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技術 ティルティングパッドジャーナル軸受

出願人 株式会社神戸製鋼所
発明者 在原広敏
出願日 2016年2月2日 (4年1ヶ月経過) 出願番号 2016-018116
公開日 2017年8月10日 (2年7ヶ月経過) 公開番号 2017-137918
状態 未査定
技術分野 すべり軸受 軸受の取付、その他
主要キーワード 回転軸軸 設置方式 オイルホイップ オイルホワール 給油配管 不安定振動 熱飽和 くさび効果
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年8月10日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (12)

課題

荷重支持能力および減衰効果を確保し、かつ、パッドを冷却する。

解決手段

ティルティングパッド軸受1は、軸受ハウジング10と、複数のパッド20と、フィン部30と、を備える。パッド20は、軸受ハウジング10の内周面に配列され、回転軸5を支持する。フィン部30は、パッド20の表面に設けられ、複数のフィン31を有する。フィン部30は、パッド20の表面のうち回転軸5と対向する表面であるパッド軸受面20s以外の表面に設けられる。

概要

背景

例えば特許文献1には、従来のティルティングパッドジャーナル軸受が記載されている。ティルティングパッドジャーナル軸受は、回転軸高速で回転する回転機械に使用され、オイルホイップオイルホワールといった不安定振動を抑制可能な軸受である。ティルティングパッドジャーナル軸受は、回転軸を回転自在に支持する複数のパッドを備える。パッドのパッド軸受面と、回転軸と、の隙間に潤滑油が巻き込まれる。このパッドの温度が上昇しすぎるとパッドが焼損し、ティルティングパッドジャーナル軸受が軸受として適切に機能しなくなるおそれがある。

同文献には、パッドの温度上昇の抑制を図った技術が記載されている。この技術では、パッド軸受面に給油溝が設けられている。この給油溝から供給される低温の潤滑油により、パッド軸受面の温度上昇を抑制することが図られている。

概要

荷重支持能力および減衰効果を確保し、かつ、パッドを冷却する。ティルティングパッド軸受1は、軸受ハウジング10と、複数のパッド20と、フィン部30と、を備える。パッド20は、軸受ハウジング10の内周面に配列され、回転軸5を支持する。フィン部30は、パッド20の表面に設けられ、複数のフィン31を有する。フィン部30は、パッド20の表面のうち回転軸5と対向する表面であるパッド軸受面20s以外の表面に設けられる。

目的

本発明は、荷重支持能力および減衰効果を確保し、かつ、パッドを冷却できるティルティングパッドジャーナル軸受を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングの内周面に配列され、回転軸を支持する複数のパッドと、前記パッドの表面に設けられ、複数の突起を有する突起部と、を備え、前記突起部は、前記パッドの表面のうち前記回転軸と対向する表面であるパッド軸受面以外の表面に設けられる、ティルティングパッドジャーナル軸受

請求項2

請求項1に記載のティルティングパッドジャーナル軸受であって、前記突起部は、前記パッドの回転軸回転方向下流側の端部の表面に設けられる、ティルティングパッドジャーナル軸受。

請求項3

請求項2に記載のティルティングパッドジャーナル軸受であって、回転軸軸方向から見たとき、前記突起部の底部は、前記パッド軸受面の回転軸回転方向下流側の端から回転軸半径方向に沿って回転軸半径方向外側に延ばした仮想線と、前記仮想線よりも回転軸回転方向下流側の部分と、を含む領域内にある、ティルティングパッドジャーナル軸受。

請求項4

請求項1〜3のいずれか1項に記載のティルティングパッドジャーナル軸受であって、前記軸受ハウジングは、前記軸受ハウジング内潤滑油を供給する給油口を備え、前記給油口は、前記突起部に向けられる、ティルティングパッドジャーナル軸受。

請求項5

請求項4に記載のティルティングパッドジャーナル軸受であって、前記パッドの幅方向は、回転軸軸方向であり、前記給油口は、前記パッドの幅方向中央部に設けられた前記突起部に向けられる、ティルティングパッドジャーナル軸受。

請求項6

請求項4または5に記載のティルティングパッドジャーナル軸受であって、前記突起部は、長手方向を有し、前記給油口は、前記突起部の長手方向と平行に延びるスリット状である、ティルティングパッドジャーナル軸受。

請求項7

請求項6に記載のティルティングパッドジャーナル軸受であって、前記パッドの幅方向、前記突起部の長手方向、および前記給油口の長手方向は、回転軸軸方向であり、前記給油口は、前記パッドの幅方向中央部に設けられた前記突起部に向けられ、前記パッドの幅方向中央部の幅を前記パッドの全幅の1/3としたとき、前記給油口の長手方向の幅は、前記パッドの幅方向中央部の幅よりも広い、ティルティングパッドジャーナル軸受。

請求項8

請求項7に記載のティルティングパッドジャーナル軸受であって、前記給油口の長手方向の幅は、前記パッドの全幅以上である、ティルティングパッドジャーナル軸受。

請求項9

請求項1〜8のいずれか1項に記載のティルティングパッドジャーナル軸受であって、前記突起部の底部の断面は、凹んだ円弧状である、ティルティングパッドジャーナル軸受。

請求項10

請求項1〜9のいずれか1項に記載のティルティングパッドジャーナル軸受であって、前記突起部は、前記パッドの回転軸回転方向下流側の端部の表面に設けられ、前記突起部の底部から回転軸回転方向下流側への高さは、前記突起部が設けられた前記パッドである上流側パッドと、前記上流側パッドよりも1つだけ回転軸回転方向下流側に配置される下流側パッドと、の間隔の1/5以下である、ティルティングパッドジャーナル軸受。

請求項11

請求項1〜10のいずれか1項に記載のティルティングパッドジャーナル軸受であって、前記突起部は、互いに平行に配置される複数のフィンを有するフィン部である、ティルティングパッドジャーナル軸受。

請求項12

請求項11に記載のティルティングパッドジャーナル軸受であって、複数の前記フィンそれぞれは、回転軸径方向および回転軸回転方向に延び、回転軸軸方向に並ぶ、ティルティングパッドジャーナル軸受。

請求項13

請求項11または12に記載のティルティングパッドジャーナル軸受であって、前記軸受ハウジングは、前記軸受ハウジング内に潤滑油を供給する給油口を備え、複数の前記フィンそれぞれは、前記給油口による潤滑油の供給の向きと平行に延びる、ティルティングパッドジャーナル軸受。

技術分野

0001

本発明は、ティルティングパッドジャーナル軸受に関する。

背景技術

0002

例えば特許文献1には、従来のティルティングパッドジャーナル軸受が記載されている。ティルティングパッドジャーナル軸受は、回転軸高速で回転する回転機械に使用され、オイルホイップオイルホワールといった不安定振動を抑制可能な軸受である。ティルティングパッドジャーナル軸受は、回転軸を回転自在に支持する複数のパッドを備える。パッドのパッド軸受面と、回転軸と、の隙間に潤滑油が巻き込まれる。このパッドの温度が上昇しすぎるとパッドが焼損し、ティルティングパッドジャーナル軸受が軸受として適切に機能しなくなるおそれがある。

0003

同文献には、パッドの温度上昇の抑制を図った技術が記載されている。この技術では、パッド軸受面に給油溝が設けられている。この給油溝から供給される低温の潤滑油により、パッド軸受面の温度上昇を抑制することが図られている。

先行技術

0004

特開2009−30704号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかし、特許文献1に記載の技術では、パッド軸受面に給油溝が設けられていることにより、次の問題がある。パッド軸受面上では、回転軸を支持するための圧力が発生している。しかし、パッド軸受面と回転軸との隙間を回転軸回転方向に流れる潤滑油の流路が、給油溝の部分で急拡大し、負圧が発生する。そのため、回転軸を支持するための圧力が低下し、回転軸の荷重を支持する能力荷重支持能力)が低下するという問題がある。さらに、ティルティングパッドジャーナル軸受では、パッド軸受面と回転軸との隙間の油膜によって、減衰効果振動抑制効果)が発生するところ、給油溝の部分では減衰効果は発生しない。そのため、給油溝が設けられていないパッドに比べ、減衰効果が低下するという問題がある。

0006

そこで本発明は、荷重支持能力および減衰効果を確保し、かつ、パッドを冷却できるティルティングパッドジャーナル軸受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

本発明のティルティングパッドジャーナル軸受は、軸受ハウジングと、複数のパッドと、突起部と、を備える。前記パッドは、前記軸受ハウジングの内周面に配列され、回転軸を支持する。前記突起部は、前記パッドの表面に設けられ、複数の突起を有する。前記突起部は、前記パッドの表面のうち前記回転軸と対向する表面であるパッド軸受面以外の表面に設けられる。

発明の効果

0008

上記構成により、荷重支持能力および減衰効果を確保し、かつ、パッドを冷却できる。

図面の簡単な説明

0009

ティルティングパッド軸受1を軸方向Zから見た断面図である。
ティルティングパッド軸受1の変形例(LOP)を示す図1相当図である。
図1に示すパッド20などを軸方向Zから見た図である。
図3に示すパッド20などの斜視図である。
第2実施形態の図3相当図である。
図5に示すパッド20などを径方向外側R2から見た模式図である。
パッド20の最高温度を示すグラフである。
第3実施形態の図6相当図である。
第4実施形態の図5相当図である。
変形例の図3相当図である。
変形例の図4相当図である。

実施例

0010

(第1実施形態)
図1図4を参照して第1実施形態のティルティングパッド軸受1(ティルティングパッドジャーナル軸受)について説明する。

0011

ティルティングパッド軸受1(冷却フィン付きティルティングパッド軸受)は、回転機械の回転軸5を回転自在に支持する軸受である。ティルティングパッド軸受1は、軸受ハウジング10と、パッド20と、フィン部30(突起部)と、を備える。回転軸5を有する回転機械には、例えば、圧縮機のように流体を圧縮するもの、ポンプブロワのように流体を圧送するもの、またはタービンのように流体を膨張させるものなどがある。以下、軸方向Z、径方向R(径方向内側R1、径方向外側R2)、および回転方向C(回転方向上流側C1、回転方向下流側C2)については、回転軸5の中心軸を基準とする。

0012

軸受ハウジング10は、回転軸5およびパッド20などを覆う、円筒状の部材である。軸受ハウジング10は、図3に示す給油口11を備える。給油口11は、軸受ハウジング10内に潤滑油を供給するための給油手段である。潤滑油は、ティルティングパッド軸受1の潤滑および冷却に用いられる。給油口11は、軸受ハウジング10の内周面に形成された穴である。給油口11は、径方向内側R1に向く。給油口11の向きは、給油口11の出口における、給油口11の中心軸の方向であり、給油口11から噴射される潤滑油の流れFの向きである。給油口11は、上流側パッド20Aと下流側パッド20Bとのパッド間スペースS2に向く。径方向Rから見た給油口11の出口の形状は、例えば円形である。

0013

パッド20(軸受パッド)は、図1に示すように、回転軸5を支持する、略板状の部材である。パッド20は、複数設けられ、例えば5枚設けられる。複数のパッド20は、軸受ハウジング10の内周面に配列され、回転軸5の周りに配列され、回転方向Cに配列される。パッド20は、図1および図3において模式的に図示した支点20pで、軸受ハウジング10の内周面と接触する。図1に示すパッド20は、軸方向Zに直交する断面内で、支点20pを中心に揺動できる。各パッド20は、各パッド20に作用する荷重の大きさに応じて、軸受ハウジング10に対して最適な角度に傾斜する。図3に示すように、パッド20の表面うち、回転軸5と対向する表面をパッド軸受面20sとする。パッド軸受面20sは、潤滑油を介して回転軸5に当たる。パッド20は、地金21と、ホワイトメタル22と、を備える。地金21は、例えば厚さ数十mmであり、一般的な金属の中で熱伝導率が比較的高い金属である。ホワイトメタル22は、地金21の径方向内側R1表面にコーティングされたものであり、パッド軸受面20sを形成する。ホワイトメタル22は、例えば厚さ数mmであり、一般的な金属の中で比較的軟らかく、なじみ性の良い金属である。なお、ホワイトメタル22を、ホワイトメタル22以外の金属に代えてもよい。

0014

(パッド20の温度上昇など)
このパッド20の設置方式は、一般的に二通り分類される。図1に示すように、回転軸5からティルティングパッド軸受1に作用する軸受荷重作用線図1における「90°」を参照)が2つのパッド20の間を通るように、パッド20が設置される方式は、Load Between Pads(以下LBP)と呼ばれる。LBPでは、作用線の両隣にあるパッド20が、他のパッド20に比べて大きな負荷を受ける。図2に示すように、回転軸5からティルティングパッド軸受1に作用する軸受荷重を1つのパッド20に作用させるように、パッド20が設置される方式は、Load On Pad(以下LOP)と呼ばれる。LOPでは、作用線が通るパッド20が、他のパッド20に比べて大きな負荷を受ける。他のパッド20に比べて大きな負荷を受けるパッド20では、潤滑油の粘性発熱による温度上昇が高くなる。なお、回転軸5からティルティングパッド軸受1に作用する軸受荷重は、回転軸5の自重と、回転軸5に連結されているギア等から回転軸5を介してパッド20に作用する力と、の合力である。

0015

図3に示すように、このパッド20のパッド軸受面20sと回転軸5との間には、隙間S1がある。潤滑油が隙間S1に流入し、油膜が形成される。回転軸5が回転すると、潤滑油が隙間S1に回転方向下流側C2へ巻き込まれることで、パッド20に対して回転軸5を浮上させる、くさび効果が発生する。このとき、潤滑油は、隙間S1を回転方向下流側C2へと流れる。その際の粘性摩擦により、潤滑油の温度が上昇する。このため、1つのパッド20と回転軸5との隙間S1における潤滑油の温度は、回転方向下流側C2ほど高くなる。その結果、1つのパッド20におけるパッド軸受面20sの温度も、回転方向下流側C2ほど高くなる。また、パッド20の回転方向下流側C2端部の温度は、パッド20の軸方向Z中央ほど高くなる。パッド軸受面20sの温度が高くなりすぎると、パッド20が焼損するおそれがある。特に、パッド軸受面20sとしてホワイトメタル22が用いられた場合、ホワイトメタル22は融点が低い(地金21よりも低い)ので、パッド20の焼損が生じやすい。パッド20が焼損すると、ティルティングパッド軸受1が軸受として適切に機能しなくなるおそれがある。そのため、ティルティングパッド軸受1を備える機械故障につながるおそれがある。そのため、パッド20を冷却することでパッド軸受面20sを冷却し、パッド軸受面20sの温度上昇を抑制することが重要である。特に、図1に示す複数のパッド20のうち、回転軸5からの軸受荷重を受けるパッド20の、回転方向下流側C2端部を冷却することが好ましく、パッド20温度の抑制に効果的である。

0016

フィン部30(突起部)は、パッド20と潤滑油との伝熱面積を広くすることで、パッド20を冷却するための部分である。フィン部30は、少なくとも、複数のパッド20のうち回転軸5からの軸受荷重を受けるパッド20に設けられる。LBPの場合、フィン部30は、少なくとも、軸受荷重の作用線の両隣(回転方向上流側C1および回転方向下流側C2)に配置されるパッド20に設けられる。図2に示すLOPの場合、フィン部30は、少なくとも、軸受荷重の作用線が通るパッド20に設けられる。図3に示すように、フィン部30は、パッド20の表面に設けられる。フィン部30は、パッド20の表面のうち、パッド軸受面20s以外の表面に設けられる。

0017

このフィン部30は、以下のように設けられることが好ましい。フィン部30は、フィン部30を備えない従来のパッドが有している軸受としての性能を確保できるように設けられる。さらに詳しくは、フィン部30は、回転軸5を支持する支持力、パッド20の剛性、およびティルティングパッド軸受1による減衰特性(振動抑制効果)を確保できるように設けられる。フィン部30は、回転軸5を支持するのに必要な受圧面積をパッド軸受面20sが有するように設けられる。例えば、従来のパッドに溝を掘る形でフィン部30を形成すると、支持力や剛性を確保できない場合がある。そこで、例えば、フィン部30は、従来のパッドの外側にフィン部30を追加するように設けられる。

0018

このフィン部30は、パッド20の表面の中で温度が高い部分に設けられることが好ましい。具体的には、フィン部30は、パッド20の回転方向下流側C2の端部の表面に設けられる。フィン部30は、効率よく放熱するために、ホワイトメタル22よりも熱伝導率の高い地金21の部分に設けられる。図4に示すように、フィン部30は、少なくとも、パッド20の幅方向中央部に設けられる。パッド20の幅方向は、軸方向Zである。「パッド20の幅方向中央部」の幅W1は、パッド20の全幅W2の1/3である。フィン部30は、パッド20の幅方向の一端から他端にわたる全体(全幅)に設けられる。

0019

このフィン部30は、従来のパッドと比べて、図3に示すパッド軸受面20sよりも径方向外側R2部分のパッド20の熱容量が低下しないように設けられることが好ましい。例えば、図10に示すように、従来のパッドのパッド軸受面20sよりも径方向外側R2部分に溝を掘る(くりぬく、えぐる)ことでフィン部30を形成した場合について考える。すると、パッド軸受面20sよりも径方向外側R2部分のパッド20の体積が減り、フィン部30とパッド軸受面20sとの間に薄い部分20cが形成される。すると、この薄い部分20cの熱容量が小さいことによる熱飽和により、フィン部30を設けない場合に比べ、かえってパッド20の温度を上昇させる場合がある。そこで、図3に示すように、フィン部30は、パッド軸受面20sよりも回転方向下流側C2に設けられる。軸方向Zから見たとき、フィン部30の底部30aは、パッド軸受面20sの回転方向下流側C2の端から径方向Rに沿って径方向外側R2に延ばした仮想線Lと、仮想線Lよりも回転方向下流側C2の部分と、を含む領域内にある。例えば、底部30aは、従来のパッドの表面に沿うように配置される。軸方向Zから見た底部30aの断面は、直線状である。

0020

このフィン部30は、パッド20の回転方向Cにおける端部の表面(本実施形態では回転方向下流側C2の端部の表面)にのみ設けられる。この場合、従来のティルティングパッド軸受の軸受ハウジング10の径を変えることなく、本実施形態のティルティングパッド軸受1を適用できる。よって、従来のティルティングパッド軸受から、本発明のティルティングパッド軸受1に容易に交換できる。その結果、ティルティングパッド軸受1が設けられる機械を改造する必要がない。

0021

このフィン部30の高さは、次のように設定されることが好ましい。「フィン部30の高さ」とは、底部30aから回転方向下流側C2へのフィン部30の寸法である。フィン部30が設けられた1つのパッド20を上流側パッド20Aとし、上流側パッド20Aよりも1つだけ回転方向下流側C2に(隣に)配置されるパッド20を下流側パッド20Bとする。上流側パッド20Aと下流側パッド20Bとの間を、パッド間スペースS2とする。このとき、パッド間スペースS2で潤滑油が対流しやすいように、フィン部30の高さが設定される。具体的には、フィン部30の高さは、回転方向Cにおける上流側パッド20Aと下流側パッド20Bとの間隔(最短距離)の、1/5以下である。フィン部30と潤滑油とで熱を伝えやすくするために、フィン部30の高さは、上記の間隔の、1/10以上であることが好ましい。

0022

このフィン部30の回転方向上流側C1端部かつ径方向内側R1端部と、ホワイトメタル22の回転方向下流側C2端部と、には連続した面取り部がある。面取り部があることで、パッド20およびフィン部30の破損を抑制できる。フィン部30は、互いに平行に配置される複数のフィン31(突起)を有する。なお、図4では、複数のフィン31のうち一部にのみ符号を付した(図6図8についても同様)。

0023

フィン31は、フィン31どうしの隙間を潤滑油が流れることができるように配置される。フィン31の数は、多いほど良い。フィン31の厚さは、例えば約1mmである。フィン31どうしの間隔は、例えば約1mmである。複数のフィン31それぞれは、径方向Rおよび回転方向Cに延びる(軸方向Zに直交する方向に延びる)。複数のフィン31間の隙間は、フィン部30を径方向Rに貫通する。

0024

(潤滑油の流れ)
潤滑油は、図3に示すティルティングパッド軸受1外部にある油ポンプ(図示なし)から、ティルティングパッド軸受1に供給される。潤滑油は、給油口11を通り、パッド間スペースS2に供給される。温度の低い潤滑油がパッド間スペースS2で対流することで、温度の高いパッド20の熱が、フィン部30を通じて潤滑油に伝えられる。その結果、パッド20の温度が低下する。フィン部30から熱が伝えられることで温度が上がった潤滑油は、回転軸5と下流側パッド20Bとの隙間を通過したのち、ティルティングパッド軸受1の外側に排出される。フィン31(図4参照)が軸方向Zに直交する方向に延びるので、フィン31間の潤滑油は、径方向Rおよび回転方向Cに流れやすい。よって、パッド間スペースS2で潤滑油の対流が誘起されやすい。よって、パッド間スペースS2から、下流側パッド20B側に潤滑油が供給されやすい。

0025

(第1の発明の効果)
図1に示すティルティングパッド軸受1による効果は次の通りである。ティルティングパッド軸受1は、軸受ハウジング10と、複数のパッド20と、フィン部30と、を備える。パッド20は、軸受ハウジング10の内周面に配列され、回転軸5を支持する。
[構成1−1]フィン部30は、パッド20の表面に設けられ、複数のフィン31(図4参照)を有する。
[構成1−2]図3に示すように、フィン部30は、パッド20の表面のうち回転軸5と対向する表面であるパッド軸受面20s以外の表面に設けられる。

0026

上記[構成1−1]により、パッド20の熱を、複数のフィン31(図4参照)を介して潤滑油に伝えることができる。よって、パッド20を冷却できる結果、パッド20の焼損を抑制できる。さらに、ティルティングパッド軸受1は、上記[構成1−2]を備える。よって、パッド軸受面20sによる、回転軸5の荷重を支持する能力(荷重支持能力)が、フィン部30によって低下することがない。また、上記[構成1−2]により、パッド軸受面20sと回転軸5との隙間S1に潤滑油の油膜が形成される。よって、隙間S1に形成される油膜による減衰効果が、フィン部30によって低下することがない。したがって、ティルティングパッド軸受1では、荷重支持能力および減衰効果を確保し、かつ、パッド20を冷却できる。その結果、ティルティングパッド軸受1を有する機械の信頼性を向上させることができる。

0027

(第2の発明の効果)
[構成2]フィン部30は、パッド20の回転方向下流側C2の端部の表面に設けられる。

0028

上記[構成2]では、フィン部30は、パッド20の表面のうち、他の表面に比べて温度が高い回転方向下流側C2の端部の表面に設けられる。よって、他の表面にフィン部30が設けられる場合に比べ、パッド20をより冷却できる。

0029

(第3の発明の効果)
[構成3]軸方向Zから見たとき、フィン部30の底部30aは、パッド軸受面20sの回転方向下流側C2の端から径方向Rに沿って径方向外側R2に延ばした仮想線Lと、仮想線Lよりも回転方向下流側C2の部分と、を含む領域内にある。

0030

上記[構成3]では、仮想線Lよりも回転方向上流側C1に底部30aがある場合に比べ、パッド軸受面20sよりも径方向外側R2部分のパッド20の熱容量が大きい。さらに詳しくは、例えば、図10に示す薄い部分20cがない。よって、図3に示す、パッド20の温度上昇を抑制できるので、パッド20をより冷却できる。

0031

(第10の発明の効果)
フィン部30は、パッド20の回転方向下流側C2の端部の表面に設けられる。フィン部30が設けられたパッド20を上流側パッド20Aとし、上流側パッド20Aよりも1つだけ回転方向下流側C2に配置される下流側パッド20Bとする。
[構成10]底部30aから回転方向下流側C2へのフィン部30の高さは、上流側パッド20Aと下流側パッド20Bとの間隔の1/5以下である。

0032

上記[構成10]により、フィン部30が高すぎる場合に比べ、上流側パッド20Aと下流側パッド20Bとのパッド間スペースS2で、潤滑油が対流しやすい。よって、フィン部30から潤滑油に熱が伝わりやすく、また、パッド間スペースS2から下流側パッド20B側に潤滑油が供給されやすい。よって、パッド20をより冷却できる。

0033

(第11の発明の効果)
[構成11]図4に示すように、フィン部30(突起部)は、互いに平行に配置される複数のフィン31を有する。

0034

上記[構成11]により、互いに平行でない突起部が設けられる場合に比べ、フィン31どうしの隙間を潤滑油が流れやすい。よって、フィン部30から潤滑油に熱が伝わりやすい。よって、パッド20をより冷却できる。

0035

(第12の発明の効果)
[構成12]複数のフィン31それぞれは、径方向Rおよび回転方向Cに延び、軸方向Zに並ぶ。

0036

上記[構成12]では、図3に示すように、潤滑油は、径方向Rおよび回転方向Cに流れやすい。よって、径方向Rに延びるフィン31(図4参照、以下フィン31について同様)に沿って、潤滑油が径方向Rに流れることにより、フィン部30から潤滑油に熱が伝わりやすい。また、回転方向Cに延びるフィン31に沿って、潤滑油が回転方向Cに流れることにより、潤滑油が下流側パッド20Bに供給されやすい。よって、パッド20をより冷却できる。

0037

(第13の発明の効果)
軸受ハウジング10は、軸受ハウジング10内に潤滑油を供給する給油口11を備える。
[構成13]複数のフィン31それぞれは、給油口11による潤滑油の供給の向きと平行に延びる。

0038

上記[構成13]により、潤滑油がフィン31どうしの隙間を通って流れやすい。よって、フィン部30から潤滑油に熱が伝わりやすい。よって、パッド20をより冷却できる。

0039

(第2実施形態)
図5図7を参照して、第2実施形態のティルティングパッド軸受201について、第1実施形態との相違点を説明する。なお、第2実施形態のティルティングパッド軸受201のうち、第1実施形態との共通点については、第1実施形態と同一の符号を付し、説明を省略した(共通点の説明を省略する点については他の実施形態の説明も同様)。相違点は、図5に示す給油口211の向きである。

0040

給油口211は、次のように構成される。図3に示すように、第1実施形態の給油口11は、径方向内側R1に向けられた。一方、図5に示すように、第2実施形態の給油口211は、フィン部30に向けられる。給油口211は、回転方向上流側C1かつ径方向内側R1に向くように、径方向Rに対して傾けられ、例えば径方向Rに対して約45°傾けられる。ここで、図6に示すパッド20の温度は、パッド20の幅方向両端部からパッド20の幅方向中央部(軸方向Z中央部)に向かうほど高くなる分布となる。そこで、給油口211は、パッド20の幅方向中央部に設けられたフィン部30に向けられる。よって、パッド20およびフィン部30の中で温度の高い部位に、温度の低い潤滑油を直接噴射できるので、パッド20を冷却する効果がより高くなる。その結果、パッド20の温度を低下させるために必要な潤滑油の供給量を抑制できる。その結果、高価な油ポンプの容量を大きくする必要がない。また、給油口211につながれる給油配管を大径化する必要がない。なお、パッド20の幅方向の両端部(図6の全幅W2のうち幅W1を除く範囲)でも温度上昇が生じており、潤滑油で冷却する事が可能であるため、パッド20の幅方向の両端部にも潤滑油を噴射することがより好ましい(下記)。

0041

下記の3種類のティルティングパッド軸受について、パッド20の最高温度を比較した。
・従来技術:図3に示すフィン部30を備えず、第1実施形態と同様の給油口11を備える、従来のティルティングパッド軸受。
・第1実施形態:フィン部30と、径方向内側R1に向く給油口11と、を備えるティルティングパッド軸受1。
・第2実施形態:図5に示すように、フィン部30と、フィン部30に向く給油口211と、を備えるティルティングパッド軸受201。

0042

比較結果を表すグラフを図7に示す。図7では、図1に示すLBPで軸受荷重を受ける2つのパッド20(パッド20−1、およびパッド20−2)それぞれの最高温度を示した。グラフに示すように、フィン部30(図3参照)がない従来技術に比べ、フィン部30がある第1、第2実施形態では、パッド20の最高温度が低下した。また、第1実施形態に比べ、第2実施形態では、図5に示す給油口211をフィン部30に向けることで、パッド20の最高温度がさらに低下した。

0043

(第4の発明の効果)
図5に示すティルティングパッド軸受201による効果は次の通りである。軸受ハウジング10は、軸受ハウジング10内に潤滑油を供給する給油口211を備える。
[構成4]給油口211は、フィン部30に向けられる。

0044

上記[構成4]により、隙間S1を通った潤滑油よりも温度の低い潤滑油を、給油口211からフィン部30に当てることができる。よって、フィン部30をより冷却できるので、パッド20をより冷却できる。

0045

(第5の発明の効果)
[構成5]図6に示すパッド20の幅方向は、軸方向Zである。給油口211は、パッド20の幅方向中央部に設けられたフィン部30に向けられる。

0046

上記[構成5]により、給油口211は、パッド20およびフィン部30の中で温度が高い部分に向けて潤滑油を噴射できる。よって、フィン部30をより冷却できるので、パッド20をより冷却できる。

0047

(第3実施形態)
図8を参照して、第3実施形態のティルティングパッド軸受301について、第2実施形態(図6参照)との相違点を説明する。相違点は、給油口311の形状である。第2実施形態の給油口211の断面形状は、円形であった。一方、第3実施形態の給油口311はフィン部30の(パッド20の)幅方向の広い範囲に向けて潤滑油を噴射できる形状を有する。給油口311は、フィン部30の長手方向と平行に延びるスリット状である。給油口311の長手方向、フィン部30の長手方向、およびパッド20の幅方向は、軸方向Zである。給油口311は、少なくともパッド20の幅方向中央部に設けられたフィン部30に向けられる。給油口311の長手方向の幅W3は、パッド20の幅方向中央部の幅W1(全幅W2の1/3)よりも広いことが好ましい。給油口311の長手方向の幅W3は、パッド20の全幅W2以上であることがさらに好ましい。給油口311の長手方向の幅W3は、フィン31の全幅(=W2)以上であることが好ましい。例えば、幅W3の広さは、全幅W2の広さと同じである。給油口311から噴射される潤滑油は、給油口311の長手方向において均一に噴射される。

0048

(第6の発明の効果)
図8に示すティルティングパッド軸受301による効果は次の通りである。
[構成6]フィン部30は、長手方向を有する。給油口311は、フィン部30の長手方向と平行に延びるスリット状である。

0049

上記[構成6]により、給油口311は、フィン部30の長手方向の広い範囲に向けて潤滑油を噴射できる。よって、フィン部30をより冷却できるので、パッド20をより冷却できる。

0050

(第7の発明の効果)
パッド20の幅方向、フィン部30の長手方向、および給油口311の長手方向は、軸方向Zである。給油口211は、パッド20の幅方向中央部に設けられたフィン部30に向けられる。
[構成7]パッド20の幅方向中央部の幅W1をパッド20の全幅W2の1/3としたとき、給油口311の長手方向の幅W3は、パッド20の幅方向中央部の幅W1よりも広い。

0051

上記[構成7]では、給油口311の幅W3がパッド20の中央部の幅W1以下の場合に比べ、給油口311は、フィン部30の長手方向のより広い範囲に向けて潤滑油を噴射できる。よって、フィン部30をより冷却できるので、パッド20をより冷却できる。

0052

(第8の発明の効果)
[構成8]給油口311の長手方向の幅W3は、パッド20の全幅W2以上である。

0053

上記[構成8]では、給油口311の幅W3がパッド20の全幅W2未満の場合に比べ、給油口311は、フィン部30の長手方向のより広い範囲に向けて潤滑油を噴射できる。よって、フィン部30をより冷却できるので、パッド20をより冷却できる。

0054

(第4実施形態)
図9を参照して、第4実施形態のティルティングパッド軸受401について、第2実施形態(図5参照)との相違点を説明する。相違点は、フィン部30の底部430aの形状である。図5に示すように、第2実施形態では、軸方向Zから見た底部30aの断面は、径方向Rに延びる直線状であった。以下、「断面」は、軸方向Zから見た断面とする。一方、図9に示すように、第4実施形態では、底部430aの断面は、潤滑油の対流を促進する形状を有し、回転方向上流側C1に凹んだ形状であり、円弧状である。上記「円弧状」は略円弧状でもよい。給油口211は、底部430aに向けられる。

0055

(第9の発明の効果)
図9に示すティルティングパッド軸受401による効果は次の通りである。
[構成9]フィン部30の底部430aの断面は、凹んだ円弧状である。

0056

上記[構成9]により、底部430aに沿って潤滑油が対流しやすい。よって、フィン部30から潤滑油に熱がより伝わりやすく、パッド20をより冷却できる。また、潤滑油が底部430aに沿って対流しやすいので、パッド間スペースS2での潤滑油の対流が誘起されやすい。よって、下流側パッド20Bと回転軸5との隙間に潤滑油をより供給でき、下流側パッド20Bをより冷却できる。

0057

(変形例)
互いに異なる実施形態の構成要素どうしが組み合わされてもよい。例えば、第3実施形態のスリット状の給油口311(図8参照)と、第4実施形態の円弧状の底部430a(図9参照)と、が組み合わされてもよい。
上記実施形態の構成要素の一部が設けられなくてもよい。例えば、図1ではLBPの場合に2つのパッド20にフィン部30が設けられたものを示したが、1つのパッド20のみにフィン部30が設けられてもよい。
上記実施形態の構成要素の数は変更されてもよい。例えば、LBPの場合に3以上のパッド20にフィン部30が設けられてもよい。図2に示すLOPの場合に2以上のパッド20にフィン部30が設けられてもよい。パッド20の枚数は、上記実施形態では5枚であったが、4枚以下や6枚以上でもよい。

0058

図3に示す給油口11の構成(数、位置、向きなど)は変更されてもよい(給油口211、給油口311も同様)。例えば、給油口11は、軸方向Zを向いてもよい。この場合、給油口11は、例えば、パッド20と軸方向Zに対向する位置などに配置される。

0059

フィン部30の構成は変更されてもよい。例えば、フィン部30は、潤滑油とパッド20との温度差が大きい位置に設けられることで大きい冷却効果が得られるが、この温度差が小さい位置に設けられてもよい。フィン部30は、パッド20の回転方向下流側C2の端部の表面に代えて(または加えて)、回転方向下流側C2の端部の表面以外の表面に設けられてもよい。フィン部30は、パッド20の回転方向上流側C1の端部の表面、径方向外側R2の端部の表面、および、軸方向Z外側の端部の表面のうち、少なくともいずれかに設けられてもよい。

0060

図4に示すフィン31が延びる方向、および、複数のフィン31が並ぶ方向は変更されてもよい。フィン31が延びる方向は、上記実施形態では軸方向Zに直交する方向であったが、径方向Rに直交する方向でもよく、回転方向Cに直交する方向でもよい。フィン31が並ぶ方向は、上記実施形態では軸方向Zであったが、径方向Rでもよく、回転方向Cでもよい。フィン31が延びる方向は、回転方向C、径方向R、および軸方向Zの少なくともいずれかの方向に対して斜め方向でもよい(複数のフィン31が並ぶ方向についても同様)。

0061

図10に示すように、フィン部30の底部530aは、仮想線Lよりも回転方向上流側C1にあってもよい。この場合、従来のパッドに比べてパッド20を冷却できるように、薄い部分20cでの熱容量を確保できるように、フィン部30が設けられる。

0062

図11に示すように、フィン部30(図4参照)は、突起部630に代えられてもよい。突起部630は、複数の突起631を有する。突起631は、柱状であり、四角柱であり、円柱などでもよい。突起631が四角柱の場合、円柱などに比べ、容易に突起631を製造できる。突起631が延びる方向、および、突起631並ぶ方向は、フィン31(図4参照)が延びる方向、および、フィン31が並ぶ方向と同様に、様々に設定可能である。突起631は、柱状でなくてもよい。

0063

1、201、301、401ティルティングパッド軸受(ティルティングパッドジャーナル軸受)
10軸受ハウジング
11、211、311給油口
20パッド
20A上流側パッド
20B 下流側パッド
20sパッド軸受面
30フィン部(突起部)
31 フィン(突起)
630 突起部
631 突起
C2 回転方向下流側(回転軸回転方向下流側)
L 仮想線

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