CN104937291A - 推力轴承 - Google Patents

Abstract

与设置于旋转轴(1)上的止推环(4)对置而配置的推力轴承(3、3A、3B)，具备：顶部箔(10)，其与止推环对置而配置；背部箔(20)，其支撑顶部箔；和圆环状的基板(30)，其支撑背部箔。背部箔具有多个背部箔片(11)，顶部箔片具有多个顶部箔片(21)。在顶部箔片的旋转轴的旋转方向上游侧的部分，形成有固定至基板的固定部(13)。而且，固定部的位于旋转轴的旋转方向下游侧的固定边(12)，以随着从基板的半径方向内侧朝向外侧而接近旋转轴的旋转方向下游侧的方式直线状地延伸。

Description

推力轴承

技术领域

本发明涉及推力轴承。

本申请基于2013年1月28日在日本申请的特愿2013-013170号而主张优先权，将其内容引用于此。

背景技术

一直以来，作为高速旋转体用的轴承，已知与设置于旋转轴上的止推环对置配置并支撑该止推环的推力轴承。作为这种推力轴承，公知箔式推力轴承，即，推力箔轴承。该推力箔轴承为，轴承面由柔软的箔(金属制薄板)形成，在轴承面之下具有用于柔软地支撑该轴承面的箔构造，来能够吸收由振动或冲击产生的旋转轴的移动(止推环的轴方向移位或倾斜)。

作为这种推力箔轴承的一个形态，已知如下构造：通过在周向上分割圆环板的多个箔片(顶部箔片)形成圆圈(圆环)状的轴承面，分别用波板形状的箔片(波箔片)支撑这些顶部箔片(例如，参照专利文献1)。各个顶部箔片(厚度100um左右)配置成相对止推环具有倾斜角，由此止推环和顶部箔片之间的轴承间隙形成为侧面视为楔形。即，形成为，随着从止推环(旋转轴)的旋转方向上游侧朝向下游侧，轴承间隙变得狭窄。因而，如果止推环从轴承间隙宽侧(上游侧)朝向轴承间隙狭窄侧(下游侧)旋转，那么润滑流体流入楔形的轴承间隙的狭窄部分，轴承的负荷能力被发挥。

顶部箔片为，仅将止推环(旋转轴)的旋转方向上游侧的端边固定至基板，该端边作为固定边而构成。如果轴承负载增加，那么顶部箔以该固定边(上游侧的端边)作为支点以变为水平(与止推环的被支撑面平行)的方式移位从而减少其倾斜角，在倾斜角变为0.1°左右时，推力轴承产生最大负荷能力。另一方面，波箔片配置为使脊部的棱线变得与顶部箔片的下游侧端边平行，仅将波箔片中的止推环(旋转轴)的旋转方向下游侧的端边固定至基板。即，波箔片的上游侧的端边成为自由端。

由于波箔片被这样地配置且固定，因而顶部箔片上产生的流体润滑膜的压力在轴承间隙的狭窄侧(下游侧)变高。因此，能够通过以高刚性支撑该部位，从而提高轴承的负荷能力。

现有技术文献

专利文献：

专利文献1：日本特开平10-331847号公报。

发明内容

发明要解决的问题

存在如下情况：在前述推力箔轴承构造中，在顶部箔片的下游侧端边的位置处轴承间隙变得最狭窄，在高负荷时在该位置处的间隙达到亚微型。即，在该下游侧端边的位置处易于发生顶部箔片与止推环的接触，如果发生接触，那么顶部箔等受损伤而降低轴承寿命，最坏的情况下有可能发生烧伤。

本发明是鉴于前述问题而做出的，其目的在于提供防止顶部箔片的下游侧端边和其附近接触止推环，并由此防止轴承寿命的下降和烧伤等的推力轴承。

用于解决问题的方案

本发明为了达成前述目的而重复深入探讨，结果获得如下见解。

在避免与止推环的接触时，期望使成为顶部箔片的自由端的下游侧端边相对止推环始终平行。但是，顶部箔片为，成为固定至基板的固定边的上游侧端边与作为自由端的下游侧端边的间隔随着从基板的半径方向内侧朝向外侧而逐渐扩展。因而，顶部箔片的外周缘比其内周缘长。在此，以轴承负载的变化等为原因，如果以作为固定边的上游侧端边作为支点(转动中心)，顶部箔片以从基板远离或接近的方式移位(转动)，那么比内周缘更长的外周缘比内周缘更大地移位。因而，在顶部箔片的移位时，存在作为自由端的下游侧端边的偏向外周缘的部分与偏向内周缘的部分的各自的高度产生差异的情况。即，由于顶部箔片的外周缘的长度(上游侧端边和下游侧端边之间的距离)比内周缘的长度(上游侧端边和下游侧端边之间的距离)更长，因而顶部箔片如前面所述地移位，从而在下游侧端边处。其偏向外周缘的部分的移位量比偏向内周缘的部分的移位量大。

因而，如果顶部箔片以固定边为支点移位，那么有可能下游侧端边的偏向外周缘的部分或偏向内周缘的部分易于接触止推环。而且，如果成为顶部箔片的自由端的下游侧端边相对止推环非平行地配置，那么有可能基板的半径方向上的轴承间隙(尤其是轴承间隙狭窄的侧)变化，不能确保适当的轴承的负荷能力。

例如，即使以顶部箔片的下游侧端边与止推环平行的方式，调整上游端侧的弯曲加工并将顶部箔固定至基板，如果由于负荷的增加等而顶部箔片的倾斜角变小，那么存在下游侧端边和止推环的平行状态被破坏的情况。

本发明者基于这种见解而重复深入探讨，结果完成了本发明。

即，在本发明的第1方式中，与设置于旋转轴的止推环对置地配置的推力轴承具备：顶部箔，其与前述止推环对置地配置；背部箔，其与前述顶部箔的与前述止推环所对置的面相反侧的面对置而配置，支撑前述顶部箔；圆环状的基板，其配置于前述背部箔的与偏向前述顶部箔的侧相反的侧，支撑前述背部箔。前述背部箔具有在前述基板的周向上排列的多个背部箔片，前述顶部箔具有在前述多个背部箔片上分别配设的多个顶部箔片。在前述顶部箔片的前述旋转轴的旋转方向上游侧的部分，形成固定至前述基板的固定部。而且，前述固定部的位于前述旋转轴的旋转方向下游侧的固定边，以随着从前述基板的半径方向内侧朝向外侧而接近前述旋转轴的旋转方向下游侧的方式直线状地延伸，相对于在前述半径方向上延伸的直线而倾斜。

依照本发明的第1方式，固定至基板的固定部中的固定边，以随着从前述基板的半径方向内侧朝向外侧而接近旋转轴的旋转方向下游侧的方式直线状地延伸，相对于在上述半径方向上延伸的直线而倾斜。因而，顶部箔片的外周缘的长度(上游侧端边和下游侧端边之间的距离)变得接近内周缘的长度(上游侧端边和下游侧端边之间的距离)，因而即使顶部箔片以固定边作为支点(转动中心)以从基板远离或接近的方式移位(转动)，其倾斜角变化，也能抑制下游侧端边的偏向外周缘的部分比偏向内周缘的部分的移位大。因而，即使顶部箔片的倾斜角变化，也能够维持成为顶部箔片的自由端的下游侧端边相对止推环接近平行的状态。

本发明的第2方式为，在前述第1方式的推力轴承中，前述固定边形成为从第1端边的两端间的位置延伸至前述顶部箔片的外周缘，该第1端边位于前述顶部箔片上的前述旋转轴的旋转方向上游侧。

依照本发明的第2方式，通过固定边的长度变短而降低固定边附近的刚性，顶部箔片以固定边作为支点易于移位。因而，例如在通过一对顶部箔夹入止推环的情况下，启动转矩降低。而且，在旋转轴开始旋转后，由于顶部箔片容易且顺利地移位，因而易于获得顶部箔片的最适当的倾斜角，轴承的负荷能力提高。

本发明的第3方式为，在前述第1方式的推力轴承中，前述顶部箔片上的前述旋转轴的旋转方向上游侧的第1端边具有：内侧边，其从前述顶部箔片的内周缘朝向外周缘延伸；和外侧边，其从该内侧边的偏向前述外周缘的端部延伸至前述外周缘。而且，在前述外侧边，设置前述固定边。

依照本发明的第3方式，通过固定边的长度变短而降低固定边附近的刚性，顶部箔片以固定边作为支点易于移位。因而，例如在通过一对顶部箔夹入止推环的情况下，启动转矩降低。而且，在旋转轴开始旋转后，由于顶部箔片容易且顺利地移位，因而易于获得顶部箔片的最适当的倾斜角，轴承的负荷能力提高。

本发明的第4方式为，在前述第2或第3方式的推力轴承中，前述固定边形成为，相对于前述顶部箔片上的前述旋转轴的旋转方向下游侧的第2端边而平行。

依照本发明的第4方式，因为顶部箔片的固定边和旋转轴的旋转方向下游侧的第2端边平行地形成，因而即使在止推环的旋转时推力负载变化且顶部箔片以固定边作为支点移位，成为顶部箔片的自由端的下游侧端边也相对止推环(止推环的被支撑面)始终平行。

本发明的第5方式为，在前述第1至第4方式中的任一项的推力轴承中，前述顶部箔片在前述固定边上的前述旋转轴的旋转方向下游侧的附近具有薄壁部，其比前述顶部箔片的其它部分薄壁地形成。

依照本发明的第5方式，由于在固定边附近形成有薄壁部，因而比在顶部箔片上的薄壁部更向旋转轴的旋转方向下游侧的部分能够更加容易且顺利地移位。因而，例如在通过一对顶部箔夹入止推环的情况下，启动转矩降低。而且，在旋转轴开始旋转后，由于顶部箔片容易且顺利地移位，因而易于获得顶部箔片的最适当的倾斜角，轴承的负荷能力提高。

本发明的第6方式为，在前述第1至第5方式中的任一项的推力轴承中，前述背部箔片形成为将多个脊部和多个沟部交错地形成的波板状，并且配置为使前述多个脊部的邻接方向与前述固定边的延伸方向交叉。而且，前述多个脊部的高度随着从位于偏向前述固定边的前述背部箔片的端部朝向前述旋转轴的旋转方向下游侧而逐渐变高。

依照本发明的第6方式，能够通过波箔片弹性地支撑顶部箔片。

本发明的第7方式为，在前述第1至第5方式中的任一项的推力轴承中，在前述基板上，设置有分别支撑前述多个背部箔片的多个支撑区域，在各个支撑区域上形成有倾斜面，该倾斜面随着从设置前述固定边的位置朝向前述旋转轴的旋转方向下游侧的端边侧而高度逐渐增加。

依照本发明的第7方式，通过在该倾斜面上经由背部箔片配设顶部箔片，从而能够使顶部箔片的高度沿着倾斜面精度良好地变化。而且，此时背部箔片也不使其高度变化而制造成一定的高度即可，因而能够抑制其加工成本。

本发明的第8方式为，在前述第7方式的推力轴承中，前述背部箔片形成为将多个脊部和多个沟部交错地形成的波板状，并且配置为使前述多个脊部的邻接方向与前述倾斜面的倾斜方向一致。

依照本发明的第8方式，能够通过波箔片来弹性地支撑顶部箔片。

本发明的第9方式为，在前述第6或第8方式的推力轴承中，前述波箔片在前述旋转轴的旋转方向下游侧的端边处固定至前述基板。

依照本发明的第9方式，在顶部箔片上产生的流体润滑膜的压力在轴承间隙狭窄侧即旋转轴的旋转方向下游侧处变高，能够以高刚性支撑轴承间隙的旋转方向下游侧的部分，由此能够提高轴承的负荷能力。

发明的效果

依据本发明的推力轴承，能够维持成为顶部箔片的自由端的下游侧端边相对止推环接近平行的状态。由此，能够防止该下游侧端边和其附近接触止推环，由此能够防止轴承寿命的降低和烧伤等。

附图说明

图1是示出本发明所涉及的推力轴承被适用的涡轮机械的一个示例的示意图。

图2是示出本发明涉及的推力轴承的第1实施方式的图，是夹着止推环的状态的推力轴承的侧面图。

图3A是示出本发明涉及的推力轴承的第1实施方式的图，是对一部分进行剖视的推力轴承的俯视图。

图3B是图3A的3B-3B线向视剖视图。

图3C是示出本发明涉及的推力轴承的第1实施方式的图，是为了说明波箔片的形状而使其俯视图和侧视图对应的说明图。

图4A是用于示出关于顶部箔片的形状和固定边、固定部的形状等的变形例的顶部箔片的俯视图。

图4B是用于示出关于顶部箔片的形状和固定边、固定部的形状等的变形例的顶部箔片的俯视图。

图4C是用于示出关于顶部箔片的形状和固定边、固定部的形状等的变形例的顶部箔片的俯视图。

图4D是用于示出关于顶部箔片的形状和固定边、固定部的形状等的变形例的顶部箔片的俯视图。

图5A是示出本发明涉及的推力轴承的第2实施方式的图，是对一部分进行剖视的推力轴承的俯视图。

图5B是图5A的5B-5B线向视剖面图。

图5C是示出本发明涉及的推力轴承的第2实施方式的图，是为了说明波箔片的形状而使其俯视图和侧视图对应的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的推力轴承。而且，在下面的附图中，为了使各个部件成为能够识别的大小，适当地变更各个部件的比例尺。

图1是示意性地示出本发明的推力轴承被适用的涡轮机械的一个示例的侧视图，在图1中，符号1是旋转轴，符号2是设在旋转轴的顶端部的叶轮，符号3是本发明所涉及的推力轴承。

在旋转轴1中，在形成叶轮2的顶端的附近固定有止推环4。以夹持该止推环4的方式配置一对推力轴承3。

而且，叶轮2配置于成为静止侧的壳体5内，在叶轮2与壳体2之间形成有顶部间隙6。

而且，在旋转轴1中，在比止推环4更偏向中央的部分上设置有径向轴承7。

图2、图3A至3C是示出适用于这种构成的涡轮机械的推力轴承3的第1实施方式的图。图2是夹着止推环4的状态的推力轴承3的侧视图。图3A是将一部分剖视的推力轴承3的俯视图。图3B是图3A的3B-3B线向视剖面图。图3C是为了说明波箔片的形状而使其俯视图和侧视图对应的说明图。

如图2所示，在该第1实施方式中，推力轴承3A(3)夹着止推环4而分别配置于其两侧。这一对推力轴承3A(3)是均形成为相同的构成，且与固定于旋转轴1的圆板状的止推环4对置而配置的圆环状(圆筒状)的装置，设置为围绕旋转轴1。止推环4的两面(旋转轴1的轴方向上的两面)作为被支撑面而构成，一对推力轴承3A(3)配置为分别与止推环4的两个被支撑面对置地支撑。

推力轴承3A具备如下构件而构成：顶部箔10，其与止推环4对置而配置；背部箔20，其相对与前述止推环4对置的面相反侧的面对置而配置；圆环板状的基板30，其配置于该背部箔20的与偏向前述顶部箔10侧相反的侧上。而且，基板30不限于圆环板状，在旋转轴1的轴方向上延伸的圆筒状也是可以的。

在本实施方式中，在一对推力轴承3A、3A的分别的基板30、30之间，夹持以两点划线示出的圆筒状的轴承隔离物40，基板30、30通过固连螺栓41经由轴承隔离物40被连接。而且，一方的基板30的外面通过固连螺栓41固定于壳体5。因而，一对推力轴承3A、3A以夹着止推环4的状态通过固连螺栓41固定于壳体5。

基板30如图3A所示为圆环板状且金属制的部件，在其外周部上形成有多个(在本实施方式中为8个)用于插入通过前述固连螺栓41的贯通孔42。在该基板30中，在与前述止推环4对置的面上设置有用于支撑前述背部箔20和顶部箔10的支撑区域。在本实施方式中，如后面所述，背部箔20具有多张(6张)背部箔片21，顶部箔10具有多张(6张)顶部箔片11而构成。因而，在基板30上，形成有在周向上将其表面6分割(等分割成6个)而得的6个支撑区域31。而且，在本实施方式中的6个支撑区域31是设计上的区域，包含这些支撑区域31的基板30的表面为均等的平面。

如图2所示，在各个支撑区域31中，分别以该顺序配置背部箔片21和顶部箔片11，由支撑区域31支撑。基板30、背部箔片21以及顶部箔片11在旋转轴1的轴方向上层叠。

如图3A至图3C所示，背部箔20具有在基板30的周向上排列的6张背部箔片21而形成。这些背部箔片21分别配置于基板30的多个支撑区域31上，由此在基板30的周向上排列。而且，这些背部箔片21在俯视上比后述的顶部箔片11稍微小地形成，因而如图3A所示，不在基板30上向着止推环4露出，被顶部箔片11覆盖。

由这些背部箔片箔片21组成的背部箔20由箔(薄板)形成，弹性地支撑顶部箔10(顶部箔片11)。作为这种背部箔20，使用例如波箔、日本特开2006-57652号公报和日本特开2004-270904号公报等所记载的弹簧箔、日本特开2009-299748号公报等所记载的背部箔等。而且，虽然日本特开2006-57652号公报和日本特开2004-270904号公报所记载的弹簧箔、日本特开2009-299748号公报所记载的背部箔是用于径向轴承的箔，但是如果将它们展开成平面状并形成俯视为圆环板状，那么成为用于推力轴承的箔。

在本实施方式中，如图3C所示背部箔20由波箔组成，因而背部箔片21由波箔片组成。这种背部箔片21(波箔片)为厚度为数百μｍ左右的箔(金属制薄板)通过模压成形而成形为波板状，如图3C所示整体形成为接近矩形的大体五角形状。

这样，成形为波板状的背部箔片21为与基板30接触的沟部22和与顶部箔片11接触的脊部23交错地配置而形成的。这些沟部22和脊部23如图3A所示在与后述的顶部箔片11的固定边12的延伸方向垂直的方向上排列。即，沟部22和脊部23的排列方向(沟部22和脊部23的邻接方向，多个脊部23的邻接方向)形成为与前述固定边12的延伸方向垂直的方向。因而，沟部22和脊部23分别以与前述固定边12平行地延伸的方式形成。

这些沟部22和脊部23分别以大体等间隔地形成。而且，脊部23的高度形成为，从位于偏向前述固定边12的背部箔片21的端部向其相反侧，即伴随着朝向在图3A中以箭头R示出的旋转轴1(止推环4)的旋转方向的下游侧(旋转的行进侧)，每一定高度变高。

而且，背部箔片21为，旋转轴1的旋转方向下游侧的端边21a配置在与后述的顶部箔片11上的旋转轴1的旋转方向下游侧的端边11c(第2端边)在俯视状态下大体一致的位置。背部箔片21沿着成为该端边21a的沟部22的形成方向，在基板30上被点焊(附点焊接)并被固定。

此时，由于背部箔片21的端边21a由整体连续的一个沟部22形成，因而能够易于将该沟部22整体焊接至基板30。因而，能够容易进行背部箔片21的焊接导致的固定。

另外，除点焊之外，还能够通过例如螺纹固定等进行向基板30的端边21a的固定。

如图3A所示，顶部箔10也具有在基板30的周向上排列的6张顶部箔片11而形成。这些顶部箔片11使用厚度为数百um左右的金属制的薄板(箔)形成为如下形状：从扇形切除包含其顶点的部分从而分别使内周缘(基板30的半径方向内侧的边缘)和外周缘(基板30的半径方向外侧的边缘)成为圆弧状，此外将在旋转轴1(止推环4)的旋转方向上游侧的边缘部的偏向外周边缘的部分切去。这种形状的顶部箔片11在基板30的各个支撑区域31上分别覆盖前述背部箔片21而配置，通过在基板30的周向上以等间隔排列而作为整体配置成大体圆环板状，从而形成顶部箔10。

另外，顶部箔片11形成为在俯视上比支撑区域31稍微小，并且形成为在俯视上比背部箔片21稍微大。由此多个顶部箔片11不互相干涉，而且不使背部箔片21朝向止推环4露出，以覆盖其上表面的状态配置于各个支撑区域31上。但是，本发明不限于此，也可将顶部箔片11形成为在俯视上与背部箔片21相同的大小，或者也可形成为在俯视上比背部箔片21小。

而且，在该顶部箔片11的旋转轴1(止推环4)的旋转方向上游侧的部分上形成有固定部13。顶部箔片11通过该固定部13固定至基板30。利用该固定部13处的向基板30的固定与前述背部箔片21的端边21a相同地通过点焊(附点焊接)进行。另外，该固定部13的向基板30的固定也能够除点焊以外利用例如螺纹固定等进行。

如果固定部13设置于旋转轴1(止推环4)的旋转方向上游侧，那么为面状、直线状均是可以的，但是在本实施方式中作为以直线状形成的固定边12构成。即，虽然本实施方式的固定部13和固定边12配置于相同的位置，但是如后面所述，本发明的固定边作为固定部13的位于旋转轴1的旋转方向下游侧的边而构成。

在本实施方式中，顶部箔片11上的旋转轴1(止推环4)的旋转方向上游侧的端边11e(第1端边)具有如下构件而形成：内侧边11a，其从顶部箔片11的内周缘朝向外周缘延伸；外侧边11b，其从内侧边11a的偏向上述外周缘的端部延伸至顶部箔片11的外周缘(半径方向外侧的边缘)。在这种端边11e中的外侧边11b中设置有固定于基板30的固定边12。

而且，顶部箔片11配置为，在其旋转轴1的旋转方向上游侧的端边11e中的内侧边11a和旋转轴1的旋转方向下游侧的端边11c(第2端边)以旋转轴1为中心，即以旋转轴1的中心轴为中心，分别与沿着其半径方向(与基板30的半径方向相同)延伸的直线大体一致。因而，成为固定边12的前述外侧边11b以旋转轴1为中心相对沿着其半径方向延伸的直线倾斜地形成，来随着从顶部箔片11的偏向内周缘的位置朝向偏向外周缘的位置而接近旋转轴1的旋转方向下游侧。换而言之，固定边12直线状地延伸，以在俯视上相对在基板30的上述半径方向上延伸的直线倾斜地配置，来随着从基板30的半径方向内侧朝向外侧而接近旋转轴1的旋转方向下游侧。尤其是，在本实施方式中，固定边12相对顶部箔片11上的旋转轴1的旋转方向下游侧的端边11c平行地形成。

而且，关于顶部箔片11的形状和固定边12以及固定部13的形状等，不限于图3A所示的构成，能够采用各种形态。

例如，如图4A所示，在不切去以箭头示出的旋转轴1(止推环4)的旋转方向的上游侧且作为偏向外周缘的部分，大体梯形形状(从扇形切下包含其顶点的部分的形状)形成顶部箔片11的情况下，也可仅仅将与图3A所示的固定边12对应的位置通过点焊等固定至基板30，令该固定部位为固定边12(固定部13)。

在这种情况下，固定边12从在顶部箔片11上的旋转轴1的旋转方向上游侧的端边11e(第1端边)的两端之间的位置延伸至顶部箔片11的外周缘而形成，相对于旋转轴1和在基板30的半径方向上延伸的直线(旋转方向上游侧的端边11e)倾斜而形成。

另外，在这种情况下，在比固定边12更偏向旋转轴1的旋转方向上游侧且位于偏向外周缘的部位11d在负荷能力的点上基本不起作用。但是，由于能够省略切去该部位11d的加工，因而与图3A所示的顶部箔片11相比能够使其加工容易，并能够降低制造成本。

而且，如前面所述，在不切去在旋转轴1(止推环4)的旋转方向上游侧且偏向外周缘的部分，将顶部箔片11形成为大体梯形形状的情况下，如图4B所示，也可将包含未切去而剩余的部位11d，即，包含部位11d和固定边12的部位整体作为固定部13。在这种情况下，对包含部位11d和固定边12的位置整体施加点焊等。在这样地形成固定部13的情况下，该固定部13包含位于旋转轴1的旋转方向下游侧的直线状的固定边12而形成。换而言之，固定边12作为固定部13的位于旋转轴1的旋转方向下游侧的边而构成。该固定边12直线状地延伸，来随着从顶部箔片11的偏向内周缘的位置朝向偏向外周缘的位置而接近旋转轴1的旋转方向下游侧，并以旋转轴1作为中心，相对于在其半径方向上延伸的直线(旋转方向上游侧的端边)倾斜而形成。

而且，在图3A、图4A、图4B所示的构成中，虽然令旋转轴1的旋转方向上游侧的端边的一部分，或从其途中弯曲(倾斜)的部分为固定边12，但是如图4C所示，也可以将旋转轴1的旋转方向上游侧的端边整体作为固定边12。在这种情况下，歪斜地切去旋转轴1的旋转方向上游侧的部位，并使旋转方向上游侧的端边形成为相对直线P1倾斜，该直线P1以旋转轴1作为中心在其半径方向上延伸。即，以随着从内周缘朝向外周缘(顺着从基板30的直径方向内侧朝向外侧)接近旋转轴1的旋转方向下游侧的方式直线状地延伸，将固定边12相对于在前述半径方向上延伸的直线P1倾斜地形成。

另外，在图4C中，不从固定边12切去旋转轴1的旋转方向上游侧，而如在图4C中两点划线所示地原样地被剩下也是可以的。而且，也可将包括用该两点划线示出的位置作为固定部13。此外，也可使固定边12与端边11c平行地形成。

虽然在图4C中未图示，但是背部箔片21的脊部23与端边11c平行地延伸。因而，多个脊部23的排列方向(邻接方向，图4C的左右方向)不与固定边12的延伸方向垂直地交叉。这样，顶部箔片11和固定边12也可构成为使多个脊部23的邻接方向和固定边12的延伸方向交叉。

而且，在图3A中，将固定边12形成为相对旋转轴1的旋转方向下游侧的端边11c平行。但是，如图4D所示，作为固定边12，如果以随着从顶部箔片11的偏向内周缘的位置朝向偏向外周缘的位置(顺着从基板30的直径方向内侧朝向外侧)而接近旋转轴1的旋转方向下游侧的方式直线状地延伸，以旋转轴1为中心相对于在其半径方向上延伸的直线P1倾斜地形成，那么固定边12的相对于直线P1的倾斜度也可比直线P2相对直线P1的倾斜度小，该直线P2相对端边11c平行。

而且，该顶部箔片11如图3B所示在其固定边12的附近被弯曲加工，由此以能够确保与背部箔片21的脊部23的高度大体相同高度的方式直立，比固定边12离端边11c更近的部分置于脊部23上。

另一方面，端边11c(后缘)变为不固定至基板30而仅仅在背部箔片21的脊部23上被支撑的自由端。

在本实施方式中，背部箔片21如前面所述配置成其沟部22和脊部23在与顶部箔片11的固定边12的延伸方向垂直的方向上排列。因而，这些沟部22和脊部23与顶部箔片11的固定边12和端边11c平行地延伸。因而，通过被载置在该背部箔片21上，顶部箔片11配置成，随着沿前述脊部23的排列方向(多个脊部23的邻接方向、与固定边12垂直的方向)从固定边12附近朝向端边11c，逐渐与基板30的内面(与止推环4对置的面)远离地倾斜。而且，在未施加轴承负载的状态下，顶部箔片11配置为以根据背部箔片21的脊部23设定的初期倾斜角倾斜。

初期倾斜角是负载为零时相对基板30的顶部箔片11的倾斜角。而且，倾斜角为如图3C所示根据背部箔片21的脊部23的高度增加量确定的角度(坡度)θ。本实施方式的倾斜角为顶部箔片11和基板30的内面之间的角度。而且，该倾斜角与顶部箔片11和止推环4的被支撑面之间的角度相等。因而，如果负载增加，那么背部箔片21的脊部23被朝向基板30按压，其整体平坦化，从而顶部箔片11也朝向基板30移位，倾斜角θ变得比初期倾斜角小。

在这种构造中，顶部箔片11配置为其固定边12与端边11c平行，支撑其的背部箔片21为其脊部23的排列方向与固定边12垂直。因而，成为顶部箔片11的自由端的端边11c即使在初期倾斜角的状态下，和通过止推环4的旋转经由顶部箔片11在背部箔片21上施加负载且倾斜角θ变小时，离其基板30的高度也始终为一定。即，在端边11c上的偏向外周缘的部分的高度和偏向内周缘的部分的高度，在上述倾斜角变化的情况下也同样地变化。

即，由于在与固定边12垂直的方向上，从固定边12直至端边11c上的偏向外周缘的部分的长度(外周缘的长度)与从固定边12直至端边11c上的偏向内周缘的部分的长度(内周缘的长度)互相相同，因而即使顶部箔片11以固定边12作为支点(转动中心)，以从基板30远离或接近的方式移位(转动)，下游侧端边11c也变得与其偏向外周缘的部分和偏向内周缘的部分的高度相同。因而，即使在上述倾斜角变化的情况下，成为顶部箔片11的自由端的下游侧端边11c也变得始终相对止推环4平行。

而且，顶部箔片11如图3B所示在固定边12的附近、即固定边12上的旋转轴1的旋转方向下游侧的附近，具有与其其它部位相比薄壁地形成的薄壁部14。薄壁部14沿着固定边12直线状地形成，形成为构成顶部箔片11的其它部位的厚度(数百μｍ左右)的50％至70％左右的厚度。这种薄壁部14的形成能够通过例如蚀刻加工进行。而且，薄壁部14在顶部箔片11的偏向背部箔片21的面上形成，来不影响润滑流体的流动。

而且，该薄壁部14如图3B所示形成为，不接触背部箔片21上的多个脊部23中最接近固定边12的脊部23的顶点(棱线)。即，薄壁部14以位于固定边12和脊部23的顶点(棱线)之间的方式设定其宽度，该脊部23位于偏向固定边12。由此，顶部箔片11为，薄壁部14之外的位置(其它部位)置于全部的脊部23上来在其上均衡地被支撑，维持图3C所示的倾斜角θ。而且，通过形成薄壁部14，从而使比薄壁部14更接近端边11c的部分能够更加容易且顺利地以固定边12作为支点(或者以薄壁部14作为支点)移位(转动)。此外，通过形成这种薄壁部14，还可能使薄壁部14之外的位置的壁厚比一直以来更厚。

接着，说明由这种构成组成的推力轴承3A(3)的作用。

在本实施方式中，如图2所示，将推力轴承3A设置于止推环4的两侧。通过这样在止推环4的两侧设置推力轴承3A，能够极力抑制在推力方向上的止推环4(旋转轴1)的移动量。即，通过减少推力移动量，从而即使在图1所示的令顶部间隙6狭窄的情况下，也能够防止叶轮2等的向壳体5的接触，通过令顶部间隙6狭窄，能够提高涡轮机等的流体性能。

由于极力地抑制推力方向的移动量，因而两个推力轴承3A设置为以不相对止推环4产生大间隙的方式接近。由此，两个推力轴承3A的顶部箔片11(顶部箔10)变成相对止推环4(止推环4的被支撑面)稍微被按压的状态。此时，因为在本实施方式中在顶部箔片11上形成有薄壁部14，因而偏向端边11c的部位变得易于移位(易于弯曲)。因而，根据按压量产生的按压力(反力)变小，由此，启动转矩变小。

即，一直以来，为了使负载增大时顶部箔片的倾斜角变成最适当的角度，预先为顶部箔片附加比最适当角度大的倾斜角。因而，在旋转停止状态下顶部箔片从两面夹入止推环4，变为被按压的状态(施加预加载荷的状态)。但是，由于一直以来顶部箔片的上游侧端边遍及其全长固定于基板，顶部箔片的壁厚也为一定，因而存在向止推环4的按压力(预加载荷)变强、且启动转矩变大的情况。

与此相对在本实施方式中，由于如前面所述令固定边12的长度比上游侧的端边11e的整体的长度更短，此外在顶部箔片11上形成薄壁部14，因而产生的按压力(反力)降低，启动转矩变小。

而且，如果旋转轴1旋转而止推环4开始旋转，那么止推环4和顶部箔片11互相摩擦，并将周围流体压入在两者之间形成的侧面视为楔形的空间(轴承间隙)。如果止推环4达到一定的旋转速度，那么在两者之间形成流体润滑膜。通过该流体润滑膜的压力，顶部箔片11(顶部箔10)被按压至背部箔片21(背部箔20)，顶部箔片11从止推环4分离，止推环4相对顶部箔片11非接触地旋转。

如果添加推力负载，那么顶部箔片11被进一步向背部箔片21按压，顶部箔片11的倾斜角θ变小。此时，虽然顶部箔片11以旋转轴1的旋转方向上游侧的固定边12作为支点并移位(弯曲)，但是由于成为自由端的下游侧的端边11c变得与固定边12平行，因而即使进行顶部箔片11的移位，也维持端边11c的与止推环4的平行状态。

因而，即使推力负载进一步增加而流体润滑膜的膜厚进一步变薄，由于顶部箔片11的相对止推环4的接触被抑制，因而作为结果也可以支撑更大的推力负载。

在本实施方式的推力轴承3A(3)中，以旋转轴1作为中心相对在其半径方向上延伸的直线倾斜地形成，并且相对端边11c平行地形成，来使固定至基板30的固定边12随着从顶部箔片11的偏向内周缘的位置朝向偏向外周缘的位置而接近旋转轴1的旋转方向下游侧(端边11c)。因而，即使顶部箔片11以固定边12作为支点，以从基板30远离或接近的方式移位，也能够使下游侧端边11c的直立量在其偏向外周缘的部分和偏向内周缘的部分处相同。因而，即使在止推环4的旋转时推力负载变化，也能够使成为顶部箔片11的自由端的下游侧端边11c相对止推环4维持始终平行，因而能够防止由顶部箔片11等接触止推环4并损伤造成的轴承寿命的下降和烧伤等。

而且，固定边12形成为从顶部箔片11的旋转轴1的旋转方向上游侧的端边11e的两端之间的位置延伸至外周缘。由此，能够令固定边12的长度比上游侧的端边11e的整体短，由此能够使顶部箔片11易于移位(易于弯曲)，降低启动转矩。而且，在旋转轴1开始旋转后，由于顶部箔片11容易且顺利地移位，因而变得易于获得最适当的倾斜角(例如，0.1°左右)，轴承的负荷能力提高。

而且，由于顶部箔片11的固定边12上的旋转方向下游侧的附近部上形成有薄壁部14，因而变得能够在施加负载时，接近端边11c的部分更容易且顺利地移位，因而启动转矩降低。而且，在旋转轴1开始旋转后，由于顶部箔片11容易且顺利地移位，因而易于获得最适当的倾斜角，负荷能力提高。

由于在承受高推力负载时流体润滑膜的压力变高，因而有可能不直接在顶部箔片11的背部箔片21上支撑的部分，即，位于背部箔片21的沟部22上的位置挠曲，由此压力逃逸而负荷能力下降。

但是，在本实施方式中，由于在顶部箔片11的固定边12的附近形成薄壁部14，因而可以不妨碍顶部箔片11移位(弯曲)的动作，与一直以来相比使顶部箔片11的板厚变厚。因而，通过这样使顶部箔片11的板厚变厚，从而能够使未在背部箔片21上被支撑的部分处的挠曲变小，并能够抑制负荷能力的下降。

接着，说明本发明的推力轴承3的第2实施方式。

第2实施方式的推力轴承3B(3)与第1实施方式的推力轴承3A(3)主要不同处为，如图5A至图5C所示，在基板30的前述支撑领域31上形成倾斜面32的点，和令背部箔片21的多个脊部23的高度全部相同的点。另外，图5A是将一部分剖视的推力轴承3的俯视图，图5B是图5A的5B-5B线向视剖视图，图5C是为了说明波箔片的形状而使其俯视图和侧视图对应的说明图。

在本实施方式中，如图5A所示在各个支撑区域31中支撑前述背部箔片21和顶部箔片11的区域整体上，形成有倾斜面32，其随着从设置顶部箔片11的固定边12的位置朝向与下游侧的端边11c对置的位置而高度增加。即，将倾斜面32形成为，如图5B所示，在相对于固定边12和与其平行的端边11c垂直的方向上倾斜。

而且，背部箔片21与前述第1实施方式相同地，形成为将接触基板30的沟部22和接触顶部箔片11的脊部23交错地配置的波板状。但是，在本实施方式中，如图5B、图5C所示，多个脊部23的高度全部相同地形成。

而且，沟部22和脊部23与前述第1实施方式相同地，在与顶部箔片11的固定边12的延伸方向垂直的方向上排列。即，令沟部22和脊部23的排列方向为与前述固定边12的延伸方向垂直的方向，并与倾斜面32的倾斜方向一致。由此，背部箔片21的脊部23，其高度沿着基板30的倾斜面32的倾斜方向，即随着朝向旋转轴1的旋转方向的下游侧，以每规定的高度变高。即，多个脊部23的顶点的高度与在第1实施方式中注意到的相同。因而，配置于该背部箔片21上的顶部箔片11为，其倾斜角θ与第1实施方式相同地形成。在本实施方式中，顶部箔片11的倾斜角θ如图5C所示由倾斜面32的倾斜角θ决定。

在本实施方式的推力轴承3B(3)中，也由于固定边12形成为相对端边11c平行，因而即便顶部箔片11以固定边12作为支点，以从基板30远离或接近的方式移位，也能够使下游侧端边11c的直立量(高度)在其偏向外周缘的部分和偏向内周缘的部分处相同。因而，即使在止推环4的旋转时推力负载变化，也能够令成为顶部箔片11的自由端的下游侧端边11c相对止推环4始终平行，因而能够防止轴承寿命的下降和烧伤。

而且，在基板30的各个支撑区域31上形成倾斜面32，令背部箔片21的多个脊部23的高度全部相同，并且令脊部23的排列方向与倾斜面32的倾斜方向一致。因而，通过在该倾斜面32上经由背部箔片21配设顶部箔片11，从而能够使顶部箔片11的高度沿着倾斜面32精度良好地变化。即，能够赋予顶部箔片11规定的倾斜角θ。而且，此时背部箔片21不使脊部23的高度变化而制造成一定的高度即可，因而能够抑制其加工成本。因而，依照该推力轴承3B(3)，能够使加工容易且使量产性提高，谋求成本的降低化。而且，由于加工变容易而品质的偏差变小，因而变得易于获得设计时预测的轴承性能(例如，轴承负荷性能)。

另外，本发明不限定于前述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可进行各种变更。

例如，在前述实施方式中，将背部箔20或顶部箔10各由6个背部箔片21(波箔片)或6个顶部箔片11构成，因而基板30的支撑区域31也与此配合而形成(设定)6个。但是，背部箔片21(波箔片)和顶部箔片11为多个即可，可为5个以下，也可为7个以上。在这种情况下，支撑区域31的数量也变得与背部箔片21(波箔片)和顶部箔片11的数量相同。

而且，在第二实施方式中，在基板30的支撑区域31上形成倾斜面32的情况下，也可代替令搭载背部箔片21的面整体为倾斜面32，而使支撑区域的一部分为平坦面，并将背部箔片21的一部分配置于倾斜面上，将剩余部分配置于平坦面上。在这种情况下，平坦面也可形成在倾斜面的上侧(偏向端边11c，下游侧)，也可形成在下侧(偏向固定边12，上游侧)。此外，也可在倾斜面的两侧(上游侧和下游侧)上分别形成平坦面。

而且，顶部箔片和波箔片的形状、向支撑区域上的顶部箔片和波箔片的配置、倾斜面的倾斜方向等，除前述实施方式之外也可采用各种形态。

产业上的可利用性

本发明能够利用在与设置于旋转轴上的止推环对置而配置并支撑该止推环的推力轴承上。

附图标记

1  旋转轴

3、3A、3B  推力轴承

4  止推环

10  顶部箔

11  顶部箔片

11a  内侧边

11b  外侧边

11c  端边(第2端边)

11e  端边(第1端边)

12  固定边

13  固定部

14  薄壁部

20  背部箔

21  背部箔片

21a  端边

22  沟部

23  脊部

30  基板

31  支撑区域

32  倾斜面。

Claims (9)

1. 一种推力轴承，其与设置于旋转轴的止推环对置而配置，具备：

顶部箔，其与所述止推环对置而配置；

背部箔，其与所述顶部箔的与所述止推环所对置的面相反侧的面对置而配置，支撑所述顶部箔；以及

圆环状的基板，其配置于所述背部箔的与偏向所述顶部箔的侧相反的侧，支撑所述背部箔；

所述背部箔具有在所述基板的周向上排列的多个背部箔片，

所述顶部箔具有在所述多个背部箔片上分别配设的多个顶部箔片，

在所述顶部箔片的所述旋转轴的旋转方向上游侧的部分，形成有固定至所述基板的固定部，

所述固定部的位于所述旋转轴的旋转方向下游侧的固定边，以随着从所述基板的半径方向内侧朝向外侧而接近所述旋转轴的旋转方向下游侧的方式直线状地延伸，相对于在所述半径方向上延伸的直线而倾斜。

2. 根据权利要求1所述的推力轴承，其特征在于，所述固定边形成为从第1端边的两端之间的位置延伸至所述顶部箔片的外周缘，所述第1端边位于所述顶部箔片上的所述旋转轴的旋转方向上游侧。

3. 根据权利要求1所述的推力轴承，其特征在于，

所述顶部箔片上的所述旋转轴的旋转方向上游侧的第1端边具有：内侧边，其从所述顶部箔片的内周缘朝向外周缘延伸；和外侧边，其从该内侧边的偏向所述外周缘的端部延伸至所述外周缘，

在所述外侧边上设置所述固定边。

4. 根据权利要求2或3所述的推力轴承，其特征在于，所述固定边形成为，相对于所述顶部箔片上的所述旋转轴的旋转方向下游侧的第2端边而平行。

5. 根据权利要求1至4中的任一项所述的推力轴承，其特征在于，所述顶部箔片在所述固定边上的所述旋转轴的旋转方向下游侧的附近具有薄壁部，其比所述顶部箔的其它部分薄壁地形成。

6. 根据权利要求1至5中的任一项所述的推力轴承，其特征在于，所述背部箔片形成为将多个脊部和多个沟部交错地形成的波板状，并且配置成使所述多个脊部的邻接方向与所述固定边的延伸方向交叉，所述多个脊部的高度随着从位于偏向所述固定边的所述背部箔片的端部朝向所述旋转轴的旋转方向下游侧而逐渐变高。

7. 根据权利要求1至5中的任一项所述的推力轴承，其特征在于，在所述基板上，设置有分别支撑所述多个背部箔片的多个支撑区域，在各个支撑区域形成有倾斜面，该倾斜面随着从设置所述固定边的位置朝向所述旋转轴的旋转方向下游侧而高度逐渐增加。

8. 根据权利要求7所述的推力轴承，其特征在于，所述背部箔片形成为将多个脊部和多个沟部交错地形成的波板状，并且配置为使所述多个脊部的邻接方向与所述倾斜面的倾斜方向一致。

9. 根据权利要求6或8所述的推力轴承，其特征在于，所述波箔片在所述旋转轴的旋转方向下游侧的端边处固定于所述基板。