材か圧縮変形することにより、潤滑液を多孔質プラスチックから引き出してこれを次第に幅か縮小する楔における先行縁に導入する。このような潤滑剤で満たされた喫の形成は、軸受の荷重限界および速度限界を著しく高める。

上記の自己潤滑式撓みパッド型軸受の製造には、三つの一般工程を必要とする。

第一に、基本軸受あるいは骨格部か標準的な軸受材料によって形成される。第二に、多孔質プラスチックか軸受構造における所望の空間に注入される。製造の都合上、上記のプラスチックは、潤滑剤を含ませないて軸受に注入される。最後に、所望の空間内に注入された多孔質プラスチックをもつ軸受か、流体潤滑剤に浸漬される。上記プラスチックに液体潤滑剤を適正に含浸させるために、潤滑剤をその一側部から毛管現象を利用して浸透させる必要かある。潤滑剤にとぶ漬１ブすると、内部に潤滑剤か浸透しない部分が生じる。このことは、−側方から空気抜きを行わないことによって生じる。図」０においては、基本的な軸受構造は、図３６に示された構造と同様のラジアル・スラスト複合構造のものである。しかしながら、多孔質プラスチックか支承構造内部の空間を満たしている。このように多孔質プラスチックを設けると、途切れのない内周面をもつ複合軸受か得ら０る。

しかしながら、上記内周面に沿う方向の撓み特性は大きく異なる。より具体的には、金属あるいは孔のないプラスチックのような標準的な軸受材料で形成された撓みバットは、撓み変形および流体楔の形成用の部分である。一方、多孔質プラスチックでできた部分は、軸受パッドの先行縁において潤滑剤を送出し、）・つ、軸受パッドの後続縁において潤滑剤を再吸着するように圧縮変形する部分である。

図に示した各実施例に関してすでに説明したように、本願発明の軸受は、ｌ：２からｌ・５の横比を生じさせるように形成することができ、形状を変更することかできる変形可能な軸受面をもっており、軸受パッドの６自由度の動きを許容し、かつ、ダッシュボット型の防振機能をも備える。そしてかかる軸受は、典型的には、一体構造をもっている。

軸受パッドが撓み変形することによって楔空間か形成されることにより、かつ、上記バンドか６自由度で動くことができることにより、本願発明の軸受は、例外的な性能特性を示す。具体的には、一体構造の軸受において規定される要素の数、寸法、形状、位置および材料特性を含む軸受寸法および撓み変数は、広い範囲の荷重を支持するための特定の応用において選定することができる。もちろん、支持部材の変数および形状は特に重要である。支持部材の形状が支承構造の撓み特性に与える影響が大きいことは、一つの例において慣性モーメントのための変数式ｂｈ’　／＋　２　（英国単位）（矩形断面のための断面弾性率の主成分：　Ｚ＝ｒ／ｃ＝ｂｈ２／６）を用いればよく理解できよう。さらには、パッドか６自由度に動きうることは、シャフトの心振れを補償しかつ修正することができるようになる。この点において、本願発明の軸受は、軸受がその剛性ゆえに撓み変形前の状態に戻ろうとする傾向をもつことによって得られる、自己修正特性をもっていることに注目するべきである。もちろん、軸受の剛性は、支承構造の形状の関数であるが、それより影響は少ないにせよ、一体要素に形成される溝および切り込みあるいはスリットに規定される各要素の数、大きさ、位置および材料特性を含むその他の撓み変数の影響をうける。より剛性の高い軸受は、より大きな自己修正傾向をもつが、シャフトの心振れ調整機能は減じられる。

本願発明の特徴を組み入れた軸受は、本願の発明者によって先行米国特許第４゜４９６．２５１号明細書中に開示された構造との比較においてさえ、劇的に改良された性能を示すということか試験によって判明した。最近行われた試験において、０．０９１インチ（２，３１ｍｍ）の半径方向エンベロープを有するラジアル軸受について本願発明が適用された。この場合、軸受の内方撓みかｏ、ｏｏ。

３インチ（０，００７６ｍｍ）であり、格別の安定性と軸受性能を発揮した。比較のため自二本願発明者の先行米国特許Ｉ！４，４９６．２５１号明細書に示され゛こ構造を用いて置き換えると、０３０インチ（７，６ｍｒｎ）の半径方向のスペースか必要であろう。

従前の流体ジャーナル軸受においては、軸受パッド面とこれに支持されるへきシャフトとの間に流体フィルム状隙間を設ける必要かある。このことは、きわめて厳しい製造公差か要求され、大量生産の＃害になる。

本願発明の軸受ては、そのような厳密な製造公差の必要性を排除するように設計することかできる。より詳しくは、適当な孔、溝あるいは切り込みまたはスリットを設けることにより、実際上いかなる所望の性能特性をもつ軸受を設計することも可能である。このような特性の一つは、荷重の方向、すなわち、ジャーナル軸受に関してはラジアル方向、スラスト軸受に関しては軸方向についての軸受バッドの剛性あるいはばね特性である。軸受の技術分野においては、シャフトと軸受との間の流体フィルムは計算可能なラジアル方向または軸方向の流体フィルム剛性あるいはばね特性をもっていることから、ばねとしてモデル化できるということか知られている。このことは、圧縮性流体と非圧縮性流体の双方に当てはまるのであるが、特にガス流体潤滑剤において前動である。流体フィルム剛性と軸受剛性とは互いに反対方向に作用するので、流体フィルム剛性あるいはばね特性か軸受剛性あるいはばね剛性を上回っていると、軸受は、流体フィルム剛性の方向に（すなわち、ジャーナル軸受についてはラジアル方向、スラスト軸受については軸方向）、流体の剛性と軸受剛性とか平衡するまで撓む。したかって、ジャーナル軸受をそのラジアル方向の剛性か流体フィルムのラジアル方向の剛性よりも小さくなるように設計すると、シャフトと軸受との間に正確な隙間を設げる必要かな・（なるということか判明した。その理由は、流体フィルムのラジアル方向の剛性は、シャフトの回転に応して自動的かつ瞬間的にジャーナル軸受の適正なラジアル方向への撓みを発生させるからである。実際上、瞬間的に流体楔か形成されることから、実質的に瞬間的に防護流体フィルムか形成され、これにより、軸受の模形成表面への損傷か防止される。かかる損傷は、典型的には、流体フィルムの形成中、低速度において発生する。

軸受のラジアル方向の剛性は、もちろん、主として支承構造の断面弾性率すなわち曲げ弾性率の関数であり、このような弾性率は支承構造の形状に依存する。

バットのラジアル方向の剛性はまた、軸受に形成されたスリットあるいは切り込みの長さに依存する。同様のことかスラスト軸受にも当てはまるか、通常、軸受の軸方向剛性かより重要である。したかって、本願発明によれば、流体軸受において典型的に要求される厳しい製造公差なしに高い性能を達成することが可能である。

たとえば、本願発明の軸受は、シャフトに嵌め込まれたとき軸に干渉するように設計することもできる。そうすると、軸受かシャフトに押し付けられて静的な組み立て状態においてさえ隙間かしだいに変化する楔形状を形成するように、バンドかわずかに撓み変形する。軸受パッドの後続縁かシャフトに接触する。シャフトか回転を始める瞬間において、流体フィルムか上記の横空間に入り込み、流体圧を発生させて上記シャフトとパッドとを分離させる。このように、本願発明の別の重要な何面によれば、本願発明の軸受は、シャフトか静止状態にあるとき支持されるべきシャフトの部分に対して軸受の後続縁か接触するように設計しかつ寸法づけを行うことかできる。

本願発明のスラスト軸受についても、静止状態において負荷をうける楔を形成するように設計することかできる。この静止状態で負荷された模を形成するためには、軸受バッドかその半径方向内側周縁部から半径方向外側周縁部にかけてシャフトに向かって傾斜するように軸受用支承構造か設計される。さらに、この支承構造は、半径方向に延びる先行縁から後続縁にかけてシャフトに向かってパッドか傾斜するように設計される。これにより、最適な襖に近い静止状態で負荷される楔か形成される。さらに、上記のパッドは、外側の周縁部において所望の流体保持特性が得られるようにシャフトに向かって傾斜させられる。また、軸受支承構造の剛性も、シャフトの回転によってパッドとシャフトとの間の適正な空間か形成されるように設計することかできる。

その他の方法として、この軸受は、シャフトの静止時において軸受パッド全体かこの支持されるべきシャフト部分に接触するように設計することかできる。本願発明のこの側面は、機械加工の公差を大幅に広げることができるので、軸受を大量生産する場合において、ガス状潤滑流体を用いた軸受を生産する場合に特に有用である。一つの例において、流体喫の形成に対して著しい影響を与えるへ（０，００３インチもの大きな公差をもって設計することかできるのであり、これに反して、従前のガス軸受の製造においては、０．０００００ｘインチもの厳しい公差か要求され、かかる厳しい公差はエツチングによるマイクロインチレベルの精巧かつ高コストな機械加工法を使用しなければ達成することかできない。

本願発明のその他の側面によれば、単純な連続状の円錐型ラジアル／スラスト複合軸受に対して自動調節特性を与えるべく流体剛性とバネ係数との間の関係を用いることができる。これまで、単純な連続状の円錐表面をもったラジアル／スラスト軸受を動作させるにあたっての最も大きな困難性は、正確な調整と許容公差かめられるということにあった。本願発明は、このような欠点を取り除・：自動調節ラジアル／スラスト軸受を提供する。

このラジアル／スラスト軸受装置には、円錐ランナをもつシャフトか含ま０る。

このランナはシャフトの部分として形成することができるかまたは別体に形成することかでき、シャフトに対して回転可７１７二固定される。この軸受は上記ランナの表面に対して近似してはいるが相補の関係にない連続した円錐表面をもっている。なぜなら、相補的な表面にはくっつきあう傾向が生じるからである。一般的には、上記軸受表面は、上記ランナよりもやや大きい径をもっている。上記軸受は所定のバネ特性をもつバネによって上記ランナに向けてバイアスされている。

流体力学的流体が上記シャフトランナの表面と上記軸受パッド表面との間に介装される。上記流体は計算可能な流体フィルム剛性あるいはバネ特性をもっている。

この流体フィルム剛性は、上記バネによって与えられる力に対抗して作用する。

上記シャフトか静止状態にあるとき、上記バネは上記軸受を押してこれをシャフトランナに対して接触させる。上記軸受およびランナは異なる形状をもっているため、この接触は（円錐角か等しい場合には）単一の線に沿って生じ、あるいは異なる点に沿って起こる。好ましくは空気あるいはオイルのような液体潤滑剤のいずれかである流体が上記ランナと軸受との間の残りの空間を満たす。シャフトか回転を始めると、上記の流体の圧力および剛性か上昇する。通常の作動条件のもとでは、シャフトか静止状態にあると、上記流体フィルムは計算可能な剛性をもつ。シャフトか静止状態にある場合の流体フィルムの剛性よりも大きく、通常の作動条件のもとての流体フィルム剛性よりも小さい一定の剛性をもつバネを選択することにより、自動的な調節か達成される。具体的には、シャフトの速度か通常の作動条件に近づき始めると、流体フィルム剛性か上記バネ剛性よりも大きくなり、この軸受かシャフトランナから離れて動き、やがて平衡した位置に到達する。平衡状態では、流体剛性はバネ剛性と等しく、軸受がシャフトランナから間隔をあけられるとともにこのシャフトは流体フィルム上に支持される。

上記のバネ力は、別体のスプリングワッシャあるいはコイルバネによって、別体あるいは一体の弾性部材によって、あるいは、本願発明の変形支承構造をもつ軸受の場合には、一体的なビーム状支承構造によって与えることかできる。

本願発明の一つの側面によれば、シャフトか静止状態にあるとき軸受表面かシャフト表面に接触するがシャフトか通常の作動条件のもとで回転するときには、二つの表面か圧力上昇させられた流体フィルムによって強制的に離されるような自動調節軸受構造を設けることか可能である。このことは、シャフトと軸受表面とを互いに押す傾向の力か通常の作動条件のもとての流体の対抗剛性よりも小さくなるように軸受を設計することによって達成される。この原理は、複数バット軸受あるいは連続表面軸受に適用可能である。

本願発明のこの側面の一つの有用な実施例か図５３Ａないし図５３Ｄ（：＠分摸式的に表されている。具体的には、図５３Ａおよび図５３Ｂは単純化されたラジアル／スラスト複合型支持装置を示しており、これにおいて、円錐状に形造られたランナ５ｒがシャフト５に対して固定されているとともに、円錐表面をもつ軸受３２がハウジング１０内に組み込まれており、これが上記ランナ５ｒそしてひいては上記シャフト５をラジアル方向とスラスト方向の双方において支持している。上記軸受３２は、図示する目的のために、単純な連続状の円錐表面となっている。上記軸受３２は典型的には上記ランナ５ｒと同様の角度でテーバかつけられているが、このテーパはわずかに大きくしてあり、その結果、静止状態においては、上記軸受とランナは偏心し、そうして、楔状した空間かこれらの間に形成される。さらには、各表面か接触するとき、それら表面は、単一の線に沿って接触し、この接触線の両側から延びる先細状の横状空間か形成される。この軸受３２はバネ３２ｓによってランナ５ｒに向けてバイアスされる。静止状態では、軸受３２の表面は上記シャフトランナｒの円錐表面に対して接触する。この二つの表面は上記バネ３２ｓの力および重力によって互いに押圧される。シャフト５か回転を始めると、流体力学的流体の剛性か高まり、やがてこの流体の剛性か上記軸受３２の表面を上記シャフトランナ５ｒの表面に接触させるべく抑圧作用をするバネ３２ｓの力を上回る。この時点で、上記の流体か上記バネ３２ｓの付勢力およびその他の付加的な力に対抗して各表面を分離させ、やがて平衡状態か達成されるとともにシャフトランナ５ｒとシャフト５とか圧力上昇させられた流体のフィルムの上に支持される。

［Ｎ５３Ｃおよび図５３Ｄは、図５３Ａおよび図５３Ｂに示されたものと近似したラジアル／スラスト複合支持装置を示している。しかしながら、この装置においては、ランナ５ｒはｌｌｉ？５３ｃおよび図５３Ｄｌこ示されているように、シャフト５の端部において形成されている。加えて、この場合のバネはベレヴイル（Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ）型のスプリング・ワッシャである。作動原理は上記と同様である。

このような自動調節システムの利点は、厳密な公差を維持する必要がなくなるということである。なぜなら、流体それ自体か上記バネ３２ｓの力およびその他の力とバランスして確実に軸受３２の表面とシャフトランナ５ｒとの表面との間に適正な空間を形成するからである。バネ力対流体フィルム剛性のバランスを作動可能に調整するには、様々な束縛かある。たとえば、いったん用いるべき流体かわかると、その流体の剛性特性は、それらが物理的な特性であるかゆえに固定される。このような場合、上記のバランスは、適正なバネ剛性を選択することによって得る必要かある。上記バネ力は、ベレヴイル（コーン状に初期形成された）スプリング、スプリングワッシャおよびエラストメリンククッソヨン、あるいは、本明細書に説明されているような、ビーム状支承構造等のようなとの公知のバネによっても得ることかできる。図５３Ａにおいては、バネ３２ｓは渦巻きバネとして模式的に示されている。［Ｈ５３Ｃにおいては、上記バネは、ベレヴイルバネあるいはコーン状に初期形成されたバネとして示されている。選択されるバネの特定の形式にかかわらず、このバネは、公知の原理を用いて上述したような作動に必要なバネ特性をもつように設計することかできる。このようにして、非常に簡単かつ信頼性のあるラジアルおよびスラスト複合軸受装置か提供され得る。当然のことながら、これらの原理は後述するようなより洗練された軸受構造に適用することかできる。

少量生産の場合、本明細書に開示された軸受は、放電加工法あるしレーザ切削法によって形成するのか好ましい。図面に示される二重線は、典型的には直径０００２ないし０．０６０インチ（０，５０ないし１．５２ｍｍ）の放電ワイヤあるいはレーザビームの実際の経路である。放電加工あるいはレーザ切削された経路内に流入する潤滑剤は、共振周波数での振動あるいは不安定性を減衰する流体ダンパとして機能する。途切れのない円筒状の膜状体か形成される上述の状況においては、この防振作用は、高い防振特性をもつタッンユボットの形態をとる。

この設計において配慮するべき重要な点は、主要構造の長さと向きとを図３に示される内方への撓みを発生させるように定めることである。また、図９に示されるような荷重の方向へのパッドそれ自体の撓みが生じれば、軸受性能をさらに向上させる偏心度の変化をもたらす。フェアーズ著「機械要素の設計」においては、軸受中心とシャフト中心との隔たりを軸受の偏心度と呼んでいる。この用語は、軸受設計における技術者にはよく知られている。軸受を特定の用途に適用させるために軸受形状あるいは軸受構造およびとりわけビームの剛性を調整しあるいは修正するという新規なアプローチによれば、最適な性能か容易に得られる。最近のコンピュータ解析は、いかなる剛性あるいは撓みをも達成できることを立証している。

上述したように、本願発明の軸受を少量生産しあるいはその試作品を製造する場合、軸受は、好ましくは放電加工法あるいはレーザ切削法によって形成される。

このような少量の軸受あるいは試作品は、通常金属から作られる。しかしなから、特定の軸受を大量生産するような場合には、射出成形、鋳造、粉末金属のダイカストまたは押し出し成形等の他の方法かより経済的である。このような製造方法に関しては、プラスチック、セラミック、粉末金属または複合物を用いることか本願発明の軸受の形成にはより経済的である。射出成形、鋳造、焼結をともなう粉末金属のダイカストおよび押し出し成形等の方法は、周知であり、本明細書においてその詳細を説明する必要はない。また、いったん軸受の試作品を製造したならば、その軸受の大量生産のための金型を作る方法は、成形および鋳造の技術分野の当業者に周知である。ただし、本願発明の軸受において押し出し成形（こよって大量生産するのに適合するのは、ある種の形態のものに限られることｌ：留意するへきである。一般的に、押し出し成形に適合するのは、周方向に配置されに溝と、軸受全体にわたって軸線方向に切り込まれた半径方向の切り込みあるいはスリットおよび周方向に配置された切り込みまたはスリットだけによって構成された軸受である。換言すると、このような軸受は、一定のあるいは押し出し成形可能な断面を存する軸受である。

本願発明のさらに別の側面によれば、たとえば５０００個未満の中程度の量の軸受を生産する場合には、新規なインベストメント鋳造法か特に作用であることかわかった。この製造方法によれば、最初の工程は、軸受の試作を製造することである。すてに述べたように、また以下に詳述するように、この試作は、さまざまな方法によって製造できるが、好ましくは、肉厚の大きいバイブ材あるいはそれに類した円筒形のジャーナル素材を機械加工することによって製造される。大量の軸受の場合には、通常、円筒形のジャーナル素材を旋磐を用いて機械加工することによって軸受面と周状溝とを形成し、フライス笈を用いて軸方向および半径方向の孔を形成する。小型の円筒状ジャーナル素材を機械加工する場合、つτ− 夕・ジェット切削法、レーザ切削法および放電加工法か一般的にはより適合する。しかしなから、いずれの場合においても、ジャーナル素材は、比較的大きい溝を形成するべく回転させてフライス削りする。

試作軸受か形成された後に、その軸受か予定された通りに機能することを確認するために試作のテストをするのか望ましい。このようなテストの結果として、所望の結果を達成するためにこの試作品を修正しあるいは改良する必要かでてくることかある。

いったん満足のいく試作品か得られると、その試作品のゴム型を形成する。典型的には、この工程は、溶融ゴム中にその試作品を浸漬するとともに、試作のゴム型を形成するようにそれを硬化させる工程か含まれる。試作品を包み込んだゴムは次に分割され、そして、開放状のゴム型を作るために試作品か取り除かねる。

いったんゴム型か得られると、このゴム型は蝋型を作るために用いられる。この工程は、典型的には、溶融蝋をゴム型内に注入し、軸受の蝋盟を形成するためにこの蝋を硬化させることを含む。

上記蝋壓か得られた後、この蝋型は、石膏型を形成するために用いられる。この工程は、典型的には、蝋型を石膏で包み込み、石膏型を形成するように二の石膏を蝋型の周囲で硬化させることを含む。

この石膏型は次に、軸受を形成するために使用することかできる。より具体的には、青銅等の溶融軸受材料を石膏型内に注入し、蝋型を溶かして蝋を石膏型から取り除く。このようにして上記石膏型は、溶融軸受材料によって満たされ、そして溶かされた蝋は石膏型から除かれる。

溶融軸受材料を硬化させた後、その軸受材料の周囲から石膏型を除去すれば軸受か得られる。この製造法はＭＩｉＷを犠牲にすることを含んでいるので、インベストメント鋳造法または犠牲鋳造法と称されている。

上述したインベストメント鋳造法あるいは犠牲鋳造法は、蝋童の犠牲をともない、ゴム型と石膏型の二つの型を作製せねばならず、実に労働集約型の方法であるか、特定の軸受、たとえば５０００個未満の中程度の量の生産をする場合にはコスト的に効果かあることか判明している。比較的少量の製造を行う場合に経済性かあることは、この方法に使用される鋳型は、射呂成形法や粉末金属ダイカスト法の場合に必要とされる複雑な金型に比較してその製作費用がかなり安いという事実による。

すでに述へたように、本願発明にしたかった軸受の製造の最初の工程は、インベストメント鋳造法においては、あるいは他のとの方法においても、試作軸受を作製することである。本願発明のその他の側面にしたかえば、本願発明の比較的複雑なジャーナル軸受およびスラスト軸受を簡単な製造技術によって形成することもてきる。同様の製造技術かスラスト軸受とジャーナル軸受の双方について使用できる。

以上のことを念頭におくことにより、機械加工および放電加工を用いて単一のジャーナル軸受を製造する方法を説明することで十分であると思われる。また、そのような製造方法の説明から、本願発明の比較的複雑な軸受形状を容易に形成することかできると思われる。

各々の軸受は、最初は、図１１Ａおよび図１１Ｂに示されるような円筒状の孔を育する円筒形のブランクの形感をもっている。このブランクは次に機械加工されて図１２Ａおよび図１２Ｂに示されるような半径方向の潤滑流体溝か形成される。ある種の応用においては、このブランクをさらに機械加工して、図１３および図１３Ｂに示されるような軸受の半径方向の面に、好ましくは対照的に配置された互いに対向する溝を設けることか好ましい場合かある。このような互いに対向する溝を設けることにより、容易にねじり撓みをしつる軸受か得られる。［１１３Ａおよび図１３Ｂに示される溝は円筒形をしているか、これは図１４Ａおよび図１４Ｂに示されるようなテーパ状の溝とすることもできる。以下の説明がら明らかになるように、このテーバ状の溝によって、支持ビームの傾斜された配列によって撓み性能か向上させられた軸受を形成することかできる。これに関連して、図１４Ａに示されたような支持ビームは、軸の中心線に近い点に収斂する線に沿ってテーバ状とさせるのか好ましいということに留意するべきである。これにより、軸受バッドがシャフトの心振れを補償することかできるような態様に軸受全体の作用中心を設定することによって、撓みがシャフトの中心の周りに生しることを保証する。基本的に、支持ビームにテーパを施すと、その軸受は、シャフトか心振れを修正するため！二との方向にでも枢動することができる単一の枢動点に支持力を集中させることによって、球状軸受に近似した態様で作動することかできる。図１４Ａの矢印は、撓みの作用線を示している。

図１２および図１４に示されるタイプの断面をもつ軸受は、流体力学的流体を保持するという点について特に効果的である。なぜなら、軸受バッドかその両端に近いところで支持され、軸受パットの両端間の中央部分か直接支持されないからである。この構造により、軸受バッドは、荷重を受けて撓み変形するように支持され、流体を保持する凹状のポケットを形成する、すなわち、パットかその中央部分か半径方向外方に撓み変形する。このことは、流体の漏損を著しく減少させる。もちろん、このようなポケットを形成する程度は、軸受バッドおよびその支承構造の相対寸法によって変化する。より大きな流体保持ポケットは、軸受パット面をより薄状とするとともに、上記パッド面を軸受バッドの軸方向端部において支持することによって得られる。

円筒状ブランクか図’ｌ　２Ａおよび図１２Ｂ、図’Ｉ　３Ａおよび図ｉ３Ｂ、あるいは図１４Ａおよび図１４Ｂに示されるように適正に機械加工されると、このブランクには、その半径方向の面に沿って、軸受バッド、ビーム支持体およびハウシングを規定するために半径方向および／または周方向に延びるスリットあるいは溝か形成される。図１４Ｃおよび図１４Ｄは、図１４Ａおよび図’１４８の加工されたブランクに対して上記のような溝か形成された状態を示している。

軸受を少量生産する場合あるいは鋳型を作るために用いる軸受試作品を製造する場合には、この切り込みあるいはスリットは、好ましくは、放電加工法あるいはレーザ切削法によって形成される。図１２Ａおよび図１２Ｂ、図１３Ａおよび図１３Ｂ、図１４Ａおよび図１４Ｂに示された外形あるいはこれに類する形状を得るために行う円筒状ブランクに対する機械加工は、旋盤あるいはこれに類するもののような伝統的な工作機械によって行うことができる。

上述の説明は、特にジャーナル軸受を指向するものであるか、原理的にはスラスト軸受にもよくあてはまる。たとえば、図１５ないし図」８に示されるスラスト軸受は、肉厚の大きいパイプ材に機械加工によって半径方向内方および外方の溝、互いに向き合う溝、軸方向の孔、半径方向の切り込み、および面取りを行って軸受バッドとその支承構造を規定することかできる。

本願発明の軸受の性能特性は、機械加工されたブランクに形成される孔および切り込みあるいはスリットによって規定される軸受バッドとビーム支持体との相対形状、大きさ、位置および材料特性の結果として現れる。これらのパラメータは、軸受を作るためにスリットを形成するための機械加工されたブランクの形状、ならびに、軸受に形成された半径方向および周方向の切り込みあるいはスリットの形状寸法および配置によって、主として決定される。

すてに述べたように、本願発明の軸受の構造は、その機械加工法を参照することによって最もよく理解されるが、本願発明の軸受は、中程度または比較的多量に製造する場合は、インベストメント鋳造法によって製造するのが好ましく、それ以上の大量生産も、射出成形、鋳造、粉末金属のダイカスト法、および押し出し成形等によって経済的に実施することかできる。

一本のバイブ状の円筒形ブランクから多数の軸受を押し出し成形する場合には、押し出し成形の前に図１２Ａおよび図１２Ｂに示されるような半径方向の潤滑流体溝をパイプ状の円筒形ブランクの長さに沿って形成しておくことかできる。たたし、この軸受に互いに向き合う溝を形成したい場合には、そのような溝は、押し出し成形され、機械加工されたブランクから個々の軸受をスライス状に取り出したのち、個々に形成する。このような理由により、押し出し成形法は、ねじり変形性を高めるために互いに向き合う溝か必要とされる軸受を製造する方法としては好ましいものとはいえない。

（以下、余白）ＦＩＧ、７５ＦＩＧ、　／６ＦＩＧ、　１７ＦＩＧ、ｆ８ＦＩＧ、１９従来技術ＦＩＧ、２０Ａ　従来技術ＦＩＧ、　２ｆＦＩＧ、２２ＦＩＧ、２３ＦＩＧ、２４ｆ３２　ｆ３２ＦＩＧ、２５ＦＩＧ、３０ＦＩＧ、３１ＦＩＧ、３２ＦＩＧ、３２ＢＦＪＧ、　３３ＡＦＩＧ、３３Ｃ４ＡＦＩＧ、３４ＦＩＧ、　３６３２５ｍＦＩＧ、　３９ＢＦＪＧ、４０ＦＩＧ、　４０Ａ０３２ＰｓＰＦＪＧ、４ｆＡＦＩＧ、４３ＤＦＩＧ、　４３ＥＦＩＧ、　４５ＡＦＩＧ、　４６ＣＦＩＧ、４７ＢＦＩＧ、　４９ＢＦＩＧ、　５０ＡＦＩＧ、　５０　ＣＦＩＧ、　５１ＡＦＩＧ、　５１　ＣＦＩＧ、　５２ＡＦＩＧ、　５２　ＢＦＩＧ、５３ＡＦＩＧ、　５３Ｃ国際調査報告１Ｈ１ｌ’Ｍｂｌｌ’ｌｌ　Ａｌ１６１．ｅｎｅ＋　１１゜　ＰＡＴ　リ５つ２ハ）３二５Ｓ

Claims

【特許請求の範囲】

１．回転シャフトを支持するための流体力学的軸受であって、複数の間隔をあけられた軸受パッドと上記軸受パッドを支持するための支承構造とを含んでおり、上記軸受パッドのそれぞれは回転シャフトに面するパッド表面と、上記支承構造に面する支持面と、先行縁と、後続縁と、二つの側線とをもっており、これにおいて、上記先行縁には、この先行縁を延長するべく弧状に切り込まれた面が形成されている、流体力学的軸受。
２．上記軸受はさらに上記支承構造に面する上記支持面に形成された複数のレールを含んでおり、上記レールは上記軸受パッドの上記側縁に沿って延びているとともに、上記支持構造に接触しており、荷重のもとで上記レール間のパッドの部分が上記支承構造に向けて変形するようになっている、請求項１の軸受。
３．上記支承構造は剛である、請求項１の軸受。
４．上記支承構造は上記パッドを６自由度で動くように支持するための複数のビームを含んでいる、請求項１の軸受。
５．上記支承構造は複数のビーム状支持部材と少なくとも一つのビーム支持部材とを含んでおり、各ビーム状支持部材は上記軸受パッドから間隔をあけられており、基根部が上記軸受パッドを上記ビーム状部材に接続するとともに上記軸受パッドを上記ビーム状部材に対して動くように支持しており、かつ、上記ビーム状部材は上記ビーム支持部材上にこれに対して動くように支持されている、請求項４の軸受。
６．上記軸受パッド面は中心線をもっているとともに、上記支持部は上記軸受パッドを上記中心線と上記後続縁との間の点において支持している、請求項５の軸受。
７．上記軸受パッドは荷重のもとで上記先行縁と上記後続縁との間の点周りに変位するように支持されており、上記後続縁が上記シャフトに向けて変位するとともに上記先行縁が上記シャフトから離れて変位し、上記後続縁は上記先行縁か上記シャフトに対するよりも２ないし５倍上記シャフトに近づくようになっている、請求項５の軸受。
８．上記パッドは荷重のもとでエアホイール形状に変形するように形成されるとともに支持されている、請求項５の軸受。
９．上記パッドは荷重のもとでチャンネル状に変形するように形成されるとともに支持されている、請求項５の軸受。
１０．上記ビーム支持部材は流体緩衝された膜状体を含んでいる、請求項５の軸受。
１１．上記軸受は容易に型成形可能な形状をもっている、請求項５の軸受。
１２．上記軸受は上記シャフトの長手軸線に対して実質的に芯合わせされた主軸線をもっており、上記軸受パッド表面は上記主軸線上に頂点をもつ円錐の部分を含んでおり、この軸受が軸方向およびラジアル方向荷重の双方についてシャフトを支持するべく適合されるようになっている、請求項５の軸受。
１３．上記支承構造は主軸受パッド支持部、二次軸受パッド支持部、および三次支持部を含んでおり、上記主支持部は複数のビーム状軸受パッド支持部に分割されており、上記複数の軸受パッドのそれぞれは上記主支持部における上記複数のビーム状パッド支持部材の少なくとも一つによって支持されており、上記二次支持部は上記複数のビーム伏部材のそれぞれを支持するとともに上記三次支持部は上記二次支持部を支持しており、一体の支承構造が上記軸受パッドを６自由度で動くように支持して流体力学的楔形態を最適化するように設計されている、請求項１の軸受。
１４．軸受パッド間の空間を満たす多孔質プラスチック材料をさらに含んでおり、この多孔質プラスチック材料は潤滑剤が含浸させられていて、上記軸受パッドと上記支承構造の少なくとも一方の変形が上記多孔質プラスチック材料に軸受パッド表面への潤滑剤の漏出を起こさせるようになっている、請求項１の軸受。
１５．上記軸受は双方向用であり、二つの先行縁と二つの後続縁を含むようになる、請求項１の軸受。
１６．上記軸受パッドのそれぞれの上記支持面が先行縁に向かうテーパがつけられており、このパッドはその先行縁がパッド中心よりも薄くなり、この軸受パッドの先行縁の変形性が高められている、請求項１の軸受。
１７．軸受パッドのそれぞれの上記支持面にその先行縁近傍において形成された溝をさらに含んでおり、軸受パッドの上記支持面の方向への変形性が高められている、請求項１の軸受。
１８．上記軸受パッドのそれぞれの上記支持面に形成された底面凹部をさらに含んでおり、上記凹部は上記側線から離れて設けられているとともに軸受パッドの上記先行縁から延びており、荷重のもとで、上記パッドが潤滑剤保持チャンネル溝を形成するとともに先行縁の曲げを増大させるように変形するようになっている、請求項１の軸受。
１９．上記軸受パッドは単一部材から形成されており、かつ、各パッドは上記パッド表面に形成された溝によって規定されている、請求項１の軸受。
２０．回転シャフトを支持する流体力学的軸受であって、複数の間隔をあけられた軸受パッドと上記軸受パッドを支持するための支承構造とを含んでおり、上記軸受パッドのそれぞれは上記回転シャフトに面するパッド表面と、上記支承構造に面する支持面と、先行縁と、後続縁と、二つの側線とをもっており、これにおいて、上記軸受パッドの上記支持面にこの軸受パッドの上記側縁に沿って延びる一対の底部レールが設けられており、この底部レールは上記軸受パッドを上記支承構造に支持するようにして上記支承構造に接触しており、荷重のもとで上記各レール間におけるパッドの部分が上記支承構造に向けて変位するようになっている、流体力学的軸受。
２１．回転シャフトを支持するための流体力学的軸受であって、複数の間隔をあけられた軸受パッドとこの軸受パッドを支持するための支承構造とを含んでおり、上記軸受パッドのそれぞれは、上記回転シャフトに面するパッド表面と、上記支承構造に面する支持面と、先行縁と、後続縁と、二つの側縁とをもっており、これにおいて、上記軸受パッドのそれぞれの上記支持面は、上記先行縁に向かってテーパがつけられており、上記軸受パッドの上記先行縁が上記軸受パッドの中心領域よりも薄くなるようにしてある、流体力学的軸受。
２２．回転シャフトを支持するための流体力学的軸受であって、複数の間隔をあけられた軸受パッドとこの軸受パッドを支持するための支承構造とを含んでおり、上記軸受パッドのそれぞれは、上記回転シャフトに面するパッド表面と、上記支承構造に面する支持面と、先行縁と、後続縁と、二つの側縁とをもっており、これにおいて、上記軸受パッドの上記先行縁近傍における上記支持面に溝が形成されており、この溝は上記軸受パッドの上記側縁間を上記パッド表面に向けて延びていて、支持されるべきシャフトから離れる方向への上記先行縁の変形性か増大するようになっている、流体力学的軸受。
２３．回転シャフトを支持するための流体力学的軸受であって、複数の間隔をあけられた軸受パッドとこの軸受パッドを支持するための支承構造とを含んでおり、上記軸受パッドのそれぞれは、上記回転シャフトに面するパッド表面と、上記支承構造に面する支持面と、先行縁と、後続縁と、二つの側縁とをもっており、これにおいて、上記軸受パッドのそれぞれの上記支持面に凹部が形成されており、この凹部は上記側縁部から離されているとともに上記軸受パッドの下切り込み領域を規定するようにして上記軸受パッドの上記先行縁から延びており、上記軸受パッドの凹部が設けられていない部分は上記支承構造に接触していて、荷重のもとで、上記軸受パッドの上記下切り込みされた領域が支持されるべきシャフトから離れるように変位して、潤滑剤保持ポケットを規定するとともに潤滑剤が上記先行縁に導入されるのを許容するようになっている、流体力学的軸受。
２４．回転シャフトを支持するための流体力学的軸受であって、複数の間隔をあけられた軸受パッドとこの軸受パッドを支持するための支承構造とを含んでおり、上記軸受パッドのそれぞれは上記回転シャフトに面するパッド表面と、上記支承構造に面する支持面と、先行縁と、先行縁と、二つの側縁とをもっており、これにおいて、個々のパッドは上記軸受パッドの上記パッド表面に形成されるとともに上記軸受パッドの各側縁間を延びるパッド規定溝によって規定されている、流体力学的軸受。
２５．回転シャフトを支持するための流体力学的スラスト軸受であって、半径方向内側の円筒面と、半径方向外側の円筒面と、上記半径方向内側および外側の縁の間を延びる二つの平坦面とをもつ円筒体を含んでおり、周方向に間隔をあけられた半径方向に延びる複数の軸方向パッド規定溝が複数の軸受パッドを規定するようにして上記第一の平坦面に形成されており、上記軸受パッドのそれぞれは先行縁と、後続縁と、上記半径方向内側および外側縁によって規定される側縁とをもっており、上記円筒体の上記第二平坦面に複数の底面凹部が形成されており、この底面凹部は上記半径方向内側および外側縁から間隔をあけられているとともに上記第一の平坦面に下切り込みを設けるようにして上記第一の平坦面に向かって延びており、上記凹部は上記パッド規定溝によって規定される上記パッドのそれぞれの先行縁部分を下切り込みするようにして周方向に間隔配置されている、流体力学的軸受。
２６．上記第二平坦面に形成された凹部は、周辺レール部と円形の下切り込み縁を規定するように略馬蹄形をしている、請求項２５の流体力学的スラスト軸受。
２７．回転シャフトとともに回転可能なランナのためのラジアル／スラスト複合支持装置であって、上記ランナは円錐形の表面をもっており、上記支持装置は、ハウジングと、このハウジング内に取付けられた軸受とを含んでおり、上記軸受は上記ランナの円錐状に形成された表面に接触するように適合された円錐面をもっており、上記ハウジングと上記軸受の上記円錐面との間に作用するバネが設けられ、上記バネは上記軸受の上記円錐面を上記ランナの円錐状に形成された表面に向けてバイアスしており、上記バネはまた所定の剛性をもっており、上記軸受の上記円錐面と上記ランナの上記円錐状に形成された表面との間に流体フィルムが介装され、この流体フィルムは独特の剛性をもっており、これにおいて、通常の作動条件のもとで上記流体フィルムの剛性は上記バネの剛性よりも大きく、上記流体フィルムが上記軸受を上記シャフトから離れて動かすようになっている、ラジアル／スラスト複合型支持装置。
２８．上記バネは上記ハウジングと上記軸受間に介装されてた螺旋バネである、請求項２７の支持装置。
２９．上記バネは上記ハウジングと上記軸受間に介装されたスプリングワッシャである、請求項２７の支持装置。
３０．上記バネと上記軸受は単一部材から形成されている、請求項２７の支持装置。
３１．上記バネは上記ハウジングに載る第一部分と上記軸受面を支持する第二部分とをもつ支承構造であり、上記第二部分は上記第一部分に対して相対的に変形可能であり、この支承構造がバネとして機能するようになっている、請求項２７の支持装置。