特許 5922809 ティルティングパッド軸受および回転機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5922809

(24)【登録日】2016年4月22日

(45)【発行日】2016年5月24日

(54)【発明の名称】ティルティングパッド軸受および回転機械

(51)【国際特許分類】

   F16C 17/03 20060101AFI20160510BHJP

   F16C 23/04 20060101ALI20160510BHJP

   F16C 27/02 20060101ALI20160510BHJP

   F01D 25/16 20060101ALI20160510BHJP

【ＦＩ】

   F16C17/03

   F16C23/04 D

   F16C27/02 Z

   F01D25/16 A

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-17744(P2015-17744)

(22)【出願日】2015年1月30日

【審査請求日】2015年9月18日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】中野 隆

(72)【発明者】

【氏名】篠原 種宏

(72)【発明者】

【氏名】貝漕 高明

(72)【発明者】

【氏名】小澤 豊

【審査官】 小川 克久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１１６９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６４−０１１４２４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１４−１５２８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１２４０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３４７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６９４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４５６８２０４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ １７／００−１７／２６

Ｆ１６Ｃ ３３／００−３３／２８

Ｆ１６Ｃ ２１／００−２７／０８

Ｆ０１Ｄ ２５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一つの軸受パッドと、
前記軸受パッドの外周面に設けられた第１凹部に嵌合して前記軸受パッドに固定され、且つ、前記第１凹部の底面に全面が接触する内側表面を有するライナと、
前記ライナの前記内側表面とは反対側の外側表面に当接し、且つ、少なくとも軸受パッドの曲率中心が変位するように前記ライナを傾動可能に支持するピボットと、
前記軸受パッドの外周側に設けられ、前記ピボットが嵌合する第２凹部を内周面に有するキャリアリングと、を備え、
前記ライナの前記外側表面と前記ピボットとの当接部は前記第２凹部の内側に位置し、
前記軸受パッドは、前記ライナが前記第２凹部に嵌合することで、前記軸受パッドの前記軸受面の周方向に回り止めされるように構成され、
前記キャリアリングの前記第２凹部の側壁面と前記ライナの側壁面とが、互いに間隙を有して対向しており、
前記ライナは、前記キャリアリングに対して前記間隙の大きさに応じた量だけ傾動可能である
ことを特徴とするティルティングパッド軸受。

【請求項2】

前記ライナの前記外側表面に当接する前記ピボットの当接面は、前記キャリアリングの中心軸に直交する断面形状が円弧状であることを特徴とする請求項１に記載のティルティングパッド軸受。

【請求項3】

前記軸受パッドの軸受面の周方向幅をＷ_ｐａｄ１とし、前記ライナの前記外側表面の周方向幅をＷ_Ｌ１としたとき、０．３Ｗ_ｐａｄ１≦Ｗ_Ｌ１≦０．５Ｗ_ｐａｄ１を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のティルティングパッド軸受。

【請求項4】

前記軸受パッドの軸受面の軸方向幅をＷ_ｐａｄ２とし、前記ライナの前記外側表面の軸方向幅をＷ_Ｌ２としたとき、０．２５Ｗ_ｐａｄ２≦Ｗ_Ｌ２≦０．５Ｗ_ｐａｄ２を満たすことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のティルティングパッド軸受。

【請求項5】

前記ライナの前記内側表面の周方向幅をＷ_Ｌ１とし、前記ライナの前記外側表面に当接する前記ピボットの当接面の周方向幅をＷ_Ｐ１としたとき、０．５Ｗ_Ｐ１≦Ｗ_Ｌ１≦１．１Ｗ_Ｐ１を満たすことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のティルティングパッド軸受。

【請求項6】

前記ライナの前記内側表面の軸方向幅をＷ_Ｌ２とし、前記ライナの前記外側表面に当接する前記ピボットの当接面の軸方向幅をＷ_Ｐ２としたとき、０．５Ｗ_Ｐ２≦Ｗ_Ｌ２≦１．１Ｗ_Ｐ２を満たすことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のティルティングパッド軸受。

【請求項7】

前記ライナの厚さは、前記ピボットの厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のティルティングパッド軸受。

【請求項8】

請求項１乃至７の何れか一項に記載のティルティングパッド軸受と、
前記ティルティングパッド軸受によって支持される回転軸と、を備えることを特徴とする回転機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ピボットを支点として揺動可能に設けられた少なくとも一つの軸受パッドを備えるティルティングパッド軸受および回転機械に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、すべり軸受の一種として、ティルティングパッド軸受が知られている。ティルティングパッド軸受は、回転軸の周方向に配置された複数の軸受パッドによって回転軸を支持するようになっている。回転軸の回転時には、各軸受パッドと回転軸との間にくさび形油膜が形成され、回転軸と軸受面の間の潤滑性が確保される。

【0003】

例えば、特許文献１には、ジャーナル軸受として用いられるティルティングパッド軸受が記載されている。このティルティングパッド軸受は、円筒状の軸受ハウジングの内周側に形成された凹部に球面ピボットが嵌着され、軸受パッドの外周側に形成された凹部に調整ライナが圧入された構成を有する。この構成により、軸受パッドは、調整ライナとピボットとの当接部を中心に揺動するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１１６９５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述したティルティングパッド軸受においては、回転軸が回転を開始して軸受パッドが傾く時や回転軸の回転中に、軸受パッド（特許文献１では調整ライナ）と球面ピボットとの当接部の位置が微小変化するため、軸受パッドとピボットの当接面が摺動してフレッティング摩耗が発生することがある。フレッティング摩耗は、軸受パッドやピボットの当接面の状態を悪化させる要因となる。すなわち、軸受パッドとピボットの当接面における摺動量が大きい程、当接面の表面状態が悪化し、長期にわたってその状態が継続するとティルティングパッド軸受の動作不良を引き起こす可能性もある。
この点、特許文献１には、軸受パッドとピボットの当接面に発生するフレッティング摩耗を抑制するための具体的な対策は何ら開示されていない。

【0006】

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、軸受パッドの揺動に伴って軸受パッドとピボットの当接面に発生するフレッティング摩耗を抑制し得るティルティングパッド軸受および回転機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るティルティングパッド軸受は、
少なくとも一つの軸受パッドと、
前記軸受パッドの外周面に設けられた第１凹部に嵌合して前記軸受パッドに固定され、且つ、前記第１凹部の底面に全面が接触する内側表面を有するライナと、
前記ライナの前記内側表面とは反対側の外側表面に当接し、且つ、少なくとも軸受パッドの曲率中心が変位するように前記ライナを傾動可能に支持するピボットと、
前記軸受パッドの外周側に設けられ、前記ピボットが嵌合する第２凹部を内周面に有するキャリアリングと、を備え、
前記ライナの前記外側表面と前記ピボットとの当接部は前記第２凹部の内側に位置し、
前記軸受パッドは、前記ライナが前記第２凹部に嵌合することで、前記軸受パッドの前記軸受面の周方向に回り止めされるように構成されたことを特徴とする。

【0008】

上記（１）のティルティングパッド軸受によれば、キャリアリングに形成された第２凹部の内側に、ライナの外側表面とピボットとの当接部が位置するので、軸受パッド及びライナの傾動に伴う軸受パッドの曲率中心の変位量に対する、ライナの外側表面とピボットとの摺動距離の比が小さくなり、当接部におけるフレッティング摩耗を抑制できる。すなわち、第２凹部の内側に当接部が位置する場合における軸受パッドの曲率中心から当接部までの距離ｄ_１は、キャリアリングよりも内周側に当接部が位置する場合における軸受パッドの曲率中心から当接部までの距離ｄ_２よりも長くなる。そのため、軸受パッドが当接部を支点として同じ角度だけ傾斜したとき、距離ｄ_２よりも長い距離ｄ_１の方が、軸受パッドの曲率中心の変位量は大きくなる。つまり、軸受パッドの曲率中心の変位量が同じとき、距離ｄ_２よりも長い距離ｄ_１の方が、軸受パッドの傾斜角は小さくてすむ。ライナの外側表面とピボットとの当接部との摺動距離は軸受パッドの傾斜角に対応しているので、軸受パッドの曲率中心から当接部までの距離ｄ_１を長くすることでライナの外側表面とピボットとの摺動距離も小さくすることができ、よってフレッティング摩耗を抑制できる。
また、ライナは、軸受パッドの第１凹部に嵌合して軸受パッドに固定されているので、ライナがキャリアリングの第２凹部に嵌合することで、軸受パッドはキャリアリングに対して周方向に回り止めされるようなっている。このため、ロータの回転により軸受パッドが周方向に移動してしまうことを防止できる。また、回り止めの機構を別に設けなくてもよくなり、軸受構造の簡素化が図れる。

【0009】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記ライナの前記外側表面に当接する前記ピボットの当接面は、前記キャリアリングの中心軸に直交する断面形状が円弧状である。
上記（２）の構成によれば、キャリアリングの中心軸に直交する断面内において揺動する軸受パッド及びライナを、ピボットにより適切に支持することができる。

【0010】

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記軸受パッドの軸受面の周方向幅をＷ_ｐａｄ１とし、前記ライナの前記外側表面の周方向幅をＷ_Ｌ１としたとき、０．３Ｗ_ｐａｄ１≦Ｗ_Ｌ１≦０．５Ｗ_ｐａｄ１を満たす。
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
前記軸受パッドの軸受面の軸方向幅をＷ_ｐａｄ２とし、前記ライナの前記外側表面の軸方向幅をＷ_Ｌ２としたとき、０．２５Ｗ_ｐａｄ２≦Ｗ_Ｌ２≦０．５Ｗ_ｐａｄ２を満たす。
上記（３）又は（４）の構成によれば、ライナの剛性を向上させることができる。よって、回転軸の回転に起因した温度上昇及びピボットから受ける支持荷重によって曲率が小さくなる方向に変形しようとする軸受パッドをライナによって背面側から支えることで、軸受パッドの変形を抑制できる。

【0011】

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
前記ライナの前記内側表面の周方向幅をＷ_Ｌ１とし、前記ライナの前記外側表面に当接する前記ピボットの当接面の周方向幅をＷ_Ｐ１としたとき、０．５Ｗ_Ｐ１≦Ｗ_Ｌ１≦１．１Ｗ_Ｐ１を満たす。
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記ライナの前記内側表面の軸方向幅をＷ_Ｌ２とし、前記ライナの前記外側表面に当接する前記ピボットの当接面の軸方向幅をＷ_Ｐ２としたとき、０．５Ｗ_Ｐ２≦Ｗ_Ｌ２≦１．１Ｗ_Ｐ２を満たす。

【0012】

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、
前記ライナの厚さは、前記ピボットの厚さよりも大きい。
上記（７）の構成によれば、ライナの剛性を向上できるので、回転軸の回転に起因した温度上昇及びピボットから受ける支持荷重によって曲率が小さくなる方向に変形しようとする軸受パッドをライナによって背面側から支えることで、軸受パッドの変形を抑制できる。また、上記（１）に記載したように、ライナの外側表面とピボットとの当接部がキャリアリングの第２凹部の内側に位置するので、上記（７）の構成においてライナの厚さをピボットの厚さに比べて大きくしやすい。

【0013】

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、
前記キャリアリングの前記第２凹部の側壁面と前記ライナの側壁面との間には間隙が形成されており、
前記ライナは、前記キャリアリングに対して前記間隙の大きさに応じた量だけ傾動可能である。
上記（８）の構成によれば、キャリアリングの第２凹部の側壁面とライナの側壁面との間に間隙が形成されているため、キャリアリングとライナとの干渉を防止してライナを自在に傾動可能とすることができる。

【0014】

（９）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、
上記（１）乃至（８）の何れか一に記載のティルティングパッド軸受と、
前記ティルティングパッド軸受によって支持される回転軸と、を備えることを特徴とする。
上記（９）の回転機械によれば、ライナの外側表面とピボットとの当接部におけるフレッティング摩耗を抑制可能なティルティングパッド軸受を採用することにより、耐久性の優れた回転機械を提供できる。

【発明の効果】

【0015】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、キャリアリングに形成された第２凹部の内側に、ライナの外側表面とピボットとの当接部が位置するので、軸受パッド及びライナが傾動して軸受パッドの曲率中心が変位したとき、ライナの外側表面とピボットとの当接部との摺動距離が小さくなり、当接部におけるフレッティング摩耗を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】幾つかの実施形態に係るティルティングパッド軸受の軸方向に沿った断面図である。

【図2】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図3】一実施形態に係るティルティングパッド軸受の部分拡大図である。

【図4】図３のＢ−Ｂ線断面図である。

【図5】他の実施形態に係るティルティングパッド軸受の部分拡大図である。

【図6】図５のＣ−Ｃ線断面図である。

【図7】軸受パッドのフレッティング摩耗について説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【0018】

最初に、図１及び図２を参照して、幾つかの実施形態に係るティルティングパッド軸受１０に共通の全体構成について説明する。
図１は、一実施形態に係るティルティングパッド軸受１０の軸方向に沿った断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。なお、図２は軸方向に直交する断面である。また、本実施形態において軸方向とは、ティルティングパッド軸受１０に支持される回転軸（以下、ロータと呼ぶ）２の中心軸線Ｏの方向であり、径方向とは、ロータ２の半径方向である。

【0019】

図１及び図２に示すティルティングパッド軸受１０は、潤滑方式（給油方式）として直接潤滑方式を採用しており、下半部に２個の軸受パッド３０，３２が配置された構成を有している。以下、図示されるティルティングパッド軸受１０について例示的に説明するが、本実施形態に係るティルティングパッド軸受１０はこの構成に限定されるものではない。例えば、他の実施形態に係るティルティングパッド軸受は、潤滑方式として、油浴方式や他の潤滑方式を採用してもよい。また、他の実施形態に係るティルティングパッド軸受は、周方向位置は限定されず少なくとも１個の軸受パッドを有していればよく、例えば、上半部および下半部にそれぞれ２個の軸受パッドが配置された構成であってもよい。

【0020】

なお、本実施形態に係るティルティングパッド軸受１０が適用される回転機械１としては、例えば、ガスタービンや蒸気タービンや機械駆動用タービン等のタービン、風力発電装置等の風力機械、または過給機などが挙げられる。
ここで、回転機械１は、回転駆動されるロータ２と、ロータ２を収容する軸受ハウジング（不図示）と、ロータ２を支持するためのティルティングパッド軸受１０と、を備える。

【0021】

一実施形態において、ティルティングパッド軸受１０は、回転機械１の軸受ハウジング（不図示）に取り付けられたキャリアリング１１と、キャリアリング１１の内周側に配置された２つの軸受パッド３０，３２と、各軸受パッド３０，３２に固定されるライナ３６と、軸受パッド３０，３２及びライナ３６を支持するピボット３８と、を備える。

【0022】

以下、ティルティングパッド軸受１０の各部材の具体的な構成例について説明する。
キャリアリング１１は、上半部キャリアリング１２及び下半部キャリアリング１３を含む。上半部キャリアリング１２及び下半部キャリアリング１３は、それぞれ、軸方向に直交する断面が半円弧状となるような内周面１２ａ，１３ａ及び外周面１２ｂ，１３ｂを有している。なお、図示される例では、キャリアリング１１が上半部キャリアリング１２及び下半部キャリアリング１３に分割された構成を示しているが、キャリアリング１１は一体構造であってもよい。

【0023】

上半部キャリアリング１２及び下半部キャリアリング１３は、それぞれ、軸受ハウジング（不図示）に対して、固定手段によって周方向位置及び軸方向位置が固定されている。
キャリアリング１１の軸方向の両端側には、サイドプレート１７，１８が配置されている。サイドプレート１７，１８は、円板状に形成されており、中央にロータ２が貫通する穴１７ａ，１８ａが形成されている。これらのサイドプレート１７，１８によって、後述する給油ノズル２５〜２９から供給される潤滑油の外部への漏出を抑制するようになっている。

【0024】

上半部キャリアリング１２は、主としてロータ２の跳ね上がりを防止するために、内周面１２ａにガイドメタル２０，２１が取り付けられている。例えば、上半部キャリアリング１２の軸方向の両端側で且つサイドプレート１７，１８よりも軸方向において内側に、一対のガイドメタル２０，２１が取り付けられる。ガイドメタル２０，２１は、半円形状に形成されている。

【0025】

上半部キャリアリング１２及び下半部キャリアリング１３には、少なくとも一本の給油ノズル２５〜２９が設けられている。図２に示す例では、ロータ２が図中矢印Ｓに示すように時計回りに回転する場合、ロータ２の回転方向において上流側から第１給油ノズル２５、第２給油ノズル２６、第３給油ノズル２７、第４給油ノズル２８、第５給油ノズル２９を含む５本の給油ノズルが設けられている。第１給油ノズル２５及び第２給油ノズル２６は、上流側に位置する軸受パッド３０よりも上流側に、周方向に並んで配置されている。第２給油ノズル２６と軸受パッド３０の上流側端部との間には間隙が設けられていてもよい。第３給油ノズル２７及び第４給油ノズル２８は、軸受パッド３０と、該軸受パッド３０よりも下流側に位置する軸受パッド３２との間に、周方向に並んで配置されている。第３給油ノズル２７と軸受パッド３０との間、及び、第４給油ノズル２８と軸受パッド３２との間には間隙が設けられていてもよい。第５給油ノズル２９は、軸受パッド３２よりも下流側に配置されている。第５給油ノズル２９と軸受パッド３２との間には間隙が設けられていてもよい。

【0026】

キャリアリング１１の内部には、潤滑油供給路（不図示）が形成されている。潤滑油供給路に供給された潤滑油は各給油ノズル２５〜２９に送られて、各給油ノズル２５〜２９から軸受パッド３０，３２の近傍に噴出される。

【0027】

次に、軸受パッド３０，３２及びその周辺構造について詳細に説明する。
図３は、一実施形態に係るティルティングパッド軸受１０の部分拡大図である。図４は、図３のＢ−Ｂ線断面図である。図５は、他の実施形態に係るティルティングパッド軸受１０の部分拡大図である。図６は、図５のＣ−Ｃ線断面図である。なお、図３及び図５は、図２と同一の方向から視たティルティングパッド軸受１０における軸受パッド３０及びその周辺構造を示している。また、図３乃至図６において、上流側に位置する軸受パッド３０を例示しているが、下流側に位置する軸受パッド３２も同一の構成を有している。

【0028】

図３乃至図６に示すように、軸受パッド３０は、ロータ２に対向する軸受面（内周面）３０ａと、下半部キャリアリング１３に対向する外周面３０ｂと、を有する。軸受面３０ａ及び外周面３０ｂは、それぞれ、周方向においては、ロータ２に対応した曲率を有するように湾曲した形状を有しており、軸方向においては、ロータ２の軸方向に沿って直線状に形成されている。軸受パッド３０の外周面３０ｂには、該軸受パッド３０の略中央領域に第１凹部３４が形成されている。第１凹部３４は、周方向において、軸受パッド３０の幅の中心よりも下流側に設けられており、軸方向において、軸受パッド３０の長さの中心に設けられていてもよい。また、第１凹部３４は、円柱状に形成されていてもよい。

【0029】

ライナ３６は、第１凹部３４に嵌合して軸受パッド３０に固定され、且つ、第１凹部３４の底面３４ａに全面が接触する内側表面３６ａを有している。ライナ３６は、第１凹部３４に対応した形状に形成されている。例えば、第１凹部３４が、底面３４ａが平面状の円柱形状を有している場合、ライナ３６も内側表面３６ａが平面状の円柱形状を有している。これにより、ライナ３６の内側表面３６ａ及び側壁面３６ｃは、第１凹部３４の底面３４ａ及び側壁３４ｃと隙間なく接触するようになっている。
また、ライナ３６の厚みは第１凹部３４の深さよりも大きい。そのため、ライナ３６の内側表面３６ａが第１凹部３４の底面３４ａに接触するようにライナ３６が第１凹部３４に嵌合した状態で、ライナ３６の外側表面３６ｂは軸受パッド３０の外周面３０ｂから径方向外側へ突出している。軸受パッド３０の外周面３０ｂから突出したライナ３６の外側表面３６ｂは、平坦に形成されていてもよい。

【0030】

ピボット３８は、軸受パッド３０の外周側に設けられ、下半部キャリアリング１３の内周面１３ａに形成された第２凹部１９に嵌合するように構成されている。例えば、第２凹部１９は円柱状に形成され、ピボット３８も略円柱状に形成されている。第２凹部１９の底面１９ａ側に位置するピボット３８の嵌合面３８ａは平坦に形成されていてもよい。一方、ロータ２に対向する側に位置するピボット３８の当接面３８ｂは、キャリアリング１１の中心軸に直交する断面形状が円弧状であり、この当接面３８ｂは、ライナ３６の外側表面３６ｂに当接するようになっている。このため、キャリアリング１１の軸方向に直交する断面内において揺動する軸受パッド３０及びライナ３６を、ピボット３８により適切に支持することができる。図示される例では、ピボット３８は、キャリアリング１１の軸方向に直交する断面形状が円弧状であるとともに、軸方向を含む断面形状が円弧状となっている。すなわち、ピボット３８は、当接面３８ｂが球面形状の球面ピボットである。そのため、軸受パッド３０の軸方向における揺動もピボット３８によって適切に支持できる。

【0031】

図１乃至図６を参照して、上記構成を有するティルティングパッド軸受１０においては、ロータ２の停止時、軸受パッド３０，３２の上流側端部とロータ２の外周面との間の軸受すきまと、軸受パッド３０，３２の下流側端部とロータ２の外周面との間の軸受すきまとは所定の間隔に維持されている。ロータ２の回転が開始すると、ロータ２の回転によって、軸受パッド３０，３２の軸受パッド３０，３２の軸受面３０ａとロータ２の外周面との間の軸受すきまに上流側端部側から潤滑油が引き込まれ、軸受すきまにくさび状油膜が形成される。このとき、軸受パッド３０，３２及びライナ３６はピボット３８との当接部３７を中心に傾くので、軸受パッド３０，３２の軸受面３０ａの上流側端部とロータ２の外周面との間の軸受すきまは停止時に比べて拡がり、軸受パッド３０，３２の軸受面３０ａの下流側端部とロータ２の外周面との間の軸受すきまは停止時に比べて狭まる。軸受パッド３０，３２の軸受面３０ａとロータ２の外周面との間に形成されたくさび形油膜によって、軸受パッド３０，３２とロータ２との間の潤滑性が確保され、ロータ２がティルティングパッド軸受１０によって安定的に支持される。

【0032】

また、上記ティルティングパッド軸受１０において、ライナ３６の外側表面３６ｂとピボット３８との当接部３７は、下半部キャリアリング１３の第２凹部１９の内側に位置する。
このように、下半部キャリアリング１３に形成された第２凹部１９の内側に、ライナ３６の外側表面３６ｂとピボット３８との当接部３７が位置するので、軸受パッド３０及びライナ３６の傾動に伴う軸受パッド３０の曲率中心の変位量に対する、ライナ３６の外側表面３６ｂとピボット３８との摺動距離の比が小さくなり、当接部３７におけるフレッティング摩耗を抑制できる。すなわち、図７に示すように、第２凹部１９の内側に当接部３７が位置する場合における軸受パッド３０の曲率中心Ｍ_１から当接部３７までの距離ｄ_１は、キャリアリング１１よりも内周側に当接部３７が位置する場合における軸受パッド３０の曲率中心Ｍ_１から当接部３７までの距離ｄ_２よりも長くなる。軸受パッド３０が当接部３７を支点として曲率中心Ｍ_１から曲率中心Ｍ_２まで同じ角度θだけ傾斜したとき、距離ｄ_２よりも長い距離ｄ_１の方が、軸受パッド３０の曲率中心の変位量は大きくなる。つまり、軸受パッド３０の曲率中心の変位量が同じとき、距離ｄ_２よりも長い距離ｄ_１の方が、軸受パッド３０の傾斜角θは小さくてすむ。ライナ３６の外側表面３６ｂとピボット３８との当接部３７との摺動距離は軸受パッド３０の傾斜角θに対応しているので、軸受パッド３０の曲率中心から当接部３７までの距離ｄ_１を長くすることでライナ３６の外側表面３６ｂとピボット３８との摺動距離も小さくすることができ、よってフレッティング摩耗を抑制できる。なお、図７において、軸受パッド３０’、ライナ３６’及び当接部３７’は、傾斜後の状態を示している。

【0033】

さらに、軸受パッド３０は、ライナ３６が第２凹部１９に嵌合することで、軸受パッド３０の軸受面３０ａの周方向に回り止めされるように構成されている。すなわち、ライナ３６は、軸受パッド３０の第１凹部３４に嵌合して軸受パッド３０に固定されているので、ライナ３６がキャリアリング１１の第２凹部１９に嵌合することで、軸受パッド３０はキャリアリング１１に対して周方向に回り止めされるようなっている。なお、軸受面３０ａの周方向とは、ロータ２の回転方向Ｓと概ね一致する。
これにより、ロータ２の回転によって軸受パッド３０が周方向（回転方向Ｓ）に移動してしまうことを防止できる。また、回り止めの機構を別に設けなくてもよくなり、軸受構造の簡素化が図れる。

【0034】

図３乃至図６に戻り、下半部キャリアリング１３の第２凹部１９の側壁面１９ｃとライナ３６の側壁面３６ｃとの間には間隙が形成されていてもよい。この場合、ライナ３６は、下半部キャリアリング１３に対して前記間隙の大きさに応じた量だけ傾動可能となっている。
この構成によれば、下半部キャリアリング１３の第２凹部１９の側壁面１９ｃとライナ３６の側壁面３６ｃとの間に間隙が形成されているため、下半部キャリアリング１３とライナ３６との干渉を防止してライナ３６を自在に傾動可能とすることができる。なお、軸受パッド３０が意図せず周方向に回動した際に、第２凹部１９の側壁面１９ｃとライナ３６の側壁面３６ｃとが接触することにより軸受パッド３０の回動を阻止するように構成されていてもよい。

【0035】

一実施形態において、軸受パッド３０の軸受面（内周面）３０ａの周方向幅をＷ_ｐａｄ１とし、ライナ３６の外側表面３６ｂの周方向幅をＷ_Ｌ１としたとき、０．３Ｗ_ｐａｄ１≦Ｗ_Ｌ１≦０．５Ｗ_ｐａｄ１を満たす。
また、軸受パッド３０の軸受面（内周面）３０ａの軸方向幅をＷ_ｐａｄ２とし、ライナ３６の外側表面３６ｂの軸方向幅をＷ_Ｌ２としたとき、０．２５Ｗ_ｐａｄ２≦Ｗ_Ｌ２≦０．５Ｗ_ｐａｄ２を満たす。
これらの構成によれば、ライナ３６の剛性を向上させることができる。よって、ロータ２の回転に起因した温度上昇及びピボット３８から受ける支持荷重によって曲率が小さくなる方向に変形しようとする軸受パッド３０をライナ３６によって背面側から支えることで、軸受パッド３０の変形を抑制できる。

【0036】

また、ライナ３６の厚さは、ピボット３８の厚さよりも大きくてもよい。
この構成によれば、ライナ３６の剛性を向上できるので、ロータ２の回転に起因した温度上昇及びピボット３８から受ける支持荷重によって曲率が小さくなる方向に変形しようとする軸受パッド３０をライナ３６によって背面側から支えることで、軸受パッド３０の変形を抑制できる。また、上述したように、ライナ３６の外側表面３６ｂとピボット３８との当接部３７が下半部キャリアリング１３の第２凹部１９の内側に位置するので、ライナ３６の厚さをピボット３８の厚さに比べて大きくしやすい。

【0037】

幾つかの実施形態において、ライナ３６の内側表面３６ａの周方向幅をＷ_Ｌ１とし、ライナ３６の外側表面３６ｂに当接するピボット３８の当接面３８ｂの周方向幅をＷ_Ｐ１としたとき、０．５Ｗ_Ｐ１≦Ｗ_Ｌ１≦１．１Ｗ_Ｐ１を満たす。
また、ライナ３６の内側表面３６ａの軸方向幅をＷ_Ｌ２とし、ライナ３６の外側表面３６ｂに当接するピボット３８の当接面３８ｂの軸方向幅をＷ_Ｐ２としたとき、０．５Ｗ_Ｐ２≦Ｗ_Ｌ２≦１．１Ｗ_Ｐ２を満たす。
以下、上記構成を有する各実施形態について説明する。

【0038】

図３及び図４に示す一実施形態は、一例として、原子力プラントに具備される蒸気タービンに用いられるティルティングパッド軸受１０を示している。
図３に示す例では、ライナ３６の内側表面３６ａの周方向幅をＷ_Ｌ１とし、ライナ３６の外側表面３６ｂに当接するピボット３８の当接面３８ｂの周方向幅をＷ_Ｐ１としたとき、０．９Ｗ_Ｐ１≦Ｗ_Ｌ１≦１．１Ｗ_Ｐ１を満たす。
図４に示す例では、ライナ３６の内側表面３６ａの軸方向幅をＷ_Ｌ２とし、ライナ３６の外側表面３６ｂに当接するピボット３８の当接面３８ｂの軸方向幅をＷ_Ｐ２としたとき、０．９Ｗ_Ｐ２≦Ｗ_Ｌ２≦１．１Ｗ_Ｐ２を満たす。
なお、図示される例では、ライナ３６の内側表面３６ａの周方向幅Ｗ_Ｌ１と、ピボット３８の当接面３８ｂの周方向幅Ｗ_Ｐ１とが概ね一致し、且つ、ライナ３６の内側表面３６ａの軸方向幅Ｗ_Ｌ２と、ピボット３８の当接面３８ｂの軸方向幅Ｗ_Ｐ２とが概ね一致している。この場合、第２凹部１９は、ピボット３８が嵌合する部位の径と、ライナ３６が位置する部位の径とは略同一であり、第２凹部１９の側壁面１９ｃに段差は設けられていない。

【0039】

図５及び図６に示す他の実施形態は、一例として、ガスタービンに用いられるティルティングパッド軸受１０を示している。
図５に示す例では、ライナ３６の内側表面３６ａの周方向幅をＷ_Ｌ１とし、ライナ３６の外側表面３６ｂに当接するピボット３８の当接面３８ｂの周方向幅をＷ_Ｐ１としたとき、０．５Ｗ_Ｐ１≦Ｗ_Ｌ１≦０．７Ｗ_Ｐ１を満たす。
図６に示す例では、ライナ３６の内側表面３６ａの軸方向幅をＷ_Ｌ２とし、ライナ３６の外側表面３６ｂに当接するピボット３８の当接面３８ｂの軸方向幅をＷ_Ｐ２としたとき、０．５Ｗ_Ｐ２≦Ｗ_Ｌ２≦０．７Ｗ_Ｐ２を満たす。
なお、図示される例では、ライナ３６の内側表面３６ａの周方向幅Ｗ_Ｌ１の方が、ピボット３８の当接面３８ｂの周方向幅Ｗ_Ｐ１よりも大きく、且つ、ライナ３６の内側表面３６ａの軸方向幅Ｗ_Ｌ２の方が、ピボット３８の当接面３８ｂの軸方向幅Ｗ_Ｐ２よりも大きい。そのため、第２凹部１９は、ピボット３８が嵌合する部位の径よりもライナ３６が位置する部位の径の方が大きく形成されている。すなわち、第２凹部１９は、ピボット３８が嵌合する側壁面１９ｃと、該側壁面１９ｃから段差を介して延在する側壁面１９ｄと、を含む。

【0040】

上述したように、本発明の実施形態によれば、キャリアリング１１（下半部キャリアリング１３）に形成された第２凹部１９の内側に、ライナ３６の外側表面３６ｂとピボット３８との当接部３７が位置するので、軸受パッド３０，３２及びライナ３６が傾動して軸受パッド３０，３２の曲率中心が変位したとき、ライナ３６の外側表面３６ｂとピボット３８との当接部３７との摺動距離が小さくなり、当接部３７におけるフレッティング摩耗を抑制できる。

【0041】

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

【0042】

例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【符号の説明】

【0043】

１ 回転機械
２ ロータ（回転軸）
１０ ティルティングパッド軸受
１１ キャリアリング
１２ 上半部キャリアリング
１３ 下半部キャリアリング
１７，１８ サイドプレート
１９ 第２凹部
２０，２１ ガイドメタル
２５〜２９ 給油ノズル
３０，３２ 軸受パッド
３０ａ 内周面
３０ｂ 外周面
３４ 第１凹部
３６ ライナ
３７ 当接部
３８ ピボット
３８ｂ 当接面

【要約】

【課題】軸受パッドの揺動に伴って軸受パッドとピボットの当接面に発生するフレッティング摩耗を抑制し得るティルティングパッド軸受および回転機械を提供する。
【解決手段】ティルティングパッド軸受は、少なくとも一つの軸受パッドと、前記軸受パッドの外周面に設けられた第１凹部に嵌合して前記軸受パッドに固定され、且つ、前記第１凹部の底面に全面が接触する内側表面を有するライナと、前記ライナの前記内側表面とは反対側の外側表面に当接し、且つ、少なくとも軸受パッドの曲率中心が変位するように前記ライナを傾動可能に支持するピボットと、前記軸受パッドの外周側に設けられ、前記ピボットが嵌合する第２凹部を内周面に有するキャリアリングと、を備える。前記ライナの前記外側表面と前記ピボットとの当接部は前記第２凹部の内側に位置する。前記軸受パッドは、前記ライナが前記第２凹部に嵌合することで、前記軸受パッドの前記軸受面の周方向に回り止めされるように構成される。
【選択図】 図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】