JP2023135308A - フォイル軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】フォイル軸受の信頼性を向上させること。【解決手段】ラジアルバンプフォイル32は、回転軸線方向X1において、ラジアルトップフォイル31より幅広に設けられている。幅広を構成するラジアルバンプフォイル32の縁部35は、回転体に直接対向している。したがって、ラジアルバンプフォイル32の縁部35は、ラジアルトップフォイル31に直接接触していないため、ラジアルトップフォイル31から熱が伝達し難くなっている。ラジアルバンプフォイル32の縁部35は、ラジアルバンプフォイル32のうち、ラジアルトップフォイル31からはみ出していない部位よりも空気によって冷却され易い。【選択図】図4
Description
本発明は、フォイル軸受に関する。
フォイル軸受は、トップフォイルと、バンプフォイルと、軸受ハウジングと、を有している。トップフォイルは、回転体に対向する。トップフォイルは、軸受面を有している。バンプフォイルは、薄板状である。バンプフォイルは、トップフォイルを間に挟んで回転体とは反対側の位置に配置されている。バンプフォイルは、伸長することでトップフォイルを弾性的に支持する。軸受ハウジングは、トップフォイル及びバンプフォイルを支持する。
このようなフォイル軸受は、回転体が浮上回転数に達するまでは、回転体とトップフォイルとが接した状態で回転体を支持する。そして、回転体の回転数が浮上回転数に達すると、トップフォイルと回転体との間に生じる空気膜の動圧によって、回転体がトップフォイルに対して浮上する。これにより、フォイル軸受は、回転体と接触せずに回転体を支持する。このとき、トップフォイルと回転体との間に生じる空気膜の動圧によって、トップフォイルに熱が生じる。トップフォイルに生じた熱は、バンプフォイルへ伝達される。バンプフォイルは、薄板状であるため、トップフォイルからバンプフォイルへ熱が伝達されると、バンプフォイルの温度が上昇することにより、バンプフォイルにへたりが生じてしまう。
そこで、例えば特許文献1に記載のフォイル軸受では、軸受ハウジングに貫通孔が形成されている。そして、貫通孔から軸受ハウジングの内部へ空気を導入することにより、バンプフォイルを冷却している。
このようなフォイル軸受においては、バンプフォイルの冷却性能をさらに向上させることで、フォイル軸受の信頼性を向上させたいという要望がある。
上記課題を解決するフォイル軸受は、回転体に対向し、軸受面を有するトップフォイルと、前記トップフォイルを間に挟んで前記回転体とは反対側の位置に配置され、伸長することで前記トップフォイルを弾性的に支持する薄板状のバンプフォイルと、前記トップフォイル及び前記バンプフォイルを支持する軸受ハウジングと、を有するフォイル軸受であって、前記バンプフォイルは、前記バンプフォイルの伸長方向とは異なる方向において、前記トップフォイルより幅広に設けられ、前記幅広を構成する前記バンプフォイルの縁部は、前記回転体に直接対向している。
これによれば、バンプフォイルの縁部は、回転体に直接対向しているため、トップフォイルからはみ出している。したがって、バンプフォイルの縁部は、トップフォイルに直接接触していないため、トップフォイルから熱が伝達し難くなっている。そして、回転体が回転すると、バンプフォイルとトップフォイルとの間には、空気が流れ込む。
ここで、空気がバンプフォイルの表面からの熱を受けることによりバンプフォイルの表面には、温度の遷移領域である温度境界層が形成される。温度境界層では、バンプフォイルの表面に近付くほど温度が高くなっている。そして、温度境界層が厚くなるほど、温度境界層の外を流れる空気とバンプフォイルの表面との間で生じる熱抵抗が大きくなる。したがって、温度境界層が厚くなるほど、温度境界層の外を流れる空気とバンプフォイルの表面との間での熱伝達率が小さくなるため、バンプフォイルの冷却性能が低下する。
バンプフォイルの縁部は、トップフォイルからはみ出しているため、バンプフォイルの縁部の近傍には、空気が流れ易くなっている。したがって、バンプフォイルの縁部の近傍を流れる空気の流速は、バンプフォイルのうち、トップフォイルからはみ出していない部位の近傍を流れる空気の流速よりも大きい。このため、バンプフォイルの縁部の近傍を流れる空気の温度境界層の厚さは、バンプフォイルのうち、トップフォイルからはみ出していない部位の近傍を流れる空気の温度境界層の厚さよりも薄い。よって、温度境界層の外を流れる空気とバンプフォイルの縁部との間での熱伝達率は、温度境界層の外を流れる空気とバンプフォイルのうち、トップフォイルからはみ出していない部位との間での熱伝達率よりも大きい。したがって、バンプフォイルの縁部は、バンプフォイルのうち、トップフォイルからはみ出していない部位よりも空気によって冷却され易い。よって、トップフォイルからバンプフォイルへ伝達された熱を、バンプフォイルの縁部から効率良く放熱することができる。その結果、バンプフォイルの冷却性能を向上させることができるため、フォイル軸受の信頼性を向上させることができる。
上記フォイル軸受において、前記バンプフォイルは、前記トップフォイルに接触可能な複数の山部と、前記軸受ハウジングに接触可能な複数の谷部と、を含み、前記山部と前記谷部とは前記回転体の回転方向に対して交互に並び、前記縁部は、前記回転方向に対して交互に並ぶ前記山部と前記谷部と、を備えるとよい。
このように、バンプフォイルの縁部にも回転体の回転方向に対して交互に並ぶ山部と谷部とを備えた。これによれば、バンプフォイルの縁部に山部及び谷部が形成されないように、バンプフォイルを製造する必要が無い。したがって、バンプフォイルを容易に製造することができる。
上記フォイル軸受において、前記トップフォイルは、前記回転体をラジアル方向で支持するラジアルトップフォイルであり、前記バンプフォイルは、前記ラジアルトップフォイルを弾性的に支持するラジアルバンプフォイルであり、前記ラジアルバンプフォイルは、前記回転体の回転軸線方向に対して、前記ラジアルトップフォイルよりも幅広であるとよい。
これによれば、ラジアルトップフォイルからラジアルバンプフォイルへ伝達された熱を、ラジアルバンプフォイルの縁部から効率良く放熱することができる。その結果、ラジアルバンプフォイルの冷却性能を向上させることができるため、フォイル軸受の信頼性を向上させることができる。
上記フォイル軸受において、前記縁部は、前記ラジアルトップフォイルにおける前記回転軸線方向の両端から均等に突出しているとよい。
これによれば、ラジアルトップフォイルの両端からそれぞれ突出するラジアルバンプフォイルの縁部の放熱面積が同等になるため、ラジアルバンプフォイル全体の熱をラジアルバンプフォイルの縁部から効率良く放熱することができる。したがって、ラジアルバンプフォイルの冷却性能をさらに向上させることができるため、フォイル軸受の信頼性をさらに向上させることができる。
これによれば、ラジアルトップフォイルの両端からそれぞれ突出するラジアルバンプフォイルの縁部の放熱面積が同等になるため、ラジアルバンプフォイル全体の熱をラジアルバンプフォイルの縁部から効率良く放熱することができる。したがって、ラジアルバンプフォイルの冷却性能をさらに向上させることができるため、フォイル軸受の信頼性をさらに向上させることができる。
上記フォイル軸受において、前記トップフォイルは、前記回転体をラジアル方向で支持するラジアルトップフォイルであり、前記バンプフォイルは、前記ラジアルトップフォイルを弾性的に支持するラジアルバンプフォイルであり、前記ラジアルバンプフォイルは、前記軸受ハウジングに固定される固定端と、前記軸受ハウジングに固定されない自由端と、を有し、前記ラジアルトップフォイルは、前記軸受ハウジングに固定される固定端と、前記軸受ハウジングに固定されない自由端と、を有し、前記縁部は、前記ラジアルトップフォイルにおける前記固定端から前記自由端を繋ぐ前記回転体の前記回転軸線方向の両端から前記回転軸線方向に突出しているとよい。
これによれば、ラジアルバンプフォイルの放熱面積が増加するため、ラジアルバンプフォイルの熱をさらに冷却し易くすることができる。したがって、ラジアルバンプフォイルの冷却性能をさらに向上させることができる。
上記フォイル軸受において、前記ラジアルバンプフォイルにおける前記回転軸線方向の一端から他端に向けて冷却流体が流れる方向において、前記ラジアルバンプフォイルの山部は、前記一端から前記他端に向けて、冷却流体を引き込むように前記回転体の回転方向へ延び、前記ラジアルバンプフォイルの谷部は、前記一端から前記他端に向けて、冷却流体を引き込むように前記回転方向へ延びているとよい。
これによれば、ラジアルバンプフォイルの山部、及びラジアルバンプフォイルの谷部が回転軸線方向に延びている場合に比べて、回転体が回転する際にラジアルトップフォイルとラジアルバンプフォイルとの間に冷却流体が引き込まれ易い。そして、ラジアルトップフォイルとラジアルバンプフォイルとの間を流れる冷却流体が、ラジアルバンプフォイルの山部と、ラジアルバンプフォイルの谷部と、に沿って、ラジアルバンプフォイルにおける回転軸線方向の一端から他端に向けて流れ易くなる。このため、ラジアルバンプフォイルは、ラジアルバンプフォイルとラジアルトップフォイルとの間を流れる冷却流体によって冷却され易い。したがって、ラジアルバンプフォイルの冷却性能をさらに向上させることができる。
上記フォイル軸受において、前記トップフォイルは、前記回転体をスラスト方向で支持するスラストトップフォイルであり、前記バンプフォイルは、前記スラストトップフォイルを弾性的に支持するスラストバンプフォイルであり、前記スラストバンプフォイルは、前記回転体の回転軸線方向に対して直交する方向に対して、前記スラストトップフォイルよりも幅広であるとよい。
これによれば、スラストトップフォイルからスラストバンプフォイルへ伝達された熱を、スラストバンプフォイルの縁部から効率良く放熱することができる。その結果、スラストバンプフォイルの冷却性能を向上させることができるため、フォイル軸受の信頼性を向上させることができる。
上記フォイル軸受において、前記縁部は、前記スラストトップフォイルにおける前記回転軸線方向に対して直交する方向の両端から均等に突出しているとよい。
これによれば、スラストトップフォイルの両端からそれぞれ突出するスラストバンプフォイルの縁部の放熱面積が同等になるため、スラストバンプフォイル全体の熱をスラストバンプフォイルの縁部から効率良く放熱することができる。したがって、スラストバンプフォイルの冷却性能をさらに向上させることができるため、フォイル軸受の信頼性をさらに向上させることができる。
これによれば、スラストトップフォイルの両端からそれぞれ突出するスラストバンプフォイルの縁部の放熱面積が同等になるため、スラストバンプフォイル全体の熱をスラストバンプフォイルの縁部から効率良く放熱することができる。したがって、スラストバンプフォイルの冷却性能をさらに向上させることができるため、フォイル軸受の信頼性をさらに向上させることができる。
上記フォイル軸受において、前記トップフォイルは、前記回転体をスラスト方向で支持するスラストトップフォイルであり、前記バンプフォイルは、前記スラストトップフォイルを弾性的に支持するスラストバンプフォイルであり、前記スラストバンプフォイルは、前記軸受ハウジングに固定される固定端と、前記軸受ハウジングに固定されない自由端と、を有し、前記スラストトップフォイルは、前記軸受ハウジングに固定される固定端と、前記軸受ハウジングに固定されない自由端と、を有し、前記縁部は、前記スラストトップフォイルにおける前記自由端の縁から前記回転体の回転方向に突出しているとよい。
これによれば、スラストバンプフォイルの放熱面積が増加するため、スラストバンプフォイルの熱をさらに冷却し易くすることができる。したがって、スラストバンプフォイルの冷却性能をさらに向上させることができる。
上記フォイル軸受において、前記スラストバンプフォイルにおける前記回転体の回転軸線方向に対して直交する方向の両端のうち、内縁から外縁に向けて冷却流体が流れる方向において、前記スラストバンプフォイルの山部は、前記内縁から前記外縁に向けて、冷却流体を引き込むように前記回転体の回転方向へ延び、前記スラストバンプフォイルの谷部は、前記内縁から前記外縁に向けて、冷却流体を引き込むように前記回転方向へ延びているとよい。
これによれば、スラストバンプフォイルの山部、及びスラストバンプフォイルの谷部が回転軸線方向に直交する方向に延びている場合に比べて、回転体が回転する際にスラストトップフォイルとスラストバンプフォイルとの間に冷却流体が引き込まれ易い。そして、スラストトップフォイルとスラストバンプフォイルとの間を流れる冷却流体が、スラストバンプフォイルの山部と、スラストバンプフォイルの谷部と、に沿って、スラストバンプフォイルにおける回転軸線方向に対して直交する方向の両端のうち、内縁から外縁に向けて流れ易くなる。このため、スラストバンプフォイルは、スラストバンプフォイルとスラストトップフォイルとの間を流れる冷却流体によって冷却され易い。したがって、スラストバンプフォイルの冷却性能をさらに向上させることができる。
上記フォイル軸受において、前記縁部の山部には、前記縁部の前記回転体との接触を回避するスリットが設けられ、前記縁部の谷部には、前記スリットが設けられていないとよい。
これによれば、縁部の山部と回転体とが接触することがないため、縁部の山部と回転体との間での摩擦熱の発生を回避することができる。
この発明によれば、フォイル軸受の信頼性を向上させることができる。
以下、フォイル軸受を具体化した一実施形態を図1~図6にしたがって説明する。本実施形態のフォイル軸受は、燃料電池車に搭載されているターボ機械に適用されている。燃料電池車には、酸素及び水素を燃料電池に供給して発電させる燃料電池システムが搭載されている。そして、ターボ機械は、燃料電池に供給される酸素を含む流体としての空気を圧縮する。
<ターボ機械10>
図1に示すように、ターボ機械10は、フォイル軸受としての2つのラジアルフォイル軸受30と、スラストフォイル軸受40と、を備えている。ターボ機械10は、回転体12を備えている。回転体12は、ハウジング11内に収容されている。回転体12は、回転可能にハウジング11に支承されている。ハウジング11の軸方向と回転体12の回転軸線が延びる方向である回転軸線方向X1とは、一致している。なお、以下の説明では、「回転体12の回転軸線方向X1」を単に「回転軸線方向X1」と記載する場合がある。
図1に示すように、ターボ機械10は、フォイル軸受としての2つのラジアルフォイル軸受30と、スラストフォイル軸受40と、を備えている。ターボ機械10は、回転体12を備えている。回転体12は、ハウジング11内に収容されている。回転体12は、回転可能にハウジング11に支承されている。ハウジング11の軸方向と回転体12の回転軸線が延びる方向である回転軸線方向X1とは、一致している。なお、以下の説明では、「回転体12の回転軸線方向X1」を単に「回転軸線方向X1」と記載する場合がある。
ハウジング11は、モータ室S1、タービン室S2、及びインペラ室S3を有している。モータ室S1、タービン室S2、及びインペラ室S3は、回転軸線方向X1の一方から他方にかけて、インペラ室S3、モータ室S1、及びタービン室S2の順に回転軸線方向X1に並んで配置されている。
ハウジング11は、第1隔壁13と、第2隔壁14と、を有している。第1隔壁13は、ハウジング11内をモータ室S1とインペラ室S3とに仕切る。第2隔壁14は、ハウジング11内をモータ室S1とタービン室S2とに仕切る。モータ室S1には、電動モータ20が収容されている。タービン室S2には、タービンホイール15が収容されている。インペラ室S3には、コンプレッサインペラ16が収容されている。
回転体12は、回転軸12aと、第1支持部12bと、第2支持部12cと、第3支持部12dと、を有している。回転軸12aは、円柱状である。回転軸12aは、タービン室S2、モータ室S1、及びインペラ室S3の順に貫通している。回転軸12aの第1端には、タービンホイール15が取り付けられている。回転軸12aの第2端には、コンプレッサインペラ16が取り付けられている。
電動モータ20は、ロータ21と、ステータ22と、を有している。ロータ21は、ステータ22の内側に配置されている。ロータ21は、回転体12と同期回転する。ステータ22は、ハウジング11に固定されている。ステータ22は、筒状のステータコア23と、コイル24と、を有している。ステータコア23は、ハウジング11に固定されている。コイル24は、ステータコア23に巻回されている。そして、図示しないバッテリからコイル24に電流が流れることによって、ロータ21が回転体12と同期回転する。これにより、タービンホイール15及びコンプレッサインペラ16が回転体12と一体的に回転する。
第1支持部12bは、モータ室S1内に配置されている。第1支持部12bは、回転軸12aの外径よりも外径が大きい円柱状である。第1支持部12bは、回転軸12aの外周面における電動モータ20よりもコンプレッサインペラ16寄りの部位に設けられている。第1支持部12bの径方向は、回転軸12aの径方向と一致する。第1支持部12bの軸線は、回転軸12aの軸線と一致する。
第2支持部12cは、モータ室S1内に配置されている。第2支持部12cは、回転軸12aの外径よりも外径が大きい円柱状である。第2支持部12cは、回転軸12aの外周面における電動モータ20よりもタービンホイール15寄りの部位に設けられている。第2支持部12cの径方向は、回転軸12aの径方向と一致する。第2支持部12cの軸線は、回転軸12aの軸線と一致する。
第3支持部12dは、モータ室S1内に配置されている。第3支持部12dは、回転軸12aの外周面から回転軸12aの径方向へ延びる円板状である。第3支持部12dは、回転軸12aの外周面における第1支持部12bよりもコンプレッサインペラ16寄りの部位に設けられている。第3支持部12dの径方向は、回転軸12aの径方向と一致する。第3支持部12dの軸線は、回転軸12aの軸線と一致する。
モータ室S1には、第1冷却配管F1と、第2冷却配管F2と、が接続されている。第1冷却配管F1は、モータ室S1におけるインペラ室S3寄りの部位に接続されている。第2冷却配管F2は、モータ室S1におけるタービン室S2寄りの部位に接続されている。そして、モータ室S1には、第1冷却配管F1から冷却流体としての空気が導入される。モータ室S1に導入された空気は、モータ室S1内を流れて第2冷却配管F2から排出される。空気は、モータ室S1を通過する際に、ラジアルフォイル軸受30及びスラストフォイル軸受40を冷却する。
<ラジアルフォイル軸受30>
図2に示すように、各ラジアルフォイル軸受30は、回転体12をラジアル方向で支持する。なお、「ラジアル方向」とは、回転軸線方向X1に対して直交する方向である。回転軸12aの径方向は、回転軸線方向X1に対して直交する方向と一致する。したがって、ラジアル方向は、回転軸12aの径方向と一致する。なお、回転体12の回転する方向を回転方向X2とする。
図2に示すように、各ラジアルフォイル軸受30は、回転体12をラジアル方向で支持する。なお、「ラジアル方向」とは、回転軸線方向X1に対して直交する方向である。回転軸12aの径方向は、回転軸線方向X1に対して直交する方向と一致する。したがって、ラジアル方向は、回転軸12aの径方向と一致する。なお、回転体12の回転する方向を回転方向X2とする。
各ラジアルフォイル軸受30は、トップフォイルとしてのラジアルトップフォイル31と、薄板状のバンプフォイルとしてのラジアルバンプフォイル32と、軸受ハウジングとしてのベース部33と、をそれぞれ有している。ベース部33は、円筒状である。ベース部33は、例えば、金属製である。ベース部33の内側には、ラジアルトップフォイル31が配置されている。
図2及び図3に示すように、ラジアルトップフォイル31は、略円筒状である。ラジアルトップフォイル31は、例えば、可撓性を有する金属材料製の帯状の板材を、筒状に湾曲させることにより形成されている。
ラジアルトップフォイル31は、第1支持部12bに対向する軸受面310を有している。したがって、ラジアルトップフォイル31は、回転体12に対向し、軸受面310を有している。ラジアルトップフォイル31は、ラジアルトップフォイル31の周方向の第1端に位置する固定端31aと、ラジアルトップフォイル31の周方向の第2端に位置する自由端31bと、を有している。
固定端31aは、ラジアルトップフォイル31における周方向の第1端がラジアルトップフォイル31の径方向外側へ折り曲げられることにより形成されている。自由端31bは、固定端31aに対して、ラジアルトップフォイル31の周方向で離間した状態で対向している。
ラジアルバンプフォイル32は、略円筒状である。ラジアルバンプフォイル32は、ラジアルバンプフォイル32の周方向の第1端に位置する固定端32aと、ラジアルバンプフォイル32の周方向の第2端に位置する自由端32bと、を有している。固定端32aは、ベース部33に固定されている。固定端32aは、ラジアルトップフォイル31の固定端31aが回転軸12aの径方向で重なった状態で、ベース部33に対して、例えば、溶接されることにより固定されている。自由端32bは、ベース部33に固定されていない。ラジアルトップフォイル31の固定端31aは、ラジアルバンプフォイル32の固定端32aに対して、例えば、溶接されることにより固定されている。自由端31bは、固定端31aに対してラジアルバンプフォイル32の周方向で離間した状態で対向している。したがって、自由端31bは、ベース部33に固定されていない。
ラジアルバンプフォイル32は、ベース部33の内周面とラジアルトップフォイル31との間に配置されている。ラジアルバンプフォイル32は、回転体12とともにラジアルトップフォイル31を間に挟んでいる。したがって、ラジアルバンプフォイル32は、ラジアルトップフォイル31を間に挟んで回転体12とは反対側の位置に配置されている。ラジアルバンプフォイル32は、ラジアルトップフォイル31よりも回転軸12aの径方向外側に配置されている。ラジアルバンプフォイル32は、ラジアルバンプフォイル32の周方向に伸長する。ラジアルバンプフォイル32は、伸長することでラジアルトップフォイル31を弾性的に支持する。
ラジアルバンプフォイル32の回転軸線方向X1の寸法L1は、ラジアルトップフォイル31の回転軸線方向X1の寸法L2よりも大きい。したがって、ラジアルバンプフォイル32は、回転軸線方向X1に対して、ラジアルトップフォイル31よりも幅広である。つまり、ラジアルバンプフォイル32は、ラジアルバンプフォイル32の伸長方向とは異なる方向において、ラジアルトップフォイル31より幅広に設けられている。本実施形態では、ラジアルバンプフォイル32の軸心は、ラジアルトップフォイル31の軸心、及びベース部33の軸心と一致している。
<縁部35>
図4に示すように、ラジアルバンプフォイル32は、本体部34と、縁部35と、を有している。本体部34は、ラジアルバンプフォイル32のうち、ラジアルトップフォイル31からはみ出していない部位である。縁部35は、ラジアルバンプフォイル32のうち、ラジアルトップフォイル31からはみ出している部位である。したがって、縁部35は、ラジアルバンプフォイル32の幅広を構成している。縁部35は、ラジアルトップフォイル31における回転軸線方向X1の両端から均等に突出している。したがって、各縁部35は、ラジアルトップフォイル31における回転軸線方向X1の両端から突出する長さがそれぞれ同じである。各縁部35は、第1支持部12bに直接対向している。したがって、縁部35は、回転体12に直接対向している。各縁部35は、ラジアルトップフォイル31における固定端31aから自由端31bを繋ぐ回転軸線方向X1の両端から回転軸線方向X1に突出している。
図4に示すように、ラジアルバンプフォイル32は、本体部34と、縁部35と、を有している。本体部34は、ラジアルバンプフォイル32のうち、ラジアルトップフォイル31からはみ出していない部位である。縁部35は、ラジアルバンプフォイル32のうち、ラジアルトップフォイル31からはみ出している部位である。したがって、縁部35は、ラジアルバンプフォイル32の幅広を構成している。縁部35は、ラジアルトップフォイル31における回転軸線方向X1の両端から均等に突出している。したがって、各縁部35は、ラジアルトップフォイル31における回転軸線方向X1の両端から突出する長さがそれぞれ同じである。各縁部35は、第1支持部12bに直接対向している。したがって、縁部35は、回転体12に直接対向している。各縁部35は、ラジアルトップフォイル31における固定端31aから自由端31bを繋ぐ回転軸線方向X1の両端から回転軸線方向X1に突出している。
<山部36及び谷部37>
図3に示すように、ラジアルバンプフォイル32は、ラジアルトップフォイル31に接触可能な複数の山部36と、ベース部33に接触可能な複数の谷部37と、を有している。各谷部37は、ベース部33の内周面に接した状態でベース部33の内周面に沿って延びている。各山部36は、ベース部33の内周面に対して離間する方向へ突出するとともにラジアルトップフォイル31の外周面に向けて膨出するように弧状に湾曲している。図4に示すように、本実施形態では、山部36及び谷部37は、ラジアルバンプフォイル32の回転軸線方向X1の第1端から第2端に亘ってそれぞれ延びている。山部36と谷部37とは、回転方向X2に対して交互に並んでいる。したがって、縁部35は、回転方向X2に対して交互に並ぶ山部36と谷部37とを備えている。
図3に示すように、ラジアルバンプフォイル32は、ラジアルトップフォイル31に接触可能な複数の山部36と、ベース部33に接触可能な複数の谷部37と、を有している。各谷部37は、ベース部33の内周面に接した状態でベース部33の内周面に沿って延びている。各山部36は、ベース部33の内周面に対して離間する方向へ突出するとともにラジアルトップフォイル31の外周面に向けて膨出するように弧状に湾曲している。図4に示すように、本実施形態では、山部36及び谷部37は、ラジアルバンプフォイル32の回転軸線方向X1の第1端から第2端に亘ってそれぞれ延びている。山部36と谷部37とは、回転方向X2に対して交互に並んでいる。したがって、縁部35は、回転方向X2に対して交互に並ぶ山部36と谷部37とを備えている。
ラジアルフォイル軸受30は、回転体12の回転数が、ラジアルフォイル軸受30により回転体12が浮上する浮上回転数に達するまでは、第1支持部12bと接触した状態で回転体12を支持する。そして、回転体12の回転数が浮上回転数に達すると、第1支持部12bとラジアルフォイル軸受30との間に生じる空気膜の動圧によって、第1支持部12bがラジアルフォイル軸受30に対して浮上する。これにより、ラジアルフォイル軸受30は、第1支持部12bと非接触の状態で回転体12を支持する。
<スラストフォイル軸受40>
図5に示すように、スラストフォイル軸受40は、回転体12をスラスト方向で支持する。なお、「スラスト方向」とは、回転軸線方向X1である。スラストフォイル軸受40は、トップフォイルとしての一対のスラストトップフォイル41と、バンプフォイルとしての一対の薄板状のスラストバンプフォイル42と、軸受ハウジングとしての一対のベース部43と、をそれぞれ有している。各ベース部43は、円板状である。各ベース部43は、第3支持部12dをスラスト方向で挟み込むように配置されている。ベース部43の周方向は、回転軸12aの周方向と一致している。なお、図5では、図示の都合上、スラストトップフォイル41、スラストバンプフォイル42、及びベース部43を1つだけ図示している。
図5に示すように、スラストフォイル軸受40は、回転体12をスラスト方向で支持する。なお、「スラスト方向」とは、回転軸線方向X1である。スラストフォイル軸受40は、トップフォイルとしての一対のスラストトップフォイル41と、バンプフォイルとしての一対の薄板状のスラストバンプフォイル42と、軸受ハウジングとしての一対のベース部43と、をそれぞれ有している。各ベース部43は、円板状である。各ベース部43は、第3支持部12dをスラスト方向で挟み込むように配置されている。ベース部43の周方向は、回転軸12aの周方向と一致している。なお、図5では、図示の都合上、スラストトップフォイル41、スラストバンプフォイル42、及びベース部43を1つだけ図示している。
スラストトップフォイル41は、複数のスラストトップフォイル片44を有している。各スラストトップフォイル片44は、平面視扇状である。各スラストトップフォイル片44は、回転軸12aの周囲に配置されている。各スラストトップフォイル片44は、回転軸12aの周方向に等間隔置きに配置されている。
図5及び図6に示すように、各スラストトップフォイル片44は、第3支持部12dに対向する軸受面410を有している。各スラストトップフォイル片44は、周方向の一端に位置する固定端44aと、他端に位置する自由端44bと、を有している。各スラストトップフォイル片44は、周方向に延びている。固定端44aは、回転軸12aの径方向に延びている。固定端44aは、スラストトップフォイル片44における周方向の第1端がベース部43に向けて折り曲げられることにより形成されている。固定端44aは、例えば、溶接されることによりベース部43に固定されている。自由端44bは、ベース部43に固定されていない。したがって、スラストトップフォイル41は、ベース部43に固定される固定端44aと、ベース部43に固定されない自由端44bと、を有している。スラストトップフォイル片44の固定端44aとその隣に位置するスラストトップフォイル片44の自由端44bとは、互いに離間した状態で配置されている。
<スラストバンプフォイル片45>
スラストバンプフォイル42は、複数のスラストバンプフォイル片45を有している。各スラストバンプフォイル片45は、平面視略扇状である。各スラストバンプフォイル片45は、例えば、可撓性を有する金属材料製である。各スラストバンプフォイル片45は、例えば、可撓性を有する金属材料製の帯状の板材を、波形状に湾曲させることにより形成されている。
スラストバンプフォイル42は、複数のスラストバンプフォイル片45を有している。各スラストバンプフォイル片45は、平面視略扇状である。各スラストバンプフォイル片45は、例えば、可撓性を有する金属材料製である。各スラストバンプフォイル片45は、例えば、可撓性を有する金属材料製の帯状の板材を、波形状に湾曲させることにより形成されている。
各スラストバンプフォイル片45は、スラストバンプフォイル片45の周方向の第1端に位置する固定端45aと、スラストバンプフォイル片45の周方向の第2端に位置する自由端45bと、を有している。固定端45aは、ベース部43に固定されている。自由端45bは、ベース部43に固定されていない。したがって、スラストバンプフォイル42は、ベース部43に固定される固定端44aと、ベース部43に固定されない自由端44bと、を有している。
スラストバンプフォイル片45の回転軸12aの径方向の寸法L3は、スラストトップフォイル片44の回転軸12aの径方向の寸法L4よりも大きい。したがって、スラストバンプフォイル42は、回転体12の回転軸線方向X1に対して直交する方向に対して、スラストトップフォイル41よりも幅広である。
<縁部47>
スラストバンプフォイル片45は、本体部46と、縁部47と、を有している。本体部46は、スラストバンプフォイル片45のうち、スラストトップフォイル片44からはみ出していない部位である。縁部47は、スラストバンプフォイル片45のうち、スラストトップフォイル片44からはみ出している部位である。縁部47は、スラストトップフォイル片44における回転軸12aの径方向の両端から均等に突出している。したがって、各縁部47は、スラストトップフォイル片44における回転軸12aの径方向の両端から突出する長さは同じである。また、縁部47は、スラストトップフォイル41における自由端44bの縁から回転方向X2に突出している。縁部47は、第3支持部12dに対向している。したがって、縁部47は、回転体12に直接対向している。
スラストバンプフォイル片45は、本体部46と、縁部47と、を有している。本体部46は、スラストバンプフォイル片45のうち、スラストトップフォイル片44からはみ出していない部位である。縁部47は、スラストバンプフォイル片45のうち、スラストトップフォイル片44からはみ出している部位である。縁部47は、スラストトップフォイル片44における回転軸12aの径方向の両端から均等に突出している。したがって、各縁部47は、スラストトップフォイル片44における回転軸12aの径方向の両端から突出する長さは同じである。また、縁部47は、スラストトップフォイル41における自由端44bの縁から回転方向X2に突出している。縁部47は、第3支持部12dに対向している。したがって、縁部47は、回転体12に直接対向している。
<山部48及び谷部49>
各スラストバンプフォイル片45は、複数の山部48と、複数の谷部49と、を有している。各谷部49は、スラストバンプフォイル片45のうち、ベース部43に向けて突出する部位である。各山部48は、スラストバンプフォイル片45のうち、谷部49とは反対側へ突出する部位である。各山部48及び各谷部49は、スラストバンプフォイル片45の周方向にそれぞれ延びている。各スラストバンプフォイル片45の周方向は、ベース部43の周方向に一致している。
各スラストバンプフォイル片45は、複数の山部48と、複数の谷部49と、を有している。各谷部49は、スラストバンプフォイル片45のうち、ベース部43に向けて突出する部位である。各山部48は、スラストバンプフォイル片45のうち、谷部49とは反対側へ突出する部位である。各山部48及び各谷部49は、スラストバンプフォイル片45の周方向にそれぞれ延びている。各スラストバンプフォイル片45の周方向は、ベース部43の周方向に一致している。
各スラストバンプフォイル片45は、ベース部43と各スラストトップフォイル片44との間にそれぞれ配置されている。各スラストバンプフォイル片45は、各スラストトップフォイル片44を弾性的に支持する。各スラストトップフォイル片44と各スラストバンプフォイル片45とは、回転体12の回転軸線方向X1に対して大部分が重なり合うようにそれぞれ配置されている。各スラストバンプフォイル片45は、スラストバンプフォイル片45の周方向に伸長する。各スラストバンプフォイル片45は、伸長することで各スラストトップフォイル片44をそれぞれ弾性的に支持する。したがって、スラストバンプフォイル42は、伸長することでスラストトップフォイル41を弾性的に支持する。また、ベース部43は、スラストトップフォイル41及びスラストバンプフォイル42を支持する。
スラストフォイル軸受40は、回転体12の回転数が、スラストフォイル軸受40により回転体12が浮上する浮上回転数に達するまでは、第3支持部12dと接触した状態で回転体12を支持する。そして、回転体12の回転数が浮上回転数に達すると、第3支持部12dとスラストフォイル軸受40との間に生じる空気膜の動圧によって、第3支持部12dがスラストフォイル軸受40に対して浮上する。これにより、スラストフォイル軸受40は、第3支持部12dと非接触の状態で回転体12を支持する。
<実施形態の作用>
次に、本実施形態の作用について説明する。
ラジアルトップフォイル31と第1支持部12bとの間に生じる空気膜の動圧によって、ラジアルトップフォイル31に熱が生じる。ラジアルトップフォイル31に生じた熱は、ラジアルバンプフォイル32へ伝達される。ラジアルバンプフォイル32の縁部35は、第1支持部12bに直接対向しているため、ラジアルトップフォイル31からはみ出している。したがって、ラジアルバンプフォイル32の縁部35は、ラジアルトップフォイル31に直接接触していないため、ラジアルトップフォイル31から熱が伝達し難くなっている。そして、回転体12が回転すると、ラジアルバンプフォイル32とラジアルトップフォイル31との間には、空気が流れ込む。
次に、本実施形態の作用について説明する。
ラジアルトップフォイル31と第1支持部12bとの間に生じる空気膜の動圧によって、ラジアルトップフォイル31に熱が生じる。ラジアルトップフォイル31に生じた熱は、ラジアルバンプフォイル32へ伝達される。ラジアルバンプフォイル32の縁部35は、第1支持部12bに直接対向しているため、ラジアルトップフォイル31からはみ出している。したがって、ラジアルバンプフォイル32の縁部35は、ラジアルトップフォイル31に直接接触していないため、ラジアルトップフォイル31から熱が伝達し難くなっている。そして、回転体12が回転すると、ラジアルバンプフォイル32とラジアルトップフォイル31との間には、空気が流れ込む。
ここで、空気がラジアルバンプフォイル32の表面からの熱を受けることによりラジアルバンプフォイル32の表面には、温度の遷移領域である温度境界層が形成される。温度境界層では、ラジアルバンプフォイル32の表面に近づくほど温度が高くなっている。そして、温度境界層が厚くなるほど、温度境界層の外を流れる空気とラジアルバンプフォイル32の表面との間で生じる熱抵抗が大きくなる。したがって、温度境界層が厚くなるほど、温度境界層の外を流れる空気とラジアルバンプフォイル32の表面との間での熱伝達率が小さくなるため、ラジアルバンプフォイル32の冷却性能が低下する。
ラジアルバンプフォイル32の縁部35は、ラジアルトップフォイル31からはみ出しているため、ラジアルバンプフォイル32の縁部35の近傍には、ラジアルバンプフォイル32の本体部34の近傍よりも空気が流れ易くなっている。したがって、ラジアルバンプフォイル32の縁部35の近傍を流れる空気の流速は、ラジアルバンプフォイル32の本体部34の近傍を流れる空気の流速よりも大きい。このため、ラジアルバンプフォイル32の縁部35の近傍を流れる空気の温度境界層の厚さは、ラジアルバンプフォイル32の本体部34の近傍を流れる空気の温度境界層の厚さよりも薄くなる。よって、温度境界層の外を流れる空気とラジアルバンプフォイル32の縁部35との間での熱伝達率は、温度境界層の外を流れる空気とラジアルトップフォイル31の本体部34との間での熱伝達率よりも大きい。したがって、ラジアルバンプフォイル32の縁部35は、ラジアルバンプフォイル32の本体部34よりも冷却され易い。よって、ラジアルトップフォイル31からラジアルバンプフォイル32へ伝達された熱が、ラジアルバンプフォイル32の縁部35から効率良く放熱される。
スラストトップフォイル片44と第3支持部12dとの間に生じる空気膜の動圧によって、スラストトップフォイル片44に熱が生じる。スラストトップフォイル片44に生じた熱は、スラストバンプフォイル片45へ伝達される。スラストバンプフォイル片45の縁部47は、第3支持部12dに直接対向しているため、スラストトップフォイル片44からはみ出している。したがって、スラストバンプフォイル片45の縁部47は、スラストトップフォイル片44に直接接触していないため、スラストトップフォイル片44から熱が伝達し難くなっている。そして、回転体12が回転すると、スラストバンプフォイル片45とスラストトップフォイル片44との間には、空気が流れ込む。
ここで、空気がスラストバンプフォイル片45の表面からの熱を受けることによりスラストバンプフォイル片45の表面には、温度の遷移領域である温度境界層が形成される。温度境界層では、スラストバンプフォイル片45の表面に近づくほど温度が高くなっている。そして、温度境界層が厚くなるほど、温度境界層の外を流れる空気とスラストバンプフォイル片45の表面との間で生じる熱抵抗が大きくなる。したがって、温度境界層が厚くなるほど、温度境界層の外を流れる空気とスラストバンプフォイル片45の表面との間での熱伝達率が小さくなるため、スラストバンプフォイル片45の冷却性能が低下する。
スラストバンプフォイル片45の縁部47は、スラストトップフォイル片44からはみ出しているため、スラストバンプフォイル片45の縁部47の近傍には、スラストバンプフォイル片45の本体部46の近傍よりも空気が流れ易くなっている。したがって、スラストバンプフォイル片45の縁部47の近傍を流れる空気の流速は、スラストバンプフォイル片45の本体部46の近傍を流れる空気の流速よりも大きい。このため、スラストバンプフォイル片45の縁部47の近傍を流れる空気の温度境界層の厚さは、スラストバンプフォイル片45の本体部46の近傍を流れる空気の温度境界層の厚さよりも薄くなる。よって、温度境界層の外を流れる空気とスラストバンプフォイル片45の縁部47との間での熱伝達率は、温度境界層の外を流れる空気とスラストバンプフォイル片45の本体部46との間での熱伝達率よりも大きい。したがって、スラストバンプフォイル片45の縁部47は、スラストバンプフォイル片45の本体部46よりも冷却され易い。よって、スラストトップフォイル片44からスラストバンプフォイル片45へ伝達された熱が、スラストバンプフォイル片45の縁部47から効率良く放熱される。
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)ラジアルトップフォイル31からラジアルバンプフォイル32へ伝達された熱を、ラジアルバンプフォイル32の縁部35から効率良く放熱することができる。その結果、ラジアルバンプフォイル32の冷却性能を向上させることができるため、ラジアルフォイル軸受30の信頼性を向上させることができる。スラストトップフォイル41からスラストバンプフォイル42へ伝達された熱を、スラストバンプフォイル42の縁部47から効率良く放熱することができる。その結果、スラストバンプフォイル42の冷却性能を向上させることができるため、スラストフォイル軸受40の信頼性を向上させることができる。
(1)ラジアルトップフォイル31からラジアルバンプフォイル32へ伝達された熱を、ラジアルバンプフォイル32の縁部35から効率良く放熱することができる。その結果、ラジアルバンプフォイル32の冷却性能を向上させることができるため、ラジアルフォイル軸受30の信頼性を向上させることができる。スラストトップフォイル41からスラストバンプフォイル42へ伝達された熱を、スラストバンプフォイル42の縁部47から効率良く放熱することができる。その結果、スラストバンプフォイル42の冷却性能を向上させることができるため、スラストフォイル軸受40の信頼性を向上させることができる。
(2)ラジアルバンプフォイル32は、複数の山部36と、複数の谷部37と、を含む。山部36と谷部37とは、回転方向X2に対して交互に並ぶとともに、縁部35は、回転方向X2に対して交互に並ぶ山部36と谷部37とを備えている。このように、ラジアルバンプフォイル32の縁部35にも回転方向X2に対して交互に並ぶ山部36と谷部37とを備えた。これによれば、ラジアルバンプフォイル32の縁部35に山部36及び谷部37が形成されないように、ラジアルバンプフォイル32を製造する必要が無い。したがって、ラジアルバンプフォイル32を容易に製造することができる。
スラストバンプフォイル42は、複数の山部48と、複数の谷部49と、を含む。山部48と谷部49とは、回転方向X2に対して交互に並ぶとともに、縁部47は、回転方向X2に対して交互に並ぶ山部48と谷部49とを備えている。このように、スラストバンプフォイル42の縁部47にも回転方向X2に対して交互に並ぶ山部48と谷部49とを備えた。これによれば、スラストバンプフォイル42の縁部47に山部48及び谷部49に形成されないように、スラストバンプフォイル42を製造する必要が無い。したがって、スラストバンプフォイル42を容易に製造することができる。
(3)縁部35は、ラジアルトップフォイル31における回転軸線方向X1の両端から均等に突出している。これによれば、ラジアルトップフォイル31の両端からそれぞれ突出する縁部35の放熱面積が同等になるため、ラジアルバンプフォイル32全体の熱を縁部35から効率良く放熱することができる。したがって、ラジアルバンプフォイル32の冷却性能をさらに向上させることができるため、ラジアルフォイル軸受30の信頼性をさらに向上させることができる。
(4)縁部47は、スラストトップフォイル41における回転軸12aの径方向の両端から均等に突出している。これによれば、スラストトップフォイル41の両端からそれぞれ突出する縁部47の放熱面積が同等になるため、スラストバンプフォイル42全体の熱を縁部47から効率良く放熱することができる。したがって、スラストバンプフォイル42の冷却性能をさらに向上させることができるため、スラストフォイル軸受40の信頼性をさらに向上させることができる。
(5)縁部35は、ラジアルトップフォイル31における自由端31bの縁から回転軸線方向X1に突出している。これによれば、ラジアルバンプフォイル32の放熱面積が増加するため、ラジアルバンプフォイル32の熱をさらに冷却し易くすることができる。したがって、ラジアルバンプフォイル32の冷却性能をさらに向上させることができる。
(6)縁部47は、スラストトップフォイル片44における自由端44bの縁から回転方向X2に突出している。これによれば、スラストバンプフォイル42の放熱面積が増加するため、スラストバンプフォイル42の熱をさらに冷却し易くすることができる。したがって、スラストバンプフォイル42の冷却性能をさらに向上させることができる。
<変更例>
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 図7に示すように、ラジアルバンプフォイル32は、縁部35の山部36には、スリット60が設けられるとともに、縁部35の谷部37には、スリット60が設けられていないような構成であってもよい。
これによれば、縁部35の山部36と回転体12とが接触することがないため、縁部35の山部36と回転体12との間での摩擦熱の発生を回避することができる。
○ 図8に示すように、ラジアルバンプフォイル32における回転軸線方向X1の一端から他端に向けて冷却流体が流れる方向において、ラジアルバンプフォイル32の山部36が、回転軸線方向X1の一端から他端に向けて、冷却流体を引き込むように回転方向X2へ延び、ラジアルバンプフォイル32の谷部37が、回転軸線方向X1の一端から他端に向けて、冷却流体を引き込むように回転方向X2へ延びていてもよい。つまり、ラジアルバンプフォイル32の山部36、及びラジアルバンプフォイル32の谷部37が、回転軸線方向X1に対して傾斜するように延びていてもよい。
○ 図8に示すように、ラジアルバンプフォイル32における回転軸線方向X1の一端から他端に向けて冷却流体が流れる方向において、ラジアルバンプフォイル32の山部36が、回転軸線方向X1の一端から他端に向けて、冷却流体を引き込むように回転方向X2へ延び、ラジアルバンプフォイル32の谷部37が、回転軸線方向X1の一端から他端に向けて、冷却流体を引き込むように回転方向X2へ延びていてもよい。つまり、ラジアルバンプフォイル32の山部36、及びラジアルバンプフォイル32の谷部37が、回転軸線方向X1に対して傾斜するように延びていてもよい。
これによれば、ラジアルバンプフォイル32の山部36、及びラジアルバンプフォイル32の谷部37が回転軸線方向X1に延びている場合に比べて、回転体12が回転する際にラジアルトップフォイル31とラジアルバンプフォイル32との間に空気が引き込まれ易い。そして、ラジアルトップフォイル31とラジアルバンプフォイル32との間を流れる空気が、ラジアルバンプフォイル32の山部36と、ラジアルバンプフォイル32の谷部37と、に沿って、ラジアルバンプフォイル32における回転軸線方向X1の一端から他端に向けて流れ易くなる。このため、ラジアルバンプフォイル32は、ラジアルバンプフォイル32とラジアルトップフォイル31との間を流れる空気によって冷却され易い。したがって、ラジアルバンプフォイル32の冷却性能をさらに向上させることができる。
○ 図9に示すように、ラジアルバンプフォイル32の山部36、及びラジアルバンプフォイル32の谷部37は、直線状に延びておらず、湾曲して延びていてもよい。
○ 図10に示すように、縁部35は、ラジアルトップフォイル31における回転軸線方向X1の両端から突出する長さが異なっていてもよい。
○ 図10に示すように、縁部35は、ラジアルトップフォイル31における回転軸線方向X1の両端から突出する長さが異なっていてもよい。
○ 図11に示すように、縁部35は、ラジアルトップフォイル31における回転軸線方向X1の両端の一方のみから突出してもよい。
○ 図12に示すように、山部48は、内縁70から外縁71に向けて、冷却流体を引き込むように回転方向X2へ延び、谷部49は、内縁70から外縁71に向けて、冷却流体を引き込むように回転方向X2へ延びていてもよい。
○ 図12に示すように、山部48は、内縁70から外縁71に向けて、冷却流体を引き込むように回転方向X2へ延び、谷部49は、内縁70から外縁71に向けて、冷却流体を引き込むように回転方向X2へ延びていてもよい。
これによれば、山部48及び谷部49が回転軸12aの径方向に延びている場合に比べて、回転体12が回転する際にスラストトップフォイル41とスラストバンプフォイル42との間に空気が引き込まれ易い。そして、スラストトップフォイル41とスラストバンプフォイル42との間を流れる空気が、山部48と、谷部49と、に沿って、スラストバンプフォイル42における回転軸12aの径方向の両端のうち、内縁70から外縁71に向けて流れ易くなる。このため、スラストバンプフォイル42は、スラストバンプフォイル42とスラストトップフォイル41との間を流れる空気によって冷却され易い。したがって、スラストバンプフォイル42の冷却性能をさらに向上させることができる。
○ 実施形態において、縁部47は、スラストトップフォイル片44における回転軸12aの径方向の両端から突出する長さが異なっていてもよい。
○ 実施形態において、縁部47は、スラストトップフォイル片44における回転軸12aの径方向の両端の一方のみから突出してもよい。
○ 実施形態において、縁部47は、スラストトップフォイル片44における回転軸12aの径方向の両端の一方のみから突出してもよい。
○ 実施形態において、縁部47は、スラストトップフォイル片44における自由端44bの縁から回転方向X2に突出していなくてもよい。
12…回転体、30…フォイル軸受としてのラジアルフォイル軸受、31…トップフォイルとしてのラジアルトップフォイル、31a…固定端、31b…自由端、32…バンプフォイルとしてのラジアルバンプフォイル、32a…固定端、32b…自由端、33…軸受ハウジングとしてのベース部、35…縁部、36…山部、37…谷部、40…フォイル軸受としてのスラストフォイル軸受、41…トップフォイルとしてのスラストトップフォイル、41a…固定端、41b…自由端、42…バンプフォイルとしてのスラストバンプフォイル、42a…固定端、42b…自由端、43…軸受ハウジングとしてのベース部、44a…固定端、44b…自由端、47…縁部、48…山部、49…谷部、60…スリット、70…内縁、71…外縁、310…軸受面、410…軸受面、X1…回転軸線方向、X2…回転方向。
Claims (11)
- 回転体に対向し、軸受面を有するトップフォイルと、
前記トップフォイルを間に挟んで前記回転体とは反対側の位置に配置され、伸長することで前記トップフォイルを弾性的に支持する薄板状のバンプフォイルと、
前記トップフォイル及び前記バンプフォイルを支持する軸受ハウジングと、を有するフォイル軸受であって、
前記バンプフォイルは、前記バンプフォイルの伸長方向とは異なる方向において、前記トップフォイルより幅広に設けられ、
前記幅広を構成する前記バンプフォイルの縁部は、前記回転体に直接対向していることを特徴とするフォイル軸受。 - 前記バンプフォイルは、
前記トップフォイルに接触可能な複数の山部と、
前記軸受ハウジングに接触可能な複数の谷部と、を含み、
前記山部と前記谷部とは前記回転体の回転方向に対して交互に並び、
前記縁部は、前記回転方向に対して交互に並ぶ前記山部と前記谷部とを備えることを特徴とする請求項1に記載のフォイル軸受。 - 前記トップフォイルは、前記回転体をラジアル方向で支持するラジアルトップフォイルであり、
前記バンプフォイルは、前記ラジアルトップフォイルを弾性的に支持するラジアルバンプフォイルであり、
前記ラジアルバンプフォイルは、前記回転体の回転軸線方向に対して、前記ラジアルトップフォイルよりも幅広であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のフォイル軸受。 - 前記縁部は、前記ラジアルトップフォイルにおける前記回転軸線方向の両端から均等に突出していることを特徴とする請求項3に記載のフォイル軸受。
- 前記トップフォイルは、前記回転体をラジアル方向で支持するラジアルトップフォイルであり、
前記バンプフォイルは、前記ラジアルトップフォイルを弾性的に支持するラジアルバンプフォイルであり、
前記ラジアルバンプフォイルは、
前記軸受ハウジングに固定される固定端と、
前記軸受ハウジングに固定されない自由端と、を有し、
前記ラジアルトップフォイルは、
前記軸受ハウジングに固定される固定端と、
前記軸受ハウジングに固定されない自由端と、を有し、
前記縁部は、前記ラジアルトップフォイルにおける前記固定端から前記自由端を繋ぐ前記回転体の回転軸線方向の両端から前記回転軸線方向に突出していることを特徴とする請求項1~請求項4のいずれか一項に記載のフォイル軸受。 - 前記ラジアルバンプフォイルにおける前記回転軸線方向の一端から他端に向けて冷却流体が流れる方向において、
前記ラジアルバンプフォイルの山部は、前記一端から前記他端に向けて、冷却流体を引き込むように前記回転体の回転方向へ延び、
前記ラジアルバンプフォイルの谷部は、前記一端から前記他端に向けて、冷却流体を引き込むように前記回転方向へ延びていることを特徴とする請求項3~請求項5のいずれか一項に記載のフォイル軸受。 - 前記トップフォイルは、前記回転体をスラスト方向で支持するスラストトップフォイルであり、
前記バンプフォイルは、前記スラストトップフォイルを弾性的に支持するスラストバンプフォイルであり、
前記スラストバンプフォイルは、前記回転体の回転軸線方向に対して直交する方向に対して、前記スラストトップフォイルよりも幅広であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のフォイル軸受。 - 前記縁部は、前記スラストトップフォイルにおける前記回転軸線方向に対して直交する方向の両端から均等に突出していることを特徴とする請求項7に記載のフォイル軸受。
- 前記トップフォイルは、前記回転体をスラスト方向で支持するスラストトップフォイルであり、
前記バンプフォイルは、前記スラストトップフォイルを弾性的に支持するスラストバンプフォイルであり、
前記スラストバンプフォイルは、
前記軸受ハウジングに固定される固定端と、
前記軸受ハウジングに固定されない自由端と、を有し、
前記スラストトップフォイルは、
前記軸受ハウジングに固定される固定端と、
前記軸受ハウジングに固定されない自由端と、を有し、
前記縁部は、前記スラストトップフォイルにおける前記自由端の縁から前記回転体の回転方向に突出していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のフォイル軸受。 - 前記スラストバンプフォイルにおける前記回転体の回転軸線方向に対して直交する方向の両端のうち、内縁から外縁に向けて冷却流体が流れる方向において、
前記スラストバンプフォイルの山部は、前記内縁から前記外縁に向けて、冷却流体を引き込むように前記回転体の回転方向へ延び、
前記スラストバンプフォイルの谷部は、前記内縁から前記外縁に向けて、冷却流体を引き込むように前記回転方向へ延びていることを特徴とする請求項7~請求項9のいずれか一項に記載のフォイル軸受。 - 前記縁部の山部には、前記回転体との接触を回避するスリットが設けられ、
前記縁部の谷部には、前記スリットが設けられていないことを特徴とする請求項2~請求項6のいずれか一項に記載のフォイル軸受。
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JP2022040454A JP2023135308A (ja) | 2022-03-15 | 2022-03-15 | フォイル軸受 |
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