JP2012092967A - Foil bearing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外方部材の内周面と軸の外周面との間に薄膜状のフォイル部材を介在させたフォイル軸受に関する。 The present invention relates to a foil bearing in which a thin film foil member is interposed between an inner peripheral surface of an outer member and an outer peripheral surface of a shaft.
ガスタービンやターボチャージャの主軸は高速で回転駆動される。また、主軸に取り付けられたタービン翼は高温に晒される。そのため、これらの主軸を支持する軸受には、高温・高速回転といった過酷な環境に耐え得ることが要求される。この種の用途の軸受として、油潤滑の転がり軸受や油動圧軸受を使用する場合もあるが、潤滑油などの液体による潤滑が困難な場合、エネルギー効率の観点から潤滑油循環系の補機を別途設けることが困難な場合、あるいは液体のせん断による抵抗が問題になる場合、等の条件下では、これらの軸受の使用は制約を受ける。そこで、そのような条件下での使用に適合する軸受として、空気動圧軸受が着目されている。 The main shaft of a gas turbine or turbocharger is driven to rotate at high speed. Moreover, the turbine blade attached to the main shaft is exposed to high temperature. Therefore, bearings that support these main shafts are required to be able to withstand severe environments such as high temperature and high speed rotation. Oil lubricated rolling bearings and hydrodynamic pressure bearings may be used as bearings for this type of application, but if lubrication with a liquid such as lubricating oil is difficult, the auxiliary equipment of the lubricating oil circulation system from the viewpoint of energy efficiency The use of these bearings is restricted under conditions such as when it is difficult to provide a separate or when resistance due to liquid shear becomes a problem. Therefore, an air dynamic pressure bearing has attracted attention as a bearing suitable for use under such conditions.
空気動圧軸受としては、回転側と固定側の双方の軸受面を剛体で構成したものが一般的である。しかしながら、この種の空気動圧軸受では、回転側と固定側の軸受面間に形成されるラジアル軸受隙間の管理が不十分であると、安定限界を超えた際にホワールと呼ばれる自励的な主軸の触れ回りを生じ易い。そのため、使用される回転速度に応じた隙間管理が重要となる。特に、ガスタービンやターボチャージャのように、温度変化の激しい環境では熱膨張の影響でラジアル軸受隙間の幅が変動するため、精度の良い隙間管理は極めて困難となる。 As an air dynamic pressure bearing, one in which both the rotating side and the fixed side bearing surfaces are made of a rigid body is generally used. However, in this type of air dynamic pressure bearing, if the radial bearing clearance formed between the rotating and stationary bearing surfaces is insufficiently managed, a self-excited so-called whirl is called when the stability limit is exceeded. Easy to touch around the spindle. Therefore, gap management according to the rotation speed used is important. In particular, in an environment such as a gas turbine or a turbocharger where the temperature changes drastically, the radial bearing gap varies due to the effect of thermal expansion, so accurate gap management becomes extremely difficult.
ホワールが生じにくく、かつ温度変化の大きい環境下でも隙間管理を容易にできる軸受としてフォイル軸受が知られている。フォイル軸受は、曲げに対して剛性の低い可撓性を有する薄膜(フォイル)で軸受面を構成し、軸受面のたわみを許容することで荷重を支持するものである。通常は、軸受の内周面をトップフォイルと呼ばれる薄板で構成し、その外径側にバックフォイルと呼ばれるばね状の部材を配置してトップフォイルが受ける荷重をバックフォイルで弾性的に支持している。この場合、軸の回転時には、軸の外周面とトップフォイルの内周面との間に空気膜が形成され、軸が非接触支持される。 A foil bearing is known as a bearing that is less likely to cause a whirl and can easily manage a gap even in an environment with a large temperature change. In the foil bearing, a bearing surface is constituted by a thin film (foil) having low rigidity with respect to bending, and the load is supported by allowing the bearing surface to bend. Normally, the inner peripheral surface of the bearing is composed of a thin plate called a top foil, and a spring-like member called a back foil is arranged on the outer diameter side to elastically support the load received by the top foil with the back foil. Yes. In this case, when the shaft rotates, an air film is formed between the outer peripheral surface of the shaft and the inner peripheral surface of the top foil, and the shaft is supported in a non-contact manner.
フォイル軸受では、フォイルの可撓性により、軸の回転速度や荷重、周囲温度等の運転条件に応じた適切なラジアル軸受隙間が形成されるため、安定性に優れるという特徴があり、一般的な空気動圧軸受と比較して高速での使用が可能である。また、一般的な動圧軸受のラジアル軸受隙間は軸直径の1/1000のオーダーで管理する必要があり、例えば直径数mm程度の軸では数μm程度のラジアル軸受隙間を常時確保する必要がある。従って、製造時の公差、さらには温度変化が激しい場合の熱膨張まで考慮すると、厳密な隙間管理は困難である。これに対して、フォイル軸受の場合には、数十μm程度のラジアル軸受隙間に管理すれば足り、その製造や隙間管理が容易となる利点を有する。 Foil bearings are characterized by excellent stability because of the flexibility of the foil, an appropriate radial bearing gap is formed according to the operating conditions such as shaft rotation speed, load, and ambient temperature. It can be used at a higher speed than an air dynamic pressure bearing. In addition, the radial bearing clearance of a general dynamic pressure bearing needs to be managed in the order of 1/1000 of the shaft diameter. For example, a radial bearing clearance of about several μm needs to be always secured for a shaft having a diameter of about several millimeters. . Therefore, when taking into account manufacturing tolerances, and even thermal expansion when the temperature change is severe, strict gap management is difficult. On the other hand, in the case of a foil bearing, it is sufficient to manage a radial bearing gap of about several tens of μm, and there is an advantage that its manufacture and gap management become easy.
フォイル軸受としては、バックフォイルに設けた切り起こしでトップフォイルを弾性的に支持するもの(特許文献1)、素線を網状に編成した弾性体で軸受フォイルを弾性的に支持するもの(特許文献2)、および、バックフォイルに、外輪内面に接触し周方向に移動しない支持部とトップフォイルからの面圧により弾性的に撓む弾性部とを設けたもの(特許文献3)等が公知である。 As the foil bearing, a top foil is elastically supported by a cut and raised provided in a back foil (Patent Document 1), and a bearing foil is elastically supported by an elastic body formed by meshing strands (Patent Document). 2) and those having a back foil provided with a support portion that contacts the inner surface of the outer ring and does not move in the circumferential direction and an elastic portion that is elastically bent by the surface pressure from the top foil (Patent Document 3), etc. are known. is there.
フォイル軸受の一種として、バックフォイルを設けず、トップフォイルを周方向で分割してリーフフォイルを形成し、リーフフォイルをその一部を重ね合わせながら周方向の複数個所に設け、リーフフォイルの重なり合った部分でばね性を得るリーフ型と呼ばれるものも存在する。このリーフ型のフォイル軸受としては、固定軸受環を周方向で複数の円弧状環部材に分割し、各円弧状環部材の接合端部にフォイルの一端を溶接すると共に、フォイルにレイリーステップを屈曲形成したもの(特許文献4)、リーフをピエゾバイモルフで形成したもの(特許文献5)、リーフフォイルを線膨張率の異なる2種類の金属からなるバイメタルにより形成したもの(特許文献6)、等が公知である。 As a type of foil bearing, the back foil is not provided, the top foil is divided in the circumferential direction to form a leaf foil, and the leaf foils are provided in multiple places in the circumferential direction while overlapping the parts, and the leaf foils overlap. There is also a so-called leaf type that obtains springiness at a portion. In this leaf type foil bearing, the fixed bearing ring is divided into a plurality of arc-shaped ring members in the circumferential direction, one end of the foil is welded to the joining end of each arc-shaped ring member, and a Rayleigh step is bent on the foil. One formed (Patent Document 4), one formed by a piezo bimorph (Patent Document 5), one formed by a bimetal made of two types of metals having different linear expansion coefficients (Patent Document 6), etc. It is known.
従来のフォイル軸受のうち、特許文献1〜3に示すフォイル軸受では、トップフォイルとバックフォイルの二種類のフォイルが必要であり、部品点数が多くなる。また、組み立て工程も煩雑化しており、フォイル軸受のさらなる低コスト化を阻む要因になっている。特にバックフォイルは複雑な形状であることが多く、その製造工程が煩雑化する傾向にあることから、改善が要望されている。 Among the conventional foil bearings, the foil bearings disclosed in Patent Documents 1 to 3 require two types of foils, a top foil and a back foil, and increase the number of parts. In addition, the assembly process is complicated, which is a factor that hinders further cost reduction of the foil bearing. In particular, the back foil often has a complicated shape, and the manufacturing process tends to be complicated, and therefore, improvement is desired.
特許文献4〜6に示すリーフ型のフォイル軸受では、複数のリーフを外方部材の内周にそれぞれ個別に取り付ける必要がある。そのため、煩雑な組み立て工程を要し、同様にコスト高となっている。
In the leaf type foil bearings shown in
そこで、本発明は、フォイル軸受の低コスト化を図ることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to reduce the cost of a foil bearing.
上記目的を達成するため、本発明は、円筒状の外方部材と、外方部材の内周に挿入された軸と、円周方向の複数個所に配置され、自由端を構成する先端、固定端を構成する基端、および先端と基端の間でラジアル軸受隙間を形成する軸受面、を備える複数のリーフとを具備し、軸と外方部材の何れか一方を回転側の部材、他方を固定側の部材とし、ラジアル軸受隙間に生じた流体膜で軸と外方部材の相対回転を支持するフォイル軸受において、外方部材の内周面と軸の外周面との間に、複数のリーフと、各リーフを連結する連結部とを一体に有するフォイル部材を配置したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a cylindrical outer member, a shaft inserted into the inner periphery of the outer member, a tip disposed at a plurality of locations in the circumferential direction, and a fixed end. A plurality of leaves including a base end constituting the end and a bearing surface that forms a radial bearing gap between the front end and the base end, and either the shaft or the outer member is a rotation side member, the other In the foil bearing that supports the relative rotation of the shaft and the outer member with the fluid film generated in the radial bearing gap, a plurality of gaps are provided between the inner peripheral surface of the outer member and the outer peripheral surface of the shaft. The foil member which integrally has the leaf and the connection part which connects each leaf is arrange | positioned, It is characterized by the above-mentioned.
このように、複数のリーフを連結部で連結し、フォイル部材に複数のリーフと連結部とを一体形成することにより、フォイル部材を一枚の帯状フォイルから製作することが可能となる。また、フォイル部材の一箇所を外方部材もしくは軸に固定すれば、各リーフを外方部材の内周面と軸の外周面との間の所定位置に配置することができる。従って、従来のように個々のリーフを外方部材に取り付ける場合に比べ、部品の製作コストや組み立てコストを削減することができ、フォイル軸受の低コスト化を図ることができる。 In this way, by connecting a plurality of leaves at the connecting portion and integrally forming the plurality of leaves and the connecting portion on the foil member, the foil member can be manufactured from a single strip-like foil. Further, if one portion of the foil member is fixed to the outer member or the shaft, each leaf can be disposed at a predetermined position between the inner peripheral surface of the outer member and the outer peripheral surface of the shaft. Therefore, compared to the case where individual leaves are attached to the outer member as in the prior art, the production cost and assembly cost of the parts can be reduced, and the cost of the foil bearing can be reduced.
フォイル部材を有端の円筒状とし、フォイル部材の周方向の一端側を外方部材もしくは軸に取り付けると共に、他端を自由端とし、前記一端から他端に至るフォイル部材の周回方向を、各リーフの基端から先端に向う方向と逆向きにすれば、回転側の部材の回転にフォイル部材が引き込まれることがなく、回転側の部材へのフォイル部材の巻き付きを防止することができる。 The foil member has a cylindrical shape with ends, one end side in the circumferential direction of the foil member is attached to the outer member or the shaft, the other end is a free end, and the circumferential direction of the foil member from the one end to the other end is If the direction is opposite to the direction from the proximal end of the leaf to the distal end, the foil member is not drawn by the rotation of the rotation-side member, and the foil member can be prevented from being wound around the rotation-side member.
複数のリーフと連結部の一体化は、例えば(1)複数のリーフの基端を連結部で連結することにより、あるいは(2)隣接する二つのリーフのうち、一方のリーフの先端と他方のリーフの基端とを連結部で連結することにより、行うことができる。 The integration of the plurality of leaves and the connecting portion is, for example, (1) by connecting the base ends of the plurality of leaves with the connecting portion, or (2) of two adjacent leaves, the tip of one leaf and the other This can be done by connecting the base end of the leaf with a connecting portion.
上記(1)の構成を有するフォイル軸受として、例えば半径方向で重なった第一フォイルおよび第二フォイルからなる二重フォイル部を備え、第一フォイルに第一リーフを形成すると共に、第二フォイルに第二リーフを形成したものが考えられる。この場合、第一リーフおよび第二リーフを、第一フォイルおよび第二フォイルのそれぞれに設けた切り込みで形成し、第一リーフを、前記切り込みで形成された第二フォイルの開口部を通して隣接する第二リーフの間に配置すれば、第一リーフと第二リーフを半径方向で部分的に重ねることができる。そのため、円周方向で切れ目のないラジアル軸受隙間を形成することができ、また、各リーフの軸受面を他のリーフで弾性的に支持することが可能となる。 The foil bearing having the configuration (1) includes, for example, a double foil portion including a first foil and a second foil that are overlapped in the radial direction. The first foil is formed on the first foil, and the second foil is formed on the second foil. What formed the 2nd leaf can be considered. In this case, the first leaf and the second leaf are formed by the notches provided in the first foil and the second foil, respectively, and the first leaf is adjacent to the first leaf through the opening of the second foil formed by the notch. If it arrange | positions between two leaves, a 1st leaf and a 2nd leaf can be partially overlapped in radial direction. Therefore, it is possible to form a radial bearing gap that is continuous in the circumferential direction, and it is possible to elastically support the bearing surface of each leaf with another leaf.
二重フォイル部は、一つのフォイル部材を軸周りに二回周回させることで形成することができる。あるいは、二つの円筒状のフォイル部材を半径方向に重ねて二重フォイル部を形成してもよい。 The double foil portion can be formed by rotating one foil member twice around the axis. Alternatively, the double foil portion may be formed by overlapping two cylindrical foil members in the radial direction.
上記(2)の構成のフォイル軸受においては、リーフおよび連結部を、フォイル部材の山折りおよび谷折りで形成することができる。 In the foil bearing having the configuration (2), the leaf and the connecting portion can be formed by mountain fold and valley fold of the foil member.
フォイル部材を、固定側の部材に対して周方向に摺動可能とすることにより、軸受面の変形自由度が増し、振動の減衰効果を高めることができる。この場合、フォイル部材による振動の減衰効果を考えると、この摺動部では、ある程度摩擦係数を大きくするのが望ましい。固定側の部材に対するフォイル部材の摺動部、およびフォイル部材に対する固定側の部材の摺動部のうち、何れか一方または双方に第一被膜を形成すれば、被膜材料を適宜選択することにより、フォイル部材や外方部材の材質とは無関係に両者の摺動部で最適な摩擦力を得ることが可能となり、軸受設計の自由度が増す。 By making the foil member slidable in the circumferential direction with respect to the member on the fixed side, the degree of freedom of deformation of the bearing surface is increased, and the vibration damping effect can be enhanced. In this case, considering the vibration damping effect of the foil member, it is desirable to increase the friction coefficient to some extent at this sliding portion. If the first coating is formed on either one or both of the sliding portion of the foil member relative to the stationary member and the sliding portion of the stationary member relative to the foil member, by appropriately selecting the coating material, Regardless of the material of the foil member or the outer member, it is possible to obtain an optimum frictional force at both sliding portions, and the degree of freedom in bearing design is increased.
起動直後や停止直後の低速回転状態では、各リーフの軸受面にラジアル軸受隙間を介して対向する部材が摺接する。軸受面に、表面を低摩擦化する第二被膜を形成することにより、起動直後や停止直後の摩擦トルクを減じて低トルク化を図ることができる。また、軸受面を保護して摺接時における軸受面の摩耗を抑制することができる。 In a low-speed rotation state immediately after starting or immediately after stopping, a member that faces the bearing surface of each leaf through a radial bearing gap comes into sliding contact. By forming a second coating on the bearing surface that reduces the friction of the surface, it is possible to reduce the torque by reducing the friction torque immediately after starting and immediately after stopping. Further, the bearing surface can be protected and wear of the bearing surface during sliding contact can be suppressed.
第一被膜と第二被膜は、摩擦係数の異なる材料で形成するのが望ましい。第一被膜および第二被膜としては、DLC被膜、チタンアルミナイトライド被膜、二流化モリブデン被膜の何れかを選択することができる。DLC被膜やチタンアルミナイトライド被膜は硬質被膜であるため、これらを使用すれば、低摩擦化に加えて、耐摩耗性の向上による軸受寿命の増大を図ることもできる。 The first film and the second film are preferably formed of materials having different friction coefficients. As the first film and the second film, any one of a DLC film, a titanium aluminum nitride film, and a diverted molybdenum film can be selected. Since the DLC coating and the titanium aluminum nitride coating are hard coatings, if they are used, in addition to reducing friction, it is possible to increase the bearing life by improving wear resistance.
以上に述べたフォイル軸受は、ガスタービンのロータの支持や、過給機のロータの支持に使用することができる。 The foil bearing described above can be used for supporting a rotor of a gas turbine or a rotor of a supercharger.
本発明によれば、部品点数を削減することができ、部品コストや組み立てコストの低廉化を通じてリーフ型フォイル軸受の低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, the number of parts can be reduced, and the cost of the leaf-type foil bearing can be reduced through reduction in parts cost and assembly cost.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、マイクロガスタービンと呼ばれるガスタービン装置の構成を概念的に示す。このマイクロガスタービンは、翼列を形成したタービン1および圧縮機2と、発電機3と、燃焼器4と、再生器5とを主に備える。タービン1、圧縮機2、および発電機3には、水平方向に延びる共通の軸6が設けられ、この軸6と、タービン1および圧縮機2とで一体回転可能のロータが構成される。吸気口7から吸入された空気は、圧縮機2で圧縮され、再生器5で加熱された上で燃焼器4に送り込まれる。この圧縮空気に燃料を混合して燃焼させ、高温、高圧のガスでタービン1を回転させる。タービン1の回転力が軸6を介して発電機3に伝達され、発電機3が回転することにより発電し、この電力がインバータ8を介して出力される。タービン1を回転させた後のガスは比較的高温であるため、このガスを再生器5に送り込んで燃焼前の圧縮空気との間で熱交換を行うことで、燃焼後のガスの熱を再利用する。再生器5で熱交換を終えたガスは、排熱回収装置9を通ってから排ガスとして排出される。
FIG. 1 conceptually shows the configuration of a gas turbine device called a micro gas turbine. The micro gas turbine mainly includes a turbine 1 and a
図2に、上記マイクロガスタービンにおけるロータの支持構造の一例を示す。この支持構造では、軸方向の2箇所にラジアル軸受10を配置し、軸6のフランジ部6bの軸方向両側にスラスト軸受20、20を配置することにより、軸6がラジアル方向及び両スラスト方向に支持されている。
FIG. 2 shows an example of a rotor support structure in the micro gas turbine. In this support structure, the
この支持構造において、タービン1と圧縮機2の間の領域は、高温、高圧のガスで回転されるタービン1に隣接しているために高温雰囲気となる。この高温雰囲気では、潤滑油やグリース等からなる潤滑剤が変質・蒸発してしまうため、これらの潤滑剤を使用する通常の軸受(転がり軸受等)を適用することは難しい。そのため、この種の支持構造で使用される軸受10、20としては、空気動圧軸受、特にフォイル軸受が適合する。
In this support structure, the region between the turbine 1 and the
以下、上記マイクロガスタービン用のラジアル軸受10に適合するリーフ型のフォイル軸受10の構成を図3〜24に基づいて説明する。
Hereinafter, the structure of the leaf type foil bearing 10 suitable for the
このリーフ型フォイル軸受10は、図3に示すように、図示しないハウジングの内周に固定される円筒状の外方部材11と、外方部材11の内周に挿入された軸6と、外方部材11の内周面と軸6の外周面との間に介在させた円筒状のフォイル部材13とで構成される。
As shown in FIG. 3, the leaf
フォイル部材13は、一枚の帯状フォイルを軸6周りに周回させた有端円筒状の形態をなし、円周方向の複数個所に複数のリーフ14を有する。フォイル部材13の両端13b、13cは、円周方向のほぼ同位置にあり、一端13bは外方部材11に取り付けられ、他端13cは自由端を構成する。
The
フォイル部材13には、その略全周にわたって、フォイルを半径方向に二重に重ねた二重フォイル部Wが形成される。この実施形態のフォイル軸受では、図3および図4に示すように、フォイル部材13を軸6の周囲で二回周回させることにより、一つのフォイル部材13で二重フォイル部Wが形成される。二重フォイル部Wのうち、外側のフォイルF1(第一フォイル)を部分的に内径側に立ち上げることにより、二種類のリーフ14の一方を構成する第一リーフ141が形成され、内側のフォイルF2(第二フォイル)を部分的に内径側に立ち上げることにより、他のリーフ14を構成する第二リーフ142が形成される。第一リーフ141および第二リーフ142は、フォイル部材13の両端部13b、13c付近を除いて円周方向で交互に配置されている。
The
各リーフ14は、自由端を構成する先端14aと、固定端を構成する基端14bとを有する。また、各リーフ14の先端14aと基端14bの間の内周面には、外径側を凸とする軸受面14cが形成されており、この軸受面14cと軸6の外周面6aとの間に、軸6の回転方向に向かって縮小する楔状のラジアル軸受隙間Cが形成される。各リーフ14の先端14a側は、回転方向先行側に隣接する他のリーフ14の内径側にあり、かつ該他のリーフ14の基端14b側と半径方向でオーバーラップしている。
Each
フォイル部材13は、ばね性に富み、かつ加工性のよい金属、例えば鋼材料や銅合金からなる厚さ20μm〜200μm程度の帯状フォイルで形成される。本実施形態のように流体膜として空気を用いる空気動圧軸受では、雰囲気に潤滑油が存在しないため、油による防錆効果は期待できない。鋼材料や銅合金の代表例として、炭素鋼や黄銅を挙げることができるが、一般的な炭素鋼では錆による腐食が発生し易く、黄銅では加工ひずみによる置き割れを生じることがある(黄銅中のZnの含有量が多いほどこの傾向が強まる)。そのため、帯状フォイルとしては、ステンレス鋼もしくは青銅製のものを使用するのが好ましい。
The
以下、図4に示すフォイル部材13の製作手順を説明する。なお、以下の製作手順で述べる「軸方向」、「半径方向」、および「周方向」の用語は、製作後のフォイル部材13を外方部材11の内周に組み込んだ状態での軸方向、半径方向、および周方向を意味する。具体的には、素材である帯状フォイル30の短辺に沿う方向が「軸方向」となり、長辺に沿う方向が「周方向」となり、厚さ方向が「半径方向」となる。
Hereinafter, the manufacturing procedure of the
図5(a)に示すように、上記に例示した金属からなる帯状フォイル30を準備し、その一方の側縁部の複数個所に、ワイヤカット加工やプレス加工により適宜の間隔でL字型の切込み38を形成する。この切り込み38は、軸方向の切り込み38a、および軸方向の切り込み38aの終端につながった周方向の切り込み38bで構成される。この切り込み38により、帯状フォイル30の軸方向一方側にフラップ状をなす複数の舌片部34が形成される。他方の側縁部36および隣接する舌片部34間の領域37は、一体状態にして残す。
As shown in FIG. 5A, a belt-
次に、図5(b)に示すように、各舌片部34を、その根元の軸方向の折り曲げ線(破線で示す)で同じ方向に折り曲げる。その後、各舌片部34を半径方向の内側にして、帯状フォイル30を二重の渦巻き状にローリングさせる。二巻き目のフォイルをローリングさせる際には、一巻き目のフォイルの隣接する舌片部34の間に、二巻き目の舌片部34を配置する。二巻き目の舌片部34は、一巻き目のフォイルの切り込み38で形成された開口部35(図3および図4参照)に挿入して、一巻き目の舌片部34の間に導入する。
Next, as shown in FIG. 5 (b), each
以上の手順により、図4に示すフォイル部材13が形成される。このフォイル部材13においては、二巻き目のフォイル部材13が外径側の第一フォイルF1となり、第一フォイルF1に形成された各舌片部34で第一リーフ141が構成される。また、一巻き目のフォイル部材13が内径側の第二フォイルF2となり、第二フォイルF2に形成された各舌片部34で第二リーフ142が形成される。第一リーフ141は、フォイル部材13の両端部13b、13c付近を除き、第二フォイルF2の開口部35を通って隣接する第二リーフ142の間に突出している。そのため、フォイル部材13の両端部13b、13c付近を除き、第一リーフ141と第二リーフ142が円周方向交互に配置される。帯状フォイル30の側縁部36および隣接する舌片部34間の領域37は、各リーフ14の基端14b同士を連結する連結部15を構成し、この連結部15により各リーフ14が弾性変形可能に保持される。
The
以上の手順で製作したフォイル部材13は、外方部材1の内径側に配置した状態で、その一端13bを外方部材11に取り付けることにより、外方部材11に固定される。例えば上述したフォイル部材13の製作工程で、帯状フォイル30の一端部に外径方向に起立する取り付け部13a(図5(a)(b)参照)を形成し、この取り付け部13aを外方部材11の内周に形成した嵌合溝11aに嵌合固定することで、フォイル部材13を外方部材11に固定することができる。嵌合溝11aへの取り付け部13aの固定方法は任意で、接着や溶接で固定することもできる。その後、フォイル部材13の内周に軸6を挿入することで、図3に示すフォイル軸受が得られる。
The
以上の構成において、楔状のラジアル軸受隙間Cの縮小方向に軸6を回転させると、各リーフ14の軸受面14cと軸6の外周面6aとの間に空気膜が形成される。これにより、軸6の周囲の円周方向複数個所に楔状のラジアル軸受隙間Cが形成され、軸6がフォイル部材13に対して非接触の状態でラジアル方向に回転自在に支持される(なお、実際のラジアル軸受隙間7の幅は数十μm程度の微小なものであるが、図3ではその幅を誇張して描いている。また、外方部材11の内周面11bと第一フォイルF1の間、および第一フォイルF1と第二フォイルF2の間の隙間も誇張して描いている)。また、フォイル部材13が有する可撓性により、各リーフ14の軸受面14cが荷重や軸6の回転速度、周囲温度等の運転条件に応じて任意に変形するため、ラジアル軸受隙間Cは運転条件に応じた適切幅に自動調整される。そのため、高温・高速回転といった過酷な条件下でも、ラジアル軸受隙間を最適幅に管理することができ、軸6を安定して支持することが可能となる。
In the above configuration, when the
本発明にかかるフォイル軸受では、各リーフ14を連結部15で連結し、各リーフ14と連結部15をフォイル部材13で一体形成しているので、フォイル部材13は、一枚の帯状フォイル30から製作することができる。また、フォイル部材13の一カ所を外方部材11に取り付けるだけでフォイル軸受を組み立てることができる。従って、従来のように個々のリーフを外方部材に取り付ける場合に比べ、部品の製作コストや組み立てコストを削減することができ、フォイル軸受の低コスト化を図ることができる。
In the foil bearing according to the present invention, each
また、第一リーフ141を第二フォイルF2の開口部35を通して隣接する第二リーフ142の間に導入しているので、各リーフ14の先端14a側を、回転方向先行側に隣接する他のリーフの基端14b側と半径方でオーバーラップさせることが可能となり、円周方向で切れ目のないラジアル軸受隙間Cを形成することができる。フォイル部材を一回だけ周回させ、その円周方向複数個所を切り起こしてリーフを形成するだけでは(図9もしくは図10に示す形態)、リーフ14同士のオーバーラップを形成することができない。
Further, since the
フォイル軸受では、軸6の停止直前や起動直後の低速回転時に、各リーフ14の軸受面14cや軸6の外周面6aに表面粗さ以上の厚さの空気膜を形成することが困難となる。そのため、各リーフ14の軸受面14cと軸6の外周面6aとの間で金属接触を生じ、トルクの増大を招く。この時の摩擦力を減じてトルク低減を図るため、図6(a)に示すように、各軸受面14cには、表面を低摩擦化する被膜17(第二被膜)を形成するのが望ましい。この第二被膜17としては、例えばDLC膜、チタンアルミナイトライド膜、あるいは二硫化モリブデン膜を使用することができる。DLC膜、チタンやアルミナイトライド膜はCVDやPVDで形成することができ、二硫化モリブデン膜はスプレーで簡単に形成することができる。特にDLC膜やチタンアルミナイトライド膜は硬質であるので、これらで被膜を形成することにより、軸受面14cの耐摩耗性をも向上させることができ、軸受寿命を増大させることができる。
In the foil bearing, it is difficult to form an air film having a thickness greater than the surface roughness on the bearing
また、軸受の運転中は、ラジアル軸受隙間に形成された空気膜の影響でフォイル部材13が全体的に拡径し、二重フォイル部Wの外側の第一フォイルF1が外方部材1の内周面11bに接触し、この接触部で円周方向の微小摺動が生じる。図6(b)に示すように、この摺動部、すなわち二重フォイル部Wの第一フォイルF1の外周面と、これに接触する外方部材1の内周面11bとの何れか一方または双方に被膜16(第一被膜)を形成することにより(図面では第一フォイルF1の外周面に第一被膜16を形成した場合を例示する)、この摺動部での耐摩耗性の向上を図ることができる。
Further, during the operation of the bearing, the
なお、振動の減衰作用を向上させるためには、この摺動部である程度大きい摩擦力が必要となる場合もあり、第一被膜16にはそれほど低摩擦性は要求されない。従って、第一被膜16としては、二流化モリブデン膜よりも摩擦係数は大きいが耐摩耗性に優れるDLC膜やチタンやアルミナイトライド膜を使用するのが好ましい。例えば軸受面14cに形成する第二被膜17として二流化モリブデン膜を使用する一方で、フォイル部材13と外方部材11の摺動部に形成する第一被膜16としてDLC膜等を使用し、両被膜16,17の摩擦係数を異ならせることで、低トルク化と振動の減衰性の向上とを両立することが可能となる。
In addition, in order to improve the vibration damping action, a certain amount of frictional force may be required at the sliding portion, and the
以上の説明では、軸6を回転側部材とし、外方部材11を固定側部材とした場合を例示したが、これとは逆に軸6を固定側部材とし、外方部材11を回転側部材とした場合にも図3の構成をそのまま適用することもできる。但し、この場合はフォイル部材13が回転側部材となるので、遠心力によるフォイル部材13全体の変形を考慮してフォイル部材13の設計を行う必要がある。
In the above description, the case where the
また、図3では、フォイル部材13を外方部材1に固定した場合を例示したが、フォイル13は軸6に固定することもできる。図11は、その一例で、フォイル部材13の一端の取り付け部13aを内径側に突出させ、これを軸6に設けた嵌合溝6bに嵌合固定した場合を示す。取り付け部13aはこれ以外にも接着や溶接で軸6に固定してもよい。
3 illustrates the case where the
図11に示す実施形態のフォイル軸受10では、図3および図4に示す実施形態と同様に、一つのフォイル部材13を二回周回させることで、二つのフォイルF1,F2を半径方向で重ねた二重フォイル部Wが形成される。二重フォイル部Wの外側の第一フォイルF1に設けた舌片部34で、外径側の先端14aを自由端とし、内径側の基端14bを固定端とする第一リーフ141が形成され、内側の第二フォイルF2に設けた舌片部34で、外径側の先端14aを自由端とし、内径側の基端14bを固定端とする第二リーフ142が形成される。
In the foil bearing 10 of the embodiment shown in FIG. 11, as in the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, two foils F <b> 1 and F <b> 2 are overlapped in the radial direction by rotating one
軸受面14cは、各リーフ14(第一リーフ141および第二リーフ142)の外周面に形成され、この軸受面14cと外方部材11の内周面11bとの間に楔状のラジアル軸受隙間Cが形成される。軸受の運転中は、ラジアル軸受隙間Cに形成された空気膜の影響でフォイル部材13が全体に縮径し、二重フォイル部Wの内側の第二フォイルF2が軸6の外周面6aに接触する。この接触部では、軸受の運転中に円周方向の微小摺動が生じるので、第二フォイルF2の内周面および軸6の外周面6aの何れか一方または双方の摺動部に、図6(b)に示す第一被膜16を形成する。各軸受面14cに図6(a)に示す第二被膜17を形成することもできる。
The bearing
図11では外方部材11を回転側としているが、外方部材11を固定側としてもよい。但し、外方部材11を固定側とすると、フォイル部材13が回転側となるので、フォイル部材13の設計時には遠心力による第一リーフ141や第二リーフ142の変形を考慮する必要がある。
In FIG. 11, the
以上に説明した各実施形態では、一枚のフォイル部材13を2回周回させることで二重フォイル部Wを形成しているが、以下に説明する実施形態では、円筒状にローリングさせた二つのフォイル部材13を同軸に嵌合させることで二重フォイル部Wを形成している。以下、この実施形態を図7〜図10に基づいて、説明する。
In each of the embodiments described above, the double foil portion W is formed by rotating the
図7に示すリーフ型フォイル軸受10は、外方部材11の内周面11bと軸6の外周面6aとの間に、二つの円筒状のフォイル部材131,132からなるフォイルアセンブリが配置される。第一フォイル部材131および第2フォイル部材132は、図3および図4に示すフォイル部材13と同様に、金属製の帯状フォイル30への切込み38の形成(図5(a)参照)、舌片部34の折り曲げ(同図(b)参照)、および帯状フォイル30のローリング、という一連の工程を経てそれぞれ製作される。両フォイル131、132は同一形状をなし、何れも一端に取り付け部13aが形成されている。帯状フォイル30をローリングさせる際の巻数は一回とし、両端部13b,13cを円周方向で略同位置に配置する。
In the leaf type foil bearing 10 shown in FIG. 7, a foil assembly including two
以上の工程を経ることで図9に示す第一フォイル部材131、および図10に示す第二フォイル部材132が得られる。第一フォイル部材131の舌片部34が第一リーフ141を構成し、第二フォイル部材132の舌片部34が第二リーフ142を構成する。また、両フォイル部材131,132において、帯状フォイル30の側縁部36および隣接する舌片部34間の領域37により連結部15が形成される。第一フォイル部材131では、第一リーフ141の基端14bが連結部15で連結され、各第一リーフ141と連結部15が一体形成される。第二フォイル部材132では、第二リーフ142の基端14bが連結部15で連結され、各第二リーフ142と連結部15が一体形成される。
Through the above steps, a
なお、図9および図10に示すように、第一フォイル部材131および第二フォイル部材132の他端13cにおいては、切り込み38を設けることなく、その端部を折り曲げることで、第一リーフ141や第二リーフ142を形成することもできる。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
図8に示すフォイルアセンブリは、第一フォイル部材131と第二フォイル部材132の間の円周方向位相を一方のフォイル部材のリーフピッチの1/2分だけずらせた状態で、第二フォイル部材132を第一フォイル部材131の内周に嵌合させることで製作される。この時、第一フォイル部材131の第一リーフ141を、第二フォイル部材132の開口部35を通して隣接する第二リーフ142の間に導入することにより、第一リーフ141と第二リーフ142を円周方向交互に配置することができる。半径方向に重なり合った第一フォイル部材131および第二フォイル部材132で二重フォイル部Wが構成される。
The foil assembly shown in FIG. 8 has the
このフォイルアセンブリは、例えば両フォイル部材131、132の各取り付け部13aをそれぞれ外方部材11の内周に形成した二つの嵌合溝11aに嵌合固定することにより、外方部材1に取り付けられる。
The foil assembly is attached to the outer member 1 by, for example, fitting and fixing the
フォイルアセンブリの内周に挿入した軸6を楔状ラジアル軸受隙間Cの縮小方向に回転させると、各リーフ14(第一リーフ141および第二リーフ142)の軸受面14cと軸6の外周面6aとの間に空気膜が形成され、軸6の周囲の円周方向複数個所に楔状のラジアル軸受隙間Cが形成される。このように、軸6を回転側部材とし、外方部材11を固定側部材とする他、これとは逆に軸6を固定側部材とし、外方部材11を回転側部材としてもよい。また、図11に示す実施形態に準じた構成を採用することで、図8に示すフォイルアセンブリを軸6に取り付けてもよい。
When the
このリーフ型フォイル軸受は、二つのフォイル部材131、132を製作し、それぞれの一カ所を外方部材11に取り付けるだけで組み立てることができるので、従来のように個々のリーフを外方部材に取り付ける場合に比べ、部品の製作コストや組み立てコストを削減することができ、フォイル軸受の低コスト化を図ることができる。その他の作用効果も図3および図4に示す実施形態と共通する。
This leaf type foil bearing can be assembled by simply manufacturing two
以上に述べた各実施形態では、各リーフ14の基端14bを連結部15で連結することで、各リーフ14と連結部15を一体形成している。この他にも、隣接する二つのリーフのうち、一方のリーフのリーフ先端14aと他方のリーフのリーフ基端14bとを連結部15で連結することで、各リーフ14と連結部15を一体形成することもできる。以下、この実施形態を図12〜図15に基づいてその構成を説明する。
In each embodiment described above, the
図12および図13に示すように、この実施形態のフォイル軸受10において、フォイル部材13は、山折りと谷折りを周方向で複数回繰り返して円筒状に形成される。フォイル部材13の山折り部分と谷折り部分の間には、円周方向長さが長い長尺部133と円周方向長さが短い短尺部134とが設けられる。長尺部133の内径端は内径側から見て山折りとなり、長尺部133の外径端は内径側から見て谷折りとなっている。隣接する長尺部133は、半径方向で一部重なっており、この重なり合った部分に両者を連結する短尺部134が介在している。長尺部133は、軸6の外周面6aと対向する軸受面14cを備えており、この軸受面14cと軸6の外周面6aとの間に楔状のラジアル軸受隙間が形成される。軸受面14cを有する長尺部133はリーフ14として機能する。この場合、長尺部133の内径端が先端14aを構成し、長尺部133の外径端が基端14bを構成する。短尺部134は、リーフ14の先端14aと、隣接するリーフ14の基端14bとを連結する連結部15を構成する。
As shown in FIGS. 12 and 13, in the foil bearing 10 of this embodiment, the
図12および図13に示すフォイル部材13は、図14(a)に示すように、金属製の帯状フォイル30を、その長手方向に山折り部135と谷折り部136とを交互に形成しながら折り畳み、その後、帯状フォイル30を図中の矢印方向に円筒状に曲げることで製作される。これにより、一枚のフォイル部材13で複数のリーフ14と連結部15を一体形成することができる。
As shown in FIG. 14 (a), the
このフォイル部材13は、外方部材11の内径側に配置した状態で、その一端13bを外方部材11の内周に取り付けることにより、外方部材11に固定される。例えば上述したフォイル部材13の製作工程で、帯状フォイル30の一端部に外径方向に起立する取り付け部13aを形成し(図14(a)(b)参照)、この取り付け部13aを外方部材11の内周に形成した嵌合溝11aに嵌合固定することで、フォイル部材13を外方部材11に固定することができる。嵌合溝11aへの取り付け部13aの固定方法は任意で、接着や溶接で固定することもできる。その後、フォイル部材13の内周に軸6を挿入することで、図12に示すフォイル軸受が得られる。
The
フォイル部材13の周方向の他端13cは、周方向の一端13bの近傍まで延びて、一端13bの内周面に摺動自在に接触する(この接触部を符号Sで表す)。また、各リーフ14の基端14bは外方部材11の内周面11bに固定されておらず、内周面11b上を円周方向に摺動可能である。これにより、各リーフ14の軸受面14cが外方部材11に対して弾性的に支持される。
The
以上の構成において、楔状のラジアル軸受隙間Cの縮小方向に軸6を回転させると、各リーフ14の軸受面14cと軸6の外周面6aとの間に空気膜が形成される。これにより、図12に示すように、軸6の周囲の円周方向複数個所に楔状のラジアル軸受隙間Cが形成され、軸6がフォイル部材13に対して非接触の状態でラジアル方向に回転自在に支持される。また、フォイル部材13が有する可撓性により、各リーフ14の軸受面14cが荷重や軸6の回転速度、周囲温度等の運転条件に応じて任意に変形するため、ラジアル軸受隙間Cは運転条件に応じた適切幅に自動調整される。そのため、ラジアル軸受隙間を最適幅に管理することができ、軸6を安定して支持することが可能となる。
In the above configuration, when the
本発明では、一枚のフォイル部材13から複数のリーフ14および連結部15を形成しているので、従来のように個々のリーフを外方部材に取り付ける場合に比べ、部品の製作コストや組み立てコストを削減することができ、フォイル軸受の低コスト化を図ることができる。
In the present invention, since a plurality of
加えて、軸受面14cが連結部15によって弾性的に支持されていること、フォイル部材13の他端13cが接触部Sで一端13bに対して摺動自在であり、フォイル部材13の拡縮変形が可能であること、さらに各リーフ14の基端14bが外方部材11の内周面11bに対して摺動可能であること、等の理由から、ラジアル軸受隙間Cの幅の自己調整能力が強化され、かつ振動の減衰効果も得られる。そのため、高温・高速回転といった過酷な運転条件でもラジアル軸受隙間を最適幅に管理することができ、軸6を安定して支持することが可能となる。軸受面14cの弾性支持力は、連結部15の長さや傾きを変更することで任意に調整することができ、軸受設計の自由度が拡大する。
In addition, the bearing
以上に述べたフォイル軸受でも、図3および図4に示す実施形態と同様に、軸受面14cに表面を低摩擦化する第二被膜17(図6(a)参照)を形成し、あるいは、各リーフ14の基端14bとこれに接触する外方部材11の内周面11bとの何れか一方または双方の摺動部に第一被膜16(図6(b)参照)を形成することにより、同様の作用効果を得ることができる。
In the foil bearing described above, as in the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the second coating 17 (see FIG. 6A) for reducing the friction surface is formed on the bearing
軸受面14cやリーフ14の基端14bの摺動部に被膜16,17を有するフォイル部材13は、折り畳み前の帯状フォイル30の状態で、表裏面の一方または双方の全面にそれぞれ被膜を形成し、その後、図14(a)(b)に示すように帯状フォイル30を折り畳むことで低コストに製作することができる。折り畳みに伴い、山折り部135や谷折り部136の特に外側の頂端部分で被膜が剥離・脱落する場合があるが、これらの頂端部分は直接相手側部材と摺動する部分ではないので、軸受機能上、特に問題はない。この他、製作コストの高騰が問題とならないのであれば、帯状フォイル30の折り畳み後に第一被膜16や第二被膜17を形成することもできる。
The
また、図12に示す実施形態では、軸6を回転側部材とし、外方部材11を固定側部材とした場合を例示したが、これとは逆に軸6を固定側部材とし、外方部材11を回転側部材とすることもできる。但し、この場合はフォイル部材13が回転側部材となるので、遠心力によるフォイル部材13全体の変形を考慮してフォイル部材13の設計を行う必要がある。
Further, in the embodiment shown in FIG. 12, the case where the
また、図12および図13に示す実施形態では、フォイル部材13を外方部材11に固定した場合を例示したが、フォイル部材13は軸6に固定することもできる。図15は、その一例で、フォイル部材13の一端の取り付け部13aを軸受面14cの内径側に突出させ、これを例えば軸6に設けた嵌合溝6bに嵌合固定した場合を示す。取り付け部13aはこれ以外にも接着や溶接で軸6に固定しても構わない。フォイル部材13には、山折りと谷折りを繰り返すことでリーフ14と連結部15が一体に形成されている。各リーフ14の外径端が先端14aとなり、各リーフ14の内径端が基端14bとなる。フォイル部材13の周方向の他端13cは、フォイル部材13の一端13bの外径側で摺動自在に接触している(接触部を符号Sで表す)。軸受面14cは各リーフ14の外周面に形成され、この軸受面14cと外方部材11の内周面11bとの間に楔状のラジアル軸受隙間Cが形成される。各リーフ14の基端14bの内径側が軸6の外周面6aに摺動可能に接触する。この場合、図6(a)に示す第二被膜17は各リーフ14の軸受面14cに形成され、図6(b)に示す第一被膜16がリーフ14の基端14bと軸6の外周面6aのどちらか一方、または双方の摺動部に形成される。
In the embodiment shown in FIGS. 12 and 13, the
図15では外方部材11を回転側としているが、外方部材11を固定側としてもよい。但し、外方部材11を固定側とすると、フォイル部材13が回転側となるので、フォイル部材13の設計時には遠心力によるフォイル部材13の変形を考慮する必要がある。
In FIG. 15, the
以上に述べた各実施形態のフォイル軸受では、図16(a)(b)に概略図示するように、各リーフ14は、起動時や停止持の回転側の部材(図面では軸部材6)との摺動により、リーフ基端14bからリーフ先端14aに向う方向の摺動力Pを受ける。なお、図16(a)(b)は、理解の容易化を図るため、フォイル部材13を1回だけ周回させた場合を示している。
In the foil bearing of each embodiment described above, as schematically shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b), each
本発明のように、各リーフ14と連結部15が一体となった構成では、各リーフ14に作用する摺動力Pが同じフォイル部材13に作用する。この場合、図16(a)に示すように、フォイル部材13の一端13bから他端13cに向う周回方向Qが摺動力Pの作用方向と同方向であると、フォイル部材13が軸6の回転に巻き込まれ、軸受の使用条件や設計条件によっては、軸6の外周面6aにフォイル部材13が巻き付くおそれがある。
In the configuration in which each
これに対し、図16(b)に示すように、フォイル部材13の周回方向Qが摺動力Pの作用方向と逆向きであれば、フォイル部材13が軸の回転に巻き込まれることはなく、軸6の外周面6aへの巻きつきを防止することができる。そのため、各リーフ14のリーフ基端14bからリーフ先端14aに向う方向Pと、フォイル部材13の一端13bから他端13cに向う周回方向Qとは逆向きに形成するのが望ましい。
On the other hand, as shown in FIG. 16 (b), if the circumferential direction Q of the
図17〜図23は、これまでに述べた各実施形態のフォイル軸受において、上記のように摺動力Pの作用方向とフォイル部材13の周回方向Qとを逆向きにした場合の具体的構成を示すものである。このうち、図17および図18は、図3および図4に示す実施形態に対応し、一つのフォイル部材13を2回周回させることで二重フォイル部Wを形成した場合を示す。図19〜図21は、図7および図8に示す実施形態に対応し、二つのフォイル部材131,132を同軸に嵌合させることで(図21参照)、二重フォイル部Wを形成した場合を示す。図22および図23は、図12および図13に示す実施形態に対応し、フォイル部材13に複数回の山折りと谷折りを行うことで、各リーフ14の先端14aと隣接するリーフ14の基端14bとを連結部15で連結したフォイル軸受を示す。何れの構成においても、各リーフ14の基端14bから先端14aに向う方向Pと、フォイル部材13の一端13bから他端13cに至る周回方向Qとが逆向きになっており、そのため、起動時や停止時におけるフォイル部材13の軸6の外周面6aへの巻き付きを防止することができる。
FIGS. 17 to 23 show specific configurations in the case where the direction of the sliding force P and the rotating direction Q of the
本発明にかかるフォイル軸受10の適用対象は、上述したマイクロガスタービンに限られず、例えば過給機のロータを支持する軸受としても使用することができる。過給機は、図24に示すように、エンジン53で生じた排気ガスでタービン51を駆動し、その駆動力で圧縮機52を回転させて吸入エアを圧縮し、エンジン53のトルクアップや効率改善を図るものである。タービン51、圧縮機52、および軸6でロータが構成され、軸6を支持するラジアル軸受10として、上記各実施形態のフォイル軸受10を使用することができる。
The application target of the foil bearing 10 according to the present invention is not limited to the above-described micro gas turbine, and can be used as, for example, a bearing that supports a rotor of a supercharger. As shown in FIG. 24, the supercharger drives the
本発明にかかるフォイル軸受は、マイクロタービンや過給機に限らず、潤滑油などの液体による潤滑が困難である、エネルギー効率の観点から潤滑油循環系の補機を別途設けることが困難である、あるいは液体のせん断による抵抗が問題になる等の制限下で使用される自動車等の車両用軸受、さらには産業機器用の軸受として広く使用することが可能である。 The foil bearing according to the present invention is not limited to a micro turbine or a supercharger, and it is difficult to lubricate with a liquid such as a lubricating oil. From the viewpoint of energy efficiency, it is difficult to separately provide an auxiliary machine for a lubricating oil circulation system. In addition, it can be widely used as a bearing for a vehicle such as an automobile used under a restriction that resistance due to liquid shear becomes a problem, and further as a bearing for industrial equipment.
本発明は、以上に述べた実施形態に限定されることはなく、種々の変形が可能である。例えば、以上の説明では、全てのリーフ14および連結部15を一枚のフォイル部材13で形成した場合を例示したが、少なくとも2つのリーフ14と連結部15を一枚のフォイル部材13で形成し、複数のフォイル部材13を周方向につないで円筒形にすることで、各リーフ14を形成するようにしてもよい。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible. For example, in the above description, the case where all the
また、以上に説明した各フォイル軸受は、圧力発生流体として空気を使用した空気動圧軸受であるが、これに限らず圧力発生流体として潤滑油を使用した油動圧軸受としても使用することができる。 Each of the foil bearings described above is an air dynamic pressure bearing that uses air as a pressure generating fluid, but is not limited thereto, and may be used as an oil dynamic pressure bearing that uses lubricating oil as a pressure generating fluid. it can.
6 軸
6a 外周面
10 フォイル軸受
11 外方部材
11a 嵌合溝
11b 内周面
13 フォイル部材
13a 取り付け部
13b 一端
13c 他端
14 リーフ
14a 先端
14b 基端
14c 軸受面
15 連結部
16 第一被膜
17 第二被膜
131 フォイル部材
132 フォイル部材
F1 第一フォイル
F2 第二フォイル
141 第一リーフ
142 第二リーフ
C ラジアル軸受隙間
P 摺動力
Q 周回方向
W 二重フォイル部
6
Claims (17)
外方部材の内周面と軸の外周面との間に、複数のリーフと、各リーフを連結する連結部とを一体に有するフォイル部材を配置したことを特徴とするフォイル軸受。 A cylindrical outer member, a shaft inserted in the inner periphery of the outer member, and a distal end constituting a free end, a proximal end constituting a fixed end, and a distal end and a base disposed at a plurality of locations in the circumferential direction A plurality of leaves having a bearing surface that forms a radial bearing gap between the ends. In the foil bearing that supports the relative rotation of the shaft and the outer member by the generated fluid film,
A foil bearing comprising a foil member integrally including a plurality of leaves and a connecting portion for connecting the leaves between an inner peripheral surface of the outer member and an outer peripheral surface of the shaft.
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