特許 5698411 自動調心油膜軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5698411

(24)【登録日】2015年2月20日

(45)【発行日】2015年4月8日

(54)【発明の名称】自動調心油膜軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 23/04 20060101AFI20150319BHJP

   F16C 17/02 20060101ALI20150319BHJP

   F16D 1/09 20060101ALI20150319BHJP

   F16C 35/02 20060101ALI20150319BHJP

   F16C 17/04 20060101ALI20150319BHJP

【ＦＩ】

   F16C23/04 E

   F16C17/02 Z

   F16D1/06 T

   F16C23/04 D

   F16C35/02 C

   F16C17/04 Z

【請求項の数】15

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-512864(P2014-512864)

(86)(22)【出願日】2012年5月11日

(65)【公表番号】特表2014-515464(P2014-515464A)

(43)【公表日】2014年6月30日

(86)【国際出願番号】US2012037421

(87)【国際公開番号】WO2012161984

(87)【国際公開日】20121129

【審査請求日】2014年1月27日

(31)【優先権主張番号】13/114,407

(32)【優先日】2011年5月24日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】510002268

【氏名又は名称】シーメンス インダストリー インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ， Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(72)【発明者】

【氏名】ピーター エヌ． オズグッド

(72)【発明者】

【氏名】トマス シー． ウォイトコウスキー ジュニア

【審査官】 上谷 公治

(56)【参考文献】

【文献】 独国特許出願公開第１０２００８０４７２７０（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特開昭６１−０４８６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０４６３１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２７７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２１６４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ ２３／０４

Ｆ１６Ｃ １７／０２

Ｆ１６Ｃ １７／０４

Ｆ１６Ｃ ３５／０２

Ｆ１６Ｄ １／０９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸を回転可能に支持する油膜軸受であって、該軸受は、
前記軸を回転可能に支持する孔および球形の外面を有する球形ケーシングと、
前記球形ケーシングを含むチョックとを備え、
該チョックは、球形の内面を有するように内部を構成されており、該球形の内面は、前記球形ケーシングの前記球形の外面と協働して、中心点を中心とする前記軸の角回転を調節するように構成された軌道を規定し、
前記球形の内面は、前記チョックの円筒形の内面と前記球形ケーシングとの間に配置された、前記球形ケーシングの周方向で円形に配列された複数の個別の挿入体により規定されていて、該挿入体は球形の内面を有することを特徴とする、軸を回転可能に支持する油膜軸受。

【請求項2】

前記球形ケーシングの前記孔内に位置固定されたブシュをさらに備え、前記軸は前記ブシュ内で回転可能に支持されている、請求項１記載の油膜軸受。

【請求項3】

前記軸は、先細りした部分を有しており、前記油膜軸受は、前記軸と前記ブシュとの間に配置されたスリーブをさらに有しており、該スリーブは、前記軸と共に回転可能に、前記軸の先細りした部分に対して相補的な先細りした内面により前記軸に固定されていて、円筒形の外面で、前記ブシュ内で回転可能に支持されている、請求項２記載の油膜軸受。

【請求項4】

前記挿入体は、前記チョックの前記円筒形の内面に接触する、三次元に湾曲された外面を有する、請求項１記載の油膜軸受。

【請求項5】

前記チョックは、軸方向で２つの合わせ半部に分割されていて、前記半部はそれぞれ、円形に配列された前記挿入体を含んでいる、請求項４記載の油膜軸受。

【請求項6】

前記挿入体を前記チョックの前記円筒形の内面に接触するように弾性的に押圧する手段を備える、請求項４記載の油膜軸受。

【請求項7】

前記挿入体の前記三次元に湾曲された外面は、軸受中心軸線を含む平面では該挿入体の前記球形の内面の曲率半径よりも大きな曲率半径を有し、前記軸受中心軸線に対して垂直方向に延びる平面では前記チョックの前記円筒形の内面の曲率半径よりも小さな曲率半径を有する、請求項４記載の油膜軸受。

【請求項8】

前記チョックは、軸方向で２つの合わせ半部に分割されていて、前記半部はそれぞれ、円形に配列された前記挿入体を含んでいる、請求項７記載の油膜軸受。

【請求項9】

前記挿入体を前記チョックの前記円筒形の内面に接触するように弾性的に押圧する手段を備える、請求項７記載の油膜軸受。

【請求項10】

前記チョックは、軸方向で２つの合わせ半部に分割されている、請求項１記載の油膜軸受。

【請求項11】

前記半部はそれぞれ、円形に配列された前記挿入体を含んでいる、請求項１０記載の油膜軸受。

【請求項12】

前記挿入体を前記チョックの前記円筒形の内面に接触するように弾性的に押圧する手段を備える、請求項１記載の油膜軸受。

【請求項13】

前記球形ケーシングの円形端部に固定されたスラストパッドをさらに備え、該スラストパッドは前記軸の肩部に軸方向に係合するように構成され、かつ配置されている、請求項１記載の油膜軸受。

【請求項14】

軸を回転可能に支持する油膜軸受であって、該軸受は、
前記軸の円筒形の支持面に沿って軸方向に挿入するために構成されかつ寸法設計されたブシュでライニングされた円筒形の孔と、前記ブシュを取り囲む球形の外面とを有する球形ケーシングと、
前記球形ケーシングを含み、かつ前記球形ケーシングを取り囲む円筒形の内面を有するチョックと、
前記チョックの前記円筒形の内面と、前記球形ケーシングとの間に配置された、前記球形ケーシングの周方向に円形に配列された複数の個別の挿入体であって、該挿入体は、前記チョックの前記円筒形の内面に接触する三次元に湾曲された外面を備え、前記挿入体は、前記球形ケーシングの球形の外面と協働して、中心点を中心とした前記軸の角回転を調節するように構成された軌道を規定する分割された球状の内面を規定する、挿入体と、を備えることを特徴とする、軸を回転可能に支持する油膜軸受。

【請求項15】

軸を回転可能に支持する油膜軸受であって、当該軸受のアセンブリは、
前記軸を取り囲む球形ケーシングであって、該球形ケーシングにおいてブシュ内で前記軸が回転可能に支持されていて、かつ前記ブシュを取り囲む球形の外面を有している球形ケーシングと、
円筒形の内面を規定する２つの半部に軸方向で分割された、前記球形ケーシングを含むチョックと、
前記チョック半部のそれぞれに含まれる、複数の個別の挿入体の、前記球形ケーシングの周方向で円形の配列であって、該挿入体は、前記チョックの前記円筒形の内面と、前記球形ケーシングとの間に配置されており、前記挿入体は、前記球形ケーシングの前記球形の外面と協働して、中心点を中心とした前記軸の角回転を調節するように構成された軌道を規定する分割された球形の内面を規定しており、前記挿入体は、前記チョックの前記円筒形の内面と接触する三次元に湾曲された外面を有している、挿入体と、を備えることを特徴とする、軸を回転可能に支持する油膜軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

１．発明の分野
本発明の実施の形態は、種々の工業用途において大きな荷重をかけられる大型の軸を回転可能に支持するために使用される流体動圧油膜軸受（hydrodynamic oil firm bearing）に関する。

【0002】

２．従来技術の説明
大きな荷重をかけられる回転用途に用いられる大型の軸（直径が１ｍ以上）が存在する。この場合、荷重は種々の半径方向で加えられ得る。このような軸の回転速度は、速度が高くない間でも変化し、かついわゆる「振動（quiver）」を含み得る。この場合、軸は小さな揺動運動を長期間にわたって完全に一周することなしに受ける。多くの場合、軸も、曲げモーメントにさらされている。曲げモーメントは、軸受面のずれを引き起こすことがある。

【0003】

大型のころ軸受は、振動を受ける軸での使用には適していない。なぜならば、大型のころ軸受が、ころを支持する極めて薄い弾性流体的な膜を維持することができないからである。

【0004】

油膜軸受は、ころ軸受の実用的な代替手段を提供することができる。油膜軸受は、特に高粘度の流体と併用した場合に、該油膜軸受が大きな半径方向の荷重を規定されていない期間にわたって幅広い速度条件下で支持することができることが明らかになっている。しかし、このような軸受の適切な機能に対する要求は、特に大きな荷重をかけられる用途において、これらの軸受が軸に対して自ら調心することができることである。

【0005】

概要
要約すれば、本発明の態様は、改善された自動調心油膜軸受に関する。本明細書で使用されているように、「油膜軸受」という用語には、油膜が軸の回転によってのみ生じる流体動圧軸受も、流体動圧かつ流体静圧的な膜生成特性の組合せが同時に採用されているハイブリッド油膜軸受も含まれる。

【0006】

本発明の油膜軸受は、大きな荷重をかけられた大型の軸を回転可能に支持するように設計されている。この軸受は、中心軸線を有し、かつ軸を回転可能に含む孔を備える球形ケーシングを有する。球形ケーシングは、チョックの球形の内面と協働して、中心点を中心とした軸の角回転を調節するように構成された軌道を規定する、球形の外面を有している。

【0007】

本発明の態様では、軸は、球形ケーシングの孔内に位置固定されたブシュ内での回転可能に支持されている。

【0008】

好適には、チョックは軸方向で２つの合わせ半部に分割されていて、該半部は、外部を球形に形成された球形ケーシングを取り囲んで組み立てられている。

【0009】

本発明の別の態様では、チョックの球形の内面は、チョックの円筒形の内面と、球形ケーシングとの間に配置された個別の複数の挿入体により規定されている。複数の挿入体の円形の配列は、各チョック半部に含まれている。

【0010】

挿入体は、球形の内面を有していて、好適には、チョックの円筒形の内面と協働する三次元に湾曲された外面を有している。好適には、挿入体の三次元に湾曲された外面は、軸受中心軸線を含む平面ではその球形の内面の曲率半径よりも大きな曲率半径を有し、かつ軸受中心軸線に対して垂直方向に延びる平面では、チョックの円筒形の内面の曲率半径よりも小さな曲率半径を有している。

【0011】

本発明の別の態様では、チョックの円筒形の内面に接触させるように挿入体を弾性的に押圧する手段が設けられている。

【0012】

本発明のさらに別の態様では、スラストパッドが球形ケーシングの円形端部に固定されている。スラストパッドは、軸の保持肩部に軸方向で係合するように構成され、かつ配置されている。

【0013】

本発明のこれらの、または他の実施の形態、課題、特徴、利点は、添付の図面に関連して以下の詳細な説明を読むことによって、より明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明のよる実施の形態を成す油膜軸受の長手方向の断面図である。

【図2】本発明による別の実施の形態を成す油膜軸受の長手方向の断面図である。

【図3】図２に示した油膜軸受の上側部分を、軸受が軸から取り除かれた状態で示す拡大図である。

【図4A】図２および３に示された挿入体の斜視図である。

【図4B】図４Ａに示された挿入体を示す側面図である。

【図4C】図４Ａに示された挿入体の端部を示す図である。

【図5】本発明による別の実施の形態による油膜軸受の長手方向の断面図である。

【0015】

詳細な説明
本発明の実施の形態、原理および特徴の理解を容易にするために、以下に本発明の実施の形態、原理および特徴を例示的な実施の形態に関連して説明する。

【0016】

種々の実施の形態を成す以下に説明される構成部材および材料は例示的であり、限定することを目的としない。本明細書で説明される材料と同一または類似の機能を発揮し得る多く適切な構成部材および材料は、本発明の実施の形態の範囲に包含される。

【0017】

図全体にわたって類似の参照番号が類似の部分を表している図を参照すると、本発明の実施の形態が詳細に説明されている。

【0018】

まず図１を参照すると、本発明に係る油膜軸受は、概して符合「１０」で示されている。この軸受１０は、中心軸線Ａを有し、球形ケーシング１２を備えている。球形ケーシング１２は、好ましくはブシュ１３でライニングされた孔を有している。孔内には軸１４が回転可能に支持されている。

【0019】

チョック１６は、球形ケーシング１２を含んでいる。球形ケーシング１２は、球形の外面１２’を有しており、チョック１６は球形の内面１６’を備えるように内部を構成されている。互いに相補的な球形の面１２’および１６’は協働して、中心点Ｐを中心とした軸の角回転を調節するように構成された軌道１８を規定する。

【0020】

チョック１６は、好適には軸方向で２つの合わせ半部１６ａ，１６ｂに分割されている。これらの半部１６ａ，１６ｂは、球形ケーシング１２を取り囲んで組み立てられており、従来の固定部材（図示せず）により結合されている。

【0021】

好適には、スラストパッド２２が、球形ケーシングの円形端部に固定されている。スラストパッド２２は、軸の肩部２４に軸方向で係合するように構成されかつ配置されている。

【0022】

図２および図３は、本発明による別の油膜軸受２６を示している。複数の個別の挿入体２８が、チョック３０の円筒形の内面３０’と、球形ケーシング３２との間に配置されている。チョック３０は、同様に軸方向で２つの合わせ半部３０ａ，３０ｂに分割されている。各チョック半部３０ａ，３０ｂは、円形に配列された複数の挿入体を含んでいる。複数の挿入体２８のうちの１つ挿入体の斜視図が図４Ａに示されている。挿入体２８は、チョックの円筒形の内面３０’に接触する３次元に湾曲された外面３４と、球形の内面３６とを有し、これらの球形の内面３６はチョック構造体の分割された球形の内面を形成するように連結する。球形ケーシング３２の孔は、ブシュ３８でライニングされており、該ブシュ内に軸１４が支持されている。球形ケーシング３２は、球形の外面３２’を有している。該球形の外面３２’は、挿入体２８の球形の内面３６と協働して、中心点Ｐを中心とした軸１４の角回転を調節するように構成された軌道４０を規定する。図４Ｂを参照すると、軸線Ａを含む平面では、三次元に湾曲された外面３４が、所定の曲率半径Ｒ２を有していることが判る。同様に、図４Ｃを参照すると、軸線Ａに対して垂直方向に延びる平面では、三次元に湾曲された外面３４が、所定の曲率半径Ｒ３を有している。曲率半径Ｒ２は、Ｒ１よりも大きく、曲率半径Ｒ３は、チョックの円筒形の内面の曲率半径よりも小さく形成されている。

【0023】

図３に示すように、ばね座金４２は、挿入体２８を、チョックの円筒形の内面３０’に接触するように弾性的に押圧するピン４４と協働する。

【0024】

図５は、本発明による例示的な別の実施の形態に係る油膜軸受４６を開示している。本実施の形態では、軸１４は、先細りしたネック部分４８を備えている。内部で先細りしたスリーブ５０が、先細りしたネック部分４８に軸方向で収容され、かつ先細りしたネック部分４８に対して回動不能に固定されている。スリーブ５０は、円筒形の外面を有していて、該円筒形の外面は球形ケーシング５４内に固定されたブシュ５２内での回転可能に支持されている。上記で説明した実施の形態のように、球形ケーシング５４は、球形の外面を有している。この球形の外面は、本実施の形態では、チョック５６の２つの合わせ半部５６ａ，５６ｂにより規定された、該球形の外面に対して相補的な球形の内面に接触している。互いに対して相補的な球形の内面と球形の外面とは協働して、中心点Ｐを中心とした軸１４の角回転を調節するように構成された軌道５８を規定する。

【0025】

上記を考慮すれば、開示された各実施の形態において、軸が球形ケーシング内に回転可能に支持されており、球形ケーシングが中心点を中心とした角回転可能に支持されていることが当業者により十分に理解されるであろう。したがって、荷重作用の半径方向とは関係なしに荷重が曲げを引き起こす間、軸受面は軸と同軸に整合されたままである。軸の曲げに対する応答性および調節は、図２および図３に示すように、個別の複数の挿入体２８が球形ケーシングとチョック内面の間に配置されていることによってさらに改善されている。

【0026】

図示はしていないが、当業者であれば、軸受の各回転面、たとえば軸受荷重領域および協働する球形の内面および外面により規定される軌道において軸とブシュとの間に、油を導入するための公知の手段が設けられていることがわかる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】