特開 2023-121397 スラスト軸受装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023121397

(43)【公開日】2023-08-31

(54)【発明の名称】スラスト軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 17/06 20060101AFI20230824BHJP

   F16F 7/00 20060101ALI20230824BHJP

【ＦＩ】

F16C17/06

F16F7/00 E

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022024727

(22)【出願日】2022-02-21

(71)【出願人】

【識別番号】591001282

【氏名又は名称】大同メタル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】池端 利尚

(72)【発明者】

【氏名】羅 光益

【テーマコード（参考）】

3J011

3J066

【Ｆターム（参考）】

3J011AA20

3J011BA15

3J011BA17

3J011KA03

3J011LA06

3J011MA12

3J066AA22

3J066BA01

3J066BD01

3J066BD05

(57)【要約】

【課題】回転軸部材に加わる力が小さく油膜の形成が困難なときでも、スラストパッドに起因する音の発生を低減し、さらなる静音化が図られるスラスト軸受装置を提供する。
【解決手段】一実施形態によるスラスト軸受装置１０は、回転する回転軸部材１１を軸方向で支持する。スラスト軸受装置１０は、スラストパッド１４、収容部１５および緩衝部材３５を備える。スラストパッド１４は、回転軸部材１１を中心に周方向に複数設けられ、回転軸部材１１と摺動する。収容部１５は、スラストパッド１４を収容する。緩衝部材３５は、回転軸部材１１の径方向において、スラストパッド１４と収容部１５との間に設けられ、スラストパッド１４と収容部１５とが接するときの衝撃を吸収する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転する回転軸部材を前記回転軸部材の軸方向で支持するスラスト軸受装置であって、
前記回転軸部材を中心に周方向に複数設けられ、前記回転軸部材と摺動するスラストパッドと、
前記スラストパッドを収容する収容部と、
前記回転軸部材の径方向において、前記スラストパッドと前記収容部との間に設けられ、前記スラストパッドと前記収容部とが接するときの衝撃を吸収する緩衝部材と、
を備えるスラスト軸受装置。

【請求項2】

前記収容部は、前記スラストパッドを前記回転軸部材の軸方向で支持する円環板状の底部、および前記底部の径方向において外周側から軸方向へ突出する筒部を有し、
前記緩衝部材は、前記筒部の前記底部と反対側の端部に設けられている請求項１記載のスラスト軸受装置。

【請求項3】

前記緩衝部材は、前記回転軸部材の内周側の端部が前記スラストパッドに接する請求項２記載のスラスト軸受装置。

【請求項4】

前記収容部は、前記スラストパッドを前記回転軸部材の軸方向で支持する円環板状の底部、および前記底部の径方向において外周側から軸方向へ突出する筒部を有し、
前記緩衝部材は、前記筒部の内壁と前記スラストパッドとの間に設けられている請求項１記載のスラスト軸受装置。

【請求項5】

前記緩衝部材は、前記筒部と前記スラストパッドとが離れる方向へ押し付けるバネである請求項４記載のスラスト軸受装置。

【請求項6】

前記回転軸部材の周方向において、複数の前記スラストパッドの間に設けられ、前記スラストパッドを前記収容部に保持する保持部材と、
前記スラストパッドと前記保持部材とが接するときの衝撃を吸収する保持緩衝部材と、
をさらに備える請求項１から５のいずれか一項記載のスラスト軸受装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態は、回転軸部材を軸方向において支持するスラスト軸受装置に関する。

【背景技術】

【0002】

回転軸部材を軸方向で支持するスラスト軸受装置は、回転軸部材を中心に周方向へ複数設けられているスラストパッドを備えている。スラストパッドは、支点を中心に姿勢を変更することにより、回転軸部材の軸方向における微小な移動を吸収し、回転軸部材の安定した支持を達成する。このスラスト軸受装置は、回転軸部材とスラストパッドとの間に十分な油膜が形成されないと、回転軸部材の安定した支持が困難になる。例えば、回転軸部材に加わる軸方向の力が小さくなると、回転軸部材とスラストパッドとの間に形成される微小な隙間の大きさが不安定になり、安定した油膜の形成が困難になる。その結果、スラストパッドを含むスラスト軸受装置の全体で振動が大きくなり、回転軸部材の自励振動を招き、回転軸部材を含む機器の全体の損傷を招くおそれがある。そこで、特許文献１では、支持板を追加し、安定した油膜の形成を図っている。

【0003】

しかしながら、特許文献１の場合、構造が複雑化することから、構成する部材間で衝突を招きやすく、この衝突にともなう騒音の増大を招くという問題がある。近年、機器の性能の向上とともに、静音化にも高い要求がある。例えば、回転軸部材の軸方向に加わる力が小さいとき、油膜の形成が不安定化し、スラストパッドの姿勢の変化が大きくなる。このようにスラストパッドの姿勢が変化すると、スラストパッドと周囲の構成部品とは互いに衝突を招きやすく、騒音の発生源となる。特許文献１の場合、騒音の軽減については考慮されておらず、さらなる静音化のためには、油膜の形成を促進するだけでは不十分であるという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２－７０８５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

そこで、回転軸部材に加わる力が小さく油膜の形成が困難なときでも、スラストパッドに起因する音の発生を低減し、さらなる静音化が図られるスラスト軸受装置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】

【0006】

一実施形態によるスラスト軸受装置は、回転する回転軸部材を前記回転軸部材の軸方向で支持する。スラスト軸受装置は、スラストパッド、収容部および緩衝部材を備える。スラストパッドは、回転軸部材を中心に周方向に複数設けられ、回転軸部材と摺動する。収容部は、スラストパッドを収容する。緩衝部材は、回転軸部材の径方向において、スラストパッドと収容部との間に設けられ、スラストパッドと収容部とが接するときの衝撃を吸収する。

【0007】

これにより、スラストパッドに微小な揺れや回転軸部材の径方向への移動が生じても、スラストパッドと収容部とが接するときの衝撃は、緩衝部材が吸収する。そのため、回転軸部材に加わる力が小さく、回転軸部材とスラストパッドとの間における油膜の形成が困難なときでも、スラストパッドと収容部との間における音の発生が低減される。したがって、回転軸部材に加わる負荷が小さな厳しい条件下においても、さらなる静音化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図３のＩの部分を拡大した断面図

【図2】第１実施形態によるスラスト軸受装置において、支持する対象となる回転軸部材を含む概略的な構成を示す断面図

【図3】第１実施形態によるスラスト軸受装置を示す概略的な断面図

【図4】第１実施形態によるスラスト軸受装置を図３の矢印ＩＶ方向から見た概略図

【図5】第１実施形態によるスラスト軸受装置の変形例を、図３の矢印ＩＶ方向から見た概略図

【図6】図５に示す変形例の要部を示す断面図

【図7】第２実施形態によるスラスト軸受装置の要部を、図３の矢印ＩＶ方向から見た概略図

【図8】図７のVIII－VIII線における断面図

【図9】第２実施形態によるスラスト軸受装置の変形例の要部を、図３の矢印ＩＶ方向から見た概略図

【図10】第３実施形態によるスラスト軸受装置の保持部材の近傍を拡大した断面図

【図11】第３実施形態によるスラスト軸受装置の保持部材を示す模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た図

【図12】第３実施形態によるスラスト軸受装置の保持部材を示す模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、スラスト軸受装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
図２に示すように第１実施形態によるスラスト軸受装置１０は、回転軸部材１１をこの軸方向で支持する。回転軸部材１１は、軸本体部１２およびカラー部１３を有している。カラー部１３は、軸本体部１２と一体に設けられ、径方向外側へ突出する円板状に形成されている。なお、カラー部１３の形状は、本実施形態で例示したような円板状に限らず、任意の形状とすることができる。スラスト軸受装置１０は、回転軸部材１１の軸方向において、少なくとも一方の側から回転軸部材１１のカラー部１３を支持する。図２に示す例の場合、スラスト軸受装置１０は、カラー部１３を軸方向の両側から支持している。

【0010】

スラスト軸受装置１０は、スラストパッド１４および収容部１５を備えている。収容部１５は、一般にキャリアリング（carrier ring）と称される。収容部１５は、図３に示すように底部１６および筒部１７を有している。すなわち、収容部１５は、スラストパッド１４を収容する容器状に形成されている。底部１６は、中心部に回転軸部材１１が貫く穴部１８を有し、円環板状に形成されている。筒部１７は、径方向において底部１６の外周側から回転軸部材１１の軸方向にカラー部１３側へ突出している。収容部１５は、この底部１６と筒部１７とによってスラストパッド１４を収容する収容室を形成している。

【0011】

スラストパッド１４は、図４に示すように収容部１５において回転軸部材１１の周方向へ複数設けられている。すなわち、複数のスラストパッド１４は、回転軸部材１１を周方向へ包囲して収容部１５に収容されている。スラストパッド１４は、図１に示すようにパッド本体部２１および脚部２２を有している。脚部２２は、底部１６のカラー部側の面２３に接している。これにより、スラストパッド１４は、この脚部２２を支点として回転軸部材１１の周方向および径方向へ揺れ動くことができる。収容部１５は、スラストパッド１４の脚部２２と接することにより、スラストパッド１４を回転軸部材１１の軸方向で支持している。

【0012】

スラスト軸受装置１０は、上記に加え、図２～図４に示すように保持部材２４を備えている。保持部材２４は、パッドストップ（pad stop）とも称され、収容部１５に固定されている。保持部材２４は、回転軸部材１１の周方向において複数のスラストパッド１４の間に設けられている。すなわち、保持部材２４は、回転軸部材１１の周方向において隣り合うスラストパッド１４の間に設けられている。保持部材２４は、回転軸部材１１の周方向においてスラストパッド１４の移動を制限するとともに、隣り合うスラストパッド１４の衝突を防止する。また、保持部材２４は、スラストパッド１４を収容部１５から落下しないように保持する。保持部材２４は、円柱状であってもよく、軸を含む平面で２つに分割した２つ割形状など、任意の形状を採用することができる。

【0013】

保持部材２４は、図３に示すように胴部２５、首部２６および頭部２７を有している。胴部２５、首部２６および頭部２７は、一体に形成されている。保持部材２４は、胴部２５において収容部１５に固定されている。首部２６は、胴部２５および頭部２７よりも外径が小さく形成されている。頭部２７は、首部２６の胴部２５と反対側に設けられ、首部２６よりも外径が大きく形成されている。スラストパッド１４は、回転軸部材１１の周方向において側方側に溝部２８を有している。保持部材２４の頭部２７がスラストパッド１４の溝部２８に挿入されることにより、スラストパッド１４は収容部１５から落下しないように収容部１５に保持される。これとともに、スラストパッド１４は、溝部２８に頭部２７が挿入されることにより、収容部１５に対する位置が決定される。

【0014】

スラストパッド１４は、図１～図３に示すように回転軸部材１１の軸方向において、脚部２２と反対側に摺動面３１を形成する。この摺動面３１は、図２に示すようにカラー部１３の端面３２と摺動する。図２に示す例の場合、カラー部１３は、回転軸部材１１の軸方向において両側にそれぞれ端面３２を有している。これらの端面３２は、スラストパッド１４の摺動面３１と摺動する。スラスト軸受装置１０は、回転軸部材１１との間を潤滑する潤滑油が供給されている。回転軸部材１１が回転すると、カラー部１３とスラストパッド１４との間には潤滑油による油膜が形成される。

【0015】

回転軸部材１１は、例えば図示しない内燃機関や電動機などの回転する動力源から動力を必要とする駆動部へ駆動力を伝達する。この動力源と駆動部との間で負荷が変動すると、回転軸部材１１は、回転速度が変化するとともに、軸方向に加わる力が変化する。そのため、回転軸部材１１は、回転速度や軸方向に加わる力の変化にともなって、径方向、周方向および軸方向へわずかな移動が生じる。そこで、スラスト軸受装置１０は、この回転軸部材１１の移動を吸収するために、スラストパッド１４が脚部２２を支点として揺れ動くように設けられている。このように、スラストパッド１４が揺れ動くことにより、回転軸部材１１のわずかな移動はスラストパッド１４の姿勢の変化によって吸収される。一方、スラスト軸受装置１０は、このスラストパッド１４の移動および姿勢の変化が許容されるため、姿勢の変化の際にスラストパッド１４と収容部１５とが衝突すると、音の発生を招く。特に、回転軸部材１１の回転数が小さいとき、あるいは回転軸部材１１に加わる力が小さいとき、カラー部１３とスラストパッド１４との間における潤滑油による油膜の形成が不十分になることがある。このように、油膜の形成が不十分なとき、スラストパッド１４の姿勢の変化が大きくなりやすく、振動や衝突にともなう音の発生を招きやすい。

【0016】

そこで、第１実施形態のスラスト軸受装置１０は、図１に示すように緩衝部材３５を備えている。緩衝部材３５は、例えばウレタン、ニトリル（ＮＢＲ）、フッ素樹脂などの合成ゴム、アルミニウム、真鍮、ホワイトメタルのようなスラストパッド１４よりも軟質の金属、木材、またはクッション材などのようにスラストパッド１４よりも軟質の材料で形成されている。なお、緩衝部材３５は、これらの例示に限らず、スラスト軸受装置１０の使用条件で発生する衝撃を吸収するという機能を維持可能であれば任意の材料を選択することができる。特に、緩衝部材３５は、スラストパッド１４の機能に与える影響が小さい弾性を有する材料であることが好ましい。緩衝部材３５は、回転軸部材１１の径方向においてスラストパッド１４と収容部１５との間に設けられている。

【0017】

具体的には、緩衝部材３５は、収容部１５の筒部１７において、底部１６と反対側の端部に設けられている。緩衝部材３５は、例えばスクリューねじなどの固定部材３６によって、収容部１５に固定されている。緩衝部材３５は、カラー部１３側の端面がスラストパッド１４の摺動面３１よりも底部１６側に位置している。これにより、カラー部１３と緩衝部材３５とが接することはない。第１実施形態の場合、緩衝部材３５は、図４に示すように略直方体状または円弧柱状のブロックに形成されている。この緩衝部材３５は、周方向へ複数設けられているスラストパッド１４に対応して周方向へ複数設けられている。

【0018】

緩衝部材３５を固定部材３６で収容部１５に取り付けることにより、緩衝部材３５は軸方向へ押しつぶされる。これにより、緩衝部材３５は、図１に示すように回転軸部材１１の径方向において筒部１７の内壁よりもわずかに内周側へ突出する。緩衝部材３５は、例えば０．５ｍｍ～数ｍｍ程度、内周側に突出する。このように緩衝部材３５が内周側へ突出することにより、スラストパッド１４と収容部１５との間には緩衝部材３５が設けられる。そのため、スラストパッド１４の姿勢が変化すると、緩衝部材３５は収容部１５の筒部１７に先立ってスラストパッド１４と接する。これにより、スラストパッド１４と収容部１５の筒部１７とが接するときの衝撃は、緩衝部材３５によって吸収される。その結果、スラストパッド１４と収容部１５との衝突による音の発生は低減される。

【0019】

第１実施形態の場合、スラスト軸受装置１０は図１に示すようにブッシュ３７を備えている。ブッシュ３７は、軸方向において固定部材３６と収容部１５との間に設けられている。緩衝部材３５の内周側への突出量は、固定部材３６で緩衝部材３５を押しつぶす量によって決定される。ブッシュ３７を設けることにより、固定部材３６によって押しつぶされる緩衝部材３５の寸法、すなわち緩衝部材３５の内周側への突出量が定められる。この場合、緩衝部材３５の内周側への突出量は、スラストパッド１４の姿勢の変化を制限しないように設定される。

【0020】

また、緩衝部材３５は、ブロック状に代えて、図５に示すように円環状に設けてもよい。この場合、緩衝部材３５は、図５に示すように周方向で２つに分割した円弧環状に限らず、３つ以上に分割してもよく、周方向へ連続した円環状であってもよい。緩衝部材３５は、円環状に設けるとき、図６に示すように押え板３８を通して固定部材３６によって収容部１５に固定される。すなわち、緩衝部材３５は、押え板３８と収容部１５との間に挟み込まれる。この例の場合でも、固定部材３６の締め付け量を調整することにより、押え板３８と収容部１５との間に挟まれた緩衝部材３５が押しつぶされる量は調整される。緩衝部材３５は、押え板３８を通して固定部材３６で押しつぶされることにより、内周側へ突出し、スラストパッド１４と収容部１５との間に設けられる。

【0021】

以上説明した第１実施形態では、スラストパッド１４と収容部１５との間には緩衝部材３５が存在する。そのため、スラストパッド１４に微小な揺れや回転軸部材１１の径方向への移動が生じても、スラストパッド１４と収容部１５とが接するときの衝撃は、緩衝部材３５が吸収する。これにより、回転軸部材１１に加わる力が小さく、回転軸部材１１とスラストパッド１４との間における油膜の形成が困難なときでも、スラストパッド１４と収容部１５との間における音の発生が低減される。したがって、回転軸部材１１に加わる負荷が小さな厳しい条件下においても、さらなる静音化を図ることができる。

【0022】

（第２実施形態）
第２実施形態によるスラスト軸受装置を図７および図８に示す。
第２実施形態では、緩衝部材４１は、筒部１７の内壁１７１とスラストパッド１４との間に設けられている。具体的には、緩衝部材４１は、バネであり、筒部１７とスラストパッド１４とが離れる方向へ力を加える。緩衝部材４１は、回転軸部材１１の径方向に設けられている。緩衝部材４１は、スラストパッド１４の径方向に設けられた収容穴４２に挿入されている。緩衝部材４１は、一方の端部が収容穴４２を形成するスラストパッド１４に接し、他方の端部が筒部１７の内壁１７１に接している。そして、緩衝部材４１は、スラストパッド１４と筒部１７とが離れる方向へ力を加える。スラストパッド１４と筒部１７との間に設けられる緩衝部材４１は、図７に示すように１本でもよく、図９に示すように２本であってもよい。また、緩衝部材４１は、これらの例に限らず、３本以上であってもよい。

【0023】

第２実施形態では、緩衝部材４１はスラストパッド１４と筒部１７とが離れる方向へ力を加える。そのため、スラストパッド１４に姿勢の変化が生じ、スラストパッド１４が収容部１５の筒部１７に接するとき、その衝撃は緩衝部材４１が吸収する。これにより、回転軸部材１１に加わる力が小さく、回転軸部材１１とスラストパッド１４との間における油膜の形成が困難なときでも、スラストパッド１４と収容部１５との間における音の発生が低減される。したがって、回転軸部材１１に加わる負荷が小さな厳しい条件下においても、さらなる静音化を図ることができる。

【0024】

（第３実施形態）
第３実施形態によるスラスト軸受装置を図１０に示す。
第３実施形態では、スラスト軸受装置１０は、保持緩衝部材５１を備えている。保持緩衝部材５１は、保持部材２４の首部２６に設けられている。保持緩衝部材５１は、緩衝部材３５と同様に例えば合成ゴムなど弾性を有する材料で形成されている。保持緩衝部材５１は、例えば図１１に示すように首部２６においてスラストパッド１４と接する位置に設けられている。また、保持緩衝部材５１は、例えば図１２に示すように首部２６を周回して全周に設けてもよく、首部２６の周方向へ分割して設けてもよい。

【0025】

スラストパッド１４は、姿勢の変化によって、収容部１５だけでなく、スラストパッド１４を保持する保持部材２４とも接する。第３実施形態の場合、スラストパッド１４の姿勢が変化すると、スラストパッド１４は保持部材２４の首部２６に直接接することなく保持緩衝部材５１に接する。これにより、スラストパッド１４と保持部材２４とが接するときの衝撃は保持緩衝部材５１によって吸収される。その結果、スラストパッド１４と保持部材２４との衝突による音の発生は低減される。

【0026】

第３実施形態では、スラストパッド１４と保持部材２４との間には保持緩衝部材５１が存在する。そのため、スラストパッド１４に微小な揺れや回転軸部材１１の径方向および周方向への移動が生じても、スラストパッド１４と保持部材２４とが接するときの衝撃は、保持緩衝部材５１が吸収する。これにより、回転軸部材１１に加わる力が小さく、回転軸部材１１とスラストパッド１４との間における油膜の形成が困難なときでも、スラストパッド１４と保持部材２４との間における音の発生が低減される。したがって、回転軸部材１１に加わる負荷が小さな厳しい条件下においても、さらなる静音化を図ることができる。

【0027】

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

【符号の説明】

【0028】

１０はスラスト軸受装置、１１は回転軸部材、１４はスラストパッド、１５は収容部、１６は底部、１７は筒部、２４は保持部材、３５は緩衝部材、４１は緩衝部材、５１は保持緩衝部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】