CN104204566A - 径向箔轴承 - Google Patents

Abstract

本发明为支撑旋转轴(1)的径向箔轴承(3)。该径向箔轴承(3)具备顶部箔(10)、背部箔(11)、和收容它们的轴承壳体(12)。在轴承壳体(12)的内周面形成通槽(13)，在通槽(13)通过固定件(16)形成有卡合槽(20)。

Description

径向箔轴承

技术领域

本发明涉及径向箔轴承。

本申请基于在日本于2012年4月6日申请的日本特愿2012-087325号而要求优先权，在此援引其内容。

背景技术

以往，作为高速旋转体用的轴承，已知外插于旋转轴来使用的径向轴承。作为这种径向轴承，众所周知一种径向箔轴承，其具备形成轴承面的薄板状的顶部箔(top foil)、弹性地支撑该顶部箔的背部箔(back foil)、以及收容上述顶部箔和上述背部箔的圆筒状的轴承壳体。作为径向箔轴承的背部箔，主要使用将薄板成形为波板状的波箔(bump foil)。

在这种径向箔轴承中，通常，为了防止顶部箔、波箔从轴承壳体脱落，其一端部(紧固端部)通过点焊而直接地固定至轴承壳体或者经由垫片间接地固定至轴承壳体。

此外，在专利文献1中，使顶部箔的两端分别抵接于壳体内壁的紧固壁而卡合并固定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-57828号公报；

专利文献2：日本特开2006-57652号公报；

专利文献3：日本特开特开2004-270904号公报；

专利文献4：日本特开2009-299748号公报。

发明内容

发明要解决的问题

然而，若焊接顶部箔，则由于存在热输入，故在顶部箔产生应变的可能性高。另外，还知道为了代替焊接来进行机械固定，而对顶部箔的一端部(紧固端部)进行弯曲加工的物件，但在该情况下，因弯曲加工而在顶部箔产生应变。而且，在上述专利文献1中，由于使顶部箔的两端抵接紧固壁，故在顶部箔施加从其两端部朝向中心部的反力，产生应变。

然而，因旋转轴的旋转而在上述旋转轴与顶部箔之间形成的箔轴承的流体润滑膜非常薄，为10μm左右，因而若在顶部箔产生哪怕很小的应变，则对轴承的负载能力、动态特性(刚性和衰减)造成影响，无法获得设计那样的性能。

另外，在将一端部(紧固端部)通过点焊固定至轴承壳体的一般的顶部箔中，其两端附近(紧固端侧和自由端侧)难以适应构成轴承壳体内周面的曲面，成为接近平面的状态。于是，在接近平面的上述部位处，产生夹紧旋转轴的力(局部预加载荷)，其结果，产生起动扭矩变高或旋转轴的运转中的发热变高为设定以上等不良。

另外，在上述专利文献1中，因上述反力而在顶部箔产生应变，因此，顶部箔不会沿轴承壳体的内周面变成接近正圆的形状，而是因应变而变为部分地具有平面部的接近方形的形状。于是，接近平面部的部位相对于旋转轴而较强地抵接，从而产生夹紧旋转轴的力(局部预加载荷)，起动扭矩变高，旋转轴1的运转中的发热变高为设定以上。

为了减小此种夹紧旋转轴的力(局部预加载荷)，考虑例如消除支撑顶部箔两端附近的波箔(背部箔)的隆起的方法。然而，若消除波箔的隆起，则消除了隆起的部位处的旋转轴的支撑刚性大幅下降，因而在旋转轴因冲击载荷等而欲朝上述部位运动时，抑制不起作用，设于旋转轴的叶轮等旋转部分与静止部(壳体)引起接触的可能性变高。

另外，为了使上述部位处的旋转轴的支撑刚性不过度下降，考虑使上述部位的波箔仅降低一个隆起的方法。然而，由于降低的量为数十μm的较小级别，故其制作是极为困难的。

本发明鉴于上述情况而完成，第一目的在于提供一种径向箔轴承，其充分减少在顶部箔产生的应变，在轴承的负载能力、动态特性(刚性和衰减)方面能够获得设计那样的良好性能，并且能够抑制加工成本。另外，第二目的在于提供一种径向箔轴承，其防止产生夹紧旋转轴的力(局部预加载荷)。

用于解决问题的方案

本发明的径向箔轴承为外插于旋转轴而支撑上述旋转轴的径向箔轴承，具备：圆筒状的顶部箔，与上述旋转轴相向地配置；背部箔，配置于上述顶部箔的径方向外侧；以及圆筒状的轴承壳体，将上述顶部箔以及上述背部箔以内插的状态收容，在上述轴承壳体的内周面，沿其轴方向从一端到另一端连续地形成通槽，在上述通槽，嵌入将上述通槽沿其长度方向分割而形成多个卡合槽的固定件，在上述通槽和上述固定件，设有限制上述固定件沿上述通槽的长度方向移动的限制部，上述顶部箔由金属箔如下地形成：上述金属箔为矩形状，上述金属箔在一边侧具有第一凹凸部，上述第一凹凸部具有凸部和凹部而成，上述金属箔在与上述一边相反的另一边侧具有第二凹凸部，上述第二凹凸部在与上述第一凹凸部的凸部对应的位置形成凹部，并且在与上述第一凹凸部的凹部对应的位置的至少一部分形成凸部，上述金属箔以上述第一凹凸部与上述第二凹凸部重合的方式卷成圆筒状，并且上述第一凹凸部以及上述第二凹凸部中的各凸部分别通过对应的上述第二凹凸部以及上述第一凹凸部中的各凹部而引出到上述轴承壳体侧从而形成上述顶部箔，引出到上述轴承壳体侧的凸部分别卡合于对应的上述卡合槽。

在该径向箔轴承中，将具有第一凹凸部和第二凹凸部的金属箔以上述第一凹凸部与上述第二凹凸部重叠的方式卷成圆筒状，将各凹凸部的凸部分别引出到轴承壳体侧，并使这些引出的凸部卡合于在轴承壳体的内周面的通槽利用固定件形成的卡合槽，因而能够在不对顶部箔进行点焊、弯曲加工的情况下，或者，在不使从两端部朝中心部的较强反力产生的情况下，能够将顶部箔收容、固定到轴承壳体内。因此，能够防止在顶部箔产生应变，使顶部箔的应变足够小。

另外，由于沿轴承壳体的轴方向从一端到另一端连续地形成通槽，故能够通过例如放电线切割加工来容易地形成上述通槽。

另外，即使当在顶部箔与轴承壳体之间产生轴方向的偏移时，卡合于通槽沿长度方向分割而形成的卡合槽的凸部也受上述卡合槽的端部限制而使其移动停止，从而防止进一步的偏移。而且，由于在通槽和固定件设置限制部，该限制部限制固定件沿通槽的长度方向移动的情况，故使固定件的移动也停止。因此，可靠地防止顶部箔从轴承壳体脱落的情况。

另外，在上述径向箔轴承中，优选地，在上述通槽的内侧面，沿上述通槽的长度方向形成有使上述凸部的顶端部卡止的卡止凹部。

如此，通过使顶部箔的凸部卡止于卡止凹部，能够容易地进行上述凸部的定位及其卡止，而且能够提高顶部箔的组装再现性。

另外，在上述径向箔轴承中，优选地，上述限制部由卡止槽以及弯折片形成，上述卡止槽在上述轴承壳体的两侧面处与上述通槽的两端部分别连通而沿上述轴承壳体的厚度方向形成，上述弯折片分别形成于上述固定件的两端部而卡止于上述卡止槽。

如此，能够可靠地限制固定件相对于通槽而沿其长度方向移动的情况，由此，可靠地防止顶部箔从轴承壳体脱落。另外，关于卡止槽的加工，例如能够通过放电线切割加工来容易地进行。

另外，在上述径向箔轴承中，优选地，在上述顶部箔，在上述一边侧和上述另一边侧，形成有与它们之间的中央部相比厚度较薄的薄壁部。

如此，顶部箔的两端部变得易于弹性变形，在上述两端部处抑制产生夹紧旋转轴的力(局部预加载荷)的情况。

另外，在上述径向箔轴承中，优选地，上述薄壁部在其外周面比上述中央部的外周面更加凹陷的状态下形成。

如此，在该薄壁部中，在与支撑其外周面侧的背部箔之间形成间隙，从而可靠地防止在上述薄壁部中产生夹紧旋转轴的力(局部预加载荷)的情况。

发明效果

根据本发明的径向箔轴承，防止在顶部箔产生应变，顶部箔的应变充分变小，因而关于轴承的负载能力、动态特性(刚性和衰减)，能够获得设计那样的良好性能。

另外，通过从轴承壳体的一端到另一端连续地形成通槽来容易地形成上述通槽，并且能够通过仅仅将固定件嵌入上述通槽来形成多个卡合槽，因而能够使通槽、卡合槽的加工容易，将加工成本抑制得足够低。

附图说明

图1是示出适用本发明所涉及的径向箔轴承的涡轮机械的一例的示意图。

图2A是示出本发明所涉及的径向箔轴承的第一实施方式的概要构成的侧面图。

图2B是示出本发明所涉及的径向箔轴承的第一实施方式的概要构成之中、轴承壳体的内周面的主要部分的图。

图3A是图2A所示的径向箔轴承的主要部分分解立体图。

图3B是示出固定件嵌合于通槽的状态的平面图。

图3C是示出固定件嵌合于通槽的状态的侧截面图。

图4A是径向箔轴承的主要部分分解立体图。

图4B是图2A的A-A线向视截面图。

图5A是平坦化并示意性地示出图2A的主要部分的侧面图。

图5B是图5A的B-B线向视图。

图6A是顶部箔的展开图。

图6B是顶部箔的展开侧面图。

图7是图2A的主要部分放大图。

图8A是本发明所涉及的径向箔轴承的第二实施方式的顶部箔的展开图。

图8B是本发明所涉及的径向箔轴承的第二实施方式的顶部箔的展开侧面图。

图9A是示出固定件嵌合于通槽的状态的平面图。

图9B是示出固定件嵌合于通槽的状态的侧截面图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的径向箔轴承。此外，在以下的附图中，为了使各部件为能够识别的大小，适当变更各部件的比例尺。

图1是示出适用本发明的径向箔轴承的涡轮机械的一例的侧面图，图1中符号1为旋转轴，2为设于旋转轴的顶端部的叶轮，3为本发明所涉及的径向箔轴承。此外，在图1中省略而只记载一个径向箔轴承，但是通常通过在旋转轴1的轴方向上设置两个径向箔轴承来构成旋转轴1的支撑构造。因此，在本实施方式中也设置两个径向箔轴承3。

在旋转轴1，在形成有叶轮2的一侧固定有推力环4，在该推力环4的两侧，与该推力环4相向地在各侧配置有推力轴承5。

另外，叶轮2配置在成为静止侧的壳体6内，在与壳体6之间具有屑隙7。

另外，在旋转轴1，在与止推环4相比更中央侧，外插有径向箔轴承3。

图2A、图2B是示出适用于这种构成的涡轮机械的径向箔轴承的第一实施方式的图。该第一实施方式的径向箔轴承3为如图2A所示地外插于旋转轴1而支撑旋转轴1的圆筒状部件，具备：圆筒状的顶部箔10，与旋转轴1相向地配置；背部箔11，配置在顶部箔10的径方向外侧；以及轴承壳体12，配置在背部箔11的径方向外侧。

轴承壳体12构成径向箔轴承3的最外部，由金属制成且为圆筒状，在其内部收容背部箔11以及顶部箔10。在轴承壳体12，在其内周面，沿轴承壳体12的轴方向形成有通槽13。即，如示出轴承壳体12的内周面主要部分的图2B所示，在轴承壳体12的内周面，从轴承壳体12的轴方向一端到另一端连续地沿其全长形成有通槽13。通槽13形成为长度为与轴承壳体12的长度相同的35mm左右，开口宽度为0.4mm～0.6mm左右，深度为1.5mm～2.5mm左右。

另外，在通槽13的两端部，与通槽13分别连通地形成有卡止槽14。如作为径向箔轴承3的主要部分分解立体图的图3A所示，卡止槽14为轴承壳体12的两侧面分别被切缺而形成的槽，沿轴承壳体12的厚度方向从外周缘到内周缘连续地形成。此外，在本实施方式中，为了使卡止槽14与通槽13可靠地连通，与通槽13的宽度相比足够宽地形成卡止槽14的宽度。

另外，在通槽13，在其两内侧面分别形成有卡止凹部15。这些卡止凹部15为沿通槽13的长度方向沿其全长形成的槽状物，在本实施方式中，形成为最大深度为0.2～0.3mm左右的截面U字状(半圆弧状)。另外，这些卡止凹部15形成于从通槽13的开口侧，例如轴承壳体12的内周面开始1mm以内的深度位置。由此，卡止凹部15能够如后所述地卡止顶部箔10的凸部的顶端部。

在此，为了形成这些通槽13以及卡止凹部15，优选地利用线切割放电加工。即，在形成像通槽13、槽状的卡止凹部15那样地从轴承壳体12的轴方向的一端到另一端连续的槽的情况下，通过线切割放电加工以描出其截面形状的外形的方式使线移动，从而能够容易且精度较好地形成各槽。尤其在本实施方式中，由于能够通过一连串的加工来容易地形成通槽13及其两侧面的卡止凹部15，故通过如此地采用线切割放电加工，从而能够将通槽13、卡止凹部15的加工成本抑制得充分低。

另外，对于卡止槽14，也形成从轴承壳体12的外表面侧到内表面侧连续的槽，因而能够通过采用线切割放电加工来将其加工成本抑制得充分低。但是，对于卡止槽14，由于不特别需要其加工精度等情况，故还能够采用基于端铣刀的切削加工等。

在此种通槽13以及卡止槽14，嵌入并卡止有固定件16。如图3A、图3B、图3C所示，固定件16具有：棒状(四棱柱状)的基部17，嵌入且收容于通槽13；一对弯折片18、18，形成于基部17的两端部而卡止于上述卡止槽14、14；以及两个隔壁片19，形成于基部17的中央部而向与弯折片18相反的一侧突出。

基部17为高度形成为0.5～1.5mm左右的部件，以其上表面(隔壁片19侧的面)与通槽13的开口相比沉入1mm左右的方式形成。弯折片18形成为与通槽13的底面和轴承壳体12的外周面之间的距离大致相等的长度，由此以充分的面积抵接于卡止槽14，并且不从轴承壳体12的外周面突出。

在此，通过这些弯折片18、18、以及与通槽13连通地设置的卡止槽14、14来形成本发明所涉及的限制部。即，一对弯折片18、18分别卡止于设于通槽13的两端部的卡止槽14、14，从而利用一对弯折片18、18来夹持轴承壳体12，由此，固定件16被限制沿通槽13的长度方向(轴承壳体12的轴方向)移动，除了间隙的量以外，实质上不移动。

隔壁片19如图3B、图3C所示地将基部17大致三等分，因而形成于将通槽13大致三等分的两个位置。隔壁片19的高度与通槽13的开口位置为相同水平，或者形成为与通槽13相比稍微突出的程度。例如，还可以突出背部箔11的高度的一半左右。通过利用此种隔壁片19将通槽13沿其长度方向大致一分为三，从而在通槽13内通过固定件16形成三个卡合槽20。

即，通过使固定件16从轴承壳体12的内周面侧嵌入并且卡止于卡止槽14以及通槽13，从而能够容易地形成三个卡合槽20。这些卡合槽20的深度为大约1mm左右。另外，在其两内侧面使上述卡止凹部15开口。

此外，能够例如通过对厚度3～4mm左右的由不锈钢等构成的金属板进行线切割放电加工来形成固定件16。

另外，如图2A所示，在轴承壳体12，通过卡止部件30而形成有用于使后述背部箔11卡止的卡合凸部33a。即，如作为径向箔轴承3的主要部分分解立体图的图4A所示，在轴承壳体12的两侧面，分别相互相向地形成有从轴承壳体12的外周缘延伸到内周缘的槽状的卡合凹部31。如图2A所示，卡合凹部31在本实施方式中分别形成于在将轴承壳体12的侧面沿其周方向大致一分为三的位置。而且，上述卡止部件30卡止于这些卡合凹部31。此外，在本实施方式中，从轴承壳体12的一个侧面看，在上述三处卡合凹部31之中的2处卡合凹部31、31之间，配置有上述通槽13。

另外，在轴承壳体12的内周面，在如图4A所示地相向的卡合凹部31、31之间，形成有与卡合凹部31、31连通的槽32。槽32的深度比卡合凹部31的深度、即通向轴承壳体12的外表面侧的深度(在本实施方式中等于轴承壳体12的厚度)浅。由此，在本实施方式中，在卡合凹部31与槽32之间形成有阶梯差部36。

而且，在这些卡合凹部31、31以及槽32，卡合有卡止部件30。卡止部件30具有卡合于卡合凹部31、31的一对卡合臂33、以及连结该卡合臂33、33之间的连结部34，形成为H字状。如作为图2A的A-A线向视截面图的图4B所示，连结部34卡合于上述槽32并收容在槽32内，以不突出到槽32外侧的方式形成。具体而言，槽32的深度为1mm～2mm左右。因此，连结部34的高度也为1mm～2mm左右。

一对卡合臂33为相对于连结部34沿上下方向延伸而形成的部件，因此如前所述地使卡止部件30形成为H字状。这些卡合臂33的向上侧延伸的部分，即与卡合于卡合凹部31的一侧相反的一侧为卡合凸部33a，卡合凸部33a从轴承壳体12的内周面突出，从而卡合于后述背部箔片11a的卡合切口11d。

另外，卡合臂33的向下侧延伸的部分卡止于上述卡合凹部31与槽32之间的阶梯差部36。由此，卡止部件30限制相对于轴承壳体12而向其轴方向的移动。

此外，卡止部件30的卡合臂33、连结部34还可以如图4A所示地为四棱柱状，另外，也可以是圆柱状(圆棒状)，其厚度为0.3～0.5mm左右。能够例如将厚度不足0.5mm的由不锈钢等构成的金属箔蚀刻加工成H字状，或者进行线切割放电加工来形成此种卡止部件30。

另外，对于槽32，能够与上述通槽13同样地利用线切割放电加工来形成。而且，对于卡合凹部31，能够与上述卡止槽14同样地利用线切割放电加工、基于端铣刀的切削加工等来加工。即，能够利用线切割放电加工来连续地加工处理通槽13和槽32。同样地，也能够利用线切割放电加工等来连续地加工处理卡止槽14和卡合凹部31。因此，能够谋求轴承壳体12的加工成本的减少。

在如此形成槽32、卡合凹部31之后，能够使卡止部件30从轴承壳体12的内周面侧嵌入并且卡止于卡合凹部31以及槽32，从而容易地形成卡合凸部33a。

如图2A所示，背部箔11由箔(薄板)形成并弹性地支撑顶部箔10。作为此种背部箔11，例如使用波箔、专利文献2、专利文献3等所记载的弹簧箔、或者专利文献4等所记载的背部箔等。在本实施方式中，作为背部箔11使用波箔。但是，还可以将上述弹簧箔、背部箔用作本发明的背部箔。

在本实施方式中，背部箔(波箔)11由沿顶部箔10的周方向配置的三个(多个)背部箔片(波箔片)11a构成。在这些背部箔片11a中，箔(薄板)成形为波板状，并且，以侧面作为整体成为大致圆弧状的方式成形。上述三个背部箔片11a全部形成为相同形状、尺寸。因此，这些背部箔片11a以将轴承壳体12的内周面大致一分为三的方式配置。

另外，这些背部箔片11a在隔着上述通槽13的位置处隔开一定程度的间隙而配置，但在其以外的位置处，相互的端部接近地配置。通过此种构成，三个背部箔片11a作为整体形成为大致圆筒形状，沿轴承壳体12的内周面配置。

另外，如此成形为波板状的背部箔片11a，如将图2A的主要部分平坦化并示意地示出的图5A所示，沿轴承壳体12的周方向，交替地形成与轴承壳体12相接的平坦的洼陷部11b、和与顶部箔10相接的弯曲的隆起部11c。由此，背部箔片11a尤其通过与顶部箔10相接的隆起部11c来弹性地支撑顶部箔10。另外，在径向箔轴承3的轴方向上，形成基于隆起部11c、洼陷部11b的流体的通路。

另外，在这些背部箔片11a，如作为图5A的B-B线向视图的图5B所示，在各个周方向中央部(沿轴承壳体12的周方向的方向的中央部)的两侧周缘部，形成有卡合切口11d。卡合切口11d如图5A所示地形成于背部箔片11a的洼陷部11b。而且，上述卡合切口11d是由在隆起部11c、11c之间形成的平坦部构成的洼陷部11b从其侧周缘朝内侧矩形状地切掉而形成的。

卡合切口11d在与轴承壳体12设置的上述卡止部件30的卡合凸部33a对应的位置，即与卡合凸部33a重叠的位置形成。上述卡合切口11d的纵横宽度与卡合凸部33的纵横宽度大致相同地形成，以卡合于卡合凸部33a。具体而言，沿轴承壳体12的周方向的横宽度为0.2mm～0.4mm左右，沿轴方向的纵宽度为1mm～2mm左右。

此外，关于卡合切口11d的形成，优选以不产生毛刺、不产生加工引起的应变的方式对箔进行蚀刻加工、放电加工。即，优选地，在通过蚀刻加工、放电加工而在箔形成卡合切口11d之后，进行用于形成隆起部11c、洼陷部11b的冲压成型，形成背部箔片11a。

根据此种构成，在轴承壳体12的卡合凸部33a，如图4A以及图5A所示地卡合有背部箔片11a的卡合切口11d。

如此，背部箔片11a的卡合切口11d卡合于卡合臂33的向上侧延伸的卡合凸部33a，在该状态下三个背部箔片11a配置于轴承壳体12的内周面上。因此，卡止部件30特别是其连结部34被背部箔片11a按压，从而防止从轴承壳体12脱落。

如图2A所示，顶部箔10沿由三个背部箔片11a构成的背部箔11的内表面卷成圆筒状。在顶部箔10的一个端部侧形成的凸部21a和在另一个端部侧形成的凸部21b以分别卡合于在轴承壳体12形成的上述通槽13中的卡合槽20的方式设置。如作为顶部箔10的展开图的图6A所示，以轴承周方向为长边、以轴承长方向为短边的矩形状的金属箔沿作为其侧面图的图6B中的箭头方向(长边的长度方向:轴承周方向)卷绕成圆筒状，以形成顶部箔10。

在该顶部箔10中，如图6A所示，在一边侧(短边侧)形成有具有一个凸部21a和两个凹部22a而成的第一凹凸部23a。另外，在与上述一边(短边)相反的另一边侧(短边侧)形成有具有两个凸部21b和一个凹部22b而成的第二凹凸部23b。第二凹凸部23b的凹部22b与第一凹凸部23a的凸部21a对应地形成，第一凹凸部23a的凹部22a与第二凹凸部23b的凸部21b对应地形成。

即，第二凹凸部23b的凹部22b以如下方式形成，即，在以第一凹凸部23a和第二凹凸部23b重叠的方式将顶部箔10卷成圆筒状时，凸部21a通过凹部22b内。同样地，第一凹凸部23a的凹部22a以如下方式形成，即，在将顶部箔10卷成圆筒状时，凸部21b分别通过凹部22a内。此外，凸部21a、21b的宽度与由上述通槽13和固定件16形成的卡合槽20的长度对应地以与其大致一致的方式形成。

通过凹部22b、22a的凸部21a、21b如图2A所示，分别引出到轴承壳体12侧，其顶端部卡合于轴承壳体12的上述卡合槽20。在本实施方式中，如作为图2A的主要部分放大图的图7所示，凸部21a、21b的顶端部分别插入并卡合于通槽13中的卡合槽20内，而且插入并卡止于卡止凹部15内。由此，顶部箔10的沿其周方向的移动受到限制，以其移动量变得极小的方式设置。

即，凸部21a、21b以如下方式设置，即，其顶端不较强地抵接于卡止凹部15的内表面，顶端部侧面为与卡止凹部15的内表面接触的程度。因此，在旋转轴1的稳定运转时，凸部21a、21b不从卡止凹部15或卡合槽20受到较大的反力，因而顶部箔10不会产生应变。另外，即使在旋转轴1的轴摇动等引起的意外的外力施加于径向箔轴承3时，顶部箔10也不会在轴承壳体12内旋转，而且，不会从轴承壳体12与旋转轴1之间脱落。

即，在意外的外力施加时，凸部21a、21b较强地卡止于卡止凹部15的内表面，使得这些凸部21a、21b不会从卡止凹部脱落，而且也不会从卡合槽20脱落。因此，防止顶部箔10旋转、或者过度地变形而上述凸部21a、21b从凹部22b、22a脱出的情况引起的顶部箔10的从轴承壳体12的脱落。

另外，凸部21a、21b因划分卡合槽20的固定件16的隔壁片19，向轴方向的移动受到限制。即，凸部21a的两侧由隔壁片19限制，从而形成凸部21a的第一凹凸部23a侧的向轴方向的移动受到限制。即，两个凸部21b的各个单侧由隔壁片19限制，并且相互沿反方向受到限制，使得形成这两个凸部21b的第二凹凸部23b侧的向轴方向的移动也受到限制。如此，顶部箔10限制向轴承壳体12的轴方向的移动，因而防止从轴承壳体12向外飞出。

另外，顶部箔10如图6B所示，在形成第一凹凸部23a的一侧(一边侧)和形成第二凹凸部23b的一侧(另一边侧)，形成有与它们之间的中央部相比厚度薄(薄壁)的薄壁部24。如图2A所示，这些薄壁部24以成为其外周面(波箔11侧的面)比上述中央部的外周面更加凹陷的状态的方式，厚度薄化(薄壁化)地形成。

为了形成薄壁部24，例如通过蚀刻加工将顶部箔10的两端部以十μm的精度控制而形成为期望厚度(薄度)。具体而言，在设轴承径φ35mm的情况下，若设顶部箔10的厚度为100μm，则薄壁部24的厚度成为80μm左右。此外，在此种蚀刻加工中，与弯曲加工等相比，在顶部箔10产生的应力极小，因而几乎不会在顶部箔10产生应变。

另外，如图6B所示，薄壁部24的周方向的长度L为如图2A所示地对应于从通槽13到波箔11的端部的一个隆起程度的长度。

通过如此在顶部箔10的两端部形成薄壁部24，这些两端部(薄壁部24)变得容易弹性变形，因而该两端部仿照构成轴承壳体12的内周面的曲面而成为曲面。由此，顶部箔10在其两端部也几乎不产生夹紧旋转轴1的力(局部预加载荷)。

另外，以使顶部箔10的两端部的外周面成为比上述中央部的外周面更加凹陷的状态的方式厚度薄化地形成薄壁部24，因而在与支撑其外周面侧的背部箔11之间，在与背部箔11的端部的一个隆起程度之间形成间隙。由此，在薄壁部24处，可靠地防止夹紧旋转轴1的力(局部预加载荷)产生。此外，替代图2A所示的示例，薄壁部24的周方向长度L还可以是对应于从通槽13到波箔11的端部的三个隆起程度的长度。

接着，说明由此种构成形成的径向箔轴承3的作用。

在旋转轴1停止的状态下，顶部箔10通过被背部箔11(三个背部箔片11a)向旋转轴1侧施力而紧贴于旋转轴1。此外，在本实施方式中，由于顶部箔10的两端部为薄壁部24，故在这些薄壁部24中，几乎不产生夹紧旋转轴1的力(局部预加载荷)。

然后，若使旋转轴1沿图2A中的箭头P方向起动，则最初以低速开始旋转，之后缓缓加速并以高速旋转。于是，如图2A中以箭头Q所示，周围流体被从顶部箔10的一侧与波箔片11a的一端之间引入，流入顶部箔10与旋转轴1之间。由此，在顶部箔10与旋转轴1之间形成流体润滑膜。

该流体润滑膜的膜压作用于顶部箔10，推压与顶部箔10相接的背部箔片11a的各个隆起部11c。于是，背部箔片11a被顶部箔10按压，使得其隆起部11c被按压扩张，由此，背部箔片11a在轴承壳体12上欲沿其周方向移动。

即，背部箔片11a(背部箔11)弹性地支撑顶部箔10，因而通过在从顶部箔10承受载荷时沿其周方向变形，从而容许顶部箔10的挠曲，支撑顶部箔10。

然而，如图4A、图4B所示，在背部箔片11a，在设于其侧周缘部的卡合切口11d，卡合有卡止部件30的卡合凸部33a。由此，背部箔片11a防止在轴承壳体12的内周面上沿周方向转动。因此，背部箔片11a的各个隆起部11c将卡合凸部33a所卡合的卡合切口11d作为固定点(固定端)而沿周方向变形(运动)，但背部箔片11a自身的中心不从固定位置偏移。

另外，当背部箔片11a沿周方向变形(运动)时，受到与轴承壳体12、顶部箔10之间的摩擦的影响，故在其两端部、即自由端侧处容易变形(容易运动)，但在上述固定点(固定端)侧难以变形。

因此，在自由端侧和固定端侧，在基于背部箔片11a的支撑刚性方面产生差异。

然而，在本实施方式中，在背部箔片11a的周方向中央部形成卡合切口11d，因而将基于卡合凸部33a的固定点作为背部箔片11a的周方向中央部。因此，固定端与自由端之间的距离变短，使得上述支撑刚性的差异变小。而且，在本实施方式中，将背部箔11分割为三个背部箔片11a。因此，与通过单一的箔形成背部箔11的情况相比，固定端与自由端之间的距离变短，自由端侧与固定端侧之间的支撑刚性的差异变得更小。

另外，当旋转轴1以高速旋转时，卡合凸部33a也限制背部箔片11a的向轴方向的运动，因而即使在冲击等意外地作用的情况下，背部箔片11a也不从轴承壳体12脱落。

另外，在形成流体润滑膜之前的过渡状态下，在旋转轴1与顶部箔10之间产生固体摩擦，这成为起动时的阻力。然而，如前所述，在顶部箔10的两端部不产生预加载荷，周围流体所流入一侧的顶部箔10为薄壁部24且变软，因而顶部箔10与旋转轴1之间变得易于开口。由此，若旋转轴1起动则在早期形成流体润滑膜，旋转轴1相对于顶部箔10以非接触状态旋转。

在这种径向箔轴承3中，使从顶部箔10的凹部22b、22a引出的凸部21a、21b卡合于在轴承壳体12的内周面的通槽13利用固定件16形成的卡合槽20。因此，能够在不对顶部箔10进行点焊、弯曲加工、而且不使从两端部朝中心部的较强反力产生的情况下将顶部箔10收容、固定于轴承壳体12内。因此，能够防止在顶部箔10产生应变，使顶部箔10的应变足够小。因此，关于轴承的负载能力、动态特性(刚性和衰减)，能够发挥设计那样的良好性能。

另外，由于沿轴承壳体12的轴方向从一端到另一端连续地形成通槽13，故能够通过放电线切割加工来容易地形成通槽13，能够将加工成本抑制得较低。

另外，在顶部箔10与轴承壳体12之间产生轴方向的偏移时，卡合于通槽13沿长度方向分割而形成的卡合槽20的凸部21a、21b受卡合槽20的端部(隔壁片19)限制。因此，使顶部箔10与轴承壳体12之间的轴方向的移动停止，从而能够防止进一步的偏移。而且，利用通槽13的卡止槽14和固定件16的弯折片18来形成限制固定件16沿通槽13的长度方向移动的限制部，因而还能够使固定件16的移动停止。因此，能够可靠地防止顶部箔10从轴承壳体12脱落。

另外，在通槽13的内侧面形成卡止凹部15，并使顶部箔10的凸部21a、21b的顶端部卡合于卡止凹部15。因此，能够容易地进行凸部21a、21b的定位及其卡止，而且能够提高顶部箔10的组装再现性。

另外，对于顶部箔10，只是增加了基于蚀刻加工的凹凸部23a、23b的形成，能够消除现有的点焊、使应变产生的弯曲加工。因此，能够使顶部箔10的制作的难易度降低，减少制造成本。

另外，由于没有顶部箔10对轴承壳体12的焊接，故消除焊接不良等引起的组装不良、组装偏差。因此，顶部箔10对轴承壳体12的组装再现性提高，量产性优秀。

另外，在如以往那样将顶部箔的一端侧点焊至轴承壳体以作为紧固端、将另一端侧作为自由端的类型的物件中，在使旋转轴逆旋转时，顶部箔有可能卷绕于旋转轴。与此相对，本实施方式的径向箔轴承3如图2A所示地几乎是左右对称的，因而不管是旋转轴1的正旋转还是逆旋转都能够对应并同等地发挥功能。因此，还能够将该径向箔轴承3适用于旋转轴逆旋转的旋转机械。

另外，由于在顶部箔10的两端部形成薄壁部24，故顶部箔10如前所述地在该两端部处也不产生夹紧旋转轴1的力(局部预加载荷)。因此，能够防止因预加载荷而起动转矩变高，或者旋转轴1的运转中的发热变高为设定以上的情况。

另外，由于在顶部箔10的两端部形成薄壁部24，故例如不需要像以往那样用于使顶部箔的两端部适应轴承壳体的内曲面(内周面)的热处理工序。

而且，通过在顶部箔10的两端部形成薄壁部24，使得周围流体所流入一侧的顶部箔10的端部侧(相当于以往类型的自由端侧)变软，因而如前所述，周围流体变得容易流入顶部箔10与旋转轴1之间。因此，在更低的转速下形成流体润滑膜，旋转轴1的起动性提高。

另外，通过使在背部箔片11a的两侧周缘部分别形成的卡合切口11d卡合至在轴承壳体12的内周面的两侧端部分别形成的卡合凸部33a，从而将背部箔片11a固定于轴承壳体12。因此，能够在不对背部箔片11a进行点焊、弯曲加工的情况下将背部箔片11a收容、固定于轴承壳体12内。因此，能够防止因背部箔11(背部箔片11a)的点焊、背部箔11的应变的影响而在顶部箔10产生应变，使顶部箔10的应变足够小。因此，关于轴承的负载能力、动态特性(刚性和衰减)，能够发挥设计那样的良好性能。

接着，说明本发明的径向箔轴承的第二实施方式。

本实施方式的径向箔轴承也是于图1所示的涡轮机械的径向箔轴承。本实施方式的径向箔轴承与第一实施方式的径向箔轴承3的不同之处在于顶部箔的形状，以及与其对应的轴承壳体的卡合槽的形状。

即，如图8A所示，本实施方式的径向箔轴承的顶部箔40在一边侧(短边侧)形成具有一个凸部41a和一个凹部42a的第一凹凸部43a。另外，在与上述一边(短边)相反的另一边侧(短边侧)形成有具有一个凸部41b和一个凹部42b的第二凹凸部43b。第二凹凸部43b的凹部42b与第一凹凸部43a的凸部41a对应地形成，第一凹凸部43a的凹部42a与第二凹凸部43b的凸部41b对应地形成。

即，第二凹凸部43b的凹部42b以如下方式形成，即，在以第一凹凸部43a和第二凹凸部43b重叠的方式将顶部箔40卷成圆筒状时，凸部41a通过凹部42b内。同样地，第一凹凸部43a的凹部42a以如下方式形成，即，在将顶部箔40卷成圆筒状时，凸部41b通过凹部42a内。此外，在本实施方式中，凹部42b、42a的宽度与对应的凸部41a、41b的宽度相比足够宽地形成。另外，与第一实施方式同样，凸部41a、41b的宽度与后述卡合槽的长度对应而以与其大致一致的方式形成。

如图9A、图9B所示，固定件50嵌入并卡止于在轴承壳体12内周面形成的通槽13。固定件50具有：棒状(四棱柱状)的基部17，嵌入且收容于通槽13；一对弯折片18、18，形成于基部17的两端部而卡止于上述卡止槽14、14；以及一个隔壁部51，形成于基部17的中央部而向与弯折片18相反的一侧突出。

即，该固定件50相对于图3B、图3C所示的固定件16，仅在代替两个隔壁片19、形成有一个隔壁部51这一点上不同。因此，在本实施方式中，如图9A、图9B所示，在隔壁部51的两侧各一个共计两处形成有卡合槽52。此外，隔壁部51与上述隔壁片19相比足够长地形成，在与该隔壁部51对应的位置处，如图9B所示，不形成卡合槽。即，在本实施方式中，不在通槽13的全长上形成卡合槽52，而是在图8A所示的凸部41a、41b所配置的位置形成卡合槽52。

在此种构成的径向箔轴承中，也能够获得与第一实施方式的径向箔轴承3同样的作用效果。即，使从凹部42b、42a引出的凸部41a、41b卡合于在轴承壳体12的内周面的通槽13利用固定件50形成的卡合槽52。因此，能够在不对顶部箔40进行点焊、弯曲加工、而且不使从两端部朝中心部的较强反力产生的情况下将顶部箔40收容、固定于轴承壳体12内。因此，能够防止在顶部箔40产生应变，使顶部箔40的应变足够小。因此，关于轴承的负载能力、动态特性(刚性和衰减)，能够发挥设计那样的良好性能。

另外，由于在顶部箔40的两端部形成薄壁部24，故顶部箔40如前所述地在该两端部处也不产生夹紧旋转轴1的力(局部预加载荷)。因此，能够防止预加载荷使得起动转矩变高，或者旋转轴1的运转中的发热变高为设定以上的情况。

另外，当在顶部箔40与轴承壳体12之间产生轴方向的偏移时，卡合于通槽13沿长度方向分割而形成的卡合槽52的凸部41a、41b也受卡合槽52的端部(隔壁部51)限制。因此，能够使顶部箔40与轴承壳体12之间的轴方向移动停止，从而防止进一步的偏移。因此，能够可靠地防止顶部箔10从轴承壳体12脱落。

此外，本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，分别利用一个或两个凸部和凹部来形成第一凹凸部、第二凹凸部，但关于这些凸部和凹部的数量，还可以为三个以上。

另外，对于薄壁部24，还可以例如对其表里两面进行蚀刻加工、厚度较薄(薄壁)地形成。

而且，关于卡合于背部箔片11a的卡合切口11d的卡合凸部，还可以不利用卡止部件30形成，而是直接形成于轴承壳体12的内周面。

另外，虽然利用三个背部箔片11a构成背部箔11，但是对于背部箔11，还可以通过将一片金属箔成形为大致圆筒状的单一物件来构成。而且，在通过多个背部箔片11a构成的情况下，还可以通过两个、或者四个以上的背部箔片11a构成背部箔11。

产业上的利用可能性

根据本发明的径向箔轴承，防止在顶部箔产生应变，使顶部箔的应变充分变小，因而关于轴承的负载能力、动态特性(刚性和衰减)，能够获得设计那样的良好的性能。

另外，通过从轴承壳体的一端到另一端连续地形成通槽而使上述通槽的形成容易，并且能够通过仅仅将固定件嵌入上述通槽来形成多个卡合槽，因而能够使加工容易，将加工成本抑制得足够低。

符号说明

1 旋转轴

3 径向箔轴承

10、40 顶部箔

11 背部箔

12 轴承壳体

13 通槽

14 卡止槽

15 卡止凹部

16、50 固定件

17 基部

18 弯折片

19 隔壁片

20、52 卡合槽

21a、21b、41a、41b 凸部

22a、22b、42a、42b 凹部

23a、43a 第一凹凸部

23b、43b 第二凹凸部

24 薄壁部

51 隔壁部

Claims (5)

1. 一种径向箔轴承，为外插于旋转轴而支撑所述旋转轴的径向箔轴承，

具备：圆筒状的顶部箔，与所述旋转轴相向地配置；背部箔，配置于所述顶部箔的径方向外侧；以及圆筒状的轴承壳体，将所述顶部箔以及所述背部箔以内插的状态收容，

在所述轴承壳体的内周面，形成沿着其轴方向从一端到另一端连续的通槽，

在所述通槽，嵌入将所述通槽沿其长度方向分割而形成多个卡合槽的固定件，

在所述通槽和所述固定件，设有限制所述固定件沿所述通槽的长度方向移动的限制部，

所述顶部箔由金属箔如下地形成：所述金属箔为矩形状，所述金属箔在一边侧具有第一凹凸部，所述第一凹凸部具有凸部和凹部而成，所述金属箔在与所述一边相反的另一边侧具有第二凹凸部，所述第二凹凸部在与所述第一凹凸部的凸部对应的位置形成凹部，并且在与所述第一凹凸部的凹部对应的位置的至少一部分形成凸部，所述金属箔以所述第一凹凸部与所述第二凹凸部重合的方式卷成圆筒状，并且所述第一凹凸部以及所述第二凹凸部中的各凸部分别通过对应的所述第二凹凸部以及所述第一凹凸部中的各凹部而引出到所述轴承壳体侧，从而形成所述顶部箔，

引出到所述轴承壳体侧的凸部分别卡合于对应的所述卡合槽。

2. 根据权利要求1所述的径向箔轴承，其特征在于，在所述通槽的内侧面，沿所述通槽的长度方向形成有使所述凸部的顶端部卡止的卡止凹部。

3. 根据权利要求1或2所述的径向箔轴承，其特征在于，所述限制部由卡止槽以及弯折片形成，所述卡止槽在所述轴承壳体的两侧面处与所述通槽的两端部分别连通而沿所述轴承壳体的厚度方向形成，所述弯折片分别形成于所述固定件的两端部而卡止于所述卡止槽。

4. 根据权利要求1～3中的任一项所述的径向箔轴承，其特征在于，在所述顶部箔，在所述一边侧和所述另一边侧，形成有与它们之间的中央部相比厚度较薄的薄壁部。

5. 根据权利要求4所述的径向箔轴承，其特征在于，所述薄壁部在其外周面比所述中央部的外周面更加凹陷的状态下形成。