JP2014020463A - 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て軸受の負荷能力や動特性について良好な性能が得られ、さらに減衰効果が向上した、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９と、中間フォイル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の両側面には、それぞれ、軸受ハウジング１２の内周縁から外周縁に向かって延びる係合凹部３５が互いに対向して形成され、かつ、これら係合凹部３５の対が軸受ハウジング１２の周方向に複数形成されている。中間フォイル１０は、軸受ハウジング１２の周方向に沿って配置された複数の中間フォイル片１０ａを有して構成されている。中間フォイル片１０ａには、それぞれ係合凹部３５に係合する係合突片１０ｂが形成されている。
【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。

また、一部のフォイル軸受では、「フォイル間摩擦による減衰効果の向上」や「トップフォイルの剛性の補強」などを目的として、トップフォイルとバックフォイルとの間に中間フォイルを挿入している（例えば、特許文献１参照）。

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、中間フォイルも、通常はトップフォイルやバンプフォイルと同様に軸受ハウジングを１周するように配置され、その一端部が溶接によって軸受ハウジングに固定されている。
また、溶接に代えて機械的に固定を行うべく、トップフォイルやバックフォイル（バンプフォイル）の端部を曲げ加工によって折り曲げ、この折り曲げ部を軸受ハウジングに形成した係合溝に係合させた構造のものも知られている（例えば、特許文献２〜４参照）。

米国特許第５９０２０４９号明細書 特開２０１１−０３３１７６号公報 特開２０１１−０１７３８５号公報 特開２００２−０６１６４５号公報

しかし、軸受ハウジングへのバックフォイル(バンプフォイル)の固定を溶接で行うと、入熱によってバックフォイルや軸受ハウジングが変形し、この影響を受けてトップフォイルに歪みが生じてしまう。同様に、中間フォイルの固定を溶接で行っても、トップフォイルに歪みが生じてしまう。すなわち、溶接によって中間フォイルに歪みが生じると、これの上に配置されるトップフィルにも中間フォイルの歪みが反映され、歪みが生じてしまう。また、トップフォイルと中間フォイルとを重ねて一括して溶接する場合にも、やはり下地となる中間フォイルの歪みがトップフォイルに反映され、トップフォイルの歪み量が大きくなってしまう。

また、前記特許文献２〜４のものでも、トップフォイルやバックフォイルを曲げ加工しているため、トップフォイルに歪みが生じてしまう。すなわち、トップフォイル及びバックフォイルの曲げ加工によってそれぞれに歪みが生じるが、バックフォイルはトップフォイルを支持しているため、バックフォイルの歪みがトップフォイルに影響し、トップフォイルの歪みがより大きくなってしまう。

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可能性がある。

また、従来では中間フォイルを用いた場合、軸受ハウジングを１周するように中間フォイルを配置している。しかし、１周巻いて配置すると、中間フォイルとバックフォイルとの間や中間フォイルとトップフォイルとの間での摩擦による拘束箇所が増え、滑りが起こり難くなる。ところが、このように滑りが起こり難くなると、滑りによって生じる摩擦による減衰効果が低くなると考えられる。

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て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なり、さらにフォイル間摩擦によって減衰効果が向上した、ラジアルフォイル軸受を提供することを目的とする。

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中間フォイルと、前記中間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、前記中間フォイル、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両側面には、それぞれ、該軸受ハウジングの内周縁から外周縁に向かって延びる係合凹部が互いに対向して形成され、かつ、該係合凹部の対が前記軸受ハウジングの周方向に複数形成され、
前記中間フォイルは、前記軸受ハウジングの周方向に沿って配置された複数の中間フォイル片を有して構成され、
前記中間フォイル片には、それぞれ前記係合凹部に係合する係合突片が形成されていることを特徴とする。

このラジアルフォイル軸受にあっては、中間フォイルを、軸受ハウジングの周方向に沿って配置された複数の中間フォイル片によって構成しているので、単一の中間フォイルが軸受ハウジングを１周巻くように配置される場合に比べ、フォイル間での摩擦による拘束箇所が減少し、各中間フォイル片とバックフォイルやトップフォイルとの間で滑りが起こり易くなる。したがって、滑ることで生じる摩擦による減衰効果が高くなる。
また、軸受ハウジングの両側面に形成した係合凹部に、中間フォイル片に形成した係合突片を係合させるようにしたので、各中間フォイル片に対してスポット溶接や大きな曲げ加工を行うことなく、該中間フォイル片からなる中間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、中間フォイルのスポット溶接や、中間フォイルの歪みの影響によりトップフォイルに歪みが生じるのが防止され、トップフォイルの歪みが充分に少なくなる。また、中間フォイルの溶接を不要にしたため、溶接不良による組立て不良や組立てのバラツキを無くすことができる。さらに、中間フォイル片が破損したり消耗した際、中間フォイル全体を交換することなく、破損または消耗したパーツ（中間フォイル片）のみを交換すればよくなる。

また、前記ラジアルフォイル軸受において、前記バックフォイルは、前記軸受ハウジングの周方向に沿って配置された複数のバックフォイル片を有して構成され、前記中間フォイル片の前記係合突片は、前記複数のバックフォイル片間に形成された隙間を通って前記係合凹部に係合することが好ましい。
バックフォイルは、中間フォイルを介してトップフォイルを弾性的に支持するため、トップフォイルから荷重を受けた際には、その周方向に変形することでトップフォイルの撓みを許容し、これを支持する。しかし、バックフォイルは周方向に変形する際、軸受ハウジングとの間の摩擦の影響を受けるため、自由端側では変形し易いものの、固定端側では変形し難くなっている。そのため、自由端側と固定端側とでは支持剛性に差が生じてしまい、軸受全体として均一な支持剛性が得られにくくなってしまう。
そこで、バックフォイルを、軸受ハウジングの周方向に沿って配置された複数のバックフォイル片によって構成しているので、バックフォイル片における固定端と自由端との間の距離が短くなり、前述した自由端側と固定端側との間の支持剛性の差が小さくなる。したがってバックフォイル全体での支持剛性のバラツキが少なくなる。
また、このようにバックフォイルを複数のバックフォイル片によって構成しているので、中間フォイル片の係合突片をこれらの間に形成される隙間に通すことにより、該係合突片を係合凹部に容易に係合することができる。

また、前記ラジアルフォイル軸受において、前記軸受ハウジングの内周面には、対向する前記係合凹部間に、該係合凹部に連通して該係合凹部より軸受ハウジングの外周縁側に向かう深さが浅い係合溝が形成され、前記係合凹部および前記係合溝には、前記係合凹部に係合する一対の係合アームと、前記係合溝に係合するとともに前記一対の係合アーム間を連結する連結部と、を有し、かつ、前記一対の係合アームの、前記係合凹部に係合する側と反対の側が、前記軸受ハウジングの内周面より突出する係合凸部とされた係止部材が係止し、前記バックフォイルの両側周縁部には、それぞれ、前記係合凸部に係合する係合切欠が形成され、前記中間フォイル片の前記係合突片は、前記バックフォイルの前記係合切欠を通って前記係合凹部に係合することが好ましい。
このようにすれば、軸受ハウジングの内周面の両側端部にそれぞれ設けた係合凸部に、バックフォイルの両側周縁部にそれぞれ形成した係合切欠を係合させることにより、バックフォイルを軸受ハウジングに固定するので、バック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、バック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、バックフォイルのスポット溶接や、バックフォイルの歪みの影響によりトップフォイルに歪みが生じるのが防止され、トップフォイルの歪みが充分に少なくなる。また、バックフォイルの溶接を不要にしたため、溶接不良による組立て不良や組立てのバラツキを無くすことができる。
また、中間フォイル片の係合突片を、バックフォイルの係合切欠を通って係合凹部に係合するようにしたので、該係合突片を係合凹部に容易に係合することができる。
さらに、係止部材の係合アームと中間フォイル片の係合突片とを共に係合凹部に係合させるようにしたので、前記係合アーム、前記係合突片が係合する箇所をそれぞれ別に形成する場合に比べ、軸受ハウジングに対する加工数を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、前記バックフォイルの両側周縁部には、それぞれ、前記係合凹部に連通する係合切欠が形成され、前記中間フォイル片の前記係合突片は、前記バックフォイルの係合切欠を通って前記係合凹部に係合することが好ましい。
このようにすれば、中間フォイル片の係合突片を係合凹部に係合することで、該中間フォイル片だけでなくバックフォイルも軸受ハウジングに固定することができる。
また、このように中間フォイル片によってバックフォイルを軸受ハウジングに固定するので、バック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、バック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、バックフォイルのスポット溶接や、バックフォイルの歪みの影響によりトップフォイルに歪みが生じるのが防止され、トップフォイルの歪みが充分に少なくなる。また、バックフォイルの溶接を不要にしたため、溶接不良による組立て不良や組立てのバラツキを無くすことができる。

なお、前記ラジアルフォイル軸受において前記バックフォイルは、前記軸受ハウジングの周方向に沿って配置された複数のバックフォイル片を有して構成され、前記バックフォイル片には、それぞれ前記係合切欠が形成されていることが好ましい。
このようにすれば、バックフォイル片における固定端と自由端との間の距離が短くなり、前述した自由端側と固定端側との間の支持剛性の差が小さくなる。したがってバックフォイル全体での支持剛性のバラツキが少なくなる。
また、バックフォイル片にそれぞれ係合切欠を形成しているので、中間フォイル片の係合突片をこれら係合切欠に通すことにより、該係合突片を係合凹部に容易に係合することができる。

また、前記ラジアルフォイル軸受において、前記バックフォイル片の係合切欠は、該バックフォイル片の周方向中央部に形成されていることが好ましい。
このようにすれば、各バックフォイル片の、自由端側と固定端側との間の支持剛性の差がさらに小さくなり、したがってバックフォイル全体での支持剛性のバラツキがより少なくなる。

また、前記ラジアルフォイル軸受においては、前記中間フォイルが複数枚重ねられていることが好ましい。
このようにすれば、中間フォイル間の滑りによる摩擦によって得られる減衰効果が加わることにより、ラジアルフォイル軸受による減衰効果がより一層高くなる。

本発明のラジアルフォイル軸受によれば、中間フォイルを、軸受ハウジングの周方向に沿って配置された複数の中間フォイル片によって構成しているので、各中間フォイル片とバックフォイルやトップフォイルとの間で滑りを起こり易くすることができ、したがって滑ることで生じる摩擦による減衰効果を高くすることができる。
また、各中間フォイル片に対してスポット溶接や大きな曲げ加工を行うことなく、中間フォイルを軸受ハウジング内に収容・固定するようにしたので、中間フォイルの歪みの影響によってトップフォイルに歪みが生じるのを防止することができる。したがって、トップフォイルの歪みを充分に少なくし、これによって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）は軸受ハウジングの内周面の要部を示す図である。 （ａ）は図２（ａ）に示したラジアルフォイル軸受の要部分解斜視図、（ｂ）は通し溝に固定具が嵌合している状態を示す平面図、（ｃ）は通し溝に固定具が嵌合している状態を示す側断面図である。 （ａ）は図２（ａ）に示したラジアルフォイル軸受の要部分解斜視図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。 （ａ）は図２（ａ）に示したラジアルフォイル軸受の要部分解斜視図、（ｂ）は中間フォイル片の平面図、（ｃ）は中間フォイル片の側面図、（ｄ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である。 （ａ）は図２（ａ）の要部を平坦化して模式的に示す側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。 （ａ）はトップフォイルの展開図、（ｂ）はトップフォイルの展開側面図である。 図２（ａ）の要部拡大図である。 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）の要部を平坦化して模式的に示す側面図である。 （ａ）は図９（ａ）に示したラジアルフォイル軸受の要部分解斜視図、（ｂ）は図９（ａ）のＤ−Ｄ線矢視断面図である。 本発明に係るラジアルフォイル軸受の第３実施形態を示す図であり、（ａ）はラジアルフォイル軸受の側面図、（ｂ）は（ａ）の要部を平坦化して模式的に示す側面図である。 （ａ）は図１１（ａ）に示したラジアルフォイル軸受の要部分解斜視図、（ｂ）は図１１（ａ）のＥ−Ｅ線矢視断面図である。 第３実施形態のラジアルフォイル軸受の変形例を示す要部分解斜視図である。

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。

「第１実施形態」
図２（ａ）、（ｂ）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９と、該トップフォイル９の径方向外側に配置される中間フォイル１０と、該中間フォイル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、中間フォイル１０、トップフォイル９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の軸方向に沿って通し溝１３が形成されている。すなわち、軸受ハウジング１２の内周面要部を示す図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の軸方向の一端から他端に連続してその全長に通し溝１３が形成されている。通し溝１３は、長さが軸受ハウジング１２の長さと同じで、開口幅が３ｍｍ〜５ｍｍ程度、深さが１．５ｍｍ〜２．５ｍｍ程度に形成されている。

また、通し溝１３の両端部には、該通し溝１３にそれぞれ連通して係止溝１４が形成されている。係止溝１４は、ラジアルフォイル軸受３の要部分解斜視図である図３（ａ）に示すように、軸受ハウジング１２の両側面がそれぞれ切り欠かれて形成されたもので、該軸受ハウジング１２の厚さ方向に沿って内周縁から外周縁に向かって形成されている。なお、本実施形態では、係止溝１４を通し溝１３に確実に連通させるべく、係止溝１４の幅を、通し溝１３の幅に比べて十分に広く形成している。

また、通し溝１３には、その両内側面にそれぞれ係止凹部１５が形成されている。これら係止凹部１５は、通し溝１３の長さ方向に沿ってその全長に形成された溝状のもので、本実施形態では、最大深さが０．２〜０．３ｍｍ程度の断面Ｕ字状（半円弧状）に形成されている。また、これら係止凹部１５は、通し溝１３の開口側、例えば軸受ハウジング１２の内周面から１ｍｍ以内の深さ位置に形成されている。これにより、係止凹部１５は、後述するようにトップフォイル９の凸部の先端部を係止できるようになっている。

ここで、これら通し溝１３および係止凹部１５を形成するには、ワイヤカット放電加工が好適に用いられる。すなわち、通し溝１３や溝状の係止凹部１５のように、軸受ハウジング１２の軸方向の一端から他端にかけて連続する溝を形成する場合には、ワイヤカット放電加工によってその断面形状の外形をなぞるようにワイヤを移動させることにより、各溝を容易にかつ精度良く形成することができる。特に本実施形態では、通し溝１３とその両側面の係止凹部１５とを、一連の加工で容易に形成することができるため、このようにワイヤカット放電加工を採用することにより、通し溝１３や係止凹部１５の加工コストを充分低く抑えることができる。

また、係止溝１４についても、軸受ハウジング１２の外面側から内面側にかけて連続する溝を形成するため、ワイヤカット放電加工を採用することによってその加工コストを充分低く抑えることができる。ただし、係止溝１４については、特にその加工精度を必要としないことなどから、エンドミルによる切削加工などを採用することもできる。

このような通し溝１３および係止溝１４には、固定具１６が嵌め込まれて係止している。固定具１６は、図３（ａ）、および通し溝１３と固定具１６の平面図である図３（ｂ）、通し溝１３と固定具１６の側断面図である図３（ｃ）に示すように、通し溝１３に嵌め込まれて収容される棒状（四角柱状）の基部１７と、基部１７の両端部に形成されて前記係止溝１４、１４に係止する一対の折曲片１８、１８と、基部１７の中央部に形成されて折曲片１８と反対の側に突出する二つの隔壁片１９と、を有して構成されている。

基部１７は、高さが０．５〜１．５ｍｍ程度に形成されたもので、その上面（隔壁片１９側の面）が通し溝１３の開口より１ｍｍ程度沈み込むように形成されている。折曲片１８は、通し溝１３の底面と軸受ハウジング１２の外周面との間の距離にほぼ等しい長さに形成されており、これによって係止溝１４に充分な面積で当接するともに、軸受ハウジング１２の外周面から突出しないようになっている。

ここで、これら折曲片１８、１８と、通し溝１３に連通して設けられた係止溝１４、１４とにより、規制部が形成されている。すなわち、一対の折曲片１８、１８がそれぞれ通し溝１３の両端部に設けられた係止溝１４、１４に係止し、したがって一対の折曲片１８、１８で軸受ハウジング１２を挟持することより、固定具１６は通し溝１３の長さ方向（軸受ハウジング１２の軸方向）に移動するのが規制され、クリアランス分を除いて実質的に移動しないようになっている。

隔壁片１９は、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように基部１７をほぼ三等分し、したがって通し溝１３をほぼ三等分する二つの位置に形成されたもので、高さが、通し溝１３の開口位置と同じレベルになるか、通し溝１３より少し突出する程度に形成されている。例えば、バックフォイル１１の高さの半分程度、突出するようにしてもよい。このような隔壁片１９によって通し溝１３がその長さ方向にほぼ三分割されることにより、通し溝１３内には固定具１６によって三つの係合溝２０が形成される。

すなわち、固定具１６を軸受ハウジング１２の内周面側から係止溝１４および通し溝１３に嵌め込み、係止させることにより、三つの係合溝２０を容易に形成することができる。これら係合溝２０は、その深さがほぼ１ｍｍ程度となっており、その両内側面に、前記係止凹部１５を開口させている。
なお、固定具１６は、例えば厚さが３〜４ｍｍ程度のステンレス等からなる金属板をワイヤカット放電加工することにより、形成することができる。

また、図２（ａ）に示すように軸受ハウジング１２には、後述するバックフォイル１１を係止させるための係合凸部３３ａが、係止部材３０によって形成されている。すなわち、ラジアルフォイル軸受３の要部分解斜視図である図４（ａ）に示すように、軸受ハウジング１２の両側面には、それぞれ、該軸受ハウジング１２の内周縁から外周縁に向かって延びる溝状の第１係合凹部３１が互いに対向して形成されている。第１係合凹部３１は、図２（ａ）に示すように本実施形態では軸受ハウジング１２の側面をその周方向にほぼ３分割する位置に、それぞれ形成されている。そして、これら第１係合凹部３１には前記係止部材３０が係止している。なお、本実施形態では、軸受ハウジング１７の一方の側面から見て前記３箇所の第１係合凹部３１のうちの２箇所の第１係合凹部３１、３１間に、前記通し溝１３が配置されている。

また、軸受ハウジング１２の内周面には、図４（ａ）に示すように対向する第１係合凹部３１、３１間に、該第１係合凹部３１、３１に連通する溝３２が形成されている。溝３２は、その深さが、第１係合凹部３１の深さ、すなわち軸受ハウジング１２の外面側に向かう深さ（本実施形態では軸受ハウジング１２の厚さに等しくなっている）より浅くなっている。これにより、本実施形態では、第１係合凹部３１と溝３２との間に段差部（図示せず）が形成されている。

そして、これら第１係合凹部３１、３１および溝３２には、係止部材３０が係止している。係止部材３０は、第１係合凹部３１、３１に係合する一対の係合アーム３３と、これら係合アーム３３、３３間を連結する連結部３４と、を有してＨ字状に形成されたものである。連結部３４は、図２（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である図４（ｂ）に示すように、前記溝３２に係合して該溝３２内に収容され、該溝３２の外側に突出しないように形成されている。具体的には、溝３２の深さが１ｍｍ〜２ｍｍ程度となっており、したがって連結部３４の高さも１ｍｍ〜２ｍｍ程度となっている。

一対の係合アーム３３は、連結部３４に対して上下方向に延出して形成されたもので、これによって前記したように係止部材３０をＨ字状に形成している。これら係合アーム３３の上側に延出した部分、すなわち第１係合凹部３１に係合する側と反対の側は、軸受ハウジング１２の内周面より突出することにより、後述するバックフォイル片１１ａの係合切欠１１ｄに係合する係合凸部３３ａとなっている。

また、係合アーム３３の下側に延出した部分は、前述した第１係合凹部３１と溝３２との間の段差部に係止している。これにより、係止部材３０は軸受ハウジング１２に対し、その軸方向への移動が規制されている。

なお、係止部材３０の係合アーム３３や連結部３４は、図４（ａ）に示したように四角柱状であっても、また、円柱状（丸棒状）であってもよく、その太さは０．３〜０．５ｍｍ程度となっている。このような係止部材３０は、例えば厚さが０．５ｍｍ未満のステンレス等からなる金属箔をＨ字状にエッチング加工したり、ワイヤカット放電加工することにより、形成することができる。

また、溝３２については、前記通し溝１３と同様にして、ワイヤカット放電加工で形成することができる。さらに、第１係合凹部３１については、前記係止溝１４と同様にして、ワイヤカット放電加工やエンドミルによる切削加工などで加工することができる。すなわち、通し溝１３と溝３２とを、ワイヤカット放電加工によって連続的に加工処理することができ、同様に、係止溝１４と第１係合凹部３１とについても、ワイヤカット放電加工等によって連続的に加工処理することができる。したがって、軸受ハウジング１２について、その加工コストの低減化を図ることが可能になる。
このようにして溝３２、第１係合凹部３１を形成した後、係止部材３０を軸受ハウジング１２の内周面側から第１係合凹部３１および溝３２に嵌め込み、係止させることにより、係合凸部３３ａを容易に形成することができる。

また、図２（ａ）に示すように軸受ハウジング１２には、その両側面に、後述する中間フォイル片１０ａを保持するための第２係合凹部３５が形成されている。第２係合凹部３５は、本発明における係合凹部として機能するもので、ラジアルフォイル軸受３の要部分解斜視図である図５（ａ）に示すように、軸受ハウジング１２の外周縁から内周縁にまで溝状に延びて形成されている。この第２係合凹部３５は、図２（ａ）に示すように軸受ハウジング１２の両側面に、互いに対向して対となって形成されている。本実施形態では、このような第２係合凹部３５が合計三対形成されており、これら第２係合凹部３５は、軸受ハウジング１２の側面をその周方向にほぼ３分割する位置にそれぞれ形成されている。

また、これら第２係合凹部３５は、前記第１係合凹部３１に対して半ピッチずれた状態で、形成配置されている。すなわち、三対の第２係合凹部３５のうちの一つは、通し溝１３の一方の側に配置され、他の二つは、それぞれ隣り合う第１係合凹部３１、３１間の中央部に配置されている。
なお、第２係合凹部３５についても、前記係止溝１４や第１係合凹部３１と同様にして、ワイヤカット放電加工で加工することができる。すなわち、係止溝１４と第１係合凹部３１と第２係合凹部３５について、ワイヤカット放電加工によって連続的に加工処理することができる。したがって、軸受ハウジング１２について、その加工コストの低減化を図ることが可能になる。また、ワイヤカット放電加工に代えてレーザー法を用いることもできる。

バックフォイル１１は、フォイル（薄板）で形成されて中間フォイル１０及びトップフォイル９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。

バックフォイル（バンプフォイル）１１は、本実施形態では軸受ハウジング１２の周方向に沿って配置された３つ（複数）のバックフォイル片１１ａによって構成されている。これらバックフォイル片１１ａは、フォイル（薄板）が波板状に成形され、かつ、側面が全体として略円弧状になるよう成形されたもので、３つが全て同じ形状・寸法に形成されている。したがって、これらバックフォイル片１１ａは、軸受ハウジング１２の内周面をほぼ３分割して配置されている。

また、これらバックフォイル片１１ａは、前記通し溝１３を挟む位置ではある程度の隙間をあけて配置されており、それ以外の位置では、互いの端部が所定の間隔をあけて配置されている。そして、この所定の間隔をあけた位置に、前記の第２係合凹部３５が形成されている。また、通し溝１３を挟む位置にも、該通し溝１３の一方の側に、第２係合凹部３５が形成されている。このような構成によって３つのバックフォイル片１１ａは、全体として略円筒形状に形成されて、中間フォイル１０を介してトップフォイル９の周方向に配置されている。

また、このように波板状に成形されたバックフォイル片１１ａは、図２（ａ）の要部を平坦化して模式的に示す図６（ａ）に示すように、軸受ハウジング１２の周方向に沿って、該軸受ハウジング１２と接する平坦な谷部１１ｂと、中間フォイル１０（中間フォイル片１０ａ）に接する湾曲した山部１１ｃとを交互に形成している。これによってバックフォイル片１１ａは、特に中間フォイル片１０ａ（中間フォイル１０）に接する山部１１ｃにより、該中間フォイル片１０ａを介してトップフォイル９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１１ｃや谷部１１ｂによる流体の通路を形成している。

また、これらバックフォイル片１１ａには、図６（ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である図６（ｂ）に示すように、それぞれの周方向中央部（軸受ハウジング１２の周方向に沿う方向の中央部）の両側周縁部に、係合切欠１１ｄが形成されている。該係合切欠１１ｄは、図６（ａ）に示すようにバックフォイル片１１ａの谷部１１ｂに形成されたもので、山部１１ｃ、１１ｃ間に形成された平坦部からなる谷部１１ｂが、その側周縁から内側に向かって矩形状に切り欠かれて形成されたものである。

該係合切欠１１ｄは、軸受ハウジング１２に設けられた前記係合部材３０の係合凸部３３ａに対応する位置、すなわち係合凸部３３ａと重なる位置に形成されており、その縦横の幅が、係合凸部３３ａに係合するように該係合凸部３３ａの縦横の幅とほぼ同じに形成されている。具体的には、軸受ハウジング１２の周方向に沿う横幅が０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ程度、軸方向に沿う縦幅が１ｍｍ〜２ｍｍ程度となっている。

なお、係合切欠１１ｄの形成については、バリが発生せず、加工による歪みも生じないように、フォイルをエッチング加工や放電加工で行うのが好ましい。すなわち、エッチング加工や放電加工でフォイルに係合切欠１１ｄを形成した後、山部１１ｃや谷部１１ｂを形成するためのプレス成型を行い、バックフォイル片１１ａを形成するのが好ましい。
このような構成のもとに、軸受ハウジング１２の係合凸部３３ａ（係止部材３０の係合アーム３３）には、図４（ａ）および図６（ａ）に示すようにバックフォイル片１１ａの係合切欠１１ｄが係合している。

このように、係合アーム３３の上側に延出した係合凸部３３ａに、バックフォイル片１１ａの係合切欠１１ｄが係合し、その状態で軸受ハウジング１２の内周面上に３つのバックフォイル片１１ａが配置されているので、係止部材３０は特にその連結部３４がバックフォイル片１１ａに押さえられることにより、軸受ハウジング１２から脱落することが防止されている。

図２（ａ）に示すように中間フォイル１０は、３つのバックフォイル片１１ａからなるバックフォイル１１とトップフォイル９との間に配置されたもので、本実施形態では、軸受ハウジング１２の周方向に沿って配置された３つの中間フォイル片１０ａによって構成されている。中間フォイル片１０ａは、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように展開形状が略矩形状に形成されたもので、３つの中間フォイル片１０ａによって略円筒状が形成されるようにそれぞれ所定曲率で湾曲させられたことにより、側面視円弧状の中間フォイル片１０ａに形成されている。また、その一方の短辺側の両端部にそれぞれ二点鎖線で示す突出片が形成され、これら突出片が略直角に折曲されたことにより、係合突片１０ｂが成されている。

そして、このようにして形成された係合突片１０ｂが、図２（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）に示すようにそれぞれ三つのバックフォイル片１１ａ間に形成された隙間を通って軸受ハウジング１２の第２係合凹部３５に係合することにより、中間フォイル片１０ａは、図２（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である図５（ｄ）に示すように、それぞれバックフォイル片１１ａを覆った状態で軸受ハウジング１２に保持されている。このようにして軸受ハウジング１２に保持された中間フォイル片１０ａは、特にその両側に形成された係合突片１０ｂが、軸受ハウジング１２の両側面を挟持するようにして第２係合凹部３５に係合している。したがって、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、中間フォイル片１０ａ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内を軸方向へ移動することがないため、軸受３から脱落しないようになっている。

図２（ａ）に示すようにトップフォイル９は、３つの中間フォイル片１０ａからなる中間フォイル１０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２１ａと、他方の端部側に形成された凸部２１ｂとが、それぞれ軸受ハウジング１２に形成された前記通し溝１３中の係合溝２０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９は、その展開図である図７（ａ）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７（ｂ）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９には、図７（ａ）に示したように、一方の辺側（短辺側）に一つの凸部２１ａと二つの凹部２２ａとを有してなる第１の凹凸部２３ａ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２１ｂと一つの凹部２２ｂとを有してなる第２の凹凸部２３ｂが形成されている。第２の凹凸部２３ｂの凹部２２ｂは第１の凹凸部２３ａの凸部２１ａに対応して形成され、第１の凹凸部２３ａの凹部２２ａは第２の凹凸部２３ｂの凸部２１ｂに対応して形成されている。

すなわち、第２の凹凸部２３ｂの凹部２２ｂは、第１の凹凸部２３ａと第２の凹凸部２３ｂとが重なるようにトップフォイル９を円筒状に巻いた際、該凹部２２ｂ内を凸部２１ａ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２３ａの凹部２２ａは、トップフォイル９を円筒状に巻いた際、該凹部２２ａ内を凸部２１ｂがそれぞれ通り抜けるように形成されている。なお、凸部２１ａ、２１ｂは、その幅が、前記通し溝１３と固定具１６とによって形成された係合溝２０の長さに対応してこれとほぼ一致するように形成されている。

凹部２２ｂ、２２ａを通り抜けた凸部２１ａ、２１ｂ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２０に係合させられる。本実施形態では、図２（ａ）の要部拡大図である図８に示すように、凸部２１ａ、２１ｂはその先端部がそれぞれ通し溝１３中の係合溝２０内に入れられて係合させられた後、さらに係止凹部１５内に入れられ、ここに係止させられている。これにより、トップフォイル９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２１ａ、２１ｂは、その先端が係止凹部１５の内面に強く突き当てられることなく、先端部側面が係止凹部１５の内面に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２１ａ、２１ｂは係止凹部１５又は係合溝２０から大きな反力を受けないため、トップフォイル９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９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２１ａ、２１ｂが係止凹部１５の内面に強く係止することにより、これら凸部２１ａ、２１ｂが係止凹部１５から外れ、さらに係合溝２０からも外れてしまうことがなく、したがってトップフォイル９が回転したり、過剰に変形して前記凸部２１ａ、２１ｂが凹部２２ｂ、２２ａから抜け出てしまい、トップフォイル９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、凸部２１ａ、２１ｂは、係合溝２０を区画する固定具１６の隔壁片１９により、軸方向への移動が規制されている。すなわち、凸部２１ａはその両側が隔壁片１９によって規制されることにより、該凸部２１ａを形成した第１の凹凸部２３ａ側は軸方向への移動が規制されている。また、二つの凸部２１ｂは、それぞれその片側が隔壁片１９によって規制され、かつ互いに逆方向に規制されることにより、これら二つの凸部２１ｂを形成した第２の凹凸部２３ｂ側も、軸方向への移動が規制されている。このようにトップフォイル９は、軸受ハウジング１２の軸方向への移動が規制されているため、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９は、図７（ｂ）に示すように、第１の凹凸部２３ａを形成した側（一方の辺側）と第２の凹凸部２３ｂ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２４が形成されている。これら薄肉部２４は、図２（ａ）に示すように、その外周面（軸受ハウジング１２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２４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９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９の厚さを１００μｍとすると、薄肉部２４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９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９に歪みが生じることもほとんどない。
また、図７（ｂ）に示す、薄肉部２４の周方向の長さＬは、図２（ａ）に示すように通し溝１３と、バンプフォイル（バックフォイル）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９の両端部に薄肉部２４を形成したことにより、これら両端部（薄肉部２４）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９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９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２４を形成しているので、中間フォイル１０を介して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２４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２４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、通し溝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９はバックフォイル１１（３つのバックフォイル片１１ａ）によって中間ファイル１０（３つの中間フォイル片１０ａ）を介して回転軸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９の両端部が薄肉部２４となっているので、これら薄肉部２４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９、中間フォイル１０、バンプフォイル１１のそれぞれの一端側から周囲流体が引き入れられ、トップフォイル９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９と回転軸１との間に流体潤滑膜が形成される。

この流体潤滑膜の膜圧は、トップフォイル９に作用し、該トップフォイル９に接する中間フォイル１０を介してバックフォイル片１１ａの個々の山部１１ｃを押圧する。すると、バックフォイル片１１ａは中間フォイル１０に押圧されることにより、その山部１１ｃが押し広げられ、これによってバックフォイル片１１ａは軸受ハウジング１２上をその周方向に動こうとする。すなわち、バックフォイル片１１ａ（バックフォイル１１）は、中間フォイル１０を介してトップフォイル９を弾性的に支持するため、トップフォイル９から荷重を受けた際にはその周方向に変形することで、トップフォイル９や中間フォイル１０の撓みを許容し、これを支持する。

しかし、図４（ａ）、（ｂ）に示すようにバックフォイル片１１ａには、その側周縁部に設けられた係合切欠１１ｄに係止部材３０の係合凸部３３ａが係合しており、これによってバックフォイル片１１ａは、軸受ハウジング１２の内周面上で周方向に回ることが防止されている。したがって、バックフォイル片１１ａの個々の山部１１ｃは、係合凸部３３ａが係合している係合切欠１１ｄを固定点（固定端）として周方向に変形する（動く）ものの、バックフォイル片１１ａ自体はその中心が定位置からずれることはない。

また、バックフォイル片１１ａは周方向に変形する（動く）際、軸受ハウジング１２や中間フォイル１０との間の摩擦の影響を受けるため、その両端部、すなわち自由端側では変形し易い（動き易い）ものの、前記固定点（固定端）側では変形し難くなっている。そのため、自由端側と固定端側とでは、バックフォイル片１１ａによる支持剛性に差が生じる。

しかし、本実施形態では、バックフォイル１１を３つのバックフォイル片１１ａに分割しているため、バックフォイル１１を単一のフォイルで形成した場合に比べ、固定端と自由端との間の距離が短くなっていることにより、前記の支持剛性の差が小さくなっている。さらに、係合切欠１１ｄをバックフォイル片１１ａの周方向中央部に形成し、係合凸部３３ａによる固定点をバックフォイル片１１ａの周方向中央部としているので、固定端と自由端との間の距離がより短くなっており、したがって自由端側と固定端側との間の支持剛性の差がより小さくなっている。

また、回転軸１が高速で回転している際、係合凸部３３ａがバックフォイル片１１ａの軸方向への動きも拘束しているため、不測に衝撃等が作用した場合でも、バックフォイル片１１ａが軸受ハウジング１２から脱落することはない。
同様に、中間フォイル片１０ａはその係合突片１０ｂが軸受ハウジング１２の両側面に形成された第２係合凹部３５に係合しているので、不測に衝撃等が作用した場合でも、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内を軸方向へ移動することがない。また、径方向に対してはトップフォイル９で覆われているので、これが抜け止めとして機能することにより、中間フォイル片１０ａは軸受３から脱落することが防止されている。

また、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９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９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９が薄肉部２４となっていて柔らかくなっており、トップフォイル９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９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、トップフォイル９とバックフォイル１１との間に中間フォイル１０を配設しているので、回転軸１が回転時において軸振動（自励振動）を起こしたときには、それに伴う膜圧変動がトップフォイル９から中間フォイル１０（中間フォイル片１０ａ）を介してバックフォイル１１（バックフォイル片１１ａ）へ伝達される。その際、トップフォイル９には荷重変動によって微小な撓み（荷重に応じて変動）が引き起こされ、これにより、トップフォイル９と中間フォイル１０との間、さらには中間フォイル１０とバックフォイル１１との間に「滑り」が生じる。この「滑り」が摩擦によるエネルギー散逸を引き起こし、膜圧変動を減衰させる。すなわち、減衰効果が得られる。したがって、この減衰効果によって前記の軸振動（自励振動）を抑制し、該軸振動を収まり易くすることができる。
また、中間フォイル１０を、軸受ハウジング１２の周方向に沿って配置された３つ（複数）の中間フォイル片１０ａによって構成しているので、単一の中間フォイルが軸受ハウジング１２を１周巻くように配置される場合に比べ、バックフォイル１１との間やトップフォイル９との間での前記「滑り」が拘束されにくくなって摩擦による拘束箇所が減少する。したがって、各中間フォイル片１０ａとバックフォイル１１やトップフォイル９との間で滑りが起こり易くなり、滑ることで生じる摩擦による前記減衰効果を高くすることができる。

また、軸受ハウジング１２の両側面に形成した第２係合凹部３５に、中間フォイル片１０ａに形成した係合突片１０ｂを係合させるようにしたので、各中間フォイル片１０ａに対してスポット溶接や大きな曲げ加工を行うことなく、該中間フォイル片１０ａからなる中間フォイル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、中間フォイル１０のスポット溶接や、中間フォイル１０の歪みの影響によりトップフォイル９に歪みが生じるのを防止することができ、トップフォイル９の歪みを充分に少なくすることができる。そして、このようにトップフォイル９の歪みを充分に少なくしているので、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。

また、中間フォイル１０やバックフォイル１１の溶接を不要にしたため、溶接不良による組立て不良や組立てのバラツキを無くすことができ、製造を容易にして組立て再現性を高めることができる。これにより、コストの低減化を図ることができる。さらに、中間フォイル片１０ａやバックフォイル片１１ａが破損したり消耗した際、中間フォイル１０全体やバックフォイル１１全体を交換することなく、破損または消耗したパーツ（中間フォイル片１０ａやバックフォイル片１１ａ）のみを交換すればよくなる。

また、バックフォイル１１を、軸受ハウジング１２の周方向に沿って配置された複数のバックフォイル片１１ａによって構成しているので、バックフォイル片１１ａにおける固定端と自由端との間の距離が短くなり、自由端側と固定端側との間の支持剛性の差が小さくなる。したがってバックフォイル１１全体での支持剛性のバラツキを少なくすることができる。
また、バックフォイル片１１ａの係合切欠１１ｄを、該バックフォイル片１１ａの周方向中央部に形成しているので、各バックフォイル片１１ａにおける自由端側と固定端側との間の支持剛性の差がさらに小さくなる。したがって、バックフォイル１１全体での支持剛性のバラツキをより少なくすることができる。
また、このようにバックフォイル１１を複数のバックフォイル片１１ａによって構成しているので、中間フォイル片１０ａの係合突片１０ｂをこれらの間に形成される隙間に通すことにより、該係合突片１０ｂを第２係合凹部３５に容易に係合することができる。

また、軸受ハウジング１２の内周面の両側端部にそれぞれ形成した係合凸部３３ａに、バックフォイル片１１ａの両側周縁部にそれぞれ形成した係合切欠１１ｄを係合させることにより、バックフォイル片１１ａを軸受ハウジング１２に固定しているので、バックフォイル片１１ａに対してスポット溶接や曲げ加工を行うことなく、バックフォイル片１１ａ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、バックフォイル１１（バックフォイル片１１ａ）のスポット溶接や、バックフォイル１１の歪みの影響によってトップフォイル９に歪みが生じるのを防止し、トップフォイル９の歪みを充分に少なくすることができる。

また、通し溝１３を軸受ハウジング１２の軸方向に沿って一端から他端に連続して形成しているので、放電ワイヤカット加工によって該通し溝１３を容易に形成することができ、したがってその加工コストを低く抑えることができる。
また、トップフォイル９と軸受ハウジング１２との間で軸方向のずれが生じそうになっても、通し溝１３が長さ方向に分割されて形成された係合溝２０に係合する凸部２１ａ、２１ｂが、該係合溝２０の端部（隔壁片１９）に規制されてその移動が停止させられることにより、ずれを防止することができる。

また、通し溝１３の内側面に係止凹部１５を形成し、該係止凹部１５にトップフォイル９の凸部２１ａ、２１ｂの先端部を係止させるようにしているので、該凸部２１ａ、２１ｂの位置決めとその係止を容易に行うことができ、さらにトップフォイル９の組立再現性を高めることができる。
また、トップフォイル９については、単にエッチング加工による凹凸部２３ａ、２３ｂ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９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、トップフォイル９の両端部に薄肉部２４を形成しているので、トップフォイル９は、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９の両端部に薄肉部２４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９の両端部に薄肉部２４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９の端部側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９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。

「第２実施形態」
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９（ａ）、（ｂ）、図１０（ａ）、（ｂ）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９（ａ）中符号４０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４０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、中間フォイル４１を６つの中間フォイル片４１ａで構成した点と、中間フォイル片４１ａの係合突片４１ｂの係合箇所を、係止部材３０の係合アーム３３を係合させた第１係合凹部３１に係合させている点である。

本実施形態においては、軸受ハウジング４２には第２係合凹部３５が形成されることなく、本発明における係合凹部として機能する前記第１係合凹部３１のみが形成されている。なお、トップフォイル９の凸部２１ａ、２１ｂを係合させるための通し溝１３や係止溝１４、さらに固定具１６などの構成については、第１実施形態と同一である。

中間フォイル４１を構成する中間フォイル片４１ａは、図５（ｂ）、（ｃ）に示した第１実施形態の中間フォイル片１０ａとほぼ同じ構成を有しており、異なるところは、軸受ハウジング４２の周方向に沿う長さが、図９（ａ）に示すように前記中間フォイル片１０ａのほぼ半分の長さに形成されている点である。すなわち、本実施形態の中間フォイル片４１ａも、図５（ｂ）、（ｃ）に示したものと同様に展開形状が略矩形状に形成されたもので、６つの中間フォイル片４１ａによって略円筒状が形成されるようにそれぞれ所定曲率で湾曲させられたことにより、一対の係合突片４１ｂを有する側面視円弧状のものに形成されている。

これら中間フォイル片４１ａは、本実施形態ではその係合突片４１ｂが、図９（ｂ）に示すようにバックフォイル片１１ａの係合切欠１１ｄを通って前記第１係合凹部３１に係合している。すなわち、中間フォイル片４１ａは、軸受ハウジング４２の周方向において隣り合う一対のもの同士が、図１０（ａ）に示すように互いの係合突片４１ｂが対向して配置されている。そして、これら係合突片４１ｂが、それぞれ係合切欠１１ｄを通って前記第１係合凹部３１に係合させられている。その際、これら一対の係合突片４１ｂは、図９（ｂ）に示すように第１係合凹部３１に係止する係止部材３０の係合アーム３３の両側、すなわち係合アーム３３の側面と第１係合凹部３１を形成する内側面との間に、係合させられている。

ここで、本実施形態では、図１０（ａ）に示すように係止部材３０を係止させるための溝３２と係合アーム３３を係合させるための第１係合凹部３１とは、それぞれの幅（軸受ハウジング４２の周方向に沿う幅）が異なって形成されている。すなわち、係止部材３０及びその係合アーム３３の厚さ及び連結部３４の厚さをａとし、中間フォイル片４１ａの厚さ（係合突片４１ｂの厚さ）をｂとすると、溝３２の幅はａであるのに対し、軸受ハウジング４２の第１係合凹部３１の幅は（ａ＋２ｂ）以上となっている。また、バックフォイル片１１ａの係合切欠１１ｄの幅はほぼ（ａ＋２ｂ）となっている。これにより、図９（ａ）のＤ−Ｄ線矢視断面図である図１０（ｂ）に示すように、溝３２には係止部材３０の連結部３４が係合するようになっている。また、係合切欠１１ｄには係止部材３０の係合アーム３３（係合凸部３３ａ）が係合するとともに、一対の係合突片４１ｂが係合するようになっている。さらに、第１係合凹部３１には、係止部材３０の係合アーム３３が係合するとともに、一対の係合突片４１ｂが係合するようになっている。
なお、前記の各寸法については適宜変更可能であり、例えば係合アーム３３の厚さについてはエッチング加工により減肉して（ａ-２ｂ）にし、第１係合凹部３１の幅をａより少しだけ広い（ａ＋α）とし、係合切欠１１ｄの幅をａにしてもよい。

このようなラジアルフォイル軸受４０にあっては、第１実施形態のラジアルフォイル軸受３で得られる効果に加えて、第２係合凹部３５の加工を不要にしたことにより、軸受ハウジング４２の加工を容易にすることができるという効果が得られる。
また、中間フォイル４１を３つでなく６つの中間フォイル片４１ａで構成しているので、前述した摩擦による拘束箇所がさらに減少し、各中間フォイル片４１ａとバックフォイル１１やトップフォイル９との間で滑りがより起こり易くなり、摩擦による前記減衰効果をより高くすることができる。
また、中間フォイル片４１ａによってバックフォイル１１ａを軸受ハウジング４２に固定することができる。

「第３実施形態」
次に、本発明のラジアルフォイル軸受の第３実施形態を説明する。図１１（ａ）、（ｂ）、図１２（ａ）、（ｂ）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３実施形態を示す図であり、図１１（ａ）中符号５０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５０が図９（ａ）に示したラジアルフォイル軸受４０と異なるところは、係止部材３０を無くし、中間フォイル片４１ａによってバックフォイル片１１ａを軸受ハウジング５１に固定するようにした点である。

すなわち、本実施形態では、軸受ハウジング５１には第１実施形態や第２実施形態で示した、係止部材３０を係止させるための溝３２が形成されておらず、第１係合凹部３１のみが形成されている。そして、中間フォイル片４１ａはその係合突片４１ｂが、図１１（ｂ）に示すようにバックフォイル片１１ａの係合切欠１１ｄを通って前記第１係合凹部３１に係合している。中間フォイル片４１ａは、軸受ハウジング４２の周方向において隣り合う一対のもの同士が、図１２（ａ）に示すように互いの係合突片４１ｂが対向して配置され、これら係合突片４１ｂが、それぞれ係合切欠１１ｄを通って前記第１係合凹部３１に係合させられている。その際、本実施形態では係止部材３０が設けられていないため、図１１（ｂ）に示すように第１係合凹部３１には、一対の係合突片４１ｂのみが係合させられている。

したがって、本実施形態では、図１２（ａ）に示すように第１係合凹部３１は第２実施形態で示した第１係合凹部３１に比べて、その幅（軸受ハウジング５１の周方向に沿う幅）が充分に狭く形成されている。具体的には、中間フォイル片４１ａの係合突片４１ｂの厚さｂの２倍程度の幅となっている。また、バックフォイル片１１ａの係合切欠１１ｄの幅も、係合突片４１ｂの厚さｂの２倍程度の幅とするのが好ましい。なお、係合突片４１ｂの厚さｂは、通常は０．１ｍｍ以下と非常に薄いため、第１係合凹部３１の幅も０．２ｍｍ以下にする必要がある。しかし、このような狭い幅の加工は現状では難しく、例えばレーザー法を用いるため高いコストがかかってしまう。したがって、本実施形態では、図１３に示すように中間フォイル片４１ａを複数層（図１３では２層）重ねて多層化し、用いるのが好ましい。このように多層化すれば、その分係合突片４１ｂも多層化されることで厚くなり、第１係合凹部３１の幅も広くすることができる。したがって、第１係合凹部３１の加工が容易になり、その分コストを低く抑えることができる。

このようなラジアルフォイル軸受４０にあっては、第２実施形態のラジアルフォイル軸受３で得られる効果に加えて、係止部材３０を不要にして部品点数や組立て工数を少なくし、さらに溝３２の加工も不要にしたことにより、コストを大幅に低減することができるという効果が得られる。

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、前記第１実施形態や第２実施形態では、中間フォイル片からなる中間フォイルを一枚（一層）のみ用いているが、図１３に示したように中間フォイル（中間フォイル片）を複数枚重ねて多層化してもよい。このようにバックフォイルとトップフォイルとの間に中間フォイルを多層化して配置することにより、トップフォイルと中間フォイルとの間や中間フォイルとバックフォイルとの間が互いに滑ることで生じる摩擦によって得られる減衰効果に、中間フォイル間の滑りによる摩擦によって得られる減衰効果が加わる。したがって、回転軸の軸振動（自励振動）を抑制して該軸振動をより収まり易くすることができる。

ここで、ラジアルフォイル軸受の減衰能力を高めるには、前記のように中間フォイルの多層化が有効である。しかし、従来では中間フォイルを軸受ハウジングにスポット溶接していたため、この溶接によって溶け落ちない程度に中間フォイルの厚さを調整する必要があり、したがってトップフォイルと同程度の厚さにしていた。そのため、このような厚さの中間フォイルを複数枚重ねて多層化すると、軸受面の剛性(トップフォイルと中間フォイルを合わせた剛性)が高くなり過ぎてしまい、軸振動によって引き起こされる流体潤滑膜の膜圧変動に対して軸受面がうまく追従しなくなる。その結果、フォイル間の「滑り」による減衰効果が得にくくなってしまう。

これに対し、前記実施形態では、中間フォイルを軸受ハウジングに溶接することなく、その係合突片を係合凹部に係合させることでバックフォイルとトップフォイルとの間に固定しているので、中間フォイルをトップフォイルに対して充分に薄い厚さに形成することができる。したがって、軸受面の剛性を適正な高さ（強さ）に抑えつつ、その多層化を可能にすることができる。

また、前記第１実施形態、第２実施形態では、バックフォイル片１１ａの係合切欠１１ｄに係合させる係合凸部３３ａについて、係止部材３０の係合アーム３３で形成することなく、軸受ハウジング１２の内周面に係合凸部３３ａを直接形成してもよい。その場合に、特に第２実施形態では、軸受ハウジング１２の内周面に直接形成した係合凸部３３ａの両側に、中間フォイル片４１ａの係合突片４１ｂを係合させるための溝状の係合凹部をそれぞれ形成すればよい。

また、前記実施形態では、トップフォイル９の凸部２１ａ、２１ｂを係合させる係合溝２０を、通し溝１３に固定具１６を嵌め込むことで形成したが、このような凸部２１ａ、２１ｂを係合させる係合溝を、通し溝１３に代えて軸受ハウジング１２に直接形成するようにしてもよい。
また、前記実施形態では、軸受ハウジングを円筒状に形成したが、一方の側面又は両方の側面に環状のフランジを一体に形成し、全体を略円筒状に形成してもよい。フランジを形成することにより、ターボ機械のハウジングなどへの取付を容易にすることができる。

１…回転軸、３…ラジアルフォイル軸受、９…トップフォイル、１０…中間フォイル、１０ａ…中間フォイル片、１０ｂ…係合突片、１１…バックフォイル（バンプフォイル）、１１ａ…バックフォイル片、１１ｄ…係合切欠、１２…軸受ハウジング、１３…通し溝、１４…係止溝、１５…係止凹部、１６…固定具、１７…基部、１８…折曲片、１９…隔壁片、２０…係合溝、３０…係止部材、３１…第１係合凹部（係合凹部）、３２…溝、３３…係合アーム、３３ａ…係合凸部、３４…連結部、３５…第２係合凹部（係合凹部）、４０…ラジアルフォイル軸受、４１…中間フォイル、４１ａ…中間フォイル片、４１ｂ…係合突片、４２…軸受ハウジング、５０…ラジアルフォイル軸受、５１…軸受ハウジング

Claims (7)

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中間フォイルと、前記中間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、前記中間フォイル、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両側面には、それぞれ、該軸受ハウジングの内周縁から外周縁に向かって延びる係合凹部が互いに対向して形成され、かつ、該係合凹部の対が前記軸受ハウジングの周方向に複数形成され、
   前記中間フォイルは、前記軸受ハウジングの周方向に沿って配置された複数の中間フォイル片を有して構成され、
   前記中間フォイル片には、それぞれ前記係合凹部に係合する係合突片が形成されていることを特徴とするラジアルフォイル軸受。
2. 前記バックフォイルは、前記軸受ハウジングの周方向に沿って配置された複数のバックフォイル片を有して構成され、
   前記中間フォイル片の前記係合突片は、前記複数のバックフォイル片間に形成された隙間を通って前記係合凹部に係合す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. 前記軸受ハウジングの内周面には、対向する前記係合凹部間に、該係合凹部に連通して該係合凹部より軸受ハウジングの外周縁側に向かう深さが浅い係合溝が形成され、
   前記係合凹部および前記係合溝には、前記係合凹部に係合する一対の係合アームと、前記係合溝に係合するとともに前記一対の係合アーム間を連結する連結部と、を有し、かつ、前記一対の係合アームの、前記係合凹部に係合する側と反対の側が、前記軸受ハウジングの内周面より突出する係合凸部とされた係止部材が係止し、
   前記バックフォイルの両側周縁部には、それぞれ、前記係合凸部に係合する係合切欠が形成され、
   前記中間フォイル片の前記係合突片は、前記バックフォイルの前記係合切欠を通って前記係合凹部に係合す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。
4. 前記バックフォイルの両側周縁部には、それぞれ、前記係合凹部に連通する係合切欠が形成され、
   前記中間フォイル片の前記係合突片は、前記バックフォイルの係合切欠を通って前記係合凹部に係合す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。
5. 前記バックフォイルは、前記軸受ハウジングの周方向に沿って配置された複数のバックフォイル片を有して構成され、
   前記バックフォイル片には、それぞれ前記係合切欠が形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のラジアルフォイル軸受。
6. 前記バックフォイル片の係合切欠は、該バックフォイル片の周方向中央部に形成されていることを特徴とする請求項５記載のラジアルフォイル軸受。
7. 前記中間フォイルは複数枚重ねられていることを特徴とする請求項１〜６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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