JP7338537B2 - スラストフォイル軸受 - Google Patents
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Description
図1中、符号1は回転軸(シャフト)、符号2は回転軸の先端部に設けられたインペラ、符号3は本開示に係るスラストフォイル軸受である。
図2は、本開示の第1実施形態に係るスラストフォイル軸受3を示す側面図である。
スラストフォイル軸受3は、図2に示すように、スラストカラー4を挟んで両側に一対で設けられている。これら一対のスラストフォイル軸受3は、共に同じ構成となっている。スラストフォイル軸受3は、トップフォイル10と、フォイル構造体20と、ベースプレート30と、を備える。
スラストフォイル軸受3は、図2に示すように、スラストカラー4を挟んだ両側に設けている。そのため、回転軸1の軸方向両側の移動を抑制できる。
次に、本開示の第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図3に示すように、第2実施形態のトップフォイル10は、6枚のトップフォイル片11を備えている。なお、トップフォイル片11は、図3に示す6枚の構成に限定されるものではない。
これらの図に示すように、トップフォイル支持部22は、スリット21aを介して厚みが段階的に変動している。
図7に示すように、ベースプレート30の凹部30cには、冷却流体の放出孔30dが形成されている。この構成によれば、トップフォイル10及びフォイル構造体20を軸方向外側から冷却できる。
図8に示すように、ベースプレート30の凹部30cには、スペーサ31が配置されている。スペーサ31は、凹部30cの底の全面に配置され、凹部30cの軸方向深さを調整する。なお、スペーサ31は、凹部30cの底の一部のみ浅くする構成であっても構わない。この構成によれば、大きな外乱などによって軸受荷重が大きくなった際、トップフォイル10及びフォイル構造体20の過大な変位を抑制できる。
次に、本開示の第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
これらの図に示すように、第3実施形態のスラストフォイル軸受3は、トップフォイル10だけでなく、スペーサ50及びフォイル構造体20も挿通孔30aの周囲に環状に配置可能な全周一体化構造を有している。
図12に示すように、トップフォイル10は、周方向に配列された複数のトップフォイル片11と、複数のトップフォイル片11を径方向外側で環状に接続する環状接続部12と、を有している。上述したようにトップフォイル片11は、パッド部11aと、曲げ部11bと、延伸部11cと、を有している。また、延伸部11c以外の箇所においては、トップフォイル片11と環状接続部12との間にスリット13が形成されている。
図13に示すように、スペーサ50は、周方向に配列された複数のスペーサフォイル片51と、複数のスペーサフォイル片51を径方向外側で環状に接続する環状接続部52と、周方向で隣り合うスペーサフォイル片51の間の周方向位置において環状接続部52から径方向内側に延伸するフォイル押え片53と、を有している。
図14に示すように、一層目の板状部材21Aは、周方向に配列された複数のトップフォイル支持部22と、複数のトップフォイル支持部22を径方向外側で環状に接続する環状接続部23と、を有している。
図15に示すように、二層目の板状部材21Bは、上述した一層目の板状部材21Aと同様に、周方向に配列された複数のトップフォイル支持部22と、複数のトップフォイル支持部22を径方向外側で環状に接続する環状接続部23と、を有している。
図16に示すように、三層目の板状部材21Cは、上述した一層目の板状部材21A及び二層目の板状部材21Bと同様に、周方向に配列された複数のトップフォイル支持部22と、複数のトップフォイル支持部22を径方向外側で環状に接続する環状接続部23と、を有している。
図17に示すように、ベースプレート30は、回転軸1が挿通される挿通孔30aと、挿通孔30aの軸方向に直交する方向に広がる平坦面30bと、平坦面30bに周方向に配列された複数の凹部30cと、を有している。
次に、本開示の第4実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
これらの図に示すように、第4実施形態のスラストフォイル軸受3は、トップフォイル10、スペーサ50及びフォイル構造体20が全周一体化構造を有すると共に、フォイル構造体20が径方向内側に延伸する片持ち支持構造を有している。
図24に示すように、一層目の板状部材21Aのトップフォイル支持部22には、周方向内側の端縁から周方向外側の端縁に向かい径方向に延伸する複数のスリット21a(上述した図6に示すスリット21aと同様)が形成されている。周方向で隣り合うトップフォイル支持部22の間には、スリット21c(上述した図6に示すスリット21cと同様)を介してベースプレート30の平坦面30b上に支持される被支持部24が形成されている。
図25に示すように、二層目の板状部材21Bのトップフォイル支持部22は、1つのスリット21aによって2つの帯体に分岐している。なお、二層目の板状部材21Bのトップフォイル支持部22は、一層目の板状部材21Aのトップフォイル支持部22の3つの帯体うち、周方向一方側に配置された帯体を無くした形状とも言える。
図26に示すように、三層目の板状部材21Cのトップフォイル支持部22は、スリット21aが形成されておらず、1つの帯体として変形できるようになっている。なお、三層目の板状部材21Cのトップフォイル支持部22は、二層目の板状部材21Bのトップフォイル支持部22の2つの帯体うち、周方向一方側に配置された帯体を無くした形状とも言える。また、三層目の板状部材21Cのトップフォイル支持部22は、一層目の板状部材21Aのトップフォイル支持部22の3つの帯体うち、周方向一方側と周方向中央に配置された2つの帯体を無くした形状とも言える。
これらの図に示すように、第4実施形態の一変形例に係るスラストフォイル軸受3は、トップフォイル10、スペーサ50及びフォイル構造体20が全周一体化構造を有すると共に、フォイル構造体20が2枚の板状部材21D,21Eによって形成されている。
3 スラストフォイル軸受
10 トップフォイル
20 フォイル構造体
21 板状部材
21a スリット
22 トップフォイル支持部
30 ベースプレート
30a 挿通孔
30b 平坦面
30c 凹部
50 スペーサ
Claims (9)
- シャフトが挿通される挿通孔を有するベースプレートと、
前記挿通孔の周囲に配置されたトップフォイルと、
前記トップフォイルを片持ち支持するフォイル構造体と、を有する、スラストフォイル軸受。 - 前記ベースプレートは、前記トップフォイルと前記挿通孔の軸方向で対向する平坦面に凹部を有し、
前記フォイル構造体は、前記凹部の上で、前記トップフォイルを片持ち支持する、請求項1に記載のスラストフォイル軸受。 - 前記フォイル構造体は、前記挿通孔の周方向及び径方向の少なくともいずれか一方において厚みが変動するトップフォイル支持部を有する、請求項1または2に記載のスラストフォイル軸受。
- 前記トップフォイル支持部は、前記周方向において、前記シャフトの回転方向下流側に向かうに従って厚みが大きくなる、請求項3に記載のスラストフォイル軸受。
- 前記トップフォイル支持部は、前記径方向外側に向かうに従って厚みが大きくなる、請求項3または4に記載のスラストフォイル軸受。
- 前記トップフォイル支持部は、スリットを介して厚みが段階的に変動している、請求項3~5のいずれか一項に記載のスラストフォイル軸受。
- 前記トップフォイルと前記フォイル構造体との間に介在するスペーサを有する、請求項1~6のいずれか一項に記載のスラストフォイル軸受。
- 前記フォイル構造体は、前記挿通孔の軸方向において重なった複数の板状部材によって形成されている、請求項1~7のいずれか一項に記載のスラストフォイル軸受。
- 前記トップフォイル及び前記フォイル構造体の少なくともいずれか一方は、前記挿通孔の周囲に環状に配置可能な全周一体化構造を有する、請求項1~8のいずれか一項に記載のスラストフォイル軸受。
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