JP7630907B2 - 向上した効率のジャーナル軸受 - Google Patents

Description

本発明は、軸受に関する。

（関連出願の相互参照）
本非仮実用特許出願は、２０１７年４月６日出願の米国仮特許出願第６２／４８２，２７９号（特許文献１）の出願利益を主張する。
多くの種類の軸受が存在する。ティルティング・パッド・ジャーナル軸受は、典型的には、十分な動作のため流体膜に依拠する。しかし、そのような軸受における流体膜の温度及び軸受の表面温度は、軸受の性能及び寿命に大幅に影響を及ぼすことがある。したがって、流体と直接接触し得る軸受の表面を冷却する試みがなされている。例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第６，４８５，１８２号（特許文献２）は、側路冷却部を有するスリーブ軸受を開示している。更に、米国特許第８，１２３，４０９号（特許文献３）、同第５，７４３，６５７号（特許文献４）及び同第４，５９７，６７６号（特許文献５）並びに米国特許出願第１４／４６０，４１８号（特許文献６）、同第１４／２１０，３３９号（特許文献７）は、本開示の１つ又は複数の態様に関連する背景とし得る様々な軸受を開示している。より高温及びより高い単位荷重での動作を可能にするため、従来の軸受表面材料からの代替材料がジャーナル軸受内で使用されている。したがって、より高温及びより高い単位荷重での動作は、より動力損失の少ない、より小さな軸受を可能にする。他の特徴と共に、例えば、米国特許第４，５９７，６７６号は、動力損失を低減するため、更なる動力損失の節減を可能にする代替材料を開示している。

米国仮特許出願第６２／４８２，２７９号 米国特許第６，４８５，１８２号 米国特許第８，１２３，４０９号 米国特許第５，７４３，６５７号 米国特許第４，５９７，６７６号 米国特許出願第１４／４６０，４１８号 米国特許出願第１４／２１０，３３９号

向上した効率のジャーナル軸受を提供すること。

したがって、本発明の目的は、向上した効率のジャーナル軸受を提供することである。

本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、実施形態を示し、説明と共に、方法及びシステムの原理を説明する役割を果たす。

後縁冷却軸受の例示的実施形態の斜視図である。 図１に示す後縁冷却軸受の実施形態の軸方向断面図である。 図１に示す後縁冷却軸受の実施形態の径方向断面図である。 図１に示す実施形態の、ジャーナル・パッドに隣接する一部分に対する詳細な斜視図である。 従来の金属軸受材料を利用する（非金属材料を用いない）ハイブリッド軸受の例示的態様の斜視図である。 図５のハイブリッド軸受の軸方向面図である。 図５及び図６に示すハイブリッド軸受の、軸受の長手方向軸に沿った断面図である。 図５～図７Ａに示すハイブリッド軸受の別の断面図である。 図５～図７Ｂに示すハイブリッド軸受の、軸受の径方向平面に沿った断面図である。 固定パッド上に配置した非金属材料を伴う別のハイブリッド軸受の斜視図である。 図８Ａに示すハイブリッド軸受の、軸受の長手方向軸に沿った断面図である。 図８Ａ及び図８Ｂに示すハイブリッド軸受の、軸受の径方向平面に沿った断面図である。 別のハイブリッド軸受の斜視図であり、非金属材料は、固定パッド上に配置され、潤滑方向は定められている。 別のハイブリッド軸受の斜視図であり、非金属材料は、ティルト・パッド上に配置されている。 ハイブリッド軸受のワイヤフレーム図であり、潤滑方向は定められ、ティルト・パッド上に表面特徴部を有する。 別のハイブリッド軸受の斜視図であり、非金属材料は、固定パッド及びティルト・パッド上に配置されている。 図１２Ａに示すハイブリッド軸受の、軸受の長手方向軸に沿った断面図である。 図１２Ａ及び図１２Ｂに示すハイブリッド軸受の、軸受の径方向平面に沿った断面図である。 別のハイブリッド軸受の斜視図であり、ティルト・パッドは、非金属材料から構成することができる。

本方法及び装置を開示、説明する前に、方法及び装置は、特定の方法、特定の構成要素又は特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明する目的にすぎず、限定を意図しないことも理解されたい。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される単数形「１つの（“ａ”、“ａｎ”及び“ｔｈｅ”）」は、文脈が他の場合を明確に規定しない限り、複数の指示対象を含む。本明細書において、範囲は、「おおよその」１つの特定の値から、及び／又は「おおよその」別の特定の値までとして表すことができる。そのような範囲を表す際、別の実施形態は、この１つの特定の値から及び／又はこの他の特定の値までを含む。同様に、値を近似値として表す際、先行する「約」の使用により、特定の値は別の実施形態を形成することを理解されたい。範囲のそれぞれの終了点は、他の終了点に関係して有意であり、他の終了点から独立していることを更に理解されたい。

「任意選択」又は「任意選択に」は、その後に説明する事象又は状況が、生じても、生じなくてもよく、その説明は、前記事象又は状況が生じる例、及び前記事象又は状況が生じない例を含むことを意味する。

本明細書の説明全体及び特許請求の範囲にわたって、語「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」並びに「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」等の当該語の変形体は、「限定はしないが、～を含む」を意味し、例えば、他の構成要素、整数又はステップを除外することを意図するものではない。「例示的」は、「～の一例」を意味し、好ましい又は理想的な実施形態の表示を伝えることを意図しない。「等」は、制限的な意味で使用されるが、説明の目的で使用される。

開示する方法及び装置の実施に使用することができる構成要素を開示する。これら及び他の構成要素を本明細書で開示する。これら構成要素の組合せ、サブセット、相互作用、群等を開示する際、様々な各個の及び集合的な組合せ並びにこれらの入れ替えに対する特定の言及は、明示的に開示しない場合があるが、それぞれは、全ての方法及び装置に対して具体的に企図され、本明細書で説明されることを理解されたい。このことは、限定はしないが、開示する方法におけるステップを含む本出願の全ての態様に適用される。したがって、実施し得る様々な更なるステップがある場合、これら更なるステップのそれぞれは、開示する方法のあらゆる特定の実施形態又は実施形態の組合せで実施し得ることを理解されたい。

本発明の方法及び装置は、好ましい態様に対する以下の詳細な説明、明細書に含まれる例、図面並びに上記及び以下の説明を参照することによって、より容易に理解することができる。軸受及びハイブリッド軸受１０’という用語は、構造の構成及び／又は対応する構成要素、態様、特徴、機能、方法及び／又は材料等の一般性を指す場合、別段に明確に述べない限り、互換的に使用することができる。

本開示の様々な態様を詳細に説明する前に、本開示は、その適用例において、以下の説明又は図面で示す構成要素の構造及び配置の詳細に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施又は実行することができる。同様に、デバイス又は要素の向きに関して本明細書で使用する語法及び用語（例えば、「前」、「後」「上」、「下」、「上部」、「底部」等のような用語等）は、説明を単純化するために使用するにすぎず、言及したデバイス又は要素が特定の向きのみを有さなければならないことを示さない又は暗示しないことを理解されたい。更に、「第１」、「第２」及び「第３」等の用語は、本明細書及び添付の特許請求の範囲において説明の目的で使用し、相対的な重要性又は有意性を示さない又は暗示しない。

次に、図面を参照する。同様の参照番号は、いくつかの図面を通じて同一又は対応する部品を示し、図１は、後縁冷却軸受１０の例示的実施形態の斜視図を提供する。図示のように、後縁冷却軸受１０は、１つ又は複数のパッド２０を含むことができ、１つ又は複数のパッド２０は、後縁冷却軸受１０内に形成した穴１４の周囲に置かれる。図１に示す例示的な実施形態では、パッド２０は、ジャーナル・パッド２０として構成することができるが、本開示の範囲をそのように限定するものではない。したがって、本明細書で使用する用語「ジャーナル・パッド」は、本開示に従って構成するパッド２０を指す際、ジャーナル・パッドを有する後縁冷却軸受１０に本開示の範囲を決して限定するものではない。図１に示す例示的実施形態は、ティルティング・パッド・ジャーナル軸受を主に対象とするが、本明細書で開示し、請求する後縁冷却軸受１０はそのように限定されず、限定はしないが、ティルティング・パッド・スラスト軸受又はジャーナル軸受を含め、一方向又は双方向性であるかにかかわらず、冷却を必要とし得るあらゆる軸受に拡張される。

図１に示す後縁冷却軸受１０の例示的実施形態を指す際、各ジャーナル・パッド２０は、前縁２２及び後縁２４を含み、これらの区別は、少なくとも、後縁冷却軸受１０と相互作用する回転体（例えばシャフト）の回転方向に応じて変化し得る。図１において、説明の目的で、回転方向に関する言及は、反時計回りであり、このため、見えている２つのジャーナル・パッド２０の左側は、ジャーナル・パッド２０の後縁２４を備え、右側は、ジャーナル・パッド２０の前縁２２を備える。図１に示すもの等の軸受において、ジャーナル・パッド２０の後縁２４が、最も薄い流体膜及び最も高温を受けることが多い。

後縁冷却軸受１０の例示的実施形態の軸方向断面図を図２に示し、図３は、その径方向断面図を提供する。特に図３を参照すると、後縁冷却軸受１０のこの実施形態は、機械筐体１１と係合して示され、キャップ１１ａが、後縁冷却軸受１０にわたり配置されていることが理解されよう。参照する目的で、図３の湾曲矢印は、（断面図の左から右側に見ると）時計回りであるシャフトの回転方向を示し、この回転方向は、以下で更に詳細に説明する前縁２２及び後縁２４の定義に影響を及ぼす。この例示的実施形態は、２部品設計として構成することができ、後縁冷却軸受は、上部分５２及び底部分５４から構成される主本体５０を含み、上部分５２及び底部分５４は、上部分１２ａ及び／又は底部分１２ｂにおいて１つ又は複数の締結具１５及び対応する開口（ねじ切りしても、しなくてもよい）を介して互いに係合することができる。多くの適用例では、底部分５４は、機械筐体１１に取り付けることができる。あらゆる適切な構造及び／又は方法を使用し、後縁冷却軸受１０を機械及び／又は機械筐体１１に取り付けることができ、これら適切な構造及び／又は方法には、限定はしないが、機械式締結具（例えば、ねじ、ボルト等）、締まりばめ、化学接着剤、溶接及び／又はそれらの組合せを含む。更に、あらゆる適切な構造及び／又は方法を使用し、上部分５２を主本体５０の底部分５４に取り付けることができ、これら適切な構造及び／又は方法には、限定はしないが、機械式締結具（例えば、ねじ、ボルト等）、締まりばめ、化学接着剤、溶接及び／又はそれらの組合せを含む。

他の実施形態では、後縁冷却軸受１０は、単一の一体構造として構成することができ、また他の実施形態では、後縁冷却軸受は、３つ以上の部品で構成することができる。したがって、本開示の範囲は、後縁冷却軸受１０の構成に使用する部品数によって限定されず、限定はしないが、単一の一体主本体５０を使用する実施形態、及び互いに係合して主本体５０を形成する２つ以上の部品を使用する実施形態に拡張される。

図２を参照すると、端板４０は、主本体５０の軸方向面の両方に隣接して配置することができる。両方の端板４０は、図２に示すように、１つ又は複数の締結具１５を介して主本体５０に取り付けることができる。しかし、あらゆる適切な構造及び／又は方法を使用し、端板４０を主本体５０に取り付けることができ、これら適切な構造及び／又は方法には、限定はしないが、機械式締結具（例えば、ねじ、ボルト等）、締まりばめ、化学接着剤、溶接及び／又はそれらの組合せを含む。各端板４０は、その内径部が、シャフトの直径部に比較的かなり近接して配置されるように構成することができ、シャフトの直径部周囲に、後縁冷却軸受１０を配置することができる。端板４０の内径部とシャフトの直径部との間の間隙は、潤滑剤が、この間隙の点で、後縁冷却軸受１０から出ることができるように選択し得ることが企図される。いくつかの実施形態の場合、この間隙は、１０ミリメートル（ｍｍ）に構成することができるが、他の実施形態では、この間隙は、１０ｍｍを超え、また他の実施形態では、１０ｍｍ未満である。したがって、本開示の範囲は、この間隙によって決して限定されず、限定はしないが、潤滑剤が後縁冷却軸受１０から出るのを可能にする全ての代替構成に拡張される。本明細書で使用する用語「潤滑剤」及び「流体」は、後縁冷却軸受１０のあらゆる実施形態での使用が有益であり得るあらゆる流体に対して互換的、全般的に使用することができる。

主本体５０及び端板４０は、主本体５０の両側で円環４２を形成するように構成することができる。主本体５０は、中に形成した１つ又は複数の通路５１を含むことができ、１つ又は複数の通路５１は、図２に示す後縁冷却軸受１０の例示的実施形態の場合、後縁冷却軸受１０を周囲に配置することができるシャフトの回転軸に対して軸方向に向けることができる。主本体５０内に形成した通路５１のうち１つ又は複数は、主本体５０の軸方向面の両側に隣接して形成した両方の円環４２と流体連通することができる。

１つ又は複数のシャンク３４は、様々な回転位置で、主本体５０の内径に沿って主本体５０に取り付けることができる。後縁冷却軸受１０の例示的実施形態では、２つのシャンク３４は、各ジャーナル・パッド２０と関連付けることができ、合計４つのジャーナル・パッド２０及び８つのシャンク３４を含むことができるようにする。しかし、図示しない後縁冷却軸受１０の他の実施形態では、異なる数のシャンク３４を各ジャーナル・パッド２０と関連付けることができる。したがって、本開示の範囲は、後縁冷却軸受１０のあらゆる他の要素の数に対するシャンク３４の数によって決して限定されない。更に、ジャーナル・パッド２０の数、相対的な配置及び／又は構成は、後縁冷却軸受１０の一実施形態から次の実施形態まで変更することができ、後縁冷却軸受１０のいくつかの実施形態は、限定はしないが、６つのジャーナル・パッド２０、８つのジャーナル・パッド２０又は奇数のジャーナル・パッドを含むことができる。したがって、本開示の範囲は、ジャーナル・パッド２０の数、向き及び／又は構成によって決して限定されない。

例示的実施形態では、図２に最良に示すように、（軸方向に向けることができる）１つ又は複数の締結具１５を使用し、各シャンク３４を主本体５０と係合及び／又は固着することができる。しかし、あらゆる適切な構造及び／又は方法を使用し、各シャンク３４を主本体５０と係合及び／又は固着することができ、これら適切な構造及び／又は方法には、限定はしないが、機械式締結具（例えば、ねじ、ボルト等）、締まりばめ、化学接着剤、溶接及び／又はそれらの組合せを含む。

各シャンク３４の近位端部は、主本体５０内に配置することができ、シャンク３４の内側経路が、主本体５０内に形成した通路５１の１つ又は複数と流体連通し得るようにする。各シャンクの遠位端部は、噴霧棒３０に取り付けることができ、噴霧棒３０の内側経路が、シャンク３４の内側経路と流体連通し得るようにする。したがって、（後縁冷却軸受１０の特定の用途に適切なあらゆる潤滑剤供給方法及び／又は装置を使用して加圧することができる）潤滑剤は、円環４２及び／又は本体５０内の通路５１に供給することができ、この潤滑剤は、シャンク３４の内側を通過し、シャンク３４と係合した噴霧棒３０に至ることができる。限定せずに、他の方法及び／又は装置を使用し、潤滑剤及び／又は流体を噴霧棒３０に供給することができ、本明細書で図示および説明する方法及び／又は装置は、説明のためにすぎず、本開示の範囲に対する限定を意味するものではない。

複数のジャーナル・パッド２０は、様々な位置で、主本体５０の内径の周囲で離間することができる。やはり、後縁冷却軸受１０の例示的実施形態は、主本体５０の周囲に等間隔に離間した４つのジャーナル・パッド２０を含むことができるが、本開示の範囲は、そのように限定されず、ジャーナル・パッド２０の数、相対的な配置、向き及び／又は構成は、限定せずに、後縁冷却軸受１０の一実施形態から次の実施形態まで変更することができる。

例示的実施形態では、各ジャーナル・パッド２０は、ボール－ソケット構成を介して主本体５０に取り付けることができる。そのような実施形態では、ジャーナル・パッド２０は、ジャーナル・パッド２０の円周方向外面上にボール２８と共に形成することができ、このボール２８は、主本体５０内に形成したソケット５６に対応する。この構成は、ジャーナル・パッド２０が主本体５０に対して移動及び／又は傾くことを可能にする。しかし、後縁冷却軸受１０の他の実施形態は、主本体に対してジャーナル・パッド２０を移動及び／又は傾きを可能にする他の特徴部（例えば、主本体５０内に形成した、ジャーナル・パッド２０を係合する軸方向隆起部）を使用する。したがって、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、主本体５０と任意のジャーナル・パッド２０との間の相対的な移動及び／又は傾きを可能にするのに使用される方法及び／又は構造によって決して限定されない。

噴霧棒３０は、ジャーナル・パッド２０の後縁２４に隣接して配置することができ、このことは、図１に示し、図４により詳細に示す。噴霧棒３０は、ジャーナル・パッド２０の前縁２２上に配置することもできる。例示的実施形態では、図２の上部分に示す噴霧棒３０は、ジャーナル・パッド２０の前縁２２に隣接して配置するように構成することができる。例示的実施形態に関する図３に示すように、１２時、３時、６時及び９時の位置の最も近くに配置した噴霧棒３０は、ジャーナル・パッド２０の前縁２２に隣接して配置されるように構成することができ、残りの４つの噴霧棒３０は、ジャーナル・パッド２０の後縁２４に隣接して配置されるように構成することができる。

両方の噴霧棒３０は、シャンク３４に取り付けることができ、シャンク３４は、既に説明したように、後縁冷却軸受１０の主本体５０に取り付けることができる。ジャーナル・パッド２０の後縁２４に隣接する噴霧棒３０は、ジャーナル・パッド２０の後縁２４の方に流体を向けるように構成することができ、いくつかの実施形態では、更に詳細に以下で説明するように、後縁面２５の方に直接向けることができる。各噴霧棒３０及び／又はシャンク３４は、１つ又は複数の開口３２を中に形成することができ、開口３２は、１つ又は複数の特定の方向で、特定の流体流れ特性（例えば、速度、体積流量等）を伴って、開口３２にわたる既知の圧力降下で、噴霧棒３０及び／又はシャンク３４の内部経路から外側に流体の流れを向けるように構成することができる。いくつかの実施形態では、ジャーナル・パッド２０の前縁２２に隣接して配置した噴霧棒３０及び／又はシャンク３４は、２つのセットの開口３２により構成することができ、第１のセットの開口３２は、シャフトから既存の潤滑剤を除去するように構成することができ、第２のセットの開口３２は、作用表面２６及び／又はシャフトにきれいな潤滑剤を供給するように構成することができる。しかし、後縁冷却軸受１０の他の実施形態は、限定せず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、あらゆる噴霧棒３０及び／又はシャンク３４内に異なる構成の開口３２を有することができる。例えば、後縁冷却軸受１０の例示的実施形態は、個別要素として、前縁２２と関連付けられた噴霧棒３０、及び後縁２４と関連付けられた噴霧棒３０を示す。しかし、本明細書には図示しない後縁冷却軸受１０の他の実施形態では、単一噴霧棒３０内に複数の開口３２を構成し、本明細書で開示する噴霧棒３０としての機能及び／又は更なる機能、並びに噴霧棒３０内の開口の構成のいずれかを提供することができる。即ち、単一噴霧棒３０及び／若しくはその中の開口３２（並びに／又はシャンク３４及び／若しくはその中の開口３２）は、限定せず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、シャフト、前縁２２、後縁２４、後縁面２５、及び／又はそれらの組合せに流体の流れを向けるように構成することができる。

ジャーナル・パッド２０は、前述のように前縁２２及び後縁２４を含むことができる。更に、ジャーナル・パッド２０は、ジャーナル・パッド２０の作用表面２６上に１つ又は複数の外形部（図示せず）を含むことができる。潤滑剤経路（図示せず）は、ジャーナル・パッド２０の内側部分に形成し、特定の動作条件下、潤滑剤を作用表面２６及び／又は作用表面２６内に形成した外形部に向けることができる（又は潤滑剤経路は、後縁冷却軸受の特定の実施形態に応じて、形成しなくてもよい）。しかし、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、後縁冷却軸受１０で使用されるジャーナル・パッド２０内のあらゆる外形部及び／又は潤滑剤経路の数、構成及び／又は向きによって決して限定されない。更に、１つ又は複数のジャーナル・パッド２０は、それぞれの温度センサを収容するように構成した穴と共に形成することができる。しかし、そのような穴及び／又はそれぞれの温度センサの有無は、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、本開示の範囲を決して限定するものではなく、本明細書で開示し、請求する後縁冷却軸受１０は、温度センサを有するジャーナル・パッド２０及び温度センサのないジャーナル・パッド２０の両方に拡張される。

図示のように、後縁面２５は、上の１つ又は複数の溝２５ａと共に形成することができる。溝２５ａは、複数の開口３２を有する噴霧棒３０に隣接することができ、複数の開口３２は、噴霧棒３０の長さに沿って形成され、開口３２の実施形態は、上記で既に詳細に説明した。いくつかの実施形態では、後縁面２５に隣接する噴霧棒３０内の開口３２は、溝２５ａと位置合わせすることができ、１つの開口３２が、後縁面２５内の１つの溝２５ａに対応し、対応する溝２５ａに流体を直接供給するようにする。これら噴霧棒３０及び／又は噴霧棒３０内に形成した（若しくはシャンク３４内に形成した）開口３２は、溝に衝突する潤滑剤の速度を増大させるように構成することができ、潤滑剤とジャーナル・パッド２０との間の熱伝達の速度及び／又は量を増大させるようにする。

溝２５ａは、潤滑剤が熱エネルギーをパッド２０と交換するように作用し得る表面積を増大させるように働くことができる。概して、より溝２５ａが深いほど、熱交換のための表面積はより多い。しかし、ジャーナル・パッド２０の部分から材料を除去すると、ジャーナル・パッド２０の剛性及び／又は構造完全性を損なうことがある。

したがって、溝２５ａに対する最適な構成は、後縁冷却軸受１０の一実施形態から変更され、最適な構成には、ジャーナル・パッド２０の所望の熱伝達と、所望の構造完全性及び／又は撓みに対する抵抗との釣り合いが関与し得る。したがって、１つ又は複数の溝２５ａの特定の数、向き、相対的な位置、形状、幾可学的形状、寸法、構成等は、冷却軸受１０の一実施形態から次の実施形態まで変更することができ、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、本開示の範囲に決して限定するものではない。更に、あらゆる所与の後縁面２５内に形成した溝２５ａは、同一及び／又は均一である必要はない。噴霧棒３０、シャンク３４並びに／又は、噴霧棒３０及びシャンク３４上の開口３２の配置は、流体を溝２５ａに効率的に送出するように構成することができ、溝２５ａ上を通過する所与の流体速度構成（例えば、異なる噴霧パターン等）で、所望の量の熱伝達を達成するようにする。

後縁冷却軸受１０、ハイブリッド軸受１０’及びこれらの様々な要素の特定の数、向き、相対的な位置、形状、幾可学的形状、寸法、構成等は、冷却軸受１０の一実施形態から次の実施形態まで変更することができるが、１つの特定の実施形態を説明する。列挙する寸法は、説明の目的にすぎない。約５８０ミリメートル（ｍｍ）の外径を有するシャフトに関し、各端板４０の外径は、１０００ｍｍとすることができ、その内径は、５９０ｍｍとすることができる。主本体５０の軸方向幅は、４９３ｍｍとすることができ、各端板４０の軸方向幅は、４０ｍｍとすることができる。主本体５０の外径は、１１００ｍｍとすることができる。

各ジャーナル・パッド２０の作用表面２６とシャフトとの間の間隙は、０．０５ｍｍとすることができる。各ジャーナル・パッド２０は、径方向寸法が２００ｍｍの厚さであり、シャフトの回転軸に基づく２０から９０度の円弧を取り囲むことができる。各ジャーナル・パッド２０の軸方向寸法は、５２０ｍｍとすることができると共に、各ジャーナル・パッド２０の厚さは、後縁面２５の表面積により決定することができる。

ハイブリッド軸受の例示的態様
次に、図５～図１２、より具体的には図５～図７Ｃを参照すると、図５は、任意の非金属材料１２’をパッド２０ａ’、２０ｂ’のいずれかの上に配置する前の例示的ハイブリッド軸受１０’の斜視図を提供する。一態様では、ハイブリッド軸受１０’は、１つ又は複数の固定パッド２０ａ’及び／又はティルト・パッド２０ｂ’の１つ又は複数の作用表面２６ａ’、２６ｂ’に対して構成することができ、以下で更に詳細に説明するように、特定の適用例に対し従来技術で見られる軸受と比較して、より安全な動作、寿命の増大を保証し、リフト・ポケット特徴部をなくす及び／又は減らすといった目的をもって材料を選択する。これらの様々な材料は、既存の軸受特徴部により組み込むことができ、こうした軸受特徴部には、以下の特許請求の範囲内で示さない限り、限定せず、（既に上で説明した）図１～図４、及び（以下で詳細に説明する）図５～１２に示すもの、並びに回転防止特徴部、リフト・ポケット特徴部、枢動特徴部、固定パッド（複数可）を固着する機構、及び／又は軸受位置合わせ特徴部を含む。

一態様では、高度な材料（高度な材料は、限定はしないが、以下の特許請求の範囲内で示さない限り、エンジニアリング・ポリマー及び硬表面材料を含む）を軸受の他の態様と共に利用し、様々な利点を達成することができる。高度な材料を補完し得るハイブリッド軸受１０’のいくつかの態様は、限定はしないが、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、潤滑方向を定めた噴霧棒３０’及び／又は潤滑ポケット、ハイブリッド軸受１０’の上半部若しくは下半部に隣接する固定パッド２０ａ’、ハイブリッド軸受１０’の上半部若しくは下半部に隣接するティルト・パッド２０ｂ’、作用表面２６ａ’、２６ｂ’上の表面特徴部（複数可）２７’、大型間隙端板４０’並びに／又はそれらの組合せを含み、１つ又は複数のパッド２０ａ’、２０ｂ’において静圧リフト・ポケット特徴部をなくすことを可能にする、並びに／又は始動／停止時、及び動作中のより高い荷重、温度及び／若しくは圧力を可能にする。静圧リフト・ポケット特徴部をなくし、より高い荷重及び／又は温度を可能にすると、動力損失を低減し得る一方で、同時に、適切な軸受寿命を保証することが企図され、これらの全ては、ハイブリッド軸受１０’（以下で更に詳細に説明する代替材料及び／又は非金属材料１２’を伴う）を介して達成することができる。更に、ハイブリッド軸受１０’（以下で更に詳細に説明する代替材料及び／又は非金属材料１２’を伴う）は、故障を生じさせずに、回転シャフトとパッド２０ａ’、２０ｂ’との間をより瞬間的に接触させることを可能にし、不完全な潤滑の境界を容易に生じさせないようにすることが企図される。一般に、ハイブリッド軸受１０’の上側部分上の固定パッド２０ａ’は、動力損失を低減し、軸受表面に揺動をもたらすことが企図される。

一般に、ハイブリッド軸受１０’は、回転シャフトを有する機械の全体的な効率を増大させることができ、これにより、機械の電力消費量を低減することが企図される。一般に、ハイブリッド軸受１０’のための高度な材料の選択は、対応する適用例における従来技術の軸受と比較して、より高い単位荷重、（流体膜適用例では）より薄い膜を可能にする、及び／又はパッド２０ａ’、２０ｂ’の作用表面２６ａ’、２６ｂ’上の特徴部をなくすことが更に企図される。したがって、一態様では、ハイブリッド軸受１０’（以下で更に詳細に説明する代替材料及び／又は非金属材料１２’を伴う）は、従来技術で見られる軸受と比較して、より一層薄い膜及び／又はより高い動作温度を可能にする。

図示のように、ハイブリッド軸受１０’は、主本体５０’を備えることができ、主本体５０’は、前述のように上部分５２’及び底部分５４’として形成することができる。主本体５０’は、主本体５０’の軸方向面の両側で端板４０’に取り付けることができる。複数のねじ及び対応するねじ穴を介しての係合を図示するが、あらゆる適切な構造及び／又は方法を使用し、各端板４０’を主本体５０’と係合及び／又は固着することができ、これら適切な構造及び／又は方法には、限定せず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、機械式締結具（例えば、ねじ、ボルト等）、締まりばめ、化学接着剤、溶接及び／又はそれらの組合せを含む。又は一方若しくは両方の端板４０’は、主本体５０’と一体である。

図５～図７Ｃを更に参照すると、ハイブリッド軸受１０’の主本体５０’は、更に、主本体５０’の外表面上の環状溝５８’と共に形成することもできる。環状溝５８’は、１つ又は複数のシャンク３４’と流体連通することができ、１つ又は複数のシャンク３４’は、前述のように１つ又は複数の噴霧棒３０’と流体連通することができる。したがって、（ハイブリッド軸受１０’の特定の用途に適切なあらゆる潤滑剤供給方法及び／又は装置を使用して加圧することができる）潤滑剤を、本体５０’内の環状溝５８’に供給することができ、この潤滑剤は、シャンク３４’の内側を通過し、シャンク３４’と係合した噴霧棒３０’に至ることができ、潤滑剤が、１つ又は複数のパッド２０ａ’２０ｂ’と接触するようにする。

少なくとも図５～図７Ｃに示すように、ハイブリッド軸受１０’は、固定パッド作用表面２６ａ’を有する少なくとも１つの固定パッド２０ａ’、及びティルト・パッド作用表面２６ｂ’を有する少なくとも１つのティルト・パッド２０ｂ’から構成することができる。図５～図７Ｃに示すハイブリッド軸受１０’は、１つの固定パッド２０ａ’（概して、ハイブリッド軸受１０’の上半部に隣接して配置し得る）、及び２つのティルト・パッド２０ｂ’（概して、ハイブリッド軸受１０’の下半部に隣接して配置し得る）と共に構成することができるが、限定せず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、他の数及び構成の固定パッド２０ａ’及びティルト・パッド２０ｂ’を利用することができる。例えば、ハイブリッド軸受１０’は、２つのティルト・パッド２０ｂ’及び２つの固定パッド２０ａ’と共に構成するか、３つのティルト・パッド２０ｂ’及び１つの固定パッド２０ａ’と共に構成するか、又は４つのティルト・パッド２０ｂ’及び２つのティルト・パッド２０ａ’と共に構成することができる。更に、他の例示的実施形態では、限定せず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、ティルト・パッド２０ｂ’は、ハイブリッド軸受１０’の上半部に隣接して配置することができ、固定パッド２０ａ’は、ハイブリッド軸受１０’の下半部に隣接して配置することができる。

概して、ティルト・パッド２０ｂ’は、少なくとも１つの自由軸で主本体５０’に対して移動可能とすることができる。図示の例示的実施形態では、各ティルト・パッド２０ｂ’は、ボタン構成を介して主本体５０’に取り付けることができる。そのような実施形態では、ティルト・パッド２０ｂ’は、ティルト・パッド２０ｂ’の円周方向外面上にボタン２８’と共に形成することができ、このボタン２８’は、本体５０’の内径上で傾く。そのような構成は、主本体５０に対するティルト・パッド２０ｂ’の移動及び／又は傾きを可能にする。しかし、ハイブリッド軸受１０’の他の実施形態は、主本体５０’に対するティルト・パッド２０ｂ’の移動を可能にする他の特徴部を使用することができる（例えば、主本体５０’内に形成され、ティルト・パッド２０ｂ’を係合する軸方向隆起部、又はボール２８－ソケット５６構成。ボール２８－ソケット５６構成では、図２及び図３で示し、既に説明したように、ボールは、本体５０又はティルト・パッド２０のいずれかの中に形成し、ソケットは、ティルト・パッド２０又は本体５０のいずれかの中に形成することができる）。したがって、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、主本体５０’と任意のティルト・パッド２０ｂ’との間の相対的な移動及び／又は傾きを可能にするのに使用される方法及び／又は構造によって決して限定されない。

上記で説明したように、１つ又は複数の開口３２’を中に形成したシャンク３４’及び関連付けた噴霧棒３０’は、固定パッド２０ａ’及び／又はティルト・パッド２０ｂ’の前縁又は後縁に隣接して配置することができる。複数の噴霧棒３０’と共に構成したハイブリッド軸受１０’の異なる構成は、図９～図１１及び図１３に示し、各ハイブリッド軸受１０’は、固定パッド２０ａ’及び／又はティルト・パッド２０ｂ’のいずれか又は両方に隣接する１つ又は複数の噴霧棒３０’と共に構成することができる。しかし、噴霧棒３０’の最適な配置、構成及び／又は数は、ハイブリッド軸受１０’の一適用例から次の適用例まで変更することができ、ハイブリッド軸受１０’のいくつかの適用例では、噴霧棒３０’は、（少なくとも図８Ａ～図８Ｃ及び図１２Ａ～図１２Ｃに示すように）不要である場合がある。したがって、噴霧棒３０’の有／無、噴霧棒３０’の数、向き、及び／又は構成は、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、本開示の範囲を決して限定するものではない。

図５～図７Ｃに示すハイブリッド軸受１０’の一態様では、１つ又は複数のティルト・パッド２０ｂ’及び／又は固定パッド２０ａ’は、非金属材料１２’により被覆することができるが、図５～図７Ｃは、そのような非金属材料１２’を伴わないハイブリッド軸受１０’を示す。一般に、非金属材料１２’は、ポリマー材料又はセラミック材料として構成することができる。代替的に、１つ又は複数のティルト・パッド２０ｂ’及び／又は固定パッド２０ａ’は、（図１３に示し、以下で更に説明するように）非金属材料１２’から全体を構成することができるか、又は非金属材料１２’挿入体と共に構成することができる。少なくとも図１１～図１２Ｃに示す別の態様では、固定パッド２０ａ’及びティルト・パッド２０ｂ’の両方は、非金属材料１２’で被覆することができる。又は代替的に、固定パッド２０ａ’及びティルト・パッド２０ｂ’の両方は、非金属材料１２’から構成することができるか、又は非金属材料１２’挿入体と共に構成することができる。パッド２０ａ’、２０ｂ’上の非金属材料１２’の特定の位置、構成及び／又は構造は、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、本開示の範囲を決して限定するものではない。

ハイブリッド軸受１０’の別の態様では、非金属材料１２’は、固定パッド作用表面２６ａ’及び／又はティルト・パッド作用表面２６ｂ’の全て又は一部分上に配置することができる。例えば、図８Ａ～図８Ｃに示すハイブリッド軸受１０’の一態様では、非金属材料１２’は、固定パッド作用表面２６ａ’の各側に配置することができ、そのような固定パッド作用表面２６ａ’は、少なくとも３つの異なる部分を備え、各部分は、作用表面２６ａ’、２６ｂ’の表面積の約３分の１を構成する。図示のように、金属材料１４’を外側部分の間に配置することができ、外側部分それぞれの上に、非金属材料１２’が配置される。金属材料１４’を有する固定パッド作用表面２６ａ’の部分は、非金属材料１２’を上に有する固定パッド作用表面２６ａ’の両方の隣接部分よりも、わずかに凹ませ得る（即ち、０．０１ｍｍから５ｍｍだけより大きい直径を有する）ことが企図される。そのような構成は、限定はしないが、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、動力損失の低減を含む様々な利点を含み得ることが企図される。パッド作用表面２６ａ’、２６ｂ’の３つの部分の間の他の割合は、限定せず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、利用することができる。例えば、１つの例示的実施形態では、それぞれ作用表面２６ａ’、２６ｂ’の４分の１を構成する２つの部分は、作用表面２６ａ’、２６ｂ’の２分の１を構成する作用表面２６ａ’、２６ｂ’の別の部分によって分離することができる。同様に、限定せず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、ティルト・パッド作用表面２６ｂ’は、３つの異なる部分で構成することができる。別の例示的な例として、非金属材料１２’は、作用表面２６ａ’、２６ｂ’の軸方向長さ全体にわたり配置することができ、金属材料１４’が、作用表面２６ａ’、２６ｂ’上に存在しないようにする。パッド２０ａ’、２０ｂ’の一方を非金属材料１２’から全体的に構成する例示的実施形態の場合、固定パッド２０ａ’は、非金属材料１２のために固定パッド作用表面２６ａ’内に凹区分を有することができる。

非金属材料１２’は、他の材料に塗布される（例えば、噴霧を介して塗布される）被覆物、挿入体（パッド２０ａ’、２０ｂ’の金属支持材料に化学的に結合し得る）、又は化学的若しくは機械的結合を介してパッド２０ａ’、２０ｂ’の別の材料（例えば、バビット材料）に固着される非金属材料１２’から構成した個別の特徴部とすることができる。別の例示的実施形態では、非金属材料１２’は、パッド２０ａ’、２０ｂ’の金属支持材料に成形することができる。様々な図は、非金属材料１２’が前縁２２ａ’、２２ｂ’から後縁２４ａ’、２４ｂ’まで延在するのを示すが、ハイブリッド軸受１０’の他の例示的実施形態では、非金属材料１２’は、前縁２２ａ’、２２ｂ’及び／又は後縁２４ａ’、２４ｂ’の前で終端することができる。したがって、作用表面２６ａ’、２６ｂ’上の非金属材料１２’の特定の位置、形状、寸法及び／又は構成は、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、本開示の範囲を決して限定するものではない。

いくつかの適用例では、非金属材料１２’の厚さ（即ち径方向寸法）は、パッド２０ａ’、２０ｂ’の厚さ全体の１／１０，０００から１／４の間とし得ることが企図される。セラミックから構成される非金属材料１２’の場合、いくつかの適用例では、パッド２０ａ’、２０ｂ’を、非金属材料１２’の厚さがパッド２０ａ’、２０ｂ’の厚さ全体の１／１０，０００から１／８までであるように構成することが有利であり得ることが企図される。ポリマーから構成される非金属材料１２’の場合、いくつかの適用例では、パッド２０ａ’、２０ｂ’を、非金属材料１２’の厚さがパッド２０ａ’、２０ｂ’の厚さ全体の１／１００から１／８までであるように構成することが有利であり得ることが企図される。他の適用例の場合、パッド２０ａ’、２０ｂ’を、非金属材料１２’の厚さがパッド２０ａ’、２０ｂ’の厚さ全体の１／３２から１／１２までであるように構成することが有利であり得ることが企図される。

一般に、図９、図１１及び図１２Ａ～図１２Ｃに示すハイブリッド軸受１０’は、図８Ａ～図８Ｃのハイブリッド軸受のために上記した固定パッド２０ａ’及びティルト・パッド２０ｂ’と同様の固定パッド２０ａ’及びティルト・パッド２０ｂ’（並びに端板４０’及び主本体５０’等の他の特徴部）と共に構成することができる。しかし、図９に示すハイブリッド軸受１０’は、同様に既に説明したように、１つ又は複数の噴霧棒３０’と共に構成することができる。

一般に、図１０に示すハイブリッド軸受１０’は、規格の固定パッド２０ａ’と共に構成することができる。しかし、両方のティルト・パッド２０ｂ’は、ティルト・パッド作用表面２６ｂ’の一部分上で非金属材料１２’と共に構成することができる。図示のように、非金属材料１２’は、ティルト・パッド作用表面２６ｂ’の領域全体を覆うことができる。しかし、他の実施形態では、非金属材料１２’は、異なって構成することができ、限定せず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、ティルト・パッド作用表面２６ｂ’は、非金属材料１２’及び金属材料１４’を上に有する様々な部分から構成することができる。

前述のように、図１１に示すハイブリッド軸受１０’は、図８Ａ～図８Ｃのハイブリッド軸受のために上記した固定パッド２０ａ’及びティルト・パッド２０ｂ’と同様の固定パッド２０ａ’（並びに端板４０’及び主本体５０’等の他の特徴部）を有することができる。しかし、図１１に示すハイブリッド軸受１０’の別の態様では、ティルト・パッド作用表面２６ｂ’は、表面特徴部２７’を上に含むように構成することができる。図１１は、表面特徴部２７’に適する単純なリフト・ポケットを示すが、本開示の範囲は、そのように限定されず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、限定せずに、あらゆる有利な表面特徴部２７’に拡張される。更に、図１１に示すハイブリッド軸受１０’は、限定はしないが、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、中の１つ又は複数のパッド２０ａ’、２０ｂ’のための後縁冷却軸受特徴部と共に構成することができる。

図１２Ａ～図１２Ｃに示すハイブリッド軸受１０’は、図８Ａ～図８Ｃのハイブリッド軸受のために上記した固定パッド２０ａ’及びティルト・パッド２０ｂ’と同様の固定パッド２０ａ’（並びに端板４０’及び主本体５０’等の他の特徴部）により構成することができる。しかし、図１２Ａ～１２Ｃに示すハイブリッド軸受は、図１０に示すハイブリッド軸受１０’のために上記したように、ティルト・パッド作用表面２６ｂ’の一部分上で非金属材料１２’と共に構成し得る１つ又は複数のティルト・パッド２０ｂ’を有することもできる。図示のように、非金属材料１２’は、ティルト・パッド作用表面２６ｂ’の領域全体を覆うことができる。

しかし、他の実施形態では、非金属材料１２’は、異なって構成することができ、ティルト・パッド作用表面２６ｂ’は、限定せず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、非金属材料１２’及び金属材料１４’を上に有する様々な部分から構成することができる。

概して、図１３に示すハイブリッド軸受１３’は、規格の固定パッド２０ａ’と共に構成することができる。しかし、ティルト・パッド２０ｂ’の両方は、非金属材料１２’で全体を構成するように構成することができる。したがって、非金属材料１２’は、ティルト・パッド作用表面２６ｂ’の領域全体を覆うことができる。しかし、他の実施形態では、非金属材料１２’は、異なって構成することができ、ティルト・パッド作用表面２６ｂ’は、限定せず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、非金属材料１２’及び金属材料１４’を上に有する様々な部分から構成することができる。

一態様では、非金属材料１２’は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）ベースのポリマーとして構成することができる。別のハイブリッド軸受１０’では、非金属材料１２’は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から構成することができる。また他のハイブリッド軸受１０’では、非金属材料１２’は、限定はしないが、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、フッ化エチレンプロピレン、ペルフルオロアルコキシアルカン、エチレンテトラフルオロエチレン、フッ化ポリビニリデン若しくは二フッ化ポリビニリデン、液晶ポリマー、硫化ポリフェニレン、ポリアミド（例えばナイロン）、ポリイミド、アセタール樹脂、ハイブリッド軸受１０’の特定の用途に適した他の適切なポリマー、及び／又はそれらの組合せを含む様々なポリマーから構成することができる。更に、非金属材料１２’は、中に埋め込む他の材料を充填、配合及び／又は有することができ、他の材料には、限定せず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、他のポリマー、（天然若しくは合成）繊維、他の材料（例えば固体潤滑剤）、並びに／又はより良好な摩擦学的特性及び／若しくはより高い強度をもたらし得るそれらの組合せを含む。検査時、ＰＥＥＫベースのポリマーは、従来技術の軸受と比較してより薄い膜でより高温で使用した際、満足の行く性能を示した。より高温でより薄い膜を可能にすると、ハイブリッド軸受１０’の設計は、より高い単位荷重を可能にし、より低い粘度の流体も可能にし、これにより、従来技術の軸受と比較して、ハイブリッド軸受１０’に関連する動力損失を低減することができる。

ハイブリッド軸受１０’内の少なくとも１つのパッド２０ａ’、２０ｂは、その上を非金属材料１２’で構成することができ、非金属材料１２’は、セラミックから構成し得ることが企図される。例えば、図１０に示すハイブリッド軸受１０’の一態様では、表面特徴部２７’を上に形成したティルト・パッド２０ｂ’は、限定せず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、セラミックから構成される非金属材料１２’製の被覆物、セラミックから構成される非金属材料１２’製の挿入体により構成することができるか、又はティルト・パッド２０ｂ’全体を、セラミックから構成構成される非金属材料１２’から構成することができる。更に、本明細書に図示するハイブリッド軸受１０’は、ティルト・パッド２０ｂ’及び／又は固定パッド２０ａ’を、限定せず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、セラミックから構成される非金属材料１２’製の被覆物、セラミックから構成される非金属材料１２’製の挿入体により構成することができるか、又はティルト・パッド２０ｂ’及び／若しくは固定パッド２０ａ’全体を、セラミックから構成される非金属材料１２’から構成することができる。

セラミックから構成される非金属材料１２’は、限定せず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、あらゆる適切なセラミック（例えば、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、菫青石、ケイ素、炭化ケイ素、ダイヤモンド、ナノダイヤモンド、超ナノダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、黒鉛、窒化タングステン及びコバルト－クロム合金等から構成されるナノ及び／若しくは超ナノセラミック材料）、並びに／又は非金属材料１２’の特性（例えば、必要な硬度、強度、破壊靭性、摩耗耐性、静電気防止、摩擦挙動等）を有するあらゆる適切な材料から構成することができる。最適な非金属材料１２’は、ハイブリッド軸受１０’の一適用例から次の適用例まで変更することができ、したがって、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、本開示の範囲を決して限定するものではない。パッド２０ａ’、２０ｂ’上の非金属材料１２’の特定の位置は、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、本開示の範囲を決して限定するものではない。

ハイブリッド軸受１０’の他の態様では、非金属材料１２’は、限定せず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、１つ又は複数のパッド２０ａ’、２０ｂ’上に異なって配置することと併せ、所与のパッド２０ａ’、２０ｂ’上に互いに配置するか、又は異なるパッド２０ａ’、２０ｂ’上に別々に配置することができる。作用表面２６ａ’、２６ｂ’上の非金属材料１２’の特定の位置は、非金属材料１２’がポリマー、セラミック又は異なる非金属材料１２’から構成されるかにかかわらず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、本開示の範囲を決して限定するものではない。

従来技術の軸受では、軸受パッド内にリフト・ポケットの形成を必要とすることが多く、軸受の外部にある供給源からの加圧流体は、軸受の損傷を防止するために必要であり、軸受に対する負荷が所定量を上回ると故障する可能性があった。固定パッド作用表面２６ａ’及び／又はティルト・パッド作用表面２６ｂ’の全て若しくは一部分上に非金属材料１２’を使用すると、リフト・ポケット、及び／又は軸受外部の供給源からの加圧流体の必要性を減らすか又は不要にすることが企図される。

非金属材料１２’、ジャーナル・パッド２０、固定パッド２０ａ’、ティルト・パッド２０ｂ’、固定パッド作用表面２６ａ’、ティルト・パッド作用表面２６ｂ’、表面特徴部２７’、溝２５ａ、噴霧棒３０、３０’及び／又は開口３２、３２’の数、構成、寸法、幾可学的形状、及び／又は相対的な位置は、ハイブリッド軸受１０’の構成が最適であるように、ハイブリッド軸受１０’の一実施形態から次の実施形態まで変化する。したがって、本明細書で開示し、請求するハイブリッド軸受１０’は、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、これらの要素に対する特定の制約によって決して限定されない。

本明細書で開示し、請求するハイブリッド軸受１０’は、動力損失の低減の増大が望ましいあらゆる回転機械に拡張することができ、図示及び／又は本明細書で説明する特定の実施形態に決して限定されない。ジャーナル・パッド２０、固定パッド２０ａ’、ティルト・パッド２０ｂ’、溝２５ａ’、噴霧棒３０’、開口３２’及び／又はハイブリッド軸受１０’若しくは後縁冷却軸受１０のあらゆる他の要素の最適な数、寸法、幾可学的形状、相対的な配置、形状、及び／又は構成は、ハイブリッド軸受１０’又は後縁冷却軸受１０の一実施形態から次の実施形態まで変更することができ、したがって、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、本発明の範囲を決して限定するものではない。本開示の少なくとも１つの特徴部を使用する装置の様々な要素は、装置を使用する用途に適したあらゆる材料から形成することができる。そのような材料は、限定はしないが、金属及び金属合金、ポリマー材料、セラミック及び／又はそれらの組合せを含む。

本明細書で図示、説明する特定の実施形態は、等しい数のジャーナル・パッド２０、固定パッド２０ａ’及び／又はティルト・パッド２０ｂ’を有するティルティング・パッド・ジャーナル軸受に関係し得るが、ハイブリッド軸受１０’は、他の向き及び／又は異なる量の様々な要素により構成することができ、これらの要素は、異なる形状及び／若しくは向きを有するか、又は軸受１０、１０’の他の要素から均等若しくは不均等に離間する。したがって、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、上記要素の特定の形状、構成及び／若しくは寸法、並びに／又は上記要素の相対的な量及び／若しくは位置によって決して限定されない。

特定の方法のために装置及び／又は装置の構成要素の構成に使用する材料は、特定の用途に応じて変更されるが、ポリマー、合成材料、金属、金属合金、天然材料、セラミックス、複合材料、及び／又はそれらの組合せは、いくつかの用途で特に有用であり得ることが企図される。したがって、上記で言及した要素は、当業者に公知の又は後に開発されるあらゆる材料から構成することができ、そのような材料は、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本開示の特定の用途に適切なものである。

様々な方法及び装置の好ましい態様を説明してきたが、本開示の他の特徴は、本明細書に示す実施形態及び／又は態様には多数の修正形態及び代替形態があるため、当業者には疑いなく思い付くであろう。これらの修正形態及び代替形態の全ては、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく達成することができる。したがって、本明細書で図示、説明した方法及び実施形態は、説明の目的にすぎず、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、本開示の様々な利益及び／又は特徴を提供する全ての方法、装置及び／又は構造に拡張される。

ハイブリッド軸受及びハイブリッド軸受の構成要素は、好ましい態様及び特定の例に関連して説明してきたが、本開示の範囲は、示した特定の実施形態及び／又は態様に限定することを意図しない。というのは、本明細書の実施形態及び／又は態様は、全ての点で、制限的ではなく、例示的であることを意図するためである。したがって、本明細書で図示、説明した装置及び実施形態は、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、本開示の範囲を決して限定するものではない。

いくつかの図面は、正確な尺度に描かれているが、本明細書で提供するあらゆる寸法は、説明の目的にすぎず、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、本開示の範囲を決して限定するものではない。ハイブリッド軸受及び／又はその構成要素は、図示し本明細書で説明した特定の実施形態に限定されず、本開示による本発明の特徴の範囲は、本明細書の特許請求の範囲によって定義されることを留意されたい。説明した実施形態からの修正形態及び代替形態は、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく当業者には思い付くであろう。

ハイブリッド軸受又はその構成要素の様々な特徴、構成要素、機能、利点、態様、構成等のいずれも、特徴、構成要素、機能、利点、態様、構成、方法ステップ、方法パラメータ等の適合性に応じて、単独で又は互いに組み合わせて使用することができる。したがって、本開示に対するほぼ無限の数の変形形態が存在する。１つの特徴、構成要素、機能、態様、構成、方法ステップ、方法パラメータ等の、別のものに対する修正形態及び／又は置換形態は、以下の特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、本開示の範囲を決して限定するものではない。

本開示は、文章及び／若しくは図面から明らかである、並びに／又は本質的に開示されている、上述の個々の特徴の１つ又は複数に対する全ての代替的な組合せに拡張されることを理解されたい。これら異なる組合せの全ては、本開示及び／又はその構成要素の様々な代替態様を構成する。本明細書で説明する実施形態は、本明細書で開示する装置、方法及び／又は構成要素を実施するためにわかっている最良の形態を説明し、当業者が、上記を利用することを可能にするものである。特許請求の範囲は、従来技術によって許容される程度まで代替実施形態を含むと解釈されたい。

特許請求の範囲内で別段に規定されていない限り、本明細書に示すあらゆる工程又は方法に対し、そのステップを特定の順で実施する必要があるものとして解釈することを決して意図しない。したがって、方法に関する請求項が、そのステップによって従うべき順序を実際に列挙していない場合、又は特許請求の範囲若しくは明細書中でステップを特定の順序に限定することが具体的に述べられていない場合、あらゆる点で順序を推測することを決して意図しない。このことは、限定はしないが、ステップ若しくは動作フローの構成に関する論理事項；文法構成若しくは句読法から得られる平易な意味；本明細書で説明した実施形態の数若しくは種類を含め、解釈に関するあらゆる可能な非明示的な基準にも当てはまる。

向上した効率のジャーナル軸受（ハイブリッド軸受）の実施形態の一覧
１．ハイブリッド軸受は、
ａ．流体を通す通路を中に形成した主本体；
ｂ．前記主本体の中心穴の内周に配置され、前記主本体に取り付けられる第１のパッドであって、シャフトと対向する内側に作用表面を含む第１のパッド；及び
ｃ．前記第１のパッドの前記作用表面の第１の部分に取り付けられる非金属材料
として具現化することができる。
２．前記非金属材料は、ポリマー材料として更に規定される、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１に記載のハイブリッド軸受。
３．前記非金属材料は、セラミック材料として更に規定される、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１又は２に記載のハイブリッド軸受。
４．前記第１のパッドの前記作用表面の第２の部分に取り付けられる第２の非金属材料を更に備える、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１、２又は３に記載のハイブリッド軸受。
５．前記作用表面上の、金属材料から構成される第３の部分を更に備え、前記非金属材料及び前記第２の非金属材料は、前記第３の部分によって互いから分離されるものとして更に規定される、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１、２、３又は４に記載のハイブリッド軸受。
６．前記作用表面の前記第１の部分は、前記作用表面の面積の８５％未満の面積を有するものとして更に規定される、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１、２、３、４又は５に記載のハイブリッド軸受。
７．前記作用表面の前記第１の部分は、前記作用表面の面積と等しい面積を有するものとして更に規定される、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１、２、３、４、５又は６に記載のハイブリッド軸受。
８．前記第１のパッドは、少なくとも１つの次元において前記主本体に対して移動可能である、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１、２、３、４、５、６又は７に記載のハイブリッド軸受。
９．作用表面を上に有する第２のパッドを更に備え、前記第２のパッドの位置は、前記主本体に対して固定される、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１、２、３、４、５、６、７又は８に記載のハイブリッド軸受。
１０．前記第２のパッドの前記作用表面の第１の部分に取り付けられる第２の非金属材料を更に備える、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１、２、３、４、５、６、７、８又は９に記載のハイブリッド軸受。
１１．前記第１のパッドは、非金属材料から構成されるものとして更に規定される、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０に記載のハイブリッド軸受。
１２．ハイブリッド軸受は、
ａ．流体を通す通路を中に形成した主本体；
ｂ．前記主本体の中心穴の内周に配置され、前記主本体に取り付けられる第１のパッドであって、作用表面を含み、少なくとも１つの次元において前記主本体に対して移動可能である第１のパッド；
ｃ．前記主本体に取り付けられる第２のパッドであって、前記第２のパッドは、作用表面を含み、前記第２のパッドの位置は、前記主本体の位置に対して固定される、第２のパッド；
ｄ．前記第１のパッドの前記作用表面の一部分に取り付けられる非金属材料
として具現化することができる。
１３．前記非金属材料は、ポリマー材料として更に規定される、実施形態１２に記載のハイブリッド軸受。
１４．前記非金属材料は、セラミック材料として更に規定される、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１２又は１３に記載のハイブリッド軸受。
１５．ａ．前記第１のパッドの前記作用表面の第２の部分に取り付けられる第２の非金属材料；及び
ｂ．前記作用表面上の、金属材料から構成される第３の部分
を更に備え、前記非金属材料及び前記第２の非金属材料は、前記第３の部分によって互いから分離されるものとして更に規定される、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１２、１３又は１４に記載のハイブリッド軸受。
１６．前記第２のパッドの前記作用表面の第１の部分に取り付けられる第２の非金属材料を更に備える、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１２、１３、１４又は１５に記載のハイブリッド軸受。
１７．前記第２のパッドは、非金属材料から構成されるものとして更に規定される、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１２、１３、１４、１５又は１６に記載のハイブリッド軸受。
１８．ａ．流体を通す通路を中に形成した主本体；
ｂ．前記主本体の中心穴の内周に配置され、前記主本体に取り付けられる第１のパッドであって、少なくとも１つの次元において前記主本体に対して移動可能である第１のパッド；
ｃ．前記主本体に取り付けられる第２のパッドであって、前記第２のパッドは、作用表面を上に伴って構成され、前記第２のパッドの位置は、前記主本体の位置に対して固定される、第２のパッド；及び
ｄ．前記第２のパッドの前記作用表面の一部分に取り付けられる非金属材料
を備えるハイブリッド軸受の実施形態。
１９．前記第１のパッドの前記作用表面の一部分に取り付けられる第２の非金属材料を更に備える、実施形態１８に記載のハイブリッド軸受。
２０．前記非金属材料は、ポリマーから構成されるものとして更に規定される、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１８又は１９に記載のハイブリッド軸受。
２１．前記非金属材料は、セラミックから構成されるものとして更に規定される、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１８、１９又は２０に記載のハイブリッド軸受。
２２．前記主本体に取り付けられる第３のパッドを更に備え、前記第３のパッドは、少なくとも１つの次元において前記主本体に対して移動可能である、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１８、１９、２０又は２１に記載のハイブリッド軸受。
２３．前記ポリマーは、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化エチレンプロピレン、ペルフルオロアルコキシアルカン、エチレンテトラフルオロエチレン、フッ化ポリビニリデン又は二フッ化ポリビニリデン、液晶ポリマー、硫化ポリフェニレン、ポリアミド、ポリイミド及びアセタール樹脂、並びにそれらの組合せからなる群から選択される、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１８、１９、２０、２１又は２２に記載のハイブリッド軸受。
２４．前記セラミックは、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、菫青石、ケイ素、炭化ケイ素、多結晶ダイヤモンド、黒鉛、窒化タングステン及びコバルト－クロム合金、並びに又はそれらの組合せからなる群から選択される、本明細書で個別に又は組み合わせて開示した全ての特徴及び構造を有する実施形態１８、１９、２０、２１、２２又は２３に記載のハイブリッド軸受。
２５．ａ．流体を通す通路を中に形成した主本体；
ｂ．前記主本体の中心穴の内周に配置され、前記主本体に取り付けられる第１のパッドであって、シャフトと対向する内側に作用表面を含む第１のパッド；
ｃ．前記第１のパッドの前記作用表面の第１の部分に取り付けられる非金属材料；及び
作用表面を上に有する第２のパッド
を備え、前記非金属材料は、ポリマー又はセラミック材料として規定することができ、第２の非金属材料は、前記第１のパッドの前記作用表面の第２の部分に取り付けられることができ、
ｄ．前記作用表面上の第３の部分は、金属材料から構成することができ、前記非金属材料及び前記第２の非金属材料は、前記第３の部分によって互いから分離されるものとして更に規定され、
ｅ．前記作用表面の前記第１の部分は、前記作用表面の面積の８５％未満の面積を有するものとして規定することができ、
ｆ．前記作用表面の前記第１の部分は、前記作用表面の面積に等しい面積を有するものとして更に規定され、
ｇ．第１のパッドは、少なくとも１つの次元において前記主本体に対して移動可能であり、
ｈ．前記第２のパッドの位置は、前記主本体に対して固定することができ、
ｉ．第２の非金属材料は、前記第２のパッドの前記作用表面の第１の部分に取り付けられることができ、
ｊ．前記第１のパッドは、非金属材料から構成されるものとして更に規定することができる、ハイブリッド軸受の一実施形態。
２６．ａ．流体を通す通路を中に形成した主本体；
ｂ．前記主本体の中心穴の内周に配置され、前記主本体に取り付けられる第１のパッドであって、作用表面を含み、少なくとも１つの次元において前記主本体に対して移動可能である第１のパッド；
ｃ．前記主本体に取り付けられる第２のパッドであって、前記第２のパッドは、作用表面を含み、前記第２のパッドの位置は、前記主本体の位置に対して固定される、第２のパッド；
ｄ．前記第１のパッドの前記作用表面の一部分に取り付けられる非金属材料
を備え、
ｅ．前記非金属材料は、ポリマー材料として更に規定することができ、
ｆ．前記非金属材料は、セラミック材料として更に規定することができ、
ｇ．第２の非金属材料は、前記第１のパッドの前記作用表面の第２の部分に取り付けられることができ、前記作用表面上の第３の部分は、金属材料から構成することができ、前記非金属材料及び前記第２の非金属材料は、前記第３の部分によって互いから分離されるものとして更に規定することができ、
ｈ．第２の非金属材料は、前記第２のパッドの前記作用表面の第１の部分に取り付けられることができ、
ｉ．前記第２のパッドは、非金属材料から構成されるものとして更に規定することができる、ハイブリッド軸受の一実施形態。
２７．ａ．流体を通す通路を中に形成した主本体；
ｂ．前記主本体の中心穴の内周に配置され、前記主本体に取り付けられる第１のパッドであって、少なくとも１つの次元において前記主本体に対して移動可能である第１のパッド；
ｃ．前記主本体に取り付けられる第２のパッドであって、前記第２のパッドは、作用表面を上に伴って構成され、前記第２のパッドの位置は、前記主本体の位置に対して固定される、第２のパッド；
ｄ．前記第２のパッドの前記作用表面の一部分に取り付けられる非金属材料
を備え、
ｅ．第２の非金属材料は、前記第１のパッドの前記作用表面の一部分に取り付けられることができ、
ｆ．前記非金属材料は、ポリマーから構成されるものとして更に規定することができ、
ｇ．前記非金属材料は、セラミックから構成されるものとして更に規定することができ、
ｈ．第３のパッドは、前記主本体に取り付けられることができ、前記第３のパッドは、少なくとも１つの次元において前記主本体に対して移動可能であり、
ｉ．前記ポリマーは、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化エチレンプロピレン、ペルフルオロアルコキシアルカン、エチレンテトラフルオロエチレン、フッ化ポリビニリデン又は二フッ化ポリビニリデン、液晶ポリマー、硫化ポリフェニレン、ポリアミド、ポリイミド及びアセタール樹脂、並びにそれらの組合せからなる群から選択することができ、
ｊ．前記セラミックは、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、菫青石、ケイ素、炭化ケイ素、多結晶ダイヤモンド、黒鉛、窒化タングステン及びコバルト－クロム合金、並びにそれらの組合せからなる群から選択することができる、ハイブリッド軸受の一実施形態。

１０ 後縁冷却軸受
１１ 機械筐体
１１ａ キャップ
１４ 中心穴
１５ 締結具
２０ パッド
２２ 前縁
２４ 後縁
２５ 後縁面
２５ａ 溝
２８ ボール
３０ 噴霧棒
３２ 開口
３４ シャンク
４０ 端板
４２ 円環
５０ 主本体
５２ 上部分
５４ 底部分
５６ ソケット
１０’ ハイブリッド軸受
１２’ 非金属材料
１４’ 金属材料
２０ａ’ 固定パッド
２２ａ’ 固定パッド前縁
２４ａ’ 固定パッド後縁
２６ａ’ 固定パッド作用表面
２０ｂ’ ティルト・パッド
２２ｂ’ ティルト・パッド前縁
２４ｂ’ ティルト・パッド後縁
２５’ 後縁面
２５ａ’ 溝
２６ｂ’ ティルト・パッド作用表面
２７’ 表面特徴部
２８’ ボール
３０’ 噴霧棒
３２’ 開口
３４’ シャンク
４０’ 端板
５０’ 主本体
５１’ 通路
５２’ 上部分
５４’ 底部分
５６’ ソケット
５８’ 環状溝

Claims (16)

1. 金属材料と非金属材料とを用いるハイブリッド軸受であって、
   ａ．流体を通す通路を中に形成した主本体；
   ｂ．前記主本体の中心穴の内周に配置され、前記主本体に取り付けられる第１のパッドであって、シャフトと対向する内側に作用表面を含む第１のパッド；
   ｃ．前記第１のパッドの前記作用表面の第１の部分に取り付けられる非金属材料；
   前記第１のパッドの前記作用表面の第２の部分に取り付けられる第２の非金属材料；
   前記作用表面の金属材料から構成される第３の部分
   を備え、
   前記非金属材料及び前記第２の非金属材料は、前記主本体の中心穴によって定義される中心軸に平行な軸方向において前記第３の部分によって互いから分離されると共に、前記第３の部分は、両隣の前記非金属材料及び前記第２の非金属材料より凹んでいる
   ことを特徴とするハイブリッド軸受。
2. 前記非金属材料は、ポリマー材料として更に規定される、請求項１に記載のハイブリッド軸受。
3. 前記非金属材料は、セラミック材料として更に規定される、請求項１に記載のハイブリッド軸受。
4. 前記作用表面の前記第１の部分は、前記作用表面の面積の８５％未満の面積を有するものとして更に規定される、請求項１に記載のハイブリッド軸受。
5. 前記第１のパッドは、少なくとも１つの次元において前記主本体に対して移動可能である、請求項１に記載のハイブリッド軸受。
6. 前記主本体の中心穴の内周に配置され、シャフトと対向する内側に作用表面を有する第２のパッドを更に備え、前記第２のパッドの位置は、前記主本体に対して固定される、請求項１に記載のハイブリッド軸受。
7. 前記第２のパッドの前記作用表面の第１の部分に取り付けられる第２の非金属材料を更に備える、請求項６に記載のハイブリッド軸受。
8. 金属材料と非金属材料とを用いるハイブリッド軸受であって、
   ａ．流体を通す通路を中に形成した主本体；
   ｂ．前記主本体の中心穴の内周に配置され、前記主本体に取り付けられる第１のパッドであって、シャフトと対向する内側に第１作用表面を含み、少なくとも１つの次元において前記主本体に対して移動可能である第１のパッド；
   ｃ．前記主本体の中心穴の内周に配置され、シャフトと対向する内側に第２作用表面を備え、第２のパッドの位置は、前記主本体の位置に対して固定される、前記第２のパッド；
   前記第２のパッドの前記第２作用表面の第１の部分に取り付けられる非金属材料；
   前記第２のパッドの前記第２作用表面の第２の部分に取り付けられる第２の非金属材料；
   前記第２のパッドの前記第２作用表面の金属材料から構成される第３の部分；
   を備え、前記非金属材料及び前記第２の非金属材料は、前記主本体の中心穴によって定義される中心軸に平行な軸方向において前記第３の部分によって互いから分離されると共に、前記第３の部分は、両隣の前記非金属材料及び前記第２の非金属材料より凹んでいる
   ことを特徴とするハイブリッド軸受。
9. 前記非金属材料は、ポリマー材料として更に規定される、請求項８に記載のハイブリッド軸受。
10. 前記非金属材料は、セラミック材料として更に規定される、請求項８に記載のハイブリッド軸受。
11. 前記第２のパッドは、非金属材料から構成されるものとして更に規定される、請求項８に記載のハイブリッド軸受。
12. 金属材料と非金属材料とを用いるハイブリッド軸受であって、
    ａ．流体を通す通路を中に形成した主本体；
    ｂ．前記主本体の中心穴の内周に配置され、前記主本体に取り付けられる第１のパッドであって、少なくとも１つの次元において前記主本体に対して移動可能である第１のパッド；
    ｃ．前記主本体の中心穴の内周に配置され、シャフトと対向する内側に作用表面を備え、第２のパッドの位置は、前記主本体の位置に対して固定される、前記第２のパッド；及び
    ｄ．前記第２のパッドの前記作用表面の第１の部分に取り付けられる非金属材料；
    前記第２のパッドの前記作用表面の第２の部分に取り付けられる第２の非金属材料；
    前記第２のパッドの前記作用表面の金属材料から構成される第３の部分；
    を備え、前記非金属材料及び前記第２の非金属材料は、前記第３の部分によって互いから分離されると共に、前記第３の部分は、両隣の前記非金属材料及び前記第２の非金属材料より凹んでいる
    ことを特徴とするハイブリッド軸受。
13. 前記非金属材料又は前記第２の非金属材料は、ポリマーから構成されるものとして更に規定される、請求項１２に記載のハイブリッド軸受。
14. 前記非金属材料又は前記第２の非金属材料は、セラミックから構成されるものとして更に規定される、請求項１２に記載のハイブリッド軸受。
15. 前記ポリマーは、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化エチレンプロピレン、ペルフルオロアルコキシアルカン、エチレンテトラフルオロエチレン、フッ化ポリビニリデン又は二フッ化ポリビニリデン、液晶ポリマー、硫化ポリフェニレン、ポリアミド、ポリイミド及びアセタール樹脂からなる群から選択される、請求項１３に記載のハイブリッド軸受。
16. 前記セラミックは、窒化ホウ素、ケイ素、炭化ケイ素、多結晶ダイヤモンド、黒鉛からなる群から選択される、請求項１４に記載のハイブリッド軸受。

Images