JP2009264567A

JP2009264567A - 動圧気体軸受

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Publication number: JP2009264567A
Application number: JP2008118126A
Authority: JP
Inventors: Koji Horikawa; 浩司堀川; Masanao Ando; 昌尚安藤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2028-04-30
Also published as: JP4973590B2

Abstract

【課題】軸を取り付ける対象である固定部材と軸に設けた回転受圧部との間に設けられるフォイル部を具備してなり、前記フォイル部が、前記固定部材に略全体が添接可能な基部及びこの基部に対して弾性突没可能な複数の突起を有する弾性支持部を有し前記固定部材側に配してなるアンダーフォイルと、このアンダーフォイルに添接させてなり軸の回転の際に気体膜を形成すべく前記回転受圧部との間にクサビ状空間を構成するアッパーフォイルとを具備する動圧気体軸受において、気体膜の下流に向かうにつれクサビ状空間の幅が小さくなる形状を維持させ、負荷容量の大きな軸受を実現する。
【解決手段】アッパーフォイル６の上流側の部位に設けた支持部６ａにおいて該アッパーフォイル６を固定部材１に支持させるとともに、アンダーフォイル５の下流側の部位に設けた支持部５ａにおいて該アンダーフォイル５を固定部材１に支持させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、航空機のエアサイクルマシン、ヘリウム液化装置の膨張タービン、自動車のターボチャージャ等の高速回転機械に使用される軸受に関し、特に、軸を取り付ける対象である固定部材と軸に設けた回転受圧部との間に形成された気体膜により荷重を支持する動圧気体軸受に関する。

高速回転機械用に使用される軸受として、軸を取り付ける対象である固定部材と軸に設けた回転受圧部との間に形成した楔状の空間により両部材間に薄い気体膜を生じさせ、この気体膜の潤滑作用により荷重を支持する動圧気体軸受が従来知られている。

このような従来の動圧気体軸受の一例として、固定部材に係止された可撓性を有するフォイル部を設け、このフォイル部と前記回転受圧部との間における初期楔状空間から回転受圧部とフォイルの間隙に導入された気体の圧力により、フォイルが撓んで隣接する支持突起間に複数の楔状空間を繰り返し形成するようにする構成が考えられている。このような構成に用いられるフォイル部には、固定部材に係止された環状のアンダーフォイルと、一部にうねり部を形成してなる環状のアッパーフォイルとを設け、このアッパーフォイルのうねり部と前記回転受圧部との間における初期楔状空間を形成しているとともに、前記アンダーフォイルとアッパーフォイルとの間の空間にアッパーフォイルを支持させるべく支持台を設ける態様が従来考えられてきている。そして、このような態様において、アッパーフォイル及びアンダーフォイルは、ともに上流側において固定部材に支持させるようにしている（特許文献１参照）。
特開２００３−１４８４６１号公報

ところで、前記アッパーフォイルは薄い板状の部材であり、気体膜圧力が高い箇所においてはアッパーフォイルが大きく撓み、これに伴い回転受圧部との間の空間が大きくなる。ところが、前記特許文献１記載の構成では、アッパーフォイル及びアンダーフォイルをともに上流側において固定部材に支持させるようにしているので、アンダーフォイルの下流側が自由端となり、ばね定数は下流側にいくほど小さくなる、すなわち下流側にいくほど撓みやすくなるため、下流側で前記空間が拡開してしまう。その際、この空間における気体膜圧力が該空間の拡開に伴い低下してしまう不具合が発生する。

これを解決するために、前記特許文献１記載の構成では、アンダーフォイルであるバンプフォイルの下流側ピッチを小さくする、あるいはフォイルの高さを高くすることでフォイルの沈み込みを抑制する対策を施している。このようなフォイルは一般的には金属プレートからなる。しかし、下流側の狭いピッチで凹凸の大きい形状を成型することは、難しい製造工程が必要となるといった問題があった。

本発明は、以上に述べた課題を解決すべく構成するものである。

すなわち、本発明に係る動圧気体軸受の一つは、軸を取り付ける対象である固定部材と軸に設けた回転受圧部との間に設けられるフォイル部を具備してなり、前記フォイル部が、軸の回転の際に気体膜を形成すべく前記回転受圧部との間にクサビ状空間を含む気体膜を形成するアッパーフォイルと、このアッパーフォイルと前記固定部材との間に配してなり前記アッパーフォイルを前記回転受圧部側に弾性付勢するアンダーフォイルとを具備するものであって、前記アッパーフォイルが上流側の部位に固定部材に支持させるための支持部を有するとともに、前記アンダーフォイルが下流側の部位に固定部材に支持させるための支持部を有することを特徴とする。

このようなものであれば、アンダーフォイルが下流側の部位に固定部材に支持させるための支持部を有することにより、支持部に近いアンダーフォイルの下流側は上流側と比較してばね定数が大きく、すなわちアンダーフォイルの下流側を所定量だけ弾性変位させるために必要な圧力は上流側と比較して大きく、従って、気体膜からアッパーフォイルを介して受ける圧力による変形の幅が小さい。このことにより、気体膜の形状を下流側に向かうにつれ幅寸法が小さくなるクサビ状に保ち、動圧気体軸受の負荷容量を大きくできる。さらに、このような構成であれば、気体膜から受ける圧力により、アッパーフォイルは下流側に滑り、一方、アンダーフォイルは上流側に滑る。従って、アッパーフォイル及びアンダーフォイルをともに上流側で支持させる場合と比較してアッパーフォイルとアンダーフォイルとが相対的に大きく摺動し、フォイル部の異常振動があった際に振動エネルギーをこの摺動のエネルギーに変換させて振動を減衰させることができる。

また、前記アンダーフォイルの上流側の部位が固定部材に支持されない自由端であれば、前記アンダーフォイルの上流側への滑る際に制約を受けないことで、アッパーフォイルとアンダーフォイル間で、より大きく摺動することができ、振動の減衰も更に可能となる。

さらに、前記アッパーフォイルが上流側の部位に固定部材に支持させるための支持部を有するものであれば、このアンダーフォイルは上流側へ滑るので、前段で述べた効果をより好適に得ることができる。

このような構成を簡単に実現できるようにするための態様として、前記アッパーフォイル及び前記アンダーフォイルを複数枚具備するとともに、アッパーフォイルの支持部と、このアッパーフォイルの上流側に隣接するアンダーフォイルの支持部とを同一箇所において固定部材に支持させているものが挙げられる。このようなものであれば、固定部材側において、アッパーフォイルの支持部を支持させるための機構を、このアッパーフォイルの上流側に隣接するアンダーフォイルの支持部を支持させるための機構と共用できるからである。

特に、前記アッパーフォイルの支持部と、このアッパーフォイルの上流側に隣接するアンダーフォイルの支持部とを一体に形成しているものであれば、部品点数を削減できるとともに、組立工数の削減を図ることもできる。

また、本発明に係る動圧気体軸受の他の一つは、軸を取り付ける対象である固定部材と軸に設けた回転受圧部との間に設けられるフォイル部を具備してなり、前記フォイル部が、軸の回転の際に気体膜を形成すべく前記回転受圧部との間にクサビ状空間を含む気体膜を形成するアッパーフォイルと、このアッパーフォイルと前記固定部材との間に配してなり前記アッパーフォイルを前記回転受圧部側に弾性付勢するアンダーフォイルとを具備するものであって、前記アンダーフォイルが下流側の部位に固定部材に支持させるための支持部を有するとともに、前記アンダーフォイルの下流端近傍に、上流側に隣接する部位よりもばね定数が小さな領域を設けていることを特徴とする。

このようなものであれば、アンダーフォイルの下流側の部位を固定部材に支持させるようにしていることにより、アンダーフォイルの上流側では、下流側に向けてばね係数を大きく、すなわちアンダーフォイルを所定量だけ弾性変位させるために必要な圧力を下流側に向かうにつれ大きくするようにして、クサビ状の隙間の開口幅が小さくなることによる気体の圧力の上昇に対応させつつ、下流端近傍の領域では上流側に隣接する領域よりもばね定数を小さく、すなわちアンダーフォイルを所定量だけ弾性変位させるために必要な圧力を小さくしているので、下流端においてアッパーフォイルが回転受圧部に最も近接する形状となることを防ぎ、前記領域の上流側に隣接するより広い領域で気体膜の開口幅を小さくすることができる。すなわち、動圧気体軸受の負荷容量をさらに大きくできる。さらに、このような構成であっても、気体膜から受ける圧力により、アッパーフォイルは下流側に滑り、一方、アンダーフォイルは上流側に滑る。従って、アッパーフォイル及びアンダーフォイルをともに上流側で支持させる場合と比較してアッパーフォイルとアンダーフォイルとが相対的に大きく摺動し、フォイル部の異常振動があった際に振動エネルギーをこの摺動のエネルギーに変換させて振動を減衰させることができる。

簡単な構成で下流端においてばね定数を低下させるようにするための構成として、前記アンダーフォイルの下流端及びその近傍に切欠き部を設けているものが挙げられる。

さらに、前記アンダーフォイルの切欠き部の基端部に前記支持部を設けているものであれば、この切欠き部を固定部材に設けた溝に係合させることにより、アンダーフォイルの下流側を安定して固定部材に支持させることができる。

本発明に係る動圧気体軸受の構成によれば、アンダーフォイルが下流側に固定部材に支持させるための支持部を有するので、アンダーフォイルの下流側は上流側と比較してばね定数が大きく、気体膜からアッパーフォイルを介して受ける圧力による変形の幅が小さい。このことにより、気体膜の形状を下流側に向かうにつれ幅寸法が小さくなるクサビ状に保つことができ、従って動圧気体軸受の負荷容量を大きくできる。

また、特に、下流端近傍に上流側に隣接する領域よりもばね定数を小さくしている領域を設けた場合、下流端においてアッパーフォイルが回転受圧部に最も近接する形状となることを防ぎ、前記領域の上流側に隣接するより広い領域で気体膜の開口幅を小さくすることができる。

加えて、このような構成であれば、気体膜から受ける圧力により、アッパーフォイルは下流側に滑り、一方、アンダーフォイルは上流側に滑る。従って、アッパーフォイル及びアンダーフォイルをともに上流側で支持させる場合と比較してアッパーフォイルとアンダーフォイルとが相対的に大きく摺動し、フォイル部の異常振動があった際に振動エネルギーをこの摺動のエネルギーに変換させて振動を減衰させることができる。

以下、本発明の第一実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る軸受は、図１に概略正面図を示すように、軸２を取り付ける対象である固定部材１と軸２に設けた回転受圧部３との間に設けられたフォイル部４と、このフォイル部４と前記回転受圧部３との間にクサビ状空間を含む気体膜Ｓとを具備してなる。

前記フォイル部４は、前記図１に示すように、前記固定部材１に略全体が添接可能であるとともに前記固定部材１に対して弾性突没可能な複数の突条５１を有し前記固定部材１側に配してなるアンダーフォイル５と、このアンダーフォイル５に添接させてなり前記回転受圧部３との間に前記クサビ状空間を含む気体膜Ｓを形成するアッパーフォイル６とを具備する。ここで、図２にアンダーフォイル５を固定部材１に取り付けた状態の平面図、図３にこのフォイル部４の正面図をそれぞれ示している。また、前記図１及び図３ではアンダーフォイル５及びアッパーフォイル６は形状の理解を容易にするため、一定の厚さで示されているが、実際には、例えば０．１〜０．２ｍｍの平板状であり、かつ軸１を巻回する環状に形成されている。

前記アッパーフォイル６及び前記アンダーフォイル５は、本実施形態では４枚ずつ対をなして設けていて、対をなすアッパーフォイル６及びアンダーフォイル５をそれぞれ重合させた状態に配している。

しかして本実施形態では、前記アッパーフォイル６の上流端部を固定部材に支持させているとともに、前記アンダーフォイル６の下流側を固定部材に支持させている。

さらに詳述すると、前記アッパーフォイル６は、平面視扇形板状をなし、上流端部に固定部材１に向かい突出し固定部材１に設けたフォイル固定溝１ｘに係合可能な支持部６ａを有する。

一方、前記アンダーフォイル５は、平面視扇形板状をなし、下流端部に固定部材１に向かい突出し固定部材１に設けたフォイル固定溝１ｘに係合可能な支持部５ａを有する。このアンダーフォイル５の支持部５ａは、上流側に隣接するアッパーフォイル６の支持部６ａと同一のフォイル固定溝１ｘに係合可能に構成している。さらに、このアンダーフォイル５は、径方向に延伸する前記突条５１を複数本有し、この突条５１の突出端が前記アッパーフォイル６に当接するとともに、少なくともこの突条５１の基端近傍が固定部材１に当接するようにしている。なお、本実施形態では、この突条５１間の角度を略同一としているとともに、この突条５１それぞれの突出幅も略同一としている。加えて、この突条５１は、前記アッパーフォイル６側からの圧力を受けて突出幅を減じるように弾性変形可能である。この突条５１それぞれのばね定数は、固定端側すなわち下流端側から自由端側すなわち上流端側に向かうにつれ漸次小さくなる。

ここで、軸２及び回転受圧部３が回転すると、回転受圧部３とフォイル部４との隙間の空気が空気の粘性により引張られ、回転受圧部３とフォイル部４との隙間が次第に挟まっている気体膜Ｓの前記クサビ状空間の領域で圧力が上昇する。この圧力上昇によって、まず、アッパーフォイル６が固定部材１側に向かう作用を受ける。この際、アッパーフォイル６はアンダーフォイル５の突条５１に圧接し、前記アンダーフォイル５が下方に向かう作用を受ける。この作用を受けて、前記突条５１が弾性変形してアンダーフォイル５の表面形状が変化する。一方、前記アッパーフォイル６は、この突条５１から上方に向かう弾性力を受ける。この弾性力は、例えば、前記クサビ状空間の入口部分すなわち気体膜Ｓの上流側では小さく、周方向中間部以降、すなわち気体膜Ｓの下流側では前記入口部分における弾性力よりも大きな所定の大きさである。そして、アッパーフォイル６が前記突条５１からこのような弾性力を受けることにより、クサビ状空間を含む気体膜Ｓの形状が、例えば、入口部分から下流側に進むにつれ幅が小さくなるなど、適切な形状に維持され、前記突条５１の上方部分において空気の圧力上昇が生じる。この圧力上昇により軸受は回転受圧部３を非接触で支えることになる。

従って、本実施形態に係る軸受の構成を採用すれば、アンダーフォイル５の下流側の部位に固定部材１に支持させるための支持部５ａを設けていることにより、前記クサビ状空間の幅が小さく空気の圧力が高くなる気体膜Ｓの下流側の部位において突条５１の弾性係数を大きくでき、従ってアッパーフォイル６の沈み込みを抑制することにより気体膜Ｓの形状をクサビ状に維持することができる。すなわち、フォイル部４が回転受圧部３に触れないようにできる限界の圧力をより高くでき、負荷容量を高めることができる。加えて、このような構成であれば、気体膜Ｓから受ける圧力により、アッパーフォイル６は下流側に滑り、一方、アンダーフォイル５は上流側に滑るので、アッパーフォイル６及びアンダーフォイル５をともに上流側で支持させる場合と比較してアッパーフォイル６とアンダーフォイル５とが相対的に大きく摺動し、フォイル部４の異常振動があった際に振動エネルギーをこの摺動のエネルギーに変換させて振動を減衰させることができる。

また、前記アッパーフォイル６及び前記アンダーフォイル５を各々複数枚、具体的には４枚ずつ具備するとともに、アッパーフォイル６の支持部６ａと、このアッパーフォイル６の上流側に隣接するアンダーフォイル５の支持部５ａとを固定部材１に設けた同一のフォイル固定溝１ｘに支持させているので、固定部材１側にはフォイル固定溝１ｘを４箇所だけ設ければよく、簡単な構成によって前段で述べた効果を実現できる。

次に、本発明の第二実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態に係る軸受は、図４に概略正面図を示すように、軸Ａ２を取り付ける対象である固定部材Ａ１と軸Ａ２に設けた回転受圧部Ａ３との間に設けられたフォイル部Ａ４と、このフォイル部Ａ４と前記回転受圧部Ａ３との間にクサビ状空間を含む気体膜ＳＳとを具備してなる。

前記フォイル部Ａ４は、前記図４に示すように、前記固定部材Ａ１に添接可能であるとともに前記固定部材Ａ１に対して弾性突没可能な複数の突条Ａ５１を有し前記固定部材Ａ１側に配してなるアンダーフォイルＡ５と、このアンダーフォイルＡ５に添接させてなり前記回転受圧部Ａ３との間に前記クサビ状空間を含む気体膜ＳＳを形成するアッパーフォイルＡ６とを具備する。ここで、図５の（ａ）にアンダーフォイルＡ５の平面図、同図の（ｂ）にアンダーフォイルＡ５の要部の側面図をそれぞれ示している。さらに、図６には、このフォイル部Ａ４の正面図を示している。また、前記図４及び図６ではアンダーフォイルＡ５及びアッパーフォイルＡ６は形状の理解を容易にするため、一定の厚さで示されているが、実際には、例えば０．１〜０．２ｍｍの平板状である。

前記アッパーフォイルＡ６及び前記アンダーフォイルＡ５は、本実施形態では４枚ずつ対をなして設けていて、対をなすアッパーフォイルＡ６及びアンダーフォイルＡ５をそれぞれ重合させた状態に配している。また、図示はしないが、これらアンダーフォイルＡ５及びアッパーフォイルＡ６は、固定部材１上に９０度間隔で配置している。なお、前記図５では、アンダーフォイルＡ５の平面形状を矩形状に簡略化して記載しているが、実際には前記アッパーフォイルＡ６及び前記アンダーフォイルＡ５の形状は、上述した第一実施形態におけるアッパーフォイル６及びアンダーフォイル５とそれぞれほぼ同様な扇形である。

しかして本実施形態では、前記アッパーフォイルＡ６の上流端部を固定部材に支持させているとともに、前記アンダーフォイルＡ６の下流側を固定部材に支持させている。

さらに詳述すると、前記アッパーフォイルＡ６は、平面視略矩形状をなし、上流端部に固定部材Ａ１に向かい突出し固定部材Ａ１に設けたアッパーフォイル固定溝Ａ１ｙに係合可能な支持部Ａ６ａを有する。

一方、前記アンダーフォイルＡ５は、平面視略矩形状をなし、下流側、具体的には下流端から上流側に該アンダーフォイルＡ５幅寸法の１０分の１ないし４分の１変位した箇所に固定部材Ａ１に向かい突出し固定部材Ａ１に設けたアンダーフォイル固定溝Ａ１ｘに係合可能な支持部Ａ５ａを有する。また、このアンダーフォイルＡ５は、径方向に延伸する突条Ａ５１を複数本有し、この突条Ａ５１の突出端が前記アッパーフォイルＡ６に当接するとともに、少なくともこの突条Ａ５１の基端近傍が固定部材Ａ１に当接するようにしている。さらに、このアンダーフォイルＡ５の前記支持部Ａ５ａより下方の部位には、切欠き部Ａ５ｘを設けている。そして、この切欠き部Ａ５ｘの基端部に前記支持部Ａ５ａを配している。なお、前記突条Ａ５１間の間隔を略同一にしているとともに、それぞれの突条Ａ５１の突出幅も略同一にしている。加えて、この突条Ａ５１は、前記アッパーフォイルＡ６側からの圧力を受けて突出幅を減じるように弾性変形可能である。この突条Ａ５１のばね定数は、前記固定端すなわち支持部Ａ５ａから自由端側すなわち上流端側に向かうにつれ小さくなる。また、前記支持部Ａ５ａから下流の切欠き部Ａ５ｘを設けた部位のこの突条Ａ５１のばね定数は、切欠き部Ａ５ｘを備えており、また下流が拘束されていない自由端であることから、前記支持部Ａ５ａの上流側に隣接する突条Ａ５１のばね定数よりも小さい。

ここで、軸Ａ２及び回転受圧部Ａ３が回転すると、回転受圧部Ａ３とフォイル部Ａ４との隙間の空気が空気の粘性により引張られ、回転受圧部Ａ３とフォイル部Ａ４との隙間が次第に挟まっている前記気体膜ＳＳのクサビ状空間の領域で圧力が上昇する。この圧力上昇によって、まず、アッパーフォイルＡ６が固定部材Ａ１側に向かう作用を受ける。この際、アッパーフォイルＡ６はアンダーフォイルＡ５の突条Ａ５１に圧接し、前記アンダーフォイルＡ５が下方に向かう作用を受ける。この作用を受けて、前記突条Ａ５１が弾性変形してアンダーフォイルＡ５の表面形状が変化し、突条Ａ５１は前記アッパーフォイルＡ６を回転受圧部Ａ３側に付勢する。すなわち、前記アッパーフォイルＡ６は、この突条Ａ５１から弾性付勢力を受ける。この弾性付勢力は、例えば、前記クサビ状空間の入口部分すなわち気体膜ＳＳの上流側では小さく、周方向中間部以降、すなわち気体膜ＳＳの下流側では前記入口部分における弾性力よりも大きな所定の大きさである。なお、アッパーフォイルＡ６の下流端の先では、気体膜から周囲への漏れが増加することで、圧力が急激に下がる。この影響で、近傍のアッパーフォイルＡ６がアンダーフォイルＡ５の突条Ａ５１に圧接する箇所において、前記アンダーフォイルＡ５が下方に向かう作用は小さくなる。また、アッパーフォイルＡ６及びアンダーフォイルＡ５の下流端では、前記支持部Ａ５ａの上流側に隣接する部位の弾性力よりは小さな弾性力を受ける。そして、アッパーフォイルＡ６が前記突条５１からこのような弾性力を受けることにより、クサビ状空間を含む気体膜ＳＳの形状は、入口部分から支持部Ａ５ａまでの領域では下流側に進むにつれて気体膜の圧力が上昇し、またアンダフォイルＡ５のばね定数が上昇することで入口部分から徐々に気体膜の厚みが狭まり、支持部Ａ５ａ近傍では狭い隙間が形成される。更に支持部Ａ５ａから下流では、下流端に向かい気体膜の圧力は減少し、またばね定数が低下することでアッパーフォイルＡ６が支持部Ａ５ａよりも下流側でさらに回転受圧部Ａ３に接近することを防ぎつつ、気体膜の隙間を保つ。

すなわち本実施形態では、アンダーフォイルＡ５の下流側の部位に設けた支持部Ａ５ａを固定部材Ａ１に支持させるようにしていることにより、この支持部Ａ５ａより上流側では下流側に向けて突条Ａ５１のばね係数を大きくするようにし、クサビ状の隙間の開口幅が小さくなることによる気体の圧力の上昇に対応させつつ、支持部Ａ５ａより下流側の領域では上流側に隣接する領域よりもばね定数を小さくしているので、アンダーフォイルＡ５及びアッパーフォイルＡ６が下流端において回転受圧部Ａ３に最も近接する形状となることを防ぐことができる。従って、支持部Ａ５ａから上流側の幅広い領域で気体膜ＳＳの幅寸法を小さく設定できる。加えて、このような構成であれば、気体膜ＳＳから受ける圧力により、アッパーフォイルＡ６は下流側に滑り、一方、アンダーフォイルＡ５は上流側に滑るので、アッパーフォイルＡ６及びアンダーフォイルＡ５をともに上流側で支持させる場合と比較してアッパーフォイルＡ６とアンダーフォイルＡ５とが相対的に大きく摺動し、フォイル部Ａ４の異常振動があった際に振動エネルギーをこの摺動のエネルギーに変換させて振動を減衰させることができる。

また、前記アンダーフォイルＡ５の下流端近傍に切欠き部Ａ５ｘを設けているので、簡単な構成で下流端においてアンダーフォイルＡ５のばね定数を低下させる構成を実現できる。

そして、前記アンダーフォイルＡ５の切欠き部Ａ５ｘを固定部材に支持させるための固定部としているので、この切欠き部Ａ５ｘを固定部材Ａ１に設けたフォイル固定溝Ａ１ｘに係合させることにより、アンダーフォイルＡ５の下流側を安定して固定部材Ａ１に支持させることができる。

なお、各部の具体的な構成は、以上に述べたような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

例えば、上述した第一実施形態において、図７に示すように、アンダーフォイル５の突条５１の回転受圧部３側に複数のアッパーフォイル６が重合するようにしてもよい。更には、アッパーフォイルとアンダーフォイルの枚数は揃える必要はなく、例えば、１枚のアッパーフォイルを複数枚のアンダーフォイルで支持するようにしてもよい。

また、アッパーフォイルとアンダーフォイルとを一体に設けてもよい。具体的には、前記アッパーフォイルの支持部と、このアッパーフォイルの上流側に隣接するアンダーフォイルの支持部とを一体に形成するとよい。このようなものであれば、部品点数を削減できるとともに、組立工数の削減を図ることもできる。また、アッパーフォイルとアンダーフォイルの相対位置が装着状態において確実に決まるため、固定部材の支持部の加工精度なども緩和することが可能となる。なお、アッパーフォイルとアンダーフォイルとを一体化するにあたっては、同一部材から、２つの機能を有する部位を成型してもよいし、あるいは個別に成型した各フォイルを溶接、あるいは接着などにより一体化形成してもよい。

加えて、前記アンダーフォイルの突条間の間隔を同一にする必要はなく、例えば上流側に向けて突条間の間隔を広げるようにしてもよい。また、アンダーフォイルに突条を設ける替わりに、例えばアンダーフォイルを格子状に構成し、格子点の一部をアンダーフォイルの他の部位よりも回転受圧部側に突出させる形状を採用してもよい。

また、上述した第一及び第二実施形態では、アンダーフォイルは一種類としていたが、形状の異なる複数種のアンダーフォイルを重ね合わせて用いてもよい。その場合には、例えば剛性の最も高いアンダーフォイルをガス流れ下流側の部位にて固定部材に支持させることとし、他のアンダーフォイルの固定部材への支持位置は、下流側にこだわらず、また逆に互い違いの支持とすることで、フォイル間の摺動効果により、振動低減効果を更に高めることも可能となる。

また、前記第二実施形態において、図８及び図９に示すように、アンダーフォイルＡ５の下流側端に支持部Ａ５ａを設けるとともに、該アンダーフォイルＡ５の下流側端に切欠き部Ａ５ｘを設けるようにしてもよい。さらに、このような支持部Ａ５ａに隣接する部位に折り返し部Ａ５ｂを設け、支持部Ａ５ａ及び折り返し部Ａ５ｂを固定部材Ａ１のフォイル固定溝１ｘ内に挿入し、この折り返し部Ａ５ｂが弾性変形して支持部Ａ５ａと離間する方向に弾性付勢された状態でアンダーフォイルＡ５を固定部材１に支持させるようにしてもよい。この場合、図示はしないが、フォイル固定溝Ａ１ｘに隣接するアッパーフォイルの支持部を同時に挿入した状態で該アッパーフォイルＡ６を同時に固定部材Ａ１に支持させるとなおよい。なお、前記図８では、アンダーフォイルＡ５１の平面形状を前記図５と同様に矩形状に簡略化して記載しているが、実際には前記アンダーフォイルＡ５１の形状は、上述した第一実施形態におけるアンダーフォイル５とそれぞれほぼ同様な扇形である。

ここで、前段で述べたような態様を採用した場合、アンダーフォイルの突条の回転受圧部側に複数のアッパーフォイルが重合する構成や、アッパーフォイルとアンダーフォイルとを一体に設ける構成や、前記アンダーフォイルの突条間の間隔を上流側に向けて突条間の間隔を広げる構成や、アンダーフォイルに突条を設ける替わりに例えばアンダーフォイルを格子状に構成し格子点の一部をアンダーフォイルの他の部位よりも回転受圧部側に突出させる構成などを採用してもよい。

さらに、上述した第一及び第二実施形態では、スラスト軸受について説明したが、ジャーナル軸受、あるいは円錐面で回転体を保持する軸受などに本発明に係る構成を採用してももちろんよい。なお、各フォイルの支持部溝部における固定部への支持は、溝への係合として説明したが、接着、締結あるいは溶接などを行い固定部材に支持する構成を採用してもよい。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変形してよい。

本発明の第一実施形態に係る軸受の正面図。同実施形態に係る軸受のアンダーフォイルを固定部材に取り付けた状態の平面図。同実施形態に係るフォイル部の正面図。本発明の第二実施形態に係る軸受の正面図。同実施形態に係る軸受のアンダーフォイルの平面図及び要部の正面図。同実施形態に係るフォイル部の正面図。本発明の他の実施態様に係るフォイル部の正面図。本発明の他の実施態様に係るアンダーフォイルの平面図。同実施態様に係るフォイル部の正面図。

符号の説明

１、Ａ１…固定部材
１ｘ、Ａ１ｘ…フォイル固定溝
２、Ａ２…軸
３、Ａ３…回転受圧部
４、Ａ４…フォイル部
５、Ａ５…アンダーフォイル
５ａ、Ａ５ａ…支持部
Ａ５ｘ…切欠き部
６、Ａ６…アッパーフォイル
６ａ、Ａ６ａ…支持部
Ｓ、ＳＳ…気体膜

Claims

軸を取り付ける対象である固定部材と軸に設けた回転受圧部との間に設けられるフォイル部を具備してなり、前記フォイル部が、軸の回転の際に気体膜を形成すべく前記回転受圧部との間にクサビ状空間を含む気体膜を形成するアッパーフォイルと、このアッパーフォイルと前記固定部材との間に配してなり前記アッパーフォイルを前記回転受圧部側に弾性付勢するアンダーフォイルとを具備するものであって、前記アンダーフォイルが下流側の部位に固定部材に支持させるための支持部を有することを特徴とする動圧気体軸受。
前記アンダーフォイルの上流側の部位が固定部材に支持されない自由端であることを特徴とする請求項１記載の動圧気体軸受。
前記アッパーフォイルが上流側の部位に固定部材に支持させるための支持部を有することを特徴とする請求項１又は２の記載の動圧気体軸受。
前記アッパーフォイル及び前記アンダーフォイルをそれぞれ１枚あるいは複数枚具備するとともに、アッパーフォイルの支持部と、このアッパーフォイルの上流側に隣接するアンダーフォイルの支持部とを同一箇所において固定部材に支持させていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の動圧気体軸受。
前記アッパーフォイルの支持部と、このアッパーフォイルの上流側に隣接するアンダーフォイルの支持部とを一体に形成していることを特徴とする請求項４記載の動圧気体軸受。
軸を取り付ける対象である固定部材と軸に設けた回転受圧部との間に設けられるフォイル部を具備してなり、前記フォイル部が、軸の回転の際に気体膜を形成すべく前記回転受圧部との間にクサビ状空間を含む気体膜を形成するアッパーフォイルと、このアッパーフォイルと前記固定部材との間に配してなり前記アッパーフォイルを前記回転受圧部側に弾性付勢するアンダーフォイルとを具備するものであって、前記アンダーフォイルが下流側の部位に固定部材に支持させるための支持部を有するとともに、前記アンダーフォイルの下流端近傍に、上流側に隣接する部位よりもばね定数が小さな領域を設けていることを特徴とする動圧気体軸受。
前記アンダーフォイルの下流端及びその近傍に切欠き部を設けていることを特徴とする請求項６記載の動圧気体軸受。
前記アンダーフォイルの切欠き部の基端部に前記支持部を設けていることを特徴とする請求項７記載の動圧気体軸受。