JP6864985B2

JP6864985B2 - ４層フォイルジャーナル空気軸受

Info

Publication number: JP6864985B2
Application number: JP2016007875A
Authority: JP
Inventors: マコーリフクリストファー; エム．ストルツィアクロナルド
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Current assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Priority date: 2015-01-19
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2021-04-28
Anticipated expiration: 2036-01-19
Also published as: JP2016133223A; EP3045750A1; US20160208847A1

Description

本発明は概して、回転軸受に関するものであり、特に回転機械の回転を容易にするように構成される空気ジャーナル軸受に関するものである。

従来のジャーナル空気軸受は通常、例えば航空機のエアサイクルマシンのような回転機械の内部に配置される回転軸のような回転部材を支持する。回転軸は、内部径方向荷重または外部径方向荷重を発生し、これらの径方向荷重が今度は、ジャーナル空気軸受に伝達される。径方向荷重は、ジャーナル空気軸受に過剰に負荷されてしまうと最終的に、軸受の動作が停止して、回転機械が故障してしまう。従って、負荷容量を大きくし、かつ広範囲の径方向角度に亘って加わる荷重に耐えることができる空気ジャーナル軸受を提供することが望まれる。

本発明の非限定的な実施形態によれば、４層フォイルジャーナル空気軸受は、内側表面を画定する内周面を有するジャーナルスリーブを含む。第１フォイルアセンブリは、ジャーナルスリーブの内側表面に接続される第１キーを含む。４層フォイルジャーナル空気軸受は更に、ジャーナルスリーブの内側表面に接続される第２キーを有する第２フォイルアセンブリを含む。

本発明の別の非限定的な実施形態によれば、回転コンポーネントは、回転軸と、回転軸を回転させるように構成される４層フォイルジャーナル空気軸受と、を備える。４層フォイルジャーナル空気軸受は、ジャーナルスリーブと、第１フォイルアセンブリと、第２フォイルアセンブリと、を含む。ジャーナルスリーブは、回転軸の外側表面に隣接配置されて、フォイルチャンバをジャーナルスリーブと回転軸の外側表面との間に画定する。第１フォイルアセンブリは、フォイルチャンバに配置され、かつジャーナルスリーブの内側表面に接続される第１キーを含む。第２フォイルアセンブリは、フォイルチャンバに配置され、かつジャーナルスリーブの内側表面に接続される第２キーを含む。

本発明と考えられる主題は、本明細書の最後にある特許請求の範囲において具体的に示され、明確に特許請求される。本発明についてこれまでに記載してきた他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明から添付の図面と併せて考察することにより明らかである。

本発明の非限定的な実施形態による４層フォイルジャーナル空気軸受の斜視図である。図１の４層フォイルジャーナル空気軸受に含まれる第１フォイルアセンブリ及び第２フォイルアセンブリを示す部分断面図である。本発明の非限定的な実施形態による４層フォイルジャーナル空気軸受の正面図である。非限定的な実施形態による４層フォイルジャーナル空気軸受の第１部分を示す第１拡大図である。非限定的な実施形態による第１部分とは反対側の４層フォイルジャーナル空気軸受の第２部分を示す第２拡大図である。本発明の非限定的な実施形態による４層フォイルジャーナル空気軸受の背面図である。第２フォイルアセンブリに対する第１フォイルアセンブリの配置状態を示す等角図である。

種々の非限定的な実施形態による４層フォイル空気ジャーナル軸受は、広範囲の径方向角度に亘って加わる径方向荷重を支持するように構成される２つの二重巻付フォイルアセンブリを含む。各フォイルアセンブリは、トップフォイルと、中間フォイルと、バンプフォイルと、を含む。これらのフォイルアセンブリは、ジャーナルスリーブ内に収容され、かつ部材の周囲に巻き付けられる。トップフォイルは、他の各フォイルよりも部材に近接して配置される。軸受は、空気のような流体を利用して、部材が回転している間にその部材を支持する。当該部材が回転しているときのトップフォイルと部材との間の接触は殆ど生じない、または全く生じない。各フォイルアセンブリは、また、キーを含み、このキーは、部材の回転軸に対して径方向に延在している。これらのキーは、スリーブ内に画定されるそれぞれのキースロットまたはキー溝に収容される。各キーは、それぞれのスロットで画定される端面に接触して、それぞれのフォイルアセンブリが部材に対して回転するのを制限するように構成される。

従来の空気ジャーナル軸受は通常、非対称剛性を軸受内で提供する。例えば、従来の空気ジャーナル軸受は通常、軸受の第１部分でより低い剛性を有し、第１部分とは反対側の軸受の第２部分でより高い剛性を有する。従来の空気ジャーナル軸受とは異なり、本発明の少なくとも１つの非限定的な実施形態により提供される２つの二重巻付フォイルアセンブリは、軸受内の剛性の均一性を大幅に高めた４層フォイル空気ジャーナル軸受を形成する。このようにして、４層フォイル空気ジャーナル軸受は、負荷容量を大きくして、広範囲の径方向角度に亘って加わる荷重に耐えることができる。

次に、図１〜図４を参照すると、４層フォイル空気ジャーナル軸受（以下、４層フォイル軸受（ｑｕａｄｆｏｉｌｂｅａｒｉｎｇ）という）の非限定的かつ例示的な実施形態は、参照番号５として全体が示される。４層フォイル軸受５は、外径（ｄ１）と、外径（ｄ１）よりも短い内径（ｄ２）と、を有する（図１Ａ参照）。４層フォイル軸受５は、本明細書では、例えば航空機のエアサイクルマシンの内部に配置される回転軸のような回転機械に実装されるものとして開示されているが、当該軸受は、他の航空機用付属装置に実装することもでき、これらの航空機用付属装置として、これらには限定されないが、ターボ圧縮機、キャビン空気コンプレッサ、及びラムエアファンを挙げることができる。４層フォイル軸受５は、第１面１０ａ（前方面１０ａ）と、第２面（後方面１０ｂ）と、を含む。４層フォイル軸受５の幅（ｗ）は、第１面１０ａと第２面１０ｂとの間の距離として定義される。

４層フォイル軸受５は、第１フォイルアセンブリ１１ａと、第２フォイルアセンブリ１１ｂと、を含む。第１フォイルアセンブリ１１ａ及び第２フォイルアセンブリ１１ｂは、同じ直径を有し、互いに隣接して４層フォイル軸受５の幅（ｗ）に沿って配置される（図１Ｂ参照）。各フォイルアセンブリ１１ａ〜１１ｂは、トップフォイル１２ａ〜１２ｂと、中間フォイル１４ａ〜１４ｂと、バンプフォイル１６ａ〜１６ｂと、を含み、例えばエアサイクルマシン２０の回転軸１８のような回転部材を回転可能に支持する。トップフォイル１２ａ〜１２ｂ、中間フォイル１４ａ〜１４ｂ、及びバンプフォイル１６ａ〜１６ｂの各フォイルは、以下に更に詳細に説明するように、タブ（図４参照）及び自由端（図４）を画定する。回転軸１８は、４層フォイル軸受５の内部に配置され、通常、４層フォイル軸受５から見て時計回りに回転する。４層フォイル軸受５及び回転軸１８は、単体として形成されるジャーナルスリーブ２２内に収容され、このジャーナルスリーブ２２が外径面２４及び内径面２６を画定し、そして今度は、ハウジング３０のボア２８内に収容される。スリーブ２２は、中心回転軸線“Ａ”の周りを囲むように配置され、Ｏ−リング３２を使用して、ボア２８内に配置されるスリーブ２２を保持する。スリーブ２２は、従来の円筒形とすることができる、またはいずれかの適切な断面の形状に形成することができ、金属材料により形成することができ、これらに限定されないが、粉砕法、旋削法、及び研削法を含む公知の方法を使用して形成することができることに留意されたい。また、Ｏ−リング３２は、流体力学的流体膜ジャーナル軸受に使用される公知の従来の種類とすることができることに留意されたい。

フォイル１２ａ〜１２ｂ、１４ａ〜１４ｂ、及び１６ａ〜１６ｂは、スリーブ２２の内部に配置される。１つの実施形態によれば、トップフォイル１２ａ〜１２ｂ、中間フォイル１４ａ〜１４ｂ、及びバンプフォイル１６ａ〜１６ｂはそれぞれ、略円筒形に丸めて形成される、またはロール状に巻かれ、かつスリーブ２２のボア内に配置される薄板状材料（例えば、ニッケル系合金またはスチール）により構成される。バンプフォイル１６ａ〜１６ｂは、波形状に形成されて、作動流体または冷却流体が、例えば隣接する波形の間に形成される空間内を流れることができる。バンプフォイル１６ａ〜１６ｂは、また、スリーブ１２の内径面２６に隣接配置され、対応する屈曲端部３４ａ〜３４ｂを画定し、屈曲端部３４ａ〜３４ｂは、それぞれのバンプフォイル１６ａ〜１６ｂの隣接する略円筒形部分に対して約９０°の角度で傾斜させることができる。

第１フォイルアセンブリ１１ａは、第１キースロット３８ａ（図２参照）に係合する第１キー３６ａを含み、第２フォイルアセンブリ１１ｂは、第２キースロット３８ｂ（図３Ｂ参照）に係合する第２キー３６ｂを含む。各キー３６ａ〜３６ｂは、回転軸１８に対して径方向に延在して、スリーブ２２内に画定されるそれぞれのキースロット（またはキー溝）３８ａ〜３８ｂ内に収容される。１つの実施形態によれば、キースロット３８ａ〜３８ｂは、スリーブ２２の外径面２４と内径面２６との間に画定される壁の全厚に亘って延在する。別の実施形態によれば、キースロット３８ａ〜３８ｂは、内径から機械加工された部分的なスロットとして形成され、外径を貫通して延びない。

キースロット３８ａ〜３８ｂは、細長い矩形状を有し、かつ軸線“Ａ”に略平行に配置される。各スロット３８ａ〜３８ｂは、また、スリーブ２２の第１端部から所定の距離を置いて離間する第１端部、及びスリーブ２２の第２端部から所定の距離を置いて離間する第２端部を画定する。本実施形態の１つの変形例では、一方の距離は、他方の距離よりも長く設定されて、スロット３８ａ〜３８ｂがスリーブ２２の長さに沿って軸方向に（または長手方向に）オフセットされるようにする。４層フォイル軸受５を組み付ける際に、フールプルーフのためにスロット３８ａ〜３８ｂをこのようにオフセットして配置することができる。別の変形例では、スロット３８ａ〜３８ｂは、スリーブ２２に対して軸方向に中心づけることができる。それぞれの各バンプフォイル１６ａ〜１６ｂの屈曲端部３４ａ〜３４ｂは、径方向外側に延在してそれぞれのスロット３８ａ〜３８ｂに係合して、バンプフォイル１６ａ〜１６ｂをスリーブ２２に対して保持する。回転軸１８が回転すると、各キー３６ａ〜３６ｂは、それぞれのスロット３８ａ〜３８ｂにより画定される端面に接触するようになり、これにより４層フォイル軸受５が回転軸１８と一体に回転するのを防止する。

回転軸１８に対して４層フォイル軸受５の一部として取り付けられると、第１フォイルアセンブリ１１ａ及び第２フォイルアセンブリ１１ｂは、回転軸１８の周りに丸めて形成される、または巻き付けられる。より具体的には、トップフォイル１２ａ〜１２ｂは、回転軸１８の径方向外側に配置され、かつ中間フォイル１４ａ〜１４ｂに隣接して中間フォイル１４ａ〜１４ｂの径方向内側にそれぞれ配置され、中間フォイル１４ａ〜１４ｂは、バンプフォイル１６ａ〜１６ｂに隣接してバンプフォイル１６ａ〜１６ｂの径方向内側にそれぞれ配置される。バンプフォイル１６ａ〜１６ｂは、トップフォイル１２ａ〜１２ｂ及び中間フォイル１４ａ〜１４ｂの径方向外側に配置される。このように、バンプフォイル１６ａ〜１６ｂは、中間フォイル１４ａ〜１４ｂをトップフォイル１２ａ〜１２ｂにそれぞれ向かって付勢する。従って、トップフォイル１２ａ〜１２ｂ及び中間フォイル１４ａ〜１４ｂは、回転軸１８に対してそれぞれの位置に保持される。

トップフォイル１２ａ〜１２ｂ及び中間フォイル１４ａ〜１４ｂは、それぞれの屈曲領域４０ａ〜４０ｂで連結され、屈曲領域４０ａ〜４０ｂは、径方向外側に向かって少なくとも部分的にそれぞれのスロット３８ａ〜３８ｂ内に延在する。屈曲領域４０ａ〜４０ｂは、トップフォイル１２ａ〜１２ｂ及び中間フォイル１４ａ〜１４ｂの対応隣接する略円筒形部分に対して約９０°の角度で傾斜させることができる。本実施形態の１つの変形例では、トップフォイル１２ａ〜１２ｂ及び中間フォイル１４ａ〜１４ｂは、対向する第１部分４２ａ〜４２ｂ、及び第２部分４４ａ〜４４ｂによりそれぞれ形成される。対向する第１部分４２ａ〜４２ｂ、及び第２部分４４ａ〜４４ｂは、薄板の中央部分に位置するそれぞれの屈曲領域４０ａ〜４０ｂで連結される１個の一体部材または一体薄板を構成する。別の変形例では、トップフォイル１２ａ〜１２ｂ及び中間フォイル１４ａ〜１４ｂは、それぞれの屈曲領域４０ａ〜４０ｂで連結される別体の薄板状部材により、溶接法、ろう付け法、または他の適切な取り付け手段を使用して形成される。

第１キー３６ａで、第１トップフォイル１２ａ及び第１中間フォイル１４ａを連結させ、第２キー３６ｂで、第２トップフォイル１２ｂを第２中間フォイル１４ｂに連結させる。第１キー３６ａは、第１キースロット３８ａに係合し、第２キー３６ｂは、第２キースロット３８ｂに係合する。非限定的な実施形態によれば、第１キースロット３８ａは、第２キースロット３８ｂに対して、１８０度の角度で配置される。各フォイルアセンブリ１１ａ〜１１ｂは、約１（すなわち、１は長さに対応する）〜２（すなわち、２は直径に対応する）の長さ対直径アスペクト比をそれぞれ有する。すなわち、４層フォイル軸受５は、１〜２のＬ／Ｄアスペクト比を有し、かつ同じスリーブ２２内に詰め込まれる２つのフォイルアセンブリ１１ａ〜１１ｂを有する。このように、フォイルアセンブリ１１ａ〜１１ｂは、４層フォイル軸受５の全周に沿って加わる軸方向荷重に反応して作用するように構成される。互いに反対側に位置するキー３６ａ〜３６ｂ／スロット３８ａ〜３８ｂをそれぞれ有する第１及び第２フォイルアセンブリ１１ａ〜１１ｂは、剛性の非対称性を打ち消して、４層フォイル軸受５内の剛性の均一性を大幅に向上させる。従って、４層フォイル軸受５は、負荷容量が大きいので、広範囲の径方向角度に亘って加わる荷重に耐えることができる。

空気は、中間フォイル１４ａ〜１４ｂとバンプフォイル１６ａ〜１６ｂとの間にそれぞれ画定される流路４６ａ〜４６ｂを通してそれぞれ流れ、バンプフォイル１６ａ〜１６ｂとスリーブ２２との間にそれぞれ画定される流路４８ａ〜４８ｂを通してそれぞれ流れる。空気は、熱エネルギーを４層フォイル軸受５から取り除く。空気は、また、トップフォイル１２と回転軸１８との間に画定される領域に隙間５０ａ〜５０ｂを介して流れる。より具体的には、回転軸１８は、機械２０が作動すると回転する。回転軸１８が回転すると、空気がクッション（多くの場合、“空気軸受”または“空気フィルム”という）５２を形成し、クッション５２が回転軸１８を、回転軸１８が回転速度で回転している状態で支持する。特に、回転により空気がトップフォイル１２と回転軸１８との間の領域で加圧されて、トップフォイル１２ａ〜１２ｂを回転軸１８から径方向に離れるように押し広げる。次に、回転軸１８は、回転軸１８が圧縮空気により支持されている状態で回転する。回転軸１８が回転軸１８の回転速度で回転しているときには、トップフォイル１２ａ〜１２ｂと回転軸１８との間の接触は殆ど生じない、または全く生じない。しかしながら、機械２０が正常に動作している間の偶発的な接触により、トップフォイル１２ａ〜１２ｂと回転軸１８との間の接触が、始動時及び遮断時のような比較的低い回転速度になっているときに起きてしまう可能性もある。

本実施形態の変形例の１つでは、回転軸１８は、ベント側の楔状空間内に回転する。フォイル１２ａ〜１２ｂ、１４ａ〜１４ｂ、及び１６ａ〜１６ｂの丸み半径は、例えばベント側で約０．０２０“（０．５０８ｍｍ）であり、約０．０４０”（１．０１６ｍｍ）である反対側のフォイル１２ａ〜１２ｂ、１４ａ〜１４ｂ、及び１６ａ〜１６ｂの丸み半径の半分未満である、または半分に略等しい。また、ベント側のフォイル１２ａ〜１２ｂ、１４ａ〜１４ｂ、及び１６ａ〜１６ｂは、反対側のフォイル１２ａ〜１２ｂ、１４ａ〜１４ｂ、及び１６ａ〜１６ｂよりも低い（それぞれのスロット３８ａ〜３８ｂの端縁に近い方を基準にして）位置に位置する。このようにして、流体力学的空気膜５２が形成される。

本実施形態の特定の１つの変形例、または複数の変形例では、中間フォイル１４ａ〜１４ｂにはコーティングを施さない（以下に詳細に説明する）。別の変形例では、回転軸１８に曝される方のトップフォイル１２ａ〜１２ｂの径方向内側表面を、適切な乾燥被膜潤滑剤でコーティングする。このような潤滑剤を使用すると、回転軸１８が回転速度に加速されているときに、回転速度から減速しているときに、停止するときに、及び／または機械２０が正常に動作している間にトップフォイル１２ａ〜１２ｂに偶発的に接触するときに、回転軸１８により生じる摩擦を低減することができる。

上に説明した種々の非限定的な実施形態によれば、２つの二重巻付フォイルアセンブリ１１ａ〜１１ｂは、剛性の対称性を４層フォイル軸受５内で確保する。４層フォイル軸受５の負荷容量を高める別の方法では、トップフォイル１２ａ〜１２ｂの剛性を高めて、トップフォイル１２ａ〜１２ｂの変形が、空気膜５２の厚さと比較して小さくなるようにする。そうでなければ、例えば変形が空気膜５２の厚さと略等しいことにより、空気膜５２の最大圧力によってバンプフォイル１６ａ〜１６ｂのそれぞれの隣接する接触線の間に画定される谷部が押しつぶされて、これにより、４層フォイル軸受５の負荷容量が制限されてしまう。非限定的な実施形態によれば、トップフォイル１２ａ〜１２ｂの厚さは約０．００３”（０．０７６２ｍｍ）〜約０．００４”（０．１０１６ｍｍ）であり、バンプフォイル１６ａ〜１６ｂのピッチは、約０．１８６”（４．７２４４ｍｍ）〜約０．１２５”（３．１７５ｍｍ）であり、変形を大幅に小さくすることができる。

４層フォイル軸受５の負荷容量を高める別の方法では、トップフォイル１２ａ〜１２ｂのコーティングまたは表面の仕上げ時間を小さくする。負荷容量にほぼ等しい荷重が掛かると、空気膜５２の厚さは、表面の粗さ程度になる。許容できる最大の表面仕上げ粗さを小さくすることにより、空気膜５２を形成できなくしてしまう表面バラツキが小さくなり、従って４層フォイル軸受５の負荷容量が大きくなる。本実施形態の変形例の１つでは、トップフォイル１２ａ〜１２ｂの許容できる最大の表面仕上げ粗さは約１２Ｒａであり、回転軸１８の表面仕上げ粗さは約４Ｒａである。

４層フォイル軸受５の負荷容量を高める別の方法では、中間フォイル１４ａ〜１４ｂの厚さバラツキを小さくする。中間フォイル１４ａ〜１４ｂのコーティングを無くして、中間フォイル１４ａ〜１４ｂの厚さバラツキを小さくするが、この厚さバラツキは、コーティングを無くさない場合には、コーティングに起因して発生し、“荷重撓み”変動となって現われることになる。本実施形態の変形例の１つでは、中間フォイル１４ａ〜１４ｂのコーティングを無くして、合計厚さバラツキが約０．０００８”（０．０２０３２ｍｍ）となるようにする。このようにして、トップフォイル１２ａ〜１２ｂと中間フォイル１４ａ〜１４ｂとの間の摩擦係数を大きくして、“クーロン（Ｃｏｕｌｏｍｂ）”減衰をより大きくし、かつ４層フォイル軸受５がＡＣＭと略同期して振動する現象を低減することができる。

４層フォイル軸受５の負荷容量を高める別の方法では、４層フォイル軸受５に与える予負荷を小さくする。荷重撓みが少ない（小さくなる）と、４層フォイル軸受５の負荷容量が小さくなる。本実施形態の変形例の１つでは、約＋／−１２ｌｂｓの荷重が掛かる場合、許容できる撓み量は約０．００３”（０．０７６２ｍｍ）〜約０．００４”（０．１０１６ｍｍ）である。

次に、図４を参照するに、第１フォイルアセンブリ１１ａに対する第２フォイルアセンブリ１１ｂの配置が、非限定的な実施形態に従って図示されている。第２フォイルアセンブリ１１ｂは、該当する第２キースロット３８ｂ内に配置される第２キー３６ｂを含む様子が示されている。従って、４層フォイル軸受５が回転軸（図４には図示せず）と一体に回転するのを防止している。第１フォイルアセンブリ１１ａは、第２フォイルアセンブリ１１ｂに、４層フォイル軸受５の幅（ｗ）に沿って位置合わせされる。

非限定的な実施形態によれば、各フォイルアセンブリ１１ａ〜１１ｂの幅は、４層フォイル軸受５の直径（ｗ）の半分である。すなわち、第１フォイルアセンブリ１１ａの幅はｗ／２であり、かつ第２フォイルアセンブリ１１ｂの幅はｗ／２である。このように、第１及び第２フォイルアセンブリの合計幅は、４層フォイル軸受５の幅（ｗ）に略一致する。図４に示すように、例えば４層フォイル軸受５は、２”（２インチ：５．０８ｃｍ）の幅（ｗ）を有する。従って、第１フォイルアセンブリ１１ａ及び第２フォイルアセンブリ１１ｂはそれぞれ、１”（２．５４ｃｍ）の幅を有する。

第１フォイルアセンブリ１１ａ及び第２フォイルアセンブリ１１ｂはそれぞれ、一対のフォイルタブ５４ａ〜５４ｂを含む。図４に示す第２フォイルアセンブリを参照するに、フォイルタブ５４ａ〜５４ｂは、トップフォイル１２ｂの自由端５６ｂに形成される。第２フォイルアセンブリ１１ｂのタブ５４ａ〜５４ｂが図４に示されているが、第１フォイルアセンブリ１１ａは、第２フォイルアセンブリ１１ｂに含まれるフォイルタブ５４ａ〜５４ｂと同様のフォイルタブを含んでいることを理解されたい。

図４に図示する第２フォイルアセンブリ１１ｂを参照し続けると、第１幅（ｗ_t1）を有する第１切り欠き部が、第１キー３６ｂの端部に形成され、第２幅（ｗ_t2）を有する第２切り欠き部が、キー３６ｂの反対側の端部に形成される。第１及び第２切り欠き部は、第１及び第２フォイルタブ５４ａ〜５４ｂの形状にそれぞれ一致する形状を有することができる。更に、第１及び第２バンプフォイル切り欠き部を、バンプフォイル１６ｂの反対側の端縁に形成することができる。これらのバンプフォイル切り欠き部は、トップフォイル１２ｂの第１及び第２切り欠き部の形状に一致する形状を有することができる。このように、第１タブ５４ａは、キー３６ｂの外側端縁、及び第１バンプフォイル切り欠き部の両方に係合することができ、第２タブ５４ｂは、キー３６ｂの内側端縁、及び第２バンプフォイル切り欠き部の両方に係合することができる。４層フォイル軸受５が完全に組み付けられると、フォイルタブ５４ａ〜５４ｂは“直線状の”形態に保持されて、両方のフォイルタブ５４ａ〜５４ｂが、トップフォイル１２ｂの略円筒形をほぼ保持するようになる。この“直線状の”フォイルタブ形態により、４層フォイル軸受５を製造して組み付けるときにフォイルタブ５４ａ〜５４ｂを永久的に湾曲させる必要を無くすことができ、これにより、製造作業及び組み付け作業の複雑さを低減することができるので、コストを低減することができる。

フォイルタブ５４ａ〜５４ｂが、トップフォイル１２ｂの切り欠き部に、第１キー３６ｂの両側端部で挿入される場合、トップフォイル１２ｂを軸方向に移動させる傾向があるねじれ（ｓｋｅｗｉｎｇｆｏｒｃｅｓ）がフォイルタブ５４ａ〜５４ｂに作用して、フォイルタブ５４ａ〜５４ｂが第１キー３６ｂのそれぞれの係合端縁に係合するようになる。このようにして、フォイルタブ５４ａ〜５４ｂは、キー３６ｂが該当するキースロット３８ｂに係合するので、ねじれ移動が抑制される。フォイルタブ５４ａと５４ｂとの間で、かつこれらの切り欠き部の内部で係合が行われると、トップフォイル１２ｂの自由端５６ｂのねじれを抑制する、または無くすことができることにより、４層フォイル軸受５の所望の動作を保持し易くすることができる。フォイルタブ５４ａと５４ｂとの間で、かつこれらの切り欠き部の内部で係合接触が、キー３６ｂの屈曲領域で起こり得ることにより、例えば４層フォイル軸受５で支持される回転部材にフォイルタブ５４ａ〜５４ｂから加わるトルクを低減する、またはゼロにすることができる。これらの切り欠き部の寸法、特に軸方向の寸法は、フォイルタブ５４ａ〜５４ｂの寸法よりも若干大きくして、隙間をこれらの構造の間に、適切に小さい組み付け許容誤差で形成することができることに留意されたい。更に、切り欠き部がバンプフォイル１６ｂに形成される場合、フォイルタブ５４ａ〜５４ｂは、これらのバンプフォイル切り欠き部の内部に更に延在させることができ、フォイルタブ５４ａ〜５４ｂを、ジャーナルスリーブの内径面に対して剥き出しにして、これらのフォイルタブと内径面との接触を可能にすることができる。

本発明について、限られた数の実施形態のみに関連して詳細に説明してきたが、本発明は、開示されるこのような実施形態に限定されないことを容易に理解できるであろう。限定されるのではなく、本発明は、変更することにより、これまで説明されず、かつ本発明の思想及び範囲と同等の任意の数の変形、変更、代替、または等価的な配置を組み込むことができる。また、本発明の種々の非限定的な実施形態について説明してきたが、本発明の態様は、記載のこれらの実施形態のうちの幾つかの実施形態しか含んでいない可能性があることを理解されたい。従って、本発明は、これまでの説明から限定的であると捉えられてはならず、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。

Claims

内側表面を画定する内周面を有するジャーナルスリーブ（２２）と、
前記ジャーナルスリーブ（２２）の前記内側表面に接続される第１キー（３６ａ）を含む第１フォイルアセンブリ（１１ａ）と、
前記ジャーナルスリーブ（２２）の前記内側表面に接続される第２キー（３６ｂ）を含む第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）と、
を備え、
前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）および前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）は同じ直径を有し、前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）の幅および前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）の幅がフォイルジャーナル空気軸受（５）の幅方向に沿って互いに隣接して整列するように配置され、
前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）および前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）は、それぞれ、
トップフォイル（１２ａ，１２ｂ）と、
前記トップフォイル（１２ａ，１２ｂ）に連結され、かつ前記トップフォイル（１２ａ，１２ｂ）よりも径方向外側に配置される中間フォイル（１４ａ，１４ｂ）と、
前記ジャーナルスリーブ（２２）よりも径方向内側に配置されるバンプフォイル（１６ａ，１６ｂ）と、
を有し、
前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）は、前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）の前記第２キー（３６ｂ）とフォイルジャーナル空気軸受（５）の幅方向にオーバーラップし、前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）は、前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）の前記第１キー（３６ａ）とフォイルジャーナル空気軸受（５）の幅方向にオーバーラップし、
空気が、前記中間フォイル（１４ａ，１４ｂ）と前記バンプフォイル（１６ａ，１６ｂ）との間にそれぞれ画定される流路（４６ａ，４６ｂ）を通してそれぞれ流れ、前記バンプフォイル（１６ａ，１６ｂ）と前記ジャーナルスリーブ（２２）との間にそれぞれ画定される流路（４８ａ，４８ｂ）を通してそれぞれ流れ、
前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）および前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）は、それぞれ、前記トップフォイル（１２ａ，１２ｂ）の自由端に形成された一対のフォイルタブ（５４ａ，５４ｂ）を有し、前記フォイルタブ（５４ａ，５４ｂ）は、前記第１キー（３６ａ）および前記第２キー（３６ｂ）の外側端縁および内側端縁に設けられた第１キー切り欠き部および第２キー切り欠き部と、前記バンプフォイル（１６ａ，１６ｂ）の外側端縁および内側端縁に設けられた第１バンプフォイル切り欠き部および第２バンプフォイル切り欠き部との双方に係合する、フォイルジャーナル空気軸受（５）。
前記第１キー（３６ａ）は前記内側表面の第１部分に接続され、前記第２キー（３６ｂ）は、前記第１部分とは異なる前記内側表面の第２部分に接続される、請求項１に記載のフォイルジャーナル空気軸受（５）。
前記ジャーナルスリーブ（２２）は更に、前記内側表面の前記第１部分に形成される第１キースロット（３８ａ）と、前記内側表面の前記第２部分に形成される第２キースロット（３８ｂ）と、を含み、前記第１キースロット（３８ａ）は前記第２キースロット（３８ｂ）に対して周方向にオフセットされている、請求項２に記載のフォイルジャーナル空気軸受（５）。
前記第１キー（３６ａ）が前記第２キー（３６ｂ）に対してオフセットされるように、前記第１キー（３６ａ）が前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）から径方向に延在して前記第１キースロット（３８ａ）に係合し、前記第２キー（３６ｂ）が前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）から径方向に延在して前記第２キースロット（３８ｂ）に係合する、請求項３に記載のフォイルジャーナル空気軸受（５）。
前記第２キースロット（３８ｂ）は、前記第１キースロット（３８ａ）から１８０度の位置に位置する、請求項４に記載のフォイルジャーナル空気軸受（５）。
前記トップフォイル（１２ａ，１２ｂ）は、前記中間フォイル（１４ａ，１４ｂ）に連結されている、請求項１に記載のフォイルジャーナル空気軸受（５）。
前記第１キー（３６ａ）は、前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）の前記トップフォイル（１２ａ，１２ｂ）と前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）の前記中間フォイル（１４ａ，１４ｂ）を連結させ、前記第２キー（３６ｂ）は、前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）の前記トップフォイル（１２ａ，１２ｂ）と前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）の前記中間フォイル（１４ａ，１４ｂ）を連結させる、請求項１に記載のフォイルジャーナル空気軸受（５）。
回転軸（１８）と、
前記回転軸（１８）を回転させるように構成され、請求項１〜７のいずれかに記載のフォイルジャーナル空気軸受（５）と、を備え、
前記ジャーナルスリーブ（２２）は、該ジャーナルスリーブ（２２）と前記回転軸（１８）との間にフォイルチャンバを画定するように前記回転軸（１８）の外側表面に隣接して配置され、
前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）は、前記フォイルチャンバに配置され、
前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）は、前記フォイルチャンバに配置され、
前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）および前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）は、前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）の幅および前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）の幅が前記フォイルジャーナル空気軸受（５）の幅方向に沿って互いに隣接して整列するように配置され、
前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）および前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）は、それぞれ、
トップフォイル（１２ａ，１２ｂ）と、
前記トップフォイル（１２ａ，１２ｂ）に連結され、かつ前記トップフォイル（１２ａ，１２ｂ）よりも径方向外側に配置される中間フォイル（１４ａ，１４ｂ）と、
前記ジャーナルスリーブ（２２）よりも径方向内側に配置されるバンプフォイル（１６ａ，１６ｂ）と、
を有し、
前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）は、前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）の前記第２キー（３６ｂ）と前記フォイルジャーナル空気軸受（５）の幅方向にオーバーラップし、前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）は、前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）の前記第１キー（３６ａ）と前記フォイルジャーナル空気軸受（５）の幅方向にオーバーラップし、
空気が、前記中間フォイル（１４ａ，１４ｂ）と前記バンプフォイル（１６ａ，１６ｂ）との間にそれぞれ画定される流路（４６ａ，４６ｂ）を通してそれぞれ流れ、前記バンプフォイル（１６ａ，１６ｂ）と前記ジャーナルスリーブ（２２）との間にそれぞれ画定される流路（４８ａ，４８ｂ）を通してそれぞれ流れ、
前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）および前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）は、それぞれ、前記トップフォイル（１２ａ，１２ｂ）の自由端に形成された一対のフォイルタブ（５４ａ，５４ｂ）を有し、前記フォイルタブ（５４ａ，５４ｂ）は、前記第１キー（３６ａ）および第２キー（３６ｂ）の外側端縁および内側端縁に設けられた第１キー切り欠き部および第２キー切り欠き部と、前記バンプフォイル（１６ａ，１６ｂ）の外側端縁および内側端縁に設けられた第１バンプフォイル切り欠き部および第２バンプフォイル切り欠き部との双方に係合する、回転コンポーネント。
前記第１キー（３６ａ）は、前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）の前記トップフォイル（１２ａ，１２ｂ）と前記第１フォイルアセンブリ（１１ａ）の前記中間フォイル（１４ａ，１４ｂ）を連結させ、前記第２キー（３６ｂ）は、前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）の前記トップフォイル（１２ａ，１２ｂ）と前記第２フォイルアセンブリ（１１ｂ）の前記中間フォイル（１４ａ，１４ｂ）を連結させる、請求項８に記載の回転コンポーネント。