特表 2024-539204 流体軸受、ギアボックス、および使用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-28

(54)【発明の名称】流体軸受、ギアボックス、および使用方法

(51)【国際特許分類】

   F16C 17/02 20060101AFI20241018BHJP

【ＦＩ】

F16C17/02 B

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024523815

(86)(22)【出願日】2022-10-10

(85)【翻訳文提出日】2024-06-18

(86)【国際出願番号】 EP2022078031

(87)【国際公開番号】W WO2023066696

(87)【国際公開日】2023-04-27

(31)【優先権主張番号】21203612.3

(32)【優先日】2021-10-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523306612

【氏名又は名称】フレンダー－グラフェンスタデン エス．アー．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＦＬＥＮＤＥＲ－ＧＲＡＦＦＥＮＳＴＡＤＥＮ Ｓ．Ａ．Ｓ．

(74)【代理人】

【識別番号】110003317

【氏名又は名称】弁理士法人山口・竹本知的財産事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075166

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 巖

(74)【代理人】

【識別番号】100133167

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100169627

【弁理士】

【氏名又は名称】竹本 美奈

(72)【発明者】

【氏名】ゴーリエ，トーマス

(72)【発明者】

【氏名】マルマーニュ，トーマス

【テーマコード（参考）】

3J011

【Ｆターム（参考）】

3J011AA04

3J011AA07

3J011BA02

3J011CA04

3J011JA02

3J011KA02

3J011MA03

3J011PA02

3J011RA03

(57)【要約】

本発明は、回転要素（１）を収容し支持する流体軸受（１０）に関する。流体軸受は、少なくとも１つの無負荷摺動面（１０ａ）と、無負荷摺動面の下流の少なくとも１つの負荷摺動表面（１０ｂ）と、を備える。流体軸受は、無負荷摺動面内に配置された第１の注入ポケット（１１）と、負荷摺動面内に配置された第２の注入ポケット（１２）と、を備える。例えば本発明は、ターボ応用品、特にギアボックス（３）の流体軸受に関する。本発明は、流体軸受の使用方法、流体軸受を少なくとも１つ備えたギアボックスにも関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転要素（１）のための流体軸受（１０）であって、
当該流体軸受は、少なくとも１つの無負荷摺動面（１０ａ）と、該無負荷摺動面の下流の少なくとも１つの負荷摺動面（１０ｂ）と、を備え、
当該流体軸受（１０）は、前記無負荷摺動面に配置された第１の注入ポケット（１１）と、前記負荷摺動面に配置された第２の注入ポケット（１２）と、を備え、
当該流体軸受（１０）は、少なくとも１つの半径方向リセス（１３）を備え、該少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、前記無負荷摺動面及び前記負荷摺動面の両方に配置され、円周方向（ｙ）に延伸し、円周方向で上流および下流の両方において前記第１の注入ポケット（１１）及び前記第２の注入ポケット（１２）の両方と重なり、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、前記無負荷摺動面及び前記負荷摺動面の両方の活性エリア（Ａ１，Ａ２）を画定しまたは区切り、
前記第１の注入ポケット（１１）および前記第２の注入ポケット（１２）は、それぞれ、前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）がそれぞれ配置される前記無負荷摺動面および前記負荷摺動面の対応する円周方向摺動セクションにおける上流または下流の前記活性エリア（Ａ１，Ａ２）の軸方向範囲よりも短い軸方向長さ（ｘ）を有し、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、少なくとも１つの排気ポイント（Ｐ）と前記無負荷摺動面との間に流体連通を提供する、
ことを特徴とする、流体軸受（１０）。

【請求項2】

前記無負荷摺動面および前記負荷摺動面の両方の前記活性エリア（Ａ１，Ａ２）は、前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）で半径方向クリアランスを提供することによって画定されまたは区切られ、前記半径方向クリアランスは、前記活性エリアの半径方向クリアランスよりも少なくとも３倍深く、および／または、
前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）の両方は、前記活性エリア（Ａ１，Ａ２）に軸受の新しい流体を供給するように配置され構成され、上流の円周方向セクションから来る古い流体の流れが、前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）それぞれの上流で分割されて両脇へ向けられ、および／または、
前記第１の注入ポケット（１１）の上流で、前記活性エリア（Ａ１）は、好ましくは前記第１の注入ポケット（１１）に通じる矩形ランドの形状を有する、第１の無負荷摺動セクション（Ａ１ａ）を含み、および／または、
前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）は、運転状態で前記少なくとも１つのリセス（１３）から古い流体を排出するように、前記古い流体を軸方向に逸らすべく配置され構成され、前記古い流体は、前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）から注入される新しい流体によって押し分けられる、
請求項１に記載の流体軸受（１０）。

【請求項3】

前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）、特に半径方向リセス（１３）に配置された溝（１３ａ）は、前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）の側方で両脇に配置され、および／または、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、１つの単体の一筋リセスによって、特に、当該流体軸受（１０）または前記摺動面の軸方向全長にわたって延伸し、円周方向の摺動方向下流に向かってＵ字形状を呈し、少なくとも前記無負荷摺動面と部分的に前記負荷摺動面とに接するリセスによって、設けられ、および／または、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、少なくとも１つの排出ポイント（Ｐ）と前記無負荷摺動面との間の流体連通、すなわち、前記無負荷摺動面の前記活性エリア（Ａ１）の両脇にある複数の排出ポイント（Ｐ）への／経由の流体連通、を提供し、および／または、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）と併せて、前記無負荷摺動面における前記第１の注入ポケット（１１）の相対位置は、前記半径方向リセス（１３）の前側セクションの複Ｕ字形状配置を画定し、該複Ｕ字形状配置は、前記無負荷摺動面の第１の無負荷摺動セクション（Ａ１ａ）を囲繞し、該第１の無負荷摺動セクション（Ａ１ａ）自体も、特に前記第１の注入ポケット（１１）の両脇に延伸するランド（Ａ１ｃ）と共に円周方向にＵ字形状で前記第１の注入ポケット（１１）を囲繞する、
請求項１または２に記載の流体軸受（１０）。

【請求項4】

軸方向において、前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）は、当該流体軸受（１０）のまたは前記無負荷および負荷摺動面の軸方向全長に対し中心合わせして配置され、特に互いにも中心合わせして配置され、および／または、
前記負荷摺動面の少なくとも前記活性エリア（Ａ２）は、前記第２の注入ポケット（１２）の側方に軸方向に配置されたランド（Ａ２ｃ）を含み、前記ランド（Ａ２ｃ）は、前記無負荷摺動面の前記活性エリア（Ａ１）と前記負荷摺動面の前記活性エリア（Ａ２）との間に連続／繋ぎエリア（Ａｙ）を提供し、および／または、
前記無負荷摺動面および前記負荷摺動面の前記活性エリア（Ａ１，Ａ２）は、前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）の側方に軸方向に配置された第１および第２のランド（Ａ１ｃ，Ａ２ｃ）を含む、
請求項１～３のいずれか１項に記載の流体軸受（１０）。

【請求項5】

円周方向において、前記第１の注入ポケット（１１）は、前記無負荷摺動面の開始ライン（Ｙ１）から下流方向にオフセットして配置され、特に、少なくとも２０°の円周方向下流オフセットであり、最大６０°の円周方向下流オフセットであり、および／または、
円周方向において、前記第１の注入ポケット（１１）は、前記第２の注入ポケット（１２）よりも広く、特に少なくとも２倍程度広く、および／または、
軸方向において、前記第１の注入ポケット（１１）は、前記第２の注入ポケット（１２）よりも狭く、特に少なくとも０．６倍程度狭く、および／または、
円周方向において、前記第２の注入ポケット（１２）は、前記負荷摺動面の開始ライン（Ｙ２）のところに配置され、特に前記開始ライン（Ｙ２）に平行に配置される、
請求項１～４のいずれか１項に記載の流体軸受（１０）。

【請求項6】

少なくとも１つの流体排出ポイント（Ｐ）が、前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）に／の中に、特に前記第１の注入ポケット（１１）の下流のセクションに、特に前記半径方向リセス（１３）内に配置された溝（１３ａ）の中に、設けられ、および／または、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、円周方向に延伸する少なくとも１つの溝（１３ａ）、特に２つの溝、を収容し、前記少なくとも１つの流体排出ポイント（Ｐ）は、前記少なくとも１つの溝（１３ａ）の中に設けられ、および／または、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、異なる半径方向クリアランスを有する少なくとも２つのエリアまたはセクションを備え、より深い半径方向クリアランスを有する前記セクションは、好ましくは、前記少なくとも１つの溝（１３ａ）によって設けられ、および／または、
流体の排出は、該流体を軸方向へ逸らすことを必要とする側方ボーダーエリアで主に行われる、
請求項１～５のいずれか１項に記載の流体軸受（１０）。

【請求項7】

前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、前記無負荷摺動面の開始ライン（Ｙ１）を画定し、および／または、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、前記第１の注入ポケット（１１）の上流に前側セクション（Ａｘ０）を提供し、該前側セクション（Ａｘ０）は、好ましくは矩形の形状を有し、該前側セクション（Ａｘ０）は、好ましくは、前記第１の注入ポケット（１１）を囲繞するＵ字形状の活性エリア（Ａ１ａ）を提供し、および／または、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、前記無負荷摺動面から前記負荷摺動面へ、少なくとも１８０°の、好ましくは少なくとも１９０°または２００°の、円周方向長さにわたって延伸する、
請求項１～６のいずれか１項に記載の流体軸受（１０）。

【請求項8】

当該流体軸受（１０）は、注入ポケットを２つだけ備え、該２つの注入ポケットは、前記無負荷摺動面および前記負荷摺動面の前記活性エリア（Ａ１，Ａ２）と、したがって前記回転要素（１）と、直接流体連通し、該２つの注入ポケットは好ましくは矩形の形状を有し、および／または、
当該流体軸受（１０）の前記注入ポケットは、互いに対しそして前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）に対し、特に、前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）が、前記第２の注入ポケット（１２）と前記第２の注入ポケット（１２）の軸方向両脇に配置されているランドとに円周方向で重なることで、軸受流体圧力プロファイルにおいて一定の圧力に対する最大圧力の比が最小となるように、配置される、
請求項１～７のいずれか１項に記載の流体軸受（１０）。

【請求項9】

前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、前記無負荷摺動面と前記負荷摺動面の両方の当該流体軸受（１０）の両側のボーダーエリアで円周方向に延在し、好ましくは、当該流体軸受（１０）の円周の半分に少なくともおおよそ相当する円周位置よりもさらに先へ延伸する、
請求項１～８のいずれか１項に記載の流体軸受（１０）。

【請求項10】

前記第１の注入ポケット（１１）と前記第２の注入ポケット（１２）との間に、円周方向において、当該流体軸受（１０）は、連続／繋ぎエリア（Ａｙ，Ａｙ２ａ）を備える、
請求項１～９のいずれか１項に記載の流体軸受（１０）。

【請求項11】

前記摺動面は、円周方向において前記無負荷摺動面の開始ラインから始まり、少なくとも３つの円周方向ポイント（ｙ１，ｙ２，ｙ３）で増加する軸方向長さを備え、および／または、
前記無負荷摺動面の低減活性のエリアは、円周方向において前記無負荷摺動面の開始ライン（Ｙ１）から始まり、少なくとも３つの円周方向ポイントで減少する軸方向長さを備える、
請求項１～１０のいずれか１項に記載の流体軸受（１０）。

【請求項12】

当該流体軸受（１０）は、前記無負荷摺動面および前記負荷摺動面を少なくとも含む複数の摺動面を備え、前記無負荷摺動面および前記負荷摺動面は、それぞれ、軸受シェル（１０．１，１０．２）によって提供され、
当該流体軸受（１０）は、前記無負荷摺動面および前記負荷摺動面の両方に圧力のエリアを複数備え、
前記圧力のエリアのいずれかの活性は、好ましくは、前記無負荷摺動面および前記負荷摺動面のそれぞれのセクションの半径方向の位置／深さ／高さによって定められる、
請求項１～１１のいずれか１項に記載の流体軸受（１０）。

【請求項13】

前記摺動面を平面図で見て、前記無負荷摺動面の前記活性エリア（Ａ１）は、第１の実質的に矩形の摺動セクション（Ａ１ａ）と第２の実質的に矩形の摺動セクション（Ａ１ｂ）とを有するＴ字形状であり、前記第２の摺動セクション（Ａ１ｂ）は、前記第１の摺動セクション（Ａ１ａ）よりも長い軸方向長さと広い円周方向範囲を有し、
前記第１の注入ポケット（１１）が前記第１の摺動セクション（Ａ１ａ）に配置され、
前記負荷摺動面の前記活性エリア（Ａ２）は、第１の実質的に矩形の摺動セクション（Ａ２ａ）と第２の実質的に矩形の摺動セクション（Ａ２ｂ）とを有するＴ字形状であり、前記第２の摺動セクション（Ａ２ｂ）は、前記負荷摺動面の前記第１の摺動セクション（Ａ２ａ）よりも長い軸方向長さと広い円周方向範囲を有し、
前記第２の注入ポケット（１２）が前記負荷摺動面の前記第１の摺動セクション（Ａ２ａ）に配置される、
請求項１～１２のいずれか１項に記載の流体軸受（１０）。

【請求項14】

請求項１～１３のいずれか１項に記載の流体軸受（１０）を備えたギアボックス（３）であって、該ギアボックス（３）は、好ましくは少なくとも６０ｍ／ｓのジャーナル速度を必要とするターボ応用品のために構成される、ギアボックス（３）。

【請求項15】

回転機械、特にギアボックス（３）、特にターボギアボックスにおいて請求項１～１３のいずれか１項に記載の流体軸受（１０）を使用する使用方法であって、前記流体軸受（１０）は、回転要素（１）、特にパワートレインのシャフトを収容し支持し、前記流体軸受（１０）は、流体注入のために少なくとも１つの圧力ライン（５）に接続される、使用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転要素を収容し支持する高効率で高い動的安定性をもつ流体軸受（特に流体ジャーナル軸受）に関する。流体軸受は、少なくとも１つの無負荷摺動面と、該無負荷摺動面の下流の少なくとも１つの負荷摺動面と、を含む。流体軸受は、無負荷摺動面内に配置される第１の注入ポケットと、負荷摺動面内に配置される第２の注入ポケットと、を含む。より具体的に言えば、本発明は、特にギアボックスにおけるターボ応用品の流体軸受に関する。また、本発明は、このような流体軸受を少なくとも１つ含むギアボックスや、このような流体軸受の使用方法にも関係する。

【背景技術】

【0002】

高速、高出力、高効率のギアボックスの技術において、例えば、特にターボギアボックスと呼ばれる、パワートレインのシャフトの回転を案内する必要がある。このようなギアボックスは、通常、高い負荷を受け、半径方向の高い力が各軸受（通常、流体ジャーナル軸受、つまりすべり軸受）に働き、この力の方向が、無負荷状態と全負荷状態との間で変化し得る。蒸気タービンやガスタービンのようなターボ機械と比較して、ターボギアボックスにおける力はさらに高い。また、通常、高いジャーナル速度（具体的には＞６０ｍ／ｓ）があるのと、通常、高い動力損失がある。特に、動力損失は［ジャーナル速度］の３乗に比例し得る。

【0003】

高効率の軸受は、好ましくは、全負荷（フルロード）時と無負荷（ノーロード）時の両方において低い／最小の動力損失を確保しているべきである、ということが分かっている。装置やシステムの各市場では、フルスピードおよびフルロードで９９％をさらに上回る効率がギアボックスに要求されることもある。このような背景において、強く要求されるのは、始動時および安定運転時の両方における動的安定性であり、すなわち、流体の不安定な状態が前段階で許容され得ないということである。また、高い信頼性が求められ、つまり、最高温度および最高圧力が、当該軸受の材料に従う、例えばホワイトメタル材料に関する、所定の限界を超えてはならない。負荷や回転速度の増加に伴い、安全面からもその要求はますます厳しくなってきている。

【0004】

機能および軸受特性は、軸受面と回転要素（シャフト）との間の流体の潤滑と注入に左右される。従来知られている流体軸受は、例えば、軸受の全長にわたって設けられる大きな軸方向ポケットを備えている。このような設計は、全負荷および無負荷で低い動力損失を確保し得るが、全負荷のときに、動的安定性に加えて高圧および高温の問題を生じる可能性がある。特に、（かなり高速であるが低負荷の）始動時に主に動的安定性の問題が生じ得る。当該設計においては、各摺動面に関し、上流と下流のそれぞれに排出域を備えた圧力域が存在する。

【0005】

また、従来知られている流体軸受は、例えば、ＷＯ２０１７／０９２９０３Ａ１に開示されているように、軸受の全長にわたって延在する小さな軸方向ポケットを複数備え、これら軸方向ポケットが半径方向リセス（凹部）と併せて設けられる。半径方向リセスは、円周方向に延伸し、主に流体軸受の無負荷摺動面に限定される。摺動面の入り口／始まりにおいて、流体／オイルの流れは、流体軸受の両側（横方向のエリア）に逸らされ、摩擦を最小限に抑えられるように軸方向ポケットの上流間近に配設されている排出リセスに案内され得る。このような設計は、全負荷時および好適な流体の流れで適切に低い動力損失を可能にするが、特定の用途では、無負荷時にある程度の動力損失が効果的に防止されない可能性があり、動的安定性の観点からよりいっそう最適化できる可能性があると考えられる。

【0006】

別の（従来の）設計概念によれば、例えばＵＳ２００３／０８１８６７Ａ１に開示されているように、流体軸受は、向かい合わせに配置されて減圧を可能にする２つの比較的大きくて深い半径方向チャンバを備える。このような設計は、特に静的負荷の観点では好ましいが、高速、高出力、および高効率のギアボックスの技術でこのような設計は、高い動的安定性および剛性の要件に照らして好まれないであろうことが分かっている。

【0007】

ＤＥ２１００３６５Ａ１には、オイルまたはグリースの方向を変えるチャンネルを備えた軸受が開示されている。オイルまたはグリースは、円周方向に延びるチャンネル内にオイル／グリースを吸収することにより、中央開口からさらに下流の表面エリアに給送される。チャンネルのパターン／集合は、さらにオイル給送開口へ到達する前に少なくとも一回円周方向下流に再帰する。

【0008】

従来技術におけるこれらの例に鑑みると、流体ジャーナル軸受における動的安定性の問題に取り組む一般的な方法は、いわゆる「圧力ダム」技術を適用することに依然として基づいており、注入ポケットが、軸受全長のうちの一部でクリアランスの急激な変化をもたらすため特別に機械加工／設計される。このクリアランスの急激な変化は、流体膜の対応するエリアに圧力ピークを作り出し、この圧力ピークが軸受内のシャフトの位置を落ち着かせるのに役立つ。しかしながら、このアプローチは、少なくとも上述したような応用品（特にターボ応用品）に関する限り、動的不安定性の問題のすべてを完全に排除することを可能にするものではないこと、また、このアプローチは、動力損失の増加／好ましくない動力損失やオイル流量の増加／好ましくないオイル流量など、いつくかの他の不利益を克服できるものではないこと、が分かっている。したがって、いっそう良好な動的安定性および剛性を可能にするのと同時にいっそう良好な効率（動力損失の最小化）も可能にする流体軸受設計のさらなる改善に向けて新しいアプローチが必要とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】国際公開公報ＷＯ２０１７／０９２９０３Ａ１

【特許文献2】米国特許公開公報ＵＳ２００３／００８１８６７Ａ１

【特許文献3】独国特許公開公報ＤＥ２１００３６５Ａ１

【発明の概要】

【0010】

蒸気の状況を念頭に、本発明の目的は、特に始動運転時（始動シーケンス時）および安定運転時（継続作動時）のいずれにおいても、高負荷および高速状態で好ましい動的性能を発揮する流体軸受を提供することにある。より具体的に言えば、本発明の目的は、ターボギアボックスに適合する／ターボギアボックス用に構成された特定設計であり、好ましい効率も提供する特定設計の、流体軸受を提供することにある。

【0011】

本発明の目的は、独立形式請求項の特徴により解決される。有益な特徴が従属形式請求項に示されている。技術的に可能である場合、従属形式請求項に係る概念は、独立形式および従属形式の請求項に係る概念と適宜組み合わせることができる。

【0012】

一例をあげると、本発明の目的は、少なくとも１つの無負荷摺動面と、この無負荷摺動面の下流（すべり方向、つまり円周方向）の少なくとも１つの負荷摺動面と、を備える、回転要素のための流体軸受によって、解決される。当該流体軸受は、無負荷摺動面内に配置された第１の注入ポケットと、負荷摺動面内に配置された第２の注入ポケットと、を備え、これら第１及び第２の注入ポケットはそれぞれ、回転要素と摺動面の１つとの間に流体を注入する。当該流体軸受は、無負荷摺動面内と負荷摺動面内の両方に配置された少なくとも１つの半径方向リセスを備え、この半径方向リセスは、円周方向に延伸し、円周方向で上流と下流の両方において第１の注入ポケットおよび第２の注入ポケットの両方に重なる。少なくとも１つの半径方向リセスは、無負荷摺動面および負荷摺動面の両方の活性エリアを画定するまたは区切っている。第１の注入ポケットおよび第２の注入ポケットは、それぞれ、注入ポケットがそれぞれ配置される無負荷／負荷摺動面の対応する円周方向摺動セクションにおける上流または下流の活性エリアの軸方向範囲よりも短い軸方向長さを有し、例えば、少なくとも０．９～０．４倍ほど短い。このような構成は、特に高効率要件の観点において、ここに開示するような複数の望ましい利点（例えば流体力学的利点）を実現もする。

【0013】

他の言い方をすれば、本発明は、無負荷状態と全負荷状態の両方で低い動力損失を可能にする流体（ジャーナル）軸受に関する。例えば、複数の摺動面、つまり異なる圧力の活性エリア、が、無負荷面および負荷面によって提供される。圧力の活性エリアは、注入ポケットの相対位置および少なくとも１つの半径方向リセスの相対位置の両方によって画定可能である。

【0014】

この開示に係る摺動面は、それぞれの軸受シェルにおいて固定可能（動かない）であるか移動可能である、ことに留意が必要である。

【0015】

例えば、本発明は、大きい半径方向負荷を特色とするギアボックス用の流体軸受に関する。この半径方向負荷（ラジアル荷重）は、通常、有効重力とは異なる方向を向く、すなわち、機械の始動時には、軸受にかかる負荷は、値が増加すると共に方向も変化する。軸受の摺動面は、全負荷時にシャフト（回転要素）にかかる力に対抗するかどうかに応じて「負荷」または「無負荷」と呼び、すなわち、負荷面が全負荷時の力に対向する面（ギアボックスで見て）で、無負荷面がその他の面である。運転状態に従う負荷方向の変化（静止状態における重力に実質的に対応する負荷方向、および動的運転状態において上に向く負荷方向）のために、無負荷面は、機械始動のごく初期に負荷に対向している面であり得る（この状況は、用語「負荷」とこれに対する「無負荷」とは呼ばれない）、すなわち、軸受下側の円周方向セクションであり得る。言い換えると、軸受が例えば２個の軸受ハーフシェル（二分割シェル）で構成される設計において、動的運転状態では、上側ハーフシェルが負荷の大部分に対処するシェルである。本発明によれば、第２の注入ポケットは、軸受の上側セクション（つまりシェル）に配置するのが好ましい。

【0016】

本発明によれば、例えば流体摩擦および動力損失の低減を可能にするために、無負荷摺動面の活性エリアを縮小することができる。対照的に、好ましくは、負荷摺動面の活性エリアは、該エリアが最高温度および最高圧力（特にホワイトメタルの劣化の観点から、軸受の信頼性にとって問題となり得る）の両方を増大させる原因となり得るので、縮小されない。

【0017】

負荷摺動面の活性エリアは、半径方向負荷を支持する。したがって、この表面上の流体膜の圧力は比較的高い。ただし、この圧力は、表面全体で一定ではない。むしろ、本発明に係る圧力プロファイルは、好ましくは、負荷摺動面の始まりに低圧ゾーンのあるパラボラ形状を有する。摺動面のコーナー（角）／ボーダー（境界）で圧力はかなり低くなる。軸受の総活性エリア、したがって動力損失を、さらに減少させるために、これらのコーナー／ボーダーエリアで活性エリアを断つ（凹ませる）ことができる、ということが分かっている。活性エリアの設計／形状は、少なくとも１つのリセスによっても画定することができる。

【0018】

本発明によれば、「活性エリア」は、摺動面のセクション（区域）のことを特にそう呼ぶものであり、このセクションは、半径方向において移動せず／オフセットしておらず、すなわち、意図された摺動および接触エリアを画定するように設けられ、そして、高い剛性および安定性も可能にする、ということに留意すべきである。対照的に、受動（非活性）エリアは、半径方向のオフセットまたはクリアランスによって特徴付けられる。例えば、非活性エリアの半径方向クリアランスは非常に深く（大きく）、例えば活性エリアの浅い（小さな）半径方向クリアランスに比べて３～１０倍深く、例えば活性エリアの浅い半径方向クリアランスよりもはるかに深い。例えば、受動（非活性）エリア、すなわち、活性エリアよりもかなり深いクリアランスを有するエリアおよびセクションは、流体の排出も提供し得る。したがって、流体の（局所的な）量に応じて、半径方向のクリアランスは、活性エリアの一部とならない各表面セクションで個別に設計することができる。

【0019】

少なくとも１つの半径方向リセス（例えば排出リセス）は、半径方向外側へオフセットした面、すなわち、摺動面よりも低められた面（回転要素／シャフトから半径方向に離れた面）、すなわち、活性エリアよりも半径方向クリアランスが深い面、を有する。例えば、円周方向に延伸する半径方向リセスの表面は全体的に、摺動面よりも低い半径方向位置、すなわち、半径方向外側へオフセットした位置、に配置されている。

【0020】

本発明は、高い動的安定性を可能にする。例えば、本発明は、流体の流れの不安定性に起因してある速度で生じる動的安定性の問題を解決することを可能にする。以下の技術的特徴は、それぞれでまたは組み合わせて、流れの不安定性を制限して軸受の動的安定性を改善することを可能にする、ということが分かっている。

【0021】

好ましくは、無負荷摺動面のオイル注入ポケットは、無負荷摺動面の始まりではなく、それより下流に配置される（円周方向／角度オフセット）。これにより、無負荷摺動面の中間域にキャビテーションゾーンが発生するのを防ぐことができ、動的不安定性を効果的に防ぐことができる。

【0022】

好ましくは、連続エリア（それぞれの円周方向セクション内に注入ポケットなし）が、無負荷摺動面と負荷摺動面との間に設けられる。これは、安定性に関する軸受予荷重の好影響を効果的に使用することを可能にし、また、オイル／流体の流れの摂動を回避することによって不安定性をさらに改善することを可能にする。

【0023】

好ましくは、軸受は、強化した予荷重と減らした作動クリアランス（熱歪みを考慮した）で設計され、軸受の剛性と安定性も向上させることができる。

【0024】

例えば、本発明は、次の概念および知見に基づく。摺動面の最適化された活性エリアは、少なくとも１つの半径方向リセスと注入ポケットとによって画定することができ、機械の始動時（例えば、ギアボックスの始動時、つまりパワートレインの始動シーケンス）に加えられる半径方向負荷の方向の変化が考慮され、無負荷状態と全負荷状態の両方で動力損失が低減される。また、オイル／流体注入ポケットの最適化された位置取りは、最高圧力および最高温度の両方を低くすることを可能にすると共に、広いゾーンにおいて（例えば軸受の全周において）キャビテーションの発生を防止し、より良好な信頼性と動的不安定性のリスク減少を得ることができる。

【0025】

軸方向において、第１および第２の注入ポケットは、流体軸受の全周のうちの軸方向の一部分に沿ってのみ設けられ、すなわち、摺動面の全長にわたっては、つまり流体軸受の全周にわたっては、設けられない。

【0026】

最高圧力および最高温度の両方の低下と共に広いゾーンにおける（例えば軸受の全周における）キャビテーションの発生の防止も、本開示で説明するように、流体注入ポケットの最適化された寸法（形状）に基づいて実現することができ、その結果、より良好な信頼性と動的不安定性のリスク低減が得られる。

【0027】

本発明は、最適化された作動クリアランス（熱歪みを考慮した）および最適化された予荷重も可能にする。本発明は、動的不安定性のリスクを低減すること（特に、直接剛性と結合剛性との間の最適化されたバランスも）を容易にもする。これは、「圧力ダム」と呼ばれる技術－－この技術は対照的に動力損失とオイル流量の増加をもたらし、ある種の構成において（特に、特定の速度／負荷比において）動的不安定性を有効には低減できないものである－－を使用することなく達成される。したがって、本発明は、例えば、第１および第２の注入ポケットの両方に円周方向で重なる少なくとも１つの半径方向リセスを設けることによって、従来の「圧力ダム」から離れることを説示する。

【0028】

本発明によれば、第１および第２の注入ポケットのそれぞれを通る流体の流れは、好ましくは異なる。例えば、第１の注入ポケットを通る流体の流量は、加圧流体流全体の１０～３０％だけである。例えば、第１の注入ポケットを通る流体の流量は、第２の注入ポケットを通る流体の流量の１０～４５％ほどである。このようなスループットの分布は、第２の注入ポケットが、特に回転要素の上方の配置において、負荷の大部分に面していることから、好ましい。

【0029】

本発明によれば、無負荷摺動面と負荷摺動面とは、それぞれハーフシェルによって提供することができる、ということに留意すべきである。このことに関わらず、「表面（面）」は、ただ１つの単一要素によって提供される表面を意味するわけではない。むしろ、流体軸受の各シェルまたはハウジングは、特定の用途の特定の設計要件に従って当業者が設計し得る構成要素によって、設けることができる。好ましくは、第１の注入ポケットは、回転要素の下方に配置される第１のハーフシェルに設けられ、第２の注入ポケットは、回転要素の上方に配置される第２のハーフシェルに設けられる。

【0030】

本発明において、「注入ポケット」は、例えば、負荷／無負荷摺動面の活性エリアに直接流れる／通じる流体供給口を指し、一方、以下に言及する「排出ポイント」は、例えば、活性エリアとは異なるエリアの流体用出口を指す、ということに留意すべきである。例えば、少なくとも１つの排出ポイントを、少なくとも１つの半径方向リセスのエリアに、すなわち、１つ以上の注入ポケットの流体出口（すなわち、軸受への入口）の半径方向位置よりも低い（半径方向クリアランスをあけた）半径方向位置に、配置することができる。

【0031】

「円周」は、必ずしも全周を意図するものではなく、円周の方向のみを言う場合もある。円周方向の範囲は、（円周の）角度の特定の値に言及することによって、より具体的に指定することができる。

【0032】

本発明は、回転機械、例えば高いジャーナル速度（例えば＞６０ｍ／ｓ）および／または大きい半径方向負荷が発生する回転機械、と関連させて実施することができる。例えば、ここに説明する軸受は、発電用途および／またはオイルおよびガス産業の用途に関して設定される。

【0033】

以下では、特許請求の範囲に係る発明の有益な態様を説明し、それに続いて、本発明の実施形態を説明する。例えば特徴の利点および定義に関する開示は、基本的に解説であり好適であるが、限定的な例ではない。説明が限定的な場合にはその旨明示される。

【0034】

本発明の一態様によれば、無負荷摺動面および負荷摺動面（１つ以上）の両方の活性エリアが、少なくとも１つの半径方向リセスで半径方向クリアランス（隙間）を提供することによって画定されるか区切られる。半径方向クリアランスは、活性エリアの半径方向クリアランスよりも少なくとも３倍深い。半径方向クリアランスのこの差が活性エリアを明確に画定し、新旧の流体の誘導を容易にし得る。

【0035】

本発明の一態様によれば、第１および第２の注入ポケットの両方は、活性エリア内に新しい流体を供給するように配置、構成される。この配置と構成により、より上流の円周周方向セクションから来る古い流体の流れが、注入ポケットそれぞれの上流で分割され、両脇へ向けられる。また、この設計は、古い流体のセクションから新しい流体のセクションへ比較的スムーズな移行を可能にし、これは、「圧力ダム」と言われる技術とは明らかに異なる概念である。

【0036】

本発明において、「新しい」流体は、第１および第２の注入ポケットから注入される流体（例えば加圧流体）を言い、「古い」つまり「使用後の」流体は、より上流の円周方向セクションから来る流体で、非活性ボーダーエリアを経て、好適には溝を経て、排出されるべき流体を言う、ということに留意すべきである。

【0037】

本発明の一態様によれば、第１の注入ポケットの上流で、活性エリアは、好ましくは第１の注入ポケットに通じる矩形ランド（矩形帯）の形状を有する第１の無負荷摺動セクションを含む。このような設計も、第１の注入ポケットの上流において古い流体を比較的滑らかに横向きに逸らし案内する補助をし得る。

【0038】

本発明の一態様によれば、第１および第２の注入ポケットは、運転状態で少なくとも１つのリセスから古い流体を排出するように、例えば、横方向／軸方向に限って流体を排出するように、古い流体を軸方向に逸らすべく配置、構成される。古い流体は、第１および第２の注入ポケットから注入される新しい流体によって押し分けられる。言い換えると、流体軸受は、軸方向に古い流体を、２つの異なる円周方向のポイントで、側部ボーダーエリアへ（少なくとも１つの半径方向リセスへ、つまり溝へ）、押し分けることができるように構成される。ただし、ボーダーエリアでの相互混合も可能にする。注入ポケットおよび少なくとも１つのリセスのこのような設計と相対配置は、高い効率（例えば抑制された抵抗／抗力での制限されない流体循環による）および高い安定性と剛性という効果を奏することが分かっている。「圧力ダム」技術と比較して、古い流体は、各注入ポケットを（少なくとも僅かに）通過し得るが、軸方向に逸らして排出することは継続して実行される。

【0039】

本発明の一態様によれば、少なくとも１つの半径方向リセス、例えば半径方向リセス内に配設されたそれぞれの溝が、第１および第２の注入ポケットの側方両脇に配設され、各溝は、少なくとも第１の注入ポケットに重なるように設けられる。これも、好ましい対称配置を可能にする。各溝は、有益な流体の流れを可能にする。

【0040】

本発明の一態様によれば、少なくとも１つの半径方向リセスは、１つの単体の一筋リセスによって、例えば、流体軸受または摺動面の全幅にわたって延伸し、円周方向の摺動方向下流に向かってＵ字形状を呈し、少なくとも無負荷摺動面と部分的に負荷摺動面とに接するリセスによって、設けられる。この構成も、軸受の／軸受内で好ましい流体／流体特性を提供する。

【0041】

本発明によれば、少なくとも１つの半径方向リセスは、少なくとも１つの排出ポイントと無負荷摺動面との間の流体連通を提供する。このような構成も、軸受の有効エリアにおけるオイルの流れ方を正確に予め画定する能力を向上させ、負荷摺動面は、無負荷摺動面から有効な方法で区別可能となる。

【0042】

本発明の一態様によれば、少なくとも１つの半径方向リセスは、少なくとも１つの排出ポイントと無負荷摺動面との間の流体連通、すなわち、無負荷摺動面の活性エリアの両脇にある複数の排出ポイントへの／経由の流体連通を提供する。これも、軸受の／における流体／流体特性にさらに影響を及ぼすことを可能にする。

【0043】

本発明の一態様によれば、少なくとも１つのリセスと併せて、無負荷摺動面における第１の注入ポケットの相対位置は、半径方向リセスの前側セクションの複（二重／重層）Ｕ字形状配置を画定する。すなわち、このＵ字形状配置は、無負荷摺動面の第１の無負荷摺動セクションを囲繞し、このセクション自体も、例えば第１の注入ポケットの両脇に延伸するランドと共に円周方向にＵ字形状で第１の注入ポケットを囲繞する。これも、円周方向の好適な流体連通に有益である。

【0044】

例えば、本発明は、軸受の各側部における（比較的）広い側方円周方向リセスの概念に基づく。好ましくは、この半径方向リセスは、円周方向範囲の１８０°を十分に超えて連続し得る。好ましくは、この１つ以上の半径方向リセス内に設けられる排出ポイントは、無負荷摺動面のセクションに設けられ、例えば、約７０～１１０°の円周位置、すなわちおおよそ１／４回転（例えば、完全な円周の１番目の１／４の範囲または完全な円周の１番目から２番目の１／４への移行部）のところに設けられる。

【0045】

本発明の一態様によれば、軸方向において、第１および第２の注入ポケットは、流体軸受のまたは無負荷／負荷摺動面の軸方向全長に対し中心合わせして配置され、また例えば、互いに中心合わせして配置される。これも、軸方向の対称特性に有利に働く。

【0046】

本発明の一態様によれば、負荷摺動面の少なくとも活性エリアは、第２の注入ポケットの脇に軸方向に配置されたランドを含む。ランドは、無負荷摺動面の活性エリアと負荷摺動面の活性エリアとの間に連続／繋ぎエリアを提供する。これも、円周方向の流体連通に有効に働く。

【0047】

本発明の一態様によれば、無負荷摺動面および負荷摺動面の活性エリアは、第１および第２の注入ポケットの脇に軸方向に配置された第１および第２のランドを含む。これも、無負荷摺動面と負荷摺動面との間の（流体）移行エリアを提供する。

【0048】

本発明の一態様によれば、円周方向において、第１の注入ポケットは、無負荷摺動面の開始ラインから下流方向にオフセットして配置され、例えば、少なくとも２０°の円周方向下流オフセットであり、例えば、最大６０°の下流オフセットである。これは、例えばキャビテーションのリスクを大きく減少させることから、安定性を高める効果を期待できる。例えば、開始ラインは、流体軸受の軸受シェルの始まりによって画定することができる。

【0049】

本発明の一態様によれば、円周方向において、第１の注入ポケットは、第２の注入ポケットよりも広く、例えば少なくとも２倍程度広い。これも、好ましい流体の流れ（質量流束、スループット）を確実にし得る。

【0050】

本発明の一態様によれば、軸方向（横断方向）において、第１の注入ポケットは、第２の注入ポケットよりも短く、例えば少なくとも０．６倍程度短い。これも、例えば活性エリアおよび比較的狭い活性エリアの有益なＵ字形状との関連において、有利な設計をもたらし得る。

【0051】

本発明の一態様によれば、円周方向において、第２の注入ポケットは、負荷摺動面の開始ラインに（直接的に）配置され、例えば開始ラインに平行に配置される。これも、好ましい円周位置において、第２の注入ポケットを介して、軸受特性に（流体に関する）影響を及ぼすことに有利である。例えば、負荷摺動面は、軸受のシェルによって（例えば２つのハーフシェルのうちの１つによって）提供され、第２の注入ポケットは、そのシェルの上流前側に（直接）配置される。

【0052】

本発明の一態様によれば、少なくとも１つの流体排出ポイントが、少なくとも１つの半径方向リセスに／の中に、例えば第１の注入ポケットより下流のセクションに、例えば半径方向リセス内に配置された溝の中に、設けられる。これも、２つの注入ポケットを介して提供される流体制御に加えて、摺動面に沿って側方エリアで流体特性に関する影響／制御の付与を可能にする。例えば、流体の流れは、注入ポケットから排出ポイントつまり溝へ、向かうようにすることができる。

【0053】

本発明の一態様によれば、少なくとも１つの半径方向リセスは、円周方向に延伸する少なくとも１つの溝、例えば２つの溝、を収容する。少なくとも１つの流体排出ポイントは、少なくとも１つの溝の中に設けられる。流体の排出は、好ましくは、無負荷摺動面の両脇で対称的に行われる。好ましくは、溝は、軸受の第１のハーフシェルにのみ設けられ、軸受の底部セクションに設けられる。

【0054】

本発明の一態様によれば、少なくとも１つの半径方向リセスは、異なる半径方向クリアランスを有する少なくとも２つのエリアまたはセクションを備える。より深い半径方向クリアランスを有するセクションは、好ましくは、少なくとも１つの溝によって設けられる。非活性エリアの半径方向クリアランスは、活性エリアの浅い半径方向クリアランスよりも深い。当業者は、例えば効果的な流体排出も可能にするために、各非活性表面セクションの半径方向クリアランスの正確な量を最適化することができる。

【0055】

本発明の一態様によれば、（古い）流体の排出は、流体を軸方向へ逸らすことを必要とする側方ボーダーエリアでもっぱら行われる。例えば、排出ポイントは溝の中にのみ設けられ、この溝は、側方ボーダーエリアに配置され、円周方向に延伸している。このような設計も、流体膜温度および効率に関して有害である高圧ピークのリスクを低減することを可能にする。

【0056】

本発明の一態様によれば、少なくとも１つの半径方向リセスは、無負荷摺動面の開始ラインを画定する。この構成も、軸受の良好な設計つまり構造を提供する。例えば、少なくとも１つの半径方向リセスは、軸受の軸方向全長にわたって不活性エリア（または活性の低いエリア）を提供することができ、これも、流体特性の自己／自動調節に有利となり得る。

【0057】

本発明の一態様によれば、少なくとも１つの半径方向リセスは、第１の注入ポケットの上流に（活性エリアの）前側セクションを提供する。この前側セクションは、好ましくは矩形の形状を有する。前側セクションは、好ましくは、第１の注入ポケットを囲繞するＵ字形状の活性エリア（例えば第１の無負荷摺動セクション）を提供する。この幾何学的構成も、流体の再分割／分散および動的安定性に有利であり、活性エリアは、カスケード（縦列）に、つまり所定の周方向位置で、構築／設定可能とされる。

【0058】

本発明の一態様によれば、少なくとも１つの半径方向リセスは、無負荷摺動面から負荷摺動面内へ、少なくとも１８０°［度、回転位置］、好ましくは少なくとも１９０°または２００°の（合計の）円周方向長さにわたって延伸する。この極めて広い円周方向の範囲も、広い円周方向セクションで流体を案内し方向付けることを可能とし、活性エリアの幾何学的形状および寸法をさらに最適化することができる。

【0059】

本発明の一態様によれば、流体軸受は、注入ポケットを２つだけ備え、これら注入ポケットは、無負荷摺動面および負荷摺動面の活性エリアと、したがって回転要素と、直接流体連通する。注入ポケットは両方とも矩形の形状を有することが好ましい。この構成も、２つのポケットおよび流体の供給に基づく（つまり２つだけのポケットでの流体供給の制御に基づく）軸受特性の流体連通つまり流体相互依存性を可能にする。

【0060】

本発明の一態様によれば、流体軸受の注入ポケットは、軸受の流体圧力プロファイルが、好ましくは、負荷が加えられる円周方向のポイント、例えば無負荷摺動面の開始ラインから２７０°、に少なくとも等しい円周方向位置でパラボラ形状となるように、互いに対して配置される。好ましくは、最大圧力ポイントは、負荷が作用するポイントの少し後（下流）、約２７０°から３００°の間に、位置する。このような圧力プロファイルが好ましい動的特性を提供することが示されており、注入ポケットの相対位置と組み合わされた少なくとも１つの半径方向リセスの配置は、そのパラボラ形圧力プロファイルの発生を容易にする。

【0061】

例えば、２つだけの注入ポケットが、互いに対し、少なくとも１１０°、最大で１７０°、好ましくはおおよそ１３０～１６０°、の円周方向間隔で配置される。ポケットを互いに対しこのような間隔で配置することでも、流体の好ましい再分割／分散が可能になる。

【0062】

本発明の一態様によれば、流体軸受の注入ポケットは、互いに対しそして少なくとも１つのリセスに対し、例えば、少なくとも１つのリセスが、第２の注入ポケットと第２の注入ポケットの軸方向両脇に配置されているランドとに円周方向で重なり合うことで、軸受の流体圧力プロファイルにおいて一定の圧力に対する最大圧力の比が最小となるように、配置される。言い換えると、設計は、最大膜圧力が高すぎないような方法で最適化される（高い圧力は、高温および高い応力を誘発するため、すなわち、例えば、摺動面が相対的に低い温度で既にクリープが進むホワイトメタルで作られている場合、摺動面の劣化が進むため）。膜圧力の値は、絶対値で定義することも、最大圧力／一定圧力の比で定義することもできる。本発明によれば、円周方向（ｙ）にあまり長くない第２の注入ポケットによって、そして、負荷摺動面内で低圧力プロファイル（ＰＰＬ）のゾーンのみ（すなわち、圧力が高いゾーン以外）に届く半径方向リセスによって、好ましい膜圧力が達成され、負荷摺動面の活性エリアが比較的広く維持される。

【0063】

本発明の一態様によれば、流体軸受の少なくとも１つの半径方向リセスは、無負荷摺動面と負荷摺動面の両方の流体軸受両側のボーダーエリアで円周方向に延在し、好ましくは、軸受の円周の半分に少なくともおおよそ相当する円周位置よりもさらに先へ延伸する（好ましくは円周位置１８０°よりも延びた円周方向範囲、例えば無負荷摺動面の開始ラインから先へ約２００°～２２０°の円周方向範囲）。この設計も、有益な圧力プロファイルの形状に貢献する。

【0064】

本発明の一態様によれば、第１の注入ポケットと第２の注入ポケットとの間に、円周方向において、流体軸受は、連続／繋ぎエリアを備える（このエリアには、別の注入ポケットまたは排出キャビティが設けられない）。これも、キャビテーションのリスクを最小限に抑える。

【0065】

本発明の一態様によれば、摺動面は、円周方向において無負荷摺動面の開始ラインから始まり、例えばカスケード（三重カスケード）型（縦列）に分散させた、少なくとも円周方向の３つのポイントで増加する長さを備える。活性エリアのこのような段階的拡大（軸方向での）は、好ましい（動的）軸受特性を提供することを示している。

【0066】

本発明の一態様によれば、無負荷摺動面の低減活性のエリア（例えば半径方向リセスによって画定される）は、円周方向において無負荷摺動面の開始ラインから始まり、少なくとも３つの円周方向のポイントで、例えばカスケード型に分散して減少する長さを示す。この概念も、流体条件および圧力プロファイルの自動調節に関する良好な能力を提供する。ただし、当業者は、特定の用途に対する特定の要求に応じて、各表面セクション間のできるだけ連続的な移行を提供するために、分散カスケード設計を変更することができる。

【0067】

本発明の一態様によれば、流体軸受は、上述の無負荷摺動面および負荷摺動面を少なくとも含む複数の摺動面を備え、その無負荷摺動面および負荷摺動面は、それぞれ、軸受シェル（好ましくはそれぞれのハーフシェル）によって提供される。流体軸受は、無負荷摺動面および負荷摺動面の両方に圧力のエリアを複数備える。圧力のエリアのいずれかの活性は、好ましくは、無負荷摺動面および負荷摺動面のそれぞれのセクションの半径方向の位置／深さ／高さによって定められる。この構成も、無負荷摺動面の活性エリアの上流に横方向に配置されると共に負荷摺動面の活性エリアから（少なくとも部分的に）横方向に延伸する少なくとも１つのリセスを提供し、幾何学的に整形／調節／設計することによって、特性に影響を及ぼすことを容易にする。好ましくは、第１の軸受シェルが回転要素の下方に配置され、第２の軸受シェルが回転要素の上方に配置される。好ましくは、第１の注入ポケットが第１の軸受シェルに配置され、第２の注入ポケットが第２の軸受シェルに配置される。

【0068】

本発明の一態様によれば、摺動面を平面図で見て、好ましくは少なくとも１つのリセスによって提供される、無負荷摺動面の低減活性エリア（すなわち、活性エリアに属さないエリア）は、円周方向の摺動方向下流に向かってＵ字形状であり、無負荷摺動面の活性エリアと部分的に負荷摺動面の活性エリアとの境界となる。この設計も、流体の分散と軸受の動的安定性の向上に寄与し、活性エリアは、円周方向にカスケード型で拡大することが可能である。

【0069】

本発明の一態様によれば、摺動面を平面図で見て、無負荷摺動面の活性エリアは、（第１の注入ポケットを含むエリアから離れるに従い）Ｔ字形状であり、第１の実質的に矩形の摺動セクションと、（円周方向の摺動方向でさらに下流の）第２の実質的に矩形の摺動セクションと、を有し、第２の実質的に矩形の摺動セクションは、第１の摺動セクションよりも長い軸方向長さと広い円周方向の範囲を有する。第１の摺動セクションに第１の注入ポケットが配置される。負荷摺動面の活性エリアも、（第２の注入ポケットを含むエリアから離れるに従い）Ｔ字形状であり、第１の実質的に矩形の摺動セクションと、（円周方向の摺動方向でさらに下流の）第２の実質的に矩形の摺動セクションと、を有し、第２の実質的に矩形の摺動セクションは、負荷摺動面の第１の摺動セクションよりも長い長さと広い円周方向の範囲を有する。第２の注入ポケットは負荷摺動面の第１の摺動セクションに配置される。この構成も、それぞれ第１および第２のポケットを利用した無負荷セクションおよび負荷セクションの流体制御を容易にする。

【0070】

本発明の上述した目的は、上述の流体軸受を少なくとも１つ備えるギアボックスによっても解決される。好ましくは、ギアボックスは、少なくとも６０ｍ／ｓのジャーナル速度を必要とするターボ応用品のために構成される。当該構成は、上述の利点を提供する。

【0071】

本発明の上述した目的は、回転機械、例えばギアボックス、例えばターボギアボックス（例えば、高負荷用途のために構成されると共に少なくとも６０ｍ／ｓのジャーナル速度用に構成されたターボギアボックス）、において上述の流体軸受を使用することによっても解決される。流体軸受は、回転要素、例えばパワートレインのシャフトを収容し支持する。流体軸受は、流体注入のために少なくとも１つの圧力ライン（管路）に接続される。このような構成は、上述の利点を提供する。圧力ラインに、ギアボックスを設ける、または、ギアボックスと連動する他のコンポーネントやその他のシステムコンポーネント（１つ以上）を設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0072】

以下に、好ましい設計例を用い、添付の図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。図中、「Figure（図面）」は、「FIG」として省略記載してある。

【図1A-1E】本発明の好適な設計例に係る流体軸受を別々の視点で示す図。

【図2A-2C】本発明の設計例に係る流体軸受の摺動面を３つの概略的な上面図で示し、それぞれ、完全な円周が上面図で図示してある。

【図3A-3B】それぞれ、本発明の設計例に係る流体軸受により得られる圧力プロファイルを概略的に説明する図。

【図4】本発明の設計例に係る少なくとも１つの流体軸受を含んだギアボックスの概略説明図。

【図5A-5B】本発明の好適な設計例に係る流体軸受における流体の流路を概略的に説明する別々の視点の斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0073】

説明する設計例は、特許請求の範囲内で多くの方法により修正および／または補完することができる単なる一例である。特定の設計例について説明される各特徴は、単独でも利用可能であるし、別の設計例における他の特徴と組み合わせても利用可能である。特定の請求項のカテゴリーの設計例について説明する各特徴は、別の請求項のカテゴリーの設計例において対応させて使用することもできる。最初に、図示した要素および部品を概略的に説明し、具体的な説明を個々の図面と関連させて提供する。

【0074】

例えばすべり軸受またはジャーナル軸受の流体軸受１０は、例えば、ターボ応用品などのギアボックス３において、回転要素１（シャフト）を収容し支持する。流体Ｆ（例えばオイル）は、流体を注入する少なくとも１つの圧力ライン／パイプ５を通して軸受に供給される。例えば、流体軸受１０は、少なくとも２つのシェル、一例として第１の軸受シェル１０．１と第２の軸受シェル１０．２とを備える。円周方向ｙにおいて、無負荷摺動面１０ａは、負荷摺動面１０ｂ（すなわち全負荷時に力に対向する面）の上流に配置されている。例えば、無負荷摺動面１０ａおよび負荷摺動面１０ｂは、それぞれ、半円、すなわち約１８０°を包囲する。無負荷面には第１の注入ポケット１１が設けられ、負荷面には第２の注入ポケット１２が設けられている。半径方向リセス１３が、第１の注入ポケット１１の上流に、そして第１および第２の注入ポケット１１，１２の側方に／から設けられる。径方向リセス１３は、円周方向に延伸し、無負荷摺動面の活性エリアＡ１の側方に配置され、さらに、負荷摺動面の活性エリアＡ２の側方にも部分的に配置される。少なくとも１つの半径方向リセス１３は、主に無負荷摺動面に沿って延在するコーナー／ボーダーエリアＡｘを提供する。また、少なくとも１つの半径方向リセス１３は、コーナー／ボーダーエリアの前側セクションＡｘ０を提供し、この前側セクションＡｘ０は、無負荷摺動面の活性エリアＡ１の前側／上流側に、したがって第１の注入ポケット１１の前側／上流側に、配置される。すなわち、活性エリアＡ１は、無負荷摺動面の開始ラインＹ１よりも下流の円周方向オフセットＹＡ１で／をもって始まり、第１の注入ポケット１１は、無負荷摺動面の開始ラインＹ１よりも下流の円周方向オフセットＹ１１で／をもって始まる。

【0075】

流体排出ポイントＰは、半径方向リセス１３の中に設けられ、例えば、無負荷摺動面の活性エリアＡ１の側方に円周方向に延伸する半径方向リセス１３のセクションに設けることができる。

【0076】

以下、摺動面１０ａ，１０ｂの特定の領域／区域について、より詳細に説明する。無負荷摺動面１０ａの活性エリアＡ１は、第１の無負荷摺動セクションＡ１ａ（第１の注入ポケットに通じる矩形ランド）と、第１の無負荷摺動セクションＡ１ａの下流かつ第１の注入ポケット１１の下流に配置される第２の無負荷摺動セクションＡ１ｂと、を備える。第１の注入ポケット１１に沿って側方に延びる第１のランドＡ１ｃが、第１の無負荷摺動セクションＡ１ａと第２の無負荷摺動セクションＡ１ｂとを接続する。第１の無負荷摺動セクションＡ１ａの軸方向範囲（幅）Ａ１ｘは、第１の注入ポケット１１の軸方向範囲よりも広いが、第２の無負荷摺動セクションＡ１ｂの軸方向範囲Ａ１ｘ’に比べるとかなり狭い。

【0077】

負荷摺動面１０ｂの活性エリアＡ２は、第１の負荷摺動セクションＡ２ａと、第１の負荷摺動セクションＡ２ａの下流に配置された第２の負荷摺動セクションＡ２ｂと、を備える。両方の負荷摺動セクションＡ２ａ，Ａ２ｂは、第２の注入ポケット１２の下流に配置される。第２の注入ポケット１２に沿って側方に延伸する第２のランドＡ２ｃが第２の無負荷摺動セクションＡ１ｂと第１の負荷摺動セクションＡ２ａとを接続する。第１の負荷摺動セクションＡ２ａの軸方向範囲（幅）Ａ２ｘは、第２の注入ポケット１２の軸方向範囲よりも広いが、第２の負荷摺動セクションＡ２ｂの軸方向範囲Ａ２ｘ’に比べるとかなり狭い。

【0078】

第１の注入ポケット１１から第２の注入ポケット１２まで延びる連続エリアＡｙ（注入ポケットの無い、つまりそこに排出ポイントが配置される）は、図２Ｂに示されるように、第２の注入ポケット１２を越えて、すなわち、第２のランドＡ２ｃを経て、さらに円周方向に延伸する（連続エリアＡｙは、負荷摺動面１０ｂの、つまりその活性エリアＡ２の端部に至るまで中断がない）。

【0079】

第１の注入ポケット１１は、好ましくは、第１の無負荷摺動セクションＡ１ａから第２の無負荷摺動セクションＡ１ｂへの移行に対応する（すなわち円周方向位置ｙ２に対応する）円周方向位置で終わる／終端する。無負荷摺動面Ａ１の構成とは対照的に、負荷摺動面Ａ２は、第２の注入ポケット１２の下流の第１の負荷摺動セクションＡ２ａの中に連続エリアＡｙ２ａを備える。すなわち、第２の注入ポケット１２は、好ましくは、第１の負荷摺動セクションＡ２ａから第２の負荷摺動セクションＡ２ｂへの移行部分の十分に上流（すなわち周方向位置ｙ３の上流）の円周方向位置で終わる／終端する。

【0080】

ここに説明する構成によって提供される圧力プロファイルは、参照符号ＰＰによって示される。なお、参照符号ＰＰＬは、低圧力ゾーンを示す。

【0081】

総合すると、無負荷面１０ａの活性エリアＡ１内における第１の注入ポケット１１の相対位置ＸＹ１１は、（周方向において）Ｕ字形状配置として説明する／示すことができる。無負荷摺動面の第１の無負荷摺動セクションＡ１ａを囲む半径方向リセス１３の前側部分のＵ字形状配置と、第１の注入ポケット１１を囲む第１の無負荷摺動セクションＡ１ａのＵ字形状配置と、の両方が設けられ、ランドＡ１ｃが第１の注入ポケットの両脇に延伸している。

【0082】

参照符号Ｙ２は、負荷摺動面Ａ２の開始ラインを示し、第２の注入ポケット１２は、その開始ラインＹ２と平行に該開始ラインＹ２のところに配置される。

【0083】

第１および第２のランドＡ１ｃ，Ａ２ｃの軸方向の長さは参照符号Δｘによって示され、軸方向オフセット、つまり注入ポケットまたは排出ポイントの無い軸方向連続エリア／セクションを表す。

【0084】

参照符号ＹＹは、全周／全周期（３６０°の内側面／エリアに係る長さ）を表し、ｐは、例えば［バール（ｂａｒ）］で膜／流体圧力を表し、ｒは、半径方向を表し、ｘは、軸方向（横断方向）、ｙは、例えば３６０°中の［°］で円周方向／摺動方向を表す。参照符号ｙ１、ｙ２、ｙ３は、それぞれ、円周方向位置、つまり、摺動面の活性エリアの軸方向長さ（広さ／幅）が増加する円周方向位置を示す。

【0085】

以下、図面を個々に参照して、本発明の特定の態様をより詳細に説明する。

【0086】

図１は、２つのハーフシェル１０．１，１０．２を備えた流体軸受１０を示す。第１のハーフシェル１０．１（例えば運転状態で無負荷シェルであるハーフシェル）は、無負荷摺動面１０ａを提供し、第２のハーフシェル１０．２（例えば運転状態で負荷シェルであるハーフシェル）は、負荷摺動面１０ｂを提供する。側方の半径方向リセス１３が第１の注入ポケット１１に沿って円周方向に延在し、第１のハーフシェル１０．１に備えられたリセスセクション１３は、第１の注入ポケット１１の上流に配置された低減活性の前側セクションＡｘ０を提供する。第１のハーフシェル１０．１は、また、円周方向に延在するリセス１３の２つのセクションのそれぞれにつながるいくつかの流体排出ポイントＰを提供する。例えば、第１のハーフシェル１０．１に配置されているリセス１３の円周セクションは、リセス１３の他のセクションよりも深く（例えば溝または波形によって提供される）することができる。活性無負荷エリアＡ１から側方に延伸するリセス１３のこの特別な構成は、個々の用途に応じて、例えば、必要な流体流量などに応じて（また例えば、軸受の軸方向全長にも応じて）、設計することができる。

【0087】

一例として、図１Ａは、第１および第２の無負荷摺動セクションＡ１ａ，Ａ１ｂに対する第１の注入ポケット１１の相対的な円周方向位置を示す。

【0088】

一例として、図１Ｂは、負荷摺動面１０ｂの開始ラインＹ２に対する、また、負荷摺動面エリアにおいて円周方向に重なり合う／延伸するリセス１３に対する、第２の注入ポケット１２の相対的な円周方向位置を示す。

【0089】

一例として、軸受の軸方向全範囲（幅）ＸＸ（軸方向全長）を基準にして、図１Ｃは、次のとおりの各無負荷表面セクションの軸方向範囲（幅）ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４、Ａ１ｘを図示する。すなわち、これらは例えば、（少なくともおおよそで）次の係数に従う：０．１＊ＸＸ＜ｘ１＜０．３＊ＸＸ；０．１＊ＸＸ＜ｘ２＜０．３＊ＸＸ；０．１５＊ＸＸ＜Ａ１ｘ＜０．４５＊ＸＸ；０．３＊ＸＸ＜ｘ３＜０．４５＊ＸＸ；０．１＊ＸＸ ＜ｘ４＜０．４＊ＸＸ；（ｘ１とｘ２が同時にその最大値／最小値であることを含む）。代わりにまたは加えて、相対サイズは、第１の注入ポケット１１の軸方向範囲ｘ４によっても決まり得る。これは例えば、（少なくともおおよそで）次の係数に従う：０．２５＊ｘ４＜ｘ１＜３＊ｘ４（例えば約係数１．５＊ｘ４）；０．２５＊ｘ４＜ｘ２＜３＊ｘ４（例えば係数１．５＊ｘ４前後）；１＊ｘ４＜ｘ３＜４．５＊ｘ４（例えば係数２．５＊ｘ４前後）；１＊ｘ４＜Ａ１ｘ＜２＊ｘ４（例えば係数１．５＊ｘ４前後）。当業者は、ＸＸに対するおよび／またはｘ４に対する好適な参照値を選択することができる。

【0090】

一例として、軸受の軸方向全範囲ＸＸ（軸方向全長）を基準にして、図１Ｄは、次のとおりの各無負荷および負荷表面セクションの以下の軸方向範囲（幅）ｘ５、ｘ６、ｘ７、ｘ８、ｘ９を図示する。すなわち、これらは例えば、（少なくともおおよそで）次の係数に従う：０．３＊ＸＸ＜ｘ５＜０．６＊ＸＸ；０．２＊ＸＸ＜ｘ６＜０．３５＊ＸＸ；０．１＊ＸＸ＜ｘ７＜０．３＊ＸＸ。軸方向範囲ｘ８およびｘ９は、（少なくともおおよそで）次の係数に従い、軸方向範囲ｘ７によって決められる：０．５＊ｘ７＜ｘ８＜０．７＊ｘ７；０．１５＊ｘ７＜ｘ９＜０．２５＊ｘ７。代わりにまたは加えて、相対的サイズは、第２の注入ポケット１２の軸方向範囲ｘ５によっても決まり得る。これは例えば、（少なくともおおよそで）次の係数に従う：０．５＊ｘ５＜ｘ６＜１＊ｘ５（例えば係数０．７５＊ｘ５前後）；０．２＊ｘ５＜ｘ７＜１．０＊ｘ５（例えば係数０．５＊ｘ５前後）；０．２＊ｘ５＜ｘ８＜０．５＊ｘ５（例えば係数０．３＊ｘ５前後）；０．０５＊ｘ５＜ｘ９＜０．２＊ｘ５（例えば係数０．１＊ｘ５前後）。当業者は、ＸＸに対するおよび／またはｘ５に対する好適な参照値を選択することができる。

【0091】

図１Ｄに示すように、参照符号ｙ１２は、第２の注入ポケット１２の円周方向範囲を示す。好ましくは、第２の注入ポケット１２の円周方向範囲ｙ１２に対する軸方向長さｘ５の比（ｘ５：ｙ１２）は、６～１５の範囲であり、例えば約１０である。

【0092】

図１Ｅに示すように、各シェル１０．１，１０．２において、オプションとして、摺動面の中心の偏心（ｅ）を設けることができる。これは例えば、無負荷および負荷摺動セクションをより明確に画定するためであり、加圧された「新しい」流体と、排出ポイントＰから排出されるべき「使用後の」流体と、の両方のより際立った流体の流れを可能にするためである。偏心は、すなわち直径（ｄ）は、回転要素の直径および／または運転条件および／または必要な性能（例えば剛性）との関連で特に設計することができる。

【0093】

図２は、概略的に、表面セクションの相対位置および寸法をさらに示す。図２Ａ、図２Ｂにおいて、低減活性エリアはブランク（空白）エリアで図示されている。無負荷摺動面および負荷摺動面の活性エリアは斜線エリアで図示されている。

【0094】

例えば、図２Ａは、リセス１３（二対の対向両脇部を有する二重Ｕ字形状リセス）を示す。リセス１３は、両側方で延伸（これにより第２の開始ラインＹ２と重なる）すると共に、軸方向に延在して、前側（完全に受動の）セクションＡｘ０を提供し、また、３つの周方向ポイントｙ１，ｙ２，ｙ３で（軸方向範囲が）広がる活性エリアの三重カスケードを提供する。

【0095】

例えば、図２Ｂは、各注入ポケット１１，１２の側方の第１および第２のランドＡ１ｃ，Ａ２ｃの相対位置を図示する。また、円周方向オフセットＹＡ１，Ｙ１１が、開始ラインＹ１、Ｙ２を基準にして、また、無負荷および負荷摺動面の活性エリアの長さ（広さ／幅）が増加する周方向位置を基準にして、説明されている。

【0096】

無負荷摺動面１０ａの低減活性エリアＡｘは、動力損失の低減も可能にする。負荷摺動面１０ｂの低減活性エリアＡｘは、低圧力ＰＰＬの領域に配置される。

【0097】

本発明は、さらに、次の概念および知見に基づく。第１の注入ポケット１１のところで、流体の第１の中央内向き流が、無負荷表面の活性エリアに直接供給され、第２の注入ポケット１２のところで、流体の第２の中央内向き流が、負荷表面の活性エリアに直接供給される。両方の注入ポケット１１，１２は、（軸方向ｘに対して）中央に配置され、そして、両方の注入ポケット１１，１２は、例えばランドＡ１ｃ，Ａ２ｃを介して、より上流の活性エリアセクションに（流体的に）連結される。第１の注入ポケット１１は、無負荷摺動面の始まり（開始ライン）までの間に円周方向オフセットＹＡ１をもって配置されており、これによって、例えば無負荷摺動面の中間におけるキャビテーションを防止することも可能になる。第１の注入ポケット１１は、円周方向の摺動方向ｙにおいて（比較的）広く、良好な（比較的多い）流体流量も可能にする。第１の注入ポケット１１は、軸方向ｘにおいて（比較的）狭く、低減活性の（比較的）広いエリアＡｘを有する設計を可能にする。第２の注入ポケット１２は、負荷摺動面の始まり（開始ライン）に直接（隣接）配置され、これは、活性エリアを最大にし、最高温度および最高圧力を軽減することも可能にする。第２の注入ポケット１２は、円周方向の摺動方向ｙにおいて（比較的）狭く、これは、活性エリアを最大化することも可能にする。第２の注入ポケット１２は、軸方向ｘにおいて（比較的）広く、これは、良好な潤滑特性も可能にする。ランドＡ１ｃ，Ａ２ｃは、無負荷摺動面と負荷摺動面との間の流体連通も可能にし、動的安定性を高めることができる。また、これらランドＡ１ｃ，Ａ２ｃは、無負荷摺動面と負荷摺動面との間の軸受プロファイルの連続性を確保することにも貢献する。

【0098】

例えば、図２Ｃは、活性エリアＡ１，Ａ２ａに接する境界線の別の輪郭を図示している。すなわち、図２Ａ、図２Ｂに図示されている矩形の形状も、いずれか個々の縁が丸くなるように丸みを付けることができる。図２Ａ、図２Ｂに示す実施例から出発して、当業者であれば、効率および流体の流れをより改善するために、特定の用途に関し設計代替案を提供することができる。境界線の半径、つまり曲率は、設計代替案、つまり活性エリアセクション各々の幾何学的形状のバリエーション、の理解を促進するために、図２Ｃにおいて過度に誇張して図示してあることに留意すべきである。

【0099】

図３は、低圧力ゾーンＰＰＬを備えた有益な圧力プロファイルＰＰを示し、このプロファイルは、負荷摺動面の円周のほぼ半分、おおよそ２７０°を少し越えたところにピークのあるパラボラ形状を有する。

【0100】

例えば、図３Ａは、主圧力ピークが、円周方向および軸方向の両方において、極めて均質な態様で増減することを示す。

【0101】

例えば、図３Ｂは、約９０°～１８０°における第１の増加（比較的小さい圧力波）を示す。約２７０°～３００°の円周ポイントにおいて、主圧力ピーク（負荷摺動面エリアにおける圧力に相当する）は、有益な圧力プロファイルのパラボラ形状を示す。

【0102】

図４は、本発明に係る少なくとも１つの流体軸受１０を備えたギアボックス装置３の構成要素をさらに示している。回転要素１は、例えばターボ応用品におけるパワートレインの一部である。

【0103】

圧力ライン５は、第１および第２の注入ポケットの両方に流体を提供するか、第１および第２の注入ポケットのそれぞれに別々に（この場合、複数の圧力ライン５を設けてもよい）流体を提供する。また、排出ポイントＰから排出される流体は、別個に、または、注入ポケット１１，１２への流体の供給との併用で、当該ライン５を介して排出可能である。したがって、図４に示される圧力ライン５（または排出ライン）は、概略的な例としてのみ見なされるべきであり、当業者は、個々の用途に応じいくつかのラインを介して圧力／流体の供給および流体の排出のための適切な設計を選択することができる。

【0104】

図５は、流体Ｆの流れを示すと共に、小さい半径方向クリアランスを有する活性表面エリアと、比較的大きな半径方向クリアランス（例えば、活性エリアの少ない／小さいクリアランスよりも少なくとも３倍から５倍まで）を有する不活性表面エリア（つまり、少なくとも１つの半径方向リセス）と、を示す。シェルの外側表面には、新鮮なオイル供給のための少なくとも１つの供給路または溝がある。半径方向リセス１３内に配置された深い溝１３ａは、「使用後の」流体を半径方向に排出するために設けられ、排出ポイントＰと連通する。

【0105】

例えば、図５Ａは、活性エリアセクションＡ１ｂに沿って流すために第１の注入ポケット１１で注入される加圧された「新しい」流体Ｆと、非活性ボーダーエリアＡｘおよび溝１３ａを介して排出される「古い」流体と、を示す。例えば、第１の（ハーフ）シェル１０．１内の第１の注入ポケットの円周方向位置は、好ましくは４０～６０°の範囲であり、好ましくは約５０°（１８０°のまたは無負荷シェルの円周方向範囲の約２５～３０％）である。したがって、エリアＡ１ａとは別に、主非活性円周セクション（円周３６０°の約１０～１５％）は、自己調節および良好な効率を可能にし、好ましい相対位置で新しい流体を供給することを可能にする。破線の矢印は、負荷摺動面から来る熱い「使用後の」オイルを示し、無負荷摺動面、つまりシェルの無負荷セクションの始まりで溝１３ａへ向けられている。実線の矢印は、第１の注入ポケットから供給される新鮮な「新しい」オイルを示し、無負荷摺動面の摺動面に供給されている。

【0106】

例えば、図５Ｂは、活性エリアセクションＡ２ａ，Ａ２ｂに沿って流すために、第２の注入ポケット１２から注入される加圧された「新しい」流体Ｆと、非活性ボーダーエリアＡｘおよび溝１３ａ（リフローして）を介して排出される「古い」流体と、を示す。破線の矢印は、無負荷摺動面つまりハーフシェルから来る熱い「使用後の」つまり「古い」オイルを示し、無負荷摺動セクションの端部で溝１３ａへ向かう。このオイルは、溝からホール（排出ポイント）を通って半径方向に放出／排出される。実線の矢印は、第２の注入ポケットから供給される新鮮な「新しい」オイルを示し、負荷摺動面つまりハーフシェルの摺動面に供給される。このようなオイル注入方法は、「使用後の」オイルを溝へ押し出すことにも役立つ。その「新しい」オイルの少しの部分は、不活性表面に流れることができ、また、無負荷摺動セクションに配置されている排出溝に戻す一種の小さな逆流をつくる（破線の矢印参照）ことができる。

【0107】

流体軸受のいくつかの形態を添付図面に示し、ここに詳細に説明してきたが、当業者にとっては、開示の範囲および思想を逸脱することなく、他の形態が明らかであるし、他の形態を容易に実施することができる。したがって、以上の説明は、限定ではなく例示を意図したものである。以上に説明した発明は、特許請求の範囲の範囲によって定義され、特許請求の範囲の等価の意味や範囲に属する発明のすべての変更は、特許請求の範囲に含まれるべきものである。

【符号の説明】

【0108】

１ 回転要素
３ ギアボックス
５ 流体注入用の圧力ライン／パイプ
１０ 流体軸受、例えばすべり軸受、ジャーナル軸受
１０．１ 例えば回転要素の下側に配置される第１の軸受シェル
１０．２ 例えば回転要素の上側に配置される第２の軸受シェル
１１ 無負荷表面の、例えば第１の軸受シェルの、（第１の）注入ポケット
１２ 負荷表面の、例えば第２の軸受シェルの、（第２の）注入ポケット
１３ 円周方向に延在すると共に摺動面の活性エリアの側方に配置され、選択的に排出ポイントと組み合わせられる、半径方向リセス
１３ａ 溝
１０ａ 無負荷摺動面
１０ｂ 負荷摺動面（全負荷時の力に対向）
Ａ１ 無負荷摺動面の活性エリア
Ａ１ａ 第１の無負荷摺動セクション
Ａ１ｂ 第２の無負荷摺動セクション
Ａ１ｃ 第１のランド
Ａ１ｘ 第１の無負荷摺動セクションの軸方向範囲
Ａ１ｘ’ 第２の無負荷摺動セクションの軸方向範囲
Ａ２ 負荷摺動面の活性エリア
Ａ２ａ 第１の負荷摺動セクション
Ａ２ｂ 第２の負荷摺動セクション
Ａ２ｃ 第２のランド
Ａ２ｘ 第１の負荷摺動セクションの軸方向範囲
Ａ２ｘ’ 第２の負荷摺動セクションの軸方向範囲
Ａｘ 例えば無負荷摺動面のコーナー／ボーダーエリア
Ａｘ０ コーナー／ボーダーエリアの前側セクション
Ａｙ 排出ポイントまたは注入ポケットの無い連続エリア
Ａｙ２ａ 第２の注入ポケットの下流の第１の負荷摺動セクションの連続エリア
ｄ 直径
ｅ 偏心
Ｆ 流体（流体の流れ方向）
Ｐ 排出ポイント
ＰＰ 圧力プロファイル
ＰＰＬ 低圧力ゾーン
ＸＸ 総軸方向範囲（軸方向全長）
ＸＹ１１ 例えばＵ字形状配置における無負荷表面内の第１の注入ポケットの相対位置
ＹＡ１ 開始ラインから活性無負荷エリア下流への円周方向オフセット
Ｙ１１ 無負荷表面内の注入ポケット下流への円周方向オフセット
Ｙ１ 無負荷摺動面の開始ライン
Ｙ２ 負荷摺動面の開始ライン
ＹＹ 全円周／全周期（内側面／エリアの３６０°に係る長さ）
ｐ 例えば［バール（ｂａｒ）］の、膜／流体圧力
ｒ 半径方向
ｘ 軸（横断）方向
ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４ 図１Ｃに示す各無負荷面セクションの軸方向範囲
ｘ５，ｘ６，ｘ７，ｘ８，ｘ９ 図１Ｄに示す各非負荷面セクションの軸方向範囲
Δｘ 軸方向オフセット、注入ポケットまたは排出ポイントの無い軸方向連続エリア／セクション
ｙ 例えば３６０°のうちの［°］の、円周方向／摺動方向
ｙ１，ｙ２，ｙ３ 円周方向ポイント、摺動面の長さ（広さ／幅）が増加する円周位置
ｙ１２ 第２の注入ポケットの円周方向範囲

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【手続補正書】

【提出日】2024-07-17

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転要素（１）のための流体軸受（１０）であって、
当該流体軸受（１０）は、少なくとも１つの無負荷摺動面（１０ａ）と、該無負荷摺動面（１０ａ）の下流の少なくとも１つの負荷摺動面（１０ｂ）と、を備え、
当該流体軸受（１０）は、前記無負荷摺動面（１０ａ）に配置された第１の注入ポケット（１１）と、前記負荷摺動面（１０ｂ）に配置された第２の注入ポケット（１２）と、を備え、
当該流体軸受（１０）は、少なくとも１つの半径方向リセス（１３）を備え、該少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、前記無負荷摺動面（１０ａ）及び前記負荷摺動面（１０ｂ）の両方に配置され、円周方向に延伸し、円周方向で上流および下流の両方において前記第１の注入ポケット（１１）及び前記第２の注入ポケット（１２）の両方と重なり、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、前記無負荷摺動面（１０ａ）及び前記負荷摺動面（１０ｂ）の両方の活性エリア（Ａ１，Ａ２）を画定しまたは区切り、
前記第１の注入ポケット（１１）および前記第２の注入ポケット（１２）は、それぞれ、前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）がそれぞれ配置される前記無負荷摺動面（１０ａ）および前記負荷摺動面（１０ｂ）の対応する円周方向摺動セクションにおける上流または下流の前記活性エリア（Ａ１，Ａ２）の軸方向範囲よりも短い軸方向長さを有し、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、少なくとも１つの排出ポイント（Ｐ）と前記無負荷摺動面（１０ａ）との間に流体連通を提供する、
ことを特徴とする、流体軸受（１０）。

【請求項2】

前記無負荷摺動面（１０ａ）および前記負荷摺動面（１０ｂ）の両方の前記活性エリア（Ａ１，Ａ２）は、前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）で半径方向クリアランスを提供することによって画定されまたは区切られ、前記半径方向クリアランスは、前記活性エリア（Ａ１，Ａ２）の半径方向クリアランスよりも少なくとも３倍深く、および／または、
前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）の両方は、前記活性エリア（Ａ１，Ａ２）に軸受の新しい流体を供給するように配置され構成され、上流の円周方向セクションから来る古い流体の流れが、前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）それぞれの上流で分割されて両脇へ向けられ、および／または、
前記第１の注入ポケット（１１）の上流で、前記活性エリア（Ａ１）は、好ましくは前記第１の注入ポケット（１１）に通じる矩形ランドの形状を有する、第１の無負荷摺動セクション（Ａ１ａ）を含み、および／または、
前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）は、運転状態で前記少なくとも１つのリセス（１３）から古い流体を排出するように、前記古い流体を軸方向に逸らすべく配置され構成され、前記古い流体は、前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）から注入される新しい流体によって押し分けられる、
請求項１に記載の流体軸受（１０）。

【請求項3】

前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）、特に半径方向リセス（１３）に配置された溝（１３ａ）は、前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）の側方で両脇に配置され、および／または、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、１つの単体の一筋リセスによって、特に、当該流体軸受（１０）または前記無負荷摺動面（１０ａ）の軸方向全長にわたって延伸し、円周方向の摺動方向下流に向かってＵ字形状を呈し、少なくとも前記無負荷摺動面（１０ａ）と部分的に前記負荷摺動面（１０ｂ）とに接するリセスによって、設けられ、および／または、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、少なくとも１つの排出ポイント（Ｐ）と前記無負荷摺動面（１０ａ）との間の流体連通、すなわち、前記無負荷摺動面（１０ａ）の前記活性エリア（Ａ１）の両脇にある複数の排出ポイント（Ｐ）への／経由の流体連通、を提供し、および／または、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）と併せて、前記無負荷摺動面（１０ａ）における前記第１の注入ポケット（１１）の相対位置は、前記半径方向リセス（１３）の前側セクション（Ａｘ０）の複Ｕ字形状配置を画定し、該複Ｕ字形状配置は、前記無負荷摺動面（１０ａ）の第１の無負荷摺動セクション（Ａ１ａ）を囲繞し、該第１の無負荷摺動セクション（Ａ１ａ）自体も、特に前記第１の注入ポケット（１１）の両脇に延伸するランド（Ａ１ｃ）と共に円周方向にＵ字形状で前記第１の注入ポケット（１１）を囲繞する、
請求項１に記載の流体軸受（１０）。

【請求項4】

軸方向において、前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）は、当該流体軸受（１０）のまたは前記無負荷および負荷摺動面（１０ａ，１０ｂ）の軸方向全長に対し中心合わせして配置され、特に互いにも中心合わせして配置され、および／または、
前記負荷摺動面（１０ｂ）の少なくとも前記活性エリア（Ａ２）は、前記第２の注入ポケット（１２）の側方に軸方向に配置されたランド（Ａ２ｃ）を含み、前記ランド（Ａ２ｃ）は、前記無負荷摺動面（１０ａ）の前記活性エリア（Ａ１）と前記負荷摺動面（１０ｂ）の前記活性エリア（Ａ２）との間に連続／繋ぎエリア（Ａｙ）を提供し、および／または、
前記無負荷摺動面（１０ａ）および前記負荷摺動面（１０ｂ）の前記活性エリア（Ａ１，Ａ２）は、前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）の側方に軸方向に配置された第１および第２のランド（Ａ１ｃ，Ａ２ｃ）を含む、
請求項１に記載の流体軸受（１０）。

【請求項5】

円周方向において、前記第１の注入ポケット（１１）は、前記無負荷摺動面（１０ａ）の開始ライン（Ｙ１）から下流方向にオフセットして配置され、特に、少なくとも２０°の円周方向下流オフセットであり、最大６０°の円周方向下流オフセットであり、および／または、
円周方向において、前記第１の注入ポケット（１１）は、前記第２の注入ポケット（１２）よりも広く、特に少なくとも２倍程度広く、および／または、
軸方向において、前記第１の注入ポケット（１１）は、前記第２の注入ポケット（１２）よりも狭く、特に少なくとも０．６倍程度狭く、および／または、
円周方向において、前記第２の注入ポケット（１２）は、前記負荷摺動面（１０ｂ）の開始ライン（Ｙ２）のところに配置され、特に前記開始ライン（Ｙ２）に平行に配置される、
請求項１に記載の流体軸受（１０）。

【請求項6】

前記少なくとも１つの排出ポイント（Ｐ）は、前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）に／の中に、特に前記第１の注入ポケット（１１）の下流のセクションに、特に前記半径方向リセス（１３）内に配置された溝（１３ａ）の中に、設けられ、および／または、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、円周方向に延伸する少なくとも１つの溝（１３ａ）、特に２つの溝、を収容し、前記少なくとも１つの排出ポイント（Ｐ）は、前記少なくとも１つの溝（１３ａ）の中に設けられ、および／または、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、異なる半径方向クリアランスを有する少なくとも２つのエリアまたはセクションを備え、より深い半径方向クリアランスを有する前記セクションは、好ましくは、前記少なくとも１つの溝（１３ａ）によって設けられ、および／または、
流体の排出は、該流体を軸方向へ逸らすことを必要とする側方ボーダーエリアで主に行われる、
請求項１に記載の流体軸受（１０）。

【請求項7】

前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、前記無負荷摺動面（１０ａ）の開始ライン（Ｙ１）を画定し、および／または、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、前記第１の注入ポケット（１１）の上流に前側セクション（Ａｘ０）を提供し、該前側セクション（Ａｘ０）は、好ましくは矩形の形状を有し、該前側セクション（Ａｘ０）は、好ましくは、前記第１の注入ポケット（１１）を囲繞するＵ字形状の活性エリア（Ａ１ａ）を提供し、および／または、
前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、前記無負荷摺動面（１０ａ）から前記負荷摺動面（１０ｂ）へ、少なくとも１８０°の、好ましくは少なくとも１９０°または２００°の、円周方向長さにわたって延伸する、
請求項１に記載の流体軸受（１０）。

【請求項8】

当該流体軸受（１０）は、前記第１および第２の注入ポケット（１１，１２）の２つだけを備え、該２つの注入ポケット（１１，１２）は、前記無負荷摺動面（１０ａ）および前記負荷摺動面（１０ｂ）の前記活性エリア（Ａ１，Ａ２）と、したがって前記回転要素（１）と、直接流体連通し、該２つの注入ポケット（１１，１２）は好ましくは矩形の形状を有し、および／または、
当該流体軸受（１０）の前記２つの注入ポケット（１１，１２）は、互いに対しそして前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）に対し、特に、前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）が、前記第２の注入ポケット（１２）と前記第２の注入ポケット（１２）の軸方向両脇に配置されているランドとに円周方向で重なることで、軸受流体圧力プロファイルにおいて一定の圧力に対する最大圧力の比が最小となるように、配置される、
請求項１に記載の流体軸受（１０）。

【請求項9】

前記少なくとも１つの半径方向リセス（１３）は、前記無負荷摺動面（１０ａ）と前記負荷摺動面（１０ｂ）の両方の当該流体軸受（１０）の両側のボーダーエリアで円周方向に延在し、好ましくは、当該流体軸受（１０）の円周の半分に少なくともおおよそ相当する円周位置よりもさらに先へ延伸する、
請求項１に記載の流体軸受（１０）。

【請求項10】

前記第１の注入ポケット（１１）と前記第２の注入ポケット（１２）との間に、円周方向において、当該流体軸受（１０）は、連続／繋ぎエリア（Ａｙ，Ａｙ２ａ）を備える、
請求項１に記載の流体軸受（１０）。

【請求項11】

前記無負荷および負荷摺動面（１０ａ，１０ｂ）は、円周方向において前記無負荷摺動面（１０ａ）の開始ライン（Ｙ１）から始まり、少なくとも３つの円周方向ポイント（ｙ１，ｙ２，ｙ３）で増加する軸方向長さを備え、および／または、
前記無負荷摺動面（１０ａ）の低減活性のエリアは、円周方向において前記無負荷摺動面（１０ａ）の前記開始ライン（Ｙ１）から始まり、少なくとも３つの円周方向ポイントで減少する軸方向長さを備える、
請求項１に記載の流体軸受（１０）。

【請求項12】

当該流体軸受（１０）は、前記無負荷摺動面（１０ａ）および前記負荷摺動面（１０ｂ）を少なくとも含む複数の摺動面を備え、前記無負荷摺動面（１０ａ）および前記負荷摺動面（１０ｂ）は、それぞれ、軸受シェル（１０．１，１０．２）によって提供され、
当該流体軸受（１０）は、前記無負荷摺動面（１０ａ）および前記負荷摺動面（１０ｂ）の両方に圧力のエリアを複数備え、
前記圧力のエリアのいずれかの活性は、好ましくは、前記無負荷摺動面（１０ａ）および前記負荷摺動面（１０ｂ）のそれぞれのセクションの半径方向の位置／深さ／高さによって定められる、
請求項１に記載の流体軸受（１０）。

【請求項13】

前記摺動面（１０ａ，１０ｂ）を平面図で見て、前記無負荷摺動面（１０ａ）の前記活性エリア（Ａ１）は、第１の実質的に矩形の摺動セクション（Ａ１ａ）と第２の実質的に矩形の摺動セクション（Ａ１ｂ）とを有するＴ字形状であり、前記第２の摺動セクション（Ａ１ｂ）は、前記第１の摺動セクション（Ａ１ａ）よりも長い軸方向長さと広い円周方向範囲を有し、
前記第１の注入ポケット（１１）が前記第１の摺動セクション（Ａ１ａ）に配置され、
前記負荷摺動面（１０ｂ）の前記活性エリア（Ａ２）は、第１の実質的に矩形の摺動セクション（Ａ２ａ）と第２の実質的に矩形の摺動セクション（Ａ２ｂ）とを有するＴ字形状であり、前記第２の摺動セクション（Ａ２ｂ）は、前記負荷摺動面（１０ｂ）の前記第１の摺動セクション（Ａ２ａ）よりも長い軸方向長さと広い円周方向範囲を有し、
前記第２の注入ポケット（１２）が前記負荷摺動面（１０ｂ）の前記第１の摺動セクション（Ａ２ａ）に配置される、
請求項１に記載の流体軸受（１０）。

【請求項14】

請求項１～１３のいずれか１項に記載の流体軸受（１０）を備えたギアボックス（３）であって、該ギアボックス（３）は、好ましくは少なくとも６０ｍ／ｓのジャーナル速度を必要とするターボ応用品のために構成される、ギアボックス（３）。

【請求項15】

回転機械、特にギアボックス（３）、特にターボギアボックスにおいて請求項１～１３のいずれか１項に記載の流体軸受（１０）を使用する使用方法であって、前記流体軸受（１０）は、回転要素（１）、特にパワートレインのシャフトを収容し支持し、前記流体軸受（１０）は、流体注入のために少なくとも１つの圧力ライン（５）に接続される、使用方法。

【国際調査報告】