JP2020034085A - スラストフォイル軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受面の局所摩耗を防止する。【解決手段】複数のリーフ４２を円周方向に並べることで軸受面Ｓが形成される。各リーフ４２は回転方向の先行側に位置する前端４２１と、内径縁部４２３とを備えている。各リーフ４２のうち前端４２１の内径端を除く内径縁部４２３に、軸心Ｏからの距離を前端４２１の内径端の軸心Ｏからの距離よりも大きくした後退部４２５を設ける。【選択図】図１３

Description

本発明は、スラストフォイル軸受に関する。

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を支持する軸受には、高温・高速回転といった過酷な環境に耐え得ることが要求される。このような過酷条件下での使用に適合する軸受として、フォイル軸受が着目されている。フォイル軸受は、曲げに対して剛性の低い可撓性を有する薄膜（リーフ）で軸受面を構成したものであり、軸の回転時に軸とリーフの軸受面との間に形成された軸受隙間に流体膜（例えば空気膜）を形成して軸を非接触支持するものである。このフォイル軸受によれば、軸受面をリーフで形成することで軸受面のたわみが許容され、軸受面が軸の変位や熱膨張等に追従して変形するため、過酷条件下でも軸を安定的に支持できる、という利点を有する。

このフォイル軸受は、ラジアル方向の荷重を支持するラジアルフォイル軸受とスラスト方向の荷重を支持するスラストフォイル軸受とに大別される。このうち、スラストフォイル軸受としては、下記特許文献１に記載されたものが知られている。このスラストフォイル軸受の構成を図２０および図２１に示す。なお、図２０は軸受面を軸方向から見た平面図であり、図２１は一枚のリーフを拡大して示す平面図である。

図２０および図２１に示すように、スラストフォイル軸受は、回転方向Ｒの複数箇所にリーフ１００を配置し、各リーフの前端１０１を含む領域で、軸受面Ｓ１を有するトップフォイル部１０２を形成すると共に、後端１０３を含む領域で、隣接するリーフのトップフォイル部１０２の背後に配置されるバックフォイル部１０４を形成したものである。

このスラストフォイル軸受を構成する各リーフ１００の外径縁部１０５および内径縁部１０６は、何れも軸心Ｏを中心とする円弧で形成されている（特許文献１の段落００２７）。

特開２０１７−８２９１３号公報

図２２（ａ）（ｂ）は、図２０に示すスラストフォイル軸受の断面図である。図２２（ａ）（ｂ）に示すように、スラストフォイル軸受では、リーフ１００が積層された状態にあるが、同一枚数のリーフが周長Ｌｏ，Ｌｉの異なる外径側と内径側で積層されるため、外径側（図２２（ａ））に比べて、内径側（図２２（ｂ））ではリーフが密に積層される。そのため、軸受面の内径側で軸受剛性が高くなる。このように軸受剛性が高くなれば、軸に対するリーフの追従性が低下し、特に内径側で軸とリーフの接触が頻繁に生じる。そのため、従来のスラストドイル軸受では、軸受面の内径側（特に内径縁部）で局所的に摩耗が進行する点が問題となっている。

そこで、本発明は、軸受面の局所摩耗を防止できるスラストフォイル軸受を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明は、複数のリーフを円周方向に並べることで軸受面が形成され、各リーフが回転方向の先行側に位置する前端と、内径縁部とを備えるスラストフォイル軸受において、各リーフのうち前記前端の内径端を除く内径縁部に、軸心からの距離を前記前端の内径端の軸心からの距離よりも大きくした後退部を設けたことを特徴とするものである。

各リーフには、軸受面を形成するトップフォイル部と、隣接するリーフのトップフォイル部を支持するバックフォイル部とを設けることができる。この場合、後退部は、トップフォイル部に設け、あるいは、バックフォイル部に設けることができる。この他、トップフォイル部とバックフォイル部の双方に後退部を設けることもできる。

また、後退部は、トップフォイル部の内径縁部のうち、各リーフの前端を除く全領域に設けることができる。また、バックフォイル部の内径縁部のうち、各リーフの前端を除く全領域に設けることもできる。

本発明によれば、軸受面の局所摩耗を防止することができる。

ガスタービンの構成を概念的に示す図である。 上記ガスタービンにおけるロータの支持構造を示す断面図である。 上記支持構造に組み込まれたフォイル軸受ユニットの断面図である。 スラストフォイル軸受を軸受面側から見た時の平面図である。 スラストフォイル軸受のリーフを示す平面図である。 図４中のＸ−Ｘ線断面を展開した図である。 複数のリーフを連結したフォイル部材の平面図である。 複数のリーフを連結したフォイル部材の平面図である。 フォイル部材のリーフを拡大して示す平面図である。 ２枚のフォイル部材を仮組みした状態を示す平面図である。 仮組した２枚のフォイル部材をフォイルホルダのホルダ本体上に配置した状態を示す平面図である。 図１１のホルダ本体に固定部材を取り付けた状態を示す平面図である。 第一の実施形態にかかるスラストフォイル軸受の平面図および一部拡大図である。 第一の実施形態におけるリーフを拡大して示す平面図である。 第二の実施形態にかかるスラストフォイル軸受の平面図および一部拡大図である。 第二の実施形態におけるリーフを拡大して示す平面図である。 第三の実施形態にかかるスラストフォイル軸受の平面図および一部拡大図である。 第三の実施形態におけるリーフを拡大して示す平面図である。 第一〜第三実施形態におけるリーフの変形例を示す平面図である。 従来のスラストフォイル軸受を示す平面図である。 従来のスラストフォイル軸受のリーフを拡大して示す平面図である。 スラスト軸受の断面形状を概略的に示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に、ターボ機械の一種であるガスタービンの構成を概念的に示す。このガスタービンは、それぞれに翼列を形成したタービン１および圧縮機２と、発電機３と、燃焼器４と、再生器５とを主に備える。タービン１、圧縮機２、および発電機３には、水平方向に延びる共通の回転軸６が設けられ、この回転軸６と、タービン１および圧縮機２とで一体回転可能のロータが構成される。

吸気口７から吸入された空気は、圧縮機２で圧縮され、再生器５で加熱された上で燃焼器４に送り込まれる。この圧縮空気に燃料を混合して燃焼させ、高温、高圧のガスでタービン１を回転させる。タービン１の回転力が回転軸６を介して発電機３に伝達され、発電機３が回転することにより発電し、この電力がインバータ８を介して出力される。タービン１を回転させた後のガスは比較的高温であるため、このガスを再生器５に送り込んで燃焼前の圧縮空気との間で熱交換を行うことで、燃焼後のガスの熱を再利用する。再生器５で熱交換を終えたガスは、排熱回収装置９を通ってから排ガスとして排出される。

図２に、上記ガスタービンにおけるロータの回転軸６を支持するフォイル軸受ユニット１０を示す。フォイル軸受ユニット１０は、回転軸６と、回転軸６に固定された回転部材２０と、ラジアルフォイル軸受３０と、第１スラストフォイル軸受４０と、第２スラストフォイル軸受５０とを備える。一体に回転する回転軸６と回転部材２０とで軸部材１１が構成される。ラジアルフォイル軸受３０は軸部材１１をラジアル方向で支持し、第１スラストフォイル軸受４０および第２スラストフォイル軸受５０は、軸部材１１を両スラスト方向で支持する。

回転部材２０は、図３に示すように、スリーブ部２１と、スリーブ部２１から外径に突出した円盤状のフランジ部２２とを備える。フランジ部２２は例えば炭素繊維強化複合材で形成され、スリーブ部２１は例えば炭素焼結材で形成される。

以下、第１スラストフォイル軸受４０の構成を説明する。

［スラストフォイル軸受の基本構成］
第１スラストフォイル軸受４０は、図３に示すように、軸部材１１（回転部材２０）のフランジ部２２を軸方向一方側から支持するものであり、図３および図４に示すように、フォイルホルダ４１と、フォイルホルダ４１に、周方向で帯状となるように取り付けられる複数のリーフ４２とを備える。フォイルホルダ４１は、軸心に穴を有する円盤状のホルダ本体４１ａと、ホルダ本体４１ａの端面４１ａ１の外径端に設けられた環状の固定部材４１ｂとを有する。ホルダ本体４１ａと固定部材４１ｂで各リーフ４２を軸方向両側から挟み込むことにより、各リーフ４２がフォイルホルダ４１に保持される。

図４に示すように、リーフ４２は回転方向Ｒ（円周方向）の複数個所に等ピッチで配置される。図５は、回転方向Ｒに並べた複数のリーフ４２のうち、一つのリーフ４２のみを図示して他のリーフの図示を省略したものである。図５に示すように、各リーフ４２は、後述するトップフォイル部Ｔｆおよびバックフォイル部Ｂｆを構成する本体部４２ａと、本体部４２ａから外径側に延びる延在部４２ｂ（クロスハッチングで示す）とを一体に備える。

リーフ４２の本体部４２ａは、回転方向Ｒ側の端部に位置する前端４２１と、反回転方向側の端部に位置する後端４２２と、前端４２１の両側端につながった内径縁部４２３および外径縁部４２４とを有する。前端４２１および後端４２２は、いわゆるヘリングボーン形状をなしており、前端４２１はその両端部の間の領域を回転方向Ｒ側に突出させた凸形状に形成され、後端４２２は、その両端部の間を回転方向Ｒ側に凹ませた凹形状に形成されている。前端４２１および後端４２２は、半径方向の概ね中央領域に頂部４２１ａ，４２２ａを有する。このように前端４２１および後端４２２をヘリングボーン形状に形成することにより、軸部材１１の回転中に流体（例えば空気）をスラスト軸受隙間の半径方向中央領域に引き込む作用を得ることができ、スラストフォイル軸受の負荷容量を高めることが可能となる。本実施形態では、双方の頂部４２１ａ，４２２ａの輪郭形状を円弧にした場合を例示している。

延在部４２ｂは、本体部４２ａの外径端から、外径側を反回転方向に後退させることで半径方向に対して傾斜方向に延びるように形成されている。図４に示すように、回転方向Ｒに配列された各延在部４２ｂは、互いに重なり合うことなく回転方向Ｒの隙間を介してホルダ本体４１ａの同一平面上に配置される。ホルダ本体４１ａ上に並べた各延在部４２ｂ上に固定部材４１ｂを配置し、各リーフ４２の延在部４２ｂの外径部分（図５にクロスハッチングで示す）をホルダ本体４１ａと固定部材４１ｂとで挟み込み、両部材４１ａ，４１ｂをボルト等で締め付け固定することで、各リーフ４２がフォイルホルダ４１に固定される。

図６は、図４中のＸ−Ｘ線の断面図である。図６に示すように、第１スラストフォイル軸受４０の各リーフ４２は、ホルダ本体４１ａの端面４１ａ１上に、各リーフ４２の半ピッチ分だけ位相をずらしながら回転方向Ｒに部分的に重ね合わせて配置されている。各リーフ４２の前端４２１を含む回転方向先行側の領域は、隣接するリーフ４２上に乗り上げたトップフォイル部Ｔｆを構成する。また、各リーフ４２の後端４２２を含む反回転方向側の領域は、隣接するリーフ４２のトップフォイル部Ｔｆの背後で当該トップフォイル部Ｔｆを弾性的に支持するバックフォイル部Ｂｆを構成する。各リーフ４２のトップフォイル部Ｔｆの表面で、フランジ部２２の一方の端面２２ａと対向するスラスト軸受面Ｓが形成される。

以上に述べたスラストフォイル軸受４０は、以下の手順で製作することができる。

まず、図７および図８に示すように、同形状の２枚のフォイル部材６０を製作する（図８、図１０〜図１２では、理解しやすいように、一方のフォイル部材６０に散点を付して示している）。各フォイル部材６０には、フォイル素材に対するプレス加工やワイヤカット加工等で、複数のリーフ４２と、その外径端を連結する環状の連結部６１とが一体に形成される。各フォイル部材６０には、スラストフォイル軸受４０に組み込まれるリーフ４２の半数のリーフ４２が回転方向Ｒに沿って等間隔に設けられる。隣接するリーフ４２の本体部４２ａは切り込み６２で分断され、隣接するリーフ４２の延在部４２ｂの間には打ち抜きにより空間６３が形成されている。各リーフ４２の延在部４２ｂは、接合部６１ａを介して連結部６１に保持されている。接合部６１ａの周方向寸法Ｌ１は、各リーフ４２の延在部４２ｂの外径端の周方向寸法Ｌ２よりも小さい。

図９は、各フォイル部材６０の隣接する二つのリーフ４２を拡大して示すものである。図９に示すように、フォイル部材６０における各リーフ４２の先端４２１と隣接するリーフの後端４２２の間には隙間Ｃが形成される。この隙間Ｃの幅は、頂部４２１ａ付近で大きく、頂部４２１ａの両側方で小さくなっている。この隙間Ｃは、各フォイル部材６０を形成する際に、例えば、隣接するリーフ４２間を分断する切り込み６２の回転方向Ｒの幅を大きくすることで形成される。

二枚のフォイル部材６０を製作した後、図１０に示すように、一方のフォイル部材６０と他方のフォイル部材６０を重ねる。この際、二枚のフォイル部材６０をリーフ４２の半ピッチ分だけずらした状態とし、一方のフォイル部材６０の各リーフ４２（本体部４２ａ）の回転方向Ｒの先行側部分を、切り込み６２を介して他方のフォイル部材６０のリーフ４２（本体部４２ａ）の反回転方向側の部分の上に配置する。

その後、上記のように仮組みした２枚のフォイル部材６０を、図１１に示すように、ホルダ本体４１ａの端面４１ａ１（図３参照）上に配置する。このとき、各リーフ４２の延在部４２ｂの外径端が、ホルダ本体４１ａの端面４１ａ１の外径端に沿って配される。また、フォイル部材６０の連結部６１は、ホルダ本体４１ａよりも外径側に配される。この状態で、図１１に示すように、ホルダ本体４１ａ上のフォイル部材６０の上に固定部材４１ｂを配置し、ホルダ本体４１ａと固定部材４１ｂを図示しないボルト等により固定する。これにより、各リーフ４２がリーフホルダ４１に固定され、フォイル軸受の中間製造体８０が完成する。

その後、ホルダ本体４１ａおよび固定部材４１ｂの外径側に食み出た接合部６１ａを切断し、連結部６１を各リーフ４２から分離する。以上により、図４に示すスラストフォイル軸受４０が完成する。なお、このように連結部６１を各リーフ４２から分離する他、連結部６１を分離せずにそのまま残しても構わない。すなわち、上記中間製造体８０を第１スラストフォイル軸受４０として使用することもできる。この場合、ホルダ本体４１ａおよび固定部材４１ｂの外径寸法を連結部６１の外径寸法よりも大きくして、フォイルホルダ４１の外径側に連結部６１が食み出さないようにするのが好ましい。

図３に示す第２スラストフォイル軸受５０は、回転部材２０のフランジ部２２を軸方向他方側から支持するものであり、フォイルホルダ５１と、フォイルホルダ５１に固定された複数のリーフ５２とを備える。フォイルホルダ５１は、軸心に穴を有する円盤状のホルダ本体５１ａと、ホルダ本体５１ａの端面５１ａ１の外径端に配置された固定部材５１ｂとを有する。第２スラスト軸受５０の構成および組立手順は、第１スラスト軸受４０と共通するので、その説明は省略する。

以上に述べたリーフ４２，５２は、ばね性に富み、かつ加工性のよい金属、例えば鋼材料や銅合金からなる厚さ２０μｍ〜２００μｍ程度のリーフ素材で形成される。リーフ素材としては、ステンレス鋼もしくは青銅製からなるものを用いるのが好ましい。

図４に示す第１スラストフォイル軸受４０（第２スラストフォイル軸受５０も含む）では、図６に示すように、各リーフ４２のトップフォイル部Ｔｆが隣接するリーフ４２間の切り込み６２（図７および図８参照）を介して各リーフ４２のバックフォイル部Ｂｆに乗り上げているため、トップフォイル部Ｔｆは傾斜して立ち上がった状態となる。従って、軸部材１１の一方向回転に伴って、各リーフ４２のラジアル軸受面Ｓ２と軸部材１１の端面（回転部材２０のフランジ部２２の端面２２ａ）との間に楔空間が形成され、この楔空間に生じる流体動圧で軸部材１１がスラスト方向に非接触支持される。

このとき、リーフ４２，５２が有する可撓性により、各リーフ４２，５２の軸受面Ｓ２，Ｓ３が、荷重や軸部材１１の回転速度、周囲温度等の運転条件に応じて任意に変形するため、スラスト軸受隙間は運転条件に応じた適切幅に自動調整される。そのため、高温・高速回転といった過酷な条件下でも、スラスト軸受隙間を最適幅に管理することができ、軸部材１１を安定して支持することが可能となる。

また、フォイル部材６０の隣接するリーフ間に隙間Ｃを設けることで、図６に示すように、最も近接した前端４２１と後端４２２の間に挟まれた中間位置にあるリーフ４２のばね効果が増す。これにより、リーフ４２の前端４２１の剛性を小さくすることができ、フランジ部２２の端面２２ａに対する前端４２１の追従性を高めることができる。

尚、軸部材１１の停止直前や起動直後の低速回転時には、各リーフ４２の軸受面Ｓとフランジ部２２の端面２２ａが接触摺動するため、これらの何れか一方または双方に、ＤＬＣ膜、チタンアルミナイトライド膜、二硫化タングステン膜、あるいは二硫化モリブデン膜等の低摩擦化被膜を形成してもよい。また、軸部材１１の回転時には、各リーフ４２と各フォイルホルダ４１との間の微小摺動により、軸部材１１の振動を抑制することができる。この微小摺動による摩擦力を調整するために、リーフ４２と各フォイルホルダ４１との何れか一方または双方に、上記のような低摩擦化被膜を形成してもよい。

［本発明の特徴的構成］
以上に述べたスラストフォイル軸受４０を基本構造として、本願発明の特徴的構成を説明する。

図４に示すスラストフォイル軸受４０では、各リーフ４１の内径縁部４２３および外径縁部４２４の双方が軸心を中心とする円弧で形成されている。かかる構成では、既に述べたように、内径側と外径側でのリーフの密度が相違し、内径側でのリーフの密度が外径側よりも大きくなるため、内径縁部４２３の軸受剛性が高くなる。そのため、内径縁部４２３およびその近傍がフランジ部２２の端面２２ａに接触し易くなり、特に各リーフ４２の内径縁部４２３が局所的に摩耗する問題がある。

かかる課題に対し、本発明では、図１３〜図１８に示すように、各リーフ４２の内径縁部４２３に、前端４２１の内径端を通る、軸心Ｏを中心とした円よりも外径側に後退した後退部４２５を設けている。

以下、図１３〜図１８に基づいて、かかる構成の第一の実施形態〜第三の実施形態を説明する。なお、図１３、図１５、図１７はスラストフォイル軸受４０の軸受面Ｓを軸方向から見た平面図である。これらの図面では、図４に示すホルダ本体４１ａと固定部材４１ｂで挟まれた領域の図示が省略されている。また、図１４、図１６、図１８は、一つのリーフ４２を拡大して示す平面図である。図１４、図１６、図１８では、スラストフォイル軸受４０の組立状態で隣接するリーフ（以下、「隣接リーフ」と称する）の前端４２１’を破線で示している。

図１２および図１３に基づいて第一の実施形態を説明する。
第一の実施形態において、後退部４２５は、各リーフ４２のトップフォイル部Ｔｆを形成する部分（前端４２１と隣接リーフの前端４２１’とに挟まれた領域）のみに設けられている。従って、各リーフ４２に設けられた後退部４２５の軸心Ｏからの距離ｒ２は、当該リーフ４２の前端４２１の内径端の軸心Ｏからの距離ｒ１（当該内径端の半径寸法）よりも大きい（ｒ２＞ｒ１）。各リーフ４２のバックフォイル部Ｂｆを形成する部分（後端４２２と隣接リーフの前端４２１’とに挟まれた領域）に後退部は設けられていない。従って、各リーフ４２のバックフォイル部Ｂｆを形成する部分の内径縁部４２３の輪郭は、軸心Ｏを中心とした、前端４２１の内径端を通る円を構成する円弧となる。

後退部４２５の形成範囲を回転方向Ｒで極力大きくするため、後退部４２５の回転方向Ｒと反対側の端部（「終点」と呼ぶ）は、隣接リーフの前端４２１’の内径端と一致するように設ける。後退部４２５の終点を回転方向Ｒと反対側にさらに延ばし、バックフォイル部Ｂｆとなる部分に後退部４２５の終点を配置することもできる。一方、後退部４２５の回転方向Ｒ側の端部（「始点」と呼ぶ）は、リーフ４２の前端４２１の内径端に極力接近させる。すなわち、後退部４２５は、リーフ４２の内径縁部４２３のうち、前端４２１の内径端を除く領域に設ける。後退部４２５の始端をリーフ４２の前端４２１の内径端よりも外径側に到達させると、前端４２１の形状が内径側で変化し、ヘリングボーン状に形成した前端４２１による流体の引き込み作用に影響を与えるためである。

かかる第一の実施形態であれば、後退部４２５を形成した領域では、フランジ部２２の端面２２ａに最も接近するリーフが、回転方向Ｒ側に隣接するリーフのバックフォイル部Ｂｆとなる。これにより、剛性が高くなりがちな内径縁部４２３において、リーフ４２とフランジ部２２の端面２２ａとの間の距離が大きくなるため、リーフ４２とフランジ部２２の端面２２ａが接触し難くなる。つまり、トップフォイル部Ｔｆの高剛性部分がフランジ部２２の端面２２ａと接触し難くなる。従って、軸受面Ｓの局所摩耗を防止することができる。

次に図１４および図１５に基づいて第二の実施形態を説明する。
この第二の実施形態では、各リーフ４２の内径縁部４２３のうち、トップフォイル部Ｔｆを形成する部分と、バックフォイル部Ｂｆを形成する部分の双方に後退部４２５が設けられている。トップフォイル部Ｔｆを構成する部分およびバックフォイル部Ｂｆを構成する部分に設けられた二つの後退部４２５の軸心Ｏからの距離ｒ２、ｒ３は、当該リーフ４２の前端４２１の内径端の軸心Ｏからの距離ｒ１よりも大きい（ｒ２＞ｒ１、ｒ３＞ｒ１）。図１４に示すスラストフォイル軸受の組立状態では、トップフォイル部Ｔｆの後退部４２５は、隣接するリーフのバックフォイル部Ｂｆに設けた後退部４２５と重なる位置にある。

かかる構成でも、図１２および図１３に示す第一の実施形態と同様に、各リーフ４２のトップフォイル部Ｔｆの高剛性部分（内径縁部４２３及びその周辺）がフランジ部２２の端面２２ａと接触し難くなる。従って、軸受面Ｓの局所摩耗を防止することができる。特にこの実施形態であれば、後退部４２５を設けた領域において、フランジ部２２の端面２２ａとバックフォイル部Ｂｆとの接触も防止できるため、局所摩耗の抑制効果がさらに高まる。

次に図１６および図１７に基づいて第三の実施形態を説明する。
第三の実施形態では、各リーフ４２の内径縁部４２３のうち、バックフォイル部Ｂｆを形成する部分にのみ後退部４２５が設けられている。バックフォイル部Ｂｆを形成する部分に設けられた後退部４２５の軸心Ｏからの距離ｒ３は、当該リーフ４２の前端４２１の内径端の軸心Ｏからの距離ｒ１よりも大きい（ｒ３＞ｒ１）。トップフォイル部Ｔｆを形成する部分には後退部４２５が設けられていない。従って、トップフォイル部Ｔｆの内径縁部４２３の輪郭は、軸心Ｏを中心とした、前端４２１の内径端を通る円を構成する円弧となる。

かかる構成では、トップフォイル部Ｔｆの内径縁部４２３の直下が空間となるため、トップフォイル部Ｔｆを支持するばね力が低くなる。そのため、トップフォイル部Ｔｆの内径縁部４２３が弾性変形し易くなり、フランジ部２２の端面２２ａに対するトップフォイル部Ｔｆの内径縁部４２３の追従性が増す。これにより、フランジ部２２の端面２２ａとの接触によるトップフォイル部Ｔｆの局所摩耗を防止することができる。

以上に説明した第一の実施形態および第二の実施形態では、図１３および図１５に示すように、後退部４２５の始点と前端４２１の内径端との間に軸心Ｏを中心とする円弧状の内径縁部４２３が形成されているが、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、後退部４２５の始点を前端４２１の内径端と一致させてもよい。

また、第三の実施形態では、図１７に示すように、後退部４２５の始点と隣接リーフの前端４２１’の内径端との間に軸心Ｏを中心とする円弧状の内径縁部４２３が形成されているが、図１９（ｃ）に示すように、後退部４２５の始点を隣接リーフの前端４２１’の内径端と一致させてもよい。

このように後退部４２５の始端をリーフ４２の前端４２１，４２１’の内径端と一致させることにより、トップフォイル部Ｔｆの内径縁部４２３には、各リーフ４２の前端４２１，４２１’の内径端を除く全領域に後退部４２５が形成され（図１９（ａ）および図１９（ｂ））、バックフォイル部Ｂｆの内径縁部４２３には、各リーフ４２の前端４２１，４２１’の内径端を除く全領域に後退部４２５が形成される（図１９（ｃ））。かかる構成から、軸方向から見た後退部４２５を面積が拡大するため、より広範囲にわたりトップフォイル部Ｔｆの局所摩耗を防止することが可能となる。

以上に説明したスラストフォイル軸受の適用対象は、上述したガスタービンに限られず、例えば過給機のロータを支持する軸受としても使用することができる。また、以上に説明したスラストフォイル軸受は、ガスタービンや過給機等のターボ機械に限らず、潤滑油などの液体による潤滑が困難である、エネルギー効率の観点から潤滑油循環系の補機を別途設けることが困難である、あるいは液体のせん断による抵抗が問題になる等の制限下で使用される自動車等の車両用軸受、さらには産業機器用の軸受として広く使用することが可能である。

また、以上に説明したスラストフォイル軸受は、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できる。さらに、軸部材１１を回転させる場合を説明したが、これとは逆にフォイルホルダ３１，４１，５１側（リーフ側）を回転させる場合にも以上に説明したスラストフォイル軸受を採用することができる。

１１ 軸部材
４０ スラストフォイル軸受
４１ フォイルホルダ
４２ リーフ
６０ フォイル部材
６１ 連結部
６２ 切り込み
４２１ 前端
４２２ 後端
４２３ 内径縁部
４２４ 外径縁部
４２５ 後退部
Ｂｆ バックフォイル部
Ｃ 隙間
Ｏ 軸心
Ｒ 回転方向
Ｓ 軸受面
Ｔｆ トップフォイル部

Claims (6)

1. 複数のリーフを円周方向に並べることで軸受面が形成され、各リーフが回転方向の先行側に位置する前端と、内径縁部とを備えるスラストフォイル軸受において、
   各リーフのうち前記前端の内径端を除く内径縁部に、軸心からの距離を前記前端の内径端の軸心からの距離よりも大きくした後退部を設けたことを特徴とするスラストフォイル軸受。
2. 各リーフに、前記軸受面を形成するトップフォイル部と、隣接するリーフのトップフォイル部を支持するバックフォイル部とを設け、前記後退部を前記トップフォイル部に設けた請求項１に記載のスラストフォイル軸受。
3. 各リーフに、前記軸受面を形成するトップフォイル部と、隣接するリーフのトップフォイル部を支持するバックフォイル部とを設け、前記後退部を前記バックフォイル部に設けた請求項１に記載のスラストフォイル軸受。
4. 各リーフに、前記軸受面を形成するトップフォイル部と、隣接するリーフのトップフォイル部を支持するバックフォイル部とを設け、前記後退部を前記トップフォイル部と前記バックフォイル部の双方に設けた請求項１に記載のスラストフォイル軸受。
5. 前記トップフォイル部の内径縁部のうち、各リーフの前端を除く全領域に前記後退部を設けた請求項２〜４の何れか１項に記載のスラストフォイル軸受。
6. 前記バックフォイル部の内径縁部のうち、各リーフの前端を除く全領域に前記後退部を設けた請求項２〜４の何れか１項に記載のスラストフォイル軸受。

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