CN105518323B - 推力轴承 - Google Patents

Abstract

该推力轴承(3、3A、3B)是与设置于旋转轴(1)的推力环(4)对置地配置的推力轴承，具备顶箔(10)、背箔(20)以及底板(30)。背箔具有多个背箔片(21)。顶箔具有多个顶箔片(11、50、60)。另外，在顶箔片，在旋转轴的旋转方向上游侧，形成有固定于底板的固定部(13)，并且形成有将与背箔片对置的面去除而成的在其内周端侧比外周端侧更薄壁地形成的内周端侧薄壁部(15)。

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9月19日在日本申请的日本特愿2013-194440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的推力环对置而配置的推力轴承。作为这样的推力轴承，众所周知箔式的推力轴承，即推力箔轴承。该推力箔轴承具有如下的箔构造：轴承面由柔软的箔(金属制薄板)形成，以便能够吸收由振动或冲击产生的旋转轴的活动(推力环的轴向位移或倾斜)，用于在轴承面之下柔软地支撑该轴承面。

作为这样的推力箔轴承的一个方式，已知如下的构造(例如，参照专利文献1)：由将圆环板沿周向分割的多个单片形状的箔片(顶箔片)形成圆圈(圆环)状的轴承面，分别由波纹板形状的箔片(波箔片)支撑这些顶箔片。各个顶箔片(厚度100μm左右)相对于推力环具有倾斜角而配置，由此，推力环与顶箔片之间的轴承间隙形成为侧面观察呈楔形。即，形成为，随着从推力环(旋转轴)的旋转方向上游侧朝向下游侧，轴承间隙变窄。所以，如果推力环从轴承间隙宽的一侧(上游侧)朝向轴承间隙窄的一侧(下游侧)旋转，则润滑流体流入楔状的轴承间隙窄的部分，发挥推力轴承的负荷能力。

关于顶箔片，仅推力环(旋转轴)的旋转方向上游侧的端边固定于底板，该端边作为固定边而构成。如果轴承载荷增加，则顶箔以该固定边(上游侧的端边)作为支点而水平(与推力环的被支撑面平行)地位移，其倾斜角变小，在倾斜角成为0.1°左右时，推力轴承产生最大负荷能力。另一方面，波箔片配置成，波峰的棱线与顶箔片的下游侧端边平行，仅波箔片中的推力环(旋转轴)的旋转方向下游侧的端边固定于底板。即，波箔片的上游侧的端边成为自由端。

由于波箔片这样地配置而固定，因而产生于顶箔片的流体润滑膜的压力在轴承间隙窄的一侧(下游侧)变高。因而，通过以高的刚性支撑该部位，从而能够提高推力轴承的负荷能力。

另外，在专利文献2至4中，公开了具有顶箔和波箔的推力轴承。在专利文献5中，公开了具有轴承箔的推力轴承，在该轴承箔的轴承面，形成有导入槽。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-331847号公报

专利文献2：日本特开2005-155802号公报

专利文献3：日本特开昭63-195412号公报

专利文献4：日本实开平1-109617号公报

专利文献5：日本特开2006-183786号公报。

发明内容

发明要解决的课题

在前述的推力箔轴承构造中，在顶箔的下游侧端边侧，轴承间隙最窄，在高负荷时，有时候该下游侧端边侧处的间隙达到亚微米级。所以，在该下游侧端边侧，容易发生顶箔与推力环的接触，如果发生接触，则顶箔等损伤而轴承寿命下降，在最坏的情况下，存在产生烧结的可能性。为了避免这种情况，期望预先使顶箔的下游侧端边与推力环始终平行。

然而，在前述推力箔轴承中，由于其外周端侧(径向外端侧)的推力环的周速与内周端侧(径向内端侧)的周速相比更快，因而在外周端侧，流体润滑膜的压力(膜压)高，在内周端侧，由于周速慢，因而压力(膜压)低。因此，顶箔的外周端侧向波箔压入而向远离推力环的方向活动，另一方面，内周端侧有时候由于朝向推力环立起而接近推力环。

其结果是，在顶箔的下游侧端边侧，内周端侧的流体润滑膜的膜厚极端地薄，有时候不能承受高负荷。因此，一直以来例如将波箔在径向上分割成多个，(a)在内周端侧配置刚性低的波箔，或(b)降低内周端侧的波箔的波峰的高度，由此，削弱对顶箔内周端侧的支撑力，抑制顶箔内周端侧的立起。

可是，在前述(a)中，有时候波箔的设计，即在内周端侧和外周端侧适当地控制波箔的刚性是困难的。另外，在前述(b)中，由于有必要将波箔的波峰的高度控制在10μm水平，因而其制作困难，特别地，存在批量生产时的质量控制变得非常困难的可能性。

本发明是鉴于前述情况而作出的，其目的在于，提供一种推力轴承，该推力轴承能够防止顶箔片的下游侧端边侧与推力环接触，由此，能够防止轴承寿命的下降或烧结。

用于解决课题的方案

在本发明的第一方式中，推力轴承是与设置于旋转轴的推力环对置地配置的推力轴承，具备：顶箔，与前述推力环对置地配置；背箔，与前述顶箔的与前述推力环所对置的面相反侧的面对置地配置而支撑前述顶箔；以及圆环板状的底板，配置于前述背箔的与靠近前述顶箔的一侧相反的一侧而支撑前述背箔。前述背箔具有沿前述底板的周向排列的多个背箔片。前述顶箔具有分别配设于前述多个背箔片上的多个顶箔片。另外，在前述顶箔片，在前述旋转轴的旋转方向上游侧，形成有固定于前述底板的固定部，并且形成有将与前述背箔片对置的面去除而成的在其内周端侧比外周端侧更薄壁地形成的内周端侧薄壁部。

依据本发明的第一方式，通过将与前述背箔片对置的面去除，从而在顶箔片的内周端侧形成有比外周端侧更薄壁地形成的内周端侧薄壁部。因此，该内周端侧与外周端侧相比而容易挠曲。另外，在该内周端侧，由于内周端侧薄壁部而在与背箔片之间形成间隙，因而容易将内周端侧朝向背箔片压入。此时，由于在该内周端侧形成有前述间隙，因而难以产生由背箔片将顶箔片朝向推力环推回的力。因而，该推力轴承的内周端侧的推力环的周速与外周端侧的周速相比较慢，由此，抑制内周端侧容易朝向推力环立起，防止顶箔片接近推力环并与其接触。

另外，在本发明的第二方式中，在前述第一方式的推力轴承中，在前述固定部和该固定部的附近部比该固定部更靠近前述旋转轴的旋转方向下游侧，形成有比前述外周端侧更薄壁地形成的固定部侧薄壁部。

依据该第二方式，顶箔片中的旋转轴的旋转方向下游侧能够容易地且顺利地位移，所以，例如在推力环被一对顶箔夹入那样的情况下，旋转轴的起动转矩降低。另外，在旋转轴开始旋转之后，顶箔片也容易地且顺利地位移，因而容易得到顶箔片的最佳倾斜角，推力轴承的负荷能力提高。

另外，在本发明的第三方式中，在前述第一或第二方式的推力轴承中，前述顶箔片形成为将圆环板在其周向上分割的圆弧板状。另外，前述内周端侧薄壁部与其外周端侧的边界线成为沿着前述顶箔片的内周端的周向的圆弧状。

依据该第三方式，顶箔片的内周端侧容易朝向推力环立起，但从旋转轴的旋转方向上游侧至下游侧而大致均匀地被抑制，所以更可靠地防止了顶箔片接近推力环并与其接触。

另外，在本发明的第四方式中，在前述第一至第三中的任一方式的推力轴承中，前述固定部包括位于前述旋转轴的旋转方向下游侧的直线状的固定边。前述背箔片由交替地形成了波峰部和波谷部的波纹板状的波箔片形成，并且前述波峰部的排列方向与前述固定边交叉而配置。另外，在前述顶箔片，与前述波箔片对置的面的一部分被去除，在与前述波谷部对置的部位，形成有与和前述波峰部对置的部位相比而薄壁地形成的波谷部侧薄壁部。

如果流体润滑膜的压力作用于顶箔片，则在被顶箔片的内周端和外周端夹着的径向的中央部，朝向背箔的挠曲变大，在该中央部，有时候流体润滑膜的压力下降，轴承的负荷能力下降。

依据本发明的第四方式，形成有波谷部侧薄壁部，由此，虽然顶箔片容易从旋转轴的旋转方向上游侧至下游侧，即在周向上弯曲，但是在径向上维持弯曲难度(弯曲刚性)。所以，通过为了形成顶箔片而使用与现有技术相比较厚的板材，从而能够在周向上维持与现有技术同样的弯曲容易度，并且在径向上与现有技术相比而难以弯曲，抑制朝向背箔的中央部处的挠曲。

另外，在本发明的第五方式中，在前述第四方式的推力轴承中，前述波峰部形成为，其高度随着从前述固定边侧朝向前述旋转轴的旋转方向下游侧而变高。

依据该第五方式，能够由波箔片弹性地支撑顶箔片。另外，能够使顶箔片的高度与高度变化的波箔片的波峰部相应地变化。

另外，在本发明的第六方式中，在前述第一至第三中的任一方式的推力轴承中，在前述底板，在支撑前述背箔片的各支撑区域，形成有随着从前述顶箔片的前述固定边侧朝向前述旋转轴的旋转方向下游侧的端边侧而高度增加的倾斜面。

依据该第六方式，通过将顶箔片经由背箔片配设于该倾斜面上，从而能够使顶箔片的高度沿着倾斜面精度良好地变化。另外，此时关于背箔片，不使高度变化而是制作成一定的高度即可，所以能够抑制加工成本。

另外，在本发明的第七方式中，在前述第六方式的推力轴承中，前述背箔片配置成由交替地形成了波峰部和波谷部的波纹板状的波箔片形成，并且前述波峰部的排列方向与前述倾斜面的倾斜方向一致。

依据该第七方式，能够由波箔片弹性地支撑顶箔片。另外，由于能够使最接近波箔的下游侧端边的波峰部的棱线与推力环的被支撑面平行，因而容易使被该波峰部支撑的顶箔的下游侧端边与推力环始终平行。

另外，在本发明的第八方式中，在前述第四、第五或第七方式的推力轴承中，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于前述底板。

依据该第八方式，产生于顶箔片的流体润滑膜的压力应该在轴承间隙窄的一侧即旋转轴的旋转方向下游侧变高，能够以高的刚性支撑顶箔片的旋转方向下游侧，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，由于在顶箔片的内周端侧形成有比外周端侧更薄壁的内周端侧薄壁部，容易使内周端侧挠曲，并且在该内周端侧，在与背箔片之间形成有间隙，因而能够难以在内周端侧产生由背箔片将顶箔片朝向推力环推回的力。因而，该推力轴承的内周端侧的推力环的周速与外周端侧的周速相比较慢，由此能够抑制内周端侧容易朝向推力环立起。因此，能够防止顶箔片接近推力环并与其接触，从而能够防止轴承寿命的下降或烧结。

附图说明

图1是示出适用本发明的实施方式所涉及的推力轴承的涡轮机械的一个示例的示意图。

图2是示出本发明的第一实施方式所涉及的推力轴承的图，是夹着推力环的状态的推力轴承的侧面图。

图3A是示出本发明的第一实施方式所涉及的推力轴承的图，是将一部分剖视的推力轴承的俯视图。

图3B是为了说明顶箔片的构成而使示出其背面的俯视图和侧面图对应的说明图。

图3C是图3A的3C-3C线向视截面图。

图3D是为了说明波箔片的形状而使其俯视图和侧面图对应的说明图。

图4A是用于说明本发明的第二实施方式所涉及的推力轴承的图，是使示出顶箔片的背面的俯视图和侧面图对应的说明图。

图4B是本发明的第二实施方式所涉及的推力轴承的与图3C对应的位置处的截面图。

图5A是用于说明本发明的第三实施方式所涉及的推力轴承的图，是使示出顶箔片的背面的俯视图和侧面图对应的说明图。

图5B是图5A的5B-5B线向视截面图。

图5C是波谷部侧薄壁部的说明图。

图6A是示出本发明的第四实施方式所涉及的推力轴承的图，是将一部分剖视的推力轴承的俯视图。

图6B是为了说明顶箔片的构成而使示出其背面的俯视图和侧面图对应的说明图。

图6C是图6A的6C-6C线向视截面图。

图6D是为了说明波箔片的形状而使其俯视图和侧面图对应的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地说明本发明的推力轴承。此外，在以下的附图中，为了使各部件成为能够识别的大小，适当变更各部件的比例尺。

图1是示意性地示出适用本发明的推力轴承的涡轮机械的一个示例的侧面图，图1中的符号1表示旋转轴，符号2表示设置于旋转轴的前端部的叶轮，符号3表示本发明所涉及的推力轴承。

在旋转轴1，在形成有叶轮2的前端的附近，固定有推力环4，一对推力轴承3配置成夹持该推力环4。

另外，叶轮2配置于成为静止侧的壳体5内，在叶轮2与壳体5之间，形成有尖端间隙6。

另外，在旋转轴1，在比推力环4更靠近中央的部分，设置有径向轴承7。

图2、3A至3D是示出适用于这样的构成的涡轮机械的本发明的第一实施方式中的推力轴承3的图。图2是夹着推力环4的状态的推力轴承3的侧面图。另外，图3A是将一部分剖视的推力轴承3的俯视图。图3B是为了说明顶箔片的构成而使示出其背面(与背箔对置的面)的俯视图和侧面图对应的说明图。图3C是图3A的3C-3C线向视截面图。图3D是为了说明波箔片的形状而使其俯视图和侧面图对应的说明图。

如图2所示，在该第一实施方式中，推力轴承3A(3)夹着推力环4而分别配置于其两侧。这一对推力轴承3A(3)都成为相同的构成，是与固定于旋转轴1的圆板状的推力环4对置而配置的圆环状(圆筒状)的装置，包围旋转轴1而设置。推力环4的两面(旋转轴1的轴向上的两面)作为被支撑面而构成，一对推力轴承3A(3)配置成，分别与推力环4的两个被支撑面对置而支撑。

推力轴承3A具备如下的部件而构成：顶箔10，与推力环4对置而配置；背箔20，与该顶箔10的与前述推力环4所对置的面相反侧的面对置而配置；以及圆环板状的底板30，配置于该背箔20的与靠近前述顶箔10的一侧相反的一侧。

在本实施方式中，在一对推力轴承3A、3A的各自的底板30、30之间，夹持由双点划线表示的圆筒状的轴承间隔件40，底板30、30通过紧固螺栓41经由轴承间隔件40联接。另外，一方的底板30，其外表面通过紧固螺栓41固定于壳体5，所以，一对推力轴承3A、3A以夹着推力环4的状态通过紧固螺栓41固定于壳体5。

如图3A所示，底板30是厚度几mm左右的圆环板状且金属制的部件，在其外周部，形成有多个(在本实施方式中，8个)用于插入贯通前述紧固螺栓41的贯通孔42。在该底板30，在与前述推力环4对置的面，设置有用于支撑前述背箔20或顶箔10的支撑区域。在本实施方式中，如后所述，背箔20具有多张(6张)背箔片21，顶箔10具有多张(6张)顶箔片11而构成。所以，在底板30，形成有将其表面沿周向分割成6份(均等地分割成6个)的6个支撑区域31。但是，本实施方式中的6个支撑区域31是设计上的区域，包括这些支撑区域31的底板30的表面成为均匀的平面。

如图2所示，背箔片21和顶箔片11分别按照该顺序配置于各支撑区域31，由支撑区域31支撑。底板30、背箔片21和顶箔片11沿旋转轴1的轴向层叠。

如图3A、3C、3D所示，背箔20由沿底板30的周向排列的6张背箔片21形成。这些背箔片21分别配置于底板30的多个支撑区域31上，由此，沿底板30的周向排列。另外，这些背箔片21与后述的顶箔片11相比而在俯视时稍小地形成，所以，如图3A所示，不是在底板30上相对于推力环4而露出，而是被顶箔片11覆盖。

由这些背箔片21构成的背箔20由箔(薄板)形成，弹性地支撑顶箔10(顶箔片11)。作为这样的背箔20，使用例如波箔、日本特开2006-57652号公报或日本特开2004-270904号公报等所记载的弹性箔、日本特开2009-299748号公报等所记载的背箔等。此外，日本特开2006-57652号公报或日本特开2004-270904号公报所记载的弹性箔、日本特开2009-299748号公报所记载的背箔是用于径向轴承的箔，但如果将这些箔展开成平面状而以圆环板状形成，则能够用于推力轴承。

在本实施方式中，如图3D所示，背箔20由波箔构成，所以背箔片21由波箔片构成。这样的背箔片21(波箔片)是将厚度数百μm左右的箔(金属制薄板)通过冲压成型而以波纹板状成形，如图3D所示整体在俯视时以大致五角形状形成。

这样地以波纹板状成形的背箔片21交替地配置与底板30接触的波谷部22和与顶箔片11接触的波峰部23而形成。如图3A所示，这些波谷部22和波峰部23沿与后述的顶箔片11的固定边12的延伸方向交叉的方向排列。即，多个波峰部23在俯视时在与固定边12的延伸方向交叉的方向上彼此相邻。

这些波谷部22和波峰部23分别大致等间隔地形成。另外，波峰部23的高度形成为，随着从前述固定边12侧朝向其相反侧，即图3A中箭头R所示的旋转轴1(推力环4)的旋转方向的下游侧，各以一定的高度变高(参照图3C)。

另外，背箔片21中，旋转轴1的旋转方向下游侧的端边21a配置于在俯视的状态下与后述的顶箔片11中的旋转轴1的旋转方向下游侧的端边11a大致一致的位置。背箔片21沿着成为该端边21a的波谷部22的形成方向点焊(点焊焊接)于底板30而固定。

此时，由于背箔片21的端边21a由整体连续的一个波谷部22形成，因而能够将该波谷部22整体容易地焊接于底板30。所以，能够容易地进行由背箔片21的焊接导致的固定。

此外，关于端边21a向底板30的固定，除了点焊以外，还能够通过例如螺丝固定等而进行。

如图3A所示，顶箔10也由沿底板30的周向排列的6张顶箔片11形成。这些顶箔片11是将圆环板在其周向上分割的圆弧板状的部件，即，是使用厚度数百μm左右的金属制的薄板(箔)从扇形切除包括其顶点的部分而使内周端(径向内端)和外周端(径向外端)分别成为圆弧状的圆弧板状的部件。

这样的形状的顶箔片11分别覆盖前述背箔片21而配置于底板30的各支撑区域31上，沿底板30的周向等间隔地排列，作为整体而以大致圆环板状配置，由此形成顶箔10。

此外，顶箔片11与支撑区域31相比而在俯视时稍小地形成，并且与背箔片21相比而在俯视时稍大地形成。由此，多个顶箔片11互不干涉，另外，不是使背箔片21相对于推力环4而露出，而是以覆盖其上表面的状态配置于各支撑区域31。但是，本发明不限定于此，也可以将顶箔片11以在俯视时与背箔片21相同的大小形成，或者，也可以在俯视时比背箔片21更小地形成。

另外，该顶箔片11在旋转轴1(推力环4)的旋转方向上游侧具有固定部13，通过该固定部13固定于底板30。该固定部13处的向底板30的固定，与前述背箔片21的端边21a同样地，通过点焊(点焊焊接)而进行。此外，该固定部13向底板30的固定，除了点焊以外，还能够通过例如螺丝固定等而进行。

如果固定部13设置于旋转轴1(推力环4)的旋转方向上游侧，则可以是面状也可以是直线状，但在本实施方式中，作为具有某种程度的宽度的以直线状形成的固定边12而构成。即，本实施方式的固定部13和固定边12配置于大致同一位置，但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。

另外，该顶箔片11，如图3C所示，在其固定边12的附近被弯曲加工，由此立起，从而能够确保与背箔片21的波峰部23的高度大致相同的高度，比固定边12更接近端边11a的部分承载于波峰部23上。

另一方面，端边11a(后缘)不是固定于底板30等，而是成为仅被支撑于背箔片21的波峰部23上的自由端。

另外，在该顶箔片11，通过蚀刻加工等而切削(去除)与前述背箔片21对置的面，如在图3B中画影线而示出，在其内周端侧，形成有比外周端侧更薄壁地形成的内周端侧薄壁部15。由此，顶箔片11中，其内周端侧与外周端侧相比而容易挠曲。作为内周端侧薄壁部15的形成方法，如果不使顶箔片11产生应变等，则也可以使用电解加工等。另外，“内周端侧”表示顶箔片11中的靠近内周端的部分(或包括内周端的部分)，“外周端侧”表示顶箔片11中的靠近外周端的部分(或包括外周端的部分)。

在本实施方式中，该内周端侧薄壁部15与其外周端侧的边界线15a，即台阶部，成为沿着顶箔片11的内周端或外周端的周向的圆弧状。此外，在本实施方式中，在前述的固定边12(固定部13)或与其邻接配置的包括弯曲加工部分的附近部12a，未形成内周端侧薄壁部15(参照图3B)。

使内周端侧薄壁部15的顶箔片11中的径向的宽度W1相对于顶箔片11整体的径向的宽度W2成为1/2以下，如后所述，能够抑制顶箔片11的内周端侧的朝向推力环4的立起且使顶箔片11的外周端侧与现有技术同样地起作用，是优选的。另外，使宽度W1相对于宽度W2成为1/8以上，在可靠地抑制顶箔片11的内周端侧的朝向推力环4的立起方面是优选的。

内周端侧薄壁部15的切削量，即内周端侧薄壁部15与外周端侧的壁厚的差为10至20μm左右即可。通过以这样的量切削顶箔片11的面，使内周端侧薄壁部15相对于外周端侧而更薄10至20μm左右地形成，从而能够在前述背箔片21的波峰部23的顶点之间形成相当于该差的间隙(参照图3C)。该间隙影响到形成于推力环4与顶箔片11之间的流体润滑膜，该流体润滑膜也是充分薄的厚度，因而前述间隙为10至20μm左右也充分地起作用。另外，如果是该程度的切削量，则不使顶箔片11的内周端侧极端地容易弯曲，而是能够良好地抑制朝向推力环4的内周端侧的立起。

在本实施方式中，如前所述，将背箔片21配置成，背箔片21的波谷部22和波峰部23沿与顶箔片11的固定边12交叉的方向排列。所以，这些波谷部22或波峰部23沿顶箔片11的固定边12或端边11a的长度方向延伸，特别地，相对于端边11a的延伸方向而平行地延伸。因而，通过载置于该背箔片21上，顶箔片11以通过背箔片21的波峰部23设定的初始倾斜角倾斜配置，使得随着沿着前述波峰部23的排列方向从固定边12朝向端边11a而逐渐远离底板30的内表面(设置有支撑区域31的面)。

初始倾斜角是在载荷为零时的顶箔片11相对于底板30的倾斜角。另外，如图3D所示，倾斜角是由背箔片21的波峰部23的高度增加量决定的角度(斜率)θ。前述倾斜角是顶箔片11与底板30的内表面之间的角度。此外，该倾斜角与顶箔片11和推力环4的被支撑面之间的角度相等。所以，如果载荷增大，则背箔片21的波峰部23朝向底板30压入，背箔片21的整体平坦化，由此，顶箔片11也朝向底板30位移，倾斜角θ比初始倾斜角更小。

在这样的构造中，顶箔片11的端边11a与背箔片21的波谷部22或波峰部23的延伸方向平行地配置，背箔片21的波峰部23的排列方向与端边11a正交而配置。因此，顶箔片11的成为自由端的端边11a在初始倾斜角的状态下，而且在通过推力环4的旋转而经由顶箔片11来将载荷施加于背箔片21并导致倾斜角θ变小时，离底板30的高度均大致一定。

接着，说明由这样的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设置于推力环4的两侧。通过这样地将推力轴承3A设置于推力环4的两侧，从而能够极力抑制推力方向上的推力环4(旋转轴1)的移动量。即，通过减小推力移动量，从而即使在使图1所示的尖端间隙6变窄的情况下，也能够防止叶轮2等向壳体5的接触，通过使尖端间隙6变窄，从而能够提高涡轮机械等的作为涡轮机械的流体性能。

为了极力抑制推力方向的移动量，两个推力轴承3A接近而设置，从而相对于推力环4不产生大的间隙。由此，两个推力轴承3A的顶箔片11(顶箔10)成为相对于推力环4稍被按压的状态。

如果在这样的状态下，旋转轴1旋转，推力环4开始旋转，则推力环4和顶箔片11互相摩擦，并且周围流体被压入形成于两者之间的侧视呈楔形的空间(轴承间隙)。如果推力环4达到一定的旋转速度，则在两者之间形成有流体润滑膜。通过该流体润滑膜的压力而将顶箔片11(顶箔10)向背箔片21(背箔20)按压，推力环4脱离与顶箔片11接触的状态，非接触地旋转。

如果施加推力载荷，则进一步将顶箔片11向背箔片21按压，顶箔片11的倾斜角θ变小。此时，在推力轴承3A(3)中，其外周端侧的推力环4的周速与内周端侧的周速相比较快，因而在周速慢的内周端侧，顶箔片11容易朝向推力环4立起。

可是，在本实施方式中，由于在顶箔片11的内周端侧形成有内周端侧薄壁部15，因而该内周端侧与外周端侧相比而容易挠曲。另外，在该内周端侧，由于内周端侧薄壁部15而在与背箔片21(波箔片)之间形成有间隙，因而内周端侧相对于背箔片21而容易被压入。此时，在该内周端侧，由于前述间隙而难以产生由背箔片21将顶箔片11朝向推力环4推回的力。因而，由于该推力轴承3A(3)的内周端侧的推力环4的周速与外周端侧的周速相比较慢，所以抑制了内周端侧容易朝向推力环4立起。即，内周端侧难以朝向推力环4立起。

另外，即使顶箔片11的内周端侧相对于背箔片21被压入而不存在前述间隙，若与外周端侧相比，背箔片21的弹性力(顶箔片11从背箔片21受到的反力)也与间隙相应地更弱，因而内周端侧如前所述地难以朝向推力环4立起。

因而，即使推力载荷进一步增大，流体润滑膜的膜厚进一步变薄，顶箔片11也难以与推力环4接触，结果，能够支撑更高的推力载荷。

在本实施方式的推力轴承3A(3)中，由于在顶箔片11的内周端侧形成有比外周端侧更壁薄的内周端侧薄壁部15，容易使内周端侧挠曲，并且在该内周端侧，在与背箔片21之间形成有间隙，因而在内周端侧，能够难以产生由背箔片21将顶箔片11朝向推力环4推回的力。因而，内周端侧的推力环4的周速与外周端侧的周速相比较慢，从而抑制了内周端侧容易朝向推力环4立起，能够防止顶箔片11接近推力环4并与其接触，由此，能够防止轴承寿命的下降或烧结。

另外，由于通过这样地形成内周端侧薄壁部15而防止了轴承寿命的下降或烧结，因而作为背箔片21(波箔片)，能够在内周端侧和外周端侧使用相同的刚性(弹性)且相同的波峰的高度的部件。由此，能够使其设计或制作变得容易。例如，能够通过冲压成型而容易地制作内周端侧和外周端侧一体地形成的波箔片。另外，由于能够在内周端侧与外周端侧之间使用使波峰的高度相同的背箔片21，因而尺寸管理变得容易。因而，由于这样地使背箔片21的设计和制作容易、尺寸管理也容易，所以能够降低背箔片21的制作成本。

接着，说明本发明的第二实施方式中的推力轴承。

第二实施方式的推力轴承与第一实施方式的推力轴承3A(3)主要不同之处是以下这点：作为顶箔片，使用图4A、4B所示的构成。图4A是使示出顶箔片50的背面的俯视图和侧面图对应的说明图。图4B是本实施方式中的推力轴承的与图3C相同的位置处的截面图，图3C是图3A的3C-3C线向视截面图。

图4A、4B所示的顶箔片50与图3B所示的顶箔片11不同之处是以下这点：顶箔片50的固定边12(固定部13)及其附近部，即固定边12和比该固定边12更位于旋转轴1的旋转方向下游侧的附近部成为与其他的部位(外周端侧)相比而薄壁地形成的固定部侧薄壁部14。

固定部侧薄壁部14沿着固定边12的长度方向以直线状形成，与前述内周端侧薄壁部15同样地通过蚀刻加工等而形成。关于该固定部侧薄壁部14，通过相同的蚀刻加工工序而与内周端侧薄壁部15同时地形成，能够以与此相同的薄度形成。另外，例如在要比内周端侧薄壁部15更薄的情况等下，还能够通过除了内周端侧薄壁部15的蚀刻加工以外的工序而形成固定部侧薄壁部14。

在本实施方式中，为了通过固定部侧薄壁部14而使比该固定部侧薄壁部14更靠近旋转轴1的下游侧的部分更容易位移，使固定部侧薄壁部14比内周端侧薄壁部15更薄地形成。因此，对顶箔片50的板材(薄板)进行两次蚀刻加工，分别个别地进行内周端侧薄壁部15的加工和固定部侧薄壁部14的加工。关于固定部侧薄壁部14的厚度，优选为未进行利用蚀刻的切削加工的外周端侧的厚度(数百μm左右)的50%至70%左右的厚度。通过以这样的厚度形成，从而能够使比固定部侧薄壁部14更靠近旋转轴1的下游侧的部分更容易位移。

另外，该固定部侧薄壁部14形成为，相对于图4B所示的背箔片21而不挂在其波峰部23中的最接近固定边12的波峰部23的顶点(棱线)。即，固定部侧薄壁部14以包括固定边12且位于固定边12与最接近固定边12的波峰部23的顶点(棱线)之间的方式设定其宽度而形成。由此，顶箔片50，除了固定部侧薄壁部14和内周端侧薄壁部15以外的部位承载于全部的波峰部23上而由这些波峰部23均等地支撑，因而维持了图3D所示的倾斜角θ。另外，通过形成固定部侧薄壁部14，从而比该固定部侧薄壁部14更接近端边11a的部分能够更容易地且顺利地位移(其倾斜角容易变更)。而且，通过形成这样的固定部侧薄壁部14，从而使顶箔片50容易位移，因而还能够使除了该固定部侧薄壁部14以外的部位的壁厚与现有技术相比更厚。

在本实施方式中，由于在顶箔片50的固定边12和相对于此的旋转方向下游侧的附近部形成有固定部侧薄壁部14，因而在将载荷施加于轴承时，靠近端边11a的部分能够更容易地且顺利地位移。所以，在旋转轴1开始旋转之后，顶箔片50以固定部侧薄壁部14为中心而容易地且顺利地转动，因而容易得到顶箔片50的最佳倾斜角，轴承的负荷能力提高。

在受到高的推力载荷时，流体润滑膜的压力变高，因而顶箔片50未被背箔片21直接支承的部分，即位于背箔片21的波谷部22上的部位挠曲，存在压力从该部位释放而负荷能力下降的可能性。

可是，在本实施方式中，由于在顶箔片50的固定边12(固定边12及其附近)形成有固定部侧薄壁部14，因而不妨碍顶箔片50位移(弯曲)的活动，与现有技术相比，能够增厚构成顶箔片50的板材的板厚。所以，通过这样地增厚顶箔片50的板厚，从而能够减少未被背箔片21支承的部分处的挠曲，能够抑制负荷能力的下降。

接着，说明本发明的第三实施方式中的推力轴承。

第三实施方式的推力轴承与第二实施方式的推力轴承主要不同之处是以下这点：作为顶箔片，使用图5A至5C所示的构成。图5A是使示出顶箔片60的背面的俯视图和侧面图(前述俯视图的A-A线向视截面图)对应的说明图。图5B是图5A的5B-5B线向视截面图。图5C是波谷部侧薄壁部的说明图。

图5A至5C所示的顶箔片60与图4A、4B所示的顶箔片50不同之处是以下这点：在顶箔片的与图3D所示的背箔片21的波谷部22对置的部位，形成有与和波峰部23对置的部位相比薄壁地形成的波谷部侧薄壁部16。由于设置有多个波谷部22，因而也形成有多个波谷部侧薄壁部16。

波谷部侧薄壁部16以从顶箔片60的外周端延伸至内周端或者侧端的槽状形成，与前述内周端侧薄壁部15或固定部侧薄壁部14同样地，通过蚀刻加工等而形成。侧端是顶箔片60的周向上的一方侧的缘部。在本实施方式中，多个波谷部侧薄壁部16中的几个波谷部侧薄壁部16(在本实施方式中，3个)从顶箔片60的外周端延伸至内周端，其他的波谷部侧薄壁部16(在本实施方式中，3个)从顶箔片60的外周端延伸至侧端(参照图5A)。另外，关于波谷部侧薄壁部16，优选为与固定部侧薄壁部14同样的薄度。所以，在本实施方式中，对顶箔片60的板材进行两次蚀刻加工。例如，通过相同的蚀刻加工工序而形成波谷部侧薄壁部16和固定部侧薄壁部14，随后，关于内周端侧薄壁部15，通过另外的蚀刻加工工序而形成。此外，在形成内周端侧薄壁部15时，形成有波谷部侧薄壁部16的部位未进行蚀刻加工，而是仅在避开波谷部侧薄壁部16的位置选择性地进行蚀刻加工。波谷部侧薄壁部16和固定部侧薄壁部14的加工工序和内周端侧薄壁部15的加工工序的顺序也可以与前述相反。

前述的“与背箔片21的波谷部22对置的部位”例如如下地定义。

即，如图5C所示，如果将背箔片21的波峰部23的顶点设为H，将波峰部23的与波谷部22邻接的位置即波峰部23与波谷部22的边界线(连接部)设为L，而且将顶点H与边界线L的底板30上的中间点设为M，则使在纸面上下方向上相当于夹着波谷部22的两个中间点M、M之间的顶箔片60的部位成为与波谷部22对置的部位。所以，如图5C所示，在与顶箔片60的中间点M、M之间对应的部位，形成有波谷部侧薄壁部16。此外，在图5C中，关于波谷部22具有宽度的情况而示出，但在波谷部22仅是弯折部而不具有宽度的情况下，只要前述边界线L在相邻的波峰部23、23之间为共通的(边界线L成为相邻的波峰部23、23的连接部)，就照样能够使用前述的定义。

在本实施方式中，由于与第二实施方式同样地形成有固定部侧薄壁部14，因而与现有技术相比，能够增厚构成顶箔片60的板材的板厚。

如果流体润滑膜的压力作用于顶箔片60，则在被顶箔片60的内周端和外周端夹着的径向的中央部，容易朝向背箔片21挠曲(凹陷)。如果这样的挠曲变大，则在前述中央部，有时候流体润滑膜的压力下降，轴承的负荷能力变低。

即，在顶箔片60的内周端或外周端，形成于顶箔片60与推力环4之间的流体润滑膜的压力接近顶箔片60的周围的流体的压力(周围压力)，与此相对的是，在被顶箔片60的内周端和外周端夹着的径向的中央部，前述流体润滑膜的压力比前述周围压力更高。

流体润滑膜具有这样的压力分布，由此，在前述中央部，存在与内周端侧或外周端侧相比而朝向背箔片21大大地挠曲(凹陷)的可能性。此时，在大大地挠曲的前述中央部，轴承间隙(流体润滑膜的厚度)增大，由此，有时候前述中央部中的流体润滑膜的压力下降，如前所述，负荷能力下降。

在本实施方式中，通过形成波谷部侧薄壁部16，从而使顶箔片60容易从其旋转轴1的旋转方向上游侧弯曲至下游侧，即在周向上弯曲(容易围绕与顶箔片60的面平行且沿径向延伸的轴弯曲)，与此同时，将径向上的弯曲难度(弯曲刚性)(围绕与顶箔片60的面平行且与径向正交的轴弯曲的难度)维持为与波谷部侧薄壁部16形成之前同样的弯曲难度。所以，为了形成顶箔片60而使用与现有技术相比较厚的板材，从而能够在周向上维持与现有技术同样的弯曲容易度，并且在径向上与现有技术相比而难以弯曲，抑制中央部处的朝向背箔片21的挠曲。

因而，在本实施方式中，通过抑制径向中央部处的挠曲，从而能够在该部位抑制流体润滑膜的压力下降而负荷能力变低。

此外，在本实施方式中，形成固定部侧薄壁部14、内周端侧薄壁部15和波谷部侧薄壁部16全部，但不限定于此，也可以仅仅内周端侧薄壁部15和波谷部侧薄壁部16形成于顶箔片。即，也可以在第一实施方式的顶箔片11形成有本实施方式的波谷部侧薄壁部16。

接着，说明本发明的第四实施方式中的推力轴承。

如图6A至6D所示，第四实施方式的推力轴承3B(3)与第一实施方式的推力轴承3A(3)主要不同之处是以下两点：在底板30的前述支撑区域31，形成有倾斜面32；和使背箔片21的波峰部23的高度全部相同。此外，图6A是将一部分剖视的推力轴承3的俯视图。图6B是为了说明顶箔片的构成而使示出其背面的俯视图和侧面图对应的说明图。图6C是图6A的6C-6C线向视截面图。图6D是为了说明波箔片的形状而使其俯视图和侧面图对应的说明图。

在本实施方式中，如图6A所示，使支撑区域31中的支撑前述背箔片21和顶箔片11的区域整体成为随着从顶箔片11的固定边12侧朝向下游侧的端边11a侧而高度增加的倾斜面32。

即，如图6C所示，使倾斜面32沿相对于端边11a正交的方向倾斜而形成。

另外，关于背箔片21，与前述第一实施方式同样地，以将与底板30接触的波谷部22和与顶箔片11接触的波峰部23交替地配置的波纹板状形成。但是，在本实施方式中，如图6C、6D所示，使波峰部23的高度全部相同地形成。

另外，关于波谷部22和波峰部23，与前述实施方式同样地，沿与顶箔片11的固定边12在俯视时交叉的方向排列。即，使波谷部22和波峰部23的排列方向成为与前述固定边12交叉的方向，与倾斜面32的倾斜方向一致。由此，背箔片21的波峰部23，其顶点的位置沿着底板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，各以规定的高度变高。即，关于波峰部23的顶点的位置，在外观上与第一实施方式相同。所以，配置于该背箔片21上的顶箔片11，其倾斜角θ与第一实施方式同样地形成。在本实施方式中，如图6D所示，顶箔片11的倾斜角θ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，如图6B所示，也在顶箔片11形成有内周端侧薄壁部15，使内周端侧容易挠曲，并且在该内周端侧，在与背箔片21之间形成间隙，因而在内周端侧，能够难以产生由背箔片21将顶箔片11朝向推力环4推回的力。因而，内周端侧的推力环4的周速与外周端侧的周速相比较慢，从而能够抑制内周端侧容易朝向推力环4立起，防止顶箔片11接近推力环4并与其接触，由此，能够防止轴承寿命的下降或烧结。

另外，由于在底板30的各支撑区域31形成倾斜面32，使背箔片21的波峰部23的高度全部相同，并且使波峰部23的排列方向与倾斜面32的倾斜方向一致，因而通过经由背箔片21将顶箔片11配设于该倾斜面32上，从而能够使顶箔片11的高度沿着倾斜面32精度良好地变化。即，能够对顶箔片11赋予规定的倾斜角θ。另外，此时关于背箔片21，不使波峰部23的高度变化，而是制作成一定的高度即可，所以能够抑制其加工成本。因而，依据该推力轴承3B(3)，能够使加工变得容易并提高批量生产性，谋求成本的降低化。另外，由于加工变得容易而偏差减少，因而容易得到在设计时预测的轴承性能(例如，轴承负荷能力)。

此外，也可以在本实施方式的顶箔片11形成第二实施方式的固定部侧薄壁部14和第三实施方式的波谷部侧薄壁部16的至少一方。

以上，参照附图同时说明了本发明的优选实施方式，但本发明不限定于前述实施方式。在前述实施方式中示出的各构成部件的各形状或组合等是一个示例，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够基于设计要求等而进行构成的附加、省略、置换及其他变更。

例如，在前述实施方式中，分别由6个背箔片21(波箔片)或顶箔片11构成背箔20或顶箔10，所以也与此一致地形成(设定)6个底板30的支撑区域31。可是，背箔片21(波箔片)或顶箔片11也可以是多个，可以是5个以下也可以是7个以上。在该情况下，关于支撑区域31的数量，也与背箔片21(波箔片)或顶箔片11的数量一致地调整。

另外，在前述第四实施方式中，作为顶箔片而使用第一实施方式的顶箔片11，但也能够代之使用第二实施方式的顶箔片50或者第三实施方式的顶箔片60。

而且，在第四实施方式中，在底板30的支撑区域31形成倾斜面32的情况下，也可以在背箔片21承载的面形成倾斜面和平坦面(与推力环4的被支撑面平行的面)，将背箔片21的一部分配置于倾斜面上，将剩余部分配置于平坦面上，以代替使背箔片21承载的面整体成为倾斜面32。在该情况下，平坦面可以形成于倾斜面的上侧(靠近端边11a的位置，靠近推力环4的位置)，也可以形成于下侧(靠近固定边12的位置)。而且，也可以在倾斜面的周向上的两侧分别形成平坦面。

另外，关于内周端侧薄壁部15，除了使与其外周端侧的边界线15a如图3C所示地形成为沿着顶箔片11的内周端的周向的圆弧状以外，还能够采用例如从旋转轴1的旋转方向上游侧至下游侧以直线状形成等各种方式。

而且，关于内周端侧薄壁部15的厚度，也可以不以均匀的厚度形成，而是以例如从边界线15a至内周端而壁厚逐渐变薄的方式，使内周端侧薄壁部15的与背箔片21对置的面成为倾斜面。

另外，关于顶箔片或波箔片的形状、顶箔片或波箔片向支撑区域上的配置、倾斜面的倾斜方向等，除了前述实施方式以外，还能够采用各种方式。

产业上的可利用性

本发明能够利用于与设置于旋转轴的推力环对置地配置而支撑该推力环的推力轴承。

符号说明

1　 旋转轴

3、3A、3B　 推力轴承

4 　推力环

10　 顶箔

11、50、60　顶箔片

11a 端边

12　 固定边

12a 附近部

13　 固定部

14　 固定部侧薄壁部

15　 内周端侧薄壁部

16　 波谷部侧薄壁部

20　 背箔

21　 背箔片(波箔片)

21a 端边

22　 波谷部

23　 波峰部

30　 底板

31　 支撑区域

32　 倾斜面。

Claims (11)

1.一种推力轴承，是与设置于旋转轴的推力环对置地配置的推力轴承，具备：

顶箔，与所述推力环对置地配置；

背箔，与所述顶箔的与所述推力环所对置的面相反侧的面对置地配置而支撑所述顶箔；以及

圆环板状的底板，配置于所述背箔的与靠近所述顶箔的一侧相反的一侧而支撑所述背箔，

所述背箔具有沿所述底板的周向排列的多个背箔片，

所述顶箔具有分别配设于所述多个背箔片上的多个顶箔片，

在所述顶箔片，在所述旋转轴的旋转方向上游侧，形成有固定于所述底板的固定部，

其特征在于，在所述顶箔片，形成有将与所述背箔片对置的面去除而成的在其内周端侧比外周端侧更薄壁地形成的内周端侧薄壁部。

2.根据权利要求1所述的推力轴承，其特征在于，在所述固定部和所述固定部的附近部比所述固定部更靠近所述旋转轴的旋转方向下游侧，形成有比所述外周端侧更薄壁地形成的固定部侧薄壁部。

3.根据权利要求1所述的推力轴承，其特征在于，

所述顶箔片形成为将圆环板在其周向上分割的圆弧板状，

所述内周端侧薄壁部与其外周端侧的边界线成为沿着所述顶箔片的内周端的周向的圆弧状。

4.根据权利要求2所述的推力轴承，其特征在于，

所述顶箔片形成为将圆环板在其周向上分割的圆弧板状，

所述内周端侧薄壁部与其外周端侧的边界线成为沿着所述顶箔片的内周端的周向的圆弧状。

5.根据权利要求1至4的任一项所述的推力轴承，其特征在于，

所述固定部包括位于所述旋转轴的旋转方向下游侧的直线状的固定边，

所述背箔片由交替地形成了波峰部和波谷部的波纹板状的波箔片形成，并且所述波峰部的排列方向与所述固定边交叉而配置，

在所述顶箔片，与所述波箔片对置的面的一部分被去除，在与所述波谷部对置的部位，形成有与和所述波峰部对置的部位相比而薄壁地形成的波谷部侧薄壁部。

6.根据权利要求5所述的推力轴承，其特征在于，所述波峰部形成为，其高度随着从所述固定边侧朝向所述旋转轴的旋转方向下游侧而变高。

7.根据权利要求1至4的任一项所述的推力轴承，其特征在于，在所述底板，在支撑所述背箔片的各支撑区域，形成有随着从所述顶箔片的所述固定边侧朝向所述旋转轴的旋转方向下游侧的端边侧而高度增加的倾斜面。

8.根据权利要求7所述的推力轴承，其特征在于，所述背箔片配置成由交替地形成了波峰部和波谷部的波纹板状的波箔片形成，并且所述波峰部的排列方向与所述倾斜面的倾斜方向一致。

9.根据权利要求5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底板。

10.根据权利要求6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底板。

11.根据权利要求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底板。