CN105683598A - 推力轴承 - Google Patents

Abstract

该推力轴承(3、3A、3B)是与设于旋转轴(1)的推力套环(4)相向地配置的推力轴承，具备顶部箔(10)、背部箔(20)、以及基板(30)。背部箔具有多个背部箔片(12)。顶部箔具有多个顶部箔片(11、50、60)。另外，在顶部箔片，在旋转轴的旋转方向上游侧，形成固定于基板的固定部(13)，并且形成有薄壁部(14、16)，该薄壁部(14、16)是去除了与背部箔片相向的面而成的，从顶部箔片的外周端延伸到内周端或侧端。

Description

推力轴承

技术领域

本发明涉及推力(thrust)轴承。

本申请基于在日本于2013年9月19日申请的日本特愿2013-194441号而要求优先权，将其内容援引于此。

背景技术

一直以来，作为高速旋转体用的轴承，已知与设于旋转轴的推力套环相向地配置的推力轴承。作为此种推力轴承，箔式的推力轴承，即推力箔轴承众所周知。该推力箔轴承，为了能够吸收因振动、冲击而发生的旋转轴的动作(推力套环的轴方向位移、倾斜)，轴承面由柔软的箔(金属制薄板)形成，在轴承面的下面具有用于柔软地支持该轴承面的箔构造。

作为此种推力箔轴承的一个方式，已知通过将圆环板沿周方向分割的多个个片形状的箔片(顶部箔(topfoil)片)来形成圆轮(圆环)状的轴承面，并分别用波板形状的箔片(波箔(bumpfoil)片)来支持这些顶部箔片的构造(例如，参照专利文献1)。各个顶部箔片(厚度100μm左右)相对于推力套环具有倾斜角地配置，由此，推力套环与顶部箔片之间的轴承间隙在侧面视图中形成为楔形。即，以随着从推力套环(旋转轴)的旋转方向上游侧去往下游侧，轴承间隙变窄的方式形成。从而，若推力套环从轴承间隙宽的一侧(上游侧)朝轴承间隙窄的一侧(下游侧)旋转，则润滑流体流入楔状的轴承间隙的狭窄部分，以发挥推力轴承的负载能力。

在顶部箔片中，仅推力套环(旋转轴)的旋转方向上游侧的端边固定于基板，该端边作为固定边而构成。若轴承载荷增加，则顶部箔以将该固定边(上游侧的端边)作为支点变得水平(与推力套环的被支持面平行)的方式位移，其倾斜角变小，在倾斜角变为0.1°左右时推力轴承发挥最大负载能力。另一方面，波箔片以山的棱线变得与波箔片的下游侧端边平行的方式配置，仅波箔片中的推力套环(旋转轴)的旋转方向下游侧的端边固定于基板。即，波箔片的上游侧的端边为自由端。

由于波箔片如此配置且固定，故在顶部箔片发生的流体润滑膜的压力在轴承间隙的窄侧(下游侧)处变高。由此，通过以高的刚性来支持该部位，能够提高推力轴承的负载能力。

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

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；

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

发明要解决的问题

在前述推力箔轴承构造中，若流体润滑膜的压力施加于顶部箔片，则在顶部箔片的被内周端(径方向内端)和外周端(径方向外端)夹着的径方向中央部处，朝背部箔(backfoil)的挠曲(凹入)变大，存在在前述中央部处流体润滑膜的压力降低从而轴承的负载能力下降的情况。

即，在顶部箔片的内周端、外周端处，在顶部箔片与推力套环之间形成的流体润滑膜的压力变得接近顶部箔片周围的流体压力(周围压力)，与此相对，在顶部箔片的被内周端和外周端夹着的径方向中央部处，前述流体润滑膜的压力变得比前述周围压力高。通过流体润滑膜具有此种压力分布，存在在前述中央部处，与内周端侧、外周端侧相比，朝背部箔较大地挠曲(凹入)的可能性。此时，通过在较大地挠曲的前述中央部处，轴承间隙(流体润滑膜的厚度)增大，前述中央部处的流体润滑膜的压力降低，存在轴承的负载能力如前所述地降低的情况。

为了减小径方向中央部处的挠曲(凹入)，以用于防止此种负载能力的降低，可以考虑例如加厚顶部箔片的壁厚。然而，在该情况下，存在顶部箔片的周方向上的倾斜变形性受到损失，顶部箔片的倾斜角难以变为如前所述的接近水平的0.1°左右的可能性。因此，由于轴承的最大负载能力变得难以获得，故同样存在负载能力降低的情况。

本发明鉴于前述情况而完成，其目的在于提供能够防止负载能力降低的优秀的推力轴承。

用于解决问题的方案

在本发明的第一方式中，推力轴承是与设于旋转轴的推力套环相向地配置的推力轴承，具备：顶部箔，其与前述推力套环相向地配置；背部箔，其与前述顶部箔的以下面相向地配置，以支持前述顶部箔，该面和与前述推力套环相向的面为相反侧；以及圆环板状的基板，其配置在前述背部箔的与靠近前述顶部箔的一侧相反的一侧，以支持前述背部箔。前述背部箔具有沿前述基板的周方向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置的多个顶部箔片。另外，在前述顶部箔片，在前述旋转轴的旋转方向上游侧，形成固定于前述基板的固定部，并且形成有薄壁部，该薄壁部是去除了与前述背部箔片相向的面而成的，从前述顶部箔片的外周端延伸到内周端或侧端。

根据本发明的第一方式，通过去除与背部箔片相向的面，形成从顶部箔片的外周端延伸到内周端或侧端的薄壁部。因此，顶部箔片变得容易在前述薄壁部处弯曲，从而从旋转轴的旋转方向上游侧到下游侧，即在周方向上，变得容易弯曲。另一方面，由于在径方向上几乎不受薄壁部影响，故弯曲难度(弯曲刚性)几乎不变化，维持与形成薄壁部之前同样的弯曲难度。从而，通过使用与以往相比厚的板材以用于形成顶部箔片，能够在周方向上维持与以往同样的弯曲容易度，并且使得在径方向上与以往相比难以弯曲，抑制中央部处的朝向背部箔的挠曲。

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，前述薄壁部包含固定部侧薄壁部，前述固定部侧薄壁部是在前述固定部以及前述固定部的附近部处与前述固定部相比前述旋转轴的旋转方向下游侧形成的，且从前述顶部箔片的外周端延伸至内周端。

根据本发明的第二方式，薄壁部包含固定部侧薄壁部，该固定部侧薄壁部是在固定部以及该固定部的附近部处与该固定部相比前述旋转轴的旋转方向下游侧形成的，且从顶部箔片的外周端延伸至内周端。因此，通过如前所述地使用与以往相比厚的板材以用于形成顶部箔片，能够特别是使得在径方向上与以往相比难以弯曲，抑制中央部处的朝向背部箔的挠曲。

另外，通过固定部侧薄壁部，顶部箔片中的旋转轴的旋转方向下游侧的部分变得能够容易且平稳地位移，从而，例如在推力套环由一对顶部箔夹紧那样的情况下，旋转轴的起动转矩降低。另外，在旋转轴开始旋转之后，顶部箔片也容易且平稳地位移，故变得容易获得顶部箔片的最佳倾斜角，轴承的负载能力提高。

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，前述固定部包含位于前述旋转轴的旋转方向下游侧的直线状的固定边。前述背部箔片由交替地形成有隆部和洼部的波板状的波箔片形成，并且前述隆部的排列方向与前述固定边交叉地配置。另外，前述薄壁部包括洼部侧薄壁部，前述洼部侧薄壁部形成在与前述洼部相向的部位，和与前述隆部相向的部位相比形成为薄壁。

根据本发明的第三方式，由于薄壁部包含洼部侧薄壁部，故通过如前所述地使用与以往相比厚的板材以用于形成顶部箔片，能够特别是使得在径方向上与以往相比难以弯曲，抑制中央部处的朝向背部箔的挠曲。另外，从旋转轴的旋转方向上游侧到下游侧，即在周方向上，通过洼部侧薄壁部，顶部箔片变得容易弯曲，因而顶部箔片的倾斜角容易地变为最佳角，轴承的负载能力提高。

另外，在本发明的第四方式中，在前述第三方式的推力轴承中，前述隆部以其高度随着从前述固定边侧去往前述旋转轴的旋转方向下游侧而变高的方式形成。

根据该第四方式，能够通过波箔片来弹性地支持顶部箔片。另外，能够与高度变化的波箔片的隆部对应地使顶部箔片的高度变化。

另外，在本发明的第五方式中，在前述第一～第三中任一方式的推力轴承中，在前述基板，在支持前述背部箔片的各支持区域，形成有倾斜面，前述倾斜面随着从前述顶部箔片的前述固定边侧去往前述旋转轴的旋转方向下游侧的端边侧而增加高度。

根据该第五方式，通过在该倾斜面上隔着背部箔片配置顶部箔片，能够使顶部箔片的高度沿倾斜面精度良好地变化。另外，此时关于背部箔片，不使高度变化而制作为一定的高度即可，从而能够抑制加工成本。

另外，在本发明的第六方式中，在前述第五方式的推力轴承中，前述背部箔片由交替地形成有隆部和洼部的波板状的波箔片形成，并且以前述隆部的排列方向与前述倾斜面的倾斜方向一致的方式配置。

根据该第六方式，能够通过波箔片来弹性地支持顶部箔片。另外，能够使与波箔的下游侧端边最近的隆部的棱线与推力套环的被支持面平行，故变得容易使由该隆部支持的顶部箔的下游侧端边与推力套环始终平行。

另外，在本发明的第七方式中，在前述第三、第四或第六方式的推力轴承中，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基板。

根据该第七方式，为了使在顶部箔片产生的流体润滑膜的压力在轴承间隙的窄侧，即旋转轴的旋转方向下游侧处变高，能够以高的刚性支持顶部箔片的旋转方向下游侧，由此能够提高轴承的负载能力。

发明效果

根据本发明的推力轴承，由于形成有从顶部箔片的外周端延伸到内周端或侧端的薄壁部，故能够使顶部箔片在前述薄壁部处容易弯曲，从旋转轴的旋转方向上游侧到下游侧，即在周方向上容易弯曲。另一方面，由于在径方向上几乎不受薄壁部影响，故弯曲难度(弯曲刚性)几乎不变化，能够维持与形成薄壁部之前同样的弯曲难度。从而，通过使用与以往相比厚的板材以用于形成顶部箔片，能够在周方向上维持与以往同样的弯曲容易度，并且使得在径方向上与以往相比难以弯曲，抑制中央部处的朝向背部箔的挠曲。由此，能够防止推力轴承的负载能力的降低。

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，是夹着推力套环的状态的推力轴承的侧视图。

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，是将一部分剖开看的推力轴承的俯视图。

图3B是示出顶部箔片的背面的俯视图。

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视图对应的说明图。

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，是示出顶部箔片的背面的俯视图。

图4B是图4A的4B-4B线向视截面图。

图4C是洼部侧薄壁部的说明图。

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，是使示出顶部箔片的背面的俯视图和侧视图对应的说明图。

图5B是图5A的5B-5B线向视截面图。

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，是将一部分剖开看的推力轴承的俯视图。

图6B是示出顶部箔片的背面的俯视图。

图6C是图6A的6C-6C线向视截面图。

图6D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

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，为了使各部件为能够识别的大小，适当变更了各部件的比例尺。

图1是示意地示出适用本发明的推力轴承的涡轮机械的一例的侧面图，图1中，符号1为旋转轴，符号2为设于旋转轴顶端部的叶轮，符号3为本发明所涉及的推力轴承。

在旋转轴1，在形成有叶轮2的顶端附近固定有推力套环4，一对推力轴承3以夹持该推力套环4的方式配置。

另外，叶轮2配置在成为静止侧的壳体5内，在叶轮2与壳体5之间形成有碎片空隙6。

另外，在旋转轴1，在比推力套环4靠近中央的部分，设有径向轴承7。

图2、3A～3D是示出适用于这种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是夹着推力套环4的状态的推力轴承3的侧视图。另外，图3A是将一部分剖开看的推力轴承3的俯视图。图3B是示出顶部箔片的背面(与背部箔相向的面)的俯视图。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视图对应的说明图。

如图2所示，在该第一实施方式中，推力轴承3A(3)夹着推力套环4分别配置在其两侧。这一对推力轴承3A(3)都为相同的构成，是与固定于旋转轴1的圆板状的推力套环4相向地配置的圆环状(圆筒状)的装置，并包围旋转轴1而设置。推力套环4的两面(旋转轴1的轴方向上的两面)作为被支持面构成，一对推力轴承3A(3)以与推力套环4的两被支持面分别相向地进行支持的方式配置。

推力轴承3A具备下列部分而构成：顶部箔10，其与推力套环4相向地配置；背部箔20，其与以下面相向地配置，该面和与前述推力套环4相向的面为相反侧；以及圆环板状的基板30，其配置在该背部箔20的与靠近前述顶部箔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，分别的基板30、30之间，以两点划线示出的圆筒状的轴承间隔件40受到夹持，基板30、30通过紧固螺栓41隔着轴承间隔件40而连结。另外，一侧的基板30的外表面通过紧固螺栓41而固定于壳体5，从而一对推力轴承3A、3A在夹着推力套环4的状态下通过紧固螺栓41而固定于壳体5。

基板30如图3A所示，是厚度数mm左右的圆环板状且金属制的部件，在其外周部，形成有用于供前述紧固螺栓41贯通插入的多个贯通孔42。在该基板30，在与前述推力套环4相向的面，设有用于支持前述背部箔片20、顶部箔片10的支持区域。在本实施方式中，如后所述，以背部箔20具有多片(6片)背部箔片21，顶部箔10具有多片(6片)顶部箔片11的方式构成。从而，在基板30，形成有将其表面沿周方向分割为6个(等分为6个)的6个支持区域31。但是，本实施方式中的6个支持区域31为设计上的区域，包含这些支持区域31的基板30的表面为均等的平面。

在各支持区域31，如图2所示，背部箔片21以及顶部箔片11以此顺序配置，并由支持区域31支持。基板30、背部箔片21、以及顶部箔片11沿旋转轴1的轴方向层叠。

如图3A、3C、3D所示，背部箔20由沿基板30的周方向排列的6片背部箔片21形成。这些背部箔片21分别配置在基板30的多个支持区域31上，由此沿基板30的周方向排列。另外，这些背部箔片21与后述顶部箔片11相比在俯视图中稍小地形成，从而，如图3A所示，不会在基板30上对推力套环4露出，而是由顶部箔片11覆盖。

包括这些背部箔片21的背部箔20由箔(薄板)形成，并弹性地支持顶部箔10(顶部箔片11)。作为此种背部箔20，例如使用波箔、日本特开2006-57652号公报、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。此外，日本特开2006-57652号公报、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虽然是用于径向轴承的箔，但若将它们展开为平面状并形成为圆环板状，则能够用于推力轴承。

在本实施方式中，如图3D所示，背部箔20由波箔构成，从而背部箔片21由波箔片构成。此种背部箔片21(波箔片)是厚度数百μm左右的箔(金属制薄板)通过冲压成型而成形为波板状的，如图3所示，整体在俯视图中形成为大致五边形形状。

在如此形成为波板状的背部箔片21中，与基板30接触的洼部22、以及与顶部箔片11接触的隆部23交替地配置而形成。这些洼部22以及隆部23如图3A所示，沿与后述顶部箔片11的端边11a的延伸方向在俯视图中正交的方向排列。另外，洼部22以及隆部23沿与顶部箔片11的固定边12的延伸方向交叉的方向排列。即，多个隆部23在俯视图中在与固定边12的延伸方向交叉的方向上彼此相邻。

这些洼部22以及隆部23分别以大致等间隔形成。另外，隆部23的高度以随着从前述固定边12侧到其相反侧，即，去往图3A中以箭头R示出的旋转轴1(推力套环4)的旋转方向的下游侧，以一定的高度逐渐变高的方式形成(参照图3C)。

另外，在背部箔片21中，旋转轴1的旋转方向下游侧的端边21a配置在与后述顶部箔片21中的旋转轴1的旋转方向下游侧的端边11a在俯视的状态下大致一致的位置。背部箔片21沿为该端边21a的洼部22的形成方向点焊(点焊接)、固定于基板30。

此时，背部箔片21的端边21a由整体连续的一个洼部22形成，因而能够将该洼部22整体容易地焊接于基板30。从而，能够容易地进行背部箔片21的基于焊接的固定。

此外，关于端边21a对基板30的固定，在点焊以外，能够通过例如螺纹固定等来进行。

顶部箔10也如图3A所示，由沿基板30的周方向排列的6片顶部箔片11形成。这些顶部箔片11是将圆环板沿其周方向分割的圆弧板状，即，使用厚度数百μm左右的金属制的薄板(箔)，从扇形切除其包含顶点的部分，并使内周端(径方向内端)以及外周端(径方向外端)分别为圆弧状的圆弧板状的部件。

此种形状的顶部箔片11分别在基板30的各支持区域31上覆盖前述背部箔片21而配置，沿基板30的周方向以等间隔排列且整体配置为大致圆环板状，从而形成顶部箔10。

此外，顶部箔片11与支持区域31相比在俯视图中稍小地形成，并且与背部箔片21相比在俯视图中稍大地形成。由此，多个顶部箔片11不彼此干涉，另外，不使背部箔片21对推力套环4露出，以覆盖其上表面的状态配置于各支持区域31。但是，本发明不限定于此，可以将顶部箔片11形成为在俯视图中与背部箔片21相同大小，或者，还可以在俯视图中与背部箔片21相比较小地形成。

另外，该顶部箔片11在旋转轴1(推力套环4)的旋转方向上游侧具有固定部13，并通过该固定部13而固定于基板30。利用该固定部13对基板30的固定与前述背部箔片21的端边21a同样，通过点焊(点焊接)来进行。此外，关于该固定部13的对基板30的固定，除了点焊以外，还能够通过例如螺纹固定等来进行。

固定部13若设于旋转轴1(推力套环4)的旋转方向上游侧，则可以是面状也可以使直线状，但在本实施方式中，作为固定边12而构成，该固定边12形成为具有一定程度宽度的直线状。即，虽然本实施方式的固定部13和固定边12配置在大致相同的位置，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，该顶部箔片11如图3C所示，在其固定边12附近处被弯曲加工，由此，以能够确保与背部箔片21的隆部23的高度大致相同的高度的方式被立起，与固定边12相比距端边11a近的部分载置于隆部23上。

另一方面，端边11a(交易边缘(tradingedge))侧不固定于基板30等，仅是被支持在背部箔片21隆部23上的自由端。

在本实施方式中，如前所述，以背部箔片21的洼部22以及隆部23沿与顶部箔片11的固定边12交叉的方向交叉的方式，配置背部箔片21。从而，这些洼部22、隆部23沿顶部箔片11的固定边12、端边11a的长度方向延伸，特别是相对于端边11a平行地延伸。由此，通过载置在该背部箔片21上，顶部箔片11以随着沿前述隆部23的排列方向从固定边12朝向端边11a，逐渐从基板30的内表面(设有支持区域31的面)远离的方式，以通过背部箔片21的隆部23设定的初始倾斜角倾斜地配置。

初始倾斜角是指载荷为零时顶部箔片11相对于基板30的倾斜角。另外，倾斜角是指如图3D所示地由背部箔片21的隆部23的高度增加量决定的角度(斜率)θ。前述倾斜角是顶部箔片11与基板30的内表面之间的角度。此外，该倾斜角与顶部箔片11与推力套环4的被支持面之间的角度。从而，若载荷增加，则背部箔片21的隆部23被朝基板30推入，背部箔片21的整体平坦化，从而顶部箔片11也朝基板30位移，倾斜角θ变得比初始倾斜角小。

在此种构造中，顶部箔片11的端边11a与背部箔片21的洼部22、隆部23的延伸方向平行地配置，背部箔片21的隆部23的排列方向与端边11a正交地配置。因此，关于顶部箔片11的成为自由端的端边11a，在初始倾斜角的状态下，另外，在通过推力套环4的旋转而经由顶部箔片11对背部箔片21施加载荷，倾斜角θ变小时，其从基板30开始的高度也是大致一定的。

另外，在该顶部箔片11，与前述背部箔片21相向的面通过蚀刻加工等而被切削(去除)，如图3B所示，在顶部箔片11的固定边12(固定部13)及其附近部，即固定边12和与该固定边12相比位于旋转轴1的旋转方向下游侧的附近部，形成有固定部侧薄壁部14(薄壁部)，固定部侧薄壁部14与其他部位相比形成为薄壁。此外，作为固定部侧薄壁部14的形成方法，若不允许在顶部箔片11发生应变等，则还可以使用电解加工等。

固定部侧薄壁部14沿固定边12的长度方向形成为直线状，即，沿顶部箔片11的径方向从其外周端到内周端延伸地形成，通过蚀刻加工等而形成。关于固定部侧薄壁部14的厚度，优选地设为顶部箔片11的不进行基于蚀刻的切削加工的部位的厚度(数百μm左右)的50%～70%左右的厚度。通过将固定部侧薄壁部14形成为此种厚度，能够由此使旋转轴1的下游侧的部分更容易位移。

另外，该固定部侧薄壁部14以相对于图3C所示的背部箔片21，不碰到其隆部23之中距固定边12最近的隆部23的顶点(棱线)的方式形成。即，固定部侧薄壁部14以包含固定边12位于其与距固定边12最近的隆部23的顶点(棱线)之间的方式设定其宽度、形成。由此，关于顶部箔片11，其固定部侧薄壁部14以外的部位载置于全部的隆部23上并由它们均等地支持，因而维持图3D所示的倾斜角θ。另外，通过形成固定部侧薄壁部14，与该固定部侧薄壁部14相比距端边11a近的部分能够更容易且平稳地位移(其倾斜角容易变更)。而且，通过形成此种固定部侧薄壁部14，能够使顶部箔片11容易地转动，因而还可能使该固定部侧薄壁部14以外的部位的壁厚与以往相比较厚。

接着，说明由此种构成形成的推力轴承3A(3)的作用。

在本实施方式中，如图2所示，将推力轴承3A设于推力套环4的两侧。通过如此在推力套环4的两侧设置推力轴承3A，能够极力抑制推力方向上的推力套环4(旋转轴1)的移动量。即，通过使推力移动量较小，在如图1所示的使碎片空隙6较窄的情况下，也能够防止叶轮2等对壳体5的接触，能够通过使碎片空隙6较窄来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相对于推力套环4以不产生大的间隙的方式接近地设置。由此，两个推力轴承3A的顶部箔片11(顶部箔10)成为相对于推力套环4被稍微推抵的状态。此时，在本实施方式中，由于在顶部箔片11形成有固定部侧薄壁部14，故靠近端边11a的部分变得容易倾斜(容易位移)。因此，与推抵量相比，产生的推抵力变小，由此，旋转轴1的起动转矩变小。

即，一直以来，为了在施加于轴承的载荷增大时顶部箔片的倾斜角变为最佳角，预先附以比最佳角大的倾斜角。从而，在旋转停止状态下，顶部箔片从两面夹紧推力套环4，成为被推抵的状态(施加了预载的状态)。燃而，一直以来由于顶部箔片的壁厚是一定的，故对推力套环4的推抵力(预载)较强，存在旋转轴1的起动转矩变大的情况。

与此相对，在本实施方式中，如前所述，由于在顶部箔片11形成有固定部侧薄壁部14，故起动转矩变小。

若在此种状态下，旋转轴1旋转，推力套环4开始旋转，则推力套环4和顶部箔片11相互摩擦，周围流体被推入在两者之间形成的侧视图楔形的空间(轴承间隙)。若推力套环4达到一定的旋转速度，则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)被向背部箔片21(背部箔20)推抵，推力套环4脱离与顶部箔片11的接触状态，在非接触的情况下旋转。

若施加推力载荷，则顶部箔片11被进一步向背部箔片21推，顶部箔片11的倾斜角θ变小。此时，顶部箔片11绕旋转轴1的旋转方向上游侧的固定边12转动(弯曲)，因而通过固定部侧薄壁部14，该旋转轴1的旋转方向下游侧，即靠近端边11a的部分容易且平稳地位移。然而，即使推力载荷进一步增大且流体润滑膜的膜厚进一步变薄，顶部箔片也变得难以接触推力套环4，变得容易获得最佳的倾斜角。

在本实施方式的推力轴承3A(3)中，由于在顶部箔片11的固定边12和相对于其旋转方向下游侧的附近部形成有固定部侧薄壁部14，故在载荷施加于轴承时，靠近端边11a的部分能够更加容易且平稳地位移，从而降低旋转轴1的起动转矩。另外，在旋转轴1开始旋转之后，顶部箔片11也以固定部侧薄壁部14为中心容易且平稳地转动，故变得容易获得顶部箔片11的最佳倾斜角，轴承的负载能力提高。

由于在受到高的推力载荷时，流体润滑膜的压力变高，故在顶部箔片11中，不由背部箔片21直接支撑的部分，即位于背部箔片21洼部22上的部位挠曲，存在压力从此逃逸，负载能力降低的可能性。

然而，在本实施方式中，在顶部箔片11的固定边12(固定边12及其附近)形成有固定部侧薄壁部14，故不会妨碍顶部箔片11位移(弯曲)动作，与以往相比，能够使构成顶部箔片11的板材(薄板)的板厚较厚。

从而，通过如此使顶部箔片11的板厚较厚，能够使未被背部箔片21支撑的部分处的挠曲较少，能够抑制负载能力的降低。

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)主要不同之处在于，作为顶部箔片，使用图4A～4C所示的构成这一点。图4A是示出顶部箔片50的背面的俯视图。图4B是图4A的4B-4B线向视截面图。图4C是洼部侧薄壁部的说明图。

图4A～4C所示的顶部箔片50与图3A～3D所示的顶部箔片11的不同之处是在图3D所示的与背部箔片21洼部相向的部位，形成有与和隆部23相向的部位相比形成为薄壁的洼部侧薄壁部16(薄壁部)这一点。此外，由于设有多个洼部22，故也形成有多个洼部侧薄壁部16。

洼部侧薄壁部16形成为从顶部箔50的外周端延伸到内周端或侧端的槽状，与前述固定部侧薄壁部14同样地通过蚀刻加工等形成。侧端是指顶部箔片50的周方向上的一侧的缘部。在本实施方式中，在多个洼部侧薄壁部16之中，若干个洼部侧薄壁部16(在本实施方式中为3个)从顶部箔片50的外周端延伸至内周端，其他洼部侧薄壁部16(在本实施方式中为3个)从顶部箔片50的外周端延伸到侧端(参照图4A)。另外，关于洼部侧薄壁部16，优选设为与固定部侧薄壁部14相同程度的薄度。从而，在本实施方式中，对顶部箔片50的板材进行1次蚀刻加工，同时形成固定部侧薄壁部14和洼部侧薄壁部16。

但是，还可以将洼部侧薄壁部16形成为与固定部侧薄壁部14不同的薄度，在该情况下，分别进行用于形成固定部侧薄壁部14的蚀刻加工和用于形成洼部侧薄壁部16的蚀刻加工。

前述“与背部箔片21的洼部22相向的部位”例如如下地定义。

即，如图4C所示，若设背部箔片21的隆部23的顶点为H，设隆部23和洼部22邻接的位置，即隆部23和洼部22的边界线(连接部)为L，而且设顶点从而，如图4C所示，在与顶部箔片50的中间点M、M之间对应的部位形成洼部侧薄壁部16。此外，虽然在图4C中示出了洼部22具有宽度的情况，但在洼部22仅为弯折部，且不具有宽度的情况下，仅仅是前述边界线L在相邻的隆部23、23之间变为公共的(边界线L变为相邻隆部23、23的连接部)，能够照样使用前述定义。

在本实施方式中，由于与第一实施方式同样地形成固定部侧薄壁部14，故与以往相比，能够使构成顶部箔片50的板材的板厚较厚。

若流体润滑膜的压力作用于顶部箔片50，则在被顶部箔片50的内周端和外周端夹着的径方向中央部处，变得容易朝背部箔20挠曲。若此种挠曲变大，则在前述中央部处，流体润滑膜的压力降低，存在轴承的负载能力降低的情况。

在本实施方式中，通过形成洼部侧薄壁部16，使顶部箔片50从其旋转轴1的旋转方向上游侧到下游侧，即在周方向上容易弯曲(使得容易绕与顶部箔片50的面平行且沿径方向延伸的轴弯曲)，同时将径方向上的弯曲难度(弯曲刚性)(绕与顶部箔片50的面平行且与径方向正交的轴的弯曲难度)维持为与形成洼部侧薄壁部16之前同样的弯曲难度。从而，通过使用与以往相比厚的板材以用于形成顶部箔片50，能够在周方向上维持与以往同样的弯曲容易度，并且使得在径方向上与以往相比难以弯曲，抑制中央部处的朝向背部箔20的挠曲。

从而，在本实施方式中，通过抑制径方向中央部处的挠曲，能够抑制在相同部位处流体润滑膜的压力降低而负载能力变低的情况。

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的主要不同之处在于，作为顶部箔片，使用图5A、5B所示的构成这一点。图5A是使示出顶部箔片60的背面的俯视图与侧视图(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5A、5B所示的顶部箔片60与图4A～4C所示的顶部箔片50的不同之处是，通过利用蚀刻加工等来切削(去除)与前述背部箔片21相向的面，如图5A中附以网点所示的那样，在其内周端侧形成有与外周端侧相比形成为薄壁的内周端侧薄壁部15这一点。但是，在本实施方式中，内周端侧薄壁部15形成在避开洼部侧薄壁部16的位置，即相邻洼部侧薄壁部16、16之间。此外，“内周端侧”表示顶部箔片60中靠近内周端的部分(或包含内周端的部分)，“外周端侧”表示顶部箔片60中靠近外周端的部分(或包含外周端的部分)。

通过形成此种内周端侧薄壁部15，顶部箔片60的内周端侧与外周端侧相比变得容易挠曲。

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，即阶梯差部，为沿着顶部箔片60的内周端、外周端的周方向的圆弧状。

将内周端侧薄壁部15的在顶部箔片60中的径方向宽度W1相对于顶部箔片60整体的径方向宽度W2设为1/2以下能够如后所述地抑制顶部箔片60内周端侧的朝向推力套环4的立起，并且使顶部箔片60的外周端与以往同样地起作用，故是优选的。另外，将宽度W1相对于宽度W1设为1/8以上可靠地抑制顶部箔片60的朝向推力套环4的立起，因而是优选的。

内周端侧薄壁部15的切削量，即内周端侧薄壁部15与外周端侧的壁厚之差若为10～20μm左右即可。通过以此种量切削顶部箔片60，对外周端侧的除去固定部侧薄壁部14以及洼部侧薄壁部16的部位，薄10～20μm左右地形成内周端侧薄壁部15，能够在与前述背部箔片21的隆部23的顶点之间形成与该差相当的间隙。该间隙影响在推力套环4与顶部箔片60之间形成的流体润滑膜，由于该流体润滑膜也是充分的薄厚，故前述间隙在10～20μm左右的情况下也充分地起作用。另外，若是该程度的切削量，则能够使顶部箔片60的内周端侧极端地容易弯曲，能够良好地抑制内周端侧的朝向推力套环4的立起。

关于该内周端侧薄壁部15，也与前述固定部侧薄壁部14、洼部侧薄壁部16同样，通过蚀刻加工等而形成。

但是，由于优选地，如前所述固定部侧薄壁部14和洼部侧薄壁部16为同样的薄度，优选地，内周端侧薄壁部15与这些固定部侧薄壁部14、洼部侧薄壁部16相比使切削量较少，故在本实施方式中，对顶部箔片60的板材进行2次蚀刻加工。例如，通过相同的蚀刻加工工序加工洼部侧薄壁部16和固定部侧薄壁部14，之后对于内周端侧薄壁部15，通过另外的蚀刻加工工序来形成。此外，在形成内周端侧薄壁部15时，形成洼部侧薄壁部16的部位不进行蚀刻加工，仅在避开洼部侧薄壁部16的位置选择性地进行蚀刻加工。

为了使此种构成的推力轴承工作，若使旋转轴1旋转，对推力轴承施加推力载荷，则顶部箔片60被朝背部箔片21推，顶部箔片60的前述倾斜角θ变小。此时，在推力轴承3A(3)中，由于其外周端侧处的推力套环4的周向速度与内周端侧处的周向速度相比快，故在周向速度慢的内周端侧处，流体润滑膜的压力(膜压)变低，顶部箔片60受到背部箔片21的反力并变得容易朝推力套环4立起。

然而，在本实施方式中，由于在顶部箔片50的内周端侧形成有内周端侧薄壁部15，故该内周端侧与外周端侧相比变得容易挠曲。另外，在该内周端侧处，通过内周端侧薄壁部15而在与背部箔片21(波箔片)之间形成间隙，故内周端侧变得容易被相对于背部箔片21推入。此时，在该内周端侧处，通过前述间隙，由背部箔片21将顶部箔片60朝推力套环4推回的力变得难以产生。因此，该推力轴承的内周端侧处的推力套环4的周向速度比外周端侧处的周向速度慢，从而抑制内周端侧变得容易朝推力套环4立起的情况。即，内周端侧变得难以朝推力套环4立起。

另外，即使顶部箔片60的内周端侧被相对于背部箔片21推入，所示间隙消失，与外周端侧相比，背部箔片21的弹性力(顶部箔片60从背部箔片21受到的反力)与间隙的量相应地变弱，因而内周端侧如前所述地变得难以朝推力套环4立起。

从而，即使推力载荷进一步增大，流体润滑膜的膜厚进一步变薄，顶部箔片60也变得难以接触推力套环4，结果，能够支持更高的推力载荷。

在本实施方式的推力轴承中，在顶部箔片60的内周端侧形成与外周端侧相比薄壁的内周端侧薄壁部15，使内周端侧容易挠曲，并且，在该内周端侧处在与背部箔片21之间形成有间隙，因而能够在内周端侧处使通过背部箔片21将顶部箔片60向推力套环4侧推回的力难以产生。因而，内周端侧处的推力套环4的周向速度与外周端侧处的周向速度相比慢，从而能够抑制内周端侧变得容易朝推力套环4立起的情况，防止顶部箔片60接近推力套环4并与其接触，由此能够防止轴承寿命的降低、烧接。

此外，在本实施方式中，固定部侧薄壁部14、内周端侧薄壁部15、以及洼部侧薄壁部16都形成，但不限定于此，还可以在第一实施方式的顶部箔片11形成本实施方式的内周端侧薄壁部15。另外，还可以仅本实施方式的内周端侧薄壁部15以及第二实施方式的洼部侧薄壁部16形成于顶部箔片。

接着，说明本发明的第四实施方式中的推力轴承。

第四实施方式的推力轴承3B(3)与第二实施方式的推力轴承的主要不同之处在于，如图6A～6D所示，在基板30的前述支持区域31形成有倾斜面32这一点、以及使背部箔片21的隆部23的高度全部相同这一点。此外，图6A是将一部分剖开看的推力轴承3的俯视图。图6B是为了说明顶部箔片50的构成而使示出其背面的俯视图和侧视图对应的说明图。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视图对应的说明图。

在本实施方式中，如图6A所示，将支持区域31中的，支持前述背部箔片21、以及在第二实施方式中使用的顶部箔片50的区域整体设为随着从顶部箔片50的固定边12侧去往下游侧的端边50a侧而增加高度的倾斜面32。即，使倾斜面32如图6C所示地，沿相对于端边50a正交的方向倾斜地形成。

另外，关于背部箔片21，与前述第一实施方式同样，形成为使与基板30接触的洼部22、以及与顶部箔片50接触的隆部23交替地配置的波板状。但是，在本实施方式中，如图6C、6D所示，使隆部23的高度全部相同地形成。

另外，关于洼部22以及隆部23，与前述实施方式同样，沿与顶部箔片50的固定边12在俯视图中交叉的方向排列。即，使洼部22以及隆部23的排列方向为与前述固定边12交叉的方向，以使其与倾斜面32的倾斜方向一致。由此，关于背部箔片21的隆部23，其顶点的位置沿着基板30的倾斜面32的倾斜方向，即随着去往旋转轴1的旋转方向的下游侧，以既定的高度逐渐变高。即，关于隆部23的顶点的位置，与第一实施方式、第二实施方式在外观上相同。从而，配置在该背部箔片21上的顶部箔片50的倾斜角θ与第一实施方式同样地形成。在本实施方式中，顶部箔片50的倾斜角θ如图6D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，也如图6B所示，在顶部箔片50形成有固定部侧薄壁部14，因而在施加载荷时，靠近端边50a的部分能够更容易且平稳地位移，从而在旋转轴1开始旋转之后，顶部箔片50的最佳倾斜角也变得容易获得，轴承的负载能力提高。

另外，由于形成有洼部侧薄壁部16，故通过使用与以往相比厚的板材以用于形成顶部箔片50，能够在周方向上维持与以往同样的弯曲容易度，并且使得在径方向上与以往相比难以弯曲，抑制中央部处的朝向背部箔20的挠曲。由此，能够抑制在径方向中央部处流体润滑膜的压力降低，负载能力变低的情况。

此外，在本实施方式中，固定部侧薄壁部14以及洼部侧薄壁部16都形成，但不限定于此，还可以将形成了固定部侧薄壁部14以及洼部侧薄壁部16中任一者的顶部箔片组合于具有倾斜面32的本实施方式的基板30。另外，还可以在本实施方式的顶部箔片50形成第三实施方式的内周端侧薄壁部15。

以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明不限于前述实施方式。在前述实施方式中示出的各构成部件的各形状、组合等为一例，能够在不脱离本发明的主旨的范围内，基于设计要求等，进行构成的附加、省略、置换以及其他变更。

例如，在前述实施方式中，分别用6个背部箔片21(波箔片)、顶部箔片11构成背部箔20、顶部箔10，从而基板30的支持区域31也与其配合地形成(设定)有6个。然而，背部箔片21(波箔片)、顶部箔片11若是多个则可以是5个以下，也可以是7个以上。在该情况下，关于支持区域31的数量，也与背部箔片21(波箔片)、顶部箔片11的数量配合地调整。

另外，作为在本发明中使用的顶部箔片，还能够使用对图4A所示构造的顶部箔片50消除了固定部侧薄壁部14的构造、即仅形成了洼部侧薄壁部16的构造。

此外，在前述第四实施方式中，虽然作为顶部箔片使用第二实施方式的顶部箔片50，但作为其代替，还能够使用第一实施方式的顶部箔片11、或者第三实施方式的顶部箔片60。

而且，在第四实施方式中在基板30的支持区域31形成倾斜面32的情况下，作为使载置背部箔片21的面整体为倾斜面32的代替，还可以在该面形成倾斜面和平坦面(与推力套环4的被支持面平行的面)，将背部箔片21的一部分配置在倾斜面上，并将剩余部配置在平坦面上。在该情况下，平坦面可以形成在倾斜面的上侧(靠近端边11a的位置、靠近推力套环4的位置)，也可以形成在下侧(靠近固定边12的位置)。而且，还可以在倾斜面的周方向上的两侧分别形成平坦面。

另外，顶部箔片、波箔片的形状、顶部箔片、波箔片对支持区域上的配置、倾斜面的倾斜方向等，在前述实施方式以外还能够采用种种形态。

产业上的利用可能性

本发明能够用于与设于旋转轴的推力套环相向地配置并支持该推力套环的推力轴承。

符号说明

1旋转轴

3、3A、3B推力轴承

4推力套环

10顶部箔

11、50、60顶部箔片

11a端边

12固定边

13固定部

14固定部侧薄壁部(薄壁部)

15内周端侧薄壁部

16洼部侧薄壁部(薄壁部)

20背部箔

21背部箔片(波箔片)

21a端边

22洼部

23隆部

30基板

31支持区域

32倾斜面

Claims (7)

1.一种推力轴承，其是与设于旋转轴的推力套环相向地配置的推力轴承，具备：

顶部箔，其与所述推力套环相向地配置；

背部箔，其与所述顶部箔的以下面相向地配置，以支持所述顶部箔，该面和与所述推力套环相向的面为相反侧；以及

圆环板状的基板，其配置在所述背部箔的与靠近所述顶部箔的一侧相反的一侧，以支持所述背部箔，

所述背部箔具有沿所述基板的周方向排列的多个背部箔片，

所述顶部箔具有分别配置在所述多个背部箔片上的多个顶部箔片，

在所述顶部箔片，在所述旋转轴的旋转方向上游侧，形成固定于所述基板的固定部，并且形成有与所述背部箔片相向的面被去除而成的、从所述顶部箔片的外周端延伸到内周端或侧端的薄壁部。

2.根据权利要求1所述的推力轴承，所述薄壁部包含固定部侧薄壁部，所述固定部侧薄壁部是在所述固定部以及所述固定部的附近部处与所述固定部相比所述旋转轴的旋转方向下游侧形成的，且从所述顶部箔片的外周端延伸至内周端。

3.根据权利要求1或2所述的推力轴承，

所述固定部包含位于所述旋转轴的旋转方向下游侧的直线状的固定边，

所述背部箔片由交替地形成有隆部和洼部的波板状的波箔片形成，并且所述隆部的排列方向与所述固定边交叉地配置，

所述薄壁部包含洼部侧薄壁部，所述洼部侧薄壁部形成在与所述洼部相向的部位，和与所述隆部相向的部位相比形成为薄壁。

4.根据权利要求3所述的推力轴承，所述隆部以其高度随着从所述固定边侧去往所述旋转轴的旋转方向下游侧而变高的方式形成。

5.根据权利要求1～3中的任一项所述的推力轴承，在所述基板，在支持所述背部箔片的各支持区域，形成有倾斜面，所述倾斜面随着从所述顶部箔片的所述固定边侧去往所述旋转轴的旋转方向下游侧的端边侧而增加高度。

6.根据权利要求5所述的推力轴承，所述背部箔片由交替地形成有隆部和洼部的波板状的波箔片形成，并且以所述隆部的排列方向与所述倾斜面的倾斜方向一致的方式配置。

7.根据权利要求3、4或6所述的推力轴承，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。