JP2016148368A - Thrust bearing - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thrust bearing capable of resisting a high load by suppressing the contact of a top foil piece with a thrust collar.SOLUTION: A thrust bearing is equipped with a top foil; a back foil supporting the top foil; and a base plate supporting the back foil. The back foil is formed by a plurality of back foil pieces, and the top foil is formed by a plurality of top foil pieces arranged on the back foil pieces. The top foil piece is formed with a fixing portion fixed to the base plate, on a rotating direction upstream side of a rotary shaft, and by thinning a surface opposite to the back foil piece, on an inner peripheral end side and an outer peripheral end side, an inner peripheral end side thin wall portion and an outer peripheral end side thin wall portion formed to be thinner than an intermediate area between the inner peripheral end side and the outer peripheral end side are formed.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、スラスト軸受に関する。   The present invention relates to a thrust bearing.

従来、高速回転体用の軸受として、回転軸に設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラスト軸受が知られている。このようなスラスト軸受としては、フォイル式のスラスト軸受、すなわちスラストフォイル軸受がよく知られている。スラストフォイル軸受は、振動や衝撃によって発生する回転軸の動き(スラストカラーの軸方向変位と傾き)を吸収できるように、軸受面が柔軟なフォイル(金属製薄板)によって形成されており、軸受面の下に軸受面を柔軟に支持するためのフォイル構造を有している。   Conventionally, as a bearing for a high-speed rotating body, a thrust bearing is known that is disposed to face a thrust collar provided on a rotating shaft. As such a thrust bearing, a foil-type thrust bearing, that is, a thrust foil bearing is well known. Thrust foil bearings are made of a flexible foil (thin metal plate) with a bearing surface that can absorb the movement of the rotating shaft (axial displacement and inclination of the thrust collar) caused by vibration and impact. A foil structure for flexibly supporting the bearing surface.

このようなスラストフォイル軸受の一形態として、円環板を周方向に分割して切り出した複数の円輪(円環)片形状のフォイル片(トップフォイル片)によって軸受面を形成し、これらトップフォイル片をそれぞれ波板状のフォイル片(バンプフォイル片)で支持した構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。各々のトップフォイル片(厚さ100μm前後)はスラストカラーに対して傾斜角を有しており、これによってスラストカラーとトップフォイル片との間の軸受隙間は側面視くさび形に形成される。すなわち、スラストカラー(回転軸)の回転方向上流側から下流側に向かうに連れて軸受隙間が狭くなるように形成されている。従って、軸受隙間が広い側(上流側)から軸受隙間が狭い側(下流側)に向かってスラストカラーが回転すると、潤滑流体がくさびに流れ込み、負荷能力が発揮される。   As one form of such a thrust foil bearing, a bearing surface is formed by a plurality of annular (annular) foil pieces (top foil pieces) obtained by dividing an annular plate in the circumferential direction, and these top surfaces are formed. A structure is known in which each foil piece is supported by a corrugated foil piece (bump foil piece) (see, for example, Patent Document 1). Each top foil piece (having a thickness of about 100 μm) has an inclination angle with respect to the thrust collar, whereby a bearing gap between the thrust collar and the top foil piece is formed in a wedge shape in a side view. That is, the bearing gap is narrowed from the upstream side in the rotational direction of the thrust collar (rotating shaft) toward the downstream side. Therefore, when the thrust collar rotates from the side having the large bearing gap (upstream side) toward the side having the narrow bearing gap (downstream side), the lubricating fluid flows into the wedge and the load capacity is exhibited.

トップフォイル片は、スラストカラー(回転軸)の回転方向上流側の端辺のみがベースプレートに固定されており、軸受荷重が増加すると、この固定辺(上流側の端辺)を支点としてトップフォイルは水平になるように傾斜を緩め、傾斜角が0.1°程度になったとき最大負荷能力を発生する。一方、バンプフォイル片は山の稜線がトップフォイル片の下流側端辺に平行になるように配置され、バンプフォイル片におけるスラストカラー(回転軸)の回転方向下流側の端辺のみがベース板に固定されている。すなわち、上流側の端辺は自由端となっている。   The top foil piece is fixed to the base plate only at the upstream end of the thrust collar (rotating shaft) in the rotation direction. When the bearing load increases, the top foil is supported by the fixed side (upstream end) as a fulcrum. The maximum load capacity is generated when the inclination is relaxed to become horizontal and the inclination angle becomes about 0.1 °. On the other hand, the bump foil piece is arranged so that the ridge of the mountain is parallel to the downstream edge of the top foil piece, and only the edge of the bump foil piece on the downstream side in the rotation direction of the thrust collar (rotating shaft) is the base plate. It is fixed. That is, the upstream side edge is a free end.

バンプフォイル片がこのように配置され、固定されているのは、トップフォイル片に発生する流体潤滑膜の圧力が軸受隙間の狭い側(下流側)で高くなるためであり、該部位を高い剛性で支持することにより、負荷能力を高めるためである。   The bump foil pieces are arranged and fixed in this way because the pressure of the fluid lubricating film generated on the top foil pieces becomes higher on the narrow side (downstream side) of the bearing gap, and this part has high rigidity. This is because the load capacity is increased by supporting the above.

特開平10−331847号公報JP-A-10-331847

ところで、上記のスラストフォイル軸受構造では、トップフォイルの下流側端辺側で軸受隙間が最も狭くなっており、高負荷時にはサブミクロンに達することがある。従って、この下流側端辺側ではスラストカラーとの接触が起こり易くなっており、接触が起こると軸受寿命が低下し、最悪の場合焼き付きが生じてしまう。これを避けるには、トップフォイルの下流側端辺とスラストカラーとを常に平行にしておくのが望ましい。   By the way, in the thrust foil bearing structure described above, the bearing gap is narrowest on the downstream side end side of the top foil, and may reach submicron when the load is high. Therefore, contact with the thrust collar is likely to occur on the downstream end side. When contact occurs, the bearing life is reduced, and in the worst case, seizure occurs. In order to avoid this, it is desirable to always keep the downstream edge of the top foil and the thrust collar parallel.

しかしながら、一般にスラストフォイル軸受では、その外周端側でのスラストカラーの周速が内周端側での周速に比べて速いため、外周端側では流体潤滑膜の圧力(膜圧)が高くなり、内周端側では周速が遅いため圧力(膜圧)が低くなる。このため、トップフォイルの外周端側はバンプフォイル側へ押し込まれてスラストカラーから離れる方向へ動くものの、内周端側はスラストカラーの側へ起き上がることにより、スラストカラーに近づいてしまう。その結果、トップフォイルの下流側端辺側では、内周端側における流体潤滑膜の膜厚が極端に薄くなり、高負荷に耐えられなくなる。   However, in general, in the thrust foil bearing, the circumferential speed of the thrust collar on the outer peripheral end side is higher than the peripheral speed on the inner peripheral end side, so that the pressure (film pressure) of the fluid lubricating film increases on the outer peripheral end side. The pressure (membrane pressure) is low because the peripheral speed is slow on the inner peripheral end side. For this reason, although the outer peripheral end side of the top foil is pushed toward the bump foil side and moves away from the thrust collar, the inner peripheral end side rises to the thrust collar side and approaches the thrust collar. As a result, on the downstream side edge side of the top foil, the thickness of the fluid lubricating film on the inner peripheral edge side becomes extremely thin and cannot withstand a high load.

そこで、従来のスラスト軸受では、例えば特許文献1に示されるようにバンプフォイルを径方向にて複数に分割している。そして、このように分割したバンプフォイルにおいて、(a)内周側に剛性の低いバンプフォイルを配置したり、(b)内周側のバンプフォイルの山の高さを低くすることにより、トップフォイル内周側の支持力を弱め、内周端側の起き上がりを抑制することが考えられている。   Therefore, in the conventional thrust bearing, for example, as shown in Patent Document 1, the bump foil is divided into a plurality of pieces in the radial direction. In the bump foil divided in this way, (a) a bump foil having low rigidity is arranged on the inner peripheral side, or (b) the height of the bump foil peak on the inner peripheral side is reduced, so that the top foil is reduced. It is considered that the supporting force on the inner peripheral side is weakened to suppress the rising on the inner peripheral end side.

しかし、このようにバンプフォイルを分割し調整してスラスト軸受を製造しようとしても、例えば(a)では、バンプフォイルの内周側と外周側とでそれぞれの剛性を適切にコントロールするのが難しく、従ってバンプフォイルの設計が困難である。また、(b)では、バンプフォイルの山の高さを10μmレベルでコントロールする必要があるため製作が難しく、特に量産時での品質の確保が困難である。   However, even when trying to manufacture a thrust bearing by dividing and adjusting the bump foil in this way, for example, in (a), it is difficult to appropriately control the rigidity on the inner and outer peripheral sides of the bump foil, Therefore, it is difficult to design the bump foil. Further, in (b), since it is necessary to control the height of the bump foil crest at a level of 10 μm, it is difficult to manufacture, and it is particularly difficult to ensure quality during mass production.

また、前述したように一般的には、トップフォイルの下流側端辺側における外周端側は内周端側に比べて周速の違いにより、バンプフォイル側へ押し込まれてスラストカラーから離れる方向へ動く。しかしながら、トップフォイルの外周側では、その外周端で流体潤滑膜の圧力が周囲圧(例えば大気圧)と同じになるため、この外周側端部での流体潤滑膜の膜圧は、その他の外周側(外周端から内寄りに入ったところ)に比べて低くなる。このため、トップフォイルはその内周端だけでなく、外周端でも起き上がりが生じ、この外周端も局所的に摩耗するおそれがある。   Further, as described above, generally, the outer peripheral end side on the downstream side edge side of the top foil is pushed into the bump foil side and away from the thrust collar due to the difference in peripheral speed compared to the inner peripheral end side. Move. However, on the outer peripheral side of the top foil, the pressure of the fluid lubricating film is the same as the ambient pressure (for example, atmospheric pressure) at the outer peripheral end, so the film pressure of the fluid lubricating film at the outer peripheral end is It becomes low compared with the side (the place that entered inward from the outer peripheral edge). For this reason, the top foil rises not only at the inner peripheral end but also at the outer peripheral end, and the outer peripheral end may be locally worn.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、トップフォイルがスラストカラーに接触するのを抑制して高負荷に耐え得るようにした、スラスト軸受を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a thrust bearing capable of withstanding a high load by suppressing the top foil from contacting the thrust collar. .

本発明のスラスト軸受は、回転軸に設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラスト軸受であって、上記スラストカラーに対向して配置されるトップフォイルと、上記トップフォイルの、上記スラストカラーに対向する面と反対側の面に対向して配置されて、該トップフォイルを支持するバックフォイルと、上記バックフォイルの、上記トップフォイル側と反対の側に配置されて、該バックフォイルを支持する円環板状のベースプレートと、を備え、上記バックフォイルは、上記ベースプレートの周方向に配列された複数のバックフォイル片によって形成され、上記トップフォイルは、上記バックフォイル片の上にそれぞれ配設された複数のトップフォイル片によって形成され、上記トップフォイル片には、上記回転軸の回転方向上流側に、上記ベースプレートに固定される固定部が形成されるとともに、上記バックフォイル片に対向する面が薄厚化されたことにより、その内周端側と外周端側とに、これら内周端側と外周端側との間の中間領域より薄肉に形成された内周端側薄肉部と外周端側薄肉部とが形成されていることを特徴とする。   A thrust bearing according to the present invention is a thrust bearing disposed to face a thrust collar provided on a rotating shaft, and includes a top foil disposed to face the thrust collar, and the thrust collar of the top foil. The back foil is disposed opposite to the surface opposite to the surface opposite to the back foil and supports the top foil, and the back foil is disposed on the opposite side of the top foil to support the back foil. The back foil is formed by a plurality of back foil pieces arranged in the circumferential direction of the base plate, and the top foil is disposed on each of the back foil pieces. Formed on the top foil piece in the rotational direction of the rotating shaft. On the side, a fixed portion fixed to the base plate is formed, and the surface facing the back foil piece is thinned, so that the inner peripheral end side and the outer peripheral end side are arranged on the inner peripheral end side. An inner peripheral end side thin portion and an outer peripheral end side thin portion formed thinner than an intermediate region between the outer peripheral end side and the outer peripheral end side are formed.

このスラスト軸受によれば、上記バックフォイル片に対向する面が薄厚化されたことにより、トップフォイル片の内周端側と外周端側とに、中間領域より薄肉に形成された内周端側薄肉部と外周端側薄肉部とが形成されているので、これら内周端側および外周端側は中間領域に比べて撓み易くなる。
また、内周端側では内周端側薄肉部によってバックフォイル片との間に隙間が形成されるので、内周端側はバックフォイル片側に押し込まれ易くなっている。その際、内周端側では上記隙間によってバックフォイル片によりトップフォイル片をスラストカラー側へ押し返す力が生じにくくなる。よって、該スラスト軸受の内周端側でのスラストカラーの周速が外周端側での周速に比べて遅いことにより、内周端側がスラストカラーの側へ起き上がり易くなることが抑制され、トップフォイル片がスラストカラーに近づいてこれに接触することが防止される。
また、外周端側でも外周端側薄肉部によってバックフォイル片との間に隙間が形成されるので、外周端側もバックフォイル片側に押し込まれ易くなっている。その際、外周端側でも上記隙間によってバックフォイル片によりトップフォイル片をスラストカラー側へ押し返す力が生じにくくなる。よって、トップフォイルの外周端で流体潤滑膜の圧力が周囲圧(例えば大気圧)と同じになることにより、外周端側がスラストカラーの側へ起き上がり易くなることが抑制され、トップフォイル片がスラストカラーに近づいてこれに接触することが防止される。
According to this thrust bearing, since the surface facing the back foil piece is thinned, the inner peripheral end side formed thinner than the intermediate region on the inner peripheral end side and the outer peripheral end side of the top foil piece. Since the thin portion and the outer peripheral end side thin portion are formed, the inner peripheral end side and the outer peripheral end side are more easily bent than the intermediate region.
Further, since a gap is formed between the inner peripheral end side and the back foil piece by the inner peripheral end side thin portion, the inner peripheral end side is easily pushed into the back foil piece side. At that time, a force to push back the top foil piece back to the thrust collar side by the back foil piece due to the gap is less likely to be generated on the inner peripheral end side. Therefore, it is possible to prevent the inner peripheral end side from easily rising to the thrust collar side due to the lower peripheral speed of the thrust collar on the inner peripheral end side of the thrust bearing than the peripheral speed on the outer peripheral end side. The foil pieces are prevented from approaching and contacting the thrust collar.
Moreover, since a gap is formed between the outer peripheral end side and the back foil piece by the outer peripheral end side thin portion, the outer peripheral end side is easily pushed into the back foil piece side. At that time, it is difficult for the back foil piece to push back the top foil piece back to the thrust collar side due to the gap on the outer peripheral end side. Therefore, the pressure of the fluid lubrication film at the outer peripheral end of the top foil becomes the same as the ambient pressure (for example, atmospheric pressure), so that the outer peripheral end side is prevented from easily rising to the thrust collar side, and the top foil piece becomes the thrust collar. Is prevented from coming into contact with this.

また、上記スラスト軸受においては、上記内周端側薄肉部が、上記外周端側薄肉部より径方向の幅が広いことが好ましい。
スラスト軸受の内周端側でのスラストカラーの周速が外周端側での周速に比べて遅いことによる、スラストカラー側へ起き上がり易くなるトップフォイルの内周端側の部位は、トップフォイルの外周端で流体潤滑膜の圧力が周囲圧(例えば大気圧)と同じになることによる、スラストカラー側へ起き上がり易くなるトップフォイルの外周端側の部位より広い。従って、内周端側薄肉部の方を外周端側薄肉部より径方向の幅を広くすることで、トップフォイル片がスラストカラーに近づいてこれに接触することがより効果的に防止される。
Further, in the thrust bearing, it is preferable that the inner peripheral end side thin portion is wider in the radial direction than the outer peripheral end side thin portion.
Due to the fact that the peripheral speed of the thrust collar on the inner peripheral end side of the thrust bearing is slower than the peripheral speed on the outer peripheral end side, the portion on the inner peripheral end side of the top foil that easily rises to the thrust collar side is The pressure of the fluid lubricant film at the outer peripheral end is wider than the portion on the outer peripheral end side of the top foil that easily rises to the thrust collar side due to the same pressure as the ambient pressure (for example, atmospheric pressure). Therefore, by making the inner peripheral end side thin portion wider in the radial direction than the outer peripheral end side thin portion, it is more effectively prevented that the top foil piece approaches the thrust collar and comes into contact therewith.

また、上記スラスト軸受においては、上記内周端側薄肉部が、上記外周端側薄肉部より薄いことが好ましい。
前述したように、スラストカラー側へ起き上がり易くなる部位は、内周端側の方が外周端側より広い。従って、内周端側薄肉部の方を外周端側薄肉部より薄くすることで、内周端側薄肉部の方のバックフォイル片との間の上記隙間が外周端側薄肉部の方の上記隙間より大きくなるため、トップフォイル片がスラストカラーに近づいてこれに接触することがより効果的に防止される。
In the thrust bearing, it is preferable that the inner peripheral end side thin portion is thinner than the outer peripheral end side thin portion.
As described above, the portion that is likely to rise to the thrust collar side is wider on the inner peripheral end side than on the outer peripheral end side. Therefore, by making the inner peripheral end side thin part thinner than the outer peripheral end side thin part, the gap between the inner peripheral end side thin part and the back foil piece becomes the outer peripheral end side thin part. Since it becomes larger than the gap, it is more effectively prevented that the top foil piece approaches and contacts the thrust collar.

また、上記スラスト軸受において、上記バックフォイル片は、その周方向の一方の側が径方向にて複数に分割され、且つ、他方の側が径方向にて連続する連続辺とされていることが好ましい。
このスラスト軸受によれば、バックフォイル片の周方向の一方の側を径方向にて複数に分割しているので、内周側の分割された片と外周側の分割された片とがそれぞれ独立して動作するようになり、従って、トップフォイル片がバックフォイル片側へ押し込まれたときに生じるバックフォイル片の変形が径方向において滑らかになる。よって、バックフォイル片による支持力も径方向においてより滑らかに変化する。また、バックフォイル片の分割された各片が、連続辺によって一体化されているため、バックフォイル片のベースプレート上への固定が容易になる。
In the thrust bearing, it is preferable that the back foil piece is divided into a plurality of parts in the radial direction in the circumferential direction and a continuous side in which the other side is continuous in the radial direction.
According to this thrust bearing, one side in the circumferential direction of the back foil piece is divided into a plurality of pieces in the radial direction, so that the divided piece on the inner peripheral side and the divided piece on the outer peripheral side are independent from each other. Accordingly, the deformation of the back foil piece that occurs when the top foil piece is pushed into the back foil piece side becomes smooth in the radial direction. Therefore, the support force by the back foil piece also changes more smoothly in the radial direction. In addition, since the divided pieces of the back foil piece are integrated by the continuous sides, the back foil piece can be easily fixed on the base plate.

また、上記スラスト軸受において、上記トップフォイルの上記固定部および該固定部の近傍部で該固定部より上記回転軸の回転方向下流側に、上記中間領域より薄肉に形成された固定部側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、トップフォイル片における回転軸の回転方向下流側が容易にかつ円滑に傾斜できるようになり、従って、例えばスラストカラーが一対のトップフォイルによって挟み込まれているような場合に、始動トルクが低減する。また、回転軸が回転を開始した後も、トップフォイル片が容易にかつ円滑に傾斜するため、最適傾斜角が得られ易くなり、負荷能力が向上する。
Further, in the thrust bearing, the fixed portion side thin portion formed thinner than the intermediate region on the fixed portion of the top foil and in the vicinity of the fixed portion on the downstream side in the rotation direction of the rotating shaft from the fixed portion. Is preferably formed.
In this way, the rotation direction downstream side of the rotation axis of the top foil piece can be inclined easily and smoothly. Therefore, for example, when the thrust collar is sandwiched between the pair of top foils, the starting torque Is reduced. Further, even after the rotation shaft starts rotating, the top foil piece easily and smoothly inclines, so that the optimum inclination angle can be easily obtained and the load capacity is improved.

また、上記スラスト軸受において、上記トップフォイル片は、円環板をその周方向にて分割した円弧板状に形成されており、上記内周端側薄肉部と上記中間領域との境界線は、上記トップフォイル片の内周端の周方向に沿う円弧状になっており、上記外周端側薄肉部と上記中間領域との境界線は、上記トップフォイル片の外周端の周方向に沿う円弧状になっていることが好ましい。
このようにすれば、トップフォイル片の内周端側や外周端側がスラストカラーの側へ起き上がり易くなることが、回転軸の回転方向上流側から下流側にかけてほぼ均一に抑制され、従ってトップフォイル片がスラストカラーに近づいてこれに接触することがより確実に防止される。
Further, in the thrust bearing, the top foil piece is formed in an arc plate shape obtained by dividing an annular plate in the circumferential direction, and a boundary line between the inner peripheral end side thin portion and the intermediate region is The top foil piece has an arc shape along the circumferential direction of the inner peripheral end, and the boundary line between the outer peripheral end side thin portion and the intermediate region is an arc shape along the circumferential direction of the outer peripheral end of the top foil piece. It is preferable that
In this way, it is possible to suppress that the inner peripheral end side and the outer peripheral end side of the top foil piece easily rise to the thrust collar side from the upstream side to the downstream side in the rotational direction of the rotating shaft, and therefore the top foil piece is suppressed. Is more reliably prevented from approaching and contacting the thrust collar.

また、上記スラスト軸受において、上記トップフォイルの上記固定部は、上記回転軸の回転方向上流側に位置する直線状の固定辺を含んで形成され、上記バックフォイル片は、山部と谷部とを交互に形成した波板状のバンプフォイル片によって形成されるとともに、上記山部の配列方向が上記固定辺と交差して配置され、上記トップフォイル片には、上記バンプフォイル片に対向する面の一部が薄厚化されたことにより、上記谷部に対向する箇所に、上記山部に対向する箇所に比べて薄肉に形成された谷部側薄肉部が形成されていることが好ましい。
流体潤滑膜の圧力がトップフォイル片に作用すると、トップフォイル片の内周端と外周端に挟まれた径方向の中央部では、バックフォイル側への撓みが大きくなり、同部位において流体潤滑膜の圧力が低下して負荷能力が下がる。
そこで、谷部側薄肉部を形成することにより、トップフォイル片は回転軸の回転方向上流側から下流側にかけて、すなわち周方向において曲がり易くなるものの、径方向では曲がり難さ(曲げ剛性)が維持される。従って、トップフォイル片を形成する板材を従来に比べて厚いものを用いることにより、周方向においては従来と同様の曲がり易さを維持しつつ、径方向では従来より曲がり難くして中央部でのバックフォイル側への撓みを抑制することができる。
Further, in the thrust bearing, the fixed portion of the top foil is formed including a linear fixed side located on the upstream side in the rotation direction of the rotating shaft, and the back foil piece includes a peak portion and a valley portion. Are formed by corrugated bump foil pieces that are alternately formed, and the arrangement direction of the peaks is arranged so as to intersect with the fixed sides, and the top foil piece is opposed to the bump foil pieces. It is preferable that a valley-side thin part formed thinner than a part facing the peak part is formed at a part facing the valley part because a part of the part is thinned.
When the pressure of the fluid lubrication film acts on the top foil piece, the deflection toward the back foil side increases at the radial center between the inner and outer peripheral ends of the top foil piece. The load capacity decreases as the pressure decreases.
Therefore, by forming the valley-side thin portion, the top foil piece tends to bend from the upstream side to the downstream side in the rotation direction of the rotating shaft, that is, in the circumferential direction, but maintains difficulty in bending (bending rigidity) in the radial direction. Is done. Therefore, by using a plate material that forms the top foil piece that is thicker than before, the same ease of bending in the circumferential direction as in the prior art is maintained, but in the radial direction, it is less likely to bend than in the conventional case. The bending to the back foil side can be suppressed.

本発明のスラスト軸受にあっては、トップフォイル片の内周端側と外周端側とに、中間領域より薄肉に形成された内周端側薄肉部と外周端側薄肉部とを形成しているので、内周端側や外周端側がスラストカラー側へ起き上がり易くなることを抑制することができる。従って、本発明のスラスト軸受によれば、トップフォイル片がスラストカラーに近づいてこれに接触することを防止することができるとともに、高負荷に耐え得る優れたものとなる。   In the thrust bearing of the present invention, the inner peripheral end side thin portion and the outer peripheral end side thin portion formed thinner than the intermediate region are formed on the inner peripheral end side and the outer peripheral end side of the top foil piece. Therefore, it is possible to suppress the inner peripheral end side and the outer peripheral end side from easily rising to the thrust collar side. Therefore, according to the thrust bearing of the present invention, it is possible to prevent the top foil piece from approaching and coming into contact with the thrust collar and to be excellent in withstanding a high load.

本発明に係るスラスト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。It is a schematic diagram which shows an example of the turbomachine to which the thrust bearing which concerns on this invention is applied. 本発明に係るスラスト軸受の第1実施形態を示す図であり、スラストカラーを挟んだ状態のスラスト軸受の側面図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the thrust bearing which concerns on this invention, and is a side view of the thrust bearing of the state which pinched | interposed the thrust collar. 本発明に係るスラスト軸受の第1実施形態の平面図である。1 is a plan view of a first embodiment of a thrust bearing according to the present invention. 本発明に係るスラスト軸受の第1実施形態を示す図であり、(a)は図3のA−A線矢視断面図、(b)はトップフォイル片の構成を説明するためにその裏面を示す平面図と側面図とを対応させた説明図、(c)はバンプフォイル片の平面図、(d)はトップフォイル片及びバンプフォイル片の形状を説明するためにその平面図と側面図を対応させた説明図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the thrust bearing which concerns on this invention, (a) is AA sectional view taken on the line in FIG. 3, (b) is the back surface in order to demonstrate the structure of a top foil piece. (C) is a plan view of a bump foil piece, (d) is a plan view and a side view for explaining the shapes of the top foil piece and the bump foil piece. It is explanatory drawing made to respond | correspond. 本発明に係るスラスト軸受の第2実施形態を説明するための図であり、(a)はトップフォイル片の裏面を示す平面図と側面図とを対応させた説明図、(b)は図4(a)に対応する位置での断面図である。It is a figure for demonstrating 2nd Embodiment of the thrust bearing which concerns on this invention, (a) is explanatory drawing which matched the top view and side view which show the back surface of a top foil piece, (b) is FIG. It is sectional drawing in the position corresponding to (a). 本発明に係るスラスト軸受の第3実施形態を説明するための図であり、(a)はトップフォイル片の裏面を示す平面図と側面図とを対応させた説明図、(b)は(a)のC−C線矢視断面図、(c)は谷部側薄肉部の説明図である。It is a figure for demonstrating 3rd Embodiment of the thrust bearing which concerns on this invention, (a) is explanatory drawing which matched the top view and side view which show the back surface of a top foil piece, (b) is (a) ) Is a cross-sectional view taken along the line C-C of FIG. 本発明に係るスラスト軸受の第4実施形態を示す図であり、(a)はスラスト軸受の平面図、(b)は(a)のD−D線矢視断面図、(c)はトップフォイル片及びバンプフォイル片の形状を説明するためにその平面図と側面図を対応させた説明図である。It is a figure which shows 4th Embodiment of the thrust bearing which concerns on this invention, (a) is a top view of a thrust bearing, (b) is DDA sectional view taken on the line of (a), (c) is top foil. It is explanatory drawing which matched the top view and the side view in order to demonstrate the shape of a piece and a bump foil piece.

以下、図面を参照して本発明のスラスト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、各部材の縮尺を適宜変更している。
図1は、本発明のスラスト軸受が適用されるターボ機械の一例を模式的に示す側面図であり、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は本発明に係るスラスト軸受である。
Hereinafter, the thrust bearing of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
FIG. 1 is a side view schematically showing an example of a turbo machine to which a thrust bearing of the present invention is applied. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a rotating shaft, 2 denotes an impeller provided at the tip of the rotating shaft, 3 Is a thrust bearing according to the present invention.

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には、このスラストカラー4を挟持するようにして一対のスラスト軸受3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5内に配置されており、ハウジング5との間にチップクリアランス6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、ラジアル軸受7が設けられている。
A thrust collar 4 is fixed to the rotary shaft 1 on the side where the impeller 2 is formed, and a pair of thrust bearings 3 is disposed on the thrust collar 4 so as to sandwich the thrust collar 4. .
The impeller 2 is disposed in a housing 5 on the stationary side, and has a tip clearance 6 between the impeller 2 and the housing 5.
The rotary shaft 1 is provided with a radial bearing 7 on the center side of the thrust collar 4.

「第1実施形態」
図2、図3、図4(a)〜(d)は、このような構成のターボ機械に適用されたスラスト軸受3の第1実施形態を示す図であり、図2はスラストカラー4を挟んだ状態の要部を断面視したスラスト軸受3の側面図である。また、図3はスラスト軸受3の平面図、図4(a)は図3のA−A線矢視断面図、図4(b)はトップフォイル片の構成を説明するためにその裏面を示す平面図と側面図とを対応させた説明図、図4(c)はバンプフォイル片の平面図、図4(d)はトップフォイル片及びバンプフォイル片の形状を説明するためにその平面図と側面図を対応させた説明図である。
“First Embodiment”
2, 3, and 4 (a) to 4 (d) are views showing a first embodiment of the thrust bearing 3 applied to the turbomachine having such a configuration, and FIG. 2 sandwiches the thrust collar 4. It is the side view of the thrust bearing 3 which looked at the principal part of the state in a cross section. 3 is a plan view of the thrust bearing 3, FIG. 4 (a) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3, and FIG. 4 (b) shows the back surface for explaining the configuration of the top foil piece. FIG. 4C is a plan view of the bump foil piece, FIG. 4D is a plan view for explaining the shapes of the top foil piece and the bump foil piece, and FIG. It is explanatory drawing which matched the side view.

図2に示すようにこの第1実施形態では、スラスト軸受3A(3)はスラストカラー4を挟んでその両側にそれぞれ配置されている。これら一対のスラスト軸受3A(3)、スラスト軸受3A(3)は、共に同じ構成となっており、回転軸1に固定された円板状のスラストカラー4に対向して配置された円環状(円筒状)のもので、回転軸1に外挿されて設けられている。   As shown in FIG. 2, in the first embodiment, the thrust bearing 3 </ b> A (3) is disposed on both sides of the thrust collar 4. The pair of thrust bearings 3 A (3) and the thrust bearing 3 A (3) have the same configuration, and have an annular shape (opposed to the disc-shaped thrust collar 4 fixed to the rotary shaft 1). (Cylindrical), and is provided by being extrapolated to the rotary shaft 1.

スラスト軸受3A(3)は、スラストカラー4に対向して配置されたトップフォイル10と、このトップフォイル10の、スラストカラー4に対向する面と反対側の面に対向して配置されたバックフォイル20と、このバックフォイル20の、トップフォイル10側と反対の側に配置された円環板状のベースプレート30と、を備えて構成されている。本実施形態では、一対のスラスト軸受3A(3)、スラスト軸受3A(3)の、それぞれのベースプレート30、ベースプレート30間に、二点鎖線で示す円筒状の軸受スペーサ40が挟持されており、ベースプレート30、ベースプレート30は締結ボルト41によって軸受スペーサ40を介して連結されている。また、一方のベースプレート30は、その外面が締結ボルト41によってハウジング5に固定されており、従って一対のスラスト軸受3A(3)、スラスト軸受3A(3)は、スラストカラー4を挟んだ状態で締結ボルト41によってハウジング5に固定されている。   The thrust bearing 3 </ b> A (3) includes a top foil 10 disposed to face the thrust collar 4, and a back foil disposed to face the surface of the top foil 10 opposite to the surface facing the thrust collar 4. 20 and an annular plate-like base plate 30 disposed on the back foil 20 on the side opposite to the top foil 10 side. In this embodiment, a cylindrical bearing spacer 40 indicated by a two-dot chain line is sandwiched between the base plate 30 and the base plate 30 of the pair of thrust bearings 3A (3) and thrust bearing 3A (3). 30 and the base plate 30 are connected via a bearing spacer 40 by fastening bolts 41. Further, the outer surface of one base plate 30 is fixed to the housing 5 by fastening bolts 41. Therefore, the pair of thrust bearings 3A (3) and 3A (3) are fastened with the thrust collar 4 sandwiched therebetween. It is fixed to the housing 5 by bolts 41.

ベースプレート30は、図3に示すように厚さ数mm程度の円環板状で金属製のもので、その外周部に上記締結ボルト41を挿通するための貫通孔42を複数(本実施形態では8個)形成している。このベースプレート30には、スラストカラー4側の面に、バックフォイル20やトップフォイル10を支持するための支持領域が設けられている。本実施形態では、後述するようにバックフォイル20、トップフォイル10がいずれも複数枚(6枚)のバックフォイル片21、トップフォイル片11によって形成されており、従ってベースプレート30は、その内周部を周方向に6つに分けて6つの支持領域31を形成している。なお、本実施形態ではこれら6つの支持領域31は設計上の領域であり、隣り合う支持領域31、支持領域31間には特に境界線等は設けられていない。   As shown in FIG. 3, the base plate 30 is an annular plate having a thickness of several millimeters and made of metal, and has a plurality of through holes 42 (in this embodiment) through which the fastening bolts 41 are inserted. 8). The base plate 30 is provided with a support region for supporting the back foil 20 and the top foil 10 on the surface on the thrust collar 4 side. In the present embodiment, as will be described later, the back foil 20 and the top foil 10 are both formed by a plurality (six) of the back foil pieces 21 and the top foil pieces 11, and therefore the base plate 30 has an inner peripheral portion. Are divided into six in the circumferential direction to form six support regions 31. In the present embodiment, these six support areas 31 are designed areas, and no boundary line or the like is provided between the adjacent support areas 31 and the support areas 31.

これら各支持領域31には、図2に示したようにそれぞれバックフォイル片21、トップフォイル片11がこの順に配置され、支持されている。
図3に示すようにバックフォイル20は、ベースプレート30の周方向に配列された6枚のバックフォイル片21によって形成されている。これらバックフォイル片21は、ベースプレート30の各支持領域31上にそれぞれ配置され、これによってベースプレート30の周方向に配列されている。また、これらバックフォイル片21は、後述するトップフォイル片11より僅かに小さく形成され、従って図3に示すようにベースプレート30上にてスラストカラー4側に露出することなく、トップフォイル片11に覆われている。
As shown in FIG. 2, the back foil piece 21 and the top foil piece 11 are arranged and supported in the respective support regions 31 in this order.
As shown in FIG. 3, the back foil 20 is formed by six back foil pieces 21 arranged in the circumferential direction of the base plate 30. These back foil pieces 21 are arranged on the respective support regions 31 of the base plate 30, and are thus arranged in the circumferential direction of the base plate 30. Further, these back foil pieces 21 are formed slightly smaller than the top foil pieces 11 to be described later. Therefore, the back foil pieces 21 are not exposed to the thrust collar 4 side on the base plate 30 as shown in FIG. It has been broken.

これらバックフォイル片21からなるバックフォイル20は、フォイル(薄板)で形成されてトップフォイル10(トップフォイル片11)を弾性的に支持する。このようなバックフォイル20としては、例えば、バンプフォイル、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。なお、特開2006−57652号公報や特開2004−270904号公報に記載されているスプリングフォイル、特開2009−299748号公報に記載されているバックフォイルは、ラジアル軸受に用いられるフォイルであるが、これらを平面状に展開して円環板状に形成すれば、スラスト軸受に用いられるフォイルとなる。   The back foil 20 composed of these back foil pieces 21 is formed of a foil (thin plate) and elastically supports the top foil 10 (top foil piece 11). Examples of the back foil 20 include a bump foil, a spring foil described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-57652 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-270904, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-299748. A back foil or the like is used. Note that the spring foil described in JP 2006-57652 A and JP 2004-270904 A and the back foil described in JP 2009-299748 A are foils used for radial bearings. If these are developed in a planar shape and formed into an annular plate shape, a foil used for a thrust bearing is obtained.

本実施形態では、図3、図4(a)、(c)、(d)に示すようにバックフォイル20がバンプフォイルからなり、従ってバックフォイル片21はバンプフォイル片からなっている。バンプフォイル片21(バックフォイル片)は、厚さ数百μm程度のフォイル(金属製薄板)がプレス成形によって波板状に成形されたもので、図4(c)に示すように全体が扇形の頂点側を切り欠いて内周側、外周側をそれぞれ円弧状とした、略台形状(円弧板状)に形成されている。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 3, 4A, 4C, and 4D, the back foil 20 is made of a bump foil, and therefore the back foil piece 21 is made of a bump foil piece. The bump foil piece 21 (back foil piece) is a foil (metal thin plate) having a thickness of about several hundreds μm formed into a corrugated plate by press molding, and as shown in FIG. Is formed in a substantially trapezoidal shape (arc plate shape) in which the inner peripheral side and the outer peripheral side are each arcuate.

このように波板状に成形されたバンプフォイル片21は、図4(a)、(d)に示すようにベースプレート30に接する谷部22と、トップフォイル片11に接する山部23とが交互に配置されて形成されている。谷部22は、バンプフォイル片21(バックフォイル片21)の最底部を形成しており、山部23の頂部(稜線)は、バンプフォイル片21(バックフォイル片21)の最頂部を形成している。ここで、バンプフォイル片21は、図3に示す回転軸1の回転方向下流側の端辺21aが、バンプフォイル片21の固定辺(バンプフォイル固定辺)となっている。上記谷部22及び山部23は、図4(c)に示すようにバンプフォイル片21の固定辺21a(端辺)と直交する方向に配列されている。すなわち、谷部22、山部23の配列方向は、上記固定辺21aと直交する方向に形成されており、従って谷部22、山部23は、上記固定辺21aと平行に延在するように形成されている。   As shown in FIGS. 4A and 4D, the bump foil pieces 21 formed in the corrugated plate shape in this way have valleys 22 in contact with the base plate 30 and peaks 23 in contact with the top foil pieces 11. It is arranged and formed. The trough 22 forms the bottom of the bump foil piece 21 (back foil piece 21), and the top (ridge line) of the peak 23 forms the top of the bump foil piece 21 (back foil piece 21). ing. Here, in the bump foil piece 21, the end side 21 a on the downstream side in the rotation direction of the rotating shaft 1 shown in FIG. 3 is a fixed side (bump foil fixed side) of the bump foil piece 21. The troughs 22 and the crests 23 are arranged in a direction orthogonal to the fixed side 21a (end side) of the bump foil piece 21 as shown in FIG. That is, the arrangement direction of the troughs 22 and the crests 23 is formed in a direction orthogonal to the fixed side 21a, so that the troughs 22 and the crests 23 extend in parallel with the fixed side 21a. Is formed.

これら谷部22及び山部23は、それぞれほぼ等ピッチで形成されている。また、山部23の高さは、上記固定辺21aと反対の側から固定辺21a側に向かって、すなわち図3中に矢印で示す回転軸1(スラストカラー4)の回転方向の下流側に向かうに連れて、図4(a)、(d)に示すように所定の高さずつ高くなるように形成されている。   These valley portions 22 and peak portions 23 are formed at substantially equal pitches. Further, the height of the crest 23 is from the side opposite to the fixed side 21a toward the fixed side 21a, that is, on the downstream side in the rotation direction of the rotary shaft 1 (thrust collar 4) indicated by an arrow in FIG. As it goes, it is formed to increase by a predetermined height as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (d).

また、バンプフォイル片21は、図4(c)に示すようにその周方向の一方の側、本実施形態では回転軸1の回転方向下流側の端辺21aと反対の側が、径方向にて4つ(複数)に等分割され、他方の側となる端辺21a(固定辺)が径方向にて連続する連続辺とされている。このように端辺21aと反対の側が4つに分割されたことで、バンプフォイル片21は、4つの帯状のバンプフォイル分割片21b(バックフォイル分割片)と固定辺21a(連続辺)とによって構成されている。   Further, as shown in FIG. 4C, the bump foil piece 21 has a radial direction on one side in the circumferential direction, in the present embodiment, on the opposite side to the end side 21a on the downstream side in the rotation direction of the rotary shaft 1. The end side 21a (fixed side) which is equally divided into four (plurality) and is on the other side is a continuous side continuous in the radial direction. Thus, the side opposite to the end side 21a is divided into four parts, so that the bump foil piece 21 is divided into four strip-like bump foil divided pieces 21b (back foil divided pieces) and fixed sides 21a (continuous sides). It is configured.

4つの帯状のバンプフォイル分割片21b間には、それぞれスリット21cが形成されている。これらスリット21cは、本実施形態ではバンプフォイル20の外周が形成する円と同心円の一部を形成する円弧状に形成されている。これらスリット21cの幅は、径方向に隣り合うバンプフォイル分割片21bが互いに干渉することなく、独立して動けるような寸法に設定されている。このような幅のスリット21cによってバンプフォイル片21の一方の側が4つの帯状のバンプフォイル分割片21bに分割されていることにより、これら4つの帯状のバンプフォイル分割片21bはそれぞれ独立して動くようになっている。   Between the four strip-shaped bump foil division pieces 21b, slits 21c are respectively formed. In the present embodiment, the slits 21c are formed in an arc shape that forms a part of a circle concentric with the circle formed by the outer periphery of the bump foil 20. The widths of the slits 21c are set such that the bump foil divided pieces 21b adjacent in the radial direction can move independently without interfering with each other. Since one side of the bump foil piece 21 is divided into four strip-like bump foil divided pieces 21b by the slit 21c having such a width, the four strip-like bump foil divided pieces 21b move independently. It has become.

なお、バンプフォイル片21としては、端辺21a(固定辺)と反対の側が複数に分割されていれば、4分割でなく、2又は3分割、あるいは5分割以上であってもよい。また、等分割されることなく、従って各分割片の径方向における幅が互いに異なって形成されていてもよい。例えば、後述するトップフォイル片11の内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部16の直下に配置されるバンプフォイル分割片21bについては、対応する内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部16の径方向における幅とほぼ等しい幅に形成してもよい。   The bump foil piece 21 may be divided into two, three, or five or more instead of four as long as the side opposite to the end side 21a (fixed side) is divided into a plurality of pieces. In addition, the divided pieces may be formed with different widths in the radial direction without being equally divided. For example, with respect to the bump foil divided pieces 21b arranged immediately below the inner peripheral end side thin portion 15 and the outer peripheral end side thin portion 16 of the top foil piece 11 described later, the corresponding inner peripheral end side thin portion 15 and outer peripheral end side are provided. You may form in the width | variety substantially equal to the width | variety in the radial direction of the thin part 16. FIG.

また、本実施形態では、バンプフォイル片21はその4つのバンプフォイル分割片21b間において、特に内周側と外周側との間で剛性を変えることなく全てがほぼ均一な剛性に形成されている。また、同じ列上にある山部23の頂部の高さも、ほぼ同じに形成されている。これにより、バンプフォイル片21の設計や製作が容易になっている。   Further, in the present embodiment, the bump foil piece 21 is formed with substantially uniform rigidity between the four bump foil divided pieces 21b without changing the rigidity particularly between the inner peripheral side and the outer peripheral side. . Moreover, the height of the top part of the peak part 23 on the same row | line | column is also formed substantially the same. Thereby, design and manufacture of the bump foil piece 21 are facilitated.

また、バンプフォイル片21は、回転軸1の回転方向下流側の端辺21aが、後述するトップフォイル片11における回転軸1の回転方向下流側の端辺11aと平面視した状態でほぼ一致する位置に配置されている。そして、このバンプフォイル片21は、端辺21aとなる谷部22の形成方向に沿って、ベースプレート30にスポット溶接(点付溶接)され、固定されている。   Further, the bump foil piece 21 has an end side 21a on the downstream side in the rotation direction of the rotary shaft 1 substantially coincides with an end side 11a on the downstream side in the rotation direction of the rotary shaft 1 in the top foil piece 11 to be described later. Placed in position. The bump foil piece 21 is spot-welded (dot welding) to the base plate 30 and fixed along the direction of formation of the valley 22 that becomes the end side 21a.

その際、バンプフォイル片21の端辺21aは、全体が連続する一つの谷部22によって形成されているため、この谷部22全体を容易に溶接することができる。従って、バンプフォイル片21は、溶接による固定が容易に行えるようになっている。
なお、ベースプレート30への端辺21aの固定については、スポット溶接以外にも、例えばネジ止めなどによって行うことができる。
At that time, since the end side 21a of the bump foil piece 21 is formed by one trough portion 22 that is continuous as a whole, the entire trough portion 22 can be easily welded. Therefore, the bump foil piece 21 can be easily fixed by welding.
The end side 21a can be fixed to the base plate 30 by, for example, screwing in addition to spot welding.

トップフォイル10も、図3に示すようにベースプレート30の周方向に配列された6枚のトップフォイル片11によって形成されている。これらトップフォイル片11は、円環板をその周方向にて分割した円弧板状、すなわち、厚さ数百μm程度の金属製の薄板(フォイル)により、扇形の頂点側を切り除いて内周端側、外周端側をそれぞれ円弧状とした、略台形状に形成されている。トップフォイル片11の内周端側の円弧が形成する円は、トップフォイル片11の外周端側の円弧が形成する円と同心円になるように形成される。このような形状のトップフォイル片11は、ベースプレート30の各支持領域31上にて上記バンプフォイル片21を覆ってそれぞれ配置され、ベースプレート30の周方向に等間隔で配列されて全体として略円環板状に配置されたことにより、トップフォイル10を形成している。   The top foil 10 is also formed by six top foil pieces 11 arranged in the circumferential direction of the base plate 30 as shown in FIG. These top foil pieces 11 have an arc plate shape obtained by dividing an annular plate in the circumferential direction thereof, that is, a metal thin plate (foil) having a thickness of about several hundreds of μm, and the top side of the fan shape is cut off from the inner periphery. It is formed in a substantially trapezoidal shape in which the end side and the outer peripheral end side each have an arc shape. The circle formed by the arc on the inner peripheral end side of the top foil piece 11 is formed to be concentric with the circle formed by the arc on the outer peripheral end side of the top foil piece 11. The top foil pieces 11 having such shapes are arranged on the respective support regions 31 of the base plate 30 so as to cover the bump foil pieces 21 and are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the base plate 30 so as to be substantially annular as a whole. The top foil 10 is formed by arrange | positioning at plate shape.

なお、トップフォイル片11は支持領域31より一回り小さく形成されるとともに、バンプフォイル片21より僅かに大きく形成されている。これによってトップフォイル片11は、互いに干渉することなく、また、バンプフォイル片21をスラストカラー4側に露出させることなく、その上面を覆った状態で各支持領域31に配置されている。ただし、本発明はこれに限定されることなく、トップフォイル片11をバンプフォイル片21と同じ大きさに形成してもよく、あるいは、バンプフォイル片21より小さく形成してもよい。   The top foil piece 11 is formed slightly smaller than the support region 31 and slightly larger than the bump foil piece 21. Accordingly, the top foil pieces 11 are arranged in the respective support regions 31 so as to cover the upper surfaces thereof without interfering with each other and without exposing the bump foil pieces 21 to the thrust collar 4 side. However, the present invention is not limited to this, and the top foil piece 11 may be formed in the same size as the bump foil piece 21 or may be formed smaller than the bump foil piece 21.

また、このトップフォイル片11は、回転軸1(スラストカラー4)の回転方向上流側に固定部13を有しており、この固定部13によってベースプレート30に固定されている。この固定部13でのベースプレート30への固定は、上記バンプフォイル片21の端辺21aと同様に、スポット溶接(点付溶接)によってなされている。なお、この固定部13のベースプレート30への固定についても、スポット溶接以外に、例えばネジ止めなどで行うこともできる。   Further, the top foil piece 11 has a fixing portion 13 on the upstream side in the rotation direction of the rotary shaft 1 (thrust collar 4), and is fixed to the base plate 30 by the fixing portion 13. The fixing portion 13 is fixed to the base plate 30 by spot welding (dot welding) in the same manner as the end side 21 a of the bump foil piece 21. The fixing portion 13 can be fixed to the base plate 30 by, for example, screwing in addition to spot welding.

固定部13は、回転軸1(スラストカラー4)の回転方向上流側に設けられていれば、面状であっても直線状であってもよいが、本実施形態ではある程度の幅を有する直線状に形成された、固定辺12となっている。   The fixing portion 13 may be planar or linear as long as it is provided on the upstream side in the rotational direction of the rotating shaft 1 (thrust collar 4). However, in this embodiment, the fixing portion 13 is a straight line having a certain width. The fixed side 12 is formed in a shape.

また、このトップフォイル片11は、図4(a)に示すようにその固定辺12側が曲げ加工されており、これによってバンプフォイル片21の山部23の高さ分の段差を吸収できるように立ち上げられ、固定辺12より端辺11a側が山部23上に載せられている。一方、端辺11a(トレーリングエッジ)側は、固定されることなく単にバンプフォイル片21の山部23上に支持された自由端となっている。   Further, as shown in FIG. 4A, the fixed side 12 side of the top foil piece 11 is bent so that a step corresponding to the height of the peak portion 23 of the bump foil piece 21 can be absorbed. The edge 11 a side of the fixed side 12 is placed on the peak portion 23. On the other hand, the end side 11a (trailing edge) side is merely a free end supported on the peak portion 23 of the bump foil piece 21 without being fixed.

また、このトップフォイル片11には、上記バックフォイル片21に対向する面がエッチング加工等によって削られ、薄厚化されたことにより、図4(b)中にドット地で示すように、その内周端側と外周端側とに、これら内周端側と外周端側との間の中間領域14より薄肉に形成された内周端側薄肉部15と外周端側薄肉部16とが形成されている。これによってトップフォイル片11は、その内周端側、外周端側がいずれもこれらの間の中間領域14に比べて撓み易くなっている。   Further, the surface of the top foil piece 11 facing the back foil piece 21 is cut and etched by etching or the like, and as shown in FIG. An inner peripheral end side thin portion 15 and an outer peripheral end side thin portion 16 formed thinner than the intermediate region 14 between the inner peripheral end side and the outer peripheral end side are formed on the peripheral end side and the outer peripheral end side. ing. Accordingly, the top foil piece 11 is more easily bent at the inner peripheral end side and the outer peripheral end side than the intermediate region 14 between them.

本実施形態では、内周端側薄肉部15と中間領域14との境界線15a、および外周端側薄肉部16と中間領域14との境界線16a、すなわち段差部が、いずれもトップフォイル片11の内周端や外周端の周方向に沿う円弧状になっている。すなわち、内周端側薄肉部15と中間領域との境界線15aは、トップフォイル片11の内周端の周方向に沿う円弧状になっており、外周端側薄肉部16と中間領域14との境界線16aは、トップフォイル片11の外周端の周方向に沿う円弧状になっている。   In the present embodiment, the boundary line 15 a between the inner peripheral end side thin portion 15 and the intermediate region 14 and the boundary line 16 a between the outer peripheral end side thin portion 16 and the intermediate region 14, that is, the stepped portions, are all the top foil pieces 11. It is circular arc shape along the circumferential direction of the inner peripheral end and outer peripheral end. That is, the boundary line 15a between the inner peripheral end side thin portion 15 and the intermediate region has an arc shape along the circumferential direction of the inner peripheral end of the top foil piece 11, and the outer peripheral end side thin portion 16 and the intermediate region 14 The boundary line 16 a has an arc shape along the circumferential direction of the outer peripheral end of the top foil piece 11.

なお、本実施形態では、上記の固定辺12(固定部13)やこれに隣接して配置された曲げ加工部分、さらにはこの加工部分の近傍部17には、内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部が形成されていない。これは、図2に示すように固定辺12側では、バンプフォイル片21の山部23の高さが低いことでトップフォイル片11がスラストカラー4に接触するおそれがないためである。そして、このように近傍部17に薄肉部を形成しないことにより、トップフォイル片11を製造するにあたって、固定辺12側をプレスで曲げ加工する際に加工部分の近傍となる近傍部17を掴むことが容易になり、加工上有利になる。薄肉部を形成しない近傍部17の形成範囲としては、例えば図4(a)、(d)に示すように固定辺12側から、少なくともパンプフォイル片21において最も固定辺12側に近い山部23の頂点にかかる程度とされる。   In the present embodiment, the fixed side 12 (fixed portion 13), the bent portion disposed adjacent to the fixed side 12, and the vicinity portion 17 of the processed portion include the inner peripheral end side thin portion 15 and The outer peripheral end side thin portion is not formed. This is because, on the fixed side 12 side, as shown in FIG. 2, there is no possibility that the top foil piece 11 contacts the thrust collar 4 because the height of the crest 23 of the bump foil piece 21 is low. And by manufacturing the top foil piece 11 by not forming a thin part in the vicinity part 17 in this way, when the fixed side 12 side is bent with a press, the vicinity part 17 that is in the vicinity of the processing part is grasped. Becomes easier and advantageous in terms of processing. For example, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (d), the formation range of the vicinity portion 17 that does not form the thin portion is a peak portion 23 closest to the fixed side 12 side at least from the fixed side 12 side. It is said that it takes about the top of

図4(b)に示すように内周端側薄肉部15の、トップフォイル片11における径方向の幅W2については、トップフォイル片11全体の径方向の幅W1に対して0.2倍〜0.5倍、すなわち、W2=0.2W1〜0.5W1とするのが、後述するようにトップフォイル片11の内周端側の、スラストカラー4側への起き上がりを抑制しつつ、トップフォイル片11の中間領域14側を従来と同様に機能させることができ、好ましい。
一方、外周端側薄肉部16の、トップフォイル片11における径方向の幅W3については、トップフォイル片11全体の径方向の幅W1に対して0.05倍〜0.3倍、すなわち、W3=0.05W1〜0.3W1とするのが、後述するようにトップフォイル片11の外周端側の、スラストカラー4側への起き上がりを抑制しつつ、トップフォイル片11の中間領域14側を従来と同様に機能させることができ、好ましい。
As shown in FIG. 4B, the radial width W2 of the top foil piece 11 of the inner peripheral end side thin portion 15 is 0.2 times to the radial width W1 of the entire top foil piece 11. 0.5 times, that is, W2 = 0.2W1 to 0.5W1, while suppressing the rising of the inner peripheral end side of the top foil piece 11 toward the thrust collar 4 side, as will be described later, The intermediate region 14 side of the piece 11 can be made to function as in the conventional case, which is preferable.
On the other hand, the radial width W3 of the top foil piece 11 of the outer peripheral end side thin portion 16 is 0.05 to 0.3 times the radial width W1 of the entire top foil piece 11, that is, W3. = 0.05W1 to 0.3W1, as described later, the intermediate region 14 side of the top foil piece 11 is conventionally controlled while suppressing the rising of the outer peripheral end side of the top foil piece 11 to the thrust collar 4 side. It can be made to function similarly to, and is preferable.

ただし、これら内周端側薄肉部15、外周端側薄肉部16については、内周端側薄肉部15の径方向の幅W2の方を、外周端側薄肉部16の径方向の幅W3より広く(大きく)形成するのが好ましい。スラスト軸受3の内周端側でのスラストカラー4の周速が外周端側での周速に比べて遅いことによる、スラストカラー4側へ起き上がり易くなるトップフォイル10の内周端側の部位の広さは、トップフォイル10の外周端で流体潤滑膜の圧力が周囲圧(例えば大気圧)と同じになることによる、スラストカラー4側へ起き上がり易くなるトップフォイル10の外周端側の部位の広さより広い。従って、内周端側薄肉部15の方を外周端側薄肉部16より径方向の幅を広くすることで、トップフォイル片11がスラストカラー4に近づいてこれに接触することがより効果的に防止される。   However, with respect to the inner peripheral end side thin portion 15 and the outer peripheral end side thin portion 16, the radial width W2 of the inner peripheral end side thin portion 15 is larger than the radial width W3 of the outer peripheral end side thin portion 16. It is preferable to form wide (large). Since the peripheral speed of the thrust collar 4 on the inner peripheral end side of the thrust bearing 3 is slower than the peripheral speed on the outer peripheral end side, the portion on the inner peripheral end side of the top foil 10 that easily rises up to the thrust collar 4 side. The width of the portion on the outer peripheral end side of the top foil 10 that easily rises to the thrust collar 4 side due to the pressure of the fluid lubricating film being the same as the ambient pressure (for example, atmospheric pressure) at the outer peripheral end of the top foil 10. Wider than that. Therefore, by making the inner peripheral end side thin portion 15 wider in the radial direction than the outer peripheral end side thin portion 16, it is more effective that the top foil piece 11 approaches the thrust collar 4 and comes into contact therewith. Is prevented.

また、内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部16の削り量、すなわち内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部16の肉厚(厚さ)と中間領域14の肉厚に対する差は、10〜30μm程度であればよい。このような肉厚分を削って中間領域14の厚さt1に対し内周端側薄肉部15の厚さt2や外周端側薄肉部16の厚さt3を10〜30μm程度薄く形成することにより、この差分に相当する隙間を、上記バンプフォイル片21の山部23の頂点との間に形成することができる。この隙間は、スラストカラー4とトップフォイル片11との間に形成される流体潤滑膜に影響するものであり、この流体潤滑膜も充分薄厚であるため、上記隙間は10〜30μm程度でも充分に機能する。また、この程度の削り量であれば、トップフォイル片11の内周端側や外周端側を極端に曲がり易くすることなく、スラストカラー4側への起き上がりを良好に抑制することが可能になる。   Further, the amount of shaving of the inner peripheral end side thin portion 15 and the outer peripheral end side thin portion 16, that is, the thickness (thickness) of the inner peripheral end side thin portion 15 and the outer peripheral end side thin portion 16 and the thickness of the intermediate region 14. The difference may be about 10 to 30 μm. The thickness t2 of the inner peripheral end side thin portion 15 and the thickness t3 of the outer peripheral end side thin portion 16 are reduced by about 10 to 30 μm with respect to the thickness t1 of the intermediate region 14 by cutting such thickness. A gap corresponding to this difference can be formed between the apex of the crest portion 23 of the bump foil piece 21. This gap affects the fluid lubrication film formed between the thrust collar 4 and the top foil piece 11. Since this fluid lubrication film is also sufficiently thin, the gap is sufficient even if it is about 10 to 30 μm. Function. Further, with this amount of cutting, it is possible to satisfactorily suppress the rising to the thrust collar 4 side without making the inner peripheral end side and the outer peripheral end side of the top foil piece 11 extremely easy to bend. .

ただし、これら内周端側薄肉部15、外周端側薄肉部16については、内周端側薄肉部15の厚さt2の方を、外周端側薄肉部16の厚さt3より薄く形成するのが好ましい。
前述したように、トップフォイル片11におけるスラストカラー側へ起き上がり易くなる部位の広さは、内周端側の方が外周端側より広い。従って、内周端側薄肉部15の方を外周端側薄肉部16より薄くすることで、内周端側薄肉部15の方のバンプフォイル片21との間の上記隙間が外周端側薄肉部16の方の上記隙間より大きくなるため、トップフォイル片11がスラストカラー4に近づいてこれに接触することがより効果的に防止される。
However, for the inner peripheral end side thin portion 15 and the outer peripheral end side thin portion 16, the thickness t2 of the inner peripheral end side thin portion 15 is formed to be thinner than the thickness t3 of the outer peripheral end side thin portion 16. Is preferred.
As described above, the area of the top foil piece 11 that easily rises to the thrust collar side is wider on the inner peripheral end side than on the outer peripheral end side. Therefore, by making the inner peripheral end side thin portion 15 thinner than the outer peripheral end side thin portion 16, the gap between the inner peripheral end side thin portion 15 and the bump foil piece 21 is changed to the outer peripheral end thin portion. Since it becomes larger than the said clearance gap of 16 direction, it is prevented more effectively that the top foil piece 11 approaches the thrust collar 4 and contacts this.

本実施形態では、図3に示すようにバンプフォイル片21の谷部22及び山部23が、トップフォイル片11の固定辺12と交差する方向に配列するように、バンプフォイル片21を配置している。従って、これら谷部22や山部23は、トップフォイル片11の固定辺12や端辺11aの長さ方向に延在し、特に端辺11aに対しては平行に延在している。よって、このバンプフォイル片21上に載置されることによってトップフォイル片11は、上記山部23の配列方向に沿って固定辺12側から端辺11a側に向かうに連れて、漸次ベースプレート30の内面から遠ざかるようにバンプフォイル片21の山部23によって設定された初期傾斜角で傾斜して配置されている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the bump foil pieces 21 are arranged so that the valley portions 22 and the mountain portions 23 of the bump foil pieces 21 are arranged in a direction intersecting with the fixed side 12 of the top foil pieces 11. ing. Accordingly, the valley portion 22 and the peak portion 23 extend in the length direction of the fixed side 12 and the end side 11a of the top foil piece 11, and in particular, extend in parallel to the end side 11a. Therefore, the top foil piece 11 is placed on the bump foil piece 21 so that the top foil piece 11 gradually moves from the fixed side 12 side toward the end side 11a along the arrangement direction of the peak portions 23. The bump foil piece 21 is disposed so as to be away from the inner surface at an initial inclination angle set by the peak portion 23 of the bump foil piece 21.

ここで、初期傾斜角とは、荷重がゼロのときのベースプレート30に対するトップフォイル片11の傾斜角である。また、傾斜角とは、図4(d)に示すようにバンプフォイル片21の山部23の高さ増加量によって決まる角度(傾斜角、勾配)θである。従って、荷重が増すとバンプフォイル片21の山部23がベースプレート30側に押し込まれ、全体が平坦化することにより、傾斜角θは初期傾斜角より小さくなる。   Here, the initial inclination angle is an inclination angle of the top foil piece 11 with respect to the base plate 30 when the load is zero. Further, the inclination angle is an angle (inclination angle, gradient) θ determined by the height increase amount of the peak portion 23 of the bump foil piece 21 as shown in FIG. Therefore, when the load increases, the crest portion 23 of the bump foil piece 21 is pushed into the base plate 30 side and is flattened as a whole, so that the inclination angle θ becomes smaller than the initial inclination angle.

次に、このような構成からなるスラスト軸受3A(3)の作用について説明する。
本実施形態では、図2に示したようにスラスト軸受3Aをスラストカラー4の両側に設けている。このようにスラストカラー4の両側に設けることにより、スラスト方向の移動量を極力抑えることができる。すなわち、スラスト移動量を小さくすることにより、図1に示したチップクリアランス6を狭くすることができ、これによってターボ機械としての流体性能を向上することができる。
Next, the operation of the thrust bearing 3A (3) having such a configuration will be described.
In the present embodiment, the thrust bearing 3A is provided on both sides of the thrust collar 4 as shown in FIG. By providing the thrust collar 4 on both sides in this way, the amount of movement in the thrust direction can be suppressed as much as possible. That is, by reducing the amount of thrust movement, the tip clearance 6 shown in FIG. 1 can be narrowed, thereby improving the fluid performance as a turbomachine.

スラスト方向の移動量を極力抑えるため、両スラスト軸受3Aはスラストカラー4に対して大きな隙間が生じないように近接して設置される。これにより、両スラスト軸受3Aのトップフォイル片11(トップフォイル10)はスラストカラー4に対して若干押し付けられた状態になる。   In order to suppress the amount of movement in the thrust direction as much as possible, both thrust bearings 3A are installed close to the thrust collar 4 so that no large gap is generated. As a result, the top foil pieces 11 (top foil 10) of both thrust bearings 3A are slightly pressed against the thrust collar 4.

このような状態で回転軸1が回転し、スラストカラー4が回転を始めると、スラストカラー4とトップフォイル片11は擦れ合いつつ、両者の間に形成されたくさび形の空間に周囲流体が押し込まれる。そして、スラストカラー4が一定の回転速度に達すると、両者の間に流体潤滑膜が形成される。この流体潤滑膜の圧力によってトップフォイル片11(トップフォイル10)はバンプフォイル片21(バックフォイル20)側へ押し付けられ、スラストカラー4はトップフォイル片11との接触状態を脱し、非接触で回転するようになる。   When the rotary shaft 1 rotates in this state and the thrust collar 4 starts to rotate, the thrust collar 4 and the top foil piece 11 rub against each other and the surrounding fluid is pushed into the wedge-shaped space formed between the two. It is. When the thrust collar 4 reaches a certain rotational speed, a fluid lubricating film is formed between them. The top foil piece 11 (top foil 10) is pressed against the bump foil piece 21 (back foil 20) by the pressure of the fluid lubricating film, and the thrust collar 4 comes out of contact with the top foil piece 11 and rotates without contact. To come.

スラスト荷重が加わると、トップフォイル片11はさらにバンプフォイル片21側へ押され、トップフォイル片11の傾斜角θは浅く(小さく)なる。その際、スラスト軸受3A(3)ではその外周端側でのスラストカラー4の周速が内周端側での周速に比べて速いため、周速が遅い内周端側ではトップフォイル片11がスラストカラー4側へ起き上がり易くなっている。また、トップフォイル片11の外周側では、その外周端で流体潤滑膜の圧力が周囲圧(例えば大気圧)と同じになるため、この外周側端部での流体潤滑膜の膜圧は、その他の外周側(外周端から内寄りに入ったところ)に比べて低くなる。このため、トップフォイル片11はその内周端だけでなく、外周端でも起き上がり易くなっている。   When a thrust load is applied, the top foil piece 11 is further pushed to the bump foil piece 21 side, and the inclination angle θ of the top foil piece 11 becomes shallow (small). At this time, in the thrust bearing 3A (3), the peripheral speed of the thrust collar 4 on the outer peripheral end side is higher than the peripheral speed on the inner peripheral end side, so that the top foil piece 11 is on the inner peripheral end side where the peripheral speed is slow. Is easy to get up to the thrust collar 4 side. Further, on the outer peripheral side of the top foil piece 11, the pressure of the fluid lubricating film is the same as the ambient pressure (for example, atmospheric pressure) at the outer peripheral end. It is lower than the outer peripheral side (where it enters inward from the outer peripheral end). For this reason, the top foil piece 11 is easily raised not only at the inner peripheral end but also at the outer peripheral end.

しかし、本実施形態では、トップフォイル片11の内周端側に内周端側薄肉部15が形成され、外周端側に外周端側薄肉部16が形成されているので、これら内周端側、外周端側が中間領域14に比べて撓み易くなっている。また、内周端側では内周端側薄肉部15によってバンプフォイル片21との間に隙間が形成され、外周端側でも外周端側薄肉部16によってバンプフォイル片21との間に隙間が形成されるので、内周端側、外周端側が共にバンプフォイル片21側に押し込まれ易くなっている。   However, in the present embodiment, the inner peripheral end side thin portion 15 is formed on the inner peripheral end side of the top foil piece 11, and the outer peripheral end side thin portion 16 is formed on the outer peripheral end side. The outer peripheral end side is more easily bent than the intermediate region 14. Further, a gap is formed between the inner peripheral end side thin portion 15 and the bump foil piece 21 on the inner peripheral end side, and a gap is formed between the outer peripheral end side thin portion 16 and the bump foil piece 21 on the outer peripheral end side. Therefore, both the inner peripheral end side and the outer peripheral end side are easily pushed into the bump foil piece 21 side.

その際、内周端側では、上記隙間によってバンプフォイル片21がトップフォイル片11をスラストカラー4側へ押し返す力が生じにくくなっている。よって、該スラスト軸受3A(3)の内周端側でのスラストカラー4の周速が外周端側での周速に比べて遅いことにより、内周端側がスラストカラー4側へ起き上がり易くなることが抑制される。すなわち、内周端側はスラストカラー4側へ起き上がり難くなっている。また、外周端側でも上記隙間によってバンプフォイル片21がトップフォイル片11をスラストカラー4側へ押し返す力が生じにくくなっている。よって、トップフォイル片11の外周端で流体潤滑膜の圧力が周囲圧(例えば大気圧)と同じになることにより、外周端側がスラストカラー4側へ起き上がり易くなることが抑制される。すなわち、外周端側もスラストカラー4側へ起き上がり難くなっている。   At that time, on the inner peripheral end side, it is difficult for the bump foil piece 21 to generate a force to push the top foil piece 11 back to the thrust collar 4 side by the gap. Therefore, since the peripheral speed of the thrust collar 4 on the inner peripheral end side of the thrust bearing 3A (3) is slower than the peripheral speed on the outer peripheral end side, the inner peripheral end side can easily rise to the thrust collar 4 side. Is suppressed. That is, the inner peripheral end side is difficult to rise to the thrust collar 4 side. Further, even on the outer peripheral end side, the bump foil piece 21 is less likely to generate a force that pushes the top foil piece 11 back to the thrust collar 4 side due to the gap. Therefore, the pressure of the fluid lubricating film at the outer peripheral end of the top foil piece 11 is the same as the ambient pressure (for example, atmospheric pressure), thereby preventing the outer peripheral end side from easily rising to the thrust collar 4 side. That is, it is difficult for the outer peripheral end side to get up to the thrust collar 4 side.

また、内周端側がバンプフォイル片21側へ押し込まれて上記隙間が無くなっても、中間領域14に比べると隙間の分だけバンプフォイル片21のバネ力が弱くなっているので、内周端側は前述のとおりスラストカラー4側へ起き上がり難くなる。同様に、外周端側でも中間領域14に比べてバンプフォイル片21のバネ力が弱くなっているので、外周端側も前述のとおりスラストカラー4側へ起き上がり難くなる。
よって、スラスト荷重がさらに増して流体潤滑膜の膜厚がさらに薄くなったとしても、トップフォイル片11はスラストカラー4に接触し難くなり、結果としてより高いスラスト荷重を受けることが可能になる。
Further, even if the inner peripheral end side is pushed into the bump foil piece 21 side and the gap disappears, the spring force of the bump foil piece 21 is weakened by the amount of the gap as compared with the intermediate region 14, so the inner peripheral end side. Is difficult to get up to the thrust collar 4 side as described above. Similarly, since the spring force of the bump foil piece 21 is weaker at the outer peripheral end side than at the intermediate region 14, the outer peripheral end side is also difficult to get up to the thrust collar 4 side as described above.
Therefore, even if the thrust load is further increased and the film thickness of the fluid lubricating film is further reduced, the top foil piece 11 becomes difficult to contact the thrust collar 4 and as a result, a higher thrust load can be received.

本実施形態のスラスト軸受3A(3)にあっては、トップフォイル片11の内周端側に中間領域14より薄肉の内周端側薄肉部15を形成して内周端側を撓み易くし、外周端側にも中間領域14より薄肉の外周端側薄肉部16を形成して外周端側も撓み易くするとともに、これら内周端側、外周端側でバンプフォイル片21との間に隙間を形成しているので、内周端側、外周端側のいずれにおいても、バンプフォイル片21によりトップフォイル片11がスラストカラー4側へ押し返される力を生じにくくすることができる。   In the thrust bearing 3A (3) of the present embodiment, the inner peripheral end side thin portion 15 thinner than the intermediate region 14 is formed on the inner peripheral end side of the top foil piece 11 so that the inner peripheral end side is easily bent. Further, the outer peripheral end side thin portion 16 which is thinner than the intermediate region 14 is also formed on the outer peripheral end side so that the outer peripheral end side is easily bent, and a gap is formed between the inner peripheral end side and the outer peripheral end side between the bump foil pieces 21. Therefore, it is possible to make it difficult for the bump foil piece 21 to push back the top foil piece 11 toward the thrust collar 4 side on both the inner peripheral end side and the outer peripheral end side.

よって、内周端側でのスラストカラー4の周速が外周端側での周速に比べて遅いことにより、内周端側がスラストカラー4側へ起き上がり易くなることを抑制することができ、また、トップフォイル片11の外周端で流体潤滑膜の圧力が周囲圧(例えば大気圧)と同じになることにより、外周端側がスラストカラー4側へ起き上がり易くなることも抑制することができる。従って、トップフォイル片11がスラストカラー4に近づいてこれに接触することを防止することができ、これによって軸受寿命の低下や焼き付きを防止することができる。また、内周端側や外周端側における流体潤滑膜の膜厚が極端に薄くなることがないため、高負荷に耐え得る優れたものとなる。   Therefore, it is possible to suppress the inner peripheral end side from easily rising to the thrust collar 4 side because the peripheral speed of the thrust collar 4 on the inner peripheral end side is slower than the peripheral speed on the outer peripheral end side. Further, since the pressure of the fluid lubricating film becomes the same as the ambient pressure (for example, atmospheric pressure) at the outer peripheral end of the top foil piece 11, it is possible to prevent the outer peripheral end side from easily rising to the thrust collar 4 side. Therefore, it is possible to prevent the top foil piece 11 from approaching the thrust collar 4 and coming into contact therewith, thereby preventing a reduction in bearing life and seizure. Moreover, since the film thickness of the fluid lubrication film on the inner peripheral end side and the outer peripheral end side does not become extremely thin, it is excellent to withstand a high load.

また、このように内周端側薄肉部15および外周端側薄肉部16を形成することで軸受寿命の低下や焼き付きを防止したので、バンプフォイル片(バックフォイル片)21として、内周端側と外周端側とで同じ剛性、同じ山の高さのものを用いることができる。これにより、その設計や製作を容易にすることができる。例えば、バンプフォイル片21をプレス成形によって容易に製作することができる。また、内外周間で山の高さを同一にしたバンプフォイル片21を用いることができるので、寸法管理が容易になる。よって、このようにバンプフォイル片21の設計・製作を容易にし、寸法管理も容易にしたので、バンプフォイル片21の制作コストを低減することができる。   In addition, since the inner peripheral end side thin portion 15 and the outer peripheral end side thin portion 16 are formed in this way to prevent a decrease in bearing life and seizure, the bump foil piece (back foil piece) 21 is used as the inner peripheral end side. And those having the same rigidity and the same peak height on the outer peripheral end side can be used. Thereby, the design and manufacture can be facilitated. For example, the bump foil piece 21 can be easily manufactured by press molding. Further, since the bump foil piece 21 having the same mountain height between the inner and outer circumferences can be used, dimensional management becomes easy. Therefore, the design and production of the bump foil piece 21 and the dimensional management are facilitated as described above, so that the production cost of the bump foil piece 21 can be reduced.

「第2実施形態」
次に、本発明のスラスト軸受の第2実施形態について説明する。
第2実施形態のスラスト軸受が第1実施形態のスラスト軸受3A(3)と主に異なるところは、トップフォイル片として、図5(a)、(b)に示す構成のものを用いた点にある。ここで、図5(a)はトップフォイル片50の裏面を示す平面図と側面図とを対応させた説明図、図5(b)は図3のA−A線矢視断面図である図4(a)と同じ位置での断面図である。
“Second Embodiment”
Next, a second embodiment of the thrust bearing of the present invention will be described.
The thrust bearing of the second embodiment is mainly different from the thrust bearing 3A (3) of the first embodiment in that a top foil piece having the structure shown in FIGS. 5A and 5B is used. is there. Here, FIG. 5A is an explanatory view in which a plan view showing the back surface of the top foil piece 50 and a side view are associated with each other, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is sectional drawing in the same position as 4 (a).

図5(a)、(b)に示したトップフォイル片50が図4(b)に示したトップフォイル片11と異なるところは、トップフォイル片50の固定辺12とその近傍部、すなわち固定辺12と該固定辺12に対して回転軸1の回転方向下流側に位置する近傍部が、中間領域14や近傍部17に比べて薄肉に形成された固定部側薄肉部18となっている点にある。   The top foil piece 50 shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b) is different from the top foil piece 11 shown in FIG. 4 (b) in that the fixed side 12 of the top foil piece 50 and its vicinity, that is, the fixed side. 12 and the vicinity located on the downstream side in the rotation direction of the rotary shaft 1 with respect to the fixed side 12 is a fixed portion side thin portion 18 formed thinner than the intermediate region 14 and the vicinity portion 17. It is in.

固定部側薄肉部18は、固定辺12の長さ方向に沿って直線状に形成されたもので、内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部16と同様に、エッチング加工等によって形成されている。この固定部側薄肉部18については、同じエッチング加工工程によって内周端側薄肉部15または外周端側薄肉部16と同時に形成し、これと同じ薄さに形成することができる。また、これら内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部16とは異なる厚さ(薄さ)に形成したい場合では、内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部16のエッチング加工とは別工程で、固定部側薄肉部18を形成することもできる。   The fixed portion side thin portion 18 is formed linearly along the length direction of the fixed side 12 and is formed by etching or the like, similarly to the inner peripheral end side thin portion 15 and the outer peripheral end side thin portion 16. Has been. The fixed portion side thin portion 18 can be formed at the same thickness as the inner peripheral end side thin portion 15 or the outer peripheral end side thin portion 16 by the same etching process. In addition, when it is desired to form a thickness (thinness) different from those of the inner peripheral end side thin portion 15 and the outer peripheral end side thin portion 16, the inner peripheral end side thin portion 15 and the outer peripheral end side thin portion 16 are etched. Is a separate process, and the fixed portion side thin portion 18 can also be formed.

本実施形態では、固定部側薄肉部18によって該固定部側薄肉部18より回転軸1の下流側をより曲がり易くするべく、固定部側薄肉部18を内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部16より薄く形成するのが好ましい。そのため、トップフォイル片50の板材(薄板)に対してエッチング加工を複数回行い、内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部16の加工と固定部側薄肉部18の加工とをそれぞれ別に行う。固定部側薄肉部18の厚さについては、エッチングによる削り加工を行わない中間領域14等の厚さ(数百μm程度)の、50%〜70%程度の厚さとするのが好ましい。このような厚さに形成することで、これより回転軸1の下流側をより曲がり易くすることができる。   In the present embodiment, the fixed portion side thin portion 18 is made to be bent at the inner peripheral end side thin portion 15 or the outer peripheral end so that the fixed portion side thin portion 18 can bend the downstream side of the rotating shaft 1 more easily than the fixed portion side thin portion 18. It is preferable to form it thinner than the side thin part 16. Therefore, etching processing is performed a plurality of times on the plate material (thin plate) of the top foil piece 50, and the processing of the inner peripheral end side thin portion 15 and the outer peripheral end side thin portion 16 and the processing of the fixed portion side thin portion 18 are separately performed. Do. The thickness of the fixed portion side thin portion 18 is preferably about 50% to 70% of the thickness (about several hundred μm) of the intermediate region 14 or the like that is not etched by etching. By forming in such a thickness, the downstream side of the rotating shaft 1 can be more easily bent.

また、この固定部側薄肉部18は、図5(b)に示すバックフォイル片21に対して、その山部23のうち固定辺12に最も近い山部23の頂点(稜線)にかからないように、形成されている。すなわち、固定部側薄肉部18は、固定辺12を含んでこれと該固定辺12側の山部23の頂点(稜線)との間に位置するように、その幅が設定され、形成されている。これにより、トップフォイル片50は、固定部側薄肉部18及び内周端側薄肉部15、外周端側薄肉部16以外の箇所が、全体的に山部23上に載ってこれらに均等に支持されるようになり、図4(d)に示した傾斜角θが維持される。また、固定部側薄肉部18を形成したことにより、該固定部側薄肉部18より端辺11a側がより容易にかつ円滑に傾斜できる(傾くことができる)ようになっている。さらに、このような固定部側薄肉部18を形成することにより、該固定部側薄肉部18以外の箇所の肉厚を、従来に比べて厚くすることも可能になる。   Further, the fixed portion-side thin portion 18 does not reach the apex (ridge line) of the peak portion 23 closest to the fixed side 12 among the peak portions 23 with respect to the back foil piece 21 shown in FIG. Is formed. That is, the fixed portion side thin portion 18 includes the fixed side 12 and has a width set and formed so as to be positioned between the fixed side 12 and the apex (ridge line) of the peak portion 23 on the fixed side 12 side. Yes. As a result, the top foil piece 50 is placed on the peak portion 23 as a whole, and the portions other than the fixed portion side thin portion 18, the inner peripheral end side thin portion 15, and the outer peripheral end side thin portion 16 are equally supported by these. Thus, the inclination angle θ shown in FIG. 4D is maintained. Further, by forming the fixed portion side thin portion 18, the end side 11 a side can be inclined (inclined) more easily and smoothly than the fixed portion side thin portion 18. Furthermore, by forming such a fixed portion side thin portion 18, it is possible to increase the thickness of portions other than the fixed portion side thin portion 18 as compared with the conventional case.

本実施形態にあっては、トップフォイル片50の、固定辺12とこれに対する回転方向下流側の近傍部に固定部側薄肉部18を形成しているので、荷重がかかった際に端辺11a側がより容易にかつ円滑に傾斜できるようになる。従って、回転軸1が回転を開始した後も、トップフォイル片50が容易にかつ円滑に傾斜するため、最適傾斜角が得られ易くなり、負荷能力が向上する。   In the present embodiment, since the fixed portion side thin portion 18 is formed in the vicinity of the fixed side 12 and the downstream side in the rotation direction of the top foil piece 50, the end side 11a when a load is applied. The side can be inclined more easily and smoothly. Therefore, even after the rotation shaft 1 starts to rotate, the top foil piece 50 can be easily and smoothly inclined, so that the optimum inclination angle can be easily obtained and the load capacity is improved.

ここで、高いスラスト荷重を受けているときには流体潤滑膜の圧力が高くなるので、トップフォイル片50はバンプフォイル片21に直接支えられていない部分、すなわちバンプフォイル片21の谷部22上に位置する箇所が撓み、ここから圧力が逃げて負荷能力が低下する可能性がある。   Here, since the pressure of the fluid lubricating film is increased when receiving a high thrust load, the top foil piece 50 is positioned on a portion that is not directly supported by the bump foil piece 21, that is, on the valley portion 22 of the bump foil piece 21. There is a possibility that the part to be bent is deflected, the pressure escapes from here, and the load capacity decreases.

しかし、本実施形態ではトップフォイル片50の固定辺12側に固定部側薄肉部18を形成しているので、トップフォイル片50が傾斜する(曲がる)動きを妨げることなく、従来に比べてトップフォイル片50の板材の板厚(中間領域14の板厚)を厚くすることが可能である。従って、このようにトップフォイル片50の板厚を厚くことにより、バンプフォイル片21に支えられていない部分での撓みを少なくすることができ、負荷能力の低下を抑制することができる。   However, in this embodiment, since the fixed portion side thin portion 18 is formed on the fixed side 12 side of the top foil piece 50, the top foil piece 50 is top compared to the conventional case without obstructing the tilting (bending) movement. It is possible to increase the thickness of the plate material of the foil piece 50 (the thickness of the intermediate region 14). Therefore, by thickening the plate thickness of the top foil piece 50 in this way, it is possible to reduce the bending at the portion not supported by the bump foil piece 21 and to suppress the load capacity from being lowered.

「第3実施形態」
次に、本発明のスラスト軸受の第3実施形態について説明する。
第3実施形態のスラスト軸受が第2実施形態のスラスト軸受と主に異なるところは、トップフォイル片として、図6(a)〜(c)に示す構成のものを用いた点にある。ここで、図6(a)はトップフォイル片60の裏面を示す平面図と側面図(上記平面図のB−B線矢視断面図)とを対応させた説明図、図6(b)は図6(a)のC−C線矢視断面図、図6(c)は谷部側薄肉部の説明図である。
“Third Embodiment”
Next, a third embodiment of the thrust bearing of the present invention will be described.
The thrust bearing according to the third embodiment is mainly different from the thrust bearing according to the second embodiment in that a top foil piece having the configuration shown in FIGS. 6A to 6C is used. Here, FIG. 6A is an explanatory diagram in which a plan view showing the back surface of the top foil piece 60 and a side view (a cross-sectional view taken along the line B-B in the plan view) are associated with each other, and FIG. FIG. 6A is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 6A, and FIG.

図6(a)〜(c)に示したトップフォイル片60が図5(a)、(b)に示したトップフォイル片50と異なるところは、図5(b)に示したバンプフォイル片21の谷部22に対向する箇所に、山部23に対向する箇所に比べて薄肉に形成された谷部側薄肉部19を形成した点である。   The top foil piece 60 shown in FIGS. 6A to 6C is different from the top foil piece 50 shown in FIGS. 5A and 5B in that the bump foil piece 21 shown in FIG. It is the point which formed the trough side thin part 19 formed thinly in the location facing the trough part 22 compared with the location facing the peak part 23. As shown in FIG.

図6(a)に示すように谷部側薄肉部19は、トップフォイル片60の外周端から内周端あるいは側端にまで延びて溝状に形成されたもので、上記内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部16、固定部側薄肉部18と同様に、エッチング加工等によって形成されている。また、谷部側薄肉部19については、固定部側薄肉部18と同様の薄さにするのが好ましい。従って、トップフォイル片60を製造する場合、本実施形態ではトップフォイル片60の板材に対してエッチング加工を複数回行う。例えば、谷部側薄肉部19と固定部側薄肉部18とを同じエッチング加工工程で形成し、次いで、内周端側薄肉部15について別のエッチング加工工程で形成し、その後、外周端側薄肉部16についてさらに別のエッチング加工工程で形成する。なお、内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部16の形成に際しては、谷部側薄肉部19を形成した箇所はエッチング加工を行わず、谷部側薄肉部19を避けた位置にのみ選択的にエッチング加工を行うようにする。   As shown in FIG. 6A, the valley-side thin portion 19 is formed in a groove shape extending from the outer peripheral end of the top foil piece 60 to the inner peripheral end or the side end. Similarly to the portion 15, the outer peripheral end side thin portion 16, and the fixed portion side thin portion 18, it is formed by etching or the like. Moreover, it is preferable to make the valley side thin portion 19 as thin as the fixed portion thin portion 18. Therefore, when the top foil piece 60 is manufactured, the etching process is performed a plurality of times on the plate material of the top foil piece 60 in the present embodiment. For example, the valley-side thin portion 19 and the fixed portion-side thin portion 18 are formed by the same etching process, then the inner peripheral end-side thin portion 15 is formed by another etching process, and then the outer peripheral end-side thin wall The part 16 is formed by another etching process. In forming the inner peripheral end side thin portion 15 and the outer peripheral end side thin portion 16, the portion where the valley portion thin portion 19 is formed is not etched, and only at a position avoiding the valley portion thin portion 19. An etching process is selectively performed.

ここで、上記した「バンプフォイル片21の谷部22に対向する箇所」とは、例えば以下のようにして定義される。
すなわち、図6(c)に示すようにバンプフォイル片21の山部23の頂点をHとし、山部23の谷部22側の位置、つまり山部23と谷部22との境界線をLとし、さらに頂点Hと境界線Lとのベースプレート30上での中間点をMとすると、谷部22を挟んだ二つの中間点M、M間を、谷部22に対向する箇所とする。従って、図6(c)に示すようにトップフォイル片60の中間点M、M間に対応する箇所に、谷部側薄肉部19を形成する。なお、図6(c)では谷部22が幅を有している場合について示したが、谷部22が単に折り曲げ部であり、幅を有していない場合には、上記境界線Lが隣り合う山部23、山部23間で共通になるだけで、上記した定義はそのまま用いることができる。
Here, the above-mentioned “location facing the valley 22 of the bump foil piece 21” is defined as follows, for example.
That is, as shown in FIG. 6C, the apex of the crest 23 of the bump foil piece 21 is H, and the position of the crest 23 on the trough 22 side, that is, the boundary between the crest 23 and the trough 22 is L. Furthermore, if the intermediate point on the base plate 30 between the vertex H and the boundary line L is M, the two intermediate points M and M sandwiching the valley 22 are defined as locations facing the valley 22. Therefore, as shown in FIG. 6C, the valley side thin portion 19 is formed at a location corresponding to the intermediate point M between the top foil pieces 60. Although FIG. 6C shows the case where the valley portion 22 has a width, when the valley portion 22 is merely a bent portion and does not have a width, the boundary line L is adjacent. The above-described definition can be used as it is only by being common between the matching ridges 23 and ridges 23.

本実施形態にあっては、第2実施形態と同様に固定部側薄肉部18を形成しているので、従来に比べてトップフォイル片60の板材の板厚を厚くすることが可能である。
ここで、流体潤滑膜の圧力がトップフォイル片60に作用すると、トップフォイル片60の内周端と外周端に挟まれた径方向の中央部では、バックフォイル片21側に撓み(凹み)易くなる。このような撓みが大きくなると、同部位において流体潤滑膜の圧力が低下し、負荷能力が低くなる。
In the present embodiment, since the fixed portion side thin portion 18 is formed as in the second embodiment, it is possible to increase the thickness of the plate material of the top foil piece 60 as compared with the conventional case.
Here, when the pressure of the fluid lubrication film acts on the top foil piece 60, the central portion in the radial direction sandwiched between the inner peripheral end and the outer peripheral end of the top foil piece 60 is easily bent (dented) toward the back foil piece 21. Become. When such bending increases, the pressure of the fluid lubricating film decreases at the same portion, and the load capacity decreases.

すなわち、トップフォイル片60の内周端や外周端では、トップフォイル片60とスラストカラー4との間に形成される流体潤滑膜の圧力がトップフォイル片60の周囲の流体の圧力(周囲圧)に近くなっているのに対し、トップフォイル片60の内周端と外周端に挟まれた径方向の中央部では、上記流体潤滑膜の圧力が上記周囲圧より高くなっている。流体潤滑膜がこのような圧力分布を有することにより、上記中央部では内周端側や外周端側に比べてバックフォイル片21側へ大きく撓む(凹む)ようになる。その際、大きく撓んだ上記中央部では軸受隙間(流体潤滑膜の厚さ)が増えることにより、同部位における流体潤滑膜の圧力が低下し、上記したように負荷能力が低下する。   That is, the pressure of the fluid lubricating film formed between the top foil piece 60 and the thrust collar 4 is the pressure of the fluid around the top foil piece 60 (ambient pressure) at the inner peripheral end and the outer peripheral end of the top foil piece 60. On the other hand, the pressure of the fluid lubricating film is higher than the ambient pressure at the radial center between the inner peripheral end and the outer peripheral end of the top foil piece 60. When the fluid lubricating film has such a pressure distribution, the center portion is greatly bent (depressed) toward the back foil piece 21 side as compared with the inner peripheral end side and the outer peripheral end side. At that time, the bearing gap (the thickness of the fluid lubrication film) increases in the central portion that is greatly bent, so that the pressure of the fluid lubrication film in the same portion decreases, and the load capacity decreases as described above.

そこで、本実施形態では谷部側薄肉部19を形成することにより、トップフォイル片60を、その回転軸1の回転方向上流側から下流側にかけて、すなわち周方向において曲がり易くすると同時に、径方向での曲がり難さ(曲げ剛性)を、谷部側薄肉部19の形成前と同様の曲がり難さに維持している。従って、トップフォイル片60を形成する板材を従来に比べて厚いものを用いることにより、周方向においては従来と同様の曲がり易さを維持しつつ、径方向では従来より曲がり難くして中央部でのバックフォイル片21側への撓みを抑制することができる。
よって、本実施形態では、径方向中央部での撓みを抑制することにより、同部位において流体潤滑膜の圧力が低下して負荷能力が低くなることを抑制することができる。
Therefore, in the present embodiment, by forming the valley side thin portion 19, the top foil piece 60 is easily bent in the circumferential direction from the upstream side to the downstream side in the rotational direction of the rotating shaft 1, that is, in the radial direction. The bending difficulty (bending rigidity) is maintained at the same bending difficulty as before the formation of the valley-side thin portion 19. Therefore, by using a plate material forming the top foil piece 60 that is thicker than the conventional plate material, the same ease of bending in the circumferential direction as in the conventional case is maintained, but in the central portion, it is less likely to bend in the radial direction. The bending to the back foil piece 21 side can be suppressed.
Therefore, in this embodiment, it can suppress that the load capability becomes low by suppressing the pressure of the fluid lubricating film in the site | part by suppressing the bending in the radial direction center part.

「第4実施形態」
次に、本発明のスラスト軸受の第4実施形態について説明する。
第4実施形態のスラスト軸受3B(3)が第1実施形態のスラスト軸受3A(3)と主に異なるところは、図7(a)〜(c)に示すように、ベースプレート30の上記支持領域31に傾斜面32を形成した点と、バンプフォイル片21の山部23の高さを、全て同一にした点である。なお、図7(a)はスラスト軸受3の平面図、図7(b)は図7(a)のD−D線矢視断面図、図7(c)はトップフォイル片及びバンプフォイル片の形状を説明するためにその平面図と側面図を対応させた説明図である。
“Fourth Embodiment”
Next, a fourth embodiment of the thrust bearing of the present invention will be described.
The thrust bearing 3B (3) of the fourth embodiment is mainly different from the thrust bearing 3A (3) of the first embodiment as shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c). This is the point that the inclined surface 32 is formed on 31 and the height of the peak portion 23 of the bump foil piece 21 are all made the same. 7A is a plan view of the thrust bearing 3, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 7A, and FIG. 7C is a top foil piece and a bump foil piece. It is explanatory drawing which matched the top view and the side view in order to demonstrate a shape.

本実施形態では、図7(a)に示すように支持領域31における、上記バンプフォイル片21、トップフォイル片11を支持する領域全体を、トップフォイル片11の固定辺12側から下流側の端辺11a側に向かうに連れて高さが増加する傾斜面32としている。すなわち、傾斜面32を、図7(b)に示すように端辺11aに対して直交する方向に傾斜させて形成している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 7A, the entire region supporting the bump foil piece 21 and the top foil piece 11 in the support region 31 is the downstream end from the fixed side 12 side of the top foil piece 11. The inclined surface 32 has a height that increases toward the side 11a. That is, the inclined surface 32 is formed so as to be inclined in a direction orthogonal to the end side 11a as shown in FIG.

また、バンプフォイル片21については、上記第1実施形態と同様に、ベースプレート30に接する谷部22と、トップフォイル片11に接する山部23とを交互に配置した波板状に形成している。ただし、本実施形態では、図7(b)、(c)に示すように、山部23の高さを全て同一に形成している。   Further, the bump foil pieces 21 are formed in a corrugated plate shape in which the valley portions 22 that contact the base plate 30 and the peak portions 23 that contact the top foil pieces 11 are alternately arranged, as in the first embodiment. . However, in this embodiment, as shown in FIGS. 7B and 7C, the heights of the peak portions 23 are all formed to be the same.

また、谷部22及び山部23については、上記実施形態と同様に、トップフォイル片11の固定辺12と交差する方向に配列させている。すなわち、谷部22、山部23の配列方向を上記固定辺12と交差する方向とし、傾斜面32の傾斜方向に一致させている。これにより、バンプフォイル片21の山部23は、その高さがベースプレート30の傾斜面32の傾斜方向に沿って、すなわち回転軸1の回転方向の下流側に向かうに連れて、所定の高さずつ高くなっている。つまり、第1実施形態と見掛け上同一になっている。従って、このバンプフォイル片21上に配置されるトップフォイル片11は、その傾斜角θが、第1実施形態と同様に形成される。本実施形態では、この傾斜角θは図7(c)に示すように傾斜面32の傾斜角θによって決まる。   Moreover, about the trough part 22 and the peak part 23, it arranges in the direction which cross | intersects the fixed side 12 of the top foil piece 11 similarly to the said embodiment. That is, the arrangement direction of the valley portions 22 and the mountain portions 23 is set to a direction intersecting with the fixed side 12 and coincides with the inclination direction of the inclined surface 32. As a result, the peak portion 23 of the bump foil piece 21 has a predetermined height along the inclination direction of the inclined surface 32 of the base plate 30, that is, toward the downstream side in the rotation direction of the rotary shaft 1. It is getting higher. That is, it is apparently the same as the first embodiment. Accordingly, the top foil piece 11 disposed on the bump foil piece 21 is formed in the same manner as the first embodiment in the inclination angle θ. In the present embodiment, the inclination angle θ is determined by the inclination angle θ of the inclined surface 32 as shown in FIG.

本実施形態のスラスト軸受3B(3)にあっても、図4(b)に示したトップフォイル片11と同様に、トップフォイル片11に内周端側薄肉部15と外周端側薄肉部16とを形成し、内周端側、外周端側を共に撓み易くするとともに、これら内周端側、外周端側でバンプフォイル片21との間に隙間を形成しているので、内周端側、外周端側のいずれにおいてもバンプフォイル片21によりトップフォイル片11がスラストカラー4側へ押し返される力を生じにくくすることができる。よって、内周端側でのスラストカラー4の周速が外周端側での周速に比べて遅いことにより、内周端側がスラストカラー4側へ起き上がり易くなることを抑制することができ、また、トップフォイル片11の外周端で流体潤滑膜の圧力が周囲圧(例えば大気圧)と同じになることにより、外周端側がスラストカラー4側へ起き上がり易くなることも抑制することができる。従って、トップフォイル片11がスラストカラー4に近づいてこれに接触することを防止することができ、これによって軸受寿命の低下や焼き付きを防止することができる。また、内周端側や外周端側における流体潤滑膜の膜厚が極端に薄くなることがないため、高負荷に耐え得る優れたものとなる。   Also in the thrust bearing 3B (3) of the present embodiment, the inner peripheral end side thin portion 15 and the outer peripheral end side thin portion 16 are formed on the top foil piece 11 similarly to the top foil piece 11 shown in FIG. The inner peripheral end side and the outer peripheral end side are easily bent, and a gap is formed between the inner peripheral end side and the outer peripheral end side with the bump foil piece 21. In any of the outer peripheral ends, it is possible to make it difficult for the bump foil piece 21 to generate a force that pushes the top foil piece 11 back to the thrust collar 4 side. Therefore, it is possible to suppress the inner peripheral end side from easily rising to the thrust collar 4 side because the peripheral speed of the thrust collar 4 on the inner peripheral end side is slower than the peripheral speed on the outer peripheral end side. Further, since the pressure of the fluid lubricating film becomes the same as the ambient pressure (for example, atmospheric pressure) at the outer peripheral end of the top foil piece 11, it is possible to prevent the outer peripheral end side from easily rising to the thrust collar 4 side. Therefore, it is possible to prevent the top foil piece 11 from approaching the thrust collar 4 and coming into contact therewith, thereby preventing a reduction in bearing life and seizure. Moreover, since the film thickness of the fluid lubrication film on the inner peripheral end side and the outer peripheral end side does not become extremely thin, it is excellent to withstand a high load.

また、ベースプレート30の各支持領域31に傾斜面32を形成し、バンプフォイル片21の山部23の高さを全て同一にするとともに、該山部23の配列方向を傾斜面32の傾斜方向に一致させているので、この傾斜面32上にバンプフォイル片21を介してトップフォイル片11を配設することにより、トップフォイル片11の高さを傾斜面32に沿って精度よく変化させることができる。すなわち、トップフォイル片11に所定の傾斜角θを付与することができる。また、その際にバンプフォイル片21については、山部23の高さを変化させることなく一定の高さに作製すればよく、従ってその加工コストを抑えることができる。よって、このスラスト軸受3B(3)によれば、加工を容易にして量産性を向上し、コストの低減化を図ることができる。また、加工が容易になってバラツキが少なくなるため、設計時に予測した軸受性能(例えば軸受負荷能力)が得やすくなる。   In addition, an inclined surface 32 is formed in each support region 31 of the base plate 30 so that the heights of the crests 23 of the bump foil pieces 21 are all the same, and the arrangement direction of the crests 23 is set to the inclination direction of the inclined surface 32. Therefore, by arranging the top foil piece 11 on the inclined surface 32 via the bump foil piece 21, the height of the top foil piece 11 can be accurately changed along the inclined surface 32. it can. That is, a predetermined inclination angle θ can be given to the top foil piece 11. Further, at this time, the bump foil piece 21 may be produced at a constant height without changing the height of the peak portion 23, and therefore the processing cost can be suppressed. Therefore, according to this thrust bearing 3B (3), processing can be facilitated, mass productivity can be improved, and cost can be reduced. Further, since machining becomes easy and variation is reduced, it is easy to obtain bearing performance (for example, bearing load capability) predicted at the time of design.

なお、本発明は上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、上記実施形態ではバックフォイル20やトップフォイル10をそれぞれ6つのバックフォイル片21(バンプフォイル片21)、トップフォイル片11で構成し、従ってベースプレート30の支持領域31もこれに合わせて6つ形成(設定)したが、バックフォイル片21(バンプフォイル片21)やトップフォイル片11は、複数であれば5つ以下でも7つ以上であってもよい。その場合に、支持領域31の数についても、バックフォイル片21(バンプフォイル片21)やトップフォイル片11の数に合わせるのはもちろんである。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, in the above embodiment, the back foil 20 and the top foil 10 are each composed of six back foil pieces 21 (bump foil pieces 21) and top foil pieces 11, and accordingly, six support regions 31 of the base plate 30 are also provided. Although formed (set), the number of back foil pieces 21 (bump foil pieces 21) and top foil pieces 11 may be five or less or seven or more as long as there are a plurality of pieces. In this case, the number of support regions 31 is naturally adjusted to the number of back foil pieces 21 (bump foil pieces 21) and top foil pieces 11.

また、上記第4実施形態では、トップフォイル片として第1実施形態のトップフォイル片11を用いているが、これに代えて、第2実施形態のトップフォイル片50、あるいは第3実施形態のトップフォイル片60を用いることもできる。   Moreover, in the said 4th Embodiment, although the top foil piece 11 of 1st Embodiment is used as a top foil piece, it replaces with this and the top foil piece 50 of 2nd Embodiment, or the top of 3rd Embodiment. A foil piece 60 can also be used.

さらに、第4実施形態においてベースプレート30の支持領域31に傾斜面32を形成する場合、バンプフォイル片21が載る面全体を傾斜面32とするのに代えて、一部を平坦面とし、バンプフォイル片21の一部を傾斜面32上に、残部を平坦面上に配置してもよい。その場合に、平坦面は傾斜面の上側(端辺11a側)に形成してもよく、下側(固定辺12側)に形成してもよい。さらに、傾斜面の両側に平坦面を形成してもよい。   Furthermore, when the inclined surface 32 is formed in the support region 31 of the base plate 30 in the fourth embodiment, instead of the entire surface on which the bump foil pieces 21 are placed being the inclined surface 32, a part of the surface is a flat surface. You may arrange | position a part of piece 21 on the inclined surface 32, and a remainder on a flat surface. In that case, the flat surface may be formed on the upper side (the end side 11a side) of the inclined surface, or may be formed on the lower side (the fixed side 12 side). Further, flat surfaces may be formed on both sides of the inclined surface.

また、内周端側薄肉部15、外周端側薄肉部16については、これらと中間領域14との境界線15a、境界線16aを、図4(b)に示したようにトップフォイル片11の内周端や外周端の周方向に沿う円弧状に形成する以外にも、例えば回転軸1の回転方向上流側から下流側にかけて直線状に形成するなど、種々の形態を採用することができる。
さらに、内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部16の厚さについても、均一な厚さに形成することなく、例えば境界線15a側から外側(内周端側または外周端側)にかけて漸次肉厚が薄くなるように、内周端側薄肉部15や外周端側薄肉部16のバックフォイル片21に対向する面を傾斜面にしてもよい。
また、トップフォイル片やバンプフォイル片の形状、支持領域上へのトップフォイル片やバンプフォイル片の配置、傾斜面の傾斜方向など、上記実施形態以外にも種々の形態を採用することが可能である。
Moreover, about the inner peripheral end side thin part 15 and the outer peripheral end side thin part 16, the boundary line 15a of these and the intermediate | middle area | region 14 and the boundary line 16a are shown in FIG. In addition to the arc shape along the circumferential direction of the inner peripheral end and the outer peripheral end, various forms such as a linear shape from the upstream side to the downstream side in the rotational direction of the rotating shaft 1 can be adopted.
Further, the thickness of the inner peripheral end side thin portion 15 and the outer peripheral end side thin portion 16 is not formed to a uniform thickness, for example, from the boundary line 15a side to the outer side (the inner peripheral end side or the outer peripheral end side). The surface of the inner peripheral end side thin portion 15 or the outer peripheral end side thin portion 16 that faces the back foil piece 21 may be inclined so that the wall thickness gradually decreases.
In addition to the above embodiments, various forms such as the shape of the top foil piece and the bump foil piece, the arrangement of the top foil piece and the bump foil piece on the support region, and the inclination direction of the inclined surface can be adopted. is there.

また、バンプフォイル片21(バックフォイル片21)については、上記したように各分割片を4つにすることなく、2つ以上のいくつに分割してもよく、さらには、分割しなくてもよい。また、分割片を形成した場合には、連続辺を形成することなく、従って分割片をそれぞれ連結することなく、完全に独立した形態に形成してもよい。   Further, as described above, the bump foil piece 21 (back foil piece 21) may be divided into two or more pieces without being divided into four pieces as described above. Good. Further, when the divided pieces are formed, they may be formed in a completely independent form without forming continuous sides, and thus without connecting the divided pieces.

また、トップフォイル片やバンプフォイル片の形状、支持領域上へのトップフォイル片やバンプフォイル片の配置、傾斜面の傾斜方向など、上記実施形態以外にも種々の形態を採用することが可能である。   In addition to the above embodiments, various forms such as the shape of the top foil piece and the bump foil piece, the arrangement of the top foil piece and the bump foil piece on the support region, and the inclination direction of the inclined surface can be adopted. is there.

1…回転軸、3、3A、3B…スラスト軸受、4…スラストカラー、10…トップフォイル、11…トップフォイル片、11a…端辺、12…固定辺、13…固定部、14…中間領域、15…内周端側薄肉部、15a…境界線、16…外周端側薄肉部、16a…境界線、17…近傍部、18…固定部側薄肉部、19…谷部側薄肉部、20…バックフォイル、21…バックフォイル片(バンプフォイル片)、21a…端辺(連続辺)、21b…分割片、22…谷部、23…山部、30…ベースプレート、31…支持領域、32…傾斜面、50…トップフォイル片、60…トップフォイル片 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotary shaft 3, 3A, 3B ... Thrust bearing, 4 ... Thrust collar, 10 ... Top foil, 11 ... Top foil piece, 11a ... End side, 12 ... Fixed side, 13 ... Fixed part, 14 ... Middle area | region, DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Inner peripheral edge side thin part, 15a ... Boundary line, 16 ... Outer peripheral edge side thin part, 16a ... Boundary line, 17 ... Neighborhood part, 18 ... Fixed part side thin part, 19 ... Valley part thin part, 20 ... Back foil, 21 ... Back foil piece (bump foil piece), 21a ... End side (continuous side), 21b ... Split piece, 22 ... Valley, 23 ... Mountain, 30 ... Base plate, 31 ... Support area, 32 ... Inclined 50, top foil piece, 60 ... top foil piece

Claims (7)

回転軸に設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラスト軸受であって、
前記スラストカラーに対向して配置されるトップフォイルと、
前記トップフォイルの、前記スラストカラーに対向する面と反対側の面に対向して配置されて、該トップフォイルを支持するバックフォイルと、
前記バックフォイルの、前記トップフォイル側と反対の側に配置されて、該バックフォイルを支持する円環板状のベースプレートと、を備え、
前記バックフォイルは、前記ベースプレートの周方向に配列された複数のバックフォイル片によって形成され、
前記トップフォイルは、前記バックフォイル片の上にそれぞれ配設された複数のトップフォイル片によって形成され、
前記トップフォイル片には、前記回転軸の回転方向上流側に、前記ベースプレートに固定される固定部が形成されるとともに、前記バックフォイル片に対向する面が薄厚化されたことにより、その内周端側と外周端側とに、これら内周端側と外周端側との間の中間領域より薄肉に形成された内周端側薄肉部と外周端側薄肉部とが形成されていることを特徴とするスラスト軸受。
A thrust bearing disposed opposite to a thrust collar provided on a rotating shaft,
A top foil disposed opposite the thrust collar;
A back foil that is disposed to face a surface of the top foil opposite to the surface that faces the thrust collar and supports the top foil;
An annular plate-like base plate that is disposed on the side of the back foil opposite to the top foil and supports the back foil;
The back foil is formed by a plurality of back foil pieces arranged in the circumferential direction of the base plate,
The top foil is formed by a plurality of top foil pieces respectively disposed on the back foil pieces,
The top foil piece is formed with a fixed portion fixed to the base plate on the upstream side in the rotation direction of the rotating shaft, and a surface facing the back foil piece is thinned so that an inner periphery thereof is formed. The inner peripheral end side thin portion and the outer peripheral end side thin portion formed thinner than the intermediate region between the inner peripheral end side and the outer peripheral end side are formed on the end side and the outer peripheral end side. A featured thrust bearing.
前記内周端側薄肉部が、前記外周端側薄肉部より径方向の幅が広いことを特徴とする請求項1記載のスラスト軸受。   The thrust bearing according to claim 1, wherein the inner peripheral end side thin portion has a larger radial width than the outer peripheral end side thin portion. 前記内周端側薄肉部が、前記外周端側薄肉部より薄いことを特徴とする請求項1又は2に記載のスラスト軸受。   The thrust bearing according to claim 1, wherein the inner peripheral end side thin portion is thinner than the outer peripheral end side thin portion. 前記バックフォイル片は、その周方向の一方の側が径方向にて複数に分割され、且つ、他方の側が径方向にて連続する連続辺と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スラスト軸受。   4. The back foil piece according to claim 1, wherein one side in the circumferential direction is divided into a plurality in the radial direction and the other side is a continuous side continuous in the radial direction. The thrust bearing according to any one of the above. 前記トップフォイルの前記固定部および該固定部の近傍部で該固定部より前記回転軸の回転方向下流側に、前記中間領域より薄肉に形成された固定部側薄肉部が形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のスラスト軸受。   The fixed portion side thin portion formed thinner than the intermediate region is formed downstream of the fixed portion in the rotation direction of the rotation shaft at the fixed portion of the top foil and in the vicinity of the fixed portion. The thrust bearing according to any one of claims 1 to 4, characterized in that: 前記トップフォイル片は、円環板をその周方向にて分割した円弧板状に形成されており、
前記内周端側薄肉部と前記中間領域との境界線は、前記トップフォイル片の内周端の周方向に沿う円弧状になっており、
前記外周端側薄肉部と前記中間領域との境界線は、前記トップフォイル片の外周端の周方向に沿う円弧状になっていることを特徴とする請求項1又は2に記載のスラスト軸受。
The top foil piece is formed in an arc plate shape obtained by dividing an annular plate in its circumferential direction,
The boundary line between the inner peripheral end side thin portion and the intermediate region has an arc shape along the circumferential direction of the inner peripheral end of the top foil piece,
3. The thrust bearing according to claim 1, wherein a boundary line between the outer peripheral end-side thin portion and the intermediate region has an arc shape along a circumferential direction of the outer peripheral end of the top foil piece.
前記トップフォイルの前記固定部は、前記回転軸の回転方向上流側に位置する直線状の固定辺を含んで形成され、
前記バックフォイル片は、山部と谷部とを交互に形成した波板状のバンプフォイル片によって形成されるとともに、前記山部の配列方向が前記固定辺と交差して配置され、
前記トップフォイル片には、前記バンプフォイル片に対向する面の一部が薄厚化されたことにより、前記谷部に対向する箇所に、前記山部に対向する箇所に比べて薄肉に形成された谷部側薄肉部が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スラスト軸受。

The fixed portion of the top foil is formed including a linear fixed side located on the upstream side in the rotation direction of the rotating shaft,
The back foil piece is formed by corrugated bump foil pieces in which crests and troughs are alternately formed, and the arrangement direction of the crests is arranged to intersect the fixed side,
In the top foil piece, a part of the surface facing the bump foil piece was thinned, so that the top foil piece was formed thinner at a location facing the valley than at a location facing the peak. The thrust bearing according to any one of claims 1 to 3, wherein a valley-side thin portion is formed.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020130124A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-25 株式会社Ihi Thrust foil bearing

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5376247A (en) * 1976-12-17 1978-07-06 United Technologies Corp Thrust bearing
JPS6192316A (en) * 1984-10-13 1986-05-10 Taiho Kogyo Co Ltd Leaf type foil thrust bearing
JP2005155802A (en) * 2003-11-26 2005-06-16 Koyo Seiko Co Ltd Thrust dynamic bearing
US20120281936A1 (en) * 2009-10-06 2012-11-08 Hooshang Heshmat Foil thrust bearing applicable to high speed machining center
WO2014061698A1 (en) * 2012-10-16 2014-04-24 株式会社Ihi Thrust bearing
WO2014115847A1 (en) * 2013-01-28 2014-07-31 株式会社Ihi Thrust bearing
JP2015059629A (en) * 2013-09-19 2015-03-30 株式会社Ihi Thrust bearing

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5376247A (en) * 1976-12-17 1978-07-06 United Technologies Corp Thrust bearing
JPS6192316A (en) * 1984-10-13 1986-05-10 Taiho Kogyo Co Ltd Leaf type foil thrust bearing
JP2005155802A (en) * 2003-11-26 2005-06-16 Koyo Seiko Co Ltd Thrust dynamic bearing
US20120281936A1 (en) * 2009-10-06 2012-11-08 Hooshang Heshmat Foil thrust bearing applicable to high speed machining center
WO2014061698A1 (en) * 2012-10-16 2014-04-24 株式会社Ihi Thrust bearing
WO2014115847A1 (en) * 2013-01-28 2014-07-31 株式会社Ihi Thrust bearing
JP2015059629A (en) * 2013-09-19 2015-03-30 株式会社Ihi Thrust bearing

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020130124A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-25 株式会社Ihi Thrust foil bearing
CN113227591A (en) * 2018-12-20 2021-08-06 株式会社Ihi Thrust foil bearing
JPWO2020130124A1 (en) * 2018-12-20 2021-09-30 株式会社Ihi Thrust foil bearing

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