KR20150017768A - 래디얼 포일 베어링 - Google Patents

Abstract

이 래디얼 포일 베어링(3, 40, 50)은, 회전축(1)에 대향하여 배치되는 톱 포일(9)과, 톱 포일(9)의 직경 방향 외측에 배치되는 중간 포일(10, 41)과, 중간 포일(10, 41)의 직경 방향 외측에 배치되는 백 포일(11)과, 톱 포일(9), 중간 포일(10, 41) 및 백 포일(11)을 수용하는 원통형의 베어링 하우징(12, 42, 51)을 구비한다. 베어링 하우징(12, 42, 51)의 양 측면에는, 걸어맞춤 오목부(31, 35)가 서로 대향하여 각각 형성되어 있다. 중간 포일(10, 41)은, 베어링 하우징(12, 42, 51)의 둘레방향을 따라 배치된 복수의 중간 포일편(10a, 41a)을 가지고 있다. 각각의 중간 포일편(10a, 41a)에는, 걸어맞춤 오목부(31, 35)에 걸어맞추어지는 걸어맞춤 돌출편(10b, 41b)이 형성되어 있다.

Description

래디얼 포일 베어링{Radial foil bearing}

본 발명은 래디얼 포일 베어링에 관한 것이다.

본원은 2012년 7월 18일에 일본 출원된 일본특허출원 2012-159696호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래 고속 회전체용 베어링으로서 회전축을 둘러싸도록 장착되어 사용되는 래디얼 베어링이 알려져 있다. 이러한 래디얼 베어링으로는 베어링면을 형성하는 박판형의 톱 포일(top foil)과, 이 톱 포일을 탄성적으로 지지하는 백 포일(back foil)과, 상기 톱 포일 및 상기 백 포일을 수용하는 원통형의 베어링 하우징을 구비한 래디얼 포일 베어링이 잘 알려져 있다. 래디얼 포일 베어링의 백 포일로서는 박판을 파판(波板)형으로 성형한 범프 포일이 주로 사용되고 있다.

또한, 일부의 포일 베어링에서는, 「포일 간 마찰에 의한 감쇠 효과 향상」이나 「톱 포일의 강성 보강」 등을 목적으로 톱 포일과 백 포일의 사이에 중간 포일을 삽입하고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

이러한 래디얼 포일 베어링에서는, 통상 톱 포일이나 범프 포일이 베어링 하우징으로부터 탈락하는 것을 방지하기 위해, 그 일단부(고정단부)가 스폿 용접에 의해 베어링 하우징에 직접적으로 혹은 스페이서를 개재하여 간접적으로 고정되어 있다. 또한, 중간 포일도 통상은 톱 포일이나 범프 포일과 마찬가지로 베어링 하우징의 전체둘레에 걸쳐 배치되고, 그 일단부가 용접에 의해 베어링 하우징에 고정되어 있다.

또한, 용접 대신에 기계적으로 고정을 행하기 위해, 톱 포일이나 백 포일(범프 포일)의 단부를 굽힘 가공에 의해 절곡하고, 이 절곡부를 베어링 하우징에 형성한 걸어맞춤 홈에 걸어맞춤시킨 구조를 갖는 래디얼 포일 베어링도 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 2~4 참조).

특허문헌 1: 미국특허 제5902049호 명세서 특허문헌 2: 일본공개특허 2011-033176호 공보 특허문헌 3: 일본공개특허 2011-017385호 공보 특허문헌 4: 일본공개특허 2002-061645호 공보

그러나, 베어링 하우징에의 백 포일(범프 포일)의 고정을 용접으로 행하면, 입열(入熱)에 의해 백 포일이나 베어링 하우징이 변형되고, 이 영향을 받아 톱 포일에 변형이 생기는 경우가 있다. 마찬가지로 중간 포일의 고정을 용접으로 행해도, 톱 포일에 변형이 생기는 경우가 있다. 즉, 용접에 의해 중간 포일에 변형이 생기면, 그 위에 배치되는 톱 포일에도 중간 포일의 변형이 반영되어 톱 포일에 변형이 생기는 경우가 있다. 또한, 톱 포일과 중간 포일을 겹쳐 일괄하여 용접하는 경우에도, 역시 하지가 되는 중간 포일의 변형이 톱 포일에 반영되어 톱 포일의 변형량이 커질 가능성이 있다.

또한, 상기 특허문헌 2~4에 기재된 래디얼 포일 베어링에서도, 톱 포일이나 백 포일을 굽힘 가공하고 있기 때문에 톱 포일에 변형이 생기는 경우가 있다. 즉, 톱 포일 및 백 포일의 굽힘 가공에 의해 각각 변형이 생기는 경우가 있지만, 백 포일은 톱 포일을 지지하고 있기 때문에, 백 포일의 변형이 톱 포일에 영향을 주어 톱 포일의 변형이 보다 커질 가능성이 있다.

나아가 회전축의 회전에 의해 이 회전축과 톱 포일의 사이에 형성되는 포일 베어링의 유체 윤활막의 두께는 10㎛ 정도로 매우 얇다. 이 때문에, 톱 포일에 조금이라도 변형이 생기면, 베어링의 부하 능력이나 동특성(動特性; 강성과 감쇠 성능)에 영향이 미쳐 설계 그대로의 성능을 얻을 수 없게 될 가능성이 있다.

또한, 종래에는 중간 포일을 사용한 경우, 베어링 하우징의 전체둘레에 걸쳐 중간 포일을 배치하고 있다. 그러나, 전체둘레에 걸쳐 배치하면, 중간 포일과 백 포일의 사이나 중간 포일과 톱 포일의 사이에서의 마찰에 의한 구속 개소가 늘어나 서로의 미끄러짐이 일어나기 어려워진다. 그런데, 이와 같이 미끄러짐이 일어나기 어려워지면, 미끄러짐에 의해 생기는 마찰에 의한 감쇠 효과가 낮아질 가능성이 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 톱 포일에 생기는 변형을 충분히 줄여 베어링의 부하 능력이나 동특성(강성과 감쇠 성능)에 대해 설계 그대로의 양호한 성능이 얻어지고, 나아가 포일 간 마찰에 의해 감쇠 효과를 향상시킬 수 있는 래디얼 포일 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 태양에 의하면, 회전축을 둘러싸서 이 회전축을 지지하는 래디얼 포일 베어링은, 상기 회전축에 대향하여 배치되는 원통형의 톱 포일과, 상기 톱 포일의 직경 방향 외측에 배치되는 중간 포일과, 상기 중간 포일의 직경 방향 외측에 배치되는 백 포일과, 상기 톱 포일, 상기 중간 포일 및 상기 백 포일을 수용하는 원통형의 베어링 하우징을 구비한다. 상기 베어링 하우징의 양 측면에는 각각, 이 베어링 하우징의 내주면으로부터 외주면으로 향하여 연장되는 걸어맞춤 오목부가 서로 대향하여 형성되고, 또한 한 쌍의 상기 걸어맞춤 오목부가 상기 베어링 하우징의 둘레방향으로 복수 형성되어 있다. 상기 중간 포일은, 상기 베어링 하우징의 둘레방향을 따라 배치된 복수의 중간 포일편을 가지고 구성되어 있다. 또한, 각각의 상기 중간 포일편에는, 상기 걸어맞춤 오목부에 걸어맞추어지는 걸어맞춤 돌출편이 형성되어 있다.

이 래디얼 포일 베어링에서는, 중간 포일을 베어링 하우징의 둘레방향을 따라 배치된 복수의 중간 포일편에 의해 구성하고 있다. 이 때문에, 단일의 중간 포일이 베어링 하우징의 전체둘레에 걸쳐 배치되는 경우에 비해 포일 간의 마찰에 의한 구속 개소가 감소하고, 각 중간 포일편과 백 포일이나 톱 포일 사이에서 미끄러짐이 일어나기 쉬워진다. 따라서, 미끄러짐으로써 생기는 마찰에 의한 감쇠 효과가 높아진다.

또한, 베어링 하우징의 양 측면에 형성한 걸어맞춤 오목부에 중간 포일편에 형성한 걸어맞춤 돌출편을 걸어맞춤시키고 있다. 이 때문에, 각 중간 포일편에 대해 스폿 용접이나 큰 굽힘 가공을 행하지 않고 이 중간 포일편으로 이루어지는 중간 포일을 베어링 하우징 내에 수용·고정할 수 있다. 따라서, 중간 포일의 스폿 용접이나 중간 포일의 변형 영향에 의해 톱 포일에 변형이 생기는 것이 방지되어 톱 포일의 변형이 충분히 적어진다. 또한, 중간 포일의 용접을 필요 없게 하였기 때문에, 용접 불량에 의한 조립 불량이나 조립 불균일을 없앨 수 있다. 나아가 중간 포일편이 파손 또는 소모되었을 때, 중간 포일 전체를 교환하지 않고 파손 또는 소모된 부분(중간 포일편)만을 교환하면 된다.

또한, 본 발명의 제2 태양에 의하면, 상기 제1 태양에 있어서, 상기 백 포일은 상기 베어링 하우징의 둘레방향을 따라 배치된 복수의 백 포일편을 가지고 구성되어 있다. 또한, 상기 중간 포일편의 상기 걸어맞춤 돌출편은, 상기 복수의 백 포일편의 사이에 형성된 간극을 통과하여 상기 걸어맞춤 오목부에 걸어맞춤되어 있다.

백 포일은 중간 포일을 개재하여 톱 포일을 탄성적으로 지지하기 때문에, 톱 포일로부터 하중을 받았을 때에는 그 둘레방향으로 변형됨으로써 톱 포일의 휨을 허용하고 이를 지지한다. 그러나, 백 포일은 둘레방향으로 변형될 때, 베어링 하우징과의 사이의 마찰의 영향을 받기 때문에, 자유단 측에서는 변형되기 쉽지만 고정단 측에서는 변형되기 어려워진다. 그 때문에, 자유단 측과 고정단 측에서는 지지 강성에 차이가 생겨 베어링 전체적으로 균일한 지지 강성을 얻기 어려워지는 경우가 있다.

본 발명의 제2 태양에 의하면, 백 포일을 베어링 하우징의 둘레방향을 따라 배치된 복수의 백 포일편에 의해 구성하고 있으므로, 백 포일편에서의 고정단과 자유단 사이의 거리가 짧아져서, 전술한 자유단 측과 고정단 측 사이의 지지 강성의 차이가 작아진다. 따라서, 백 포일 전체에서의 지지 강성의 불균일이 적어진다.

또한, 이와 같이 백 포일을 복수의 백 포일편에 의해 구성하고 있으므로, 중간 포일편의 걸어맞춤 돌출편을 이들 사이에 형성되는 간극에 통과시킴으로써 이 걸어맞춤 돌출편을 걸어맞춤 오목부에 용이하게 걸어맞춤할 수 있다.

또한, 본 발명의 제3 태양에 의하면, 상기 제1 태양에 있어서, 상기 베어링 하우징의 내주면에는, 대향하는 상기 걸어맞춤 오목부 사이에 이들 걸어맞춤 오목부에 연통하여 이 걸어맞춤 오목부로부터 베어링 하우징의 외주면 측으로 향하는 깊이가 얕은 걸어맞춤 홈이 형성되어 있다. 상기 걸어맞춤 오목부 및 상기 걸어맞춤 홈에는 걸어멈춤 부재가 걸어멈춤되고, 이 걸어멈춤 부재는 상기 걸어맞춤 오목부에 걸어맞추어지는 한 쌍의 걸어맞춤 아암과, 상기 걸어맞춤 홈에 걸어맞추어짐과 아울러 상기 한 쌍의 걸어맞춤 아암 사이를 연결하는 연결부를 가지며, 또한 상기 한 쌍의 걸어맞춤 아암의, 상기 걸어맞춤 오목부에 걸어맞추어지는 측과 반대측에, 상기 베어링 하우징의 내주면으로부터 돌출되는 걸어맞춤 볼록부가 마련되어 있다. 상기 백 포일의 양측 가장자리부에는, 각각 상기 걸어맞춤 볼록부에 걸어맞추어지는 걸어맞춤 노치가 형성되어 있다. 또한, 상기 중간 포일편의 상기 걸어맞춤 돌출편은, 상기 백 포일의 상기 걸어맞춤 노치를 통과하여 상기 걸어맞춤 오목부에 걸어맞춤되어 있다.

이와 같이 하면, 베어링 하우징의 내주면의 양측 단부(端部)에 각각 마련한 걸어맞춤 볼록부에 백 포일의 양측 가장자리부에 각각 형성한 걸어맞춤 노치를 걸어맞춤시킴으로써, 백 포일을 베어링 하우징에 고정할 수 있다. 즉, 백 포일에 대해 스폿 용접이나 굽힘 가공을 행하지 않고 백 포일을 베어링 하우징 내에 수용·고정할 수 있다. 따라서, 백 포일의 스폿 용접이나 백 포일의 변형의 영향에 의해 톱 포일에 변형이 생기는 것이 방지되어 톱 포일의 변형이 충분히 적어진다. 또한, 백 포일의 용접을 불필요하게 하였기 때문에, 용접 불량에 의한 조립 불량이나 조립의 불균일을 없앨 수 있다.

또한, 중간 포일편의 걸어맞춤 돌출편을 백 포일의 걸어맞춤 노치를 통과하여 걸어맞춤 오목부에 걸어맞춤시키고 있으므로, 이 걸어맞춤 돌출편을 걸어맞춤 오목부에 용이하게 걸어맞춤할 수 있다.

나아가 걸어멈춤 부재의 걸어맞춤 아암과 중간 포일편의 걸어맞춤 돌출편을 모두 걸어맞춤 오목부에 걸어맞춤시키도록 하였으므로, 상기 걸어맞춤 아암, 상기 걸어맞춤 돌출편이 걸어맞추어지는 개소를 각각 따로 형성하는 경우에 비해 베어링 하우징에 대한 가공수를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 제4 태양에 의하면, 상기 제1 태양에 있어서, 상기 백 포일의 양측 가장자리부에는 각각, 상기 걸어맞춤 오목부에 연통하는 걸어맞춤 노치가 형성되어 있다. 또한, 상기 중간 포일편의 상기 걸어맞춤 돌출편은 상기 백 포일의 걸어맞춤 노치를 통과하여 상기 걸어맞춤 오목부에 걸어맞춤되어 있다.

이와 같이 하면, 중간 포일편의 걸어맞춤 돌출편을 걸어맞춤 오목부에 걸어맞춤으로써, 이 중간 포일편뿐만 아니라 백 포일도 베어링 하우징에 고정할 수 있다.

또한, 이와 같이 중간 포일편에 의해 백 포일을 베어링 하우징에 고정하므로, 백 포일에 대해 스폿 용접이나 굽힘 가공을 행하지 않고 백 포일을 베어링 하우징 내에 수용·고정할 수 있다. 따라서, 백 포일의 스폿 용접이나 백 포일의 변형의 영향에 의해 톱 포일에 변형이 생기는 것이 방지되어 톱 포일의 변형이 충분히 적어진다. 또한, 백 포일의 용접을 불필요하게 하였기 때문에, 용접 불량에 의한 조립 불량이나 조립의 불균일을 없앨 수 있다.

또, 본 발명의 제5 태양에 의하면, 상기 제3 또는 제4 태양에 있어서, 상기 백 포일은 상기 베어링 하우징의 둘레방향을 따라 배치된 복수의 백 포일편을 가지고 구성되어 있다. 또한, 상기 백 포일편에는 각각 상기 걸어맞춤 노치가 형성되어 있다.

이와 같이 하면, 백 포일편에서의 고정단과 자유단 사이의 거리가 짧아지고 전술한 자유단 측과 고정단 측 사이의 지지 강성의 차이가 작아진다. 따라서, 백 포일 전체에서의 지지 강성의 불균일이 적어진다.

또한, 백 포일편에 각각 걸어맞춤 노치를 형성하고 있으므로, 중간 포일편의 걸어맞춤 돌출편을 이들 걸어맞춤 노치에 통과시킴으로써 이 걸어맞춤 돌출편을 걸어맞춤 오목부에 용이하게 걸어맞춤할 수 있다.

또한, 본 발명의 제6 태양에 의하면, 상기 제5 태양에 있어서, 상기 백 포일편의 걸어맞춤 노치는 이 백 포일편의 둘레방향 중앙부에 형성되어 있다.

이와 같이 하면, 각 백 포일편의 자유단 측과 고정단 측 사이의 지지 강성의 차이가 더욱 작아지고, 따라서 백 포일 전체에서의 지지 강성의 불균일이 보다 적어진다.

또한, 본 발명의 제7 태양에 의하면, 상기 제1~제6 태양 중 어느 하나의 태양에 있어서, 상기 중간 포일이 복수장 겹쳐져 있다.

이와 같이 하면, 중간 포일 간의 미끄러짐에 의한 마찰에 의해 얻어지는 감쇠 효과가 더해짐으로써 래디얼 포일 베어링에 의한 감쇠 효과가 한층 더 높아진다.

본 발명의 래디얼 포일 베어링에 의하면, 중간 포일을 베어링 하우징의 둘레방향을 따라 배치된 복수의 중간 포일편에 의해 구성하고 있다. 이 때문에, 각 중간 포일편과 백 포일이나 톱 포일의 사이에서 미끄러짐을 일어나기 쉽게 할 수 있고, 따라서 미끄러짐으로써 발생하는 마찰에 의한 감쇠 효과를 높일 수 있다.

또한, 각 중간 포일편에 대해 스폿 용접이나 큰 굽힘 가공을 행하지 않고 중간 포일을 베어링 하우징 내에 수용·고정하고 있다. 이 때문에, 중간 포일의 변형의 영향에 의해 톱 포일에 변형이 생기는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 톱 포일의 변형을 충분히 줄이고, 이에 따라 베어링의 부하 능력이나 동특성(강성과 감쇠 성능)에 대해 설계 그대로의 양호한 성능을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 래디얼 포일 베어링이 적용되는 터보 기계의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시형태에서의 래디얼 포일 베어링의 측면도이다.
도 2b는 베어링 하우징의 내주면의 주요부를 나타내는 개략도이다.
도 3a는 도 2a에 도시된 래디얼 포일 베어링의 주요부 분해 사시도이다.
도 3b는 통과홈에 고정구가 끼워맞춤되어 있는 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3c는 통과홈에 고정구가 끼워맞춤되어 있는 상태를 나타내는 측단면도이다.
도 4a는 도 2a에 도시된 래디얼 포일 베어링의 주요부 분해 사시도이다.
도 4b는 도 2a의 A-A선 단면도이다.
도 5a는 도 2a에 도시된 래디얼 포일 베어링의 주요부 분해 사시도이다.
도 5b는 중간 포일편의 평면도이다.
도 5c는 중간 포일편의 측면도이다.
도 5d는 도 2a의 C-C선 단면도이다.
도 6a는 도 2a의 주요부를 평탄화하여 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 6b는 도 6a의 B-B선 방향으로 본 도면이다.
도 7a는 톱 포일의 전개도이다.
도 7b는 톱 포일의 전개 측면도이다.
도 8은 도 2a의 주요부 확대도이다.
도 9a는 본 발명의 제2 실시형태에서의 래디얼 포일 베어링의 측면도이다.
도 9b는 도 9a의 주요부를 평탄화하여 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 10a는 도 9a에 도시된 래디얼 포일 베어링의 주요부 분해 사시도이다.
도 10b는 도 9a의 D-D선 단면도이다.
도 11a는 본 발명의 제3 실시형태에서의 래디얼 포일 베어링의 측면도이다.
도 11b는 도 11a의 주요부를 평탄화하여 모식적으로 나타내는 측면도이다.
도 12a는 도 11a에 도시된 래디얼 포일 베어링의 주요부 분해 사시도이다.
도 12b는 도 11a의 E-E선 단면도이다.
도 13은 제3 실시형태의 래디얼 포일 베어링의 변형예를 나타내는 주요부 분해 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 래디얼 포일 베어링을 자세하게 설명한다. 또, 이하의 도면에서는 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해 각 부재의 축척을 적절히 변경하고 있다.

도 1은, 본 발명의 래디얼 포일 베어링이 적용되는 터보 기계의 일례를 나타내는 측면도이다. 도 1 중의 부호 1은 회전축, 부호 2는 회전축의 선단부에 마련된 임펠러, 부호 3은 본 발명에 관한 래디얼 포일 베어링이다. 또, 도 1에서는 생략하여 래디얼 포일 베어링을 하나만 기재하고 있는데, 통상은 회전축(1)의 축방향으로 래디얼 포일 베어링이 2개 마련되어 회전축(1)의 지지 구조가 구성된다. 따라서, 본 실시형태에서도 도시하지 않았지만 래디얼 포일 베어링(3)이 2개 마련되어 있다.

회전축(1)에는 임펠러(2)가 형성된 측에 스러스트 칼라(4)가 고정되어 있고, 이 스러스트 칼라(4)의 양측에는 이 스러스트 칼라(4)에 대향하여 스러스트 베어링(5)이 각각 배치되어 있다.

또한, 임펠러(2)는 정지측이 되는 하우징(6) 내에 배치되어 있고, 하우징(6)과의 사이에 팁 클리어런스(tip clearance; 7)를 가지고 있다.

또한, 회전축(1)에는, 스러스트 칼라(4)보다 중앙측에 래디얼 포일 베어링(3)이 회전축(1)을 둘러싸도록 장착되어 있다.

「제1 실시형태」

도 2a, 2b는, 이러한 구성의 터보 기계에 적용된 래디얼 포일 베어링의 제1 실시형태를 나타내는 도면이다. 이 제1 실시형태의 래디얼 포일 베어링(3)은, 도 2a에 도시된 바와 같이 회전축(1)을 둘러싸서 회전축(1)을 지지하는 원통형의 장치이다. 래디얼 포일 베어링(3)은, 회전축(1)에 대향하여 배치되는 원통형의 톱 포일(9)과, 톱 포일(9)의 직경 방향 외측에 배치되는 중간 포일(10)과, 중간 포일(10)의 직경 방향 외측에 배치되는 백 포일(11)과, 백 포일(11)의 직경 방향 외측에 배치되는 베어링 하우징(12)을 구비하여 구성되어 있다.

베어링 하우징(12)은 래디얼 포일 베어링(3)의 최외부를 구성하는 금속제로 원통형 부재로서, 내부에 백 포일(11), 중간 포일(10), 톱 포일(9)을 수용하고 있다. 이 베어링 하우징(12)에는, 그 내주면에 베어링 하우징(12)의 축방향을 따라 통과홈(13)이 형성되어 있다. 즉, 베어링 하우징(12)의 내주면 주요부를 나타내는 도 2b에 도시된 바와 같이, 베어링 하우징(12)의 내주면에는 베어링 하우징(12)의 축방향의 일단으로부터 타단에 연속하여 그 전체길이에 걸쳐 통과홈(13)이 형성되어 있다. 통과홈(13)은 길이가 베어링 하우징(12)의 길이(축방향 길이)와 같고, 개구 폭이 3mm~5mm 정도, 깊이가 1.5mm~2.5mm 정도로 형성되어 있다.

또한, 통과홈(13)의 양단부에는, 통과홈(13)에 각각 연통하여 걸어멈춤 홈(14)이 형성되어 있다. 걸어멈춤 홈(14)은, 래디얼 포일 베어링(3)의 주요부 분해 사시도인 도 3a에 도시된 바와 같이, 베어링 하우징(12)의 양 측면(축방향에서의 양 측면)이 각각 잘라내어져 형성된 홈부이다. 걸어멈춤 홈(14)은, 베어링 하우징(12)의 두께 방향(직경 방향)을 따라 내주연(내주면)으로부터 외주연(외주면)으로 향하여 형성되어 있다. 또, 본 실시형태에서는 걸어멈춤 홈(14)을 통과홈(13)에 확실히 연통시키기 위해, 걸어멈춤 홈(14)의 폭을 통과홈(13)의 폭에 비해 충분히 넓게 형성하고 있다.

또한, 통과홈(13)에는, 그 양 내측면(둘레방향에서 서로 대향하는 면)에 각각 걸어멈춤 오목부(15)가 형성되어 있다. 이들 걸어멈춤 오목부(15)는 통과홈(13)의 길이방향을 따라 그 전체길이에 형성된 홈형상의 오목부로서, 본 실시형태에서는 최대 깊이가 0.2~0.3mm 정도인 단면 U자 형상(반원호 형상)으로 형성되어 있다. 또한, 이들 걸어멈춤 오목부(15)는, 통과홈(13)의 개구측, 예를 들어 베어링 하우징(12)의 내주면으로부터 1mm 이내의 깊이 위치에 형성되어 있다. 이에 의해, 걸어멈춤 오목부(15)에는 후술하는 바와 같이 톱 포일(9)의 볼록부의 선단부를 걸어멈춤할 수 있다.

이들 통과홈(13) 및 걸어멈춤 오목부(15)를 형성하려면 와이어 커트 방전 가공이 적합하게 사용된다. 즉, 통과홈(13)이나 홈형상의 걸어멈춤 오목부(15)와 같이 베어링 하우징(12)의 축방향의 일단으로부터 타단에 걸쳐 연속하는 홈을 형성하는 경우에는, 와이어 커트 방전 가공에 의해 그 단면 형상의 외형을 모방하도록 와이어를 이동시킴으로써 각 홈을 용이하고 정밀도 높게 형성할 수 있다. 특히 본 실시형태에서는, 와이어 커트 방전 가공을 채용함으로써, 통과홈(13)과 그 양 내측면의 걸어멈춤 오목부(15)를 일련의 가공으로 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 통과홈(13)이나 걸어멈춤 오목부(15)의 가공 비용을 충분히 낮게 억제할 수 있다.

또한, 걸어멈춤 홈(14)에 대해서도, 베어링 하우징(12)의 외면측으로부터 내면측에 걸쳐 연속하는 홈을 형성하기 때문에, 와이어 커트 방전 가공을 채용함으로써 그 가공 비용을 충분히 낮게 억제할 수 있다. 단, 걸어멈춤 홈(14)에 대해서는 특별히 그 가공 정밀도를 필요로 하지 않는 점에서 엔드 밀에 의한 절삭 가공 등을 채용할 수도 있다.

이러한 통과홈(13) 및 걸어멈춤 홈(14)에는 고정구(16)가 끼워넣어져 걸어멈춤되어 있다. 도 3a, 통과홈(13)과 고정구(16)의 평면도인 도 3b 및 통과홈(13)과 고정구(16)의 측단면도인 도 3c에 도시된 바와 같이, 고정구(16)는 통과홈(13)에 끼워넣어져 수용되는 봉상(棒狀)(사각기둥 형상)의 베이스부(17)와, 베이스부(17)의 양단부에 형성되어 한 쌍의 걸어멈춤 홈(14, 14)에 걸어멈추어지는 한 쌍의 절곡편(18, 18)과, 베이스부(17)의 중앙부에 형성되어 절곡편(18)과 반대측에 돌출되는 2개의 격벽편(19)을 가지고 구성되어 있다.

베이스부(17)는 높이가 0.5~1.5mm 정도로 형성되고, 그 상면(격벽편(19) 측의 면)이 통과홈(13)의 개구보다 1mm 정도 내려가도록 형성되어 있다. 절곡편(18)은, 통과홈(13)의 바닥면과 베어링 하우징(12)의 외주면 사이의 거리와 거의 같은 길이로 형성되어 있다. 이에 따라, 절곡편(18)은 걸어멈춤 홈(14)에 충분한 면적으로 접촉함과 아울러 베어링 하우징(12)의 외주면으로부터의 돌출이 방지된다.

이들 절곡편(18, 18)과 통과홈(13)에 연통하여 마련된 걸어멈춤 홈(14, 14)에 의해 규제부가 형성되어 있다. 즉, 한 쌍의 절곡편(18, 18)이 각각 통과홈(13)의 양단부에 마련된 걸어멈춤 홈(14, 14)에 걸어멈추어지고, 한 쌍의 절곡편(18, 18)으로 베어링 하우징(12)을 축방향으로 협지하고 있다. 이 때문에, 고정구(16)는 통과홈(13)의 길이방향(베어링 하우징(12)의 축방향)으로 이동하는 것이 규제되고, 클리어런스 만큼을 제외하고 실질적으로 이동이 방지되어 있다.

격벽편(19)은, 도 3b, c에 도시된 바와 같이 베이스부(17)를 거의 3등분하는, 즉 통과홈(13)을 거의 3등분하는 2개의 위치에 형성되어 있다. 격벽편(19)은, 그 높이가 통과홈(13)의 개구와 같은 위치가 되거나 통과홈(13)보다 약간 돌출되도록 형성되어 있다. 예를 들어, 백 포일(11)의 높이의 절반 정도 돌출되도록 해도 된다. 이러한 격벽편(19)에 의해 통과홈(13)이 그 길이방향으로 거의 3분할됨으로써, 통과홈(13) 내에는 고정구(16)에 의해 3개의 걸어맞춤 홈(20)이 형성된다.

즉, 고정구(16)를 베어링 하우징(12)의 내주면 측으로부터 걸어멈춤 홈(14) 및 통과홈(13)에 끼워넣어 걸어멈춤시킴으로써, 3개의 걸어맞춤 홈(20)을 용이하게 형성할 수 있다. 이들 걸어맞춤 홈(20)은 그 깊이가 거의 1mm 정도로 되어 있고, 그 양 내측면에 걸어멈춤 오목부(15)를 개구시키고 있다.

또, 고정구(16)는, 예를 들어 두께가 3~4mm 정도인 스테인리스 등으로 이루어지는 금속판을 와이어 커트 방전 가공함으로써 형성할 수 있다.

또한, 도 2a에 도시된 바와 같이, 베어링 하우징(12)에는 후술하는 백 포일(11)을 걸어멈춤시키기 위한 걸어맞춤 볼록부(33a)가 걸어멈춤 부재(30)에 의해 형성되어 있다. 즉, 래디얼 포일 베어링(3)의 주요부 분해 사시도인 도 4a에 도시된 바와 같이, 베어링 하우징(12)의 양측면에는 각각, 베어링 하우징(12)의 내주연(내주면)으로부터 외주연(외주면)으로 향하여 연장되는 홈형상의 제1 걸어맞춤 오목부(31)가 서로 대향하여 형성되어 있다. 한 쌍의 제1 걸어맞춤 오목부(31)는, 베어링 하우징(12)의 축방향에서 서로 대향하는 위치에 형성되어 있다. 제1 걸어맞춤 오목부(31)는, 도 2a에 도시된 바와 같이 본 실시형태에서는 베어링 하우징(12)의 측면을 그 둘레방향으로 거의 3분할하는 위치에 각각 형성되어 있다. 이들 제1 걸어맞춤 오목부(31)에는 걸어멈춤 부재(30)가 걸어멈춤되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 베어링 하우징(12)의 한쪽 측면에서 보아 3개소에 배치된 제1 걸어맞춤 오목부(31) 중의 2개소의 제1 걸어맞춤 오목부(31, 31)의 중간 위치에 통과홈(13)이 배치되어 있다.

또한, 베어링 하우징(12)의 내주면에는, 도 4a에 도시된 바와 같이 대향하는 제1 걸어맞춤 오목부(31, 31) 사이에 제1 걸어맞춤 오목부(31, 31)에 연통하는 홈(32)이 형성되어 있다. 홈(32)은 그 깊이가 제1 걸어맞춤 오목부(31)의 깊이, 즉 베어링 하우징(12)의 외면측으로 향하는 깊이(본 실시형태에서는 베어링 하우징(12)의 두께와 동일하게 되어 있음)보다 얕게 되어 있다. 이에 의해, 본 실시형태에서는 제1 걸어맞춤 오목부(31)와 홈(32)의 사이에 단차부(도 4a 참조)가 형성되어 있다.

이들 제1 걸어맞춤 오목부(31, 31) 및 홈(32)에는 걸어멈춤 부재(30)가 걸어멈춤되어 있다. 걸어멈춤 부재(30)는 제1 걸어맞춤 오목부(31, 31)에 걸어맞추어지는 한 쌍의 걸어맞춤 아암(33)과, 이들 걸어맞춤 아암(33, 33) 사이를 연결하는 연결부(34)를 가지고 H자 형상으로 형성되어 있다. 연결부(34)는, 도 2a의 A-A선 단면도인 도 4b에 도시된 바와 같이, 홈(32)에 걸어맞추어져 홈(32) 내에 수용되고, 홈(32)의 외측(베어링 하우징(12)의 직경 방향 내측)으로 돌출되지 않도록 형성되어 있다. 구체적으로 홈(32)의 깊이가 1mm~2mm 정도로 되어 있고, 따라서 연결부(34)의 높이도 1mm~2mm 정도로 되어 있다.

한 쌍의 걸어맞춤 아암(33)은 연결부(34)에 대해 상하방향으로 연장되어 형성되어 있고, 이에 따라 상기한 바와 같이 걸어멈춤 부재(30)를 H자 형상으로 형성하고 있다. 이들 걸어맞춤 아암(33)의 상측으로 연장된 부분, 즉 제1 걸어맞춤 오목부(31)에 걸어맞추어지는 측과 반대측은, 베어링 하우징(12)의 내주면으로부터 돌출됨으로써 후술하는 백 포일편(11a)의 걸어맞춤 노치(11d)에 걸어맞추어지는 걸어맞춤 볼록부(33a)가 되어 있다.

또한, 걸어맞춤 아암(33)의 하측으로 연장된 부분은, 전술한 제1 걸어맞춤 오목부(31)와 홈(32) 사이의 단차부에 걸어멈춤되어 있다. 이에 의해, 걸어멈춤 부재(30)는 베어링 하우징(12)에 대해 그 축방향으로의 이동이 규제되어 있다.

또, 걸어멈춤 부재(30)의 걸어맞춤 아암(33)이나 연결부(34)는, 도 4a에 도시된 바와 같이 사각기둥 형상이어도 되고 원기둥 형상(환봉 형상)이어도 된다. 걸어맞춤 아암(33)이나 연결부(34)의 굵기는 0.3~0.5mm 정도로 되어 있다. 이러한 걸어멈춤 부재(30)는, 예를 들어 두께가 0.5mm 미만인 스테인리스 등으로 이루어지는 금속박을 H자 형상으로 에칭 가공하거나 와이어 커트 방전 가공함으로써 형성할 수 있다.

또한, 홈(32)에 대해서는 통과홈(13)과 마찬가지로 하여 와이어 커트 방전 가공으로 형성할 수 있다. 나아가 제1 걸어맞춤 오목부(31)에 대해서는, 걸어멈춤 홈(14)과 마찬가지로 하여 와이어 커트 방전 가공이나 엔드 밀에 의한 절삭 가공 등으로 가공할 수 있다. 즉, 통과홈(13)과 홈(32)을 와이어 커트 방전 가공에 의해 연속적으로 가공 처리할 수 있고, 마찬가지로 걸어멈춤 홈(14)과 제1 걸어맞춤 오목부(31)에 대해서도 와이어 커트 방전 가공 등에 의해 연속적으로 가공 처리할 수 있다. 따라서, 베어링 하우징(12)에 대해 그 가공 비용의 저감화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

이와 같이 하여 홈(32), 제1 걸어맞춤 오목부(31)를 형성한 후, 걸어멈춤 부재(30)를 베어링 하우징(12)의 내주면 측으로부터 제1 걸어맞춤 오목부(31) 및 홈(32)에 끼워넣어 걸어멈춤시킴으로써, 걸어맞춤 볼록부(33a)를 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 도 2a에 도시된 바와 같이 베어링 하우징(12)에는, 그 양 측면에 후술하는 중간 포일편(10a)을 보유지지하기 위한 제2 걸어맞춤 오목부(35)가 형성되어 있다. 제2 걸어맞춤 오목부(35)는, 본 발명에서의 걸어맞춤 오목부로서 기능한다. 제2 걸어맞춤 오목부(35)는, 래디얼 포일 베어링(3)의 주요부 분해 사시도인 도 5a에 도시된 바와 같이, 베어링 하우징(12)의 내주연(내주면)부터 외주연(외주면)까지 홈형상으로 연장되어 형성되어 있다. 이 제2 걸어맞춤 오목부(35)는, 도 2a에 도시된 바와 같이 베어링 하우징(12)의 양 측면에 서로 대향하여 쌍이 되어 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 이러한 제2 걸어맞춤 오목부(35)가 합계 3쌍 형성되어 있고, 이들 제2 걸어맞춤 오목부(35)는 베어링 하우징(12)의 측면을 그 둘레방향으로 거의 3분할하는 위치에 각각 형성되어 있다.

또한, 이들 제2 걸어맞춤 오목부(35)는 제1 걸어맞춤 오목부(31)에 대해 반피치 어긋난 상태로 배치되어 있다. 즉, 3쌍의 제2 걸어맞춤 오목부(35) 중의 한 쌍은 통과홈(13)의 한쪽에 인접하여 배치되고, 다른 2쌍은 둘레방향에서 이웃하는 제1 걸어맞춤 오목부(31, 31) 사이의 중앙부에 각각 배치되어 있다.

또, 제2 걸어맞춤 오목부(35)에 대해서도, 걸어멈춤 홈(14)이나 제1 걸어맞춤 오목부(31)와 마찬가지로 하여 와이어 커트 방전 가공으로 가공할 수 있다. 즉, 걸어멈춤 홈(14)과 제1 걸어맞춤 오목부(31)와 제2 걸어맞춤 오목부(35)에 대해 와이어 커트 방전 가공에 의해 연속적으로 가공 처리할 수 있다. 따라서, 베어링 하우징(12)에 대해 그 가공 비용의 저감화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 또한, 와이어 커트 방전 가공 대신에 레이저 가공을 이용할 수도 있다.

백 포일(11)은, 포일(박판)로 형성되어 중간 포일(10) 및 톱 포일(9)을 탄성적으로 지지한다. 이러한 백 포일(11)로서는, 예를 들어 범프 포일이나, 일본공개특허 2006-57652호 공보나 일본공개특허 2004-270904호 공보 등에 기재되어 있는 스프링 포일, 일본공개특허 2009-299748호 공보 등에 기재되어 있는 백 포일 등이 사용된다. 본 실시형태에서는, 백 포일(11)로서 범프 포일을 사용하고 있다. 단, 상기 스프링 포일이나 백 포일을 본 발명의 백 포일로서 사용해도 된다.

백 포일(11)(범프 포일)은, 본 실시형태에서는 베어링 하우징(12)의 둘레방향을 따라 배치된 3개(복수)의 백 포일편(11a)을 가지고 구성되어 있다.

이들 백 포일편(11a)은, 포일(박판)이 파판형으로 성형되면서 측면이 전체적으로 대략 원호형상이 되도록 성형된 부재로서, 3개가 전부 동일한 형상·치수로 형성되어 있다. 따라서, 이들 백 포일편(11a)은 베어링 하우징(12)의 내주면을 거의 3분할하여 배치되어 있다.

또한, 이들 백 포일편(11a)은 통과홈(13)을 사이에 두는 위치에서는 어느 정도의 간극을 두고 배치되어 있고, 그 이외의 위치에서는 서로의 단부가 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 이 소정의 간격을 둔 위치에 상기 제2 걸어맞춤 오목부(35)가 형성되어 있다. 또한, 통과홈(13)을 사이에 두는 위치에도 통과홈(13)의 한쪽에 제2 걸어맞춤 오목부(35)가 형성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 3개의 백 포일편(11a)은 전체적으로 대략 원통형으로 형성되어 중간 포일(10)을 개재하여 톱 포일(9)의 둘레방향으로 배치되어 있다.

또한, 이와 같이 파판형으로 성형된 백 포일편(11a)은, 도 2a의 주요부를 평탄화하여 모식적으로 나타내는 도 6a에 도시된 바와 같이, 베어링 하우징(12)의 둘레방향을 따라 베어링 하우징(12)과 접하는 평탄한 골부(11b)와, 중간 포일(10)(중간 포일편(10a))에 접하는 만곡된 산부(11c)를 교대로 형성하고 있다. 이에 따라, 백 포일편(11a)은, 특히 중간 포일편(10a)(중간 포일(10))에 접하는 산부(11c)에 의해 중간 포일편(10a)을 개재하여 톱 포일(9)을 탄성적으로 지지하고 있다. 또한, 래디얼 포일 베어링(3)의 축방향으로 산부(11c)나 골부(11b)에 의해 구성되는 유체의 통로를 형성하고 있다.

또한, 이들 백 포일편(11a)에는, 도 6a의 B-B선 방향으로 본 도면인 도 6b에 도시된 바와 같이, 각각의 둘레방향 중앙부(베어링 하우징(12)의 둘레방향에 따른 방향의 중앙부)의 양측 가장자리부(축방향에서의 양측 가장자리부)에 걸어맞춤 노치(11d)가 형성되어 있다. 걸어맞춤 노치(11d)는, 도 6a에 도시된 바와 같이 백 포일편(11a)의 골부(11b)에 형성되어 있고, 산부(11c, 11c) 사이에 형성된 평탄부로 이루어지는 골부(11b)가 그 옆 가장자리로부터 중앙측으로 향하여 직사각형상으로 잘라내어져 형성된 노치이다.

걸어맞춤 노치(11d)는, 베어링 하우징(12)에 마련된 걸어멈춤 부재(30)의 걸어맞춤 볼록부(33a)에 대응하는 위치, 즉 걸어맞춤 볼록부(33a)와 겹치는 위치에 형성되어 있다. 걸어맞춤 노치(11d)는, 그 가로세로 폭이 걸어맞춤 볼록부(33a)에 걸어맞추어지도록 걸어맞춤 볼록부(33a)의 가로세로 폭과 거의 동일하게 형성되어 있다. 구체적으로 베어링 하우징(12)의 둘레방향에 따른 가로 폭이 0.2mm~0.4mm 정도, 축방향에 따른 세로 폭이 1mm~2mm 정도로 되어 있다.

또, 걸어맞춤 노치(11d)는, 버어(burr)가 발생하지 않고 가공에 의한 변형도 생기지 않도록 포일에 대한 에칭 가공이나 방전 가공을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 에칭 가공이나 방전 가공으로 포일에 걸어맞춤 노치(11d)를 형성한 후, 산부(11c)나 골부(11b)를 형성하기 위한 프레스 성형을 행하여 백 포일편(11a)을 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 구성 하에서, 베어링 하우징(12)의 걸어맞춤 볼록부(33a)(걸어멈춤 부재(30)의 걸어맞춤 아암(33))에는, 도 4a 및 도 6a에 도시된 바와 같이 백 포일편(11a)의 걸어맞춤 노치(11d)가 걸어맞춤되어 있다.

이와 같이, 걸어맞춤 아암(33)의 상측으로 연장된 걸어맞춤 볼록부(33a)에 백 포일편(11a)의 걸어맞춤 노치(11d)가 걸어맞춤되고, 그 상태로 베어링 하우징(12)의 내주면 상에 3개의 백 포일편(11a)이 배치되어 있다. 이 때문에, 걸어멈춤 부재(30)는 특히 그 연결부(34)가 백 포일편(11a)에 눌러짐으로써 베어링 하우징(12)으로부터 탈락하는 것이 방지되어 있다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 중간 포일(10)은, 3개의 백 포일편(11a)으로 이루어지는 백 포일(11)과 톱 포일(9)의 사이에 배치되어 있다. 중간 포일(10)은, 본 실시형태에서는 베어링 하우징(12)의 둘레방향을 따라 배치된 3개의 중간 포일편(10a)을 가지고 구성되어 있다. 중간 포일편(10a)은, 도 5b, 5c에 도시된 바와 같이 그 전개 형상이 대략 직사각형상으로 형성되어 있다. 중간 포일편(10a)은, 3개의 중간 포일편(10a)에 의해 대략 원통형이 형성되도록 각각 소정 곡률로 만곡됨으로써, 중간 포일편(10a)은 각각 측면에서 보아 원호형상으로 형성되어 있다. 또한, 그 한쪽 단변측의 양단부(축방향에서의 양단부)에 각각 이점쇄선으로 나타내는 돌출편이 형성되고, 이들 돌출편이 대략 직각으로 절곡됨으로써 걸어맞춤 돌출편(10b)이 형성되어 있다.

이와 같이 하여 형성된 걸어맞춤 돌출편(10b)이 도 2a, 도 5a, 도 6a에 도시된 바와 같이 각각 3개의 백 포일편(11a) 사이에 형성된 간극을 통과하여 베어링 하우징(12)의 제2 걸어맞춤 오목부(35)에 걸어맞춤되어 있다. 이에 의해, 중간 포일편(10a)은 도 2a의 C-C선 단면도인 도 5d에 도시된 바와 같이, 각각 백 포일편(11a)을 덮은 상태로 베어링 하우징(12)에 보유지지되어 있다. 이와 같이 하여 베어링 하우징(12)에 보유지지된 중간 포일편(10a)은, 특히 그 양측에 형성된 걸어맞춤 돌출편(10b)이 베어링 하우징(12)의 양 측면을 협지하도록 하여 제2 걸어맞춤 오목부(35)에 걸어맞춤되어 있다. 따라서, 회전축(1)의 축 흔들림 등에 의한 예기치 못한 외력이 래디얼 포일 베어링(3)에 가해졌을 때에도 중간 포일편(10a)은 베어링 하우징(12) 내를 회전하는 것이 방지된다. 나아가 베어링 하우징(12) 내를 축방향으로 이동하는 것이 규제되어 있기 때문에, 베어링(3)으로부터 탈락하는 것이 방지된다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 톱 포일(9)은 3개의 중간 포일편(10a)으로 이루어지는 중간 포일(10)의 내면을 따라 원통형으로 감겨 형성되어 있다. 톱 포일(9)은, 한쪽 단부측(둘레방향에서의 한쪽 단부)에 형성된 볼록부(21a)와 다른 쪽 단부측에 형성된 볼록부(21b)가 각각 베어링 하우징(12)에 형성된 통과홈(13) 중의 걸어맞춤 홈(20)에 걸어맞추어지도록 배치되어 있다. 이 톱 포일(9)은, 그 전개도인 도 7a에 도시된 바와 같이, 베어링 둘레방향을 장변으로 하고 베어링 길이방향을 단변으로 하는 직사각형상의 금속박이 그 측면도인 도 7b 중의 화살표 방향(장변의 길이방향:베어링 둘레방향)으로 원통형으로 감겨 형성되어 있다.

이 톱 포일(9)에는, 도 7a에 도시된 바와 같이 한쪽 변측(단변측)에 하나의 볼록부(21a)와 2개의 오목부(22a)를 가지고 이루어지는 제1 요철부(23a)가 형성되고, 상기 한쪽 변(단변)과 반대인 다른 쪽 변측(단변측)에 2개의 볼록부(21b)와 하나의 오목부(22b)를 가지고 이루어지는 제2 요철부(23b)가 형성되어 있다. 제2 요철부(23b)의 오목부(22b)는 제1 요철부(23a)의 볼록부(21a)에 대응하여 형성되고, 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 겹치도록 톱 포일(9)을 원통형으로 감았을 때, 오목부(22b) 안을 볼록부(21a)가 빠져나가도록 형성되어 있다. 마찬가지로 제1 요철부(23a)의 오목부(22a)는, 톱 포일(9)을 원통형으로 감았을 때, 오목부(22a) 안을 볼록부(21b)가 각각 빠져나가도록 형성되어 있다. 또, 볼록부(21a, 21b)는 그 폭이 통과홈(13)과 고정구(16)에 의해 형성된 걸어맞춤 홈(20)의 길이에 대응하여 이와 거의 일치하도록 형성되어 있다.

오목부(22b, 22a)를 빠져나간 볼록부(21a, 21b)는, 도 2a에 도시된 바와 같이 각각 베어링 하우징(12) 측으로 인출되고, 그 선단부가 베어링 하우징(12)의 걸어맞춤 홈(20)에 걸어맞춤된다. 본 실시형태에서는, 도 2a의 주요부 확대도인 도 8에 도시된 바와 같이, 볼록부(21a, 21b)는 그 선단부가 각각 통과홈(13) 중의 걸어맞춤 홈(20) 내에 넣어져 걸어맞춤된 후, 나아가 걸어멈춤 오목부(15) 내에 넣어지고 여기에 걸어멈춤되어 있다. 이에 의해, 톱 포일(9)은 그 둘레방향으로의 이동이 규제되고 그 이동량이 근소해지도록 배치되어 있다.

즉, 볼록부(21a, 21b)는, 그 선단이 걸어멈춤 오목부(15)의 내면에 강하게 부딪히지 않고 선단부 측면이 걸어멈춤 오목부(15)의 내면에 접하는 정도가 되도록 배치된다. 따라서, 회전축(1)의 정상 운전시에는, 볼록부(21a, 21b)는 걸어멈춤 오목부(15) 또는 걸어맞춤 홈(20)으로부터 큰 반력을 받지 않기 때문에, 톱 포일(9)에 생기는 변형이 방지된다. 또한, 래디얼 포일 베어링(3)에 회전축(1)의 축 흔들힘 등에 의한 예기치 못한 외력이 가해졌을 때에도, 톱 포일(9)은 베어링 하우징(12) 안을 회전하는 것이 방지됨과 아울러, 베어링 하우징(12)과 회전축(1)의 사이로부터의 탈락이 방지된다.

즉, 예기치 못한 외력이 가해졌을 때에는, 볼록부(21a, 21b)가 걸어멈춤 오목부(15)의 내면에 강하게 걸어멈춤됨으로써, 이들 볼록부(21a, 21b)가 걸어멈춤 오목부(15)로부터 벗어나는 것, 나아가 걸어맞춤 홈(20)으로부터도 벗어나는 것이 방지된다. 따라서, 톱 포일(9)이 회전하거나 과잉으로 변형되어 볼록부(21a, 21b)가 오목부(22b, 22a)로부터 빠져나와 톱 포일(9)이 베어링 하우징(12)으로부터 탈락하는 것이 방지되어 있다.

또한, 볼록부(21a, 21b)는, 걸어맞춤 홈(20)을 구획하는 고정구(16)의 격벽편(19)에 의해 축방향으로의 이동이 규제되어 있다. 즉, 볼록부(21a)는 그 양측이 격벽편(19)에 의해 규제됨으로써, 볼록부(21a)를 형성한 제1 요철부(23a)의 축방향으로의 이동이 규제되어 있다. 또한, 2개의 볼록부(21b)는 각각 그 내측 부분이 격벽편(19)에 의해 규제되면서 서로 반대방향으로도 규제됨으로써, 이들 2개의 볼록부(21b)를 형성한 제2 요철부(23b)의 축방향으로의 이동이 규제되어 있다. 이와 같이 톱 포일(9)은 베어링 하우징(12)의 축방향으로의 이동이 규제되어 있기 때문에, 베어링 하우징(12)으로부터 밖으로 튀어나가는 것이 방지되어 있다.

또한, 톱 포일(9)은, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제1 요철부(23a)를 형성한 측(한쪽 변측)과 제2 요철부(23b)를 형성한 측(다른 쪽 변측)에 이들 사이의 중앙부에 비해 두께가 얇은 얇은 두께부(24)가 형성되어 있다. 이들 얇은 두께부(24)는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 그 외주면(베어링 하우징(12) 측의 면)이 상기 중앙부의 외주면보다 오목한 상태가 되도록 얇게 하여(박육화) 형성되어 있다.

얇은 두께부(24)를 형성하려면, 예를 들어 에칭 가공에 의해 톱 포일(9)의 양단부를 10㎛ 단위로 컨트롤하여 원하는 두께(얇기)로 형성한다. 구체적으로 베어링 직경 Ø35mm로 한 경우, 톱 포일(9)의 두께를 100㎛로 하면, 얇은 두께부(24)의 두께는 80㎛ 정도가 되도록 한다. 또, 이러한 에칭 가공에서는, 굽힘 가공 등에 비해 톱 포일(9)에 생기는 응력이 극히 작고, 따라서 톱 포일(9)에 변형이 생기는 일도 거의 없다.

또한, 도 7b에 도시된 얇은 두께부(24)의 둘레방향의 길이(L)는, 도 2a에 도시된 바와 같이 통과홈(13)과 백 포일(11)(범프 포일)의 단부의 산 하나분까지에 대응하는 길이가 된다.

이와 같이 톱 포일(9)의 양단부에 얇은 두께부(24)를 형성함으로써, 이들 양단부(얇은 두께부(24))는 탄성 변형되기 쉬워지고, 따라서 이들 양단부는 베어링 하우징(12)의 내주면을 구성하는 곡면을 모방하여 곡면이 된다. 이에 의해, 톱 포일(9)은 그 양단부에서도 회전축(1)을 조여붙이는 힘(국소적인 프리로드)이 거의 발생하지 않는다.

또한, 톱 포일(9)의 양단부의 외주면을 중앙부의 외주면보다 오목한 상태가 되도록 얇게 하여 얇은 두께부(24)를 형성하고 있으므로, 중간 포일(10)을 통해 그 외주면 측을 지지하는 백 포일(11)과의 사이에서, 그 단부의 하나의 산과의 사이에 간극이 형성된다. 이에 의해, 얇은 두께부(24)에서는 회전축(1)을 조여붙이는 힘(국소적인 프리로드)이 생기는 것이 확실히 방지된다. 또, 얇은 두께부(24)의 둘레방향의 길이(L)에 대해서는, 도 2a에 도시된 예를 대신하여 통과홈(13)과 백 포일(11)의 단부의 산 3개분 정도까지에 대응하는 길이로 해도 좋다.

다음에, 이러한 구성으로 이루어지는 래디얼 포일 베어링(3)의 작용에 대해 설명한다.

회전축(1)이 정지한 상태에서는, 톱 포일(9)은 중간 포일(10)(3개의 중간 포일편(10a))을 통한 백 포일(11)(3개의 백 포일편(11a))에 의해 회전축(1) 측에 바이어스됨으로써 회전축(1)에 밀착되어 있다. 또, 본 실시형태에서는 톱 포일(9)의 양단부가 얇은 두께부(24)가 되어 있으므로, 이들 얇은 두께부(24)에서는 회전축(1)을 조여붙이는 힘(국소적인 프리로드)이 거의 발생하지 않는다.

회전축(1)을 도 2a 중의 화살표 P방향으로 시동시키면, 처음에는 저속으로 회전을 시작하고 그 후 서서히 가속하여 고속으로 회전한다. 그러면, 도 2a 중의 화살표 Q로 나타내는 바와 같이, 톱 포일(9), 중간 포일(10), 백 포일(11) 각각의 일단측으로부터 주위 유체가 끌어넣어져 톱 포일(9)과 회전축(1)의 사이에 유입된다. 이에 의해, 톱 포일(9)과 회전축(1)의 사이에 유체 윤활막이 형성된다.

이 유체 윤활막의 막압(膜壓)은 톱 포일(9)에 작용하여, 톱 포일(9)에 접하는 중간 포일(10)을 통해 백 포일편(11a)의 개개의 산부(11c)를 압압한다. 그러면, 백 포일편(11a)은 중간 포일(10)에 압압됨으로써 그 산부(11c)가 눌려 확장되고, 이에 따라 백 포일편(11a)은 베어링 하우징(12) 상을 그 둘레방향으로 움직이고자 한다. 즉, 백 포일편(11a)(백 포일(11))은 중간 포일(10)을 개재하여 톱 포일(9)을 탄성적으로 지지하기 때문에, 톱 포일(9)로부터 하중을 받았을 때에는 그 둘레방향으로 변형됨으로써 톱 포일(9)이나 중간 포일(10)의 휨을 허용하고 이를 지지한다.

그러나, 도 4a, b에 도시된 바와 같이, 백 포일편(11a)에는 그 옆 가장자리부에 마련된 걸어맞춤 노치(11d)에 걸어멈춤 부재(30)의 걸어맞춤 볼록부(33a)가 걸어맞춤되어 있고, 이에 따라 백 포일편(11a)은 베어링 하우징(12)의 내주면 상에서 둘레방향으로 회전하는 것이 방지되어 있다. 따라서, 백 포일편(11a)의 개개의 산부(11c)는, 걸어맞춤 볼록부(33a)가 걸어맞춤되어 있는 걸어맞춤 노치(11d)를 고정점(고정단)으로 하여 둘레방향으로 변형되지만(움직이지만), 백 포일편(11a) 자체의 중심부가 정위치로부터 벗어나는 일은 없다.

또한, 백 포일편(11a)은 둘레방향으로 변형될(움직일) 때, 베어링 하우징(12)이나 중간 포일(10)과의 사이의 마찰의 영향을 받기 때문에, 그 양단부, 즉 자유단 측에서는 변형되기(움직이기) 쉽지만 상기 고정점(고정단) 측에서는 변형되기 어려워진다. 그 때문에, 자유단 측과 고정단 측에서는 백 포일편(11a)에 의한 지지 강성에 차이가 생기는 경우가 있다.

그러나, 본 실시형태에서는 백 포일(11)을 3개의 백 포일편(11a)으로 구성하고 있기 때문에, 백 포일(11)을 단일의 포일로 형성한 경우에 비해 고정단과 자유단 사이의 거리가 짧아진다. 이에 따라, 상기 지지 강성의 차이가 작아진다. 나아가 걸어맞춤 노치(11d)를 백 포일편(11a)의 둘레방향 중앙부에 형성하고, 걸어맞춤 볼록부(33a)에 의한 고정점을 백 포일편(11a)의 둘레방향 중앙부로 하고 있으므로, 고정단과 자유단 사이의 거리가 보다 짧아지고, 따라서 자유단 측과 고정단 측 사이의 지지 강성의 차이가 보다 작아진다.

또한, 회전축(1)이 고속으로 회전하고 있을 때, 걸어맞춤 볼록부(33a)가 백 포일편(11a)의 축방향으로의 움직임도 구속하고 있기 때문에, 예기치 못하게 충격 등이 작용한 경우에서도 백 포일편(11a)이 베어링 하우징(12)으로부터 탈락하는 것을 방지할 수 있다.

마찬가지로 중간 포일편(10a)은, 그 걸어맞춤 돌출편(10b)이 베어링 하우징(12)의 양 측면에 형성된 제2 걸어맞춤 오목부(35)에 걸어맞춤되어 있다. 이 때문에, 예기치 못하게 충격 등이 작용한 경우에서도 중간 포일편(10a)이 베어링 하우징(12) 안을 회전하는 것이나, 베어링 하우징(12) 안을 축방향으로 이동하는 것이 방지된다. 또한, 직경 방향에 대해서는 톱 포일(9)로 덮여 있으므로, 이것이 리테이너로서 기능함으로써 중간 포일편(10a)은 베어링(3)으로부터 탈락하는 것이 방지되어 있다.

또한, 유체 윤활막이 형성되기까지의 과도 상태에서는 회전축(1)과 톱 포일(9)의 사이에 고체 마찰이 생기고, 이것이 시동시의 저항이 된다. 그러나, 상기한 바와 같이 톱 포일(9)의 양단부에서 프리로드가 발생하지 않게 되거나, 주위 유체가 유입되는 측의 톱 포일(9)이 얇은 두께부(24)가 되어 유연하게 되어 있어 톱 포일(9)과 회전축(1)의 사이가 개구되기 쉬워짐으로써, 회전축(1)이 시동하면 단시간에 유체 윤활막이 형성되고, 회전축(1)은 톱 포일(9)에 대해 비접촉 상태로 회전한다.

이러한 래디얼 포일 베어링(3)에서는, 톱 포일(9)과 백 포일(11)의 사이에 중간 포일(10)을 배치하고 있으므로, 회전축(1)이 회전시에 있어서 축 진동(자여 진동)을 일으켰을 때에는, 이에 따른 막압 변동이 톱 포일(9)로부터 중간 포일(10)(중간 포일편(10a))을 통해 백 포일(11)(백 포일편(11a))에 전달된다. 그 때, 톱 포일(9)에는 하중 변동에 의해 미소한 휨(하중에 따라 변동됨)이 일어나고, 이에 의해 톱 포일(9)과 중간 포일(10)의 사이, 더욱이 중간 포일(10)과 백 포일(11)의 사이에 「미끄러짐」이 발생한다. 이 「미끄러짐」이 마찰에 의한 에너지 산일(散逸)을 일으켜 막압 변동을 감쇠시킨다. 즉, 감쇠 효과가 얻어진다. 따라서, 이 감쇠 효과에 의해 상기 축 진동(자여 진동)을 억제하고 이 축 진동을 쉽게 진정시킬 수 있다.

또한, 중간 포일(10)을 베어링 하우징(12)의 둘레방향을 따라 배치된 3개(복수)의 중간 포일편(10a)에 의해 구성하고 있으므로, 단일의 중간 포일이 베어링 하우징(12)의 전체둘레에 걸쳐 배치되는 경우에 비해, 백 포일(11)과의 사이나 톱 포일(9)과의 사이에서의 「미끄러짐」이 구속되기 어려워져 마찰에 의한 구속 개소가 감소한다. 따라서, 각 중간 포일편(10a)과 백 포일(11)이나 톱 포일(9)의 사이에서 미끄러짐이 일어나기 쉬워지고, 미끄러짐으로써 생기는 마찰에 의한 감쇠 효과를 높일 수 있다.

또한, 베어링 하우징(12)의 양 측면에 형성한 제2 걸어맞춤 오목부(35)에 중간 포일편(10a)에 형성한 걸어맞춤 돌출편(10b)을 걸어맞춤시키고 있으므로, 각 중간 포일편(10a)에 대해 스폿 용접이나 큰 굽힘 가공을 행하지 않고 중간 포일편(10a)으로 이루어지는 중간 포일(10)을 베어링 하우징(12) 내에 수용·고정할 수 있다. 따라서, 중간 포일(10)의 스폿 용접이나 중간 포일(10)의 변형의 영향에 의해 톱 포일(9)에 변형이 생기는 것을 방지할 수 있고, 톱 포일(9)의 변형을 충분히 줄일 수 있다. 이와 같이 톱 포일(9)의 변형을 충분히 줄이므로, 베어링의 부하 능력이나 동특성(강성과 감쇠 성능)에 대해 설계 그대로의 양호한 성능을 얻을 수 있다.

또한, 중간 포일(10)이나 백 포일(11)의 용접을 불필요하게 하였기 때문에, 용접 불량에 의한 조립 불량이나 조립의 불균일을 없앨 수 있고, 제조를 용이하게 하여 조립 재현성을 높일 수 있다. 이에 의해, 비용의 저감화를 도모할 수 있다. 나아가 중간 포일편(10a)이나 백 포일편(11a)이 파손 또는 소모되었을 때, 중간 포일(10) 전체나 백 포일(11) 전체를 교환하지 않고 파손 또는 소모된 부분(중간 포일편(10a)이나 백 포일편(11a))만을 교환하면 된다.

또한, 백 포일(11)을 베어링 하우징(12)의 둘레방향을 따라 배치된 복수의 백 포일편(11a)에 의해 구성하고 있으므로, 백 포일편(11a)에서의 고정단과 자유단 사이의 거리가 짧아져서, 자유단 측과 고정단 측 사이의 지지 강성의 차이가 작아진다. 따라서, 백 포일(11) 전체에서의 지지 강성의 불균일을 줄일 수 있다.

또한, 백 포일편(11a)의 걸어맞춤 노치(11d)를 백 포일편(11a)의 둘레방향 중앙부에 형성하고 있으므로, 각 백 포일편(11a)에서의 자유단 측과 고정단 측 사이의 지지 강성의 차이가 더욱 작아진다. 따라서, 백 포일(11) 전체에서의 지지 강성의 불균일을 보다 줄일 수 있다.

또한, 이와 같이 백 포일(11)을 복수의 백 포일편(11a)에 의해 구성하고 있으므로, 중간 포일편(10a)의 걸어맞춤 돌출편(10b)을 이들의 사이에 형성되는 간극에 통과시킴으로써, 걸어맞춤 돌출편(10b)을 제2 걸어맞춤 오목부(35)에 용이하게 걸어맞춤할 수 있다.

또한, 베어링 하우징(12)의 내주면의 양측 단부에 각각 형성한 걸어맞춤 볼록부(33a)에, 백 포일편(11a)의 양측 가장자리부에 각각 형성한 걸어맞춤 노치(11d)를 걸어맞춤시킴으로써, 백 포일편(11a)을 베어링 하우징(12)에 고정하고 있다. 이 때문에, 백 포일편(11a)에 대해 스폿 용접이나 굽힘 가공을 행하지 않고 백 포일편(11a)을 베어링 하우징(12) 내에 수용·고정할 수 있다. 따라서, 백 포일(11)(백 포일편(11a))의 스폿 용접이나 백 포일(11)의 변형의 영향에 의해 톱 포일(9)에 변형이 생기는 것을 방지하고, 톱 포일(9)의 변형을 충분히 줄일 수 있다.

또한, 통과홈(13)을 베어링 하우징(12)의 축방향을 따라 일단으로부터 타단으로 연속하여 형성하고 있으므로, 방전 와이어 커트 가공에 의해 통과홈(13)을 용이하게 형성할 수 있고, 따라서 그 가공 비용을 낮게 억제할 수 있다.

또한, 톱 포일(9)과 베어링 하우징(12)의 사이에서 축방향 어긋남이 발생하는 상태가 되어도, 통과홈(13)이 길이방향으로 분할되어 형성된 걸어맞춤 홈(20)에 걸어맞추어지는 볼록부(21a, 21b)가 걸어맞춤 홈(20)의 단부(격벽편(19))에 규제되어 그 이동이 정지되기 때문에, 이러한 어긋남을 방지할 수 있다.

또한, 통과홈(13)의 내측면에 걸어멈춤 오목부(15)를 형성하고, 걸어멈춤 오목부(15)에 톱 포일(9)의 볼록부(21a, 21b)의 선단부를 걸어멈춤시키고 있으므로, 볼록부(21a, 21b)의 위치 결정과 그 걸어멈춤을 용이하게 행할 수 있고, 나아가 톱 포일(9)의 조립 재현성을 높일 수 있다.

또한, 톱 포일(9)에 관계되는 제조 공정에 대해서는, 단지 에칭 가공에 의한 요철부(23a, 23b)의 형성이 늘어난 것뿐이고, 종래의 스폿 용접이나 변형을 발생시키는 굽힘 가공을 없앨 수 있다. 따라서, 제작의 난이도를 저하시켜 제조 비용을 저감화할 수 있다.

또한, 베어링 하우징(12)에 대한 톱 포일(9)의 용접이 없기 때문에, 용접 불량 등에 의한 조립 불량이나 조립의 불균일이 없어진다. 따라서, 재현성이 높아지고 양산성이 뛰어나다.

또한, 톱 포일(9)의 양단부에 얇은 두께부(24)를 형성하고 있으므로, 톱 포일(9)에는 이들 양단부에서도 회전축(1)을 조여붙이는 힘(국소적인 프리로드)이 발생하지 않는다. 따라서, 프리로드에 의해 시동 토크가 높아지거나 운전중 발열이 설정 이상으로 높아지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 톱 포일(9)의 양단부에 얇은 두께부(24)를 형성하고 있으므로, 예를 들어 종래와 같이 톱 포일의 양단부를 베어링 하우징의 내곡면(내주면)에 따르게 하기 위한 열처리 공정이 필요 없게 된다.

또, 톱 포일(9)의 양단부에 얇은 두께부(24)를 형성함으로써, 주위 유체가 유입되는 측의 톱 포일(9)의 단부측이 유연해지기 때문에, 상기한 바와 같이 주위 유체가 톱 포일(9)과 회전축(1)의 사이에 유입되기 쉬워진다. 따라서, 보다 낮은 회전수로 유체 윤활막이 형성되기 때문에 시동성이 향상된다.

「제2 실시형태」

다음에, 본 발명의 래디얼 포일 베어링의 제2 실시형태를 설명한다. 도 9a, 9b, 10a, 10b는, 도 1에 도시된 터보 기계에 적용된 래디얼 포일 베어링의 제2 실시형태를 나타내는 도면이다. 도 9a 중의 부호 40은 래디얼 포일 베어링이다.

이 래디얼 포일 베어링(40)은, 중간 포일(41)을 6개의 중간 포일편(41a)으로 구성한 점과, 중간 포일편(41a)의 걸어맞춤 돌출편(41b)의 걸어맞춤 개소를 걸어멈춤 부재(30)의 걸어맞춤 아암(33)을 걸어맞춤시킨 제1 걸어맞춤 오목부(31)에 걸어맞춤시키고 있는 점에서, 도 2a에 도시된 래디얼 포일 베어링(3)과 다르다.

본 실시형태에서는, 베어링 하우징(42)에는 제2 걸어맞춤 오목부(35)가 형성되지 않고, 본 발명에서의 걸어맞춤 오목부로서 기능하는 제1 걸어맞춤 오목부(31)만이 형성되어 있다. 또, 톱 포일(9)의 볼록부(21a, 21b)를 걸어맞춤시키기 위한 통과홈(13)이나 걸어멈춤 홈(14), 나아가 고정구(16) 등의 구성은 제1 실시형태와 동일하다.

중간 포일(41)을 구성하는 중간 포일편(41a)은, 도 5b, 5c에 도시된 제1 실시형태의 중간 포일편(10a)과 거의 동일한 구성을 가지고 있다. 또, 중간 포일편(41a)은, 베어링 하우징(42)의 둘레방향에 따른 길이가, 도 9a에 도시된 바와 같이 백 포일편(11a)의 거의 절반 길이로 형성되어 있는 점에서 중간 포일편(10a)과 다르다. 즉, 본 실시형태의 중간 포일편(41a)도 도 5b, 5c에 도시된 구성과 마찬가지로 전개 형상이 대략 직사각형상으로 형성되어 있다. 또한, 중간 포일편(41a)은, 6개의 중간 포일편(41a)에 의해 대략 원통형이 형성되도록 각각 소정 곡률로 만곡됨으로써, 한 쌍의 걸어맞춤 돌출편(41b)을 가지는 측면에서 보아 원호형상으로 형성되어 있다.

이들 중간 포일편(41a)은, 본 실시형태에서는 그 걸어맞춤 돌출편(41b)이 도 9b에 도시된 바와 같이 백 포일편(11a)의 걸어맞춤 노치(11d)를 통과하여 제1 걸어맞춤 오목부(31)에 걸어맞춤되어 있다. 즉, 베어링 하우징(42)의 둘레방향에 있어서 서로 이웃하는 한 쌍의 중간 포일편(41a)끼리가 도 10a에 도시된 바와 같이 서로의 걸어맞춤 돌출편(41b)이 대향하도록 배치되어 있다. 이들 걸어맞춤 돌출편(41b)이 각각 걸어맞춤 노치(11d)를 통과하여 제1 걸어맞춤 오목부(31)에 걸어맞춤되어 있다. 그 때, 이들 한 쌍의 걸어맞춤 돌출편(41b)은, 도 9b에 도시된 바와 같이 제1 걸어맞춤 오목부(31)에 걸어멈추어지는 걸어멈춤 부재(30)의 걸어맞춤 아암(33)의 양측(둘레방향에서의 양측), 즉 걸어맞춤 아암(33)의 측면과 제1 걸어맞춤 오목부(31)를 형성하는 내측면의 사이에 걸어맞춤되어 있다.

본 실시형태에서는, 도 10a에 도시된 바와 같이 걸어멈춤 부재(30)를 걸어멈춤시키기 위한 홈(32)과 걸어맞춤 아암(33)을 걸어맞춤시키기 위한 제1 걸어맞춤 오목부(31)는 각각의 폭(베어링 하우징(42)의 둘레방향에서의 폭)이 다르게 형성되어 있다. 즉, 걸어멈춤 부재(30)의 두께(둘레방향에서의 두께, 걸어맞춤 아암(33)이나 연결부(34)에서의 두께)를 a로 하고, 중간 포일편(41a)의 두께(판두께, 걸어맞춤 돌출편(41b)의 두께)를 b로 하면, 홈(32)의 폭은 a인데 대해, 베어링 하우징(42)의 제1 걸어맞춤 오목부(31)의 폭은 (a+2b) 이상이 되어 있다. 또한, 백 포일편(11a)의 걸어맞춤 노치(11d)의 폭은 거의 (a+2b)로 되어 있다. 이에 의해, 도 9a의 D-D선 단면도인 도 10b에 도시된 바와 같이, 홈(32)에는 걸어멈춤 부재(30)의 연결부(34)가 걸어맞춤된다. 또한, 걸어맞춤 노치(11d)에는, 걸어멈춤 부재(30)의 걸어맞춤 아암(33)(걸어맞춤 볼록부(33a))과 한 쌍의 걸어맞춤 돌출편(41b)이 함께 걸어맞춤된다. 나아가 제1 걸어맞춤 오목부(31)에는, 걸어멈춤 부재(30)의 걸어맞춤 아암(33)과 한 쌍의 걸어맞춤 돌출편(41b)이 함께 걸어맞춤된다.

또, 상기 각 치수에 대해서는 적절히 변경 가능하고, 예를 들어 걸어맞춤 아암(33)의 두께에 대해서는 에칭 가공에 의해 두께를 줄여 (a-2b)로 하고, 제1 걸어맞춤 오목부(31)의 폭을 a보다 약간 넓은 (a+α)로 하고, 걸어맞춤 노치(11d)의 폭을 a로 해도 된다.

이러한 래디얼 포일 베어링(40)에서는, 제1 실시형태의 래디얼 포일 베어링(3)에서 얻어지는 효과에 더하여, 제2 걸어맞춤 오목부(35)의 가공을 필요 없게 함으로써 베어링 하우징(42)의 가공을 더욱 용이하게 할 수 있다.

또한, 중간 포일(41)을 3개가 아니라 6개의 중간 포일편(41a)으로 구성하고 있으므로, 전술한 마찰에 의한 구속 개소가 더욱 감소하고, 각 중간 포일편(41a)과 백 포일(11)이나 톱 포일(9)의 사이에서 미끄러짐이 보다 일어나기 쉬워져 마찰에 의한 감쇠 효과를 보다 높일 수 있다.

또한, 중간 포일편(41a)에 의해 백 포일편(11a)을 베어링 하우징(42)에 고정할 수 있다.

「제3 실시형태」

다음에, 본 발명의 래디얼 포일 베어링의 제3 실시형태를 설명한다. 도 11a, 11b, 12a, 12b는, 도 1에 도시된 터보 기계에 적용된 래디얼 포일 베어링의 제3 실시형태를 나타내는 도면이다. 도 11a 중의 부호 50은 래디얼 포일 베어링이다. 이 래디얼 포일 베어링(50)은, 걸어멈춤 부재(30)를 마련하지 않고 중간 포일편(41a)에 의해 백 포일편(11a)을 베어링 하우징(51)에 고정하고 있는 점에서, 도 9a에 도시된 래디얼 포일 베어링(40)과 다르다.

즉, 본 실시형태에서는, 베어링 하우징(51)에는 제1 실시형태나 제2 실시형태에서 나타낸 걸어멈춤 부재(30)를 걸어멈춤시키기 위한 홈(32)이 형성되지 않고, 제1 걸어맞춤 오목부(31)만이 형성되어 있다. 중간 포일편(41a)은, 그 걸어맞춤 돌출편(41b)이 도 11b에 도시된 바와 같이 백 포일편(11a)의 걸어맞춤 노치(11d)를 통과하여 제1 걸어맞춤 오목부(31)에 걸어맞춤되어 있다. 베어링 하우징(51)의 둘레방향에 있어서 서로 이웃하는 한 쌍의 중간 포일편(41a)끼리가 도 12a에 도시된 바와 같이 서로의 걸어맞춤 돌출편(41b)이 대향하여 배치되고, 이들 걸어맞춤 돌출편(41b)이 각각 걸어맞춤 노치(11d)를 통과하여 제1 걸어맞춤 오목부(31)에 걸어맞춤되어 있다. 그 때, 본 실시형태에서는 걸어멈춤 부재(30)가 마련되지 않기 때문에, 도 11b에 도시된 바와 같이 제1 걸어맞춤 오목부(31)에는 한 쌍의 걸어맞춤 돌출편(41b)만이 걸어맞춤되어 있다.

따라서, 본 실시형태에서는, 도 12a에 도시된 바와 같이 제1 걸어맞춤 오목부(31)는 제2 실시형태에서 나타낸 제1 걸어맞춤 오목부(31)에 비해 그 폭(베어링 하우징(51)의 둘레방향에 따른 폭)이 보다 좁게 형성되어 있다. 구체적으로 중간 포일편(41a)의 걸어맞춤 돌출편(41b)의 두께(b)의 2배 정도의 폭이 되어 있다. 또한, 백 포일편(11a)의 걸어맞춤 노치(11d)의 폭도 걸어맞춤 돌출편(41b)의 두께(b)의 2배 정도의 폭으로 하는 것이 바람직하다. 또, 걸어맞춤 돌출편(41b)의 두께(b)는 통상은 0.1mm 이하로 매우 얇기 때문에, 제1 걸어맞춤 오목부(31)의 폭도 0.2mm 이하로 할 필요가 있다. 그러나, 이러한 좁은 폭의 가공은 현재로는 어렵고, 예를 들어 레이저 가공을 이용하기 때문에 비용이 높아지는 경우가 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 도 13에 도시된 바와 같이 중간 포일편(41a)을 복수(도 13에서는 2층) 겹쳐서 다층화하여 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 다층화하면, 그만큼 걸어맞춤 돌출편(41b)도 다층화됨으로써 두꺼워지고, 제1 걸어맞춤 오목부(31)의 폭을 넓게 할 수 있다. 따라서, 제1 걸어맞춤 오목부(31)의 가공이 용이하게 되고, 그만큼 비용을 낮게 억제할 수 있다.

이러한 래디얼 포일 베어링(50)에서는, 제2 실시형태의 래디얼 포일 베어링(40)에서 얻어지는 효과에 더하여, 걸어멈춤 부재(30)를 필요 없게 하여 부품수나 조립 공수를 줄이고, 나아가 홈(32)의 가공도 필요 없게 함으로써 비용을 대폭으로 저감할 수 있는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 첨부한 특허청구범위에 의해서만 한정된다. 상술한 실시형태에서 나타낸 각 구성 부재의 여러 가지 형상이나 조합 등은 일례로서, 본 발명의 주지를 벗어나지 않는 범위에서 설계 요구 등에 기초하여 구성의 부가, 생략, 치환 및 기타 변경이 가능하다.

예를 들어, 상기 제1 실시형태나 제2 실시형태에서는 중간 포일편으로 이루어지는 중간 포일을 1장(1층)만 사용하고 있지만, 도 13에 도시된 바와 같이 중간 포일(중간 포일편)을 복수장 겹쳐서 다층화해도 된다. 이와 같이 백 포일과 톱 포일의 사이에 중간 포일을 다층화하여 배치함으로써, 톱 포일과 중간 포일 사이나 중간 포일과 백 포일 사이가 서로 미끄러짐으로써 생기는 마찰에 의해 얻어지는 감쇠 효과에, 중간 포일 간의 미끄러짐에 의한 마찰에 의해 얻어지는 감쇠 효과가 더해진다. 따라서, 회전축의 축 진동(자여 진동)을 억제하여 이 축 진동을 보다 쉽게 진정시킬 수 있다.

래디얼 포일 베어링의 감쇠 능력을 높이려면 상기와 같이 중간 포일의 다층화가 유효하다. 그러나, 종래에는 중간 포일을 베어링 하우징에 스폿 용접하였기 때문에, 이 용접에 의해 녹아 떨어지지 않을 정도로 중간 포일의 두께를 조정할 필요가 있고, 따라서 톱 포일과 동일한 정도의 두께로 하였다. 그 때문에, 이러한 두께의 중간 포일을 복수장 겹쳐서 다층화하면, 베어링면의 강성(톱 포일과 중간 포일을 합한 강성)이 너무 높아지고, 축 진동에 의해 일어나는 유체 윤활막의 막압 변동에 대해 베어링면이 적절히 추종하지 않는 경우가 있다. 그 결과, 포일 간의 「미끄러짐」에 의한 감쇠 효과를 얻기 어려워질 가능성이 있다.

이에 대해, 상기 실시형태에서는 중간 포일을 베어링 하우징에 용접하지 않고 그 걸어맞춤 돌출편을 걸어맞춤 오목부에 걸어맞춤시킴으로써 백 포일과 톱 포일의 사이에 고정하고 있으므로, 중간 포일을 톱 포일에 대해 충분히 얇은 두께로 형성할 수 있다. 따라서, 베어링면의 강성을 적정한 높이(강도)로 억제하면서 그 다층화를 가능하게 할 수 있다.

또한, 상기 제1 실시형태, 제2 실시형태에서는, 백 포일편(11a)의 걸어맞춤 노치(11d)에 걸어맞춤시키는 걸어맞춤 볼록부(33a)를 걸어멈춤 부재(30)의 걸어맞춤 아암(33)에 의해 형성하고 있다. 이에 대해, 베어링 하우징(12)의 내주면에 걸어맞춤 볼록부(33a)를 직접 형성해도 된다. 그 경우에, 특히 제2 실시형태에서는, 베어링 하우징(12)의 내주면에 직접 형성한 걸어맞춤 볼록부(33a)의 양측(둘레방향에서의 양측)에 중간 포일편(41a)의 걸어맞춤 돌출편(41b)을 걸어맞춤시키기 위한 홈형상의 걸어맞춤 오목부를 각각 형성하면 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 톱 포일(9)의 볼록부(21a, 21b)를 걸어맞춤시키는 걸어맞춤 홈(20)을 통과홈(13)에 고정구(16)를 끼워넣음으로써 형성하였지만, 이러한 볼록부(21a, 21b)를 걸어맞춤시키는 걸어맞춤 홈을 통과홈(13) 대신에 베어링 하우징(12)에 직접 형성해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는 베어링 하우징을 원통형으로 형성하였지만, 한쪽 측면 또는 양쪽 측면에 환상의 플랜지를 일체로 형성하고 전체를 대략 원통형으로 형성해도 된다. 플랜지를 형성함으로써, 터보 기계의 하우징 등에의 장착을 용이하게 할 수 있다.

본 발명은 회전축을 둘러싸서 지지하는 래디얼 포일 베어링에 적용할 수 있다.

1 회전축
3, 40, 50 래디얼 포일 베어링
9 톱 포일
10, 41 중간 포일
10a, 41a 중간 포일편
10b, 41b 걸어맞춤 돌출편
11 백 포일
11a 백 포일편
11d 걸어맞춤 노치
12, 42, 51 베어링 하우징
13 통과홈
14 걸어멈춤 홈
15 걸어멈춤 오목부
16 고정구
17 베이스부
18 절곡편
19 격벽편
20 걸어맞춤 홈
30 걸어멈춤 부재
31 제1 걸어맞춤 오목부(걸어맞춤 오목부)
32 홈
33 걸어맞춤 아암
33a 걸어맞춤 볼록부
34 연결부
35 제2 걸어맞춤 오목부(걸어맞춤 오목부)

Claims (7)

1. 회전축을 둘러싸서 그 회전축을 지지하는 래디얼 포일 베어링으로서,
   상기 회전축에 대향하여 배치되는 원통형의 톱 포일과, 상기 톱 포일의 직경 방향 외측에 배치되는 중간 포일과, 상기 중간 포일의 직경 방향 외측에 배치되는 백 포일과, 상기 톱 포일, 상기 중간 포일 및 상기 백 포일을 수용하는 원통형의 베어링 하우징을 구비하고,
   상기 베어링 하우징의 양 측면에는 각각, 상기 베어링 하우징의 내주면으로부터 외주면으로 향하여 연장되는 걸어맞춤 오목부가 서로 대향하여 형성되고, 또한 한 쌍의 상기 걸어맞춤 오목부가 상기 베어링 하우징의 둘레방향으로 복수 형성되며,
   상기 중간 포일은, 상기 베어링 하우징의 둘레방향을 따라 배치된 복수의 중간 포일편을 가지고 구성되며,
   각각의 상기 중간 포일편에는, 상기 걸어맞춤 오목부에 걸어맞추어지는 걸어맞춤 돌출편이 형성되어 있는 래디얼 포일 베어링.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 백 포일은, 상기 베어링 하우징의 둘레방향을 따라 배치된 복수의 백 포일편을 가지고 구성되며,
   상기 중간 포일편의 상기 걸어맞춤 돌출편은, 상기 복수의 백 포일편의 사이에 형성된 간극을 통과하여 상기 걸어맞춤 오목부에 걸어맞춤되어 있는 래디얼 포일 베어링.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 베어링 하우징의 내주면에는, 대향하는 상기 걸어맞춤 오목부 사이에 이들 걸어맞춤 오목부에 연통하여 상기 걸어맞춤 오목부로부터 베어링 하우징의 외주면측으로 향하는 깊이가 얕은 걸어맞춤 홈이 형성되고,
   상기 걸어맞춤 오목부 및 상기 걸어맞춤 홈에는 걸어멈춤 부재가 걸어멈춤되고, 이 걸어멈춤 부재는 상기 걸어맞춤 오목부에 걸어맞추어지는 한 쌍의 걸어맞춤 아암과, 상기 걸어맞춤 홈에 걸어맞추어짐과 아울러 상기 한 쌍의 걸어맞춤 아암 사이를 연결하는 연결부를 가지며, 또한 상기 한 쌍의 걸어맞춤 아암의, 상기 걸어맞춤 오목부에 걸어맞추어지는 측과 반대측에, 상기 베어링 하우징의 내주면으로부터 돌출되는 걸어맞춤 볼록부가 마련되고,
   상기 백 포일의 양측 가장자리부에는 각각, 상기 걸어맞춤 볼록부에 걸어맞추어지는 걸어맞춤 노치가 형성되며,
   상기 중간 포일편의 상기 걸어맞춤 돌출편은, 상기 백 포일의 상기 걸어맞춤 노치를 통과하여 상기 걸어맞춤 오목부에 걸어맞춤되어 있는 래디얼 포일 베어링.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 백 포일의 양측 가장자리부에는 각각, 상기 걸어맞춤 오목부에 연통하는 걸어맞춤 노치가 형성되고,
   상기 중간 포일편의 상기 걸어맞춤 돌출편은, 상기 백 포일의 걸어맞춤 노치를 통과하여 상기 걸어맞춤 오목부에 걸어맞춤되어 있는 래디얼 포일 베어링.
5. 청구항 3 또는 4에 있어서,
   상기 백 포일은, 상기 베어링 하우징의 둘레방향을 따라 배치된 복수의 백 포일편을 가지고 구성되며,
   각각의 상기 백 포일편에는 상기 걸어맞춤 노치가 형성되어 있는 래디얼 포일 베어링.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 백 포일편의 상기 걸어맞춤 노치는, 상기 백 포일편의 둘레방향 중앙부에 형성되어 있는 래디얼 포일 베어링.
7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 중간 포일은 복수장 겹쳐져 있는 래디얼 포일 베어링.

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