JP6800637B2 - 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 foil bearings.

フォイル軸受は、可撓性を有する金属薄板（フォイル）で軸受面を構成するものであり、フォイルが撓むことにより、軸の回転速度や荷重、周囲温度等の運転条件に応じて軸受隙間が適切な幅に自動調整されるという特徴を有する。 A foil bearing is made of a flexible metal thin plate (foil), and the bearing surface is formed by bending the foil, so that a bearing gap is created according to operating conditions such as shaft rotation speed, load, and ambient temperature. It has the feature that it is automatically adjusted to an appropriate width.

例えば下記の特許文献１には、スラスト荷重を支持するスラストフォイル軸受の一例として、バンプ型と呼ばれるフォイル軸受が開示されている。このフォイル軸受は、図１８に示すように、トップフォイル１１４と、トップフォイル１１４を背後から弾性的に支持する波形のバックフォイル１１２（バンプフォイル）と、トップフォイル１１４およびバックフォイル１１２が取り付けられたベースプレート１１０とを有する。軸が回転すると、トップフォイル１１４の軸受面１１４ａとスラストカラー１１５との間に、下流側に行くにつれて隙間幅を小さくした楔状の軸受隙間Ｃが形成される。そして、軸受隙間Ｃの流体が軸受隙間Ｃの大隙間部Ｃ１から小隙間部Ｃ２に押し込まれることにより流体圧力が高められ、スラストカラー１１５が非接触支持される。 For example, Patent Document 1 below discloses a foil bearing called a bump type as an example of a thrust foil bearing that supports a thrust load. As shown in FIG. 18, the foil bearing is provided with a top foil 114, a corrugated back foil 112 (bump foil) that elastically supports the top foil 114 from behind, and a top foil 114 and a back foil 112. It has a base plate 110 and. When the shaft rotates, a wedge-shaped bearing gap C whose gap width decreases toward the downstream side is formed between the bearing surface 114a of the top foil 114 and the thrust collar 115. Then, the fluid in the bearing gap C is pushed from the large gap C1 in the bearing gap C into the small gap C2 to increase the fluid pressure, and the thrust collar 115 is non-contact supported.

実開昭６１−３６７２５号公報Jitsukaisho 61-36725

しかし、上記のフォイル軸受では、波形のバックフォイルを形成する必要があるため、コストがかかる。特に、上記のフォイル軸受では、楔状の軸受隙間Ｃを形成するために、バックフォイル１１２の高さが下流側に行くにつれて徐々に高くなっているため、バックフォイル１１２の設計が複雑となる。 However, in the above-mentioned foil bearing, it is necessary to form a corrugated back foil, which is costly. In particular, in the above-mentioned foil bearing, the height of the back foil 112 gradually increases toward the downstream side in order to form the wedge-shaped bearing gap C, which complicates the design of the back foil 112.

そこで、本発明は、楔状の軸受隙間を形成するフォイル軸受を低コストに提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a foil bearing that forms a wedge-shaped bearing gap at low cost.

上記の課題を解決するために、本発明は、軸受面を有するトップフォイル部と、前記トップフォイル部を背後から支持する第一バックフォイル部と、前記第一バックフォイル部を背後から支持するベース面とを備え、相対回転する軸と前記軸受面との間の軸受隙間に生じる流体圧力で、前記軸を非接触支持するフォイル軸受において、前記ベース面に凹部を設け、前記第一バックフォイル部の上流側領域を前記ベース面の凹部に嵌まり込み可能とし、前記第一バックフォイル部の下流側領域の前記凹部への嵌まり込みを規制する規制部を有する。 In order to solve the above problems, the present invention presents a top foil portion having a bearing surface, a first back foil portion that supports the top foil portion from behind, and a base that supports the first back foil portion from behind. In a foil bearing having a surface and supporting the shaft in a non-contact manner by the fluid pressure generated in the bearing gap between the shaft that rotates relative to the bearing surface, a recess is provided in the base surface, and the first back foil portion is provided. The upstream side region of the first backfoil portion can be fitted into the concave portion of the base surface, and has a regulating portion that regulates the fitting of the downstream side region of the first backfoil portion into the concave portion.

尚、「下流側」とは、軸の相対回転時における、トップフォイル部に対する流体の流れ方向下流側のことを言い、その反対側を「上流側」と言う。 The "downstream side" refers to the downstream side in the fluid flow direction with respect to the top foil portion during the relative rotation of the shaft, and the opposite side is referred to as the "upstream side".

上記のフォイル軸受では、軸の相対回転に伴って軸受隙間の流体圧力が高まると、トップフォイル部及び第一バックフォイル部がベース面側に押し込まれる。このとき、第一バックフォイル部の上流側領域がベース面の凹部に嵌まり込み可能であることにより、この領域で支持されるトップフォイル部の上流側領域は、ベース面側に押し込まれやすい（すなわち、軸受隙間で生じる流体圧力に対する剛性が小さい）。一方、第一バックフォイル部の下流側領域は、規制部によりベース面の凹部への嵌まり込みが規制されるため、この領域で支持されるトップフォイル部の下流側領域は、上流側領域と比べてベース面側に押し込まれにくい（すなわち、軸受隙間で生じる流体圧力に対する剛性が大きい）。その結果、軸受隙間の流体圧力により、トップフォイル部の上流側領域が下流側領域よりもベース面側に押し込まれて、トップフォイル部が下流側に行くにつれて軸側に湾曲し、トップフォイル部の軸受面と軸との間に楔状の軸受隙間が形成される。以上のように、本発明によれば、上記特許文献１に示されているような、下流側に行くにつれて高さが高くなる波形のバックフォイルを設けることなく、楔状の軸受隙間を形成することができる。 In the above foil bearing, when the fluid pressure in the bearing gap increases with the relative rotation of the shaft, the top foil portion and the first back foil portion are pushed toward the base surface side. At this time, since the upstream side region of the first backfoil portion can be fitted into the recess of the base surface, the upstream side region of the top foil portion supported by this region is easily pushed into the base surface side ( That is, the rigidity against the fluid pressure generated in the bearing gap is small). On the other hand, in the downstream region of the first backfoil portion, the regulation portion regulates the fitting of the base surface into the recess, so that the downstream region of the top foil portion supported in this region is the upstream region. Compared to that, it is hard to be pushed toward the base surface side (that is, the rigidity against the fluid pressure generated in the bearing gap is large). As a result, due to the fluid pressure in the bearing gap, the upstream region of the top foil portion is pushed closer to the base surface side than the downstream region, and the top foil portion curves toward the shaft side as it goes to the downstream side, and the top foil portion A wedge-shaped bearing gap is formed between the bearing surface and the shaft. As described above, according to the present invention, a wedge-shaped bearing gap is formed without providing a corrugated backfoil whose height increases toward the downstream side as shown in Patent Document 1. Can be done.

上記のフォイル軸受では、例えば、前記ベース面と前記第一バックフォイル部の下流側領域との間に、前記規制部として機能する第二バックフォイル部を配することができる。この場合、第二バックフォイル部を介在させた分だけ、第一バックフォイル部がベース面から離反するため、トップフォイル部の上流側領域と下流側領域との段差が大きくなり、楔状の軸受隙間が形成されやすくなる。 In the foil bearing, for example, a second backfoil portion that functions as the regulation portion can be arranged between the base surface and the downstream region of the first backfoil portion. In this case, since the first backfoil portion is separated from the base surface by the amount that the second backfoil portion is interposed, the step between the upstream side region and the downstream side region of the top foil portion becomes large, and the wedge-shaped bearing gap becomes large. Is more likely to be formed.

上記のフォイル軸受は、前記トップフォイル部、前記第一バックフォイル部、及び前記第二バックフォイル部を一体に有するフォイル部材を備えることが好ましい。この場合、各フォイル部を別個に形成する場合と比べ、加工工数及び組立工数が削減され、製造コストを低減できる。 The foil bearing preferably includes a foil member having the top foil portion, the first back foil portion, and the second back foil portion integrally. In this case, as compared with the case where each foil portion is formed separately, the processing man-hours and the assembly man-hours can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

上記のフォイル軸受では、前記第一バックフォイル部のうち、軸の相対回転方向と直交する方向（以下、「回転直交方向」と言う。）の中間部に、前記トップフォイル部と接触しない非接触部を設けることが好ましい。この場合、トップフォイル部の回転直交方向中間部は、背後に第一バックフォイル部の非接触部が配されるため、第一バックフォイル部で接触支持されない。従って、軸受隙間の流体圧力が高められると、トップフォイル部の回転直交方向中間部には、その両側よりもベース面側に凹んだ凹部が形成される。これにより、軸受隙間を流れる流体がトップフォイル部の回転直交方向中間部の凹部に集められ、軸受隙間の流体圧力がさらに高められる。 In the foil bearing, a non-contact portion of the first backfoil portion that does not come into contact with the top foil portion is in the middle portion in a direction orthogonal to the relative rotation direction of the shaft (hereinafter, referred to as "rotation orthogonal direction"). It is preferable to provide a portion. In this case, the intermediate portion in the rotation orthogonal direction of the top foil portion is not contact-supported by the first back foil portion because the non-contact portion of the first back foil portion is arranged behind. Therefore, when the fluid pressure in the bearing gap is increased, recesses are formed in the middle portion in the rotation orthogonal direction of the top foil portion, which is recessed on the base surface side rather than on both sides thereof. As a result, the fluid flowing through the bearing gap is collected in the recess in the intermediate portion in the rotation orthogonal direction of the top foil portion, and the fluid pressure in the bearing gap is further increased.

具体的には、例えば、前記第一バックフォイル部に、軸の相対回転方向と直交する方向に離隔した一対の側部と、前記一対の側部の下流側端部同士を連結する連結部とを設け、前記一対の側部と前記連結部とで囲まれた領域に、前記非接触部としての穴を形成することができる。この場合、トップフォイル部のうち、前記凹部の下流側に隣接した領域が、第一バックフォイル部の連結部で背後から支持されるため、この領域に、凹部よりも軸に近接する側（軸受隙間を狭める側）に配された堰が設けられる。この堰により、凹部に集められた流体が下流側に抜けにくくなるため、軸受隙間の圧力がさらに高められる。 Specifically, for example, the first backfoil portion includes a pair of side portions separated in a direction orthogonal to the relative rotation direction of the shaft, and a connecting portion that connects the downstream end portions of the pair of side portions. Is provided, and a hole as the non-contact portion can be formed in a region surrounded by the pair of side portions and the connecting portion. In this case, in the top foil portion, the region adjacent to the downstream side of the recess is supported from behind by the connecting portion of the first back foil portion, so that this region is closer to the shaft than the recess (bearing). A weir is provided on the side that narrows the gap). This weir makes it difficult for the fluid collected in the recess to escape to the downstream side, so that the pressure in the bearing gap is further increased.

上記のフォイル軸受では、例えば、ベース面を、フォイルホルダと、前記フォイルホルダに取り付けられたベースフォイルとで形成し、ベース面の凹部を、前記ベースフォイルに設けられた穴で形成することができる。これにより、例えば、フォイルホルダに直接凹部を加工する場合と比べ、凹部を容易に形成することができる。 In the above foil bearing, for example, the base surface can be formed by the foil holder and the base foil attached to the foil holder, and the recess of the base surface can be formed by the holes provided in the base foil. .. Thereby, for example, the recess can be easily formed as compared with the case where the recess is directly machined on the foil holder.

以上のように、本発明によれば、楔状の軸受隙間を形成するフォイル軸受を低コストに得ることができる。 As described above, according to the present invention, a foil bearing forming a wedge-shaped bearing gap can be obtained at low cost.

本発明の一実施形態に係るフォイル軸受（スラストフォイル軸受）の断面図である。It is sectional drawing of the foil bearing (thrust foil bearing) which concerns on one Embodiment of this invention. 上記フォイル軸受の一部を切り欠いた平面図である。It is a top view which cut out a part of the foil bearing. 図２の切り欠いた部分を拡大して示す平面図である。It is a top view which shows the cutout part of FIG. 2 in an enlarged manner. フォイル部材の平面図である。It is a top view of the foil member. ベースフォイルの平面図である。It is a top view of the base foil. 複数のフォイル部材を仮組みする様子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state of temporarily assembling a plurality of foil members. 複数のフォイル部材の仮組体を軸受面側から見た平面図である。It is a top view which looked at the temporary assembly of a plurality of foil members from the bearing surface side. 上記仮組体を軸受面と反対側から見た平面図である。It is a top view which looked at the said temporary assembly from the side opposite to the bearing surface. 上記仮組体の側面図である。It is a side view of the said temporary assembly. 上記仮組体をベースフォイルの上に載置する様子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the mode that the said temporary assembly is placed on the base foil. 上記フォイル軸受の断面図である。It is sectional drawing of the said foil bearing. （Ａ）は、図１１のＵ−Ｕ線における断面図である。（Ｂ）は、図１１のＶ−Ｖ線における断面図である。（Ｃ）は、図１１のＷ−Ｗ線における断面図である。(A) is a cross-sectional view taken along the line UU of FIG. (B) is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. (C) is a cross-sectional view taken along the line WW of FIG. 他の実施形態に係るフォイル部材の平面図である。It is a top view of the foil member which concerns on another embodiment. 他の実施形態に係るベースフォイルの平面図である。It is a top view of the base foil which concerns on another embodiment. 他の実施形態に係るフォイル軸受の断面図である。It is sectional drawing of the foil bearing which concerns on other embodiment. （Ａ）は、図１５のＹ−Ｙ線における断面図である。（Ｂ）は、図１５のＺ−Ｚ線における断面図である。(A) is a cross-sectional view taken along the line YY of FIG. (B) is a cross-sectional view taken along the line ZZ of FIG. 他の実施形態に係るフォイル軸受（ラジアルフォイル軸受）の断面図である。It is sectional drawing of the foil bearing (radial foil bearing) which concerns on other embodiment. 従来のフォイル軸受の断面図である。It is sectional drawing of the conventional foil bearing.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の第一実施形態に係るフォイル軸受１は、図１に示すように、軸２に設けられた円盤状のスラストカラー３との間に形成される空気膜で、軸２をスラスト方向に支持するスラストフォイル軸受である。フォイル軸受１は、円盤状のフォイルホルダ１０と、複数のフォイル部材２０と、フォイルホルダ１０と複数のフォイル部材２０との間に配されたベースフォイル３０とを有する。図２に示すように、複数（図示例では８枚）のフォイル部材２０は、軸２の回転方向（フォイルホルダ１０の周方向。矢印Ｒ参照。）に並べられる。複数のフォイル部材２０及びベースフォイル３０は、フォイルホルダ１０に取り付けられる。 As shown in FIG. 1, the foil bearing 1 according to the first embodiment of the present invention is an air film formed between the foil bearing 1 and the disk-shaped thrust collar 3 provided on the shaft 2, and the shaft 2 is oriented in the thrust direction. It is a thrust foil bearing that supports it. The foil bearing 1 has a disk-shaped foil holder 10, a plurality of foil members 20, and a base foil 30 arranged between the foil holder 10 and the plurality of foil members 20. As shown in FIG. 2, a plurality of foil members 20 (8 in the illustrated example) are arranged in the rotation direction of the shaft 2 (circumferential direction of the foil holder 10, see arrow R). The plurality of foil members 20 and the base foil 30 are attached to the foil holder 10.

フォイルホルダ１０は、金属や樹脂等で形成される。フォイルホルダ１０は、軸２が挿入される内孔１０ｂを有する中空円盤状を成している（図１参照）。フォイルホルダ１０の一方の端面１０ａにはベースフォイル３０及び複数のフォイル部材２０が取り付けられる。フォイルホルダ１０の他方の端面１０ｃは、フォイル軸受１が組み込まれる設備（例えばガスタービン等のターボ機械）のハウジングに固定される。 The foil holder 10 is made of metal, resin, or the like. The foil holder 10 has a hollow disk shape having an inner hole 10b into which the shaft 2 is inserted (see FIG. 1). A base foil 30 and a plurality of foil members 20 are attached to one end surface 10a of the foil holder 10. The other end face 10c of the foil holder 10 is fixed to the housing of equipment (for example, a turbomachine such as a gas turbine) in which the foil bearing 1 is incorporated.

フォイル部材２０は、ばね性に富み、かつ加工性のよい金属で形成され、例えば鋼や銅合金で形成される。フォイル部材２０は、厚さ２０μｍ〜２００μｍ程度の金属薄板（フォイル）で形成される。本実施形態のように流体膜として空気を用いる空気動圧軸受では、雰囲気に潤滑油が存在しないため、ステンレス鋼もしくは青銅でフォイル部材２０を形成するのが好ましい。 The foil member 20 is made of a metal having a high spring property and good workability, and is made of, for example, steel or a copper alloy. The foil member 20 is formed of a thin metal plate (foil) having a thickness of about 20 μm to 200 μm. In a pneumatic bearing that uses air as a fluid film as in the present embodiment, since there is no lubricating oil in the atmosphere, it is preferable to form the foil member 20 from stainless steel or bronze.

フォイル部材２０は、図４に示すように、トップフォイル部２１と、トップフォイル部２１の下流側に設けられた第一バックフォイル部２２と、トップフォイル部２１の上流側に設けられた第二バックフォイル部２３とを一体に有する。フォイル部材２０は、フォイルにプレス加工（打ち抜き加工）や放電加工を施すにより、平板状に形成される。 As shown in FIG. 4, the foil member 20 includes a top foil portion 21, a first back foil portion 22 provided on the downstream side of the top foil portion 21, and a second foil member 20 provided on the upstream side of the top foil portion 21. It has a back foil portion 23 integrally. The foil member 20 is formed into a flat plate shape by performing press working (punching) or electric discharge machining on the foil.

トップフォイル部２１は、略扇形を成し、表側（スラストカラー３側）の面に、凹凸の無い滑らかな軸受面Ｘを有する。複数のフォイル部材２０をフォイルホルダ１０に取り付けた状態では、各フォイル部材２０のトップフォイル部２１の軸受面Ｘが、周方向で連続的に設けられ、スラストカラー３と対向する面に露出している（図２参照）。 The top foil portion 21 has a substantially fan shape, and has a smooth bearing surface X with no unevenness on the front side (thrust collar 3 side). In a state where a plurality of foil members 20 are attached to the foil holder 10, the bearing surface X of the top foil portion 21 of each foil member 20 is continuously provided in the circumferential direction and is exposed on the surface facing the thrust collar 3. (See Fig. 2).

第一バックフォイル部２２は、トップフォイル部２１の下流側端部から下流側に延びる。第一バックフォイル部２２は、略扇形の外形を有し、その周方向寸法及び半径方向寸法はトップフォイル部２１よりも若干小さい。第一バックフォイル部２２は、半径方向に離隔した一対の側部２２ａと、一対の側部２２ａの下流側端部同士を連結する連結部２２ｂと、これらで囲まれた穴２２ｃとを有する。穴２２ｃは、第一バックフォイル部２２を厚さ方向に貫通している。穴２２ｃは、トップフォイル部２１と接触しない非接触部として機能する（詳細は後述する）。 The first backfoil portion 22 extends downstream from the downstream end of the top foil portion 21. The first backfoil portion 22 has a substantially fan-shaped outer shape, and its circumferential and radial dimensions are slightly smaller than those of the top foil portion 21. The first backfoil portion 22 has a pair of side portions 22a separated in the radial direction, a connecting portion 22b for connecting the downstream end portions of the pair of side portions 22a, and a hole 22c surrounded by these. The hole 22c penetrates the first backfoil portion 22 in the thickness direction. The hole 22c functions as a non-contact portion that does not come into contact with the top foil portion 21 (details will be described later).

第二バックフォイル部２３は、トップフォイル部２１の上流側に設けられる。図示例では、第二バックフォイル部２３が略扇形を成し、接続部２４を介してトップフォイル部２１と接続される。第二バックフォイル部２３は、他のフォイル部材２０の第一バックフォイル部２２の凹部Ｂ１への嵌まり込みを規制する規制部Ａとして機能する（詳細は後述する）。第二バックフォイル部２３の半径方向寸法は、トップフォイル部２１の半径方向寸法と等しい。第二バックフォイル部２３の周方向寸法は、トップフォイル部２１の周方向寸法よりも小さく、例えば１／２以下とされる。接続部２４は、トップフォイル部２１及び第二バックフォイル部２３よりも半径寸法が小さい。接続部２４と、トップフォイル部２１と第一バックフォイル部２２との接続部（境界）とは、異なる半径方向位置に設けられる。図示例では、接続部２４が、第一バックフォイル部２２の穴２２ｃの半径方向領域内に設けられ、特に、第二バックフォイル部２３の半径方向中央部に設けられる。 The second back foil portion 23 is provided on the upstream side of the top foil portion 21. In the illustrated example, the second backfoil portion 23 has a substantially fan shape and is connected to the top foil portion 21 via the connecting portion 24. The second backfoil portion 23 functions as a regulation portion A that regulates the fitting of the first backfoil portion 22 of the other foil member 20 into the recess B1 (details will be described later). The radial dimension of the second backfoil portion 23 is equal to the radial dimension of the top foil portion 21. The circumferential dimension of the second back foil portion 23 is smaller than the circumferential dimension of the top foil portion 21, for example, 1/2 or less. The connecting portion 24 has a smaller radial dimension than the top foil portion 21 and the second back foil portion 23. The connecting portion 24 and the connecting portion (boundary) between the top foil portion 21 and the first back foil portion 22 are provided at different radial positions. In the illustrated example, the connecting portion 24 is provided in the radial region of the hole 22c of the first backfoil portion 22, and in particular, is provided in the radial central portion of the second backfoil portion 23.

尚、第一バックフォイル部２２や第二バックフォイル部２３の形状は上記に限られない。例えば、第一バックフォイル部２２の半径方向寸法をトップフォイル部２１と等しくしてもよい。また、第二バックフォイル部２３の半径方向寸法をトップフォイル部２１よりも小さくしてもよい。 The shapes of the first backfoil portion 22 and the second backfoil portion 23 are not limited to the above. For example, the radial dimension of the first backfoil portion 22 may be equal to that of the top foil portion 21. Further, the radial dimension of the second back foil portion 23 may be smaller than that of the top foil portion 21.

フォイル部材２０は、フォイルホルダ１０に固定するための固定部を有する。本実施形態では、トップフォイル部２１の上流側端部から外径側に延びる延在部２１ａと、第二バックフォイル部２３の下流側端部から外径側に延びる延在部２３ａとが、固定部として機能する。これらの延在部２１ａ、２３ａが、ベースフォイル３０と共に、フォイルホルダ１０の端面１０ａに溶接等の適宜の手段で固定される。フォイル部材２０のうち、トップフォイル部２１と第二バックフォイル部２３とを接続する接続部２４は最も脆弱であるため、上記のように、接続部２４の周方向両側に近接して固定部（延在部２１ａ、２３ａ）を設けることが好ましい。 The foil member 20 has a fixing portion for fixing to the foil holder 10. In the present embodiment, the extending portion 21a extending from the upstream end of the top foil portion 21 to the outer diameter side and the extending portion 23a extending from the downstream end of the second back foil portion 23 to the outer diameter side are formed. Functions as a fixed part. These extending portions 21a and 23a are fixed to the end surface 10a of the foil holder 10 together with the base foil 30 by an appropriate means such as welding. Of the foil members 20, the connecting portion 24 that connects the top foil portion 21 and the second back foil portion 23 is the most fragile. Therefore, as described above, the connecting portion 24 is close to both sides in the circumferential direction of the connecting portion 24. It is preferable to provide the extending portions 21a, 23a).

尚、フォイル部材２０の外径側及び内径側の双方に固定部を設けると、フォイル部材２０とフォイルホルダ１０とがほとんど相対移動しなくなるため、軸受隙間の自動調整機能や、フォイル部材２０とフォイルホルダ１０等との摺動による振動減衰機能が十分に発揮されないおそれがある。従って、フォイル部材２０の外径側又は内径側の何れかのみに固定部を設けることが好ましい。特に、軸２との干渉を回避するためには、図示例のように、フォイル部材２０の外径側のみに固定部を設けることが好ましい。 If the fixing portions are provided on both the outer diameter side and the inner diameter side of the foil member 20, the foil member 20 and the foil holder 10 hardly move relative to each other. Therefore, an automatic adjustment function of the bearing gap and the foil member 20 and the foil are provided. There is a possibility that the vibration damping function due to sliding with the holder 10 or the like may not be sufficiently exhibited. Therefore, it is preferable to provide the fixing portion only on either the outer diameter side or the inner diameter side of the foil member 20. In particular, in order to avoid interference with the shaft 2, it is preferable to provide the fixing portion only on the outer diameter side of the foil member 20 as shown in the illustrated example.

ベースフォイル３０は、図５に示すように、環状を成した平坦なフォイルで形成される。ベースフォイル３０には、複数の穴３５が周方向等間隔に形成される。ベースフォイル３０は、例えば、大径環状部３１と、小径環状部３２と、これらを半径方向に連結する複数の半径方向部３３と、半径方向部３３の半径方向中央から周方向に延びる周方向部３４と、これらで区画された穴３５とを有する。図示例では、各穴３５が、フォイル部材２０の第一バックフォイル部２２と略同形状の略コの字形状を成している。具体的には、穴３５が、半径方向に離隔した一対の周方向部３５ａと、一対の周方向部３５ａの下流側端部を連結する半径方向部３５ｂとを有する。 As shown in FIG. 5, the base foil 30 is formed of an annular flat foil. A plurality of holes 35 are formed in the base foil 30 at equal intervals in the circumferential direction. The base foil 30 includes, for example, a large-diameter annular portion 31, a small-diameter annular portion 32, a plurality of radial portions 33 connecting them in the radial direction, and a circumferential direction extending from the radial center of the radial portion 33 in the circumferential direction. It has a portion 34 and a hole 35 partitioned by these. In the illustrated example, each hole 35 has a substantially U-shape having substantially the same shape as the first back foil portion 22 of the foil member 20. Specifically, the hole 35 has a pair of circumferential portions 35a separated in the radial direction and a radial portion 35b connecting the downstream end portions of the pair of circumferential portions 35a.

ベースフォイル３０は、金属薄板（フォイル）にプレス加工（打ち抜き加工）や放電加工を施すにより形成される。尚、図示例では、ベースフォイル３０を放電加工で形成しやすくするために、小径環状部３２が周方向で複数に分割されているが、小径環状部３２を全周で連続させてもよい。 The base foil 30 is formed by performing press working (punching) or electric discharge machining on a thin metal plate (foil). In the illustrated example, the small-diameter annular portion 32 is divided into a plurality of parts in the circumferential direction in order to facilitate the formation of the base foil 30 by electric discharge machining, but the small-diameter annular portion 32 may be continuous on the entire circumference.

ベースフォイル３０は、例えば、フォイル部材２０と同じ厚さ及び同じ材質のフォイルで形成される。尚、ベースフォイル３０の厚さや材質をフォイル部材２０と異ならせてもよい。例えば、ベースフォイル３０を、フォイル部材２０よりも厚いフォイルで形成してもよい。 The base foil 30 is formed of, for example, a foil having the same thickness and the same material as the foil member 20. The thickness and material of the base foil 30 may be different from that of the foil member 20. For example, the base foil 30 may be formed of a foil thicker than the foil member 20.

次に、フォイル軸受１の組立方法を説明する。 Next, a method of assembling the foil bearing 1 will be described.

まず、図６に示すように、複数のフォイル部材２０を連結する。具体的には、各フォイル部材２０の第一バックフォイル部２２の穴２２ｃに、下流側に隣接するフォイル部材２０の第二バックフォイル部２３を表側（軸受面Ｘ側）から挿入する。そして、図７に示すように、隣接するフォイル部材２０のトップフォイル部２１の上流側端部と下流側端部とを略同じ周方向位置に配する。これにより、複数のフォイル部材２０が連結された仮組体Ｍが形成される。尚、図６〜９では、理解しやすいように、各フォイル部材２０を異なる色（濃さ）で示している。 First, as shown in FIG. 6, a plurality of foil members 20 are connected. Specifically, the second back foil portion 23 of the foil member 20 adjacent to the downstream side is inserted into the hole 22c of the first back foil portion 22 of each foil member 20 from the front side (bearing surface X side). Then, as shown in FIG. 7, the upstream end and the downstream end of the top foil portion 21 of the adjacent foil member 20 are arranged at substantially the same circumferential position. As a result, a temporary assembly M in which a plurality of foil members 20 are connected is formed. In FIGS. 6 to 9, each foil member 20 is shown in a different color (darkness) for easy understanding.

図８に示すように、仮組体Ｍを構成する各フォイル部材２０の第一バックフォイル部２２は、下流側に隣接するフォイル部材２０のトップフォイル部２１の背後に配される。各フォイル部材２０の第二バックフォイル部２３は、上流側に隣接するフォイル部材２０のトップフォイル部２１の背後に配される。図９に示すように、各フォイル部材２０のトップフォイル部２１と、下流側に隣接するフォイル部材２０の第二バックフォイル部２３との間に、上流側に隣接するフォイル部材２０の第一バックフォイル部２２が配される。三枚のフォイル（トップフォイル部２１、第一バックフォイル部２２、第二バックフォイル部２３）が重なった重合部Ｎは、トップフォイル部２１の下流側寄りの位置に配される。具体的には、重合部Ｎの周方向中央部が、トップフォイル部２１の周方向中央部よりも下流側に配される。 As shown in FIG. 8, the first back foil portion 22 of each foil member 20 constituting the temporary assembly M is arranged behind the top foil portion 21 of the foil member 20 adjacent to the downstream side. The second back foil portion 23 of each foil member 20 is arranged behind the top foil portion 21 of the foil member 20 adjacent to the upstream side. As shown in FIG. 9, between the top foil portion 21 of each foil member 20 and the second back foil portion 23 of the foil member 20 adjacent to the downstream side, the first back of the foil member 20 adjacent to the upstream side The foil portion 22 is arranged. The polymerization portion N in which the three foils (top foil portion 21, first back foil portion 22, and second back foil portion 23) are overlapped is arranged at a position closer to the downstream side of the top foil portion 21. Specifically, the circumferential central portion of the polymerization portion N is arranged on the downstream side of the circumferential central portion of the top foil portion 21.

次に、図１０に示すように、フォイルホルダ１０（図示省略）の端面１０ａ上にベースフォイル３０を配置し、その上に、複数のフォイル部材２０の仮組体Ｍを配置する。このとき、ベースフォイル３０と、ベースフォイル３０の穴３５から露出したフォイルホルダ１０の端面１０ａとで、フォイル部材２０の第一バックフォイル部２２及び第二バックフォイル部２３を背後から支持するベース面Ｂが形成される。また、ベースフォイル３０に設けられた穴３５により、ベース面Ｂの凹部Ｂ１が形成される。凹部Ｂ１の底面は、フォイルホルダ１０の端面１０ａで形成される。 Next, as shown in FIG. 10, the base foil 30 is arranged on the end surface 10a of the foil holder 10 (not shown), and the temporary assembly M of the plurality of foil members 20 is arranged on the base foil 30. At this time, the base foil 30 and the end surface 10a of the foil holder 10 exposed from the hole 35 of the base foil 30 support the first back foil portion 22 and the second back foil portion 23 of the foil member 20 from behind. B is formed. Further, the recess B1 of the base surface B is formed by the hole 35 provided in the base foil 30. The bottom surface of the recess B1 is formed by the end surface 10a of the foil holder 10.

図３に示すように、各フォイル部材２０の第一バックフォイル部２２の少なくとも上流側領域Ｓ１（図示例では全域）は、ベースフォイル３０の穴３５（凹部Ｂ１）と軸方向で重ねて配される。各フォイル部材２０の第二バックフォイル部２３は、ベースフォイル３０の大径環状部３１と小径環状部３２とに半径方向で跨って設けられる。各フォイル部材２０の第二バックフォイル部２３は、ベースフォイル３０の半径方向部３３と周方向部３４に周方向で跨って設けられる。すなわち、ベースフォイル３０の穴３５の下流側端部（半径方向部３５ｂ）を含む領域が、第二バックフォイル部２３で覆われ、その上側（スラストカラー３側）に第一バックフォイル部２２が配される。これにより、第二バックフォイル部２３が、第一バックフォイル部２２の下流側領域Ｓ２の凹部Ｂ１への嵌まり込みを規制する規制部Ａとして機能し、第一バックフォイル部２２の下流側領域Ｓ２が常にベース面Ｂよりも上側に配される。一方、第一バックフォイル部２２の上流側領域Ｓ１とベース面Ｂとの間には、他のフォイルは介在していないため、第一バックフォイル部２２の上流側領域Ｓ１は凹部Ｂ１（ベースフォイル３０の穴３５）に嵌まり込み可能とされる。 As shown in FIG. 3, at least the upstream side region S1 (the entire area in the illustrated example) of the first back foil portion 22 of each foil member 20 is arranged so as to overlap with the hole 35 (recess B1) of the base foil 30 in the axial direction. To. The second back foil portion 23 of each foil member 20 is provided so as to straddle the large-diameter annular portion 31 and the small-diameter annular portion 32 of the base foil 30 in the radial direction. The second back foil portion 23 of each foil member 20 is provided so as to straddle the radial portion 33 and the circumferential direction portion 34 of the base foil 30 in the circumferential direction. That is, the region including the downstream end portion (radial direction portion 35b) of the hole 35 of the base foil 30 is covered with the second back foil portion 23, and the first back foil portion 22 is on the upper side (thrust collar 3 side) thereof. Be distributed. As a result, the second backfoil portion 23 functions as a regulation portion A that regulates the fitting of the downstream side region S2 of the first backfoil portion 22 into the recess B1, and the downstream side region of the first backfoil portion 22. S2 is always arranged above the base surface B. On the other hand, since no other foil is interposed between the upstream side region S1 of the first backfoil portion 22 and the base surface B, the upstream side region S1 of the first backfoil portion 22 is recessed B1 (base foil). It can be fitted into the hole 35) of 30.

そして、各フォイル部材２０の固定部（延在部２１ａ、２３ａ）と、ベースフォイル３０の大径環状部３１とを、溶接等の適宜の手段によりフォイルホルダ１０の端面１０ａに固定する。以上により、フォイル軸受１が完成する。 Then, the fixing portions (extending portions 21a, 23a) of each foil member 20 and the large-diameter annular portion 31 of the base foil 30 are fixed to the end surface 10a of the foil holder 10 by an appropriate means such as welding. With the above, the foil bearing 1 is completed.

図１１に示すように、軸２及びスラストカラー３が周方向一方（矢印Ｒ方向）に回転すると、フォイル軸受１の各トップフォイル部２１の軸受面Ｘとスラストカラー３の端面３ａとの間の軸受隙間Ｃの流体圧力が高められ、各フォイル部材２０がフォイルホルダ１０側（図中下方）に押し付けられる。これにより、各トップフォイル部２１の上流側領域（図１１のＵ−Ｕ線付近）では、図１２（Ａ）に示すように、第一バックフォイル部２２の上流側領域Ｓ１がベースフォイル３０の穴３５（凹部Ｂ１）に嵌まり込む。これに伴い、第一バックフォイル部２２の上流側領域Ｓ１で支持されたトップフォイル部２１の上流側領域が、ベース面Ｂ側に押し込まれる（矢印参照）。 As shown in FIG. 11, when the shaft 2 and the thrust collar 3 rotate in one circumferential direction (arrow R direction), between the bearing surface X of each top foil portion 21 of the foil bearing 1 and the end surface 3a of the thrust collar 3. The fluid pressure in the bearing gap C is increased, and each foil member 20 is pressed against the foil holder 10 side (lower in the drawing). As a result, in the upstream region of each top foil portion 21 (near the U-U line in FIG. 11), as shown in FIG. 12A, the upstream region S1 of the first back foil portion 22 is the base foil 30. It fits into the hole 35 (recess B1). Along with this, the upstream region of the top foil portion 21 supported by the upstream region S1 of the first back foil portion 22 is pushed toward the base surface B side (see the arrow).

一方、各トップフォイル部２１の下流側領域、特に、第一バックフォイル部２２及び第二バックフォイル部２３と軸方向で重ねられた重合部Ｎ（図１１のＶ−Ｖ線、Ｗ−Ｗ線付近）では、図１２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、第一バックフォイル部２２とベースフォイル３０との間に、規制部Ａとしての第二バックフォイル部２３が介在している。このため、この領域では、軸２の回転に伴って軸受隙間Ｃにおける流体圧力が高められた場合でも、第一バックフォイル部２２が、ベースフォイル３０の穴３５に嵌まり込まず、常にベース面Ｂ（ベースフォイル３０の上面）よりもスラストカラー３側に配される。これにより、第一バックフォイル部２２のうち、ベース面Ｂの凹部Ｂ１に嵌まり込んだ上流側領域Ｓ１と、ベース面Ｂよりも上方に配された下流側領域Ｓ２との間に、段差が生じる（図１１参照）。特に、本実施形態では、第一バックフォイル部２２の下流側領域Ｓ２とベースフォイル３０との間に第二バックフォイル部２３が介在しているため、第一バックフォイル部２２の上流側領域Ｓ１と下流側領域Ｓ２との段差が大きくなる。 On the other hand, the area on the downstream side of each top foil portion 21, particularly the overlapping portion N (VV line, WW line in FIG. 11) vertically overlapped with the first back foil portion 22 and the second back foil portion 23. In the vicinity), as shown in FIGS. 12B and 12C, a second backfoil portion 23 as a regulating portion A is interposed between the first backfoil portion 22 and the base foil 30. Therefore, in this region, even when the fluid pressure in the bearing gap C is increased due to the rotation of the shaft 2, the first backfoil portion 22 does not fit into the hole 35 of the base foil 30 and is always the base surface. It is arranged on the thrust collar 3 side of B (upper surface of the base foil 30). As a result, in the first backfoil portion 22, a step is formed between the upstream side region S1 fitted in the recess B1 of the base surface B and the downstream side region S2 arranged above the base surface B. Occurs (see FIG. 11). In particular, in the present embodiment, since the second backfoil portion 23 is interposed between the downstream side region S2 of the first backfoil portion 22 and the base foil 30, the upstream side region S1 of the first backfoil portion 22 The step between the and the downstream region S2 becomes large.

このように、第一バックフォイル部２２に段差が形成されることで、この第一バックフォイル部２２で支持されるトップフォイル部２１が、第一バックフォイル部２２に倣って湾曲し、軸受面Ｘが、下流側に行くにつれてスラストカラー３に接近する。これにより、トップフォイル部２１の軸受面Ｘとスラストカラー３の端面３ａとの間の軸受隙間Ｃが、下流側へ行くにつれて狭くなった断面楔状となる。そして、軸受隙間Ｃを流れる空気が、楔状の軸受隙間Ｃの小隙間部（各トップフォイル部２１の下流側端部付近）に押し込まれることにより、軸受隙間Ｃの空気膜の圧力が高められ、この圧力により軸２及びスラストカラー３がスラスト方向に非接触支持される。 By forming a step in the first backfoil portion 22 in this way, the top foil portion 21 supported by the first backfoil portion 22 is curved in accordance with the first backfoil portion 22, and the bearing surface is formed. As X goes downstream, it approaches the thrust collar 3. As a result, the bearing gap C between the bearing surface X of the top foil portion 21 and the end surface 3a of the thrust collar 3 becomes a wedge-shaped cross section that narrows toward the downstream side. Then, the air flowing through the bearing gap C is pushed into the small gap portion of the wedge-shaped bearing gap C (near the downstream end portion of each top foil portion 21), so that the pressure of the air film in the bearing gap C is increased. This pressure causes the shaft 2 and the thrust collar 3 to be non-contactly supported in the thrust direction.

また、本実施形態では、第一バックフォイル部２２に、一対の側部２２ａ及び連結部２２ｂで囲まれた穴２２ｃが形成されている。この場合、軸受隙間Ｃの空気の圧力が高められると、トップフォイル部２１の下流側領域のうち、半径方向両端部付近は第一バックフォイル部２２の一対の側部２２ａで支持され｛図１２（Ｂ）参照｝、下流側端部付近は第一バックフォイル部２２の連結部２２ｂで支持される｛図１２（Ｃ）参照｝。一方、トップフォイル部２１の下流側領域の半径方向中間部（図示例では、半径方向中央部）は、背後に第一バックフォイル部２２の穴２２ｃ（非接触部）が配されるため、第一バックフォイル部２２で支持されない。従って、トップフォイル部２１の下流側領域の半径方向中央部には、その周囲よりも下方（ベース面Ｂ側）に凹んだ凹部Ｐが形成される｛図２の網掛領域、及び図１２（Ｂ）の点線参照｝。これにより、軸受隙間Ｃを流れる空気が、各トップフォイル部２１の下流側領域において半径方向中央部の凹部Ｐに集められるため、軸受隙間Ｃの圧力がさらに高められる。 Further, in the present embodiment, the first backfoil portion 22 is formed with a hole 22c surrounded by a pair of side portions 22a and a connecting portion 22b. In this case, when the air pressure in the bearing gap C is increased, the vicinity of both ends in the radial direction in the downstream region of the top foil portion 21 is supported by the pair of side portions 22a of the first back foil portion 22 {FIG. 12 (B)}, the vicinity of the downstream end is supported by the connecting portion 22b of the first backfoil portion 22 {see FIG. 12 (C)}. On the other hand, the radial middle portion (radial central portion in the illustrated example) of the downstream region of the top foil portion 21 has a hole 22c (non-contact portion) of the first back foil portion 22 behind the top foil portion 21. Not supported by one backfoil portion 22. Therefore, a recess P recessed below the periphery (base surface B side) is formed in the radial center portion of the downstream region of the top foil portion 21 {the shaded region of FIG. 2 and FIG. 12 (B). ) Refer to the dotted line}. As a result, the air flowing through the bearing gap C is collected in the concave portion P at the center in the radial direction in the downstream region of each top foil portion 21, so that the pressure in the bearing gap C is further increased.

特に、図示例では、トップフォイル部２１のうち、凹部Ｐの下流側に隣接した領域が、第一バックフォイル部２２の連結部２２ｂで支持されているため、この領域に、凹部Ｐよりもスラストカラー３側に近接した堰Ｑが設けられる｛図２及び図１２（Ｃ）参照｝。この堰Ｑにより、凹部Ｐに集められた空気が下流側に抜けにくくなるため、軸受隙間Ｃの圧力がさらに高められる。 In particular, in the illustrated example, a region of the top foil portion 21 adjacent to the downstream side of the recess P is supported by the connecting portion 22b of the first back foil portion 22, so that this region is thrust more than the recess P. A weir Q close to the collar 3 side is provided {see FIGS. 2 and 12 (C)}. The weir Q makes it difficult for the air collected in the recess P to escape to the downstream side, so that the pressure in the bearing gap C is further increased.

尚、軸２の停止直前や起動直後の低速回転時には、各トップフォイル部２１の軸受面Ｘとスラストカラー３の端面３ａと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。 During low-speed rotation immediately before the shaft 2 is stopped or immediately after the start, the bearing surface X of each top foil portion 21 and the end surface 3a of the thrust collar 3 slide in contact with each other. Therefore, a DLC film is applied to either or both of them. , Titanium aluminide film, tungsten disulfide film, molybdenum disulfide film or the like may be formed.

また、軸２の回転中は、トップフォイル部２１、第一バックフォイル部２２、第二バックフォイル部２３、ベースフォイル３０、及びフォイルホルダ１０の端面１０ａの相互間で、微小摺動が生じる。この微小摺動による摩擦エネルギーにより、軸２の振動を減衰させることができる。このような微小摺動による摩擦力を調整するために、互いに摺動する面の何れか一方又は双方に、上記のような低摩擦化被膜を形成してもよい。 Further, during the rotation of the shaft 2, minute sliding occurs between the top foil portion 21, the first back foil portion 22, the second back foil portion 23, the base foil 30, and the end face 10a of the foil holder 10. The vibration of the shaft 2 can be damped by the frictional energy generated by the minute sliding. In order to adjust the frictional force due to such minute sliding, the above-mentioned low friction coating may be formed on either or both of the surfaces that slide with each other.

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、上記の実施形態と重複する点については説明を省略する。 The present invention is not limited to the above embodiments. Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described, but the description of overlapping points with the above embodiments will be omitted.

図１３に示す実施形態では、フォイル部材２０が、第二バックフォイル部を有さず、トップフォイル部２１及び第一バックフォイル部２２のみで構成される。図示例では、第一バックフォイル部２２が、穴を有さない略扇形に形成される。この実施形態のベースフォイル３０は、例えば図１４に示すように、半径方向に離隔した複数箇所に、大径環状部３１、小径環状部３２、及び半径方向部３３で囲まれた穴３５を有する。 In the embodiment shown in FIG. 13, the foil member 20 does not have a second backfoil portion, and is composed of only a top foil portion 21 and a first backfoil portion 22. In the illustrated example, the first backfoil portion 22 is formed in a substantially fan shape without holes. As shown in FIG. 14, for example, the base foil 30 of this embodiment has holes 35 surrounded by a large-diameter annular portion 31, a small-diameter annular portion 32, and a radial portion 33 at a plurality of locations separated in the radial direction. ..

図１４のベースフォイル３０をフォイルホルダ１０の端面１０ａに固定し、さらにその上に複数のフォイル部材２０を固定する。このとき、各フォイル部材２０のトップフォイル部２１の背後に、上流側に隣接するフォイル部材２０の第一バックフォイル部２２が配される。各フォイル部材２０の第一バックフォイル部２２の上流側領域Ｓ１の背後に、ベースフォイル３０の穴３５が配される。各フォイル部材２０の第一バックフォイル部２２の下流側領域Ｓ２の背後に、ベースフォイル３０の半径方向部３３が配される。 The base foil 30 of FIG. 14 is fixed to the end surface 10a of the foil holder 10, and a plurality of foil members 20 are further fixed thereto. At this time, behind the top foil portion 21 of each foil member 20, the first back foil portion 22 of the foil member 20 adjacent to the upstream side is arranged. A hole 35 of the base foil 30 is arranged behind the upstream region S1 of the first back foil portion 22 of each foil member 20. The radial portion 33 of the base foil 30 is arranged behind the downstream region S2 of the first back foil portion 22 of each foil member 20.

軸２が回転して軸受隙間Ｃの流体圧力が高まると、図１５に示すように、トップフォイル部２１及び第一バックフォイル部２２が下方（フォイルホルダ１０側）に押し下げられる。このとき、第一バックフォイル部２２の上流側領域Ｓ１が、ベース面Ｂの凹部Ｂ１（ベースフォイル３０の穴３５）に嵌まり込み、この領域で支持されたトップフォイル部２１の上流側領域がベース面Ｂ側に押し込まれる｛図１６（Ａ）参照｝。一方、第一バックフォイル部２２の下流側領域Ｓ２は、ベースフォイル３０の半径方向部３３で背後から支持されるため、ベース面Ｂの凹部Ｂ１に嵌まり込まない。すなわち、ベースフォイル３０の半径方向部３３が、第一バックフォイル部２２の下流側領域Ｓ２の凹部Ｂ１への嵌まり込みを規制する規制部Ａとして機能する。これにより、第一バックフォイル部２２の下流側領域Ｓ２で支持されたトップフォイル部２１の下流側領域は、ベース面Ｂよりも上方（スラストカラー３側）に配される｛図１６（Ｂ）参照｝。以上により、トップフォイル部２１が湾曲して、軸受面Ｘが下流側に行くにつれてスラストカラー３の端面３ａに近接し、楔状の軸受隙間Ｃが形成される（図１５参照）。 When the shaft 2 rotates and the fluid pressure in the bearing gap C increases, the top foil portion 21 and the first back foil portion 22 are pushed downward (on the foil holder 10 side) as shown in FIG. At this time, the upstream side region S1 of the first backfoil portion 22 is fitted into the recess B1 (hole 35 of the base foil 30) of the base surface B, and the upstream side region of the top foil portion 21 supported in this region is Pushed into the base surface B side {see FIG. 16 (A)}. On the other hand, the downstream region S2 of the first back foil portion 22 is supported from behind by the radial portion 33 of the base foil 30, so that it does not fit into the recess B1 of the base surface B. That is, the radial portion 33 of the base foil 30 functions as a regulating portion A that regulates the fitting of the downstream region S2 of the first back foil portion 22 into the recess B1. As a result, the downstream region of the top foil portion 21 supported by the downstream region S2 of the first back foil portion 22 is arranged above the base surface B (thrust collar 3 side) {FIG. 16 (B). reference}. As a result, the top foil portion 21 is curved, and as the bearing surface X moves downstream, it approaches the end surface 3a of the thrust collar 3 and a wedge-shaped bearing gap C is formed (see FIG. 15).

以上の実施形態では、フォイルホルダ１０の端面１０ａとベースフォイル３０とでベース面Ｂが形成され、ベースフォイル３０の穴３５で凹部Ｂ１が形成されているが、これに限られない。例えば、ベース面Ｂをフォイルホルダ１０の端面１０ａのみで形成し、この端面１０ａに凹部Ｂ１を直接形成してもよい（図示省略）。 In the above embodiment, the base surface B is formed by the end surface 10a of the foil holder 10 and the base foil 30, and the recess B1 is formed by the hole 35 of the base foil 30, but the present invention is not limited to this. For example, the base surface B may be formed only by the end surface 10a of the foil holder 10, and the recess B1 may be directly formed on the end surface 10a (not shown).

また、以上の実施形態では、トップフォイル部２１、第一バックフォイル部２２、及び第二バックフォイル部２３がフォイル部材２０として一体に形成されているが、これらを別体に形成してもよい。この場合、複数のトップフォイル部２１を連結して一体化したトップフォイル部材を設けてもよい。同様に、複数の第一バックフォイル部２２を連結して一体化した第一バックフォイル部材や、複数の第二バックフォイル部２３を連結して一体化した第二バックフォイル部材を設けてもよい。 Further, in the above embodiment, the top foil portion 21, the first back foil portion 22, and the second back foil portion 23 are integrally formed as the foil member 20, but these may be formed separately. .. In this case, a top foil member may be provided by connecting and integrating a plurality of top foil portions 21. Similarly, a first backfoil member in which a plurality of first backfoil portions 22 are connected and integrated, or a second backfoil member in which a plurality of second backfoil portions 23 are connected and integrated may be provided. ..

また、以上の実施形態では、本発明をスラストフォイル軸受に適用した場合を示したが、本発明を、軸をラジアル方向に支持するラジアルフォイル軸受に適用してもよい。例えば、図１７に示すラジアルフォイル軸受４０は、円筒状のフォイルホルダ４１と、フォイルホルダ４１の内周面４１ａに周方向に並べて取り付けられた複数のフォイル部材４２とを有する。各フォイル部材４２のうち、下流側の領域がトップフォイル部４２ａとして機能し、上流側の領域が第一バックフォイル部４２ｂ（散点模様で示す）として機能する。フォイルホルダ４１の内周面４１ａはベース面Ｂとして機能し、この内周面４１ａに複数の凹部Ｂ１が設けられる。 Further, in the above embodiments, the case where the present invention is applied to a thrust foil bearing is shown, but the present invention may be applied to a radial foil bearing which supports a shaft in the radial direction. For example, the radial foil bearing 40 shown in FIG. 17 has a cylindrical foil holder 41 and a plurality of foil members 42 attached to the inner peripheral surface 41a of the foil holder 41 side by side in the circumferential direction. Of the foil members 42, the downstream region functions as the top foil portion 42a, and the upstream region functions as the first back foil portion 42b (indicated by a scattered pattern). The inner peripheral surface 41a of the foil holder 41 functions as a base surface B, and a plurality of recesses B1 are provided on the inner peripheral surface 41a.

軸２の回転に伴って、トップフォイル部４２ａの軸受面Ｘと軸２の外周面との間の軸受隙間Ｃの流体圧力が高められると、第一バックフォイル部４２ｂの上流側領域がフォイルホルダ４１の内周面４１ａ（ベース面Ｂ）の凹部Ｂ１に嵌まり込む。一方、第一バックフォイル部４２ｂの下流側領域は、フォイルホルダ４１の内周面４１ａに背後から支持され、フォイルホルダ４１の凹部Ｂ１に嵌まり込まない。すなわち、フォイルホルダ４１の内周面４１ａのうち、凹部Ｂ１の下流側に隣接する領域が、第一バックフォイル部４２ｂの下流側領域の凹部Ｂ１への嵌まり込みを規制する規制部Ａとして機能する。これにより、第一バックフォイル部４２ｂに段差が形成され、この第一バックフォイル部４２ｂに倣ってトップフォイル部４２ａが湾曲し、軸受面Ｘが下流側に行くにつれて軸２の外周面に近接することで、楔状の軸受隙間Ｃが形成される。 When the fluid pressure in the bearing gap C between the bearing surface X of the top foil portion 42a and the outer peripheral surface of the shaft 2 is increased with the rotation of the shaft 2, the upstream region of the first back foil portion 42b becomes the foil holder. It fits into the recess B1 of the inner peripheral surface 41a (base surface B) of 41. On the other hand, the downstream region of the first back foil portion 42b is supported from behind by the inner peripheral surface 41a of the foil holder 41 and does not fit into the recess B1 of the foil holder 41. That is, of the inner peripheral surface 41a of the foil holder 41, the region adjacent to the downstream side of the recess B1 functions as the regulation portion A that regulates the fitting of the downstream region of the first back foil portion 42b into the recess B1. To do. As a result, a step is formed in the first backfoil portion 42b, the top foil portion 42a is curved following the first backfoil portion 42b, and the bearing surface X approaches the outer peripheral surface of the shaft 2 as it goes downstream. As a result, a wedge-shaped bearing gap C is formed.

以上の実施形態では、フォイル軸受を固定し、軸２を回転させた場合を示したが、これに限らず、軸２を固定し、フォイル軸受を回転させてもよい。ただし、フォイル軸受を回転させると、遠心力でフォイルが破損するおそれがあるため、上記の実施形態のようにフォイル軸受を固定することが好ましい。 In the above embodiment, the case where the foil bearing is fixed and the shaft 2 is rotated is shown, but the present invention is not limited to this, and the shaft 2 may be fixed and the foil bearing may be rotated. However, when the foil bearing is rotated, the foil may be damaged by centrifugal force. Therefore, it is preferable to fix the foil bearing as in the above embodiment.

また、以上に示したフォイル軸受は、例えばガスタービンやターボチャージャ（過給機）等のターボ機械の主軸用軸受、自動車等の車両用軸受、あるいは産業機器用の軸受等として使用することが可能である。 Further, the foil bearings shown above can be used as bearings for spindles of turbomachines such as gas turbines and turbochargers (superchargers), bearings for vehicles such as automobiles, and bearings for industrial equipment. Is.

また、以上に述べたフォイル軸受は、圧力発生流体として空気を使用した空気動圧軸受のみならず、圧力発生流体として潤滑油を使用した油動圧軸受としても使用することができる。 Further, the foil bearing described above can be used not only as an pneumatic dynamic bearing using air as a pressure generating fluid but also as an hydraulic pressure bearing using a lubricating oil as a pressure generating fluid.

１ フォイル軸受
２ 軸
３ スラストカラー
１０ フォイルホルダ
２０ フォイル部材
２１ トップフォイル部
２２ 第一バックフォイル部
２２ａ 側部
２２ｂ 連結部
２２ｃ 穴（非接触部）
２３ 第二バックフォイル部
２４ 接続部
３０ ベースフォイル
３５ 穴
Ａ 規制部
Ｂ ベース面
Ｂ１ ベース面の凹部
Ｃ 軸受隙間
Ｓ１ 第一バックフォイル部の上流側領域
Ｓ２ 第一バックフォイル部の下流側領域
Ｘ 軸受面
Ｐ トップフォイル部の凹部
Ｑ 堰 1 Foil bearing 2 Shaft 3 Thrust collar 10 Foil holder 20 Foil member 21 Top foil part 22 First back foil part 22a Side part 22b Connecting part 22c Hole (non-contact part)
23 Second backfoil part 24 Connection part 30 Base foil 35 Hole A Regulation part B Base surface B1 Base surface recess C Bearing gap S1 Upstream area of first backfoil part S2 Downstream area of first backfoil part X Bearing Surface P Concave part of top foil Q Weir

Claims (4)

複数のフォイル部材を備えたフォイル軸受において、
各フォイル部材が、軸受面を有するトップフォイル部と、軸受面を有しない第一バックフォイル部及び第二バックフォイル部とを一体に有し、
各フォイル部材の前記第一バックフォイル部が、隣接するフォイル部材の前記トップフォイル部を背後から支持し、
前記第一バックフォイル部を背後から支持するベース面を備え、
相対回転する軸と前記軸受面との間の軸受隙間に生じる流体圧力で、前記軸を非接触支持し、
前記ベース面に凹部を設け、
各フォイル部材の前記第一バックフォイル部の上流側領域を前記ベース面の凹部に嵌まり込み可能とし、
各フォイル部材の前記第二バックフォイル部が、隣接するフォイル部材の前記第一バックフォイル部の下流側領域と前記ベース面との間に介在し、当該第一バックフォイル部の下流側領域の前記凹部への嵌まり込みを規制するフォイル軸受。 In foil bearings with multiple foil members
Each foil member integrally has a top foil portion having a bearing surface, and a first back foil portion and a second back foil portion having no bearing surface.
The first back foil portion of each foil member supports the top foil portion of the adjacent foil member from behind.
A base surface that supports the first backfoil portion from behind is provided.
The shaft is non-contactly supported by the fluid pressure generated in the bearing gap between the relative rotating shaft and the bearing surface.
A recess is provided on the base surface.
The upstream region of the first back foil portion of each foil member can be fitted into the recess of the base surface.
The second backfoil portion of each foil member is interposed between the downstream side region of the first backfoil portion of the adjacent foil member and the base surface, and the downstream side region of the first backfoil portion. Foil bearing that regulates fitting into the recess. 前記第一バックフォイル部のうち、軸の相対回転方向と直交する方向の中間部に、前記トップフォイル部と接触しない非接触部を設けた請求項１に記載のフォイル軸受。 The foil bearing according to claim 1, wherein a non-contact portion that does not come into contact with the top foil portion is provided in an intermediate portion of the first back foil portion in a direction orthogonal to the relative rotation direction of the shaft. 前記第一バックフォイル部が、軸の相対回転方向と直交する方向に離隔した一対の側部と、前記一対の側部の下流側端部同士を連結する連結部とを有し、前記一対の側部と前記連結部とで囲まれた領域に、前記非接触部としての穴が形成された請求項２に記載のフォイル軸受。 The first backfoil portion has a pair of side portions separated in a direction orthogonal to the relative rotation direction of the shaft, and a connecting portion for connecting the downstream end portions of the pair of side portions. The foil bearing according to claim 2 , wherein a hole as the non-contact portion is formed in a region surrounded by the side portion and the connecting portion. 前記ベース面が、フォイルホルダと、前記フォイルホルダに取り付けられたベースフォイルとで形成され、
前記凹部が、前記ベースフォイルに設けられた穴で形成された請求項１〜３の何れか１項に記載のフォイル軸受。 The base surface is formed of a foil holder and a base foil attached to the foil holder.
The foil bearing according to any one of claims 1 to 3 , wherein the recess is formed by a hole provided in the base foil.
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