JP2013024344A - ラジアルフォイル軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】トップフォイルに生じる歪みを少なくし、軸受の負荷能力や動特性について設計通りの良好な性能が得られるようにした、ラジアルフォイル軸受を提供する。
【解決手段】回転軸１を支持するラジアルフォイル軸受３である。トップフォイル１０と、バックフォイル１１と、これらを収容する軸受ハウジング１２とを備える。軸受ハウジング１２の内周面には係合溝１３が形成されている。トップフォイルは、第１の凹凸部１７ａと第２の凹凸部１７ｂとを有する金属箔が円筒状に巻かれるとともに、各凸部１５ａ、１５ｂが、それぞれ対応する各凹部１６ｂ、１６ａを通って軸受ハウジング１２側に引き出されて形成されている。軸受ハウジング１２側に引き出された凸部１５ａ、１５ｂは、それぞれ対応する係合溝１３に係合している。
【選択図】図２

Description

本発明は、ラジアルフォイル軸受に関する。

従来、高速回転体用の軸受として、回転軸に外挿されて用いられるラジアル軸受が知られている。このようなラジアル軸受としては、軸受面を形成する薄板状のトップフォイルと、このトップフォイルを弾性的に支持するバックフォイルと、前記トップフォイル及び前記バックフォイルを収容する円筒状の軸受ハウジングと、を備えたラジアルフォイル軸受がよく知られている。ラジアルフォイル軸受のバックフォイルとしては、薄板を波板状に成形したバンプフォイルが主として用いられている。

このようなラジアルフォイル軸受にあっては、通常、トップフォイルやバンプフォイルが軸受ハウジングから脱落するのを防止するため、その一端部(止端部)がスポット溶接によって軸受ハウジングに直接、あるいはスペーサを介して間接的に固定されている。
また、特許文献１では、トップフォイルの両端をそれぞれハウジング内壁の止め壁に突き当てるようにして係止させ、固定している。

特開２００６−５７８２８号公報

しかし、トップフォイルを溶接すると、入熱があるためトップフォイルに歪みが生じる可能性が高い。また、溶接に代えて機械的に固定を行うべく、トップフォイルの一端部（止端部）を曲げ加工したものも知られているが、その場合には、曲げ加工によってトップフォイルに歪みが生じてしまう。さらに、前記特許文献１では、トップフォイルの両端を止め壁に突き当てているため、トップフォイルにその両端部から中心部に向かう反力が加えられ、歪みが生じてしまう。

ところが、回転軸の回転によって該回転軸とトップフォイルとの間に形成されるフォイル軸受の流体潤滑膜は、１０μｍ前後と非常に薄いため、トップフォイルに少しでも歪みが生じると、軸受の負荷能力や動特性(剛性と減衰)に影響が及び、設計通りの性能が得られなくなる。

また、一端部(止端部)をスポット溶接によって軸受ハウジングに固定する一般的なトップフォイルでは、その両端付近(止端側と自由端側)が軸受ハウジングの内周面を構成する曲面になじみ難く、平面に近い状態になる。すると、平面に近い当該部位では回転軸を締め付ける力（局所的なプリロード）が発生し、その結果、始動トルクが高くなったり、運転中の発熱が設定以上に高くなるなどの不都合が起こる。

また、前記特許文献１では、前記反力によってトップフォイルに歪みが生じるため、トップフォイルが軸受ハウジングの内周面に沿って真円に近い形状になることなく、歪みによって部分的に平面部を有する角形に近い形状になってしまう。すると、平面部に近い部位が回転軸に対して強く当接することにより、回転軸を締め付ける力（局所的なプリロード）が発生し、始動トルクが高くなったり、運転中の発熱が設定以上に高くなってしまう。

このような回転軸を締め付ける力（局所的なプリロード）を小さくするには、例えばトップフォイルの両端付近を支えているバンプフォイル（バックフォイル）の山を無くす方法が考えられる。しかし、バンプフォイルの山を無くすと、山を無くした部位における回転軸の支持剛性が大幅に下がるため、衝撃荷重などによって回転軸が当該部位に向かって動こうとしたときに抑制が効かず、回転軸に設けられたインペラなどの回転部分が静止部（ハウジング）と接触を起こす可能性が高まってしまう。
また、当該部位における回転軸の支持剛性を下げ過ぎないようにするには、当該部位のバンプフォイルを１山のみ低くする方法が考えられる。しかし、低くする量が数十μmのオーダーと小さいため、その製作は極めて困難である。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、トップフォイルに生じる歪みを充分に少なくし、軸受の負荷能力や動特性(剛性と減衰)について設計通りの良好な性能が得られるようにした、ラジアルフォイル軸受を提供することを第１の目的とする。また、回転軸を締め付ける力（局所的なプリロード）が生じるのを防止した、ラジアルフォイル軸受を提供することを第２の目的とする。

本発明のラジアルフォイル軸受は、回転軸に外挿されて該回転軸を支持するラジアルフォイル軸受であって、
前記回転軸に対向して配置される円筒状のトップフォイルと、前記トップフォイルの径方向外側に配置されるバックフォイルと、前記トップフォイル及び前記バックフォイルを内挿した状態に収容する円筒状の軸受ハウジングと、を備え、
前記軸受ハウジングの内周面には、その軸方向に沿って係合溝が形成され、
前記トップフォイルは、矩形状で、一方の辺側に凸部と凹部とを有してなる第１の凹凸部を有し、前記一方の辺と反対の他方の辺側に、前記第１の凹凸部の凸部に対応する位置に凹部を形成し、かつ前記第１の凹凸部の凹部に対応する位置の少なくとも一部に凸部を形成する第２の凹凸部を有する金属箔が、前記第１の凹凸部と前記第２の凹凸部とが重なるように円筒状に巻かれるとともに、前記第１の凹凸部および前記第２の凹凸部における各凸部が、それぞれ対応する前記第２の凹凸部および前記第１の凹凸部における各凹部を通って前記軸受ハウジング側に引き出されて形成され、
前記軸受ハウジング側に引き出された凸部が、それぞれ対応する前記係合溝に係合していることを特徴としている。

このラジアルフォイル軸受にあっては、第１の凹凸部と第２の凹凸部とを有する金属箔を、前記第１の凹凸部と前記第２の凹凸部とが重なるようにして円筒状に巻き、各凹凸部の凸部をそれぞれ軸受ハウジング側に引き出し、これら引き出した凸部を、軸受ハウジングの内周面に形成した係合溝に係合させているので、トップフォイルに対してスポット溶接や曲げ加工を行うことなく、また、両端部から中心部に向かう強い反力を生じさせることなく、トップフォイルを軸受ハウジング内に収容・固定することができる。したがって、トップフォイルに歪みが生じるのを防止し、トップフォイルの歪みを充分に少なくすることができる。

また、前記ラジアルフォイル軸受において、前記トップフォイルには、前記一方の辺側と前記他方の辺側とに、これらの間の中央部に比べて薄厚な薄肉部が形成されていることが好ましい。
このようにすれば、トップフォイルの両端部が弾性変形し易くなり、当該両端部において回転軸を締め付ける力（局所的なプリロード）が生じるのが抑制される。

また、前記ラジアルフォイル軸受において、前記薄肉部は、その外周面が前記中央部の外周面より凹んだ状態に形成されていることが好ましい。
このようにすれば、この薄肉部では、その外周面側を支持するバックフォイルとの間に隙間が形成され、したがって該薄肉部において回転軸を締め付ける力（局所的なプリロード）が生じるのが確実に防止される。

また、前記ラジアルフォイル軸受において、前記係合溝の少なくとも一つは、前記軸受ハウジングの軸方向の全長に渡って形成されることなく、その一部に形成されていることが好ましい。
このようにすれば、トップフォイルと軸受ハウジングとの間で軸方向のずれが生じた際にも、軸受ハウジングの軸方向の一部に形成されている係合溝に係合する凸部が、該係合溝の端部に規制されてその移動が停止させられることにより、それ以上のずれが防止される。したがって、トップフォイルが軸受ハウジングから脱落することが確実に防止される。

本発明のラジアルフォイル軸受によれば、トップフォイルに歪みが生じるのを防止し、トップフォイルの歪みが充分に少なくなるようにしたので、軸受の負荷能力や動特性(剛性と減衰)について、設計通りの良好な性能を得ることができる。

本発明に係るラジアルフォイル軸受が適用されるターボ機械の一例を示す模式図である。 本発明に係るラジアルフォイル軸受の第１実施形態の概略構成を示す図であり、（ａ）はラジアルフォイル軸受の側面図、（ｂ）は（ａ）における軸受ハウジングのＡ−Ａ線矢視断面図、（ｃ）はトップフォイルの展開図、（ｄ）はトップフォイルの展開側面図である。 本発明に係るラジアルフォイル軸受の第２実施形態の概略構成を示す図であり、（ａ）はラジアルフォイル軸受の側面図、（ｂ）は（ａ）における軸受ハウジングのＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｃ）はトップフォイルの展開図、（ｄ）はトップフォイルの展開側面図である。

以下、図面を参照して本発明のラジアルフォイル軸受を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本発明のラジアルフォイル軸受が適用されるターボ機械の一例を示す側面図であり、図１中符号１は回転軸、２は回転軸の先端部に設けられたインペラ、３は本発明に係るラジアルフォイル軸受である。なお、図１では省略してラジアルフォイル軸受を一つしか記載していないが、通常は回転軸１の軸方向にラジアルフォイル軸受が二つ設けられて、回転軸１の支持構造が構成される。したがって、本実施形態においてもラジアルフォイル軸受３が二つ設けられているものとする。

回転軸１には、インペラ２が形成された側にスラストカラー４が固定されており、このスラストカラー４の両側には、このスラストカラー４に対向してそれぞれの側にスラスト軸受５が配置されている。
また、インペラ２は静止側となるハウジング６内に配置されており、ハウジング６との間にチップクリアランス７を有している。
また、回転軸１には、スラストカラー４より中央側に、ラジアルフォイル軸受３が外挿されている。

図２（ａ）〜（ｄ）は、このような構成のターボ機械に適用されたラジアルフォイル軸受の第１実施形態を示す図である。この第１実施形態のラジアルフォイル軸受３は、図２（ａ）に示すように回転軸１に外挿されて該回転軸１を支持する円筒状のもので、回転軸１に対向して配置される円筒状のトップフォイル１０と、該トップフォイル１０の径方向外側に配置されるバックフォイル１１と、該バックフォイル１１の径方向外側に配置される軸受ハウジング１２とを備えて構成されている。

軸受ハウジング１２は、ラジアルフォイル軸受３の最外部を構成する金属製で円筒状のもので、内部にバックフォイル１１およびトップフォイル１０を収容したものである。この軸受ハウジング１２には、その内周面に、該軸受ハウジング１２の軸方向に沿って複数の係合溝１３が形成されている。すなわち、軸受ハウジング１２の内周面を示す図２（ｂ）に示すように、軸受ハウジング１２の内周面には、該軸受ハウジング１２の軸方向の全長に渡って第１係合溝１３ａが形成されている。また、第１係合溝１３ａの側方には、軸受ハウジング１２の軸方向の全長に渡って形成されることなく、その一部のみに、第２係合溝１３ｂが形成されている。

本実施形態においては、第２係合溝１３ｂは第１係合溝１３ａの側方の同一直線上に、二つ形成されている。これら第２係合溝１３ｂのうちの一方は、軸受ハウジング１２の一方の側端から中心側に向かって延びて形成されており、他方は、軸受ハウジング１２の他方の側端から中心側に向かって延びて形成されている。したがって、これら第２係合溝１３ｂは、軸受ハウジング１２の中心側において互いに連通しておらず、これら係合溝１３ｂの中心側には、該溝の中心側を塞ぐ土手部１４が形成されている。なお、係合溝１３ａ、１３ｂの深さは、０．１ｍｍ〜数ｍｍ程度とされる。

図２（ａ）に示すようにバックフォイル１１は、フォイル（薄板）で形成されてトップフォイル１０を弾性的に支持するものである。このようなバックフォイル１１としては、例えばバンプフォイルや、特開２００６−５７６５２号公報や特開２００４−２７０９０４号公報などに記載されているスプリングフォイル、特開２００９−２９９７４８号公報などに記載されているバックフォイルなどが用いられる。本実施形態では、バックフォイル１１としてバンプフォイルを用いている。ただし、前記のスプリングフォイルやバックフォイルを、本発明のバックフォイルとして用いてもよいのはもちろんである。

バンプフォイル（バックフォイル）１１は、図２（ａ）に示すようにフォイル（薄板）が波板状に成形され、さらに軸受ハウジング１２の内周面に沿って円筒状に形成配置されたものである。ただし、本実施形態においては、このバンプフォイル１１はその両端部間を所定間隔あけた状態に配設されている。すなわち、このバンプフォイル１１は、軸受ハウジング１２の内周面上を、前記係合溝１３、１３上及びこれらの間を覆うことなく、その他の面上のみを覆って配置されている。

また、波板状に成形されたバンプフォイル１１は、ラジアルフォイル軸受３の周方向に沿って、軸受ハウジング１２と接する谷部と、トップフォイル１０に接する山部とを交互に形成している。これによってバンプフォイル１１は、特にトップフォイル１０に接する山部により、トップフォイル１０を弾性的に支持している。また、ラジアルフォイル軸受３の軸方向に、山部や谷部による流体の通路を形成している。
なお、このバンプフォイル１１は、従来と同様に、スポット溶接等によって軸受ハウジング１２に固定されている。

トップフォイル１０は、バックフォイル（バンプフォイル）１１の内面に沿って円筒状に巻かれたもので、一方の端部側に形成された凸部１５ａと、他方の端部側に形成された凸部１５ｂとが、それぞれ軸受ハウジング１２に形成された前記係合溝１３に係合するよう配設されたものである。このトップフォイル１０は、その展開図である図２（ｃ）に示すように、軸受周方向を長辺とし、軸受長方向を短辺とする矩形状の金属箔が、その側面図である図２（ｄ）中の矢印方向（長辺の長さ方向：軸受周方向）に円筒状に巻かれて、形成されたものである。

このトップフォイル１０には、図２（ｃ）に示したように、一方の辺側（短辺側）に一つの凸部１５ａと二つの凹部１６ａとを有してなる第１の凹凸部１７ａが形成され、前記一方の辺（短辺）と反対の他方の辺側（短辺側）に、二つの凸部１５ｂと一つの凹部１６ｂとを有してなる第２の凹凸部１７ｂが形成されている。第２の凹凸部１７ｂの凹部１６ｂは第１の凹凸部１７ａの凸部１５ａに対応して形成され、第１の凹凸部１７ａの凹部１６ａは第２の凹凸部１７ｂの凸部１５ｂに対応して形成されている。

すなわち、第２の凹凸部１７ｂの凹部１６ｂは、第１の凹凸部１７ａと第２の凹凸部１７ｂとが重なるようにトップフォイル１０を円筒状に巻いた際、該凹部１６ｂ内を凸部１５ａが通り抜けるように形成されている。同様に、第１の凹凸部１７ａの凹部１６ａは、トップフォイル１０を円筒状に巻いた際、該凹部１６ａ内を凸部１５ｂがそれぞれ通り抜けるように形成されている。

このようにして凹部１６ｂ、１６ａを通り抜けた凸部１５ａ、１５ｂは、図２（ａ）に示すようにそれぞれ軸受ハウジング１２側に引き出され、その先端部が軸受ハウジング１２の前記係合溝１３に係合させられる。これにより、トップフォイル１０はその周方向への移動が規制され、その移動量が僅かとなるように配設されている。

すなわち、凸部１５ａ、１５ｂは、その先端が係合溝１３の側壁面や底面に強く突き当てられることなく、近接する程度となるように配設される。したがって、回転軸１の定常運転時には、凸部１５ａ、１５ｂは係合溝１３から大きな反力を受けないため、トップフォイル１０は歪みを生じないようになっている。また、ラジアルフォイル軸受３に回転軸１の軸ぶれなどによる不測の外力が加わった際にも、トップフォイル１０は軸受ハウジング１２内を回転することなく、さらに、軸受ハウジング１２と回転軸１との間から脱落しないようになっている。

つまり、不測の外力が加わった際には、凸部１５ａ、１５ｂが係合溝１３の側壁面や底面に係止することにより、これら凸部１５ａ、１５ｂが係合溝１３から外れてしまうことがなく、したがってトップフォイル１０が回転したり、過剰に変形して前記凸部１５ａ、１５ｂが凹部１６ｂ、１６ａから抜け出てしまい、トップフォイル１０が軸受ハウジング１２から脱落してしまうようなことが防止されている。

また、図２（ｂ）中二点鎖線で示すように、特に第２係合溝１３ｂに係合する凸部１５ｂは、第２係合溝１３ｂによって軸方向中心側（内側）への移動が規制されている。すなわち、第２係合溝１３ｂには、軸受ハウジング１２の中心側に土手部１４が形成されているため、トップフォイル１０と軸受ハウジング１２との間で軸方向のずれが生じた際にも、二つの凸部１５ｂのいずれかが係合溝１３ｂの土手部１４に当接してこれに規制されるため、その移動が停止させられる。これにより、トップフォイル１０は軸受ハウジング１２から外に飛び出すことが防止されている。

また、トップフォイル１０は、図２（ｄ）に示すように、第１の凹凸部１７ａを形成した側（一方の辺側）と第２の凹凸部１７ｂを形成した側（他方の辺側）とに、これらの間の中央部に比べて薄厚（薄肉）な薄肉部１８が形成されている。これら薄肉部１８は、図２（ａ）に示すように、その外周面（バンプフォイル１１側の面）が前記中央部の外周面より凹んだ状態となるよう、薄厚化（薄肉化）されて形成されている。

薄肉部１８を形成するには、例えばエッチング加工によってトップフォイル１０の両端部を、十μmオーダーでコントロールして所望の厚さ（薄さ）に形成する。具体的には、軸受径φ３５ｍｍとした場合、トップフォイル１０の厚さを１００μｍとすると、薄肉部１８の厚さは８０μｍ程度となるようにする。なお、このようなエッチング加工では、曲げ加工などに比べてトップフォイル１０に生じる応力が極めて小さく、したがってトップフォイル１０に歪みが生じることもほとんどない。
また、図２（ｄ）に示す、薄肉部１８の周方向の長さＬは、図２（ａ）に示すように、周方向に隣り合う二つの係合溝１３と、バンプフォイル１１の端部の山一つ分までに対応する長さとされる。

このようにトップフォイル１０の両端部に薄肉部１８を形成したことにより、これら両端部（薄肉部１８）は弾性変形し易くなり、したがってこれら両端部は軸受ハウジング１２の内周面を構成する曲面に倣って曲面となる。これにより、トップフォイル１０は、その両端部においても回転軸１を締め付ける力（局所的なプリロード）がほとんど発生しないようになる。

また、トップフォイル１０の両端部の外周面を、前記中央部の外周面より凹んだ状態となるように薄厚化して薄肉部１８を形成しているので、その外周面側を支持するバックフォイル１１との間において、その端部の山一つ分との間に隙間が形成される。これにより、該薄肉部１８においては、回転軸１を締め付ける力（局所的なプリロード）が生じるのが確実に防止される。なお、薄肉部１８の周方向の長さＬについては、図２（ａ）に示した例に代えて、周方向に隣り合う二つの係合溝１３と、バンプフォイル１１の端部の山三つ分ぐらいまでに対応する長さとしてもよい。

次に、このような構成からなるラジアルフォイル軸受３の作用について説明する。
回転軸１が停止した状態では、トップフォイル１０はバックフォイル１１によって回転軸１側に付勢されることで回転軸１に密着している。なお、本実施形態では、トップフォイル１０の両端部が薄肉部１８となっているので、これら薄肉部１８では回転軸１を締め付ける力（局所的なプリロード）がほとんど生じないようになっている。

そして、回転軸１を図２（ａ）中の矢印Ｐ方向に始動させると、最初は低速で回転を始め、その後徐々に加速して高速で回転する。すると、図２（ａ）中矢印Ｑで示すように、トップフォイル１０の一端（凸部１５ａ）とバンプフォイル１１の一端との間から周囲流体が引き入れられ、トップフォイル１０と回転軸１との間に流入する。これにより、トップフォイル１０と回転軸１との間に流体潤滑膜が形成される。

その際、流体潤滑膜が形成されるまでの過渡状態においては、回転軸１とトップフォイル１０との間に固体摩擦が生じ、これが始動時の抵抗になる。しかし、前記したようにトップフォイル１０の両端部でプリロードが生じなくなっていることや、周囲流体が流入する側のトップフォイル１０が薄肉部１８となっていて柔らかくなっており、トップフォイル１０と回転軸１との間が開口し易くなっていることにより、回転軸１が始動すると早期に流体潤滑膜が形成され、回転軸１はトップフォイル１０に対して非接触状態で回転するようになる。

このようなラジアルフォイル軸受３にあっては、凹部１６ｂ、１６ａから引き出した凸部１５ａ、１５ｂを、軸受ハウジング１２の内周面に形成した係合溝１３に係合させているので、トップフォイル１０に対してスポット溶接や曲げ加工を行うことなく、また、両端部から中心部に向かう強い反力を生じさせることなく、トップフォイル１０を軸受ハウジング１２内に収容・固定することができる。したがって、トップフォイル１０に歪みが生じるのを防止し、トップフォイル１０の歪みを充分に少なくすることができるため、軸受の負荷能力や動特性(剛性と減衰)について、設計通りの良好な性能を発揮させることができる。

また、トップフォイル１０については、単にエッチング加工による凹凸部１７ａ、１７ｂの形成が増えただけであり、従来のスポット溶接や、歪みを発生させる曲げ加工を無くすことができる。したがって、製作の難易度を低下させ、製造コストを低減化することができる。
また、軸受ハウジング１２に対するトップフォイル１０の溶接が無いため、溶接不良などによる組立て不良や組立てのバラツキが無くなる。したがって、再現性が高くなり、量産性に優れたものとなる。

また、従来のようにトップフォイルの一端側を軸受ハウジングにスポット溶接して止端とし、他端側を自由端としたタイプのものでは、回転軸を逆回転させた際、トップフォイルが回転軸に巻き付くおそれがある。これに対して本実施形態のラジアルフォイル軸受３は、図２（ａ）に示すようにほとんど左右対称となっているため、回転軸１の正回転にも逆回転にも共に対応して同等に機能するようになる。したがって、回転軸が逆回転する回転機械にも適用可能となる。

また、トップフォイル１０の両端部に薄肉部１８を形成しているので、トップフォイル１０は、前記したようにこれら両端部においても回転軸１を締め付ける力（局所的なプリロード）が発生しないようになる。したがって、プリロードによって始動トルクが高くなったり、運転中の発熱が設定以上に高くなることを防止することができる。
また、トップフォイル１０の両端部に薄肉部１８を形成しているので、例えば従来のようにトップフォイルの両端部を軸受ハウジングの内曲面（内周面）になじませるための、熱処理工程が不要になる。
さらに、トップフォイル１０の両端部に薄肉部１８を形成したことで、周囲流体が流入する側のトップフォイル１０の端部側(従来型の自由端側に相当)が柔らかくなっているため、前記したように周囲流体がトップフォイル１０と回転軸１との間に流入し易くなる。したがって、より低い回転数で流体潤滑膜が形成されるようになり、始動性が向上する。

次に、本発明のラジアルフォイル軸受の第２実施形態を説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は、図１に示したターボ機械に適用されたラジアルフォイル軸受の第２実施形態を示す図であり、図３（ａ）中符号２０はラジアルフォイル軸受である。このラジアルフォイル軸受２０が図２（ａ）に示したラジアルフォイル軸受３と異なるところは、トップフォイルの形状、及びこれに対応する軸受ハウジングの係合溝の形状である。

すなわち、本実施形態のラジアルフォイル軸受２０のトップフォイル２１は、図３（ｃ）に示すように、一方の辺側（短辺側）に一つの凸部２２ａと一つの凹部２３ａとを有してなる第１の凹凸部２４ａが形成され、前記一方の辺（短辺）と反対の他方の辺側（短辺側）に、一つの凸部２２ｂと一つの凹部２３ｂとを有してなる第２の凹凸部２４ｂが形成されている。第２の凹凸部２４ｂの凹部２３ｂは、第１の凹凸部２４ａの凸部２２ａに対応して形成され、第１の凹凸部２４ａの凹部２３ａは、第２の凹凸部２４ｂの凸部２２ｂに対応して形成されている。

すなわち、第２の凹凸部２４ｂの凹部２３ｂは、第１の凹凸部２４ａと第２の凹凸部２４ｂとが重なるようにトップフォイル２１を円筒状に巻いた際、該凹部２３ｂ内を凸部２２ａが通り抜けるように形成されている。同様に、第１の凹凸部２４ａの凹部２３ａは、トップフォイル２１を円筒状に巻いた際、該凹部２３ａ内を凸部２２ｂが通り抜けるように形成されている。なお、本実施形態では、凹部２３ｂ、２３ａの幅が、対応する凸部２２ａ、２２ｂの幅より充分広くなるように形成されている。

また、軸受ハウジング２５の内周面には、図３（ａ）に示すようにこのような凸部２２ａ、２２ｂの配置に対応して、係合溝２６が形成されている。すなわち、軸受ハウジング２５の内周面を示す図３（ｂ）に示すように、軸受ハウジング２５の内周面には、軸方向の全長に渡って形成されることなく、その一部にのみ形成された二つの係合溝２６が形成されている。

これら係合溝２６のうちの一方は、軸受ハウジング１２の一方の側端から中心側に向かって延びて形成されており、他方は、軸受ハウジング１２の他方の側端から中心側に向かって延びて形成されている。ただし、これら係合溝２６は、同一直線上に配置されることなく、所定間隔をあけた異なる直線上にそれぞれ配置されている。

このような構成のラジアルフォイル軸受２０にあっても、図２に示したラジアルフォイル軸受３と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、凹部２３ｂ、２３ａから引き出した凸部２２ａ、２２ｂを、軸受ハウジング２５の内周面に形成した係合溝２６に係合させているので、トップフォイル２１に対してスポット溶接や曲げ加工を行うことなく、また、両端部から中心部に向かう強い反力を生じさせることなく、トップフォイル２１を軸受ハウジング２１内に収容・固定することができる。したがって、トップフォイル２１に歪みが生じるのを防止し、トップフォイル２１の歪みを充分に少なくすることができるため、軸受の負荷能力や動特性(剛性と減衰)について、設計通りの良好な性能を発揮させることができる。

また、トップフォイル２１の両端部に薄肉部１８を形成しているので、トップフォイル２１は、前記したようにこれら両端部においても回転軸１を締め付ける力（局所的なプリロード）が発生しないようになる。したがって、プリロードによって始動トルクが高くなったり、運転中の発熱が設定以上に高くなることを防止することができる。

また、図３（ｂ）中二点鎖線で示すように、係合溝２６に係合する凸部２２ａ、２２ｂの、軸方向中心側（内側）への移動を、係合溝２６の土手部１４によって規制しているので、トップフォイル２１が軸受ハウジング２５から外に飛び出すことを防止することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では第１の凹凸部、第２の凹凸部を、それぞれ一つ又は二つの凸部と凹部とによって形成したが、これら凸部と凹部の数については、三つ以上であってもよい。
また、薄肉部１８については、例えばその表裏両面をエッチング加工し、薄厚（薄肉）に形成してもよい。

１…回転軸、３…ラジアルフォイル軸受、１０…トップフォイル、１１…バックフォイル（バンプフォイル）、１２…軸受ハウジング、１３…係合溝、１３ａ…第１係合溝、１３ｂ…第２係合溝、１４…土手部、１５ａ、１５ｂ…凸部、１６ａ、１６ｂ…凹部、１７ａ…第１の凹凸部、１７ｂ…第２の凹凸部、１８…薄肉部、２０…ラジアルフォイル軸受、２１…トップフォイル、２２ａ、２２ｂ…凸部、２３ａ、２３ｂ…凹部、２４ａ…第１の凹凸部、２４ｂ…第２の凹凸部、２５…軸受ハウジング、２６…係合溝

Claims (4)

1. 回転軸に外挿されて該回転軸を支持するラジアルフォイル軸受であって、
   前記回転軸に対向して配置される円筒状のトップフォイルと、前記トップフォイルの径方向外側に配置されるバックフォイルと、前記トップフォイル及び前記バックフォイルを内挿した状態に収容する円筒状の軸受ハウジングと、を備え、
   前記軸受ハウジングの内周面には、その軸方向に沿って係合溝が形成され、
   前記トップフォイルは、矩形状で、一方の辺側に凸部と凹部とを有してなる第１の凹凸部を有し、前記一方の辺と反対の他方の辺側に、前記第１の凹凸部の凸部に対応する位置に凹部を形成し、かつ前記第１の凹凸部の凹部に対応する位置の少なくとも一部に凸部を形成する第２の凹凸部を有する金属箔が、前記第１の凹凸部と前記第２の凹凸部とが重なるように円筒状に巻かれるとともに、前記第１の凹凸部および前記第２の凹凸部における各凸部が、それぞれ対応する前記第２の凹凸部および前記第１の凹凸部における各凹部を通って前記軸受ハウジング側に引き出されて形成され、
   前記軸受ハウジング側に引き出された凸部が、それぞれ対応する前記係合溝に係合していることを特徴とするラジアルフォイル軸受。
2. 前記トップフォイルには、前記一方の辺側と前記他方の辺側とに、これらの間の中央部に比べて薄厚な薄肉部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のラジアルフォイル軸受。
3. 前記薄肉部は、その外周面が前記中央部の外周面より凹んだ状態に形成されていることを特徴とする請求項２記載のラジアルフォイル軸受。
4. 前記係合溝の少なくとも一つは、前記軸受ハウジングの軸方向の全長に渡って形成されることなく、その一部に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のラジアルフォイル軸受。
   

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