KR102148018B1

KR102148018B1 - 래디얼 호일 베어링

Info

Publication number: KR102148018B1
Application number: KR1020197019811A
Authority: KR
Inventors: 나오미치 오모리
Original assignee: 가부시키가이샤 아이에이치아이
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2020-08-25
Also published as: US20200025245A1; CA3056364A1; EP3597945B1; WO2018168919A1; EP3597945A4; EP3597945A1; CN110431320A; JP6658959B2; JPWO2018168919A1; KR20190089070A; US10781853B2; CN110431320B

Abstract

본 래디얼 호일 베어링(3, 3a, 3b)은, 삽입홀(12a)을 가짐과 함께, 그 삽입홀의 내주 가장자리로부터 지름 방향 외측을 향해 연신하는 한 쌍의 결합홈(15)이 축방향 양단면에 특별히 마련된 하우징(12); 삽입홀의 내주면에 배치된 백 호일(11); 백 호일에 지지되는 중간 호일(10); 및 한 쌍의 결합홈에 결합하는 한 쌍의 결합 다리(31) 및 상기 한 쌍의 결합 다리를 연결하는 연결부(32)를 가지는 결합 부재(30)를 구비하고; 중간 호일에는 백 호일 측을 향하여 파여 돌출되는 오목부(10c)가 마련되며, 연결부가 오목부 내에 배치되어 있다.

Description

래디얼 호일 베어링

본 발명은 래디얼 호일 베어링에 관한 것이다.

본원은 2017년 3월 15일에 일본에 출원된 특원2017-0050127호에 대한 우선권 주장 출원으로서, 그 내용은 본 출원에 원용된다.

종래, 고속 회전체용 베어링으로서 회전축에 외부 삽입되어 이용되는 래디얼 베어링이 알려져 있다. 이러한 래디얼 베어링으로서는, 베어링면을 형성하는 박판 형상의 탑 호일, 상기 탑 호일을 탄성적으로 지지하는 백(back) 호일, 및 상기 탑 호일과 상기 백 호일을 수용하는 원통형의 베어링 하우징을 구비하는 래디얼 호일 베어링이 잘 알려져 있다. 래디얼 호일 베어링의 백 호일로서는 박판을 물결 판 형상으로 성형한 범프 호일이 주로 이용되고 있다.

이러한 래디얼 호일 베어링에서 「호일간 마찰에 의한 감쇠 효과의 향상」이나 「탑 호일의 강성 보강」 등을 목적으로 하여, 탑 호일과 백 호일 사이에 중간 호일을 삽입한다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 중간 호일은 박판 형상으로 형성되어 물결 판 형상의 범프 호일 산부의 꼭대기부에 탄성적으로 접촉하고, 상기 꼭대기부와의 슬라이딩에 의해 마찰에 의한 에너지 산일(散逸)을 일으켜, 막 압력의 변동을 감쇠시킨다. 즉, 이 감쇠 효과에 의해 회전축의 축진동(자여자 진동)을 억제하여, 상기 축진동을 용이하게 가라앉힐 수 있다.

일본 특허 공개 제2014-020463호 공보

본 발명은 상술한 중간 호일과 백 호일의 마찰에 의한 감쇠 효과의 향상을 도모하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 형태의 래디얼 호일 베어링은, 삽입홀을 가짐과 함께, 상기 삽입홀의 내주 가장자리로부터 지름 방향 외측을 향해 연신하는 한 쌍의 결합홈이 축방향 양 단면에 마련된 하우징; 상기 삽입홀의 내주면에 배치된 백 호일; 상기 백 호일에 지지되는 중간 호일; 및 상기 한 쌍의 결합홈에 결합하는 한 쌍의 결합 다리 및 한 쌍의 결합 다리를 연결하는 연결부를 가지는 결합 부재를 구비하고; 상기 중간 호일에는 상기 백 호일측을 향하여 파여 돌출되는 오목부가 마련되며, 상기 연결부가 상기 오목부 내에 배치되어 있다.

또한, 본 발명의 상기 형태에서 상기 백 호일은 물결 판 형상으로 형성되어 있으며, 상기 백 호일의 물결 판 형상 중 어느 하나의 산부와 상기 산부와 이웃하는 산부의 꼭대기부 사이의 둘레 방향 위치에 상기 오목부가 배치되어 있을 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 형태에서, 상기 백 호일의 물결 판 형상의 산부의 측면은 곡면이며, 상기 측면과 접하는 상기 오목부의 접촉면은 경사면일 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 형태에서, 상기 중간 호일 및 상기 백 호일의 각각은, 상기 한 쌍의 결합 다리가 결합하는 노치를 축방향 양단에 구비하고 있을 수 있다.

본 발명에 의하면, 중간 호일과 백 호일의 마찰에 의한 감쇠 효과의 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 래디얼 호일 베어링이 적용되는 터보 기계의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 래디얼 호일 베어링의 제1 실시 형태를 나타내는 도면이다.
도 3a는 도 2에 나타내는 래디얼 호일 베어링이 구비하는 탑 호일의 전개도이다.
도 3b는 도 2에 나타내는 래디얼 호일 베어링이 구비하는 탑 호일을 평탄화하여 나타내는 측면도이다.
도 2에 나타내는 래디얼 호일 베어링의 주요부를 나타내는 사시도이다.
도 5a는 도 2에 나타내는 래디얼 호일 베어링의 주요부를 평탄화하여 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5b는 도 2에 나타내는 래디얼 호일 베어링의 주요부를 평탄화하여 나타내는 측면도이다.
도 6은 도 5b에 나타내는 주요부의 확대도이다.
도 7a는 본 발명의 래디얼 호일 베어링의 제2 실시 형태를 나타내는 도면이며, 래디얼 호일 베어링의 주요부를 평탄화하여 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7b는 본 발명의 래디얼 호일 베어링의 제2 실시 형태를 나타내는 도면이며, 래디얼 호일 베어링의 주요부를 평탄화하여 나타내는 측면도이다.
도 8은 도 7a의 A－A선을 따라서 본 확대 단면도이다.
도 9a는 본 발명의 래디얼 호일 베어링의 제3 실시 형태를 나타내는 도면이며, 래디얼 호일 베어링의 주요부를 평탄화하여 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 9b는 본 발명의 래디얼 호일 베어링의 제3 실시 형태를 나타내는 도면이며, 래디얼 호일 베어링의 주요부를 평탄화하여 나타내는 측면도이다.
도 10은 도 9a의 B－B선을 따라서 본 확대 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 래디얼 호일 베어링을 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명의 래디얼 호일 베어링이 적용되는 터보 기계의 일례를 나타내는 측면도이다. 도 1 중 부호 1은 회전축, 부호 2는 회전축의 축방향의 일방측의 선단에 마련된 임펠러, 부호 3은 본 발명에 따른 래디얼 호일 베어링을 나타낸다. 한편, 도 1에서는 생략하여 래디얼 호일 베어링을 하나만 기재하고 있지만, 통상은 회전축(1)의 축방향에 래디얼 호일 베어링이 2개 마련되고, 회전축(1)의 지지 구조가 구성된다. 따라서, 본 실시 형태에서도 래디얼 호일 베어링(3)이 두 개 마련되어 있다.

회전축(1)에는 래디얼 호일 베어링(3)이 외부 삽입되어 있다. 회전축(1)의 임펠러(2)와 래디얼 호일 베어링(3) 사이에는, 스러스트 칼라(4)가 마련되어 있다. 스러스트 칼라(4)의 축방향 양측에는 스러스트 칼라(4)에 대향한 스러스트 베어링(5)이 배치(삽입)되어 있다.

또한, 임펠러(2)는 정지측이 되는 하우징(6) 내에 배치되어 있고, 하우징(6)과의 사이에 팁 클리어런스(7)가 마련되어 있다.

「제1 실시 형태」

도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태를 나타내는 도면이다. 제1 실시 형태의 래디얼 호일 베어링(3)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 회전축(1)에 외부 삽입되어 상기 회전축(1)을 지지하는 원통형의 베어링으로, 삽입홀(12a)을 구비한다. 래디얼 호일 베어링(3)의 중심축(즉, 삽입홀(12a)의 중심축)에 평행한 방향을 축방향이라고 하고, 상기 중심축과 교차하는 방향을 지름 방향이라고 하며, 상기 중심축 주위 방향을 둘레 방향이라고 한다. 래디얼 호일 베어링(3)은, 회전축(1)의 둘레 방향 측면(외주면)에 대향하여 배치되는 원통형의 탑 호일(9)(즉, 회전축(1)의 둘레 방향 측면을 둘러싸는 탑 호일(9)), 상기 탑 호일(9)의 지름 방향 외측에 배치되는 중간 호일(10) 및 상기 중간 호일(10)의 지름 방향 외측에 배치되는 백 호일(11), 상기 백 호일(11)의 지름 방향 외측에 배치되는 베어링 하우징(12)(하우징)을 구비한다.

베어링 하우징(12)은 래디얼 호일 베어링(3)의 최외부를 구성하는 원통형의 부재이다. 베어링 하우징(12)의 측면에는, 삽입홀(12a)(원통형 부재의 바닥면과 상면을 연통하는 구멍)이 마련되어 있고, 삽입홀(12a)에는 회전축(1)이 삽입되어 있다. 베어링 하우징(12)과 회전축(1) 사이에는 지름 방향 외측으로부터 내측을 향해, 백 호일(11), 중간 호일(10), 탑 호일(9) 순으로 배치되어 있다. 즉, 베어링 하우징(12)의 삽입홀(12a)에는, 백 호일(11), 중간 호일(10), 탑 호일(9)이 수용되어 있다. 따라서, 백 호일(11)은 삽입홀(12a)의 내주면에 지지되고, 중간 호일(10)은 백 호일(11)에 지지되며, 탑 호일(9)은 중간 호일(10)에 지지된다. 한편, 베어링 하우징(12)은, 삽입홀(12a)이 마련되어 있으면 원통형 이외의 부재(예를 들면, 각기둥 형상 부재)여도 무방하다. 베어링 하우징(12)의 삽입홀(12a)에는 그 내주면에 상기 베어링 하우징(12)의 축방향을 따라 홈(14)이 형성되어 있다. 즉, 베어링 하우징(12)의 내주면에는 상기 베어링 하우징(12)의 축방향의 전체 길이에 걸쳐 홈(14)이 형성되어 있다. 즉, 삽입홀(12a)의 축방향에 직교하는 베어링 하우징(12)의 단면에서, 내주면에는 지름 방향 외측으로 패이는 오목부가 마련되어 있다. 홈(14)은 탑 호일(9)의 단부를 수용할 수 있다.

또한, 베어링 하우징(12)의 양측면(축방향의 양단면)에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각 삽입홀(12a)의 내주 가장자리로부터 지름 방향 외측을 향해 연장되는 한 쌍의 결합홈(15)이 형성되어 있다. 본 실시 형태의 결합홈(15)은 베어링 하우징(12)의 측면을 그 둘레 방향으로 대략 3분할하는 위치에 각각 형성되어 있다. 즉, 본 실시 형태의 베어링 하우징(12)에는 3쌍의 결합홈(15)이 마련되어 있다. 그리고, 이들 결합홈(15)에는 후술하는 결합 부재(30)가 결합되어 있다. 한편, 본 실시 형태에서는 3쌍의 결합홈(15) 중 2쌍의 결합홈(15) 사이에 홈(14)이 배치되어 있다. 또한, 결합홈(15)의 한 쌍은 홈(14)이 지름 방향에 대향하고 있다. 결합홈(15)을 형성하기 위해, 엔드밀에 의한 절삭 가공이나 전해 가공, 와이어 컷 방전 가공 등이 적절하게 선택될 수 있다. 또한, 결합홈(15)은 베어링 하우징(12)의 내주 가장자리로부터 외주 가장자리까지 관통하여 형성되지 않을 수 있다. 예를 들면, 결합홈(15)이 베어링 하우징(12)의 내주면에서만 개구되어 있을 수 있다.

탑 호일(9)은 중간 호일(10)의 내면을 따라 원통형으로 감겨 있으며, 일방의 단부측에 형성된 제1 요철부(23a) 및 타방의 단부측에 형성된 제2 요철부(23b)가 각각 베어링 하우징(12)에 형성된 홈(14)에 결합되도록 마련되어 있다. 탑 호일(9)은, 그 전개도인 도 3a에 나타낸 바와 같이, 베어링 둘레 방향을 장변으로 하고, 베어링 길이 방향(축방향)을 단변으로 하는 직사각 형상의 금속박이, 그 측면도인 도 3b 중의 화살표 방향(장변의 길이 방향；베어링 둘레 방향)으로 원통형으로 감겨 형성되어 있다.

탑 호일(9)에는, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 일방의 변측(단변측)에 하나의 볼록부(21a)와 2개의 오목부(22a)로 이루어지는 제1 요철부(23a)가 형성되고, 상기 일방의 변(단변)과 반대의 타방의 변측(단변측)에, 2개의 볼록부(21b)와 하나의 오목부(22b)로 이루어지는 제2 요철부(23b)가 형성되어 있다. 제2 요철부(23b)의 오목부(22b)는 제1 요철부(23a)의 볼록부(21a)에 대응하여 형성되며, 제1 요철부(23a)의 오목부(22a)는 제2 요철부(23b)의 볼록부(21b)에 대응하여 형성되어 있다.

즉, 제2 요철부(23b)의 오목부(22b)는 제1 요철부(23a)와 제2 요철부(23b)가 포개지도록 탑 호일(9)을 원통형으로 감았을 때, 상기 오목부(22b) 내를 볼록부(21a)가 빠져 나가도록 형성되어 있다. 마찬가지로, 제1 요철부(23a)의 오목부(22a)는 탑 호일(9)을 원통형으로 감았을 때, 상기 오목부(22a) 내를 볼록부(21b)가 각각 빠져 나가도록 형성되어 있다.

오목부(22b, 22a)를 빠져 나간 볼록부(21a, 21b)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각 베어링 하우징(12)측으로 인출되고, 그 선단부가 베어링 하우징(12)의 홈(14)에 수용된다(탑 호일(9)의 선단이 홈(14)의 내벽면에 접촉하여 지지되어 있다). 즉, 탑 호일(9)의 둘레 방향의 양단은 베어링 하우징(12)의 삽입홀(12a)의 내주면에 지지되어 있다. 탑 호일(9)은 그 단부가 홈(14)의 내면에 접촉되도록 마련된다.

또한, 탑 호일(9)은, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 제1 요철부(23a)를 형성하는 쪽(일방 변측)과 제2 요철부(23b)를 형성하는 쪽(타방 변측)에, 이들 사이의 중앙부에 비해 두께가 얇은 박육부(24)가 형성되어 있다. 이들 박육부(24)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 그 외주면(베어링 하우징(12) 측의 면)이 중앙부의 외주면으로부터 패인 상태가 되도록 얇은 두께로(박육화되어) 형성되어 있다.

박육부(24)를 형성하려면, 예를 들면 에칭 가공에 의해 탑 호일(9)의 양단부를 10μm 정도로 컨트롤하여 원하는 두께(얇기)로 형성한다. 구체적으로는, 베어링 지름을 φ35mm로 한 경우, 탑 호일(9)의 두께를 100μm로 하면 박육부(24)의 두께는 80μm 정도가 된다.

도 3b에 나타낸 박육부(24)의 둘레 방향의 길이(L)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 홈(13)과, 백 호일(11) 단부의 산부(11c)의 한 개분까지 대응하는 길이로 이루어진다. 한편, 박육부(24)의 둘레 방향의 길이(L)에 대해서는, 도 2에 나타낸 예 대신, 홈(14)과, 백 호일(11) 단부의 산부(11c)의 3개분 정도까지에 대응하는 길이로 할 수도 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 백 호일(11)은 베어링 하우징(12)의 삽입홀(12a)의 내주면에 배치되어 있다. 백 호일(11)은 호일(박판)로 형성되고, 중간 호일(10) 및 탑 호일(9)을 탄성적으로 지지한다. 이러한 백 호일(11)로서는, 예를 들면 범프 호일이나, 일본 특허 공개 제2006-057652호 공보나 일본 특허 공개 제2004-270904호 공보 등에 기재되어 있는 스프링 호일, 일본 특허 공개 제2009-299748호 공보 등에 기재되어 있는 백 호일 등이 이용된다. 본 실시 형태에서, 백 호일(11)로서 범프 호일을 이용하고 있다. 단, 상기의 스프링 호일이나 백 호일을 본 발명의 백 호일로서 이용해도 무방하다.

백 호일(11)은 본 발명에서는 베어링 하우징(12)의 둘레 방향을 따라 배치된 3개(복수)의 백 호일편(11a)에 의해 구성되어 있다. 이들 백 호일편(11a)은, 호일(박판)이 둘레 방향으로 물결 판 형상으로 성형되어 있다. 또한, 축방향으로부터 본 측면이 전체적으로 대략 원호 형상이 되도록 성형되어 있다. 본 발명에서는, 백 호일편(11a) 3개가 모두 동일한 형상과 치수로 형성되어 있다. 따라서, 이들 백 호일편(11a)은 베어링 하우징(12)의 내주면을 거의 3분할하여 배치되어 있다. 한편, 백 호일(11)을 구성하는 백 호일편의 수는 적절히 변경할 수 있다.

한편, 본 실시 형태에서의 「물결 판 형상」이란, 곡면만으로 구성되는 형상(예를 들면, 정현파 형상)에 한정되지 않으며, 지름 방향 내측의 볼록 부분과 지름 방향 외측의 볼록 부분이 둘레 방향으로 교대로 배치되어 있는 형상이며, 일부에 평탄부, 즉, 축방향으로부터 보아 직선 형상으로 연장되는 부분을 구비하고 있을 수 있으며, 복수의 평탄부가 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 이들 백 호일편(11a)은, 홈(14)을 사이에 두는 위치에서는 어느 정도의 틈새를 두고 배치되어 있다. 한편, 그 이외의 위치에서는 서로 단부가 근접하여(홈(14)을 사이에 두는 틈새보다 짧게) 배치되어 있다. 즉, 백 호일편(11a)은 홈(14)의 둘레 방향 위치까지는 연신되지 않는다. 이러한 구성에 의해 3개의 백 호일편(11a)은 전체적으로 대략 원통 형상으로 형성되고, 베어링 하우징(12)의 내주면을 따라 배치되어 있다. 즉, 백 호일편(11a)은 축방향을 따라 보았을 때, 지름 방향 내측으로 돌출되는 산부(11c)와, 산부(11c)로부터 보아 지름 방향 외측으로 돌출되는 골짜기부(11b)가 둘레 방향으로 교대로 형성되어 있다.

본 실시 형태의 골짜기부는 베어링 하우징(12)과 대향하는 평탄한 골짜기부(11b)를 구비하고 있다. 평탄한 골짜기부(11b)는 삽입홀(12a)의 내주면에 접촉 가능하다. 또한, 산부(11c)는 중간 호일(10)(후술하는 중간 호일편(10a))에 접촉 가능하다. 이에 의해 백 호일편(11a)은, 특히 중간 호일편(10a)(중간 호일(10))에 접촉하는 산부(11c)에 의해, 상기 중간 호일편(10a)을 통하여 탑 호일(9)을 탄성적으로 지지하고 있다.

또한, 래디얼 호일 베어링(3)의 축방향에 산부(11c)나 골짜기부(11b)에 의한 유체의 통로를 형성하고 있다. 또한, 본 실시 형태의 백 호일편(11a)의 둘레 방향 양단은 모두 골짜기부로 되어 있다.

도 5a는, 도 2의 주요부를 평탄화하여 모식적으로 나타내는 도면이다. 이들 백 호일편(11a)에는 각각의 둘레 방향 양단 사이의 둘레 방향 위치(베어링 하우징(12)의 둘레 방향을 따른 방향의 중앙부)의 축방향 양측 둘레 가장자리부에 노치(16)가 특별히 형성되어 있다. 즉, 백 호일편(11a)의 둘레 방향을 따른 가장자리부의 둘레 방향 양단 사이의 둘레 방향 위치에는, 축방향 중간 위치를 향해 패인 오목홈이 존재한다. 노치(16)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 백 호일편(11a)의 골짜기부(11b)에 형성되어 있다. 본 실시 형태의 노치(16)는 골짜기부(11b) 및 골짜기부(11b)를 사이에 두고 이웃하는 산부(11c, 11c)의 밑부분을 포함하는 영역이 베어링 하우징(12)의 축방향 중심부를 향해 컷아웃되어 형성되어 있다. 즉, 노치(16)는 골짜기부(11b)를 포함하는 둘레 방향 위치에 걸쳐 형성되어 있다. 노치(16)는 베어링 하우징(12)의 결합홈(15)에 대응하는 위치, 즉 결합홈(15)과 포개지는 위치에 형성되어 있다. 또한, 노치(16)의 둘레 방향의 폭이 결합홈(15)의 둘레 방향의 폭과 동일하게 형성되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 중간 호일(10)은 3개의 백 호일편(11a)으로 이루어지는 백 호일(11)과 탑 호일(9) 사이에 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는 베어링 하우징(12)의 둘레 방향을 따라 배치된 3개의 중간 호일편(10a)에 의해 구성되어 있다. 중간 호일편(10a)은, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 전개 형상이 대략 직사각 형상으로 형성되어 있고, 3개의 중간 호일편(10a)에 의해 대략 원통형이 형성되도록 각각 소정 곡률로 만곡됨으로써, 측면에서 보아 원호 형상으로 되어 있다. 본 실시 형태의 중간 호일편(10a)은 각각 백 호일편(11a)의 산부(11c)와 지름 방향에 대향한다.

여기까지 개시된 바로부터 알 수 있는 것과 같이, 본 실시 형태의 래디얼 호일 베어링(3)은, 1매의 호일로 형성되는 탑 호일(9), 3매의 호일로 형성되는 백 호일(11) 및 3매의 호일로 형성되는 중간 호일(10)을 구비한다. 한편, 중간 호일(10)을 구성하는 중간 호일편의 수는 적절히 변경할 수 있다.

중간 호일편(10a)은, 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이, 백 호일(11)의 산부(11c)의 꼭대기부에 접촉하는 평면부(10b) 및 평면부(10b) 보다도 지름 방향 외측으로 패인(돌출된) 오목부(10c)(돌출부)를 갖는다.

오목부(10c)는 중간 호일편(10a)의 지름 방향 내면으로부터 지름 방향 외측을 향해 패이며, 중간 호일편(10a)의 지름 방향 외면으로부터 지름 방향 외측을 향하여 돌출되도록 형성되어 있다.

즉, 오목부(10c)는 탑 호일(9)로부터 이격되어 있다. 오목부(10c)는, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 중간 호일편(10a)의 둘레 방향 양단 사이의 둘레 방향 위치에 형성되어 있다. 본 실시 형태의 오목부(10c)는 지름 방향 외측에 위치하고 둘레 방향을 따라 평탄한 바닥부 및 바닥부의 둘레 방향 양단에 위치하고 지름 방향 내측으로 연신하는 테이퍼부를 갖는다. 즉, 오목부(10c)는 바닥부로부터 둘레 방향으로 이격됨에 따라, 바닥부로부터 지름 방향 내측을 향하도록 연장되어 있다. 오목부(10c)의 테이퍼부의 둘레 방향의 간격은 지름 방향 내측으로부터 외측을 향함에 따라 점차 축소된다. 또한, 오목부(10c)의 바닥부의 둘레 방향의 폭은 백 호일편(11a)의 골짜기부(11b)의 둘레 방향의 폭보다 크다. 본 실시 형태에서, 골짜기부(11b)가 평탄하게 형성되어 있다. 그러나, 산부(11c)와 골짜기부(11b)가 함께 하나의 피크를 가지고 주기적으로(즉, 정현파 형상으로) 형성되는 경우, 본 발명의 골짜기부(11b)의 둘레 방향의 폭은, 산부(11c)의 피크와 골짜기부(11b)의 피크의 지름 방향 위치 중간의 지름 방향 위치에서 백 호일편(11a)의 골짜기부(11b)의 간격으로 한다. 중간 호일편(10a)의 외형은 백 호일편(11a)의 외형과 대략 동일한 크기를 갖는다. 이들 중간 호일편(10a)은 3개가 모두 동일한 형상과 치수로 형성되어 있다. 따라서, 이들 중간 호일편(10a)은 베어링 하우징(12)의 내주면을 대략 3분할하여 배치되어 있다.

이들 중간 호일편(10a)은 백 호일편(11a)에 대응하는 위치에 배치되고, 홈(14)을 사이에 두는 위치에서는 어느 정도의 틈새를 두고 배치되어 있으며, 그 이외의 위치에서는 서로의 단부가 근접하여 배치되어 있다. 즉, 본 실시 형태에서 백 호일편(11a)의 양단에 위치하는 골짜기부(11b)는 홈(14)의 둘레 방향 위치까지 도달하지 않는다. 중간 호일편도 또한 마찬가지로 홈(14)의 둘레 방향 위치까지 도달하지 않는다. 중간 호일편(10a)의 두께는 백 호일편(11a)의 두께보다 작다. 중간 호일(10)의 강성은 백 호일(11)의 강성의 절반 이하이다. 이러한 구성에 의해 3개의 중간 호일편(10a)은 전체적으로 대략 원통형으로 형성되고, 베어링 하우징(12)의 내주면을 따라 백 호일(11)에 지지되도록 배치되어 있다.

또한, 이들 중간 호일편(10a)에는, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 각각의 둘레 방향 양단 사이의 둘레 방향 위치(베어링 하우징(12)의 둘레 방향에 따른 방향의 중앙부)의 축방향 양측 둘레 가장자리부에 노치(17)가 형성되어 있다. 즉, 중간 호일편(10a)의 둘레 방향을 따른 가장자리부의 둘레 방향 양단 사이의 둘레 방향 위치에는, 축방향 중간 위치를 향해 패인 오목홈이 존재한다. 노치(17)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 중간 호일편(10a)의 오목부(10c)에 형성되어 있다. 본 실시 형태의 노치(17)는 평면부(10b, 10b) 사이에 형성된 오목부(10c)의 바닥의 일부가 그 옆 둘레 가장자리로부터 베어링 하우징(12)의 축방향 중심부를 향해 컷아웃되어 형성되어 있다.

노치(17)는 베어링 하우징(12)의 결합홈(15) 및 백 호일편(11a)의 노치(16)에 대응하는 위치, 즉 결합홈(15) 및 노치(16)와 포개지는 위치에 형성되어 있으며, 그 둘레 방향의 폭이 결합홈(15) 및 노치(16)의 둘레 방향의 폭과 동일하게 형성되어 있다.

이들 결합홈(15)과 노치(16, 17)에는 결합 부재(30)가 결합되어 있다. 결합 부재(30)는, 도 5a 및 5b에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 지름 방향 외측으로 연신하는 결합 다리(31) 및 축방향으로 연신하는 연결부(32)를 구비하고, 한 쌍의 결합 다리(31)를 연결부(32)가 연결한다. 일방의 결합 다리(31)가 래디얼 호일 베어링(3)의 일방의 측면측의 결합홈(15)과 노치(16, 17)에 결합하고, 타방의 결합 다리(31)가 래디얼 호일 베어링(3)의 타방의 측면측의 결합홈(15)과 노치(16, 17)에 결합되어 있다. 즉, 결합 다리(31)가 결합홈(15)에 끼워져 있다.

결합 다리(31)의 지름 방향 길이는, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 베어링 하우징(12)의 두께, 백 호일편(11a)의 두께 및 중간 호일편(10a)의 두께의 합과 대략 동일하다. 또한, 결합 다리(31)의 폭은 결합홈(15) 및 노치(16, 17)의 폭과 대략 동일하다. 즉, 연결부(32)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 백 호일편(11a)의 둘레 방향 중앙부의 골짜기부(11b) 내에 그리고 중간 호일편(10a)의 오목부(10c) 내에 배치되어 있다.

이러한 구성에 의해 결합 부재(30)는 결합 다리(31)가 베어링 하우징(12)의 결합홈(15), 백 호일편(11a)의 노치(16) 및 중간 호일편(10a)의 노치(17)에 모두 결합되어 있기 때문에, 중간 호일편(10a) 및 백 호일편(11a)을 베어링 하우징(12)에 지지하는 지지 부재(지지 기구)로서 기능한다. 또한, 결합 부재(30)는 그 연결부(32)가 탑 호일(9)로 덮여 있다. 다시 말하면, 연결부(32)는 중간 호일(10)의 오목부(10c)의 바닥부와 탑 호일(9) 사이에 지지되어 있다.

한편, 결합 부재(30)의 결합 다리(31)나 연결부(32)는, 도 4에 나타낸 바와 같이 사각 기둥 형상일 수 있으며, 또한 원기둥 형상(둥근 막대 형상)일 수 있다. 결합 부재(30)의 굵기(두께)는 연결부(32)가 탑 호일(9)에 접촉하지 않고 탑 호일(9)로부터 이간되어 마련되는 크기로 되어 있다. 이러한 결합 부재(30)는, 예를 들면 스텐레스 등으로 이루어지는 금속박을 ㄷ자형으로 에칭 가공함으로써 형성할 수 있다. 또한, 철사 형상의 금속봉을 절곡 가공함으로써 형성할 수도 있다.

도 5b에 나타내는 주요부의 확대도인 도 6에 나타낸 바와 같이, 결합 부재(30)가 배치되어 있는 부분에서, 중간 호일편(10a) 및 백 호일편(11a)은 결합 부재(30)를 사이에 둔 양측의 위치에서 서로 접촉 가능하게 되어 있다. 즉, 중간 호일편(10a)에는 평면부(10b)에서 백 호일편(11a)의 산부(11c)의 꼭대기부에 접촉하는 접촉점(P1) 외에, 오목부(10c)에서 백 호일편(11a)의 산부(11c) 꼭대기부 이외의 장소에 접촉하는 접촉점(P2)이 형성되어 있다.

중간 호일편(10a)의 오목부(10c)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 결합 부재(30)에 의해 바닥면(11b1)을 사이에 둔 양측의 위치에서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 백 호일편(11a)의 산부(11c)의 측면(11c1)에 접촉되어 있다. 측면(11c1)은 산부(11c)의 꼭대기부의 둘레 방향 양측에, 상기 꼭대기부보다 지름 방향 외측에 위치한다. 즉, 백 호일편(11a)의 물결 판 형상 중 어느 하나의 산부(11c)의 꼭대기부와 그 산부(11c)에 이웃하는 산부(11c)의 꼭대기부 사이의 둘레 방향 위치에, 오목부(10c)가 배치되어 있다. 다시 말하면, 백 호일편(11a)의 물결 판 형상 중 어느 하나의 산부(11c)의 꼭대기부와, 그 산부(11c)에 둘레 방향으로 이웃하는 다른 산부(11c)의 꼭대기부 사이에 상당하는 위치에 오목부(10c)가 배치되어 있다. 산부(11c)의 측면(11c1)은 곡면이며, 측면(11c1)과 접촉하는 오목부(10c)의 측벽면(10c1)(접촉면, 상기 테이퍼부의 지름 방향 외면)은 경사면이다. 한 쌍의 측벽면(10c1)의 둘레 방향의 간격은 지름 방향 내측으로부터 외측을 향함에 따라 점차 축소된다. 즉, 산부(11c)의 측면(11c1)과 오목부(10c)의 측벽면(10c1)은 접촉점(P2)의 1점에서 접촉하고 그 외의 장소에서 이간되어 있으며, 접촉점(P2)에서의 마찰에 의한 에너지 산일이 발생하기 쉽게 되어 있다. 이와 같이, 하나의 결합 부재(30)에 2개의 접촉점(P2)이 형성되어 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 산부(11c)의 측면(11c1)은 축방향으로부터 보아 지름 방향 내측으로 팽출된 곡면이지만, 축방향으로부터 보아 직선 형상으로 연장되어 있을 수 있다. 오목부(10c)의 측벽면(10c1)은 축방향으로부터 보아 직선 형상으로 연장되어 있으나, 축방향으로부터 보아 지름 방향 외측으로 팽출된 곡면일 수 있다. 측면(11c1)과 측벽면(10c1)의 적어도 어느 일방이 타방을 향해 팽출된 곡면이면, 양자는 하나의 접촉점에서 접촉하고 다른 부분에서 이간될 수 있다.

다음으로, 이와 같이 구성된 래디얼 호일 베어링(3)의 작용에 대해 설명한다.

회전축(1)이 정지한 상태에서 탑 호일(9)은 백 호일(11)(3개의 백 호일편(11a))에 의해 중간 호일(10)(3개의 중간 호일편(10a))을 개재하여 회전축(1) 측에 바이어스됨으로써 회전축(1)에 밀착되어 있다. 한편, 본 실시 형태에서는 탑 호일(9)의 양단부가 박육부(24)로 되어있므로, 이들 박육부(24)에서, 회전축(1)을 조이는 힘(국소적인 프리로드)이 거의 생기지 않는다.

그리고, 회전축(1)을 도 2 중의 화살표 P 방향으로 움직이기 시작하면, 처음에는 저속으로 회전을 시작하고 그 후 서서히 가속하여 고속으로 회전한다. 그러면, 도 2 중 화살표 Q로 나타낸 바와 같이, 탑 호일(9), 중간 호일(10), 백 호일(11) 각각의 일단측으로부터 주위 유체가 끌어들여져, 탑 호일(9)과 회전축(1) 사이로 유입된다. 이에 따라, 탑 호일(9)과 회전축(1) 사이에 유체 윤활막이 형성된다.

유체 윤활막의 막 압력은 탑 호일(9)에 작용하고, 상기 탑 호일(9)에 접촉하는 중간 호일(10)을 개재하여 백 호일편(11a)의 각각의 산부(11c)를 가압한다. 그러면, 백 호일편(11a)은 중간 호일(10)에 가압됨으로써 그 산부(11c)가 눌려 퍼지고, 이에 의해 백 호일편(11a)은 베어링 하우징(12) 위를 그 둘레 방향으로 움직이기 시작한다. 즉, 백 호일편(11a)(백 호일(11))은 중간 호일(10)을 개재하여 탑 호일(9)를 탄성적으로 지지하기 때문에, 탑 호일(9)로부터 하중을 받았을 때에는 그 둘레 방향으로 변형됨으로써, 탑 호일(9)이나 중간 호일(10)의 휘어짐을 허용 하고, 이를 지지한다.

여기서, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 백 호일편(11a)에는 그 옆 둘레 가장자리부에 마련된 노치(16)에 결합 부재(30)의 결합 다리(31)가 삽입되어 결합되며, 이것이 베어링 하우징(12)과의 사이에서 방해판으로써 기능하고 있다. 따라서, 백 호일편(11a) 각각의 산부(11c)는, 결합 부재(30)가 결합되어 있는 노치(16)를 고정점(고정단)으로 하여 둘레 방향으로 변형되지만(움직이지만), 백 호일편(11a) 자체는 그 중심이 정위치로부터 어긋나지 않는다.

또한, 백 호일편(11a)은 둘레 방향으로 변형될(움직일) 때, 베어링 하우징(12)이나 중간 호일(10)과의 사이의 마찰의 영향을 받기 때문에, 그 양단부, 즉 자유단 측에서는 변형되기(움직이기) 쉽지만, 상기 고정점(고정단) 측에서는 변형되기 어렵게 되어 있다.

그 때문에, 자유단 측과 고정단 측은 백 호일편(11a)에 의한 지지 강성에 차이가 생기는 경우가 있다. 그러나, 본 실시 형태에서 노치(16)를 백 호일편(11a)의 둘레 방향 중앙부에 형성하고 있으므로, 결합 부재(30)에 의한 고정점이 백 호일편(11a)의 둘레 방향 중앙부가 되고, 고정단과 자유단 사이의 거리가 짧아지기 때문에, 상기의 지지 강성의 차이가 작아진다.

또한, 본 실시 형태에서, 백 호일(11)을 3개의 백 호일편(11a)으로 분할하고 있기 때문에, 백 호일(11)을 단일 호일로 형성한 경우에 비해, 고정단과 자유단 사이의 거리가 짧으며, 자유단 측과 고정단 측 사이의 지지 강성의 차이가 보다 작다.

또한, 회전축(1)이 고속으로 회전하고 있을 때, 결합 부재(30)가 백 호일편(11a)의 축 방향으로 움직이는 것을 억제하고 있기 때문에, 예측하지 못한 충격 등이 작용하는 경우에도, 백 호일편(11a)이 베어링 하우징(12)으로부터 탈락하지 않는다. 마찬가지로, 중간 호일편(10a)은 결합 부재(30)의 연결부(32)를 배치하는 오목부(10c)가 형성되고, 오목부(10c)에 형성된 노치(17)에 결합 부재(30)의 결합 다리(31)가 배치되고, 결합 부재(30)를 개재하여 결합홈(15)에 결합되므로, 예측하지 못한 충격 등이 작용하는 경우에도 베어링 하우징(12) 내에서 회전하지 않으며, 또한 베어링 하우징(12) 내에서 축 방향으로 이동되는 것이 억제된다. 또한, 지름 방향에 대해서는, 탑 호일(9)로 덮여 있기 때문에 결합 부재(30)의 탈락이 억제된다. 이에 따라, 중간 호일편(10a)은 래디얼 호일 베어링(3)으로부터 탈락하는 것이 억제된다.

또한, 중간 호일(10)에 결합 부재(30)의 연결부(32)를 배치할 수 있는 오목부(10c)를 형성하고, 오목부(10c)가 지름 방향 외측에 배치된 백 호일(11)을 향해 돌출되어 있으므로, 도 6에 나타낸 바와 같이, 오목부(10c)는 백 호일(11)의 골짜기부(11b)의 바닥면(11b1)을 사이에 둔 양측의 위치에서 백 호일(11)의 산부(11c)의 측면(11c1)에 접촉되어 있다. 따라서, 중간 호일(10)과 백 호일(11)이 평면부(10b)뿐만 아니라 오목부(10c)에도 접촉하게 되어 양자의 접촉 면적이 증가하기 때문에, 중간 호일(10)과 백 호일(11)의 마찰에 의한 감쇠 효과가 높아져, 고속으로 회전하는 회전축(1)을 지지했을 때 안정성을 보다 높일 수 있다.

또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 하나의 결합 부재(30)당, 2지점의 접촉점(P2)이 형성되고, 그것이 본 실시 형태에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 중간 호일편(10a) 및 백 호일편(11a)의 개수(3개)만큼 형성되기 때문에, 중간 호일(10)과 백 호일(11)의 접촉 면적이, 접촉점(P1)에 더하여 접촉점(P2)을 6개만큼 증가시킬 수 있다. 또한, 백 호일(11)의 산부(11c)의 측면(11c1)은 곡면이며, 측면(11c1)과 접촉하는 오목부(10c)의 측벽면(10c1)은 경사면이기 때문에, 양자가 접촉점(P2)에서 일점으로 접촉하고 그 외의 부분에서 이간되어 있으므로 중간 호일(10)과 백 호일(11)의 구속이 어려워져, 양자의 「슬라이딩」이 일어나기 쉽다.

<제2 실시 형태>

다음으로, 본 발명의 래디얼 호일 베어링의 제2 실시 형태를 설명한다. 이하의 설명에서, 상술한 실시 형태와 동일 또는 동등한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략히 하거나 생략한다.

도 7a 및 7b는 도 1에 나타낸 터보 기계에 적용된 제2 실시 형태의 래디얼 호일 베어링(3a)을 나타내는 도면이고, 도 7a는 래디얼 호일 베어링(3a)의 주요부를 평탄화하여 모식적으로 나타내는 도면이며, 도 7b는 그 측면도이다.

제2 실시 형태는, 중간 호일(10A)(중간 호일편(10a)에, 평면부(10b)로부터 분기된 분기편(40)(돌출부)이 마련되어 있는 점에서 상기 실시 형태와 다르다. 즉, 중간 호일편(10a)의 지름 방향 외측의 면에 대해, 지름 방향 외측으로 돌출되는 부위가 연장 접촉되어 있다.

분기편(40)은, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 평면부(10b)에 슬릿(41)을 형성하고, 슬릿(41)에 의해 둘러싸인 부분이 지름 방향 외측으로 돌출되도록 튀어나와(절단 기립되어) 형성되어 있다. 본 실시 형태에서, 슬릿(41)은 둘레 방향에 평행한 2개의 절개와 2개 절개의 단부를 잇는 축방향에 평행한 하나의 절개에 의해 형성되어 있다. 슬릿(41)에 의해 둘러싸인 직사각 형상의 분기편(40)은 지름 방향 외측으로 돌출되도록 비스듬하게 튀어나와 있다. 즉, 평행한 2개 절개의, 축방향에 평행한 절개와 연결되지 않는 단부(축방향에 평행한 절개와 반대측의 단부)로부터 분기편(40)이 연신되어 있다. 분기편(40)은 축방향에 평행한 절개와 연결되지 않는 단부로부터 둘레 방향으로 이격됨과 함께, 지름 방향 외측으로 이격되어 있다.

즉, 분기편(40)은 평행한 2개의 절개의 축방향에 평행한 절개와 반대측의 단부로부터, 축방향에 평행한 상기 절개를 향해 둘레 방향으로 진행됨에 따라, 지름 방향 외측을 향해 연장된다.

다시 말하면, 축방향에 평행한 절개와 연결되지 않는 단부로부터 둘레 방향으로 이격됨과 함께, 지름 방향 위치가 지름 방향 외측으로 단순하게 증가하고 있다. 즉, 본 실시 형태의 분기편(40)은 축방향으로부터 보아 직선상으로 연장되어 있다. 분기편(40)은 백 호일편(11a)의 물결 판 형상 중 적어도 어느 하나의 산부(11c)의 꼭대기부와 산부(11c)에 이웃하는 산부(11c)의 꼭대기부 사이의 둘레 방향 위치에서 백 호일편(11a)측으로 돌출되어 있다.

또한, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 분기편(40)은 백 호일편(11a)의 산부(11c)가 둘레 방향에서 끼워지도록 마련되어 있다. 즉, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 슬릿(41)은 백 호일편(11a)의 산부(11c)에 대응하는 위치의 둘레 방향의 양측에 형성되고 이들 슬릿(41)으로부터 절단 분기된 분기편(40) 쌍은 서로 이간되도록 연신되어 있다. 즉, 둘레 방향으로 이격한 둘레 방향에 평행한 2쌍의 절개가, 각각 하나의 산부(11c)의 둘레 방향 위치와 포개지도록 마련되어 있다. 하나의 산부(11c)를 향해 돌출되어 있는 한 쌍의 분기편(40)의 둘레 방향의 간격은 지름 방향 내측으로부터 외측을 향함에 따라 점자 확대된다. 그리고, 둘레 방향에 평행한 2개의 절개 중 서로 이격되는 쪽의 단부로부터, 축방향에 평행한 절개가 연신되어 있다. 이러한 구성에 의해, 산부를 사이에 두고 둘레 방향 양단이 지름 방향 외측으로 돌출되며, 그 사이가 지름 방향 내측에 위치하도록 2개의 분기편(40)이 구성된다. 도 7b에 나타낸 바와 같이, 둘레 방향에서 백 호일편(11a)의 산부(11c)를 사이에 두고 마련된 2개의 분기편(40)(한 쌍의 분기편)은 백 호일편(11a)의 산부(11c)가 둘레 방향 양측으로부터 끼워지도록 산부(11c)와 접촉된다. 본 실시 형태에서, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 평면부(10b)에 슬릿(41)이 둘레 방향으로 2열로 마련되어 있고, 하나의 산부(11c)에 대하여 4개의 분기편(40)이 접촉되어 있다. 한편, 슬릿(41)(분기편(40))은 둘레 방향으로 단일 열일 수 있으며, 3열 이상일 수도 있다.

도 8은 도 7a에 나타내는 주요부의 A－A선을 따라서 본 확대 단면도를 나타낸다. 중간 호일(10)의 평면부(10b)(분기를 포함하지 않고 둘레 방향으로 둘러싸인 대략 원형의 폐곡선을 중간 호일(10)의 축방향 폭을 따라서 얻어지는 평면상에 위치하는 부분)에는, 백 호일(11)의 둘레 방향에서 이웃하는 제1 산부(11c)(도 8에 나타내는 좌측의 산부(11c))의 꼭대기부와 제2 산부(11c)(도 8에 나타내는 우측의 산부(11c))의 꼭대기부 사이에, 분기편(40)이 분기하는 분기 위치(43)가 2개 마련되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서, 평면부(10b)에는 제1 산부(11c)의 꼭대기부와 제2 산부(11c)의 꼭대기부 사이에, 분기 위치(43)(도 8에 나타내는 좌측의 분기 위치(43))와 다른 위치에 제2 분기 위치(43)(도 8에 나타내는 우측의 분기 위치(43))가 마련되어 있다. 즉, 백 호일(11)의 둘레 방향에서 이웃하는 제1 산부(11c)의 꼭대기부와 제2 산부(11c)의 꼭대기부 사이에 2개의 분기편(40)이 형성된다. 다시 말하면, 둘레 방향으로 이웃하는 골짜기부(11b)의 사이에는 둘레 방향으로 2개(한 쌍)의 분기 위치(43)가 마련되어 있다. 본 실시 형태의 래디얼 호일 베어링(3)은 삽입된 회전축(1)이 회전하지 않는 상태에서는, 분기 위치(43)의 지름 방향 위치에서 중간 호일편(10a)과 백 호일편(11a)이 지름 방향으로 이격되어 있다.

즉, 래디얼 호일 베어링(3)은 삽입된 회전축(1)이 회전하지 않는 상태의 둘레 방향으로 분기 위치(43)와 동등한 위치에서, 중간 호일편(10a)과 백 호일편(11a)이 지름 방향으로 서로 이간되어 있다.

산부(11c)의 꼭대기부를 사이에 둔 둘레 방향 양측의 위치(측면(11c1))에는 서로 이간되는 방향으로 벌어지는 한 쌍의 분기편(40)이 각각 접촉되어 있다. 즉, 중간 호일편(10a)에는 평면부(10b)에서 백 호일편(11a)의 산부(11c)의 꼭대기부에 접촉하는 접촉점(P1) 외에, 분기편(40)에서 백 호일편(11a)의 산부(11c)의 꼭대기부 이외의 장소에 접촉하는 접촉점(P3)이 형성되어 있다.

여기서, 삽입된 회전축(1)이 회전하지 않는 상태에서 산부(11c)의 꼭대기부를 사이에 둔 2개의 접촉점(P3) 사이에 접촉점이 구성되어 있지 않은 경우도 있을 수 있다. 그 경우에도, 삽입된 회전축(1)이 회전함으로써 산부(11c)의 꼭대기부를 사이에 둔 2개의 접촉점(P3) 사이에 접촉점(P1)이 생긴다. 또한, 분기편(40)의 지름 방향 외측의 면은 산부(11c)의 꼭대기부측으로부터 상기 산부(11c)에 이웃하는 골짜기부(11b)를 향해 접촉점(P3)을 넘어 연신하고 있다. 단, 상기 산부(11c)에 이웃하는 골짜기부(11b)의 지름 방향 위치까지는 도달하지 않는다.

산부(11c)의 측면(11c1)은 곡면이며, 측면(11c1)과 접촉하는 분기편(40)은 평면 형상이다. 즉, 산부(11c)의 측면(11c1)과 분기편(40)은 접촉점(P3)의 1점에서 접촉하고 그 외의 장소에서 이간되며, 접촉점(P3)에서 슬라이딩이 발생하기 쉽게 되어 있다.

상기 구성의 제2 실시 형태에 의하면, 백 호일(11)의 둘레 방향에서 이웃하는 제1 산부(11c)의 꼭대기부와 제2 산부(11c)의 꼭대기부 사이에, 평면부(10b)로부터 분기편(40)이 분기하는 분기 위치(43) 및 제2 분기 위치(43)가 마련되고, 도 8에 나타낸 바와 같이, 분기편(40)이 백 호일(11)의 산부(11c)의 꼭대기부 이외의 장소에 접촉되어 있다. 따라서, 중간 호일(10A)과 백 호일(11)이 평면부(10b) 및 오목부(10c)뿐만 아니라 평면부(10b)로부터 분기된 분기편(40)에서도 접촉하게 되어 양자의 접촉 위치가 증가하기 때문에, 중간 호일(10A)과 백 호일(11)의 마찰에 의한 감쇠 효과가 높아진다. 즉, 하나의 산부(11c)당 2지점의 접촉점(P3)이 더 형성된다.

또한, 분기편(40)은 백 호일(11)의 산부(11c)가 둘레 방향에서 끼워지도록 마련되어 있기 때문에, 백 호일(11)이 둘레 방향으로 신장 또는 수축하도록 변형되는 어느 경우에도 항상 산부(11c)와의 접촉 상태를 유지할 수 있어, 중간 호일(10A)과 백 호일(11)의 마찰에 의한 감쇠 효과를 높일 수 있다.

<제3 실시 형태>

다음으로, 본 발명의 래디얼 호일 베어링의 제3 실시 형태를 설명한다. 이하의 설명에서, 상술한 실시 형태와 동일 또는 동등한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략히 하거나 생략한다.

도 9a 및 9b는 도 1에 나타낸 터보 기계에 적용된 제3 실시 형태의 래디얼 호일 베어링(3b)을 나타내는 도면이며, 도 9a는 래디얼 호일 베어링(3b)의 주요부를 평탄화하여 모식적으로 나타내는 도면이며, 도 9b는 그 측면도이다.

제3 실시 형태는 중간 호일(10B)(중간 호일편(10a))에 평면부(10b)로부터 분기된 분기편(40B)(돌출부)이 마련되어 있는 점에서, 상기 제1, 제2 실시 형태와 다르다.

분기편(40B)은, 도 9a에 나타낸 바와 같이, 평면부(10b)에 슬릿(41B)이 형성되고, 슬릿(41B)에 의해 둘러싸인 부분이 지름 방향 외측으로 돌출되도록 튀어나와 형성되어 있다. 즉, 본 실시 형태의 분기편(40B)은 둘레 방향을 따라 평면부(10b)로부터 지름 방향 외측으로 돌출되며, 돌출된 피크를 넘어 지름 방향 내측으로 더욱 연신되어 있다. 본 실시 형태에서, 슬릿(41B)이 H자 형상으로 형성되어 있으며, 슬릿(41B)에 의해 형성된 2개의 분기편(40B)이 지름 방향 외측으로 돌출되도록 곡면 형상으로 튀어나와 물결 판 형상으로 되어 있다. 즉, 지름 방향으로부터 바라본 경우(도 9a 참조), H자 형상의 슬릿(41B)이 배치된 직사각 형상 영역의, 둘레 방향 양단의 변으로부터 각각 분기편(40B)이 타방측의 단변을 향해 연신되어 있다. 그리고, 2개의 분기편(40B)의 선단은 둘레 방향으로 이격되어 있다.

도 9b에 나타낸 바와 같이, 분기편(40B)은 백 호일편(11a)의 골짜기부(11b)에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 즉, 분기편(40B)은 골짜기부(11b)와 지름 방향에 대향하는 위치를 포함하여, 골짜기부(11b)의 둘레 방향 양측에 이웃하는 산부(11c)에까지 연신되어 있다. 단, 분기편(40B)의 선단은 산부(11c)의 정점보다 골짜기부(11b) 측에 위치한다. 따라서, 분기편(40B)은 하나의 산부(11c)를 포함하여 이웃하는 산부(11c)의 둘레 방향 위치까지 연신되어 있다. 도 9a에 나타낸 바와 같이, 슬릿(41B)의 중앙부에는 지름 방향으로부터 보아 백 호일(11)이 노출되어 있는 영역이 있다. 상기 노출되어 있는 영역으로부터는 백 호일편(11a)의 산부(11c)의 꼭대기부에 대응하는 위치가 노출된다. 슬릿(41B)으로부터 절단 기립된 분기편(40B) 쌍은 서로 이간되도록 곡면 형상으로 변형되고, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 상기 슬릿(41B)의 중앙부에 대응하는 위치에 배치된 산부(11c)의 양측에 배치된 산부(11c, 11c)와 접촉한다. 즉, 분기편(40B)에 의해 둘레 방향 양측으로부터 끼워지는 산부(11c)와 분기편(40B)에 의해 둘레 방향 양측으로부터 끼워지지 않는 산부(11c)가 둘레 방향으로 교대로 배치된다. 다시 말하면, 백 호일편(11a)의 산부(11c)의 꼭대기부와 분기편(40B)의 피크가 둘레 방향으로 교대로 나타난다. 다시 바꾸어 말하면, 산부(11c)의 꼭대기부와 이웃하는 산부(11c)의 꼭대기부의 사이에 하나의 분기편(40B)의 피크가 마련되어 있다. 한편, 여기서 말하는 피크란, 지름 방향 위치의 피크, 즉 지름 방향 외측으로 돌출되는 부분이다.

도 9a에 나타내는 주요부의 B-B선을 따라서 본 확대 단면도인 도 10에 나타낸 바와 같이, 평면부(10b)에는 백 호일(11)의 둘레 방향에서 이웃하는 제1 산부(11c)의 꼭대기부와 제2 산부(11c)의 꼭대기부 사이에, 분기편(40B)이 분기되는 분기 위치(43b)가 마련된다. 즉, 백 호일(11)의 둘레 방향에서 이웃하는 제1 산부(11c)의 꼭대기부와 제2 산부(11c)의 꼭대기부 사이에, 하나의 분기편(40B)이 형성된다. 분기편(40B)은 평면부(10b)로부터 지름 방향 외측으로 이격되는 이격부(40B1), 이격부(40B1)(이격부(40B1)의 지름 방향 외단)로부터 연신되어 평면부(10b)를 향해 지름 방향 내측에 근접하는 근접부(40B2) 및 근접부(40B2)(근접부(40B2)의 지름 방향 내단부)로부터 연신되어 평면부(10b)를 따라 연장되는 선단부(40B3)를 구비한다. 이격부(40B1)와 근접부(40B2)는 동일한 곡률 반경으로 매끄러운 곡면 형상으로 되어 있다. 즉, 이격부(40B1)와 근접부(40B2)는 전체적으로 지름 방향 외측으로 팽창된 곡면으로 형성되어 있다. 한편, 이격부(40B1)와 근접부(40B2)는 축 방향으로부터 보아, 직선 형상과 직선 형상을 조합하여 구성될 수 있으며, 직선 형상과 곡선 형상을 조합하여 구성될 수도 있다.

산부(11c)의 측면(11c1)에는 분기편(40B)의 이격부(40B1)가 접촉되어 있다. 즉, 중간 호일편(10a)에는 평면부(10b)에서 백 호일편(11a)의 산부(11c)의 꼭대기부에 접촉되는 접촉점(P1) 외에 분기편(40B)의 이격부(40B1)에서 백 호일편(11a)의 산부(11c)의 꼭대기부 이외의 장소에 접촉되는 접촉점(P4)이 형성되어 있다. 산부(11c)의 측면(11c1)은 곡면이며, 측면(11c1)과 접촉되는 분기편(40B)의 이격부(40B1)는 서로를 향하여 볼록해지는 곡면이다. 즉, 산부(11c)의 측면(11c1)과 분기편(40B)의 이격부(40B1)는 접촉점(P4)의 1점으로 접촉되고, 그 외의 장소에서 이간되어 있으며, 접촉점(P4)에서 슬라이딩이 발생하기 쉽다. 즉, 본 실시 형태에 서 하나의 산부(11c)의 꼭대기부를 둘레 방향에서 사이에 두는 2개의 분기편(40B)에 의한 접촉점(P4)이 구성된다. 한편, 상기 산부(11c)와 이웃하는 산부(11c)는 분기편(40B)과의 접촉점을 구비하지 않는 구성으로 되어 있다. 또한, 분기편(40B)의 분기 위치(43b)와 접촉점(P4)의 사이의 길이와 비교하여 접촉점(P4)으로부터 분기편(40B)의 선단까지의 길이가 길다. 즉, 본 실시 형태에서는, 접촉점(P4)으로부터 분기편(40B)의 선단까지의 길이는 접촉점(P4)에 끼워진 산부(11P)의 꼭대기부로부터 접촉점(P4)까지의 길이와 비교하여 길다.

상기 구성의 제3 실시 형태에 의하면, 백 호일(11)의 둘레 방향에서 이웃하는 제1 산부(11c)의 꼭대기부와 제2 산부(11c)의 꼭대기부 사이에, 평면부(10b)로부터 분기편(40B)이 분기하는 분기 위치(43b)가 마련되고, 도 10에 나타낸 바와 같이, 분기편(40B)이 백 호일(11)의 산부(11c)의 꼭대기부 이외의 장소에 접촉하고 있다. 따라서, 중간 호일(10B)과 백 호일(11)이 평면부(10b) 및 오목부(10c) 뿐만 아니라, 평면부(10b)로부터 분기된 분기편(40B)에도 접촉하게 되어 양자의 접촉 위치가 증가하기 때문에, 중간 호일(10B)과 백 호일(11)의 마찰에 의한 감쇠 효과가 높아진다.

또한, 분기편(40B)은 하나 간격으로 산부(11c)를 사이에 두도록 마련되어 있기 때문에, 백 호일(11)이 둘레 방향으로 신장 또는 수축하도록 변형되는 어느 경우에도 산부(11c)와 접촉될 수 있다. 또한, 분기편(40B)은 평면부(10b)로부터 지름 방향 외측으로 이격되는 이격부(40B1) 및 이격부(40B1)로부터 연신되어 평면부(10b)를 향해 지름 방향 내측에 근접하는 근접부(40B2)를 구비하는 물결 판 형상으로 되어 있어, 백 호일(11)이 둘레 방향으로 변형되었을 때, 산부(11c)에 눌려 백 호일(11)(범프 호일)과 마찬가지로, 도 10에서 부호 S로 나타내는 바와 같이 사이드 슬라이딩을 일으킨다(즉, 둘레 방향으로 신장된다).

이때, 분기편(40B)의 선단부(40B3)와 탑 호일(9) 사이에서도 「슬라이딩」이 생길 수 있기 때문에, 마찰에 의한 감쇠 효과가 더욱 높아진다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 상기 실시 형태에서 나타낸 각 구성 부재의 제형상이나 조합 등은 일례이며, 본 발명의 주제를 일탈하지 않는 범위에서 설계 요구 등에 기초하여, 구성의 부가, 생략, 치환 및 그 외의 변경이 가능하다.

예를 들면, 탑 호일(9)이나 중간 호일(10), 백 호일(11)을 지지하기 위한 홈이나 지지 기구의 구성이나 수에 대해서는 상기 실시 형태에 한정되지 않고 여러 가지 구성을 채용할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는 베어링 하우징(12)을 원통형으로 형성하였지만, 일방의 측면 또는 양방 측면에 링 형상 플랜지를 일체로 형성하여, 전체를 대략 원통형으로 형성해도 무방하다. 플랜지를 형성함으로써, 터보 기계의 하우징 등에 대한 설치를 용이하게 할 수 있다.

1: 회전축 3: 래디얼 호일 베어링
3a: 래디얼 호일 베어링 3b: 래디얼 호일 베어링
10: 중간 호일 10A: 중간 호일
10B: 중간 호일 10a: 중간 호일편
10b: 평면부 10c: 오목부(돌출부)
10c1: 측벽면(접촉면) 11: 백 호일
11b: 골짜기부 11b1: 바닥면
11c: 산부(제1 산부, 제2 산부)
11c1: 측면 12: 베어링 하우징
12a: 삽입홀 15: 결합홈
16: 노치 17: 노치
30: 결합 부재 31: 결합 다리
32: 연결부 40: 분기편(돌출부)
40B: 분기편(돌출부) 40B1: 이격부
40B2: 근접부 43: 분기 위치(제2 분기 위치)
43b: 분기 위치 50: 덮개
P1: 접촉점 P2: 접촉점
P3: 접촉점 P4: 접촉점

Claims

삽입홀을 가짐과 함께, 상기 삽입홀의 내주 가장자리로부터 지름 방향 외측을 향해 연신하는 한 쌍의 결합홈이 축방향 양 단면에 마련된 하우징;
상기 삽입홀의 내주면에 배치된 백 호일;
상기 백 호일에 지지되는 중간 호일; 및
상기 한 쌍의 결합홈에 결합하는 한 쌍의 결합 다리 및 상기 한 쌍의 결합 다리를 연결하는 연결부를 가지는 결합 부재를 구비하고;
상기 중간 호일에는 상기 백 호일측을 향하여 파여 돌출되는 오목부가 마련되며,
상기 연결부가 상기 오목부 내에 배치되어 있는, 래디얼 호일 베어링.
제1항에 있어서,
상기 백 호일은 물결 판 형상으로 형성되어 있으며,
상기 백 호일의 물결 판 형상 중 어느 하나의 산부와, 상기 산부와 이웃하는 산부의 꼭대기부 사이의 둘레 방향 위치에 상기 오목부가 배치되어 있는, 래디얼 호일 베어링.
제2항에 있어서,
상기 백 호일의 물결 판 형상의 산부의 측면은 곡면이며,
상기 측면과 접하는 상기 오목부의 접촉면은 경사면인, 래디얼 호일 베어링.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중간 호일 및 상기 백 호일의 각각은, 상기 한 쌍의 결합 다리가 결합되는 노치를 축방향 양단에 구비하는, 래디얼 호일 베어링.