JPS6148611A - 回転軸又は回転軸用軸受のためのダンパ型支持構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発ユ■！員 本発明は、軸受内に保持されている回転軸の確実な保持
を保障するための可撓性の軸受組立体に係る。一層詳細
には、本発明は、軸のセンタリングのためのばね力を生
ずるのにも、改良され増幅されたスクイーズ膜形式の制
動作用を生ずるのにも有効なダンパ腕を形成するべく固
体弾性部材内にスロットをカットすることにより形成さ
れたばね及びダンパの複合体に係る。

ターボ機械では、高速回転用の軸を支えることが望まし
い。軸のころがり抵抗を最小化し且つ軸を適正な位置に
保持するため軸の回りに軸受を設ける必要がある。軸を
所定の位置に保持するための支え構造はできるかぎり剛
性でなければならない。軸受を支える軸受保持器は、任
意の方向の異常な変位に抗するように十分に弾性的でな
ければならず、またダンパとして作用する手段を含んで
いなければならない。典型的な軸受組立体は軸を所望の
位置に保持するべく組立体のセンタリングのための手段
を備えている。所望の周波数に軸の制動を整調させるた
めのばね手段は通常の運転条件に於て変位を制限する作
用もする。

追加的に、もし軸が第一臨界速度以上または任意の一層
高い臨界速度以上で運転されるべきであれば、制動を行
う必要がある。制動なしでは臨界速度に於ける振動力は
理論的には無限大になる。

従って、ターボ機械が臨界速度を通過する際にその支え
構造の損傷を防止するため制動を行う必要がある。

従来の可撓性の制動作用付き軸受支えとして米国特許第
４，０２７，９３１号及び第３，９７９．１５５号明細
書には、ロータを確実に保持するための軸受と、軸受と
一緒に取付けられており必要な制動を行う制動手段とを
有するものが開示されている。ダンパの側に、軸の周り
を延びているケージ形ばねが配置されている。ケージ形
ばね及びダンパは軸に対して軸線方向に取付けられてお
り、少なからぬ軸中間を占める。加えて、それらは上記
画特許に示されているように構造配置内で結合されてい
なければならない別体の部材である。類似のケージ形の
構造文えは航空機エンジンのようなタービンエンジンに
利用されてきた。

軸を所定の位置に保持するための一体のダンパ及びばね
を提供するための一つの努力の結果は米国特許第３，３
９４，９７１号明細書に示されている。この場合、ばね
は軸受レース及び支え構造の周りに周縁方向に間隔をお
かれており、また二つの間に成る撓みが生ずるように各
々に取付けられている。ばねは、間隔をおかれた個所で
リベット等により軸受レース及び支え構造の外側に取付
けられた別体構造である。この特別な軸受はそれと一体
のダンパを備えていない。

本発明によれば、昆−の環状要素内で制動作用及びその
整調のためのばね作用の双方が行われる一体構造が得ら
れる。加えて、ケージ形ばねも他の軸線方向に延びる装
置も必要とせず、従ってまた使用される軸の長さが減ぜ
られ得る。本装置はそのダンパボディ内のダンパ腕及び
揺動支点の設計により所望の制動及びばね力特性を得る
べく整調され得る。

会」Ｉυ」！ 本発明の目的は、ターボ機械の軸及び軸受を支えるのに
使用するための可撓性の制動作用付き軸受組立体を提供
することである。

本発明の他の目的は、軸を所定の位置に保持し、しかも
制動作用及びばね作用の双方を生じ得る単一の一体装置
を提供することである。

本発明の別の目的は、所望の共振周波数を制動すように
整調され得るダンパを提供することである。

本発明の他の目的は、軸の長さが最小ですみ、従ってタ
ーボ機械のトータルコストを低減し得るダンパーばね複
合体を提供することである。

本発明の別の目的は、スクイーズ膜を使用して制動効果
を増幅し得る軸受組立体の一部分としてスクイーズ膜ダ
ンパを提供することである。

本発明の他の目的は、軸の軸受を潤滑するのに利用され
る液と同一の制動液を利用するスクイーズ膜形式のダン
パを提供することである。

本発明の別の目的は、ターボ機械に使用するため安全で
、経済的で、信頼性が高く、組立及び製造が容易なダン
パーばね複合体を提供することで′　　ある。

他の目的は好ましい実施態様の説明から明らかになろう
。

本発明の前記及び他の目的は、本発明の好ましい実施態
様によれば、軸受内に保持されている回転軸の確実な保
持を保障するための可撓性の制動作用付き軸受組立体を
設けることにより達成される。この組立体は、軸受及び
軸を受入れ得る寸法の軸線方向の孔を有する弾性材料か
ら形成された環状ダンパ手段を含んでおり、前記ダンパ
手段はダンパの表面と横方向に延びているダンパスロッ
トとの間に郭定されている少なくとも一つのダンパ腕を
含んでいる。ダンパを確実に保持するための保持器およ
びダンパに制動液を供給するための手段も開示されてい
る。追加的に、ダンパを通じて保持器に加えられる力を
局所化するための揺動支点手段も開示されており、この
揺動支点手段はダンパ手段の変位を制動するためダンパ
腕の複雑な変位を生じさせるべくダンパ腕に対して相対
的に配置されている。

代替的に、回転軸及び軸受を取付けるのに用いられ、前
記軸及び軸受内の振動を減衰させるべく作用するダンパ
ーばね複合体が開示されている。

この複合体は、軸及び軸受を受入れ得る寸法のほぼ円筒
状の内面及びほぼ円筒状の外面を有する内孔を郭定して
いる環状ダンパボディと、ダンパボディの一部分から形
成されており、ダンパボディの円筒状の表面からダンパ
ボディの内部へ延びているスロットとダンパボディの円
筒状の表面とにより郭定されており、それによりダンパ
ボディの残りの部分とは別に変位させられ得る少なくと
も一つのダンパ腕とを含んでおり、前記スロ・７トは、
ダンパ及びばねの複合体に力が加えられた時に、該複合
体が物理的に変位させられ且つ前記変位に抗するばね力
を生ずるように、また前記ダンパ腕がダンパボディに対
して相対的に変位させられるように、制動液を受入れ得
る寸法にされており、前記変位が前記スロット内に入れ
られている液の変位を生じさせて、変位により発生され
た力と反対方向に粘性力を発生させることにより制動効
果を生ずる。

ましい−１の一■ 本発明を、ここでは、三つのダンパ腕、共同作用するス
ロット及びダンパバッドを含んでいるダンパを参照して
説明する。種々の構成要素の個数及び幾何学的形状の選
定は特定の用途及び所望の効果（例えば共振条件で最も
有効であるべきシステムの整調）に関係する。加えて、
ここで軸及び軸受の組合わせとは、スリーブ軸受、ロー
ラー軸受、ボール軸受その他の任意の形式の軸受と軸と
の組合わせを意味するものとする。この軸受は、ダンパ
が軸及び軸受の組合わせのセンタリング及び振動力の制
動の双方の作用をし得るように、軸の変位をダンパに伝
達し得るものでなければならない。

先ず第１図を参照すると、一括して参照符号１０を付さ
れている軸及び軸受は外面１２を有する。ダンパ２０は
環状であり、軸及び軸受を支え且　　　＼、つ所望の弾
性力及び制動力を生ずるために必要な幅（紙面に対して
垂直な寸法）を有する。ダンパ２０はダンパボディを有
し、それからダンパ腕２４が形成されている。第１図中
に示されているように、三つのダンパ腕２４が設けられ
ている。各ダンパ腕は、ダンパの外面からダンパの内部
へ横方向に延びているダンパスロット３４とダンパの外
面との間に郭定されている。各ダンパ腕は、ダンパの外
面に隣接して位置する外端とダンパの内部に隣接して位
置する内端とを有する。ダンバスロフトはダンパの全幅
に延びており、また制動液で満たされている。送りコン
ジット３２はダンパの外周から内方にチャネル３０へ延
びており、このチャネルはダンパスロット３４に接続さ
れており且つダンパの幅にわたって延びている。こうし
て、潤滑液でもある制動液が送りコンジットを通じてチ
ャネルへ供給され且つチャネルからダンパの全幅を横切
り且つダンパスロット３４を通じて分配され得る。送り
コンジット３２の少なくとも一つは、７１ＪＳ液が軸受
に供給され得るように、追加的にチャネル３０からダン
パの内面２２へ延びているものとして示されている。

保持器５０はダンパの周縁に配置されているものとして
示されており、また潤滑液供給溝５２を含んでおり、そ
れを通じて／Ｉｌ／ｆｋ液がダンパに供給され得る。ａ
滑液供給湯５２に接続されて、Ｏリングシール５５によ
り取付けられた送りコンジット５４が示されており、こ
うして／ｌ１ｌＩ滑液は圧力下に／ｌ１ｉ１滑液供給冴
からダンパの送りコンジットへ、またそこからチャネル
及びダンパスロットへ供給され得る。追加的に送りコン
ジット５８を経て、潤滑液は潤滑液供給溝５２からダン
パの外面と保持器の内面との間に形成されているダンパ
間隙３６へ供給される。ダンパパッド２６は保持器の内
面と係合するべくダンパの外面から外方に延びているも
のとして示されており、一つのダンパパッドが各ダンパ
腕に対して延びている。ダンパから々　　　　　　　　
　　　保持器へ伝達される力はすべてこのダンパパッド
を通じて伝達される。

吐出しコンジット５６はダンパスロット３４の外端に隣
接して配置されているものとして示されており、こうし
て潤滑液はこの個所でダンパスロットから吐出され得る
。この−図面では見られないが、潤滑液は第２図中に示
されているように潤滑液吐出し溝５９へ向かわせられる
。こうして潤滑液は内方に供給溝５２から送りコンジッ
ト５４を通じて送、リコンジソト３２へ向かわせられ、
チャネル３０及びダンパスロット３４を通り、次いで外
方に吐出しコンジット５６を通じて潤滑液吐出し溝５９
へ向かわせられる。追加的に潤滑液は送りコンジット５
８を通じてダンパ間隙３６内へ、またそこから吐出しコ
ンジット５６へ供給される。こうして一定供給量の潤滑
液（制動／＆）が装置内の種々のスロット及び間隙へ供
給される。

第２図を参照すると、線２−２に沿う第１図の断面図が
示されている。保持器５０はほぼ長方形の断面を有する
ものとして示されており、またダンパを受は入れるため
の開口を郭定している。潤滑液供給溝５２は、潤滑液を
送りコンジット３２へ供給するべく送りコンジット３２
と合致して配置されている送りコンジット５４に接続さ
れているものとして示されている。０リングシール５５
がこの接続部をシールするために設けられている。潤滑
液吐出し溝５９が示されているが、それにｒａｉ液を供
給するためのコンジットはこの図では見えない。追加的
に、第２図に示されているように、ｔＩＩＪ滑液はダン
パの送りコンジット３２を通して、ダンパの全幅にわた
って延びているチャネル３０内へ供給される。このチャ
ネル３０からｍｓ液はダンパスロット３４へ供給される
。

次に第３図を参照すると、本発明によるダンパの作動の
仕方を説明するため、作゛用する力及びそれに伴う変位
が示されている。第３図中に示されているように、チャ
ネル３０は断面が円形であり、またわずかな曲率を有す
るダンパスロット３４に接続されている。ダンパスロッ
ト３４は直線状であってもよい。ダンパ間隙３６及びダ
ンパパッド２６が追加的に保持器５０の内側に示されて
いス 第３図中で実線は、軸及び軸受から力が与えられる以前
のダンパ及びダンパ腕の位置を示す。鎖線は圧縮力が加
えられた後の種々の構成要素の位置を示す。追加的に、
ダンパパッド２６の角度位置が、チャネル３０の中心を
通る半径線とダンパパッド２６の中心を通る半径線との
間の角度Ａと、ダンパパッド２６の中心を通る半径線と
ダンパ腕の端を通る半径線との間の角度Ｂとにより示さ
れている。図示されているように、角度Ｂは角度Ａより
もはるかに大きい。

軸及び軸受が点Ｙに於てダンパの内面に力Ｆを加えると
、ダンパは鎖線で示されている位置ま′で距離Ｅだけ変
位させられる。力Ｆを釣り合わせるため、等大の力Ｆが
保持器５０によりダンパパ・ノドに加えられる。ダンパ
と保持器との間の接触点はダンパパッドの所の接触点に
限られているので、すべての力はこれらの点に局所化さ
れる。

ダンパパッド２６はさらに、力が加えられた時にダンパ
腕に対する揺動支点としての役割をする。チャネル３０
及びダンパスロットの内端部分は、力が加えられた時に
内方に変位させられる。追加的に、ダンパ腕と保持器と
の間の間隙が参照符号へを付されている円弧部分に於て
減ぜられる。

しかし、ダンパパッド２６が揺動支点としての役割をす
るので、ダンパ腕の一部分が外方に変位させられるにつ
れて、ダンパ腕の大部分は内方に変位させられる。従っ
て、鎖線により示されているように、ダンパボディの保
持器が外方に変位させられるにつれて、ダンパ腕２４は
ダンパの中心に向かって移動する。参照符号Ｃを付され
ている距離は、力が加えられる以前のダンパスロットの
幅である。その特定位置において、力か加えられた時、
幅が距離りに減ぜられる。ダンパ腕の端点Ｘが、力が加
えられる時のダンパの移動距離Ｅの少なくとも２倍だけ
移動するように、適当に構成要素を配置することにより
、制動効果を増幅させることができる。

追加的に、休止位置（力が加えられていない時の位置）
に於けるダンパ腕と保持器との間の間隙Ｇが、力が加え
られている時には、距離Ｈに増大する。従って、力が加
えられるにつれて制動液を変位させる多くの移動面が存
在する。これらの面のいくつかがダンパの実際の変位よ
りも大きく変位させられるので、制動効果の増幅が達成
される。追加的に、ダンパ腕は、軸受及び軸のセンタリ
ングのための力を及ぼし且つ制動を整調するばねとして
の役割もする。ダンパ自体の材料がその弾性によりばね
として作用するだけでなく、ダンパスロットにより郭定
されており揺動支点に対して相対的に作用するダンパ腕
の組み合わせもチャネルの回りに揺動される追加的なば
ね力を生ずる。

こうして、増幅された制動作用と小形化且つ軽量化され
たばねの作用との双方を有するダンパにより、種々の臨
界速度を越えて回転する串かを支えることができる。

以上に於ては本発明を特定の好ましい実施例について説
明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はダンパ及び保持器の正面図である。 第２図は線２−２に沿う第１図の部分的断面図である。 第３図は休止位置及びカを加えられた位置で、作用する
力及びダンパの位置を示す部分的正面図である。 １０・・・軸及び軸受、１２・・・外面、２ｏ・・・ダ
ンパ、２２・・・内面、２４・・・ダンパ腕、２６・・
・ダンパパッド（揺動支点）、３ｏ・・・チャネル、３
２・・・送りコンジット、３４・・・ダンパスロット、
３６・・・ダンパ間隙、５０・・・保持器、５２・・・
潤滑液供給溝、５４・・・送りコンジット、５５・・・
０リングシール、５６・・・吐出しコンジット、５８・
・・送りコンジット、５９・・・潤滑液吐出し溝 特許出願人　　エリオツド・ターボマシナリー・カンパ
ニー・インコーホレイテラ ド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸受内に保持されている回転軸の確実な保持を保
   障するための可撓性の制動作用付き軸受組立体に於て、 軸受及び軸を受入れ得る寸法の軸線方向の孔を有する弾
   性材料から形成された環状ダンパ手段を含んでおり、前
   記ダンパ手段はその表面と横方向に延びているダンパス
   ロットとの間に郭定されている少なくとも一つのダンパ
   腕を含んでおり、ダンパを確実に保持するための保持器
   と、 ダンパに制動液を供給するための手段と、 ダンパを通じて保持器に加えられる力を局所化するため
   の揺動支点手段とを含んでおり、前記揺動支点手段はダ
   ンパ手段の変位を制動するためダンパ腕の複雑な変位を
   生じさせるべくダンパ腕に対して相対的に配置されてい
   ることを特徴とする軸受組立体。
2. （２）回転軸及び軸受を取付けるのに用いられ、前記軸
   及び軸受内の振動を制動するべく作用するダンパーばね
   複合体に於て、 軸及び軸受を受入れ得る寸法のほぼ円筒状の内面及びほ
   ぼ円筒状の外面を有する内孔を郭定している環状ダンパ
   ボディと、 ダンパボディの一部分から形成されており、ダンパボデ
   ィの円筒状の表面からダンパボディの内部へ延びている
   スロットとダンパボディの円筒状の表面とにより郭定さ
   れており、それによりダンパボディの他の部分とは異な
   って変位させられ得る少なくとも一つのダンパ腕とを含
   んでおり、前記スロットは、ダンパーばね複合体に力が
   加えられた時に、該複合体が物理的に変位させられ且つ
   前記変位に抗するばね力を生ずるように、また前記ダン
   パ腕がダンパボディに対して相対的に変位させられるよ
   うに、制動液を受入れ得る寸法にされており、前記変位
   が前記スロット内に入れられている液の変位を生じさせ
   て、制動効果を生ずることを特徴とするダンパーばね複
   合体。