JP2019060396A - Foil bearing - Google Patents
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Description
本発明は、フォイル軸受に関する。 The present invention relates to a foil bearing.
ガスタービンやターボチャージャ等のターボ機械の主軸は、極めて高速で回転し、且つ、タービン翼は高温環境下にある。このようなターボ機械の主軸の回転を支持するにあたり、潤滑油の使用が困難な場合には、空気動圧軸受が使用されることがある。 The main shaft of a turbomachine such as a gas turbine or turbocharger rotates at a very high speed, and the turbine blades are in a high temperature environment. When it is difficult to use a lubricating oil to support the rotation of the main shaft of such a turbomachine, an air dynamic bearing may be used.
例えば、相対回転する両軸受面が剛体で構成される一般的な空気動圧軸受の場合、使用される回転速度に応じた軸受隙間の幅の管理が重要であり、軸受隙間の幅が安定限界を超えると、ホワールと呼ばれる振れ回りが生じる。しかし、一般的な剛体の軸受面からなる空気動圧軸受では、軸受隙間は軸の直径の1/1000程度に設定する必要があり、例えば軸の直径が数mm程度であれば軸受隙間は数μm程度に設定される。このため、各部材の製造や、温度変化の激しい環境下での軸受隙間の幅管理が極めて困難となる。 For example, in the case of a general air dynamic bearing in which both bearing surfaces which rotate relative to each other are rigid, management of the width of the bearing gap according to the rotational speed used is important, and the width of the bearing gap is the stability limit When it exceeds, the whirling called a whirl arises. However, in an air dynamic pressure bearing consisting of a general rigid bearing surface, the bearing clearance needs to be set to about 1/1000 of the diameter of the shaft. For example, if the diameter of the shaft is about several mm, the bearing clearance is several It is set to about μm. For this reason, manufacture of each member and width control of a bearing crevice in a severe environment of temperature change become very difficult.
これに対し、フォイル軸受と呼ばれる軸受は、曲げに対して剛性の低い可撓性を有する薄板(フォイル)で軸受面を構成し、フォイルの撓みを許容しながら荷重を支持する。軸の回転時には、軸とフォイルとの間に空気の膜が形成され、この空気膜を介して軸が非接触支持される。フォイル軸受では、フォイルの可撓性により、軸の回転速度や荷重、周囲温度等の運転条件に応じて適切な幅の軸受隙間が自動的に形成されるため、軸受隙間の幅を比較的大きめに設定することができる。具体的には、例えば軸の直径が数mm程度であれば軸受隙間の幅を数十μm程度に設定することが可能であり、一般的な剛体の軸受面からなる空気動圧軸受と比較して、各部材の製造や軸受隙間の幅管理が容易となる。 On the other hand, a bearing called a foil bearing constitutes a bearing surface with a thin plate (foil) having low rigidity and flexibility for bending, and supports a load while allowing deflection of the foil. During rotation of the shaft, a film of air is formed between the shaft and the foil, and the shaft is supported in a noncontact manner via the air film. In foil bearings, the flexibility of the foil automatically creates a bearing gap of the appropriate width according to operating conditions such as the rotational speed of the shaft, load, and ambient temperature, so the width of the bearing gap is relatively large. It can be set to Specifically, for example, if the diameter of the shaft is about several mm, the width of the bearing gap can be set to about several tens of μm, and this is compared with an air dynamic pressure bearing consisting of a general rigid bearing surface. Thus, the manufacture of each member and the management of the width of the bearing gap become easy.
フォイル軸受において、軸の回転開始直後や停止直前などの低速回転時には、軸受隙間の流体圧が十分に高まっていないため、フォイルと軸とが接触・摺動する。従って、軸を起動、停止する度にフォイルと軸とが接触・摺動を繰り返すため、軸受面と軸とが凝着し、摩擦トルクの増大、ひいては軸受面の破損に至るおそれがある。 At the time of low speed rotation such as immediately after the start of rotation or immediately before stop of the shaft in the foil bearing, the fluid pressure in the bearing gap is not sufficiently increased, so the foil and the shaft contact / slide. Accordingly, since the foil and the shaft repeatedly contact and slide each time the shaft is started and stopped, the bearing surface and the shaft adhere to each other, which may result in an increase in friction torque and eventually breakage of the bearing surface.
例えば下記の特許文献1には、フォイルの表面に、二硫化モリブデン、黒鉛、フッ素樹脂等の潤滑性に優れた被膜を設けることで、軸との摺動性を高めて軸受面の摩耗を抑えている。
For example, in
しかし、フォイルの表面(軸受面)に上記のような被膜を設けた場合でも、軸との摺動により被膜が摩滅すると、フォイルの母材(金属)が軸受面に露出して軸と摺動する。この場合、軸受面の摺動性が大きく低下して、軸受面が早期に破損するおそれがある。 However, even if the above-mentioned coating is provided on the surface (bearing surface) of the foil, if the coating is worn away by sliding with the shaft, the base material (metal) of the foil is exposed on the bearing surface and slides on the shaft Do. In this case, the slidability of the bearing surface is greatly reduced, and the bearing surface may be damaged prematurely.
そこで、本発明は、フォイル軸受の耐久性を高めることを目的とする。 Then, an object of the present invention is to raise the endurance of a foil bearing.
前記課題を解決するために、本発明は、可撓性を有する薄板を備え、前記薄板に設けられた軸受面と軸との間の軸受隙間に生じる流体膜で前記軸を支持するフォイル軸受において、前記薄板が、前記軸受面と平行な方向で金属部と樹脂部が交互に現れる複合層を備えたフォイル軸受を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention is a foil bearing comprising a flexible thin plate and supporting the shaft with a fluid film generated in a bearing gap between the bearing surface provided on the thin plate and the shaft. The thin plate provides a foil bearing comprising a composite layer in which metal parts and resin parts alternate in a direction parallel to the bearing surface.
このように、薄板が、軸受面と平行な方向で金属部と樹脂部が交互に現れる複合層を備えることで、薄板の軸受面(あるいは、摩耗が進んだときに軸受面に露出する面)に、複合層の金属部及び樹脂部の双方が露出する。これにより、軸の低速回転時に、金属部だけでなく樹脂部が軸と摺動するため、薄板と軸との摺動性が高められる。 As described above, the thin plate has the composite layer in which the metal portion and the resin portion alternately appear in the direction parallel to the bearing surface, so that the bearing surface of the thin plate (or the surface exposed to the bearing surface when the wear progresses) In addition, both the metal part and the resin part of the composite layer are exposed. Thus, not only the metal part but also the resin part slides on the shaft at low speed rotation of the shaft, so that the slidability between the thin plate and the shaft is enhanced.
例えば、複合層に軸受面を形成すれば、複合層の金属部及び樹脂部が軸受面に露出するため、フォイル軸受の使用初期から、軸を金属部及び樹脂部の双方と摺動させることができる。 For example, if the bearing surface is formed in the composite layer, the metal portion and the resin portion of the composite layer are exposed to the bearing surface, so that the shaft may slide on both the metal portion and the resin portion from the initial use of the foil bearing. it can.
一方、薄板が、複合層の表面を覆い、軸受面が形成された樹脂表層を有する場合、フォイル軸受の使用初期には、軸が樹脂表層のみと摺動するため、優れた摺動性を発揮する。そして、軸との摺動により樹脂表層が摩耗したときには、複合層の金属部及び樹脂部が軸受面に露出することにより、軸を金属部及び樹脂部の双方と摺動させることができる。 On the other hand, when the thin plate covers the surface of the composite layer and has the resin surface layer on which the bearing surface is formed, the shaft slides only with the resin surface layer in the initial use of the foil bearing, thus exhibiting excellent slidability Do. Then, when the resin surface layer is worn by the sliding with the shaft, the shaft can be made to slide on both the metal portion and the resin portion by exposing the metal portion and the resin portion of the composite layer to the bearing surface.
薄板の複合層は、例えば、金属繊維強化樹脂で形成することができる。金属繊維強化樹脂としては、樹脂に金属繊維を分散させたものや、金属繊維を編み込んだシートに樹脂を含浸させたものを使用することができる。 The composite layer of the thin plate can be formed of, for example, a metal fiber reinforced resin. As metal fiber reinforced resin, what disperse | distributed metal fiber to resin, and what impregnated resin with the sheet | seat which woven metal fiber can be used.
また、薄板の複合層は、金属部としての金属シートと、金属シートの表面に形成された多数の微小凹部に入り込んだ樹脂部とで形成することができる。 Moreover, the composite layer of a thin plate can be formed by the metal sheet as a metal part, and the resin part which entrapped into many micro recessed parts formed in the surface of the metal sheet.
以上のように、本発明によれば、軸受面の摩耗に伴う薄板と軸との摺動性の低下が抑えられ、軸受面の摩擦摩耗特性が長期にわたって安定するため、耐久性に優れたフォイル軸受を得ることができる。 As described above, according to the present invention, a reduction in the slidability between the thin plate and the shaft due to the wear of the bearing surface is suppressed, and the friction and wear characteristics of the bearing surface are stabilized over a long period of time. Bearing can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
図1に示すように、本実施形態に係るフォイル軸受1は、円筒面状の内周面11を有するフォイルホルダ10と、フォイルホルダ10の内周面11上で、周方向の複数箇所に配置された可撓性の薄板としてのフォイル20とを有する。図示例のフォイル軸受1は、内周面11の三カ所にフォイル20を配置した場合を例示している。また、図示例では、フォイルホルダ10の内周面11の周方向全域がフォイル20で覆われ、その内周に軸2が挿入されている。尚、以下では、軸2の回転方向先行側(図1の矢印R参照)、すなわち、軸2の回転時における、フォイル20に対する流体の流れ方向下流側を「下流側」と言い、その反対側を「上流側」と言う。
As shown in FIG. 1, the foil bearing 1 according to the present embodiment is disposed at a plurality of locations in the circumferential direction on the
フォイルホルダ10は、焼結金属や溶製材等の金属で形成することができ、例えば鋼材で形成される。フォイルホルダ10の内周面11のうち、周方向に離隔した複数箇所(フォイル数と同数)には、各フォイル20の取り付け部となる軸方向溝11aが形成されている。
The
フォイル20は、金属部と樹脂部を有する複合層を備え、本実施形態ではフォイル20全体が複合層で構成される。金属部は、バネ性に富んだ材料で形成することが好ましく、例えばステンレス鋼等の鉄系材料(鉄あるいは鉄合金)や、青銅等の銅系材料(銅あるいは銅合金)で形成される。樹脂部は、自己潤滑性を有する材料で形成することが好ましく、例えば、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアセタール(POM)等を単独で、あるいはこれらを2つ以上組み合わせた材料で形成される。樹脂部の材料には、必要に応じて、黒鉛等の固体潤滑剤を添加してもよい。
The
フォイル20を構成する複合層は、例えば金属繊維強化樹脂で形成される。金属強化繊維樹脂は、金属部としての金属繊維と、金属繊維を保持する樹脂部とで形成される。本実施形態では、金属繊維強化樹脂が、金属繊維を編み込んで形成された金属シート20a(図2参照)と、この金属シート20aに含浸された樹脂部20bとで形成される。図3に示すように、金属シート20aを構成する金属繊維20a1の間に、樹脂部20bが入り込んでいる。これにより、フォイル20を構成する金属繊維強化樹脂(複合層)では、軸受面Xと平行な方向(例えば図3の左右方向)で、金属部(金属繊維20a1)と樹脂部20bとが交互に現れる。図示例では、複合層としての金属繊維強化樹脂に軸受面Xが形成されている。すなわち、フォイル20の軸受面Xに、金属繊維20a1及び樹脂部20bの双方が露出している。このフォイル20では、金属繊維20a1の太さ、配合量、材質、繊維の配向等により、フォイル20の剛性を制御することができる。
The composite layer constituting the
図2に示すように、フォイル20は、軸受面Xを形成するトップフォイル部21と、トップフォイル部21の下流側(図2の左側)に設けられた差込部22と、トップフォイル部21の上流側(図2の右側)に設けられたバックフォイル部23とを有する。
As shown in FIG. 2, the
トップフォイル部21は矩形状をなし、その表面の全域に軸受面Xが設けられる。差込部22は、トップフォイル部21の表面に沿って、トップフォイル部21から下流側に突出する方向に延びている。図示例では、差込部22が、軸受面Xに沿う方向で、軸2の回転方向Rと直交する方向(ラジアルフォイル軸受の場合は軸方向。図2では上下方向。)の複数箇所(例えば3箇所)に設けられる。トップフォイル部21の下流側の端部のうち、各差込部22の近傍には、トップフォイル部21の縁から上流側に延びる微小な切り込み21aが設けられている。
The
バックフォイル部23の上流側端部には、軸方向に離隔し、下流側に向けて凹んだ二つの切り欠き部23aが形成される。各切り欠き部23aの軸方向寸法は、下流側に向けて徐々に縮小している。本実施形態では、切り欠き部23a全体を円弧状に形成した場合を例示しているが、各切り欠き部23aは、頂部を尖端状とした略V字状に形成することもできる。各切り欠き部23aの軸方向両側には、それぞれ上流側に突出する突出部23bが形成されている。
The upstream end of the
トップフォイル部21とバックフォイル部23との境界部で、かつ軸方向の複数箇所(差込部22と同数)には、隣接するフォイル20の差込部22が差し込まれる、スリット状の差込口24が設けられる。このうち、両端の差込口24は、軸方向に沿って直線状に延びて、フォイル20の両端部にそれぞれ開口している。中央の差込口24は、軸方向に沿って延びる直線状の切り欠き部分と、該切り欠き部分から上流側に延び、その先端を円弧状とした幅広の切り欠き部分とからなる。
A slit-like insertion in which the
図4に示すように、一方のフォイル20の各差込部22を、隣接するフォイル20の差込口24にそれぞれ差し込むことにより、2枚のフォイル20を連結する事ができる。同図中では、組み合わせ後の二つのフォイル20のうち、一方のフォイル20にグレーの色を付している。
As shown in FIG. 4, the two foils 20 can be connected by inserting the
そして、図5に示すように、3枚のフォイル20を図4と同様の結合手法により周状に連結する事で、3枚のフォイル20を筒状に仮組みする事ができる。この仮組体を、図6に示すように円筒状に丸めた状態で、フォイルホルダ10の内周に矢印B2の方向へ挿入する事で、フォイル軸受1が組み立てられる。具体的には、3枚のフォイル20の仮組体をフォイルホルダ10の内周に挿入しながら、各フォイル20の差込部22を、フォイルホルダ10の一方の端面に開口した軸方向溝11aに軸方向一方側から差込む。以上により、3枚のフォイル20が、フォイルホルダ10の内周面11に周方向に並べた状態で取り付けられる。
And as shown in FIG. 5, the three foils 20 can be temporarily assembled in a cylindrical shape by circumferentially connecting the three foils 20 in the same manner as in FIG. The
図7に示すように、各フォイル20をフォイルホルダ10に取り付けた状態では、隣接する二つのフォイル20同士が交差した状態となる。この交差部分よりも下流側では、一方のフォイル20の差込部22が、他方のフォイル20の差込口24を介して、軸受面Xを構成する他方のフォイル20のトップフォイル部21の背後に回り込み、フォイルホルダ10の軸方向溝11aに挿入されている。交差部分よりも上流側では、他方のフォイル20のバックフォイル部23が、軸受面Xを構成する一方のフォイル20のトップフォイル部21の背後に配される。このバックフォイル部23の上流側の端部は自由端であり、当該端部の位置は、フォイル20の弾性変形に応じて周方向に変動する。
As shown in FIG. 7, in a state in which each
このフォイル軸受1では、各フォイル20の下流側端部(差込部22)がフォイルホルダ10に取り付けられると共に、各フォイル20のトップフォイル部21が他のフォイル20のトップフォイル部21と周方向で係合した状態にある。これにより、隣接するフォイル20同士が周方向で互いに突っ張り合った状態となるため、各フォイル20のトップフォイル部21が外径側に張り出し、フォイルホルダ10の内周面11に沿った形状に湾曲する。各フォイル20の下流側への移動は、各フォイル20の差込部22が軸方向溝11aに突き当たるために規制されるが、各フォイル20の上流側への移動は規制されない。これにより、各フォイル20は、フォイルホルダ10の内周面11に対して周方向で微小摺動(往復動)可能とされる。
In this foil bearing 1, the downstream end (insert 22) of each
図7に示すように、軸方向溝11aがフォイルホルダ10の内周面11の接線方向に対して角度θ1だけ僅かに傾斜して設けられるため、軸方向溝11aに挿入された差込部22の近傍では、トップフォイル部21が内径側に凸となるように湾曲しようとする。また、トップフォイル部21は、バックフォイル部23に乗り上げることで、下流側に向けてフォイルホルダ10の内周面11から離反する側に傾斜した状態となる。以上により、トップフォイル部21の軸受面Xと軸2の外周面の間に楔空間が形成される。また、トップフォイル部21は、内径側に凸の湾曲部の弾性力や、バックフォイル部23に乗り上げた部分の弾性力により、半径方向に弾性的に変位可能とされる。
As shown in FIG. 7, since the
軸2の回転中は、楔空間に生じた流体膜(本実施形態では空気膜)が高圧となるため、軸2が浮上力を受ける。そのため、図1に示すように、各フォイル20の軸受面Xと軸2の間に環状のラジアル軸受隙間Cが形成され、軸2がフォイル20に対して非接触の状態で回転自在に支持される。トップフォイル部21の弾性変形により、ラジアル軸受隙間Cの隙間幅は運転条件等に応じた適正幅に自動調整されるため、軸2の回転が安定的に支持される。なお、図1においては理解の容易化のためラジアル軸受隙間Cの幅を誇張して描いている。
During rotation of the
軸2の回転中は、軸受隙間Cの流体圧により、トップフォイル部21がバックフォイル部23に押さえ付けられて弾性変形するため、バックフォイル部23に乗り上げたトップフォイル部21には、軸受隙間Cの幅方向の段差が形成される。図4に示すように、各フォイル20のバックフォイル部23の上流側端部に切り欠き部23aを設けた場合には、この段差は、切り欠き部23aの形状に対応したヘリングボーン形状となる。トップフォイル部21に沿って流れる流体は、上記のヘリングボーン形状の段差に沿って流れるため(図4の矢印を参照)、軸受隙間Cのうち、軸方向に離隔した二カ所に流体の圧力発生部が形成される。これにより、軸2の浮上効果を高めつつモーメント荷重を支持することが可能となる。本実施形態では、図2に示すように、トップフォイル部21に微小な切り込み21aを形成してトップフォイル部21の剛性を低下させているため、トップフォイル部21がバックフォイル部23の切り欠き部23aに沿って変形する際にも、その変形がスムーズに行われる。
During rotation of the
軸2の起動直後や停止直前などの低速回転中は、軸受隙間Cの流体圧力が不十分であるため、フォイル20の軸受面Xと軸2の外周面とが接触摺動する。このとき、図3に示すように、フォイル20の軸受面Xに金属部(金属シート20a)及び樹脂部20bの双方が露出していることで、軸2が、金属部だけでなく樹脂部20bとも摺動する。これにより、樹脂部20bにより軸受面Xの摺動性が高められると共に、金属部で軸受面Xの強度が高められるため、長期に亘って軸受面Xの優れた摩擦摩耗特性を維持することができる。特に、樹脂部20bを自己潤滑性樹脂で形成することで、軸2と軸受面Xとの摺動部に自己潤滑性樹脂が供給されるため、摺動性をさらに高めることができる。
During low speed rotation, such as immediately after start of the
本発明は、上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については説明を省略する。 The present invention is not limited to the above embodiment. Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described, but the description of the same points as the above embodiments will be omitted.
上記の実施形態では、フォイル20を構成する複合層(金属繊維強化樹脂)が、金属繊維20a1を織り込んで形成した金属シート20aを有する場合を示したが、これに限られない。例えば、図8に示す実施形態では、フォイル20を構成する複合層の金属部が、樹脂部20bに分散保持された金属繊維20a1で構成される。このフォイル20は、例えば、金属繊維20a1を用いた不織布に樹脂を含浸させることにより、あるいは、金属繊維20a1を含む溶融樹脂で射出成形することにより形成される。
Although said embodiment showed the case where the composite layer (metal fiber reinforced resin) which comprises the
また、フォイル20に設けられる複合層は、金属繊維強化樹脂に限られない。例えば、図9に示すような、表面に多数の微小凹部を有する金属シート20cと、金属シート20cの微小凹部に入り込んだ樹脂部20b(図10参照)とで、フォイル20の複合層を形成することができる。本実施形態では、金属シート20cが、微小凹部として、厚さ方向に貫通した貫通穴20c1を有する。金属シート20cは、例えば貫通穴20c1が打ち抜き形成されたパンチメタルで構成される。貫通穴20c1は、規則的に配列することが好ましい。貫通穴20c1は、少なくともトップフォイル部21に相当する領域の全域に設けられており、さらに差込部22及びバックフォイル部23に相当する領域の一方又は双方に設けてもよい。また、金属シート20cに形成される微小凹部は、貫通穴に限らず、裏側(軸受面と反対側)が閉塞された凹部であってもよい。
Moreover, the composite layer provided on the
本実施形態のフォイル20は、図10に示すように、上記の金属シート20cと、金属シート20cの貫通穴20c1に満たされた樹脂部20bとからなる複合層Aを備える。複合層Aの表面は、樹脂表層20dで覆われている。図示例では、貫通穴20c1の内部の樹脂部20bと、複合層Aの表面を覆う樹脂表層20dとが一体に形成されている。樹脂表層20dは、少なくともトップフォイル部21の全域(すなわち軸受面Xの全域)に設けられ、本実施形態では、差込部22及びバックフォイル部23を含むフォイル20の表側(軸受面X側)の面全域に設けられる。複合層Aでは、軸受面Xと平行な方向(例えば図10の左右方向)で、金属部(金属シート20c)と樹脂部20bとが交互に現れる。このフォイル20は、例えば、金属シート20cをインサート部品とした樹脂の射出成形により、あるいは、金属シート20cの表面に樹脂を塗布することにより形成される。
The
このフォイル20では、金属シート20cや樹脂表層20dの厚さ、金属シート20cの貫通穴20c1の大きさ、形状、配列パターン、間隔等により、フォイル20の剛性を調整することができる。金属シート20cの貫通穴20c1の形状としては、例えば、丸穴{図11(A)参照}、長穴{図11(B)参照}、十字形状{図11(C)参照}、ハニカム形状{図11(D)参照}等を採用できる。
In the
尚、樹脂部20b及び樹脂表層20dを射出成形で形成した場合、貫通穴20c1に入り込んだ樹脂部20bの成形収縮の影響により、樹脂表層20dの軸受面Xに凹部が形成されるおそれがあるため、このような凹部がなるべく形成されないように、貫通穴20c1の大きさや形状等を設定することが好ましい。また、貫通穴20c1に入り込んだ樹脂部20bにより、これと一体化された樹脂表層20dが複合層Aから剥離しにくくなる。このような効果を高めるため、金属シート20cと樹脂部20bとの接触面積が広くなるように、貫通穴20c1の大きさや形状等を設定することが好ましい。
When the
このフォイル軸受1の使用初期には、軸受面Xの全域が樹脂表層20dで形成されているため、優れた摺動性を有する。そして、フォイル20の軸受面Xが軸2と繰り返し摺動することにより、樹脂表層20dが摩耗すると、図12に示すように、軸受面Xに複合層Aが露出する。このとき、摩耗した軸受面Xには、金属シート20cだけでなく、金属シート20cの貫通穴20c1に入り込んだ樹脂部20bが露出するため、軸受面Xの摺動性の低下が抑えられる。特に、樹脂部20bが自己潤滑性樹脂で形成されることで、軸受面Xと軸2との摺動部に自己潤滑性樹脂が供給され続ける。これにより、長期間にわたって、軸受面Xの優れた摩擦摩耗特性が維持される。
At the initial stage of use of the
尚、図10に示すフォイル20において、複合層Aの表側(軸受面X側、図中上側)の面だけでなく、複合層Aの裏側(軸受面Xと反対側、図中下側)の面も樹脂表層で被覆してもよい。あるいは、図10に示すフォイル20において、樹脂表層20dを省略し、当初から複合層Aの金属部(金属シート20c)及び樹脂部20bを軸受面Xに露出させてもよい。また、図3や図8に示すような金属繊維強化樹脂からなる複合層の表面を樹脂表層で覆い、この樹脂表層に軸受面Xを形成してもよい。
In the
以上の実施形態では、フォイル軸受1として、いわゆる多円弧型のラジアルフォイル軸受を例示したが、本発明を適用可能なフォイル軸受の形態はこれに限られない。例えば、図13に示すいわゆるリーフ型のフォイル軸受1にも本発明を適用することができる。このフォイル軸受1は、下流側の一端を自由端とし、上流側の他端を固定端とした複数のフォイル20(リーフ)を周方向に並べて配置したものである。各フォイル20のうち、下流側の領域がトップフォイル部21として機能し、上流側の領域がバックフォイル部23として機能する。
Although the so-called multi-arc type radial foil bearing is illustrated as the foil bearing 1 in the above embodiment, the form of the foil bearing to which the present invention can be applied is not limited thereto. For example, the present invention can be applied to a so-called leaf
また、図14に示すいわゆるバンプ型のフォイル軸受1にも本発明を適用することもできる。このフォイル軸受1は、波形のバックフォイル部23と、円筒状のトップフォイル部21とが別体に設けられ、トップフォイル部21とフォイルホルダ10との間にバックフォイル部23が配される。
The present invention can also be applied to a so-called bump
さらに、本発明は、ラジアルフォイル軸受に限らず、軸2に設けたスラストカラーをスラスト方向に支持するスラストフォイル軸受に適用することもできる。図15はスラストフォイル軸受3の一例として、リーフ型のスラストフォイル軸受を示している。図16に示すように、各フォイル20のうち、下流側の領域がトップフォイル部21として機能し、上流側の領域がバックフォイル部23として機能する。
Furthermore, the present invention can be applied not only to radial foil bearings but also to thrust foil bearings that support thrust collars provided on the
なお、以上の説明では、軸2を回転側部材とし、フォイルホルダ10を固定側部材とした場合を例示したが、これとは逆に軸2を固定側部材とし、フォイルホルダ10を回転側部材とする場合にも本発明を適用することができる。但し、この場合はフォイル20が回転側部材となるので、遠心力によるフォイル20全体の変形を考慮してフォイル20の設計を行う必要がある。
In the above description, the
本発明にかかるフォイル軸受は、例えば、ガスタービンや過給機をはじめとするターボ機械のロータを支持するフォイル軸受として使用することができる。この他、本発明にかかるフォイル軸受は、自動車等の車両用軸受、さらには産業機器用の軸受として広く使用することが可能である。また、本実施形態の各フォイル軸受は、圧力発生流体として空気を使用した空気動圧軸受であるが、これに限らず、圧力発生流体としてその他のガスを使用することもでき、あるいは水や油などの液体を使用することも可能である。 The foil bearing according to the present invention can be used, for example, as a foil bearing for supporting a rotor of a turbomachine including a gas turbine and a turbocharger. In addition, the foil bearing according to the present invention can be widely used as a bearing for vehicles such as automobiles and a bearing for industrial equipment. In addition, each foil bearing of the present embodiment is an air dynamic bearing using air as a pressure generating fluid, but the invention is not limited to this, and another gas can be used as a pressure generating fluid, or water or oil It is also possible to use liquids such as.
1 フォイル軸受
2 軸
10 フォイルホルダ
20 フォイル
20a 金属シート
20a1 金属繊維(金属部)
20b 樹脂部
20c 金属シート(金属部)
20c1 貫通穴
20d 樹脂表層
21 トップフォイル部
22 差込部
23 バックフォイル部
C 軸受隙間
X 軸受面
1 foil bearing 2
20c1 through
Claims (5)
前記薄板が、前記軸受面と平行な方向で金属部と樹脂部が交互に現れる複合層を備えたフォイル軸受。 A foil bearing comprising a flexible thin plate and supporting the shaft with a fluid film generated in a bearing gap between the bearing surface provided on the thin plate and the shaft,
A foil bearing comprising a composite layer in which the thin plate alternately shows a metal portion and a resin portion in a direction parallel to the bearing surface.
The said composite layer was formed by the metal sheet as said metal part, and the said resin part which entrapped in many micro recessed parts formed in the surface of the said metal sheet. Foil bearing.
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