JPS63140109A - 流体ベアリング組立体 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流体ベアリングに係り、より詳細にはベアリン
グと、このベアリングが支持する回転部材との間に流体
間隙を設け、この間隙を維持するために適当な、倣い構
造の流体ベアリングに関する。　　　　　□ 〔従来技術及びその問題点〕 支持部材と、この支持部材によって回転支持さ□れる回
転部材との間に、この□被支持回転部材に適合する形状
のアーチ形の流体間隙番形成□して維持することは、ベ
アリングの負荷耐力を向上させ、耐用命数を延長するた
めに極めて重要である。□このような要求に応える努力
の一例とし□砦、英□国特許第１，５６２．５１１号に
に記載された□流体ベアリングがある。この流体ベアリ
ングの組立体互に相対的に移動でき哀よ咬に取り付けら
れる。

こあ流体薄膜は、上記部材□が相対的な移動している時
に、その一方の部材の□ベアリング面と、長子ｈ］向に
沿・て上記部材の間に支持された弾力を有する複数のシ
ェルのベアリング面との間に、順次形成される。この公
知の流体ベアリング組立体では′、 弾力を有するシェルはそれぞれ、厚さと厚さ以外の寸法
との関係が、上記流体薄膜の圧力の増加に対応して、支
持されない位置で、局部的な反りが発生するのを防止出
来るような関係を保持する厚さであり、 各シェルと、このシェルの取付部材との間に、負荷に対
して反作用を行う部材が取り付けられる。

この負荷に対して反作用□を行う各部材は、それぞれ、
上記負荷の増大に応じて上記流体薄膜の圧力を増加させ
、こめ流体薄膜の圧力の増加によって、シェルの対向す
る側部の２つの位置に、恰も強いビームの曲げ作用のよ
うに、このシェルの形状を変化させる作用をする負荷が
加えられる。その作用によって、流体薄膜の厚さが最少
の範囲で、上記部材のベアリング面に、上記シェルのベ
アリング面がより適合する。

この公知のベアリングでは、回転するシャフトを用いて
流体ベアリング組立体を形成する。この流体ベアリング
組立体では、ベアリングが、負荷に対する反作用を行う
部材を、シェルとハウジングとの間に位置決めする作用
を行う。そのための方法として、流体の圧力の予め定め
た分を各シェルの後縁に隣接するように作用させ、その
流体の圧力の残余の分を各シェルの端部の間の中間の位
置に作用させて、半径方向の負荷を各シェルの端部の間
の中間の位置で受けるようにするのが好ましいとしてい
る。この流体圧力の負荷に関連するシェルと、負荷に対
する反作用を行う部材との作用によって、シェルに曲げ
変形を生じ、そのために、シェルの厚さ最少の部分が支
持部材（シャフト）の表面の形状に近付き、シェルの長
さ方向の広い範囲に均一な間隙が形成される。

しかしながら、以上説明した公知のベアリングのシェル
は、ほぼ所要の形状になのは、第４図に示すように、間
隙が最少になる範囲であり、そのために、負荷支持能力
が極めて限定される。

さらに、以上説明した公知のベアリングは、形状が複雑
であり、シェルとばねとの境界、及び、シェルとシェル
との境界に、諭りが発生するという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来の欠点を軽減、ないし、除去
した流体ベアリングを提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的は、対をなす部材を有し、この部材は流体薄膜
の上で相互に相対的移動を行うように取り付けられ、上
記部材の第１の部材は強固な複数のシェルを有し、この
シェルは上流側端部、下流側端部、及び、ベアリング面
を有し、このベアリング面は第２の部材に隣接する流体
ベアリング組立体において、各シェルは２つの部分に分
割され、この被分割部分の一方の部分は上流側端部の方
向を向くように配設され、上記被分割部分の他方の部分
は下流側端部の方向を向くように配設され、上記ベアリ
ング面は、上記被分割部分の一方の部分の範囲内で、こ
の被分割部分の一方の部分それ自体と上記第２の部材と
の間に、倣い構造により形成された間隙が、シェルの下
流側端部に近付くに従って狭くなり、上記被分割部分の
他方の部分の範囲内で、この被分割部分の他方の部分そ
れ自体と上記第２の部材との間に、倣い構造により形成
された間隙が、ほぼ一定であるように形成される流体ベ
アリング組立体によって達成される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図によって詳細に説明する。

第２図に、流体ベアリング組立体８を略図的に示す。こ
の流体ベアリング組立体８は、ハウジング１２の中に、
シャフト１０を回転できるように支持する。この支持を
行うのは流体の薄膜である。

この流体薄膜は、上記流体ベアリング組立体の作動時に
、上記シャフトの面１０ａと、１個以上の強固な外殻部
材１４の面１４ａとの間に形成される。この外殻部材す
なわちシェル１４は、それぞれ、前縁１４ｂ及び後縁１
４ｃを有する。シェル１４を２つの部分に分割するのが
好ましい。この被分割部分の第１の部分１４ｅは上流側
の縁に向くように取り付けられ、この上流側の縁はテー
パが付けられ、このテーパによって、間隙１６の幅を、
上記被分割部分の第２の部分１４ｆの方向に徐々に狭め
る。この第２の部分１４ｆは下流側端部に向かうように
設けられ、この下流側端部は間隙１６の幅を、ほぼ一定
の維持する形状である。

第３図に示すように、テーパを付けた部分は研削加工に
よって円形にすることができ、この円形部分の半径を符
号Ｒで表す。この円形部分の中心は、シャフトの中心線
１８から円周方向に、それぞれ、前方、及び、半径方向
外側に距離ｘ、　　ｙ離れた点である。第２の部分１４
ｆは、研削加工によって円形にすることができ、この円
形部分の半径を符号Ｒで表す。この円形部分の中心はシ
ャフトの中心線１８上にある。各シェル１４の前縁部１
４ｂに延長部分２４が設けられ、この各シェル１４の後
縁部１４ｃに切欠部分２６が設けられる。上記延長部分
２４と切欠部分２６とは、共に、縁２８゜３０．３２．
３４とを有し、この縁２８．３０は半径方向に延び、縁
３２．３４は円周方向に延びる。

シェル１４は、前縁１４ｂの半径方向の縁２８と円周方
向の縁３２が、隣接するシェル１４の後縁１４ｃの半径
方向の縁３０と円周方向の縁３４に接続するように組み
立てられる。第２図に示すように、延長部２４と切取部
２６は、組立体の縁２８．３０が相互に作用し、この相
互作用によって、シェル１４が予め定められた位置を越
えて内側に移動するのを防止出来るような大きさである
。

また、この図から読み取れるように、シェル１４は、円
周方向に延びる縁３２．３４の範囲の中で相互に摺動す
ることにより、゛半径方向外側に自由に移動することが
できるが、この半径方向外側への移動は、弾力性を有す
る帯状部材２０に拘束されて、所定の範囲内に限定され
る。この帯状部材２０は上記シェル１４の半径方向の最
外側の縁を取り囲むように形成され、このシェル１４は
ハウジング２２の中に弾力性を有する装置によって取”
り付けられる。この弾力性を有する装置は、例えば、第
２図に示すような、ブッシング状のシール部分２１であ
る。このシール部分２１は、上記シェルがシャフト１０
を支持している時に、限定された範囲内で、このシェル
を浮かした状態にすることができる。このようにすれば
、このシャフト１０は、支持されたまま、どのようにで
も移動することができる。

作動する時には、上記シャフトが矢印りの方向に回転し
、この回転するシャフトがテーバ形の間隙１６の中に流
体を引き込み、このシャフトの回転速度が増加する従っ
て、流体薄膜の圧力を上昇させる。この流体薄膜の圧力
は、この流体薄膜が、弾力支持装置２０の作用に逆らっ
て、上記シェルを、シャフト１０から上に引き離し、こ
のシャフト１０が上記流体の薄膜に支持されて充分に回
転出来るようになるまで増加する。

この説明により明らかなように、シャフト１０、及び、
これに対応する強固なシェル１４に対して、遠心力と熱
が加えられるので、この２つの部材、すなわち、シャフ
ト１０とシェル１４との間隙は、一つの作動条件のみに
対して最適化するようにしても差し支えない。しかしな
がら、このようにして選択された１つの条件の下で、殆
どの場合に、８個のベアリングを作動させることができ
る。この８４個のベアリングの内で、ベアリング支持能
力・上屋も重要なベアリングは１個である。

第５図にエア・ギャップを示す。このエア・ギャップは
、流体が空気である場合に、４つの作動条件の下でシェ
ルを倣い構造により移動させるための流体間隙であり、
作動が安定するまでの過渡的な速度、すなわち、コンチ
ンジエンシー・スピードで２．５分間回転した後に、最
適作動状態になる。このことから、上記間隙（第６図に
最も良く示す）は、最適条件の下で、シェル１４の第２
の部分の長さ方向に一定に維持されることが判る。

また、このシャフト１０の回転速度が地上アイドル速度
まで低下した時には、上記間隙が、第２の部分１４ｆの
いずれか一方の端部で、容易に拡げられ企ことも判る。

　　　　　　　　　　　・次に、第８図に、作動速度範
囲に於ける上記ベアリングの支持能力を示す。この図か
ら、コンチンジエンシー・スピードで回転する時間を２
．５分とし、この条件で最適化するように成形された倣
い構造のシェルを有する流体ベアリング８は、シャフト
に合せた形状のシェルと比較した場合に、初期回転速度
が３８，０００回転回転上り大きいことが判る。また、
この成形されたシェルの流体ベアリング８の支持能力は
、シャフトに合せた形状のシェルに比べて、限界速度３
８，０００回転回転上り小さい速度で、若干良いことも
判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は英国特許第１，５６２，５１１号に記載された
流体ベアリング、及び、これに合わせた形状の公知のシ
ェルの外形図、第２図は流体がガスである場合の、本発
明に基く形状の流体ベアリングの外形図、第３図は第２
図のガス・ベアリングの分解図、第４図はシャフトに合
せた形状の流体ベアリングのシェルの流体間隙を示すグ
ラフ、第５図は輪郭がシャフトの形状に倣う構造の流体
ベアリングのシェルの流体間隙のグラフ、第６図は上記
倣い構造の流体ベアリングのシェルの最適条件下におけ
る流体間隙のグラフ、第７図は上記倣い構造の流体ベア
リングのシェルの最適条件下における圧力分布のグラフ
、第８図は倣い構造の流体ベアリングのシェルと、シト
フトに合わせた形状の公知のシェルとの、ベアリング能
力を比較して示すグラフである。 １０・・・シャフト、１２・・・ハウジング、１４・・
・シェル、１４ａ・・・シェルの面、１４ｂ・・・シェ
ルの前縁、１４Ｃ・・・シェルの後縁、１４ｅ・・・シ
ェルの第１の部分、１４ｆ・・・シェルの第２の部分、
２１・・・シール部分、２４・・・延長部分、２６・・
・切欠部分、２８．３０・・・半径方向に延びる縁、３
２．３４・・・円周方向に延びる縁、ｘ、ｙ・・・シェ
ルの中心とシャフトシェルの中心軸線からの偏位距離。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対をなす部材を有し、この部材は流体薄膜の上で相
   互に相対的移動を行うように取り付けられ、上記部材の
   第１の部材は強固な複数のシェル（１４）を有し、この
   シェル（１４）は上流側端部（１４ｂ）、下流側端部（
   １４ｃ）、及び、ベアリング面（１４ａ）を有し、この
   ベアリング面（１４ａ）は第２の部材（１０）に隣接す
   る流体ベアリング組立体において、各シェル（１４）は
   ２つの部分（１４ｅ、１４ｆ）に分割され、この被分割
   部分の一方の部分（１４ｅ）は上流側端部（１４ｂ）の
   方向を向くように配設され、上記被分割部分の他方の部
   分（１４ｆ）は下流側端部（１４ｃ）の方向を向くよう
   に配設され、上記ベアリング面（１４ａ）は、上記被分
   割部分の一方の部分（１４ｅ）の範囲内で、この被分割
   部分の一方の部分それ自体と上記第２の部材（１０）と
   の間に、倣い構造により形成された間隙（１６）が、シ
   ェルの下流側端部（１４ｃ）に近付くに従って狭くなり
   、上記被分割部分の他方の部分（１４ｆ）の範囲内で、
   この被分割部分の他方の部分それ自体と上記第２の部材
   （１０）との間に、倣い構造により形成された間隙（１
   ６）が、ほぼ一定であるように形成されることを特徴と
   する流体ベアリング組立体。 ２、上記第２の部材（１０）は断面形状が円形のシャフ
   トであり、シェル（１４）はシャフト（１０）を円周方
   向に離間するように取り囲むことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載された流体ベアリング組立体。 ３、各シェル（１４）は、その前縁部（２４）及び後縁
   部（２６）に設けられた倣い構造の部分によって、この
   シェル（１４）の各前縁部（２４）が隣接する次のシェ
   ル（１４）の後縁部（２６）に接続され、この接続の目
   的は、シェル（１４）の半径方向外側への移動を妨げず
   、このシェル（１４）が予め定められた位置を越えて半
   径方向内側に移動するのを防止するためであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載された流体ベアリ
   ング組立体。 ４、各シェル（１４）は、その上流側の前縁部（１４ｂ
   ）に倣い構造の部分（２６）を有し、この倣い構造の部
   分（２６）は半径方向に延びる縁（２８）と円周方向に
   延びる縁（３２）とを有し、各シェル（１４）の後縁部
   （１４ｃ）の倣い構造の部分（２６）は切欠部分（２６
   ）を有し、この切欠部分（２６）は半径方向に延びる縁
   （３０）と円周方向に延びる縁（３４）とを有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載された流体ベ
   アリング組立体。 ５、上流側の前縁部（１４ｂ）の半径方向に延びる縁（
   ２８）、及び、後縁部（１４ｃ）の半径方向に延びる縁
   （３０）は相互に接続され、この相互接続は、シェル（
   １４）の半径方向外側への移動を妨げないが、このシェ
   ル（１４）が半径方向内側に予め定められた位置を越え
   て移動するのを防止するためであることを特徴とする特
   許請求の範囲第４項に記載された流体ベアリング組立体
   。 ６、円周方向に延びる縁（３２、３４）の範囲内で、各
   シェル（１４）が隣接する次のシェル（１４）の上で摺
   動できるようにすることにより、シェル（１４）を半径
   方向外側に移動させることができることを特徴とする特
   許請求の範囲第４項に記載された流体ベアリング組立体
   。 ７、シェル（１４）の半径方向外側への移動は、弾力性
   を有する支持装置（２１）の作用によって、限定される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載された流
   体ベアリング組立体。