JP2011017385A - 動圧気体軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数や加工工数をいたずらに増大させることなく、全体にわたってアッパーフォイル及びバンプフォイルを均一にたわませることにより気体膜の気圧を確保する。
【解決手段】軸２と該軸を取り付ける対象である固定部材１との間に設けられ、軸の回転の際に軸との間に気体膜を形成するアッパーフォイル６と、このアッパーフォイルと固定部材との間に配して、アッパーフォイルを軸側に弾性付勢するための凸部５２を周方向に離間させて、複数設けるバンプフォイル５とを具備する動圧気体軸受において、バンプフォイル５に、アッパーフォイルを軸側に弾性付勢する際の該バンプフォイル５のばね定数を低下させるべく、肉盗み部たるスリット５ｓ、５ｔを設ける。
【選択図】図１

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気体膜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として、固定部材に係止されたバンプフォイルと、このバンプフォイルと前記回転受圧部との間に配してなるアッパーフォイルとを設け、このアッパーフォイルと前記回転受圧部との間との間の空間に気体膜を形成させる態様が広く知られている。（特許文献１参照）。

ところで、従来のこの種の動圧気体軸受の構成では、周方向両端部や、ジャーナル軸受においては軸方向両端部、スラスト軸受においては径方向両端部において気圧が小さく、このような部位ではバンプフォイル及びアッパーフォイルのたわみ量が小さい。その一方で、回転受圧部とアッパーフォイルとが接触することを避ける必要があるので、バンプフォイル及びアッパーフォイルのたわみ量が小さい部位でも回転受圧部とアッパーフォイルとのあいだに隙間を確保する必要がある。すると、たわみ量が大きい部位では前記隙間の幅が大きくなり、気体膜の圧力が小さくなる。

前記特許文献１には、このような不具合の発生を防ぐべく、アッパーフォイルを軸側に弾性付勢する際のばね定数が異なる弾性体をアッパーフォイルと固定部材との間に配置する態様が記載されている。この弾性体として上述したバンプフォイルを採用する場合、ジャーナル軸受において軸方向両端部のバンプフォイルの隣接する凸部間の距離を大きくすることにより軸方向両端部のたわみ量を確保し、全体にわたってアッパーフォイル及びバンプフォイルが均一にたわむようにする構成が考えられる。ところが、このような構成では、凸部間の部位に対応する部位のアッパーフォイルが大きくたわんでしまい、このような部位で気体膜の圧力が小さくなる。また、気体膜の圧力分布に対応して凸部間の距離を変化させると、部品点数や加工工数がそれに対応して増大する不具合も存在する。

特開２００３−２６２２２２号公報

本発明は、以上に述べた課題を解決すべく、すなわち、部品点数や加工工数をいたずらに増大させることなく、全体にわたってアッパーフォイル及びバンプフォイルを均一にたわませることにより気体膜の気圧を確保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は、軸と該軸を取り付ける対象である固定部材との間に設けられ、軸の回転の際に前記軸との間に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軸側に弾性付勢するための凸部を周方向に離間させて複数設けてなるバンプフォイルとを具備するものであって、前記バンプフォイルに、前記アッパーフォイルを軸側に弾性付勢する際の前記バンプフォイルのばね定数を低下させるべく肉盗み部をさらに設けていることを特徴とする。

このようなものであれば、気体膜の気圧が小さくなる部位において前記肉盗み部の占める割合を大きくすることにより、気体膜の気圧に対応させてバンプフォイルのばね定数を小さくすることができるので、部品点数や加工工数のいたずらな増大を招くことなくバンプフォイル及びアッパーフォイルを均一にたわませ、気体膜の気圧を確保する構成を実現することができる。

なお、本発明において、「肉盗み部」とは、バンプフォイルの板厚方向に貫通させて設けた貫通孔及びスリット、並びに打抜き加工等によりバンプフォイルの板厚を減少させて設けた薄肉部及び有底溝を全て含む概念である。

このような動圧気体軸受を実現するに当たって、部品点数及び加工工数を少なくするためには、互いに隣接する前記凸部間の距離を全て同一に設定しているものが望ましい。このようなものであれば、例えば、先に凹部を形成しておいた金属板の全体に、側面視波状に凹凸を設けることによりこのようなバンプフォイルを実現できるからである。

また、上述した肉盗み部の具体的な態様として、前記肉盗み部が前記バンプフォイルに形成したスリットであるものや、前記肉盗み部が前記バンプフォイルに板厚方向に貫通させて設けた孔であるものや、前記肉盗み部が前記バンプフォイルに設けた薄肉部であるものが挙げられる。

前記固定部材に軸を挿通させるべく設けた軸挿通孔と軸との間に設けてなるジャーナル軸受において、バンプフォイルを均一にたわませるには、前記バンプフォイルの軸方向両端部に前記肉盗み部を設けているものが望ましい。ジャーナル軸受においては、軸方向両端部は外部と連通しているので、気体が外部に漏れて気圧が低下するからである。

このようなジャーナル軸受において、バンプフォイルの各部のばね定数をさらにきめ細かく気体膜の気圧分布に対応させるには、前記肉盗み部が前記バンプフォイルに所定ピッチで複数設けた孔又は薄肉部であって、前記バンプフォイルの軸方向両端部に向かうに従い前記肉盗み部を大きくしているものや、前記バンプフォイルの軸方向両端部に向かうに従い隣接する前記肉盗み部間の距離を小さくしているものが望ましい。

ここで、前記アッパーフォイル及び前記バンプフォイルを固定部材に対して確実に位置決めできるようにするためには、前記アッパーフォイル及び前記バンプフォイルの一端部に固定部材に支持させるためのフィンをそれぞれ有するとともに、前記固定部材側に、前記フィンを収納する係止穴を設けているものが望ましい。

前段で述べたような気体動圧軸受において、振動や騒音の発生を抑制するには、前記アッパーフォイルのフィンと前記バンプフォイルのフィンとを互いに周方向反対側に設けているものが望ましい。このようなものであれば、気体膜からの圧力を受けてこれらアッパーフォイル及びバンプフォイルが互いに反対側に延伸しようとするので、これらアッパーフォイル及びバンプフォイルが互いに摺動し、振動のエネルギーが摺動摩擦に伴う熱エネルギー等に変換されるダンピング効果を得ることができるからである。

また、気体膜の表面形状をより滑らかに連続するものとするために好適な態様として、周方向中間部の前記アッパーフォイルと前記バンプフォイルとの間に、アンダーフォイルをさらに具備するものが挙げられる。

特に、前記アッパーフォイルのフィンと前記バンプフォイルのフィンとを互いに周方向同じ側に設けているとともに、前記アンダーフォイルのフィンを前記アッパーフォイル及びバンプフォイルのフィンと反対側に設けているものであれば、気体膜からの圧力を受けてアッパーフォイル及びアンダーフォイルとが互いに反対側に延伸しようとして互いに摺動するとともに、及びアンダーフォイルとバンプフォイルとも互いに反対側に延伸しようとして互いに摺動するので、振動のエネルギーが摺動摩擦に伴う熱エネルギー等に変換されるダンピング効果を得ることができる。

また、前記アッパーフォイルの他の取付態様の一例として、前記アッパーフォイルが他端部にも固定部材に支持させるためのフィンを有するとともに、前記アッパーフォイルの両端にそれぞれ位置するフィンに対応させて係止穴を固定部材側に設けているものが挙げられる。

本発明に係る動圧気体軸受の構造によれば、軸の回転の際に前記軸との間に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固定部材との間に配してなり前記アッパーフォイルを軸側に弾性付勢するための凸部を周方向に離間させて複数設けてなるバンプフォイルとを具備するものであって、前記バンプフォイルに、前記アッパーフォイルを軸側に弾性付勢する際のばね定数を低下させるべく肉盗み部をさらに設けているので、気体膜の気圧が小さくなる部位において前記肉盗み部の占める割合を大きくすることにより、気体膜の気圧に対応させて前記凸部のばね定数を小さくすることができる。従って、部品点数や加工工数のいたずらな増大を招くことなくバンプフォイル及びアッパーフォイルを均一にたわませ、気体膜の気圧を確保する構成を実現することができる。

本発明の第一実施形態に係る動圧気体軸受を示す概略図。 同実施形態に係るアンダーフォイルを示す概略展開図。 本発明の第二実施形態に係るアンダーフォイルを示す概略展開図 同実施形態の変形例に係るアンダーフォイルを示す概略展開図。 同実施形態の変形例に係るアンダーフォイルを示す概略展開図。 本発明の他の実施態様に係る動圧気体軸受を示す概略図。 本発明の他の実施態様に係る動圧気体軸受を示す概略図。 本発明の他の実施態様に係るアンダーフォイルを示す概略展開図。 本発明の他の実施態様に係るアンダーフォイルを示す概略展開図。 本発明の他の実施態様に係るアンダーフォイルを示す概略展開図。 本発明の他の実施態様に係る動圧気体軸受を示す概略図。 同実施態様に係るアンダーフォイルを示す概略展開図。 本発明の他の実施態様に係る動圧気体軸受を示す概略図。 同実施態様に係るアンダーフォイルを示す平面図。

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に概略的に示すようなジャーナル軸受であり、軸２を取り付ける対象である固定部材１と軸２との間に設けられたフォイル部４と、このフォイル部４と軸２との間に形成される気体膜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５２を有し前記固定部材１側に配してなるバンプフォイル５と、このバンプフォイル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。前記突条５２は、本実施形態では所定ピッチで設けている。すなわち、周方向に互いに隣接する突条５２間の距離を全て同一にしている。ここで、前記バンプフォイル５の展開図を図２に示している。この図２では、突条５２の先端を一点鎖線により示している。また、前記図１ではバンプフォイル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であり、かつ軸２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及び前記バンプフォイル５は、本実施形態では６枚ずつ設けている。また、各アッパーフォイル６の固定部材１側に、前記バンプフォイル５をそれぞれ１枚配している。なお、前記アッパーフォイル６及び前記バンプフォイル５の枚数は６枚に限らず、任意に設定してもよい。すなわち、前記軸２の全周に沿って対向する前記アッパーフォイル６、及びこのアッパーフォイル６と固定部材との間に位置する前記バンプフォイル５を１枚ずつ設けるようにしてもよく、また、前記アッパーフォイル６及び前記バンプフォイル５をそれぞれ複数枚設けるようにしてもよい。さらに、前記アッパーフォイル６及び前記バンプフォイル５の枚数は同一でなくともよい。

また、前記アッパーフォイル６及び前記バンプフォイル５は、いずれも一端縁にフィン６１、５１を有するとともに、固定部材１側には、このフィンと係合してこれらアッパーフォイル６及びバンプフォイル５を係止可能な係止穴１ｘを設けている。そして、前記係止穴１ｘは、いずれか１つのアッパーフォイル６のフィン６１及び該アッパーフォイル６と固定部材１との間に設けられるバンプフォイル５のフィン５１と同時に係合する。

しかして本実施形態では、前記バンプフォイル５の軸方向両端部に、バンプフォイル５の軸方向両端部に低ばね定数領域５ａを設定している。そして、この低ばね定数領域５ａに、前記アッパーフォイル６を軸２側に弾性付勢する際のバンプフォイル５のばね定数を低下させるべく肉盗み部たる第１及び第２のスリット５ｓ、５ｔを別途設けている。

さらに詳述すると、前記第１のスリット５ｓは、前記バンプフォイル５の軸方向両端から第１の所定距離ｄ１だけ軸方向中央に変位した位置に対をなして設けている。また、前記第２のスリット５ｔは、前記第１のスリット５ｓから第２の所定距離ｄ２だけ軸方向中央に変位した位置に対をなして設けている。ここで、前記第２の所定距離ｄ２は、前記第１の所定距離ｄ１よりも大きくしているとともに、前記第２のスリット５ｔ、５ｔ間の距離ｄ３を、前記第２の所定距離ｄ２よりもさらに大きくしている。また、前記第１及び第２のスリット５ｓ、５ｔは、前記バンプフォイル５の周方向略全域にわたって周方向に延伸させて設けていて、前記突条５２を貫通している。そして、このように前記第１及び第２のスリット５ｓ、５ｔを設けることにより、各突条５２において、前記第２のスリット５ｔ、５ｔ間の部位のばね定数よりも前記第１のスリット５ｓと前記第２のスリット５ｔとの間の部位のばね定数を小さくし、また、前記第１のスリット５ｓと前記第２のスリット５ｔとの間の部位のばね定数よりも前記第１のスリット５ｓの外側の部位のばね定数をさらに小さくしている。

ここで、軸２が回転すると、軸２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、気体膜Ｓの圧力が上昇する。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はバンプフォイル５の突条５２に圧接し、前記バンプフォイル５が固定部材１側に向かう作用を受ける。この作用を受けて、前記突条５２が弾性変形してバンプフォイル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５２から軸２側に向かう弾性力を受ける。この弾性力は、例えば、気体膜Ｓの軸方向両端部では小さく、軸方向中間部では前記気体膜Ｓの軸方向両端部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５２からこのような弾性力を受けることにより、気体膜Ｓの形状は軸方向の全域にわたって略一定幅を維持し、前記突条５２と軸２との間の部分において気体膜Ｓの圧力上昇が生じる。この圧力上昇により軸受は軸２を非接触で支えることになる。

以上に述べたように、本実施形態に係る動圧気体軸受の構造によれば、気体膜Ｓの気圧が小さくなる軸方向両端部において、前記バンプフォイル５のうち前記スリット５ｓ、５ｔにより開口している部分の占める割合を大きくすることにより、突条５２を全域にわたって同一間隔で設置した上で、気体膜Ｓの気圧に対応させてばね定数を小さくすることができる。すなわち、部品点数や加工工数のいたずらな増大を招くことなくバンプフォイル５及びアッパーフォイル６を均一にたわませ、気体膜Ｓの気圧を確保する構成を実現することができる。

また、前記肉盗み部が前記バンプフォイル５に形成した第１及び第２のスリット５ｓ、５ｔであるので、軸方向端部に近づくにつれて隣接するスリット間の距離を小さくする、すなわち、前記第２のスリット５ｔ、５ｔ間の距離ｄ３より前記第１のスリット５ｓと前記第２のスリット５ｔとの間の距離ｄ２を小さくし、さらに、前記第１のスリット５ｓと前記第２のスリット５ｔとの間の距離ｄ２よりも前記第１のスリット５ｓとバンプフォイルの軸方向端縁との間の距離ｄ１を小さくすることにより、軸方向端部に近づくにつれてばね定数を小さくする構成を容易に実現できる。

なお、上述した実施形態において、第１及び第２のスリット５ｓ、５ｔは、有底のものであってもよい。ここで、第１及び第２のスリット５ｓ、５ｔを有底のものとする場合、これらスリット５ｓ、５ｔは、固定部材１側に開口するものであってもよく、また、軸２側に開口するものであってもよい。

また、上述したようなバンプフォイル５にスリット５ｓ、５ｔを設ける第一実施形態に変えて、以下に述べる第二実施形態を採用してもよい。なお、第一実施形態におけるものに対応する部位には、同一の名称及び符号を付している。以下、第一実施形態における動圧気体軸受と第二実施形態における動圧気体軸受との相違点について述べる。

本実施形態では、バンプフォイル５の展開図を図３に示すように、バンプフォイル５の軸方向両端部に低ばね定数領域５ａを設定していて、この低ばね定数領域５ａに、ばね定数を低下させるべく肉盗み部たる第１〜第５の孔５３ａ〜５３ｅを設けている。これら第１〜第５の孔５３ａ〜５３ｅは、以下に示すように配している。すなわち、軸方向各端縁から所定距離だけ軸方向中央に変位した位置に複数の第１の孔５３ａを互いに所定ピッチで周方向に離間させて設けている。次いで、この第１の孔５３ａから前記所定距離だけ軸方向中央に変位した位置に複数の第２の孔５３ｂを互いに所定ピッチで周方向に離間させて設けている。さらに、前記第２の孔５３ｂから前記所定距離だけ軸方向中央に変位した位置に、複数の第３の孔５３ｃを互いに所定ピッチで周方向に離間させて設けている。加えて、前記第３の孔５３ｃから前記所定距離だけ軸方向中央に変位した位置に、複数の第４の孔５３ｄを互いに所定ピッチで周方向に離間させて設けている。そして、前記第４の孔５３ｄから前記所定距離だけ軸方向中央に変位した位置に、複数の第５の孔５３ｅを互いに所定ピッチで周方向に離間させて設けている。これら第１〜第５の孔５３ａ〜５３ｅの周方向に隣接する孔との間のピッチは、全て同一に設定している。そして、軸方向端縁に近い側の孔の径を、軸方向中央側に隣接する列の孔の径以上に設定している。具体的には、前記第１及び第２の孔５３ａ、５３ｂの径を同一に設定しているとともに、軸方向中央側に向かうに従い、孔の径を小さくしている。すなわち、前記第３の孔５３ｃの径は前記第２の孔５３ｂよりも小さく、以下、前記第４の孔５３ｄ、及び前記第５の孔５３ｅの順に孔の径を小さくしている。

このように構成したものであっても、気体膜Ｓの気圧が小さくなる軸方向両端部において、前記バンプフォイル５のうち前記第１〜第５の孔５３ａ〜５３ｅにより開口している部分の占める割合を大きくすることにより、突条５２を全域にわたって同一間隔で設置した上で、気体膜Ｓの気圧に対応させてばね定数を小さくすることができる。すなわち、このような構成であっても、部品点数や加工工数のいたずらな増大を招くことなくバンプフォイル５及びアッパーフォイル６を均一にたわませ、気体膜Ｓの気圧を確保する構成を実現することができる。

さらに、軸方向端部に近い側の孔の径をより大きくしているので、軸方向端部に近づくにつれて孔が形成された部分の割合が大きくなり、軸方向端部に近づくにつれてばね定数を小さくする構成を容易に実現できる。

なお、この第二実施形態の変形例として、バンプフォイル５の展開図を図４に示すようなものも考えられる。すなわち、バンプフォイル５の軸方向各端縁から所定距離だけ軸方向中央に変位した位置ごとに、互いに所定ピッチで周方向に離間させて全て同一の径を有する複数の孔５３ｆを複数列、例えば３列に形成に形成するとともに、軸方向端縁に近い列の孔５３ｆ間のピッチを小さくする、すなわち軸方向端縁に近い部位に孔５３ｆを多数設けるようにしてもよい。このようなものであっても、軸方向端部に近づくにつれて孔５３ｆが形成された部分の割合が大きくなり、軸方向端部に近づくにつれてばね定数を小さくする構成を容易に実現できる。

なお、前述した図３のｘ−ｘ断面の要部を図５に示すように、前記第二実施形態では、突条５２のばね定数を低下させるべく設ける肉盗み部として第１の孔５３ａ等を設けているが、このような肉盗み部として、図５に対応する部位の図を図６に示すように、板厚を減少させて形成した薄肉部５３ｎを採用してももちろんよい。孔に替えて薄肉部５３ｎを採用したものであっても、この薄肉部５３ｎを形成した部分の剛性を低下させてばね定数を小さくする効果は得られるからである。なお、前記薄肉部５３ｎは、前記図６に示すように固定部材に向かう側の面に開口する凹部であってもよく、また、軸に向かう側の面に開口する凹部であってもよい。

また、以上に述べた各実施態様においては、前記図５及び図６に示すように、軸２側に凸をなして突条５２を形成する曲面部分と固定部材１側に凸を成す曲面部分とを滑らかに連続させた断面視波状にバンプフォイル５を形成しているが、このようなバンプフォイルに替えて、図５に対応する部位の図を図７に示すように、軸２側に凸をなすとともに互いに周方向に離間する複数の突条５２と、互いに隣接する突条５２間を接続するとともに固定部材１に面的に添接する添接部５４とを具備するバンプフォイル５を採用してもよい。

さらに、図８に示すように、前記第一及び第二実施形態における突条５２の軸方向両端部に、軸方向に延伸するとともに軸方向端縁に近づくにつれて開口幅が大きくなる肉盗み部たるスリット５ｖを設けてもよい。このようなものであっても、軸方向端縁に近づくにつれてスリット５ｖの開口幅が大きくなり、軸方向端部に近づくにつれて突条５２のばね定数を小さくする構成を容易に実現できる。ここで、前記スリット５ｖは、有底のものであってもよい。その場合、前記スリット５ｖは、固定部材１側に開口するものであってもよく、また、軸２側に開口するものであってもよい。

また、図９に示すように、前述した第二実施形態における第１〜第５の孔５３ａ〜５３ｅに加えて、前述した第一実施形態におけるようなスリット５ｓを別途設けてもよい。このような構成を採用すれば、バンプフォイル５の軸方向両端部の低ばね定数領域５ａにおいて、表面積のうち孔５３ａ〜５３ｅが占める割合を大きくすることにより剛性を小さくする効果に加えて、前記スリット５ｓの外側の領域はスリット５ｓ、５ｓ間の領域と独立に運動し、従ってさらに弾性変形しやすく、すなわちばね定数を小さくできる効果が得られる。

また、以上に述べた各実施態様において、前記バンプフォイル５のフィン５１及びアッパーフォイル６のフィン６１をそれぞれ周方向反対側に設けるようにしてもよい。このような構成を採用すれば、気体膜Ｓからの圧力を受けてこれらバンプフォイル５及びアッパーフォイル６が互いに反対側に延伸しようとすることにより、これらバンプフォイル５及びアッパーフォイル６が互いに摺動する。従って、これらバンプフォイル５及びアッパーフォイル６の振動のエネルギーが摺動摩擦に伴う熱エネルギー等に変換されるダンピング効果を得ることができ、このダンピング効果により振動や騒音の発生を抑制することができる。

さらに、図１０に示すように、上述した第一及び第二実施形態において、バンプフォイル５とアッパーフォイル６との間に、アンダーフォイル７を設けてもよい。この場合、前記気体膜Ｓのガス流れの上流側端縁に前記バンプフォイル５のフィン５１、及びアッパーフォイル６のフィン６１を設けるとともに、前記気体膜Ｓのガス流れの下流側端縁にアンダーフォイル７のフィン７１を設けるとよい。このように構成すれば、気体膜Ｓからの圧力を受けて前記バンプフォイル５と前記アンダーフォイル７とが互いに反対側に延伸しようとするとともに、前記アンダーフォイル７と前記アッパーフォイル６ともまた互いに反対側に延伸しようとするので、これらバンプフォイル５、アンダーフォイル７、及びアッパーフォイル６が互いに摺動する。従って、これらバンプフォイル５、アンダーフォイル７、及びアッパーフォイル６の振動のエネルギーが摺動摩擦に伴う熱エネルギー等に変換されるダンピング効果を得ることができ、このダンピング効果により振動や騒音の発生を抑制することができる。

加えて、上述した第一及び第二実施形態では、バンプフォイル５の軸方向両端部に突条５２のばね定数を低下させるべく肉盗み部たるスリット、孔、又は薄肉部を設けるようにしているが、図１１及び図１２に示すように、バンプフォイル５の周方向両端部に低ばね定数領域５ａを設定し、この低ばね定数領域５ａに、肉盗み部たるスリット５ｕや、第１〜第５の孔５３ａ〜５３ｅや、薄肉部を設けてももちろんよい。なお、図１１に示す態様においては、周方向両端縁に近づくにつればね定数を小さくすべく、スリット５ｕの開口幅を周方向両端縁に近づくにつれ大きくしているが、それぞれ深さの異なる複数のスリットをバンプフォイル５の周方向両端縁に設けてもよい。また、前記スリット５ｕは、有底のものであってもよい。ここで、前記スリット５ｕを有底のものとする場合、固定部材１側に開口するものであってもよく、また、軸２側に開口するものであってもよい。また、図１２に示す態様においては、周方向端縁に近い側から順に第１、第２、第３、第４、及び第５の孔５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅを順に形成していて、それぞれの孔の径は、周方向中央寄りに隣接する孔の径以上に設定している。

加えて、図１３に概略的に示すように、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を具備してなり、このフォイル部Ａ４が、前記固定部材Ａ１に略全体が添接可能なバンプフォイルＡ５と、このバンプフォイルＡ５に添接させてなり前記回転受圧部３との間に気体膜Ｓを形成するアッパーフォイルＡ６とを具備するスラスト軸受に本発明を適用してももちろんよい。ここで、この実施態様では、バンプフォイルＡ５とアッパーフォイルＡ６とを対にしていて、これらバンプフォイルＡ５とアッパーフォイルＡ６との対を計４箇所に設けている。

具体的には、前記図１３、及びバンプフォイルＡ５の平面図である図１４に示すように、この実施態様では、前記バンプフォイルＡ５は、周方向一端縁に前記固定部材Ａ１に設けた図示しない係止孔に係合させて位置決めを行うためのフィンＡ５１と、前記固定部材Ａ１に対して弾性突没可能な複数の突条Ａ５２とを有する。その上で、このバンプフォイルＡ５の内周縁部及び外周縁部に、低ばね定数領域Ａ５ａを設定している。そして、この低ばね定数領域Ａ５ａに肉盗み部たる第１〜第３の孔Ａ５３ａ〜Ａ５３ｃを設けている。さらに詳述すると、前記低ばね定数領域Ａ５ａには、内周縁又は外周縁に近い側から順に第１、第２、及び第３の孔Ａ５３ａ、Ａ５３ｂ、Ａ５３ｃをそれぞれ所定ピッチで設けている。そして、第１の孔Ａ５３ａの径を第２の孔Ａ５３ｂの径よりも大きく設定しているとともに、第２の孔Ａ５３ｂの径を第３の孔Ａ５３ｃの径よりも大きく設定している。なお、本実施形態では、前記アッパーフォイルＡ６にも、周方向一端縁に前記固定部材Ａ１に設けた図示しない係止孔に係合させて位置決めを行うためのフィンＡ６１を設けているとともに、前記バンプフォイルＡ５及び前記アッパーフォイルＡ６は、それぞれ反対側の端縁を前記固定部材Ａ１に設けた係止孔に係合させて位置決めを行うようにしている。

このような構成であっても、気体膜Ｓの気圧が小さくなる内周縁部及び外周縁部においてバンプフォイルＡ５の前記肉盗み部すなわち第１〜第３の孔Ａ５３ａ〜Ａ５３ｃの占める割合を大きくすることにより、気体膜Ｓの気圧に対応させてバンプフォイルＡ５のばね定数を小さくすることができる。従って、スラスト軸に用いる動圧気体軸受においても、部品点数や加工工数のいたずらな増大を招くことなくバンプフォイル５及びアッパーフォイル６を均一にたわませ、気体膜の気圧を確保する構成を実現することができる。

なお、上述したようなスラスト軸受のバンプフォイルＡ５においては、複数の突条Ａ５２を径方向に延伸させて設けているが、複数の突条を互いに平行に設けるようにしてももちろんよい。

また、肉盗み部として、孔に替えて、薄肉部や、複数の突条に跨り周方向に延伸するスリットを設けてもよい。さらに、バンプフォイル５の内周部及び外周部に低ばね定数領域を設定する代わりに、バンプフォイル５の上流側端縁近傍及び下流側端縁近傍に低ばね定数領域を設定してもよい。

そして、アッパーフォイルの上流側端縁及び下流側端縁に固定部材に支持させるためのフィンを有するとともに、前記アッパーフォイルの周方向両端にそれぞれ位置するフィンに対応させて係止穴を固定部材側に設けてもよい。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。

１、Ａ１…固定部材
１ｘ…係止穴
２、Ａ２…軸
４、Ａ４…フォイル部
５、Ａ５…バンプフォイル
６、Ａ６…アッパーフォイル
５１、６１、Ａ５１、Ａ６１…フィン
５２、Ａ５２…突条（凸部）
５ｓ、５ｔ、５ｕ、５ｖ…スリット（肉盗み部）
５３ａ〜５３ｅ…第１〜第５の孔（肉盗み部）
５３ｆ…孔（肉盗み部）
５３ｎ…薄肉部（肉盗み部）
Ａ５３ａ〜Ａ５３ｃ…第１〜第３の孔（肉盗み部）

Claims (13)

1. 軸と該軸を取り付ける対象である固定部材との間に設けられ、軸の回転の際に前記軸との間に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軸側に弾性付勢するための凸部を周方向に離間させて複数設けてなるバンプフォイルとを具備するものであって、前記バンプフォイルに、前記アッパーフォイルを軸側に弾性付勢する際の前記バンプフォイルのばね定数を低下させるべく肉盗み部をさらに設けていることを特徴とする動圧気体軸受。
2. 前記バンプフォイルの周方向に互いに隣接する前記凸部間の距離を同一に設定している請求項１記載の動圧気体軸受。
3. 前記肉盗み部が前記バンプフォイルに形成したスリットである請求項１又は２記載の動圧気体軸受。
4. 前記肉盗み部が前記バンプフォイルに板厚方向に貫通させて設けた孔である請求項１又は２記載の動圧気体軸受。
5. 前記肉盗み部が前記バンプフォイルに設けた薄肉部である請求項１又は２記載の動圧気体軸受。
6. 前記固定部材に軸を挿通させるべく設けた軸挿通孔と軸との間に前記アッパーフォイルと前記バンプフォイルとを設けてなるジャーナル軸受であって、前記バンプフォイルの軸方向両端部に前記肉盗み部を設けている請求項１、２、３、４又は５記載の動圧気体軸受。
7. 前記肉盗み部が前記バンプフォイルに所定ピッチで複数設けた孔又は薄肉部であって、前記バンプフォイルの軸方向両端部に向かうに従い前記肉盗み部を大きくしている請求項６記載の動圧気体軸受。
8. 前記肉盗み部を前記バンプフォイルの軸方向一端部及び他端部にそれぞれ複数設けてなるとともに前記バンプフォイルの軸方向両端部に向かうに従い隣接する前記肉盗み部間の距離を小さくしている請求項６記載の動圧気体軸受。
9. 前記アッパーフォイル及び前記バンプフォイルの周方向一端部に固定部材に支持させるためのフィンをそれぞれ有するとともに、前記固定部材側に、前記フィンを収納する係止穴を設けている請求項１、２、３、４、５、６、７又は８記載の動圧気体軸受。
10. 前記アッパーフォイルのフィンと前記バンプフォイルのフィンとを互いに周方向反対側に設けている請求項９記載の動圧気体軸受。
11. 前記アッパーフォイルと前記バンプフォイルとの間に、アンダーフォイルをさらに具備する請求項９又は１０記載の動圧気体軸受。
12. 前記アッパーフォイルのフィンと前記バンプフォイルのフィンとを互いに周方向同じ側に設けているとともに、前記アンダーフォイルのフィンを前記アッパーフォイル及びバンプフォイルのフィンと反対側に設けている請求項１１記載の動圧気体軸受。
13. 前記アッパーフォイルが周方向他端部にも固定部材に支持させるためのフィンを有するとともに、前記アッパーフォイルの周方向両端にそれぞれ位置するフィンに対応させて係止穴を固定部材側に設けている請求項９記載の動圧気体軸受。

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