JPS61103010A - フオイル軸受とその製造方法 - Google Patents

フオイル軸受とその製造方法

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JPS61103010A
JPS61103010A JP22199084A JP22199084A JPS61103010A JP S61103010 A JPS61103010 A JP S61103010A JP 22199084 A JP22199084 A JP 22199084A JP 22199084 A JP22199084 A JP 22199084A JP S61103010 A JPS61103010 A JP S61103010A
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JP
Japan
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metal thin
thin film
bearing
bearing surface
reference rod
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JP22199084A
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English (en)
Inventor
Hiromasa Fukuyama
寛正 福山
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/024Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with flexible leaves to create hydrodynamic wedge, e.g. radial foil bearings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、フォイル軸受およびその製造方法に関し、
とくべ、フォイル軸受の可撓性金禎薄膜の軸受面として
、回転軸よりも軸受すき間だけ大径の基準棒の周面に沿
った形状の軸受面を熱処理により転写して形成し、所定
の回転軸に金属薄膜の軸受面を組付けることにより、起
動トルクおよび回転トルクを小さくするとともに、高速
回転性゛ 能を高くするものである。
〔従来の技術〕
従来、動圧形ラジアル気体軸受としては、回転軸の周り
をアルミ、ステンレス鋼等の金属薄膜により包囲して支
持するようにしたフォイル軸受が知られている。このよ
うなフォイル軸受は、金属薄膜のもつ可撓性により、弾
性支持機能に優れ、熱変形耐性も高いという他種の気体
軸受では得ら′れない多くの利点を有している。
而して、このフォイル軸受には、金属薄膜の曲げ剛性を
利用する形式のものと、金属薄膜の張力を利用する形式
のものとがある。
〔発明が解決しようとしている問題点〕前記の従来技術
のうち、曲げ剛性形のフォイル軸受として、多葉形、ハ
イトレシル形等があるが、これらは、いずれもプレス成
形された複数葉の金属薄膜を組合わせてハウジングに固
定し、その1     曲げ剛性により回転軸を支持す
るように構成されており、起動トルクは張力に較べると
小さいが、複数葉の金属薄膜が夫々独立した動きをする
ため、有効な気体膜を形成するのに必要な軸受すき間精
度の高い軸受面を確保することが用難であり、金属薄膜
と回転軸との間に大きな接触圧が作用しやすく、大きな
回転トルクが必要となり、高速回転性能の点でも十分な
機能を発揮しないという欠点がある。
この発明は、従来の曲げ剛性形のフォイル軸受における
上記の欠点を除去しようとするものである。
而して、この発明の目的は、起動時および回転時のトル
クが小さく、高速回転性能に優れた曲げ剛性形のフォイ
ル軸受を提供することにあり、また、この発明の目的は
、上記フォイル軸受の金属薄膜の軸受面を熱処理によっ
て成形する製造方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
前記のような問題点を解決するために、この発明は、次
のような手段を提供する。
すなわち、例えば図に示すように、一枚ないし複数枚の
可撓性の金属薄膜3と、咳金属薄膜の少なくとも1個所
で前記金属薄膜に接合する金属薄膜支持部材2と、該支
持部材が空付けられる外枠lとからなるフォイル軸受A
において、前記−金属薄膜の軸受面となる内径が熱処理
による転写成形によって所望の寸法形状に仕上げられて
いることを特徴としたフォイル軸受を第1発明とし、さ
らに、一枚ないし複数枚の可撓性の金属薄膜3と、該金
属薄膜の少なくとも1個所で前記金属薄膜に接合する金
属薄膜支持部材2と、該支持部材が取付けられる外枠l
とからなるフォイル軸受人を製造する方法において、前
記回転軸よりも所定の軸受すき間S相当分だけ大径の軸
受面対応部5Lを持つ基準棒5を、前記可撓性の金属薄
膜3が前記回転軸を包囲する域内に挿入し、前記基準棒
によって、基準棒の軸受面対応部を前記金属薄膜に圧接
し、この状態を維持したまま熱処理炉内において加熱し
た後に冷却して、基準棒5に圧接された金属薄膜の軸受
面31に前記基準棒の川面に沿った形状の軸受面を永久
変形の形で転写して形成することを特徴とするフォイル
軸受の製造方法を第2発明とする。
〔作 用〕
上記手段によれば、前記金属薄)換に、回転軸よりも所
定の軸受すき間相当分だけ大径の軸受面を熱処理により
成形し、且つ前記金属薄膜の少なくとも1個所で前記金
属薄膜に接合した状態で、前記支持部材を外枠&l付け
て、前記金属薄膜の軸におけるトルクがきわめて小さく
なるだけでなく、軸受すき間精度の高い軸受面が形成さ
れる。また、既存の熱処理炉をそのまま使用して、一般
の熱処理方法と同様の方法によって、フォイル軸受が製
造できる。
〔実施例〕
以下に、この発明の実施例を、図面を参照して説明する
第1図は、この発明のフォイル軸受の第り実施例を示す
横断面図である。このフォイル軸受入の構造として、1
は円筒形状をした室状の外枠で、該外枠の内周面12と
は連絡部13で連通し、軸方向に穿設された支持部材溶
接部11を円周方向3側所に有する。2は前記取付穴よ
り僅か忙小径の金属薄膜の支持部材、3は該支持部材に
適宜な方法で接合された金属薄膜で、しかも該金属薄膜
は前記支持部材の接合個所より両刀向に略等長で、外枠
の内周面と基準棒との間で圧接されて後述する熱処理に
よって軸受面対応部の形状に永久変形を起こして成形さ
れているために、前記外枠の内周面12に沿って延在し
ており、ざらに夫々の前記支持部のすきまをもって重な
り合うような配列に卆りつけられている。そして、重な
り合った金属薄膜の最も内側の直径寸法は回転軸4の直
径とは所定、、(0すきま8″″′組立1らtL6J″
″む″゛机次第2図ないし第4図は、前記第1実施例の
)電子ビーム溶接、レーザ溶接部等によって固定して接
合体Bとし、次に、第3図に示すごとき外枠1に、第2
図の工程で得られた金属薄膜3と支持部材2の接合完了
したもの、すなわち、接合体Bを夫々の金属薄膜が相互
に重なり合うように3個所取付け、さらに第4図の斜ネ
ー1図に示すごと(外まが残存するように選定された寸
法の基準棒5を前記金属薄膜が回転軸を包囲する域内に
挿入して金属薄膜を内聞面12と前記基準棒によって挟
みこんで組立体Cの状態にする。
このとき、金属薄膜3は内周面12と基準棒外聞面51
との間で密着状態で挟まれ、金属薄膜の基準棒に当接す
る面とその反対面、すなわち交付部材を接合した面は、
基準棒と前記内周面との間で圧接状態となる。基準棒先
端部は、挿入を容易にするためにテーパ面52となって
いる。
この組立体Cを熱処理炉内に挿入し、一定時間加熱して
保持する。
加熱温度は金属Hp%のN種の固溶化処理温度に近い温
度まで上昇させる。所定の加熱時間が経過した後に徐冷
する。前記の加熱処理は、金属薄膜の表面に酸化スケー
ルが耐着するのを防止するため、真空中もしくは窒素ガ
スその他の中性ガス雰囲気中で行うのが望ましい。
れて永久変形するため、金属薄膜の基準棒に当接する面
は軸受面31として、基準棒と同一径の軸受面が転写さ
れて形成されることになる。熱処理終了後、基準棒を引
抜いて、前記組立体Cから除去すると、金属薄膜3は僅
かなスプリングバックで夫々型なり合う部分に微少なす
きまを生じるが、全体として金属薄膜3には回転軸の直
径よりすきま8分だけ大きい直径の軸受面31が形成さ
れたことになる。
尚、この軸受が使用される雰囲気が高温である場合には
、熱処理は溶体化処理温間まで温度を上げる熱処理後、
サブゼロ処理を行ない、その後鍋もどし処理を行えば金
属薄膜に経時変形がなくなり符号は同一部品について第
t’4例と同一符号を与え説明は省略する。
第5図において、外枠内周面の同長よりわずかに長い一
枚の長方形をした金属薄膜3の一端および金属薄膜を略
3等分する他の2個所に支持部材2を溶接等によって固
定して金属薄膜の他の一端を非溶接部とした接合体Bと
し、前記第1実施例と同様に外枠に重付けて金属薄膜の
非溶接端を支持部材溶接部の軸受面側にオーバラップさ
せ、その後に基準棒を挿入して熱処理をすると、第6図
に示すごときフォイル軸受入が得られる。この場合、支
持部材2の間隔は一定であり、又、外枠の取付穴11の
位置も一定であるから、基準棒を挿入して、基準棒と金
例薄膜を圧接しても、その反対面は外枠内情面12と接
することはないので、外枠内情面の寸法哨度、形状を厳
密に管理する必要がなく、基準棒のみで軸受面31を形
成することが出来る。
そのため、軸受面31け第6図の点線として示す金属薄
膜の形状から基草棒の圧接によって、円弧部付に固定し
た情造であって、前記支持部材を外枠1の支持穴11に
重付け、連絡部13を通って外枠の内周面に沿うよ5 
IL少くとも2重に、かつ金属@g間に僅かなすき間を
もって延在しており、第1実州例と同様な熱処理方法に
よって軸受面を成プ    形することによって、この
フォイル軸受を得ることが出来る。
第8図およびi’* 9図はこの発明の第4実施例であ
り、\一枚の長方形をし、かつ外枠の内用面の同長より
僅か罠長い金綱薄嘆3の一端および金属薄膜を長手方向
に3等分する他の2個所において、支持部材2と、支持
部材とは反対面でかつ支持部材の相当位置に、前記金属
薄膜3の支持部材間隔と略同じ長さの金J11i薄li
!!!32を:号枚夫々@接等にて一端を固着して接合
体Bとtc L、第1実施例と同様な方法にて′熱処理
を行って、M9邸IK示すようなフォイル軸受Aとした
ものである。
この場合は、第2実施例と同様に外枠内情面の寸法精度
、形状を管理する必要がないことは勿論、さらに各支持
部材間にもう一枚の金!lti?膜3′:!を設けてい
るので、全脂R膜が二層になり吸擾機能持部材2の夫々
平面部の反対側に所定の長さの長方形の金属薄膜3を、
所定の間隔に支蒋部材2を離隔して溶接し、さらに一方
の支持部材に対応する位#に、長さの異なる金属薄膜3
2.33を一端開放の形で全体にわたって37#になる
ように溶接して1ぜ合体Bとなし、第11図に示すごと
く円周方向に3個所で内幅側に向って間隔が狭ばまるよ
5なスリッ) 14と柱部15を交互に配置した筒状の
外枠lの前記スリットの両側面141.142(いわゆ
る柱部15の四面)K、接合体BKおける前記支持部材
の平面部21を当接して組立体となし、この状態で基7
6棒を挿入した後、前記各実施例と同様な方法で熱処理
を行えば第12図に示すフォイル軸受Aに位1#される
ので3層になる金属?I!嗅の中の両端部を支持部材に
固定された外枠側の金j1ji薄膜が、バックアップの
機能を有し、金属薄膜と基準棒の圧接が完全に行われ、
精度が旨く、吸振性能のすぐれたフォイル1前貸が待ら
れる。
尚、各実施例では外枠と接合体と基$棒を用いて熱処理
を行うことを説明してきたが、外枠の代りに、外枠に相
当する治工具を用いても失施出来るのけ当然である。
以上の実施例は軸受面が円筒形状のものについて説明し
たが、これに限定することなく、軸受面が円すい形状を
なしたものでも実施出来る。
〔発明の効果〕
以上、説明したところから明らかなように、−この発明
:・言、フォイル軸受の金属薄一連の軸受面に、回転軸
よりも所定の軸受すき開用当分だけ大径の基準棒のpi
I面に沿った形状の軸受面を熱処理により転写して形成
し、その両端部を支持部材の支持ビンに固着し【、金編
薄嘆の軸受面を回転軸に組転軸を締付けていないので、
起効時罠おけるトルクがきわめて小さくなるだけでなく
、・111受1°き間VW度の高い軸受面が形成されて
いる。(・tつて、回転時VCおけるトルクも小さく、
高速回転性能番′ζ優れたフォイル軸受かえられる。
また、この発明け、格別の敷設や技1車ン必要とせず、
既存の熱処理炉を七のます(受用して、一般の熱v!、
1!!I力法と同様の方法によってiliへすることが
できるから、従来のフォイル軸受では望み得なかった利
点を備えたフォイル軸受が、経済的に製造出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は本発明の第1実施例を示し゛、第
1図はフォイル軸受の横断面図、第2図ないし第4図は
このフォイル軸受の製造方法を示す説明図、第5図およ
び第6図は第2実施例の説明図、第7図は第3実施例の
横断面図、第8図および第9図は第4実施例の説明図、
第1O図ないし第12図は第5実施し11の説明図であ
る。 符号の説明 l・・・・・・外枠 11・・・・・・支持穴 12・
・・・・・内周面 】3・・・・・・連絡N514・・
・・・・スリット15・・・・・・柱部 2・・・・・
・支持部材 3.32、お・・・・・・金属薄膜 31
・・・・・・軸受面 4・・・・・・回転軸 5・・・
・・・基4a!  A・・・・・・フォイ第1図 第午図 第5図 第す図 第8図 第9図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一枚ないし複数枚の可撓性の金属薄膜と、該金属
    薄膜の少なくとも1個所で前記金属薄膜に接合する金属
    薄膜支持部材と、該支持部材が取付けられる外枠とから
    なるフォイル軸受において、前記金属薄膜の軸受面とな
    る内径が熱処理による転写成形によって所望の寸法形状
    に仕上げられていることを特徴としたフォイル軸受。
  2. (2)一枚ないし複数枚の可撓性の金属薄膜と、該金属
    薄膜の少くとも1個所で前記金属薄膜に接合する金属薄
    膜支持部材と、該支持部材が重付けられる外枠とからな
    るフォイル軸受を製造する方法において、回転軸よりも
    所定の軸受すきま相当分だけ大径の軸受面対応部を持つ
    基準棒を、前記可撓性の金属薄膜が前記回転軸を包囲す
    る域内に挿入し、前記基準棒によって、基準棒の軸受面
    対応部を前記金属薄膜に圧接し、この状態を維持したま
    ま熱処理炉内において加熱した後に冷却して、基準棒に
    圧接された金属薄膜の軸受面に前記基準棒の周面に沿っ
    た形状の軸受面を永久変形の形で転写して形成すること
    を特徴とする、フォイル軸受の製造方法。
  3. (3)金属薄膜としてステンレス鋼を用い、真空中もし
    くは中性ガス雰囲気中において、固溶化処理温度に近い
    温度で加熱する、特許請求の範囲第2項記載のフォイル
    軸受の製造方法。
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