JPS6136809Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、動圧気体軸受の一種であるテイルテ
イングパツド・スラスト軸受に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

テイルテイングパツド・スラスト軸受は、ピボ
ツトでそれぞれ支持された複数枚のテイルテイン
グパツドの回転軸の外周囲に等角間隔をあけて配
設し、このテイルテイングパツドと前記回転軸に
設けたスラストランナの端面との間に生成される
気体膜の圧力によつて前記回転軸に作用するスラ
スト力を支持するようにしたものであり、主とし
て、ターボ機械等における高速回転軸用の軸受と
して使用されている。

ところが、従来のものは前記ピボツトが先端に
テイルテイングパツドを枢支するための半球形突
起を有した長尺なボルト状のものであり、このボ
ルト状ピボツトを前記スラストランナの端面に対
峙するハウジング等の壁面やこの壁面に設けたピ
ボツトサポート等のねじ孔に螺着している。その
ため、ピボツト部分がかさばり、軸受全体が大形
なものになつてしまうという欠点がある。また、
多数のピボツトをそれぞれねじ孔に螺合させ、そ
の突出位置を各別に調整しなければならないため
組立調整作業に手間がかかるという不都合があ
る。さらに、このようなものでは、ピボツトがハ
ウジング等に固定状態で保持されるので、テイル
テイングパツドとスラストランナとの隙間を適正
な値に設定するためには、各部品の平面度や直角
度等に関し高い加工精度が要求されることにな
り、製作に多大な工数を要するという問題があ
る。また、ピボツトが長尺なものであると熱歪の
影響を受けて前記隙間に変動が生じ易いため、温
度変化の激しい個所に使用することが難かしいと
いう欠点がある。

そのため、近時、例えば、実公昭46−32488号
公報に示されるように、スラストランナに対向す
るハウジングの固定壁面に弾性部材により作られ
たフレクシヤを兼ねるカツプ状のピボツト支持台
を複数個添設し、これら各ピボツト支持台の頂部
に突設した半球状のピボツトでテイルテイングパ
ツドをそれぞれ枢支するようにしたものも開発さ
れている。

しかして、このような構成のものであれば、ピ
ボツトおよびそれを支持する部材の軸方向寸法を
小さくすることができるので、軸受全体のコンパ
クト化を図ることができるとともに、熱歪の影響
でテイルテイングパツドとスラストランナとの隙
間にばらつきが生じるという不具合を抑制するこ
とができる。しかも、テイルテイングパツドを弾
性保持することができるので、スラストランナと
固定壁面との平行度や各面の平面度等に多少の誤
差があつても、それを各フレクシヤの弾性変形に
より吸収することが可能となり、各テイルテイン
グパツドとスラストランナとの隙間が不均一にな
るという不具合を緩和することができる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところが、所定の弾性を有した一種類のフレク
シヤにより各テイルテイングパツドを弾性保持す
るようにした場合には、その弾性力の設定のいか
んによつて種々の不具合を生じる。すなわち、フ
レクシヤを弾性力の強いものにすると、ピボツト
を固定支持した場合に準じた不具合を発生し易く
なる。つまり、スラストランナとこれに対向する
固定壁面との平行度や各面の平面度に誤差があつ
たりフレクシヤの寸法に狂いがあると、フレクシ
ヤが十分に弾性変形し難い軽負荷運転時に各テイ
ルテイングパツドとスラストランナとの隙間が不
均一になつて支持の安定性が損なわれ易い。ま
た、弾性力の強いフレクシヤを用いた場合には、
特定のテイルテイングパツドとスラストランナと
の間に異物が噛み込んだような場合に、前記スラ
ストランナが前記異物から大きな反力を受けるこ
とになり、他のテイルテイングパツドとスラスト
ランナとの隙間にも一時的な変動を与えることに
なつて軸受状態が不安定になるという不都合もあ
る。

逆に、フレクシヤを弾性力の弱いものにする
と、大きなスラスト力を支持することができなく
なり、いわゆる軸受の負荷容量が小さなものにな
つてしまうという問題が発生する。

本考案は、以上説明した種々の問題点を一挙に
解消することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、かかる目的を達成するために、ピボ
ツトを支持するピボツト支持台を中空体状のもの
にしてその一部でフレクシヤを構成するだけでな
く、この支持台をそのフレクシヤよりも弾性力の
弱いミニフレクシヤによつて固定壁面から浮上支
持させるようにしたものである。

すなわち、本考案に係るテイルテイングパツ
ド・スラスト軸受は、回転軸に設けたスラストラ
ンナの一端面にテイルテイングパツドを介して対
峙させた固定壁面と、この固定壁面に対して接離
可能を配設され前記テイルテイングパツドに対向
する壁を厚み方向に弾性変形可能なフレクシヤと
した中空体状のピボツト支持台と、このピボツト
支持台のフレクシヤに一体に突設され前記テイル
テイングパツドを支持する半球状のピボツトと、
前記ピボツト支持台を前記ピボツトの弾性力より
も弱い弾性力で前記スラストランナ方向に付勢し
ピボツト支持台を固定壁面から浮遊させ支持する
ミニフレクシヤとを具備してなることを特徴とす
るものである。

〔作用〕

このような構成によれば、次のような作用が得
られる。

まず、軸受を組立てた状態では、各ピボツト支
持台が浮遊支持されており、各ミニフレクシヤが
適当にたわんで各テイルテイングパツドがスラス
トランナに添接させられる。この場合、各ミニフ
レクシヤの弾性力を比較的小さな値に設定してお
けば、仮に、スラストランナと固定壁面との平行
度やピボツトの寸法等に多少の誤差があつても、
各テイルテイングをスラストランナに押し付ける
力に大きな差は生じない。そのため、軸が回転し
てそれら各テイルテイングパツドとスラストラン
ナとの間に動圧が発生し両者間に隙間が形成され
た状態では、それらの隙間が略均一なものとな
る。しかして、スラスト力が比較的小さく負荷が
軽い状態では、主に、このミニフレクシヤの働き
によつて各テイルテイングパツドとスラストラン
ナとの隙間が適切な値に維持され、安定した軸受
状態が得られる。そして、この際に、いずれかの
テイルテイングパツドとスラストランナとの間に
異物が噛み込んだような場合には、前記ミニフレ
クシヤがたわんでそのテイルテイングパツドを退
避させることによつてそのシヨツクを吸収するこ
とになる。そのため、異物の侵入によりスラスト
ランナに大きな反力が作用して他のテイルテイン
グパツドと該スラストランナとの隙間に異常な変
動が生じるという現象を抑制することができ、支
持状態の乱れを最小限に抑えることができる。

一方、スラスト力が増大してミニフレクシヤが
所定長さまで縮小した後は、ピボツト支持台が固
定壁面に当接することになり、フレクシヤが弾性
変形して前記隙間を適切な値に保持することにな
る。そして、この状態から負荷が減少した場合に
は、前記ミニフレクシヤが再び弾性機能を回復し
て隙間の調整作用を営むことになる。

したがつて、負荷が幅広く変動しても、常に安
定した軸受状態を維持することができる。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を第１図、第２図を参
照して説明する。

回転軸１に設けた鍔状のスラストランナ２の一
端面にハウジング３に設けた固定壁面４をテイル
テイングパツド５…を介て平行に対峙させてい
る。テイルテイングパツド５は、前記スラストラ
ンナ２の一端面に微小な隙間Ｃを介して対向する
扇形の板状体であり、複数枚のテイルテイングパ
ツド５…が前記回転軸１の外周囲に等角間〓をあ
けて配置されている。そして、これら各テイルテ
イングパツド５と前記固定壁面４との間にピボツ
ト支持台６をそれぞれ配設し、これら各ピボツト
支持台６に前記各テイルテイングパツド５を枢支
する半球状のピボツト７を設けている。ピボツト
支持台６は、前記テイルテイングパツド５に対向
する壁を厚み方向に弾性変形可能なフレクシヤ８
とした中空体、例えば、第２図に示すような断面
コ字形の筐状体であり、そのフレクシヤ８の外面
中央部に前記ピボツト７が一体的に突設されてい
る。また、各ピボツト支持台６間には、ビス９等
を用いて前記固定壁面４に固着した固定ブロツク
１１をそれぞれ配し、各ピボツト支持台６と各固
定ブロツク１１とを変形可能な連接棒１２により
連結することによつて、前記各ピボツト支持台６
を前記固定壁面２に対して接離可能に保持してい
る。そして、各ピボツト支持台６と前記固定壁面
４との間にミニフレクシヤ１３を介在させて前記
ピボツト支持台６をスラストランナ２方向、つま
り固定壁面４から離れる方向に付勢ている。な
お、ミニフレクシヤ１３は、前記フレクシヤ８の
弾性係数よりもはるかに小さな弾性係数を有する
弱いばね材により作られている。

このような構成のものであれば、ピボツト７の
長さ、つまり、ピボツト７の軸方向寸法をボルト
状のものに比べてはるかに短くすることができる
ので、軸受全体を非常にコンパクトなものにする
ことができる。そして、このようにピボツト７を
半球状の短寸なものにすれば、熱歪の影響を受け
てピボツト７の寸法が変化し前記隙間Ｃが変動す
るという不都合も抑制できるので温度変化の激し
い個所に使用しても性能の低下を招き難いという
利点がある。

しかも、前記ピボツト７…を、フレクシヤ８…
のみならず、このフレクシヤ８…よりも弾性力の
弱いミニフレクシヤ１３…をも用いて二段がまえ
で弾性支持するようにしているので、次のような
作用効果が得られる。

まず、軸受を組立てた状態では、各ミニフレク
シヤ１３…が適当にたわんで各テイルテイングパ
ツド５…がスラストランナ２に添接させられる。
この場合、各ミニフレクシヤ１３…の弾性力が比
較的小さく設定してあるので、仮に、前記スラス
トランナ２と固定壁面４との平行度やピボツト７
…の寸法等に多少の誤差があつても、各テイルテ
イングパツド５…をスラストランナ２に押し付け
る力に大きな差は生じない。そのため、回転軸１
が回転してそれら各テイルテイングパツド５…と
スラストランナ２との間に動圧が発生し両者５
…，２間に隙間Ｃが形成された状態では、それら
の隙間Ｃが略均一なものとなる。しかして、スラ
スト力が比較的小さく負荷が軽い状態では、主
に、このミニフレクシヤ１３の働きによつて各テ
イルテイングパツド５…とスラストランナ２との
隙間Ｃが適切な値に維持される。そのため、各部
品の加工や組立に高い精度が要求されたり、組立
調整に手間がかかるという不都合を招くことなし
に安定した軸受状態を得ることができる。

そして、かかる軽負荷運転時に、いずれかのテ
イルテイングパツド５とスラストランナ２との間
に異物が噛み込んだような場合には、対応するミ
ニフレクシヤ１３がたわんでそのテイルテイング
パツド５を退避させることによつてそのシヨツク
を吸収することになる。そのため、異物の侵入に
よりスラストランナ２に大きな反力が作用して他
のテイルテイングパツド５…と該スラストランナ
２との隙間Ｃに異常な変動が生じるという現象を
抑制することができ、支持状態の乱れを最小限に
抑えて安定した軸受状態を維持することが可能と
なる。異物による支持状態の乱れは、異物からの
反力に対抗するスラスト力が小さい軽負荷運転時
に生じ易いため、かかる効果は非常に有益であ
る。

一方、スラスト力が増大してミニフレクシヤ１
３…が所定長さまで縮小した後は、ピボツト支持
台６が固定壁面４に当接することになり、フレク
シヤ８…が弾性変形して前記隙間Ｃを適切な値に
保持することになる。

したがつて、このようなものであれば、負荷が
幅広く変動しても、常に安定した軸受状態を維持
することが可能となり、一種類のフレクシヤによ
りピボツトを弾性支持する場合に比べて無理なく
確実に負荷容量を増大させることができるもので
ある。

また、このような構成によれば、高負荷運転時
においても、ミニフレクシヤ１３…が極限まで変
形させられることがないので、ミニフレクシヤ１
３…の弾性が劣化し難いという利点もある。

なお、ミニフレクシヤは前記のものに限られな
いのは勿論であり、例えば、前記実施例における
連接棒１２…を薄い板ばね状のものにして、この
連接棒１２…にミニフレクシヤとしての機能を担
わせてもよい。

また、ピボツト支持台の構成も前記のものに限
られないのは勿論であり、例えば、第３図、第４
図に示すようなものにしてもよい。すなわち、第
３図、第４図に示すピボツト支持台６′は、一端
面をフレクシヤ８′とした断面コ字形のリング状
のものであり、前記フレクシヤ８′に複数のピボ
ツト７′…を一体に突設している。また、このピ
ボツト支持台６′はその外周面に突設した突起１
４…の先端凹溝部１４ａ…を第５図に示すように
固定壁面４′に立設した案内ピン１５…にスライ
ド自在に嵌合させることによつて前記固定壁面
４′に接離可能に保持されている。そして、この
ピボツト支持台６′を複数のミニフレクシヤ１
３′…によつて前記固定壁面４′から離れる方向に
付勢し浮遊させている。

〔考案の効果〕

以上、説明したように、本考案は、ピボツトを
半球状のものにしてピボツト支持台に一体に設け
るようにしているので、ピボツトの軸方向寸法を
ボルト状のピボツトに比べて大幅に短くすること
ができ、全体のコンパクト化を図ることができる
とともに、熱歪による性能低下を招き難いという
効果が得られる。

しかも、ピボツトを、ピボツト支持台に一体に
構成したフレクシヤにより弾性支持するだけでな
く、そのピボツト支持台を該フレクシヤよりも弾
性力の弱いミニフレクシヤにより弾性的に浮上支
持するようにしているので、次のような効果が得
られる。

すなわち、フレクシヤのみを用いた従来のもの
では、前述したように、そのフレクシヤの弾性力
を強く設定した場合には、部品加工の高精度化を
図り且つ調整を入念に行つておかないとスラスト
力の小さい軽負荷運転時にテイルテイングパツド
とスラストランナとの隙間が不均一になつて軸受
状態が不安定になつたり、異物の侵入により軸受
状態に乱れが生じ易いという不都合を招く。一
方、前記フレクシヤの弾性力を弱く設定した場合
には、大きなスラスト力を支持することができな
いという不都合を招く。そのため、かかる従来の
ものでは低負荷運転時の軸受安定性および高負荷
時の軸受性能の少なくとも一方をある程度犠牲に
してフレクシヤの弾性力を設定しなければならな
いというジレンマがある。

これに対して、本考案のものでは、低負荷運転
時の軸受性能を主としてミニフレクシヤによつて
保証し、高負荷運転時の性能をフレクシヤにより
確保することができるので、前述した従来のジレ
ンマを確実に解消することが可能である。したが
つて、スラスト力が大きく変動しても、常時安定
した軸受状態を維持することができる優れたテイ
ルテイングパツド・スラスト軸受を提供できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の一実施例を示
し、第１図は正断面図、第２図は第１図における
−線断面図である。第３図〜第５図は本考案
の他の実施例を示し、第３図は一部省略した正断
面図、第４図は第３図における−線断面図、
第５図は部分斜視図である。 １……回転軸、２……スラストランナ、４，
４′……固定壁面、５……テイルテイングパツ
ド、６，６′……ピボツト支持台、７，７′……ピ
ボツト、８，８′……フレクシヤ、１３，１３′…
…ミニフレクシヤ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 回転軸に設けたスラストランナの一端面にテイ
   ルテイングパツドを介して対峙させた固定壁面
   と、この固定壁面に対して接離可能に配設され前
   記テイルテイングパツドに対向する壁を厚み方向
   に弾性変形可能なフレクシヤとした中空体状のピ
   ボツト支持台と、このピボツト支持台のフレクシ
   ヤに一体に突設され前記テイルテイングパツドを
   支持する半球状のピボツトと、前記ピボツト支持
   台を前記ピボツトの弾性力よりも弱い弾性力で前
   記スラストランナ方向に付勢しピボツト支持台を
   固定壁面から浮遊させ支持するミニフレクシヤと
   を具備してなることを特徴とするテイルテイング
   パツド・スラスト軸受。