JP2024058556A - フォイル軸受 - Google Patents
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Abstract
【課題】トップフォイルとバンプフォイルの少なくともいずれか、及び抜け止め部の摩耗を抑制できるフォイル軸受を提供すること。【解決手段】フォイル軸受10は、軸受ハウジング20と、トップフォイル30と、バンプフォイル40と、抜け止め部材50と、を備える。軸受ハウジング20の内周面には、保持溝20bが形成されている。トップフォイル30及びバンプフォイル40は、保持溝20bに挿入されるとともに軸方向に延びる挿入板部31b,41aを各々有している。各々の抜け止め部材50は、軸方向Aにおいて挿入板部31b,41aに対向する位置に対向面50aを有している。軸方向Aにおいて、一対の対向面50aの間隔L1は挿入板部41aの長さL2よりも長い。挿入板部41aには対向面50aと当接する屈曲板部41bが設けられている。【選択図】図6
Description
本発明は、回転軸をラジアル方向に支持するフォイル軸受に関する。
特許文献1には、回転軸をラジアル方向に支持するフォイル軸受が採用された遠心圧縮機が記載されている。なお、ラジアル方向とは、回転軸の径方向である。
上記のフォイル軸受は、筒状の軸受ハウジングと、トップフォイルと、バンプフォイルと、一対の抜け止め部と、を備えている。軸受ハウジングには、回転軸が挿通される。トップフォイルは、回転軸と軸受ハウジングとの間に配置されている。バンプフォイルは、軸受ハウジングとトップフォイルとの間に配置されている。バンプフォイルは、トップフォイルを弾性的に支持する。軸受ハウジングの内周面には、保持溝が形成されている。保持溝は、軸受ハウジングの軸方向の一端部に開口している。トップフォイルの一部、及びバンプフォイルの一部は、保持溝に挿入されている。抜け止め部は、軸受ハウジングの軸方向においてトップフォイル及びバンプフォイルと対向している。トップフォイル及びバンプフォイルが軸受ハウジングの軸方向に移動しても、トップフォイル及びバンプフォイルは、抜け止め部に接触する。抜け止め部は、トップフォイル及びバンプフォイルの軸受ハウジングからの抜けを防止している。
上記のフォイル軸受は、筒状の軸受ハウジングと、トップフォイルと、バンプフォイルと、一対の抜け止め部と、を備えている。軸受ハウジングには、回転軸が挿通される。トップフォイルは、回転軸と軸受ハウジングとの間に配置されている。バンプフォイルは、軸受ハウジングとトップフォイルとの間に配置されている。バンプフォイルは、トップフォイルを弾性的に支持する。軸受ハウジングの内周面には、保持溝が形成されている。保持溝は、軸受ハウジングの軸方向の一端部に開口している。トップフォイルの一部、及びバンプフォイルの一部は、保持溝に挿入されている。抜け止め部は、軸受ハウジングの軸方向においてトップフォイル及びバンプフォイルと対向している。トップフォイル及びバンプフォイルが軸受ハウジングの軸方向に移動しても、トップフォイル及びバンプフォイルは、抜け止め部に接触する。抜け止め部は、トップフォイル及びバンプフォイルの軸受ハウジングからの抜けを防止している。
ところで、トップフォイルとバンプフォイルの少なくともいずれかが抜け止め部に接触するとき、トップフォイルとバンプフォイルの少なくともいずれかが抜け止め部に必要以上に押し付けられる場合がある。よって、トップフォイルとバンプフォイルの少なくともいずれか、及び抜け止め部が摩耗する虞がある。
上記課題を解決するフォイル軸受は、回転軸をラジアル方向に支持するフォイル軸受であって、前記回転軸が挿通される筒状の軸受ハウジングと、前記回転軸と前記軸受ハウジングとの間に配置される薄板状のトップフォイルと、前記軸受ハウジングと前記トップフォイルとの間において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、前記軸受ハウジングの軸方向において前記トップフォイル及び前記バンプフォイルに対向するとともに前記トップフォイル及び前記バンプフォイルの前記軸受ハウジングからの抜けを防止する一対の抜け止め部と、を備え、前記軸受ハウジングの内周面には、前記軸受ハウジングにおける前記軸方向の端部に開口した保持溝が形成されており、前記トップフォイル及び前記バンプフォイルは、前記保持溝に挿入されるとともに前記軸方向に延びる挿入板部を各々有しており、各々の前記抜け止め部は、前記軸方向において前記挿入板部に対向する位置に対向面を有しており、前記軸方向において、一対の前記対向面の間隔は前記挿入板部の長さよりも長く、前記挿入板部における前記軸方向の両端側の少なくとも一方には前記対向面と当接する屈曲板部が設けられている。
上記構成によれば、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれかが抜け止め部に必要以上に押し付けられたとしても、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれかと抜け止め部とが接触しているときの圧力を、屈曲板部と対向面との当接により低下させやすくなる。したがって、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれか、及び抜け止め部の摩耗を抑制できる。
上記のフォイル軸受において、前記屈曲板部は、前記対向面に沿って延びているとよい。
上記構成によれば、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれかが抜け止め部に必要以上に押し付けられたとしても、屈曲板部と対向面とが面接触する。このため、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれかと抜け止め部との接触面積を確保できる。よって、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれかと抜け止め部とが接触しているときの圧力を、屈曲板部と対向面との面接触により低下させることができる。したがって、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれか、及び抜け止め部の摩耗を抑制できる。
上記構成によれば、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれかが抜け止め部に必要以上に押し付けられたとしても、屈曲板部と対向面とが面接触する。このため、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれかと抜け止め部との接触面積を確保できる。よって、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれかと抜け止め部とが接触しているときの圧力を、屈曲板部と対向面との面接触により低下させることができる。したがって、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれか、及び抜け止め部の摩耗を抑制できる。
上記のフォイル軸受において、前記対向面は、前記軸受ハウジングの軸線に直交する方向に延びており、前記挿入板部は、前記保持溝の内部で前記軸方向に延在する本体板部を有しており、前記屈曲板部は、前記本体板部と鈍角をなすように前記本体板部に繋がっているとよい。
上記構成によれば、屈曲板部と本体板部とが連続している屈曲部がばね構造となる。このため、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれかが抜け止め部に必要以上に押し付けられたとしても、トップフォイルとバンプフォイルの少なくともいずれか、及び抜け止め部に加わる荷重が屈曲部の弾性により吸収される。したがって、トップフォイルとバンプフォイルの少なくともいずれかと抜け止め部とが接触しているときの圧力が低下するため、トップフォイルとバンプフォイルの少なくともいずれか、及び抜け止め部の摩耗を抑制できる。
上記のフォイル軸受において、前記挿入板部は、前記屈曲板部と、前記保持溝の内部で前記軸方向に延在する本体板部と、前記本体板部と前記屈曲板部とに繋がる板状の部位であって、前記対向面と前記屈曲板部との当接により前記本体板部とのなす角度及び前記屈曲板部とのなす角度が変わるように前記本体板部と前記屈曲板部との間に設けられた緩衝部と、を有しているとよい。
上記のフォイル軸受において、前記緩衝部と前記対向面との間には、所定の空隙が形成されているとよい。
これらの構成によれば、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれかが抜け止め部に必要以上に押し付けられたとしても、屈曲板部と対向面とが面接触することにより、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれかと抜け止め部とが接触しているときの圧力を低下させることができる。
これらの構成によれば、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれかが抜け止め部に必要以上に押し付けられたとしても、屈曲板部と対向面とが面接触することにより、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれかと抜け止め部とが接触しているときの圧力を低下させることができる。
また、本体板部と緩衝部とが連続している屈曲部、及び緩衝部と屈曲板部とが連続している屈曲部がばね構造となる。このため、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれかが抜け止め部に必要以上に押し付けられたとしても、トップフォイルとバンプフォイルの少なくともいずれか、及び抜け止め部に加わる荷重が2つの屈曲部の弾性により吸収される。したがって、屈曲板部と対向面との面接触に加えて、2つの屈曲部の弾性変形により、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれか、及び抜け止め部の摩耗をより抑制できる。
上記のフォイル軸受において、前記バンプフォイルの板厚は、前記トップフォイルの板厚よりも薄くなっており、前記屈曲板部は、前記バンプフォイルの前記挿入板部に設けられているとよい。
トップフォイル及びバンプフォイルに屈曲板部が存在しておらず、バンプフォイルの板厚がトップフォイルの板厚よりも薄い場合、トップフォイル及び抜け止め部の摩耗よりも、バンプフォイル及び抜け止め部の摩耗の方が多くなる虞がある。
その点、上記構成によれば、バンプフォイルの挿入板部に屈曲板部が設けられているため、バンプフォイル及び抜け止め部の摩耗抑制効果をより顕著にすることができる。
上記のフォイル軸受において、前記挿入板部における前記軸方向の両端側に前記屈曲板部が設けられており、各々の前記屈曲板部は、前記軸受ハウジングの周方向において、同じ方向に延びているとよい。
上記のフォイル軸受において、前記挿入板部における前記軸方向の両端側に前記屈曲板部が設けられており、各々の前記屈曲板部は、前記軸受ハウジングの周方向において、同じ方向に延びているとよい。
上記構成によれば、各々の屈曲板部が軸受ハウジングの周方向において異なる方向に延びている場合と比較すると、軸受ハウジングの周方向において、保持溝の幅を小さくすることができる。よって、軸受ハウジングの加工量を少なくすることができるため、フォイル軸受の強度の低下を抑制できる。
上記のフォイル軸受において、前記挿入板部における前記軸方向の一方側のみに前記屈曲板部が設けられており、一対の前記抜け止め部のうち、前記軸方向において前記挿入板部における前記軸方向の他方側に対向する抜け止め部は、抜け止め本体部と、前記抜け止め本体部に設けられるとともに弾性変形可能な弾性部と、を有し、前記弾性部は、前記対向面を含むとよい。
上記構成によれば、弾性部は、対向面を含むため、例えば、挿入板部における軸方向の他方側の部位が抜け止め部に必要以上に押し付けられたとしても、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれかと抜け止め部とが接触しているときの圧力を、弾性部によって緩和することができる。したがって、挿入板部における軸方向の両端側に屈曲板部を設けなくても、トップフォイル及びバンプフォイルの少なくともいずれか、及び抜け止め部の摩耗を抑制できる。
上記のフォイル軸受において、前記挿入板部における前記軸方向の一方側のみに前記屈曲板部が設けられており、前記一対の前記抜け止め部のうち、前記軸方向において前記屈曲板部に対向する抜け止め部は、非磁性材料により形成されており、前記一対の前記抜け止め部のうち、前記軸方向において前記挿入板部における前記軸方向の他方側に対向する抜け止め部は、磁性材料により形成されているとよい。
磁性材料により形成されている抜け止め部は、非磁性材料により形成されている抜け止め部よりも耐摩耗性が高い。よって、例えば、挿入板部における軸方向の他方側の部位が抜け止め部に必要以上に押し付けられたとしても、抜け止め部の摩耗を抑制できる。したがって、挿入板部における軸方向の両端側に屈曲板部を設けなくても、抜け止め部の摩耗を抑制できる。
この発明によれば、トップフォイルとバンプフォイルの少なくともいずれか、及び抜け止め部の摩耗を抑制できる。
[第1実施形態]
以下、フォイル軸受を具体化した第1実施形態を図1~図6にしたがって説明する。なお、本実施形態のフォイル軸受は、遠心圧縮機に搭載されている。
以下、フォイル軸受を具体化した第1実施形態を図1~図6にしたがって説明する。なお、本実施形態のフォイル軸受は、遠心圧縮機に搭載されている。
<遠心圧縮機>
図1に示すように、遠心圧縮機100は、2つのフォイル軸受10と、ハウジング101と、電動モータ102と、回転軸103と、インペラ104と、を備えている。電動モータ102、回転軸103、及びインペラ104は、ハウジング101に収容されている。電動モータ102は、ハウジング101に形成されたモータ室101aに収容されている。インペラ104は、ハウジング101に形成されたインペラ室101bに収容されている。回転軸103は、モータ室101aからインペラ室101bに至るまで延びている。回転軸103には、電動モータ102が取り付けられている。回転軸103の端部には、インペラ104が取り付けられている。電動モータ102が駆動することにより回転軸103が回転する。回転軸103が回転すると、インペラ104が回転する。インペラ104が回転すると、ハウジング101の外部からインペラ室101bに流体が引き込まれつつ、インペラ室101b内で引き込まれた流体が圧縮される。インペラ室101b内で圧縮された流体は、ハウジング101の外部に吐出される。
図1に示すように、遠心圧縮機100は、2つのフォイル軸受10と、ハウジング101と、電動モータ102と、回転軸103と、インペラ104と、を備えている。電動モータ102、回転軸103、及びインペラ104は、ハウジング101に収容されている。電動モータ102は、ハウジング101に形成されたモータ室101aに収容されている。インペラ104は、ハウジング101に形成されたインペラ室101bに収容されている。回転軸103は、モータ室101aからインペラ室101bに至るまで延びている。回転軸103には、電動モータ102が取り付けられている。回転軸103の端部には、インペラ104が取り付けられている。電動モータ102が駆動することにより回転軸103が回転する。回転軸103が回転すると、インペラ104が回転する。インペラ104が回転すると、ハウジング101の外部からインペラ室101bに流体が引き込まれつつ、インペラ室101b内で引き込まれた流体が圧縮される。インペラ室101b内で圧縮された流体は、ハウジング101の外部に吐出される。
2つのフォイル軸受10は、回転軸103をラジアル方向Rdに支持している。ラジアル方向Rdは、回転軸103の径方向である。2つのフォイル軸受10は、回転軸103の軸方向において電動モータ102を挟む位置に設けられている。2つのフォイル軸受10は、ハウジング101に固定されている。
<フォイル軸受>
図2及び図3に示すように、フォイル軸受10は、筒状の軸受ハウジング20と、薄板状のトップフォイル30と、3つの薄板状のバンプフォイル40と、一対の抜け止め部材50と、を備えている。なお、軸受ハウジング20は、例えばアルミニウムにより形成されている。
図2及び図3に示すように、フォイル軸受10は、筒状の軸受ハウジング20と、薄板状のトップフォイル30と、3つの薄板状のバンプフォイル40と、一対の抜け止め部材50と、を備えている。なお、軸受ハウジング20は、例えばアルミニウムにより形成されている。
<軸受ハウジング>
図2に示すように、軸受ハウジング20には、回転軸103が挿通される。以下の説明では、軸受ハウジング20の軸方向を単に「軸方向A」、軸受ハウジング20の周方向を「周方向B」、軸受ハウジング20の径方向を単に「径方向C」と記載する場合もある。軸受ハウジング20は、内周面20aを有している。内周面20aは、周方向Bに湾曲した円筒面である。
図2に示すように、軸受ハウジング20には、回転軸103が挿通される。以下の説明では、軸受ハウジング20の軸方向を単に「軸方向A」、軸受ハウジング20の周方向を「周方向B」、軸受ハウジング20の径方向を単に「径方向C」と記載する場合もある。軸受ハウジング20は、内周面20aを有している。内周面20aは、周方向Bに湾曲した円筒面である。
図3に示すように、軸受ハウジング20は、第1端部21と、第2端部22と、を有している。第1端部21及び第2端部22は、軸受ハウジング20における軸方向Aの端部である。第1端部21は、軸受ハウジング20における軸方向Aの一方に位置する端部である。第2端部22は、軸受ハウジング20における軸方向Aの他方に位置する端部である。軸受ハウジング20の内周面20aには、保持溝20bが形成されている。保持溝20bは、内周面20aに3つ設けられている。3つの保持溝20bは、周方向Bにおいて所定の間隔を空けて配置されている。保持溝20bは、軸方向Aに延びている。各保持溝20bは、軸方向Aにおいて内周面20aの全長に設けられている。
第1端部21及び第2端部22の各々には、環状の切り欠き溝20cが形成されている。両切り欠き溝20cは、径方向Cの外側に開放されている。一方の切り欠き溝20cは、軸方向Aにおいて第2端部22とは反対側に開放されており、他方の切り欠き溝20cは、軸方向Aにおいて第1端部21とは反対側に開放されている。切り欠き溝20cは、軸方向Aに延びる円筒面20dと、径方向Cに延びる環状面20eと、を有している。各保持溝20bは、円筒面20d及び環状面20eに開口している。なお、図2には、第2端部22に形成された切り欠き溝20cは、説明の便宜上、図示していない。
<トップフォイル>
図2に示すように、トップフォイル30は、軸受ハウジング20の内側に配置されている。トップフォイル30は、回転軸103と軸受ハウジング20との間に配置される。
図2に示すように、トップフォイル30は、軸受ハウジング20の内側に配置されている。トップフォイル30は、回転軸103と軸受ハウジング20との間に配置される。
図3に示すように、トップフォイル30は、可撓性を有する長尺状の金属板材を筒状に湾曲させることにより形成されている。トップフォイル30は、一対の長縁30aと、一対の短縁30bと、を有している。トップフォイル30は、略円筒状である。トップフォイル30の軸方向は、軸受ハウジング20の軸方向Aと一致している。トップフォイル30の周方向は、軸受ハウジング20の周方向Bと一致している。トップフォイル30の径方向は、軸受ハウジング20の径方向Cと一致している。トップフォイル30は、一対の長縁30aが周方向Bに延びるように、且つ一対の短縁30bが軸方向Aに延びるように筒状に湾曲させることで形成されている。一対の長縁30a間の長さは、軸受ハウジング20の軸方向Aの長さと同じである。なお、トップフォイル30を形成する金属板材は、例えば、ステンレス鋼やインコネル(登録商標)型のニッケル合金により形成されている。
トップフォイル30は、固定端部31と、自由端部32と、を有している。固定端部31は、トップフォイル30を形成する金属板材の長辺方向に位置する一方の端部をトップフォイル30の径方向外側へ折り曲げることにより形成されている。固定端部31は、トップフォイル30における一方の短縁30bを含んでいる。自由端部32は、トップフォイル30を形成する金属板材の長辺方向に位置する他方の端部である。自由端部32は、トップフォイル30における他方の短縁30bを含んでいる。自由端部32は、固定端部31の基端に対して周方向Bで離れた状態で対向している。したがって、トップフォイル30は、一部が切り欠かれた非環状である。
固定端部31は、切欠部31aと、挿入板部31bと、を有している。切欠部31aは、固定端部31における軸方向Aの両端縁の一部を切り欠くことにより形成されている。一方の切欠部31aは、一方の長縁30aの一部及び一方の短縁30bの一部を切り欠くことにより形成されている。他方の切欠部31aは、他方の長縁30aの一部及び一方の短縁30bの一部を切り欠くことにより形成されている。切欠部31aは、第1切欠縁311aと、第2切欠縁312aと、を有している。第1切欠縁311aは、径方向Cに延びている。第2切欠縁312aは、第1切欠縁311aに連続している。第2切欠縁312aは、軸方向Aに延びている。挿入板部31bは、各切欠部31aの第1切欠縁311aを軸方向Aの両端とする板状をなしている。挿入板部31bは、各切欠部31aにより切り欠かれた一方の短縁30bを含む。
図2に示すように、トップフォイル30の挿入板部31bは、1つの保持溝20bに挿入されている。トップフォイル30は、保持溝20bに挿入されるとともに軸方向Aに延びる挿入板部31bを有している。
<バンプフォイル>
3つのバンプフォイル40は、軸受ハウジング20とトップフォイル30との間に配置される。3つのバンプフォイル40は、周方向Bにおいて所定の間隔を空けて配置されている。バンプフォイル40の板厚は、トップフォイル30の板厚よりも薄い。
3つのバンプフォイル40は、軸受ハウジング20とトップフォイル30との間に配置される。3つのバンプフォイル40は、周方向Bにおいて所定の間隔を空けて配置されている。バンプフォイル40の板厚は、トップフォイル30の板厚よりも薄い。
図3に示すように、各バンプフォイル40は、可撓性を有する長尺状の金属板材を略円弧状に湾曲させることにより形成されている。各バンプフォイル40は、一対の長縁40aと、一対の短縁40bと、を有している。各バンプフォイル40の短辺方向は、軸受ハウジング20の軸方向Aと一致している。一対の長縁40a間の長さは、軸受ハウジング20の軸方向Aの長さよりも短い。一対の長縁40a間の長さは、トップフォイル30における一対の長縁30a間の長さよりも短い。なお、各バンプフォイル40を形成する金属板材は、例えば、ステンレス鋼やインコネル型のニッケル合金により形成されている。
各バンプフォイル40は、固定端部41と、自由端部42と、を有している。固定端部41は、バンプフォイル40を形成する金属板材の長辺方向に位置する一方の端部である。固定端部41は、バンプフォイル40における一方の短縁40bを含んでいる。自由端部42は、バンプフォイル40を形成する金属板材の長辺方向に位置する他方の端部である。自由端部42は、バンプフォイル40における他方の短縁40bを含んでいる。
図2に示すように、各バンプフォイル40は、軸受ハウジング20の内周面20aに接触する谷部43を複数有している。各谷部43は、軸受ハウジング20の内周面20aに沿って延びている。各バンプフォイル40は、トップフォイル30の外周面に接触する山部44を複数有している。各山部44は、軸受ハウジング20の内周面20aから離れる方向へ突出している。各山部44は、トップフォイル30の外周面に向けて膨らむように弧状に湾曲している。各バンプフォイル40は、周方向Bに谷部43及び山部44が交互に配列された波形状である。各バンプフォイル40は、谷部43と山部44とが固定端部41から自由端部42に向けて交互に複数配列された構成である。固定端部41及び自由端部42には、山部44が連続している。
図4に示すように、各バンプフォイル40の固定端部41は、挿入板部41aを有している。挿入板部41aは、第1部位411aと、第2部位412aと、屈曲板部41bと、を有している。第1部位411a及び第2部位412aは、軸方向Aで見たときL字形状である。第1部位411aは、山部44と連続している。第1部位411aは、径方向Cに厚さを有している。第1部位411aは、軸方向Aに延びている。
第2部位412aは、第1部位411aにおける山部44とは反対側の端縁から径方向Cの外側に向けて延びている。第2部位412aは、軸方向Aに延びている。挿入板部41aは、軸方向Aに延びている。第2部位412aは、バンプフォイル40における一方の短縁40bを含んでいる。
図3及び図4に示すように、屈曲板部41bは、第2部位412aの軸方向Aの両側に設けられている。第2部位412aの軸方向Aの両端部には、切欠部413aが形成されている。切欠部413aは、第2部位412aにおける第1部位411aの近傍に形成されている。第2部位412aの軸方向Aの両端部の一部のうち切欠部413aを基準として第1部位411aとは反対側の部分は、第2部位412aの厚さ方向に屈曲している。屈曲板部41bは、第2部位412aのうち当該第2部位412aの厚さ方向に屈曲している部位に一体形成されている。屈曲板部41bは、バンプフォイル40の挿入板部41aに設けられている。バンプフォイル40の挿入板部41aには、屈曲板部41bが設けられている。挿入板部41aにおける軸方向Aの両端側に屈曲板部41bが設けられている。各々の屈曲板部41bは、周方向Bにおいて、同じ方向に延びている。屈曲板部41bは、径方向Cに延びている。なお、屈曲板部41bは、第2部位412aに溶接等により固定されていてもよい。
図4に示すように、屈曲板部41bは、径方向Cに延びる端面411bを有している。端面411bは、バンプフォイル40の長縁40aと面一となっている。すなわち、バンプフォイル40における2つの端面411b間の長さは、バンプフォイル40における一対の長縁40a間の長さと同じである。端面411bの第2部位412aからの突出量は、少なくともバンプフォイル40の厚さよりも大きい。端面411bが第2部位412aから突出する方向及び屈曲板部41bの厚さ方向の両者に直交する方向において、端面411bの長さは、バンプフォイル40の厚さよりも大きい。なお、屈曲板部41bの大きさは、保持溝20bに挿入できる程度の大きさである。
図2及び図4に示すように、各バンプフォイル40の挿入板部41aは、各保持溝20bに挿入される。各バンプフォイル40における第2部位412a及び屈曲板部41bは、各保持溝20bに挿入される。バンプフォイル40は、保持溝20bに挿入されるとともに軸方向Aに延びる挿入板部41aを有している。3つのバンプフォイル40のうち1つの挿入板部41aは、トップフォイル30の挿入板部31bとともに1つの保持溝20bに挿入されている。残り2つのバンプフォイル40の挿入板部41aは、残り2つの保持溝20bの各々に挿入されている。周方向Bで隣り合うバンプフォイル40の一方の自由端部42は、周方向Bで隣り合うバンプフォイル40の他方の固定端部41と所定の間隔を空けて配置されている。3つのバンプフォイル40は、トップフォイル30よりも径方向Cの外側に配置されている。そして、3つのバンプフォイル40は、軸受ハウジング20とトップフォイル30との間においてトップフォイル30を弾性的に支持する。
<抜け止め部材>
図3に示すように、抜け止め部材50は、円環状である。抜け止め部材50の内径は、軸受ハウジング20の円筒面20dの外径と同じである。軸方向Aにおいて、一方の抜け止め部材50は、軸受ハウジング20の第1端部21に形成された切り欠き溝20cに嵌め込まれる。軸方向Aにおいて、他方の抜け止め部材50は、軸受ハウジング20の第2端部22に形成された切り欠き溝20cに嵌め込まれる。一対の抜け止め部材50は、環状面20eに当接する。一対の抜け止め部材50は、軸方向Aにおいて環状面20eに開口した保持溝20bに対向する。なお、一対の抜け止め部材50は、図示しない固定手段により軸受ハウジング20に固定される。
図3に示すように、抜け止め部材50は、円環状である。抜け止め部材50の内径は、軸受ハウジング20の円筒面20dの外径と同じである。軸方向Aにおいて、一方の抜け止め部材50は、軸受ハウジング20の第1端部21に形成された切り欠き溝20cに嵌め込まれる。軸方向Aにおいて、他方の抜け止め部材50は、軸受ハウジング20の第2端部22に形成された切り欠き溝20cに嵌め込まれる。一対の抜け止め部材50は、環状面20eに当接する。一対の抜け止め部材50は、軸方向Aにおいて環状面20eに開口した保持溝20bに対向する。なお、一対の抜け止め部材50は、図示しない固定手段により軸受ハウジング20に固定される。
図3及び図5に示すように、抜け止め部材50は、軸方向Aにおいて、トップフォイル30の挿入板部31b及び各バンプフォイル40の挿入板部41aに対向する。抜け止め部材50は、軸方向Aにおいて、屈曲板部41bの一部に対向している。一対の抜け止め部材50は、軸方向Aにおいてトップフォイル30及びバンプフォイル40に対向するとともにトップフォイル30及びバンプフォイル40の軸受ハウジング20からの抜けを防止する一対の抜け止め部である。
図6に示すように、各々の抜け止め部材50は、軸方向Aにおいて挿入板部31b,41aに対向する位置に対向面50aを有している。対向面50aは、径方向Cに延びる面である。対向面50aは、軸受ハウジング20の軸線に直交する方向に延びている。軸方向Aにおいて、一対の対向面50a間の間隔L1は、軸方向Aにおける2つの屈曲板部41bの端面411b間の長さL2よりも長い。つまり、軸方向Aにおいて、一対の対向面50a間の間隔L1は、挿入板部41aの長さL2よりも長い。抜け止め部材50の対向面50aは、屈曲板部41bの端面411bと平行である。よって、屈曲板部41bは、対向面50aに沿って延びている。
[本実施形態の作用]
本実施形態の作用を説明する。
図2に示すように、回転軸103が回転方向Dに回転しており、且つ回転数が所定の回転数に到達すると、回転軸103とトップフォイル30との間に空気膜105が形成される。これにより、回転軸103がトップフォイル30から浮き上がる。そして、回転軸103は、空気膜105によりトップフォイル30に対して非接触の状態でラジアル方向Rdに支持される。
本実施形態の作用を説明する。
図2に示すように、回転軸103が回転方向Dに回転しており、且つ回転数が所定の回転数に到達すると、回転軸103とトップフォイル30との間に空気膜105が形成される。これにより、回転軸103がトップフォイル30から浮き上がる。そして、回転軸103は、空気膜105によりトップフォイル30に対して非接触の状態でラジアル方向Rdに支持される。
回転軸103が回転しているとき、回転軸103が軸受ハウジング20の軸線に対して傾斜することが考えられる。回転軸103が軸受ハウジング20の軸線に対して傾斜すると、空気膜105の厚さが軸方向Aにおいて変化する。すると、軸方向Aにおいて、空気膜105によるラジアル方向Rdの動圧が低い箇所と高い箇所が形成される。よって、トップフォイル30とバンプフォイル40の少なくともいずれかには、軸方向Aに移動する力が作用する。これにより、トップフォイル30とバンプフォイル40の少なくともいずれかが抜け止め部材50に対して必要以上に押し付けられることが考えられる。
また、本実施形態では、バンプフォイル40の板厚がトップフォイル30の板厚よりも薄い。このため、従来技術のようにバンプフォイル40に屈曲板部41bが存在しておらず、バンプフォイル40の板厚がトップフォイル30の板厚よりも薄い場合、トップフォイル30と抜け止め部材50の摩耗よりも、バンプフォイル40と抜け止め部材50の摩耗の方が多くなる虞がある。
本実施形態では、バンプフォイル40が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられたとしても、屈曲板部41bと対向面50aとが面接触する。このため、バンプフォイル40と抜け止め部材50との接触面積を確保できる。よって、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触しているときの圧力を、屈曲板部41bと対向面50aとの面接触により低下させることができる。したがって、バンプフォイル40及び抜け止め部材50の摩耗が抑制される。
[本実施形態の効果]
本実施形態の効果を説明する。
(1-1)バンプフォイル40が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられたとしても、屈曲板部41bと対向面50aとが面接触する。このため、バンプフォイル40と抜け止め部材50との接触面積を確保できる。よって、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触しているときの圧力を、屈曲板部41bと対向面50aとの面接触により低下させることができる。したがって、バンプフォイル40及び抜け止め部材50の摩耗を抑制できる。
本実施形態の効果を説明する。
(1-1)バンプフォイル40が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられたとしても、屈曲板部41bと対向面50aとが面接触する。このため、バンプフォイル40と抜け止め部材50との接触面積を確保できる。よって、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触しているときの圧力を、屈曲板部41bと対向面50aとの面接触により低下させることができる。したがって、バンプフォイル40及び抜け止め部材50の摩耗を抑制できる。
(1-2)バンプフォイル40に屈曲板部41bが存在しておらず、バンプフォイル40の板厚がトップフォイル30の板厚よりも薄い場合、トップフォイル30と抜け止め部材50の摩耗よりも、バンプフォイル40と抜け止め部材50の摩耗の方が多くなる虞がある。
その点、本実施形態によれば、バンプフォイル40の挿入板部41aに屈曲板部41bが設けられているため、バンプフォイル40及び抜け止め部材50の摩耗抑制効果をより顕著にすることができる。
(1-3)各々の屈曲板部41bは、周方向Bにおいて同じ方向に延びている。このため、各々の屈曲板部41bが周方向Bにおいて異なる方向に延びている場合と比較すると、周方向Bにおいて、保持溝20bの幅を小さくすることができる。よって、軸受ハウジング20の加工量を少なくすることができるため、フォイル軸受10の強度の低下を抑制できる。
[第2実施形態]
以下、フォイル軸受を具体化した第2実施形態を図7及び図8にしたがって説明する。なお、第1実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を割愛する。
以下、フォイル軸受を具体化した第2実施形態を図7及び図8にしたがって説明する。なお、第1実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を割愛する。
<屈曲板部>
図7に示すように、屈曲板部41bは、挿入板部41aの第2部位412aとなす角度θ1が鈍角となっている。屈曲板部41bは、第2部位412aと鈍角をなすように第2部位412aに繋がっている。第2部位412aは、保持溝20bの内部で軸方向Aに延在する本体板部である。挿入板部41aは、保持溝20bの内部で軸方向Aに延在する本体板部としての第2部位412aを有している。
図7に示すように、屈曲板部41bは、挿入板部41aの第2部位412aとなす角度θ1が鈍角となっている。屈曲板部41bは、第2部位412aと鈍角をなすように第2部位412aに繋がっている。第2部位412aは、保持溝20bの内部で軸方向Aに延在する本体板部である。挿入板部41aは、保持溝20bの内部で軸方向Aに延在する本体板部としての第2部位412aを有している。
軸方向Aにおいて、一対の対向面50a間の間隔L1は、軸方向Aにおける2つの屈曲板部41bの先端間の長さL3よりも長い。つまり、軸方向Aにおいて、一対の対向面50a間の間隔L1は、挿入板部41aの長さL3よりも長い。
第2部位412aと屈曲板部41bとの境界には、屈曲部45が形成されている。屈曲部45は、ばね構造である。なお、角度θ1は、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触する前の角度である。
図8に示すように、本実施形態では、屈曲板部41bが抜け止め部材50に押し付けられると、屈曲板部41bと第2部位412aとのなす角度θ2が、角度θ1よりも小さくなる。そして、バンプフォイル40が抜け止め部材50に継続的に押し付けられると、抜け止め部材50の対向面52aに接触する面積が増えるように屈曲板部41bが撓み続ける。
図8には、屈曲板部41bの一部が抜け止め部材50の対向面50aに面接触している状態を示している。この状態から、バンプフォイル40が抜け止め部材50に継続的に押し付けられると、いずれ屈曲板部41bが抜け止め部材50の対向面50aに沿って延びるように変形することにより角度θ2が90度となりうる。本実施形態のバンプフォイル40は、抜け止め部材50の対向面50aに押し付けられるほど、屈曲板部41bが抜け止め部材50の対向面50aに接触する面積が大きくなるように、バンプフォイル40を形成する材料、バンプフォイル40の板厚、屈曲板部41bの剛性、そして角度θ1等が調整されている。なお、屈曲板部41bは、バンプフォイル40が抜け止め部材50に継続的に押し付けられたとしても対向面50aに沿って撓まなくてもよい。
[本実施形態の作用]
本実施形態の作用を説明する。
本実施形態によれば、屈曲板部41bと第2部位412aとが連続している屈曲部45がばね構造となる。このため、バンプフォイル40が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられたとしても、バンプフォイル40及び抜け止め部材50に加わる荷重が屈曲部45の弾性により吸収される。したがって、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触しているときの圧力が低下するため、バンプフォイル40及び抜け止め部材50の摩耗が抑制される。
本実施形態の作用を説明する。
本実施形態によれば、屈曲板部41bと第2部位412aとが連続している屈曲部45がばね構造となる。このため、バンプフォイル40が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられたとしても、バンプフォイル40及び抜け止め部材50に加わる荷重が屈曲部45の弾性により吸収される。したがって、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触しているときの圧力が低下するため、バンプフォイル40及び抜け止め部材50の摩耗が抑制される。
[本実施形態の効果]
本実施形態の効果を説明する。
(2-1)屈曲板部41bと第2部位412aとが連続している屈曲部45がばね構造となる。このため、バンプフォイル40が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられたとしても、バンプフォイル40及び抜け止め部材50に加わる荷重が屈曲部45の弾性により吸収される。したがって、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触しているときの圧力が低下するため、バンプフォイル40及び抜け止め部材50の摩耗を抑制できる。
本実施形態の効果を説明する。
(2-1)屈曲板部41bと第2部位412aとが連続している屈曲部45がばね構造となる。このため、バンプフォイル40が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられたとしても、バンプフォイル40及び抜け止め部材50に加わる荷重が屈曲部45の弾性により吸収される。したがって、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触しているときの圧力が低下するため、バンプフォイル40及び抜け止め部材50の摩耗を抑制できる。
(2-2)バンプフォイル40は、抜け止め部材50に継続的に押し付けられると、抜け止め部材50の対向面50aに接触する面積が増えるように屈曲板部41bが撓み続ける構成である。このため、バンプフォイル40と抜け止め部材50との接触面積を確保できる。よって、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触しているときの圧力を、屈曲板部41bと対向面50aとの接触面積が増えていくことにより低下させることができる。したがって、バンプフォイル40及び抜け止め部材50の摩耗を更に抑制できる。
<第3実施形態>
以下、フォイル軸受を具体化した第3実施形態を図9にしたがって説明する。なお、第1実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を割愛する。
以下、フォイル軸受を具体化した第3実施形態を図9にしたがって説明する。なお、第1実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を割愛する。
<緩衝部>
図9に示すように、バンプフォイル40の挿入板部41aは、緩衝部41cを有している。緩衝部41cは、第2部位412aと屈曲板部41bとに繋がる板状の部位である。第2部位412aは、保持溝20bの内部で軸方向Aに延在する本体板部である。挿入板部41aは、屈曲板部41bと、本体板部としての第2部位412aと、緩衝部41cと、を有している。緩衝部41cと第2部位412aとのなす角度θ3は、鈍角である。屈曲板部41bと緩衝部41cとのなす角度θ4は、鈍角である。角度θ3,θ4は、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触する前の角度である。緩衝部41cと第2部位412aとの境界には、屈曲部47が形成されている。屈曲部47は、ばね構造である。屈曲板部41bと緩衝部41cとの境界には、屈曲部48が形成されている。屈曲部48は、ばね構造である。なお、屈曲板部41bは、第1実施形態と同様に対向面50aに沿って延びている。
図9に示すように、バンプフォイル40の挿入板部41aは、緩衝部41cを有している。緩衝部41cは、第2部位412aと屈曲板部41bとに繋がる板状の部位である。第2部位412aは、保持溝20bの内部で軸方向Aに延在する本体板部である。挿入板部41aは、屈曲板部41bと、本体板部としての第2部位412aと、緩衝部41cと、を有している。緩衝部41cと第2部位412aとのなす角度θ3は、鈍角である。屈曲板部41bと緩衝部41cとのなす角度θ4は、鈍角である。角度θ3,θ4は、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触する前の角度である。緩衝部41cと第2部位412aとの境界には、屈曲部47が形成されている。屈曲部47は、ばね構造である。屈曲板部41bと緩衝部41cとの境界には、屈曲部48が形成されている。屈曲部48は、ばね構造である。なお、屈曲板部41bは、第1実施形態と同様に対向面50aに沿って延びている。
軸方向Aにおいて、一対の対向面50a間の間隔L1は、軸方向Aにおける2つの屈曲板部41bの端面411b間の長さL4よりも長い。つまり、軸方向Aにおいて、一対の対向面50a間の間隔L1は、挿入板部41aの長さL4よりも長い。そして、緩衝部41cは、対向面50aから離れている。よって、緩衝部41cと対向面50aとの間には、所定の空隙Sが形成されている。
[本実施形態の作用]
本実施形態の作用を説明する。
バンプフォイル40が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられた場合、屈曲板部41bの端面411bが対向面50aに当接する。屈曲板部41bが対向面50aにさらに押し付けられると、角度θ3,θ4が大きくなる。緩衝部41cは、対向面50aと屈曲板部41bとの当接により角度θ3,θ4が変わるように第2部位412aと屈曲板部41bとの間に設けられている。
本実施形態の作用を説明する。
バンプフォイル40が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられた場合、屈曲板部41bの端面411bが対向面50aに当接する。屈曲板部41bが対向面50aにさらに押し付けられると、角度θ3,θ4が大きくなる。緩衝部41cは、対向面50aと屈曲板部41bとの当接により角度θ3,θ4が変わるように第2部位412aと屈曲板部41bとの間に設けられている。
そして、バンプフォイル40が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられたとしても、屈曲板部41bと対向面50aとが面接触することにより、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触しているときの圧力を低下させることができる。
また、第2部位412aと緩衝部41cとが連続している屈曲部47、及び緩衝部41cと屈曲板部41bとが連続している屈曲部48がばね構造となる。このため、バンプフォイル40が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられたとしても、バンプフォイル40及び抜け止め部材50に加わる荷重が2つの屈曲部47,48の弾性により吸収される。したがって、屈曲板部41bと対向面50aとの面接触に加えて、2つの屈曲部47,48の弾性変形により、バンプフォイル40及び抜け止め部材50の摩耗がより抑制される。
[本実施形態の効果]
本実施形態の効果を説明する。
(3-1)バンプフォイル40が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられたとしても、屈曲板部41bと対向面50aとが面接触することにより、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触しているときの圧力を低下させることができる。
本実施形態の効果を説明する。
(3-1)バンプフォイル40が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられたとしても、屈曲板部41bと対向面50aとが面接触することにより、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触しているときの圧力を低下させることができる。
また、第2部位412aと緩衝部41cとが連続している屈曲部47、及び緩衝部41cと屈曲板部41bとが連続している屈曲部48がばね構造となる。このため、バンプフォイル40が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられたとしても、バンプフォイル40及び抜け止め部材50に加わる荷重が2つの屈曲部47,48の弾性により吸収される。したがって、屈曲板部41bと対向面50aとの面接触に加えて、2つの屈曲部47,48の弾性変形により、バンプフォイル40及び抜け止め部材50の摩耗をより抑制できる。
[変更例]
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記各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できる。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記各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できる。
○ 各々の屈曲板部41bは、周方向Bにおいて、互いに反対の方向に延びていてもよい。
○ 図10に示すように、屈曲板部41bは、挿入板部41aの第1部位411aに一体形成されていてもよい。端面411bの第1部位411aからの突出量は、少なくともバンプフォイル40の厚さよりも大きくする。端面411bが第1部位411aから突出方向及び屈曲板部41bの厚さ方向の両者に直交する方向において、端面411bの長さは、バンプフォイル40の厚さよりも大きくする。なお、屈曲板部41bは、第1部位411aに溶接等により固定されていてもよい。
○ 図10に示すように、屈曲板部41bは、挿入板部41aの第1部位411aに一体形成されていてもよい。端面411bの第1部位411aからの突出量は、少なくともバンプフォイル40の厚さよりも大きくする。端面411bが第1部位411aから突出方向及び屈曲板部41bの厚さ方向の両者に直交する方向において、端面411bの長さは、バンプフォイル40の厚さよりも大きくする。なお、屈曲板部41bは、第1部位411aに溶接等により固定されていてもよい。
○ 図11に示すように、トップフォイル30の挿入板部31bは、抜け止め部材50の対向面50aに沿って延びる屈曲板部31cを有していてもよい。挿入板部31bには、屈曲板部31cが設けられていてもよい。本変更例では、挿入板部31bにおける軸方向Aの両端側に屈曲板部31cが設けられている。屈曲板部31cは、端面311cを有している。端面311cは、抜け止め部材50の対向面50aと平行に延びている。このように変更する場合、屈曲板部31c,41bは、軸方向Aで互いに重なり合わないようにする。
軸方向Aにおける2つの屈曲板部31cの端面311c間の長さは、長さL2と同じであってもよい。つまり、軸方向Aにおいて、一対の対向面50a間の間隔L1が、挿入板部31bの長さL2よりも長い。なお、挿入板部31bの長さは、長さL2と異なっていてもよい。間隔L1が挿入板部31bの長さよりも長ければ、挿入板部31bの長さは適宜変更してもよい。
○ 上記変更例において、挿入板部31bが屈曲板部31cを有する場合、挿入板部31bのうち保持溝20bの内部で軸方向Aに延在する部位を挿入板部31bの本体板部とする。そして、屈曲板部31cは、挿入板部31bの本体板部と鈍角をなすように当該本体板部に繋がっていてもよい。
○ 上記変更例において、挿入板部31bは、第3実施形態にて記載した緩衝部41cと同じ構成を採用してもよい。
○ バンプフォイル40の屈曲板部41bを省略して、トップフォイル30が屈曲板部31cを有していてもよい。すなわち、トップフォイル30の挿入板部31b及びバンプフォイル40の挿入板部41aの少なくともいずれかには、屈曲板部31c,41bが設けられていればよい。屈曲板部31c,41bの少なくともいずれかが採用されていれば、トップフォイル30及びバンプフォイル40の少なくともいずれかと、抜け止め部材50との摩耗を抑制できる。
○ バンプフォイル40の屈曲板部41bを省略して、トップフォイル30が屈曲板部31cを有していてもよい。すなわち、トップフォイル30の挿入板部31b及びバンプフォイル40の挿入板部41aの少なくともいずれかには、屈曲板部31c,41bが設けられていればよい。屈曲板部31c,41bの少なくともいずれかが採用されていれば、トップフォイル30及びバンプフォイル40の少なくともいずれかと、抜け止め部材50との摩耗を抑制できる。
○ バンプフォイル40の板厚と、トップフォイル30の板厚は、同じであってよい。トップフォイル30の板厚は、バンプフォイル40の板厚よりも薄くてもよい。
○ トップフォイル30の固定端部31は、切欠部31aを省略してもよい。
○ トップフォイル30の固定端部31は、切欠部31aを省略してもよい。
○ 一対の抜け止め部材50が軸受ハウジング20に固定されたとき、抜け止め部材50の対向面50aに屈曲板部41bが既に接触しているように変更してもよい。
○ 切り欠き溝20cが設けられる位置は、径方向Cにおいて適宜変更してもよい。切り欠き溝20cは、抜け止め部材50を取り付け可能であればよい。
○ 切り欠き溝20cが設けられる位置は、径方向Cにおいて適宜変更してもよい。切り欠き溝20cは、抜け止め部材50を取り付け可能であればよい。
○ 一対の抜け止め部材50を以下のように変更してもよい。なお、軸受ハウジング20の切り欠き溝20cを省略することを前提として説明する。
図12に示すように、抜け止め部材50は、本体部51と、3つの固定部52と、を有している。本体部51は、円環状である。本体部51の外径は、軸受ハウジング20の内径よりも僅かに小さい。本体部51の内径は、トップフォイル30の外径よりも大きい。
図12に示すように、抜け止め部材50は、本体部51と、3つの固定部52と、を有している。本体部51は、円環状である。本体部51の外径は、軸受ハウジング20の内径よりも僅かに小さい。本体部51の内径は、トップフォイル30の外径よりも大きい。
各固定部52は、本体部51の外周面から本体部51の径方向外側に向けて突出している。各固定部52は、本体部51の周方向において所定の間隔を空けて本体部51に設けられている。各固定部52は、軸受ハウジング20の各保持溝20bに対応するように本体部51に設けられている。
一対の抜け止め部材50は、軸受ハウジング20の内側に配置される。各固定部52は、各保持溝20b内に配置されている。各固定部52は、各保持溝20bに圧入されている。これにより、抜け止め部材50は、軸受ハウジング20に固定されている。本体部51の外周面は、軸受ハウジング20の内周面20aに沿って延びる。本体部51は、軸方向Aにおいてトップフォイル30の固定端部31の一部及びバンプフォイル40の固定端部41の一部に対向している。本体部51は、軸方向Aにおいてバンプフォイル40の谷部43、及び山部44の一部と対向している。すなわち、一対の抜け止め部材50は、軸方向Aにおいてトップフォイル30及びバンプフォイル40に対向している。
1つの抜け止め部材50の固定部52は、軸受ハウジング20の第1端部21側から保持溝20bに圧入されている。残りの抜け止め部材50の固定部52は、軸受ハウジング20の第2端部22側から保持溝20bに圧入されている。一対の抜け止め部材50の固定部52は、軸方向Aにおいてバンプフォイル40の挿入板部41aを挟み込む。1つの保持溝20bにおいては、一対の抜け止め部材50の固定部52は、軸方向Aにおいてトップフォイル30の挿入板部31bも挟み込む。要するに、2つの抜け止め部材50は、トップフォイル30及びバンプフォイル40の軸受ハウジング20からの抜けを防止している。固定部52は、軸方向Aにおいて挿入板部31b,41aに対向する位置に対向面52aを有しているとよい。対向面52aは、径方向Cに延びる面である。
○ 図13に示すように、例えば、挿入板部41aにおける軸方向Aの一方側のみに屈曲板部41bが設けられていてもよい。したがって、挿入板部41aにおける軸方向Aの両端側の少なくとも一方に屈曲板部41bが設けられていればよい。そして、一対の抜け止め部材50のうち、軸方向Aにおいて挿入板部41aにおける軸方向Aの他方側に対向する抜け止め部材50は、抜け止め本体部55と、弾性部56と、を有していてもよい。抜け止め本体部55は、例えば、円環状である。弾性部56は、抜け止め本体部55における軸方向Aで挿入板部41aに対向する部分に設けられている。したがって、弾性部56は、抜け止め本体部55に設けられている。弾性部56は、例えば、ゴム部材である。弾性部56は、弾性変形可能に構成されている。なお、弾性部56は、例えば、抜け止め本体部55における軸方向Aで挿入板部41aに対向する部分を樹脂によりコーティングすることにより形成された樹脂コーティング層であってもよい。要は、弾性部56は、抜け止め本体部55に設けられるとともに弾性変形可能に構成されていればよい。弾性部56における抜け止め本体部55とは反対側の面は、対向面50aになっている。したがって、弾性部56は、対向面50aを含む。
上記構成によれば、弾性部56は、対向面50aを含むため、例えば、挿入板部41aにおける軸方向Aの他方側の部位が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられたとしても、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触しているときの圧力を、弾性部56によって緩和することができる。したがって、挿入板部41aにおける軸方向Aの両端側に屈曲板部41bを設けなくても、バンプフォイル40及び抜け止め部材50の摩耗を抑制できる。
○ 図14に示すように、例えば、挿入板部41aにおける軸方向Aの一方側のみに屈曲板部41bが設けられていてもよい。したがって、挿入板部41aにおける軸方向Aの両端側の少なくとも一方に屈曲板部41bが設けられていればよい。そして、一対の抜け止め部材50のうち、軸方向Aにおいて屈曲板部41bに対向する抜け止め部材50は、非磁性材料により形成されていてもよい。一対の抜け止め部材50のうち、軸方向Aにおいて屈曲板部41bに対向する抜け止め部材50は、例えば、非磁性材料のステンレス製やアルミニウム製である。さらに、一対の抜け止め部材50のうち、軸方向Aにおいて挿入板部41aにおける軸方向Aの他方側に対向する抜け止め部材50は、磁性材料により形成されていてもよい。一対の抜け止め部材50のうち、軸方向Aにおいて挿入板部41aにおける軸方向Aの他方側に対向する抜け止め部材50は、例えば、磁性材料のステンレス製や鉄製である。
磁性材料により形成されている抜け止め部材50は、非磁性材料により形成されている抜け止め部材50よりも耐摩耗性が高い。よって、例えば、挿入板部41aにおける軸方向Aの他方側の部位が抜け止め部材50に必要以上に押し付けられたとしても、抜け止め部材50の摩耗を抑制できる。したがって、挿入板部41aにおける軸方向の両端側に屈曲板部41bを設けなくても、抜け止め部材50の摩耗を抑制できる。
このように、耐摩耗性を考慮すると、抜け止め部材50は、磁性材料により形成されていることが好ましい。一方で、抜け止め部材50が磁性材料により形成されていると、電動モータ102のコイルが、抜け止め部材50から発生する磁束の影響を受けて発熱する虞がある。そこで、一対の抜け止め部材50のうち、電動モータ102に近い抜け止め部材50を非磁性材料により形成することが考えられる。しかしながら、抜け止め部材50を非磁性材料により形成すると、磁性材料により形成されている抜け止め部材50よりも耐摩耗性が低くなる。そこで、非磁性材料により形成されている抜け止め部材50は、軸方向Aにおいて屈曲板部41bに対向している。これによれば、電動モータ102に近い抜け止め部材50を非磁性材料により形成しても、バンプフォイル40と抜け止め部材50とが接触しているときの圧力を、屈曲板部41bと対向面50aとの面接触により低下させることができる。したがって、バンプフォイル40及び抜け止め部材50の摩耗を抑制できる。
○ 上記変更例において、本体部51を省略して、保持溝20bに圧入される固定部52のみを抜け止め部として採用してもよい。
○ 軸受ハウジング20の切り欠き溝20cを省略して、一対の抜け止め部材50を、軸受ハウジング20における軸方向Aの端面上に固定してもよい。そして、一対の抜け止め部材50における保持溝20bを軸方向Aで覆う面を、挿入板部31b,41aに対向する対向面としてもよい。本変更例において、抜け止め部材50の軸受ハウジング20に対する固定手段は、例えば、ボルトや接着剤であってもよい。要するに、抜け止め部材50を軸受ハウジング20に固定できればよい。なお、抜け止め部材50は、サークリップであってもよい。
○ 軸受ハウジング20の切り欠き溝20cを省略して、一対の抜け止め部材50を、軸受ハウジング20における軸方向Aの端面上に固定してもよい。そして、一対の抜け止め部材50における保持溝20bを軸方向Aで覆う面を、挿入板部31b,41aに対向する対向面としてもよい。本変更例において、抜け止め部材50の軸受ハウジング20に対する固定手段は、例えば、ボルトや接着剤であってもよい。要するに、抜け止め部材50を軸受ハウジング20に固定できればよい。なお、抜け止め部材50は、サークリップであってもよい。
○ 一対の抜け止め部材50の一方を省略してもよい。この場合、保持溝20bのうち第1端部21側又は第2端部22側に開口している部分を閉塞するとよい。保持溝20bのうち軸方向Aにおいて閉塞された部分は、軸受ハウジング20の一部である。そして、保持溝20bのうち軸方向Aにおいて閉塞された部分を、抜け止め部としてもよい。要するに、軸受ハウジング20が抜け止め部を有していてもよい。そして、保持溝20bのうち軸方向Aにおいて閉塞された部分の抜け止め部とした場合、当該抜け止め部は、挿入板部31b,41aが軸方向Aで対向する対向面を有する。
○ 対向面50aは、軸受ハウジング20の軸線に直交する方向に延びていなくてもよい。対向面50aは、軸受ハウジング20の軸線に対して傾いていてもよい。対向面50aは、径方向Cに延びていればよい。
○ 3つのバンプフォイル40が採用されていたが、1つの略円筒状のバンプフォイル40を採用してもよい。この場合、軸受ハウジング20の保持溝20bは、1つのみでよい。
○ フォイル軸受10は、遠心圧縮機100の回転軸103をラジアル方向Rdに支持するものに限らない。フォイル軸受10の適用先は、適宜変更してもよい。
[付記]
実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
[付記]
実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
[1]回転軸をラジアル方向に支持するフォイル軸受であって、前記回転軸が挿通される筒状の軸受ハウジングと、前記回転軸と前記軸受ハウジングとの間に配置される薄板状のトップフォイルと、前記軸受ハウジングと前記トップフォイルとの間において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、前記軸受ハウジングの軸方向において前記トップフォイル及び前記バンプフォイルに対向するとともに前記トップフォイル及び前記バンプフォイルの前記軸受ハウジングからの抜けを防止する一対の抜け止め部と、を備え、前記軸受ハウジングの内周面には、前記軸受ハウジングにおける前記軸方向の端部に開口した保持溝が形成されており、前記トップフォイル及び前記バンプフォイルは、前記保持溝に挿入されるとともに前記軸方向に延びる挿入板部を各々有しており、各々の前記抜け止め部は、前記軸方向において前記挿入板部に対向する位置に対向面を有しており、前記軸方向において、一対の前記対向面の間隔は前記挿入板部の長さよりも長く、前記挿入板部には前記対向面と当接する屈曲板部が設けられていることを特徴とするフォイル軸受。
[2]前記屈曲板部は、前記対向面に沿って延びている、[1]に記載のフォイル軸受。
[3]前記対向面は、前記軸受ハウジングの軸線に直交する方向に延びており、前記挿入板部は、前記保持溝の内部で前記軸方向に延在する本体板部を有しており、前記屈曲板部は、前記本体板部と鈍角をなすように前記本体板部に繋がっている、[1]に記載のフォイル軸受。
[3]前記対向面は、前記軸受ハウジングの軸線に直交する方向に延びており、前記挿入板部は、前記保持溝の内部で前記軸方向に延在する本体板部を有しており、前記屈曲板部は、前記本体板部と鈍角をなすように前記本体板部に繋がっている、[1]に記載のフォイル軸受。
[4]前記挿入板部は、前記屈曲板部と、前記保持溝の内部で前記軸方向に延在する本体板部と、前記本体板部と前記屈曲板部とに繋がる板状の部位であって、前記対向面と前記屈曲板部との当接により前記本体板部とのなす角度及び前記屈曲板部とのなす角度が変わるように前記本体板部と前記屈曲板部との間に設けられた緩衝部と、を有している、[2]に記載のフォイル軸受。
[5]前記緩衝部と前記対向面との間には、所定の空隙が形成されている、[4]に記載のフォイル軸受。
[6]前記バンプフォイルの板厚は、前記トップフォイルの板厚よりも薄くなっており、前記屈曲板部は、前記バンプフォイルの前記挿入板部に設けられている、[1]~[5]のいずれか一項に記載のフォイル軸受。
[6]前記バンプフォイルの板厚は、前記トップフォイルの板厚よりも薄くなっており、前記屈曲板部は、前記バンプフォイルの前記挿入板部に設けられている、[1]~[5]のいずれか一項に記載のフォイル軸受。
[7]前記挿入板部における前記軸方向の両端側に前記屈曲板部が設けられており、各々の前記屈曲板部は、前記軸受ハウジングの周方向において、同じ方向に延びている、[1]~[6]のいずれか一項に記載のフォイル軸受。
[8]前記挿入板部における前記軸方向の一方側のみに前記屈曲板部が設けられており、一対の前記抜け止め部のうち、前記軸方向において前記挿入板部における前記軸方向の他方側に対向する抜け止め部は、抜け止め本体部と、前記抜け止め本体部に設けられるとともに弾性変形可能な弾性部と、を有し、前記弾性部は、前記対向面を含む、[1]~[6]のいずれか一項に記載のフォイル軸受。
[9]前記挿入板部における前記軸方向の一方側のみに前記屈曲板部が設けられており、前記一対の前記抜け止め部のうち、前記軸方向において前記屈曲板部に対向する抜け止め部は、非磁性材料により形成されており、前記一対の前記抜け止め部のうち、前記軸方向において前記挿入板部における前記軸方向の他方側に対向する抜け止め部は、磁性材料により形成されている、[1]~[6]のいずれか一項に記載のフォイル軸受。
10…フォイル軸受、20…軸受ハウジング、20a…内周面、20b…保持溝、21…軸受ハウジングにおける軸方向の端部としての第1端部、22…軸受ハウジングにおける軸方向の端部としての第2端部、30…トップフォイル、31b…挿入板部、31c…トップフォイルの屈曲板部、40…バンプフォイル、41a…挿入板部、41b…バンプフォイルの屈曲板部、41c…緩衝部、50…抜け止め部としての抜け止め部材、50a,52a…対向面、55…抜け止め本体部、56…弾性部、103…回転軸、412a…本体板部としての第2部位、Rd…ラジアル方向、A…軸受ハウジングの軸方向、B…軸受ハウジングの周方向、C…軸受ハウジングの径方向、S…所定の空隙、L1…一対の対向面間の間隔、L2,L3,L4…挿入板部の長さ、θ1…屈曲板部と第2部位とのなす角度、θ3…緩衝部と本体板部とのなす角度、θ4…屈曲板部と緩衝部とのなす角度。
Claims (9)
- 回転軸をラジアル方向に支持するフォイル軸受であって、
前記回転軸が挿通される筒状の軸受ハウジングと、
前記回転軸と前記軸受ハウジングとの間に配置される薄板状のトップフォイルと、
前記軸受ハウジングと前記トップフォイルとの間において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、
前記軸受ハウジングの軸方向において前記トップフォイル及び前記バンプフォイルに対向するとともに前記トップフォイル及び前記バンプフォイルの前記軸受ハウジングからの抜けを防止する一対の抜け止め部と、を備え、
前記軸受ハウジングの内周面には、前記軸受ハウジングにおける前記軸方向の端部に開口した保持溝が形成されており、
前記トップフォイル及び前記バンプフォイルは、前記保持溝に挿入されるとともに前記軸方向に延びる挿入板部を各々有しており、
各々の前記抜け止め部は、前記軸方向において前記挿入板部に対向する位置に対向面を有しており、
前記軸方向において、一対の前記対向面の間隔は前記挿入板部の長さよりも長く、
前記挿入板部における前記軸方向の両端側の少なくとも一方には前記対向面と当接する屈曲板部が設けられていることを特徴とするフォイル軸受。 - 前記屈曲板部は、前記対向面に沿って延びている、請求項1に記載のフォイル軸受。
- 前記対向面は、前記軸受ハウジングの軸線に直交する方向に延びており、
前記挿入板部は、前記保持溝の内部で前記軸方向に延在する本体板部を有しており、
前記屈曲板部は、前記本体板部と鈍角をなすように前記本体板部に繋がっている、請求項1に記載のフォイル軸受。 - 前記挿入板部は、
前記屈曲板部と、
前記保持溝の内部で前記軸方向に延在する本体板部と、
前記本体板部と前記屈曲板部とに繋がる板状の部位であって、前記対向面と前記屈曲板部との当接により前記本体板部とのなす角度及び前記屈曲板部とのなす角度が変わるように前記本体板部と前記屈曲板部との間に設けられた緩衝部と、を有している、請求項2に記載のフォイル軸受。 - 前記緩衝部と前記対向面との間には、所定の空隙が形成されている、請求項4に記載のフォイル軸受。
- 前記バンプフォイルの板厚は、前記トップフォイルの板厚よりも薄くなっており、
前記屈曲板部は、前記バンプフォイルの前記挿入板部に設けられている、請求項1~請求項5のいずれか一項に記載のフォイル軸受。 - 前記挿入板部における前記軸方向の両端側に前記屈曲板部が設けられており、
各々の前記屈曲板部は、前記軸受ハウジングの周方向において、同じ方向に延びている、請求項1~請求項5のいずれか一項に記載のフォイル軸受。 - 前記挿入板部における前記軸方向の一方側のみに前記屈曲板部が設けられており、
一対の前記抜け止め部のうち、前記軸方向において前記挿入板部における前記軸方向の他方側に対向する抜け止め部は、抜け止め本体部と、前記抜け止め本体部に設けられるとともに弾性変形可能な弾性部と、を有し、
前記弾性部は、前記対向面を含む、請求項1~請求項5のいずれか一項に記載のフォイル軸受。 - 前記挿入板部における前記軸方向の一方側のみに前記屈曲板部が設けられており、
前記一対の前記抜け止め部のうち、前記軸方向において前記屈曲板部に対向する抜け止め部は、非磁性材料により形成されており、
前記一対の前記抜け止め部のうち、前記軸方向において前記挿入板部における前記軸方向の他方側に対向する抜け止め部は、磁性材料により形成されている、請求項1~請求項5のいずれか一項に記載のフォイル軸受。
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