KR20160101178A - 스러스트 베어링 - Google Patents

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Abstract

스러스트 베어링(3)은 회전축(1)에 마련된 스러스트 컬러(4)에 대향해 배치되는 스러스트 베어링으로서, 스러스트 컬러에 대향해 배치되는 탑 포일(10)과, 탑 포일이 스러스트 컬러와 대향하는 면과 반대쪽 면에 배치된 백 포일(20)과, 백 포일을 지지하는 원판 형상의 베이스 플레이트(30)를 구비한다. 백 포일은 복수의 백 포일편(21)에 의해 형성된다. 탑 포일은 복수의 탑 포일편(11)에 의해 형성된다. 또한, 백 포일편과 탑 포일편의 사이에는 각각 제진(制振) 포일편(51, 55)이 배치된다.

Description

스러스트 베어링{THRUST BEARING}
본 발명은 스러스트 베어링에 관한 것이다.
본원은 2014년 1월 30일에 출원된 일본 특허출원 2014-15684호 및 2014년 10월 3일에 출원된 일본 특허출원 2014-205054호에 기초해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래, 고속 회전체용 베어링으로서 회전축에 마련된 스러스트 컬러에 대향해 배치되는 스러스트 베어링이 알려져 있다. 이와 같은 스러스트 베어링으로는, 포일식의 스러스트 베어링, 즉 스러스트 포일 베어링이 잘 알려져 있다. 스러스트 포일 베어링은 진동이나 충격에 의해 발생하는 회전축의 움직임(스러스트 컬러의 축 방향 변위와 기울어짐)을 흡수할 수 있도록, 베어링면이 유연한 포일(금속제 박판)에 의해 형성되고, 베어링면 하부에 이 베어링면을 유연하게 지지하기 위한 포일 구조를 갖고 있다.
이와 같은 스러스트 포일 베어링의 일 형태로서, 원판을 둘레 방향으로 분할한 복수의 조각 형상의 포일편(탑 포일편)에 의해 링(원) 형상의 베어링면을 형성하고, 이들 탑 포일편을 각각 물결판 형상의 포일편(범프 포일편)으로 지지한 구조가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 또한, 이와 같은 스러스트 포일 베어링에서는, 각각의 탑 포일편(두께 100㎛ 정도)이 스러스트 컬러에 대해 경사각을 갖고 배치되기 때문에, 스러스트 컬러와 탑 포일편 사이의 베어링 간극은 측면에서 보았을 때 쐐기 형상으로 형성된 스러스트 베어링이 알려져 있다. 즉, 스러스트 컬러(회전축)의 회전 방향 상류측으로부터 하류측을 향할수록 베어링 간극이 좁아지도록 형성된다. 따라서, 베어링 간극이 넓은 쪽(상류측)으로부터 베어링 간극이 좁은 쪽(하류측)을 향해 스러스트 컬러가 회전하면, 윤활 유체가 쐐기 형상의 베어링 간극으로 흘러들어 스러스트 베어링의 부하 능력이 발휘된다.
탑 포일편은, 스러스트 컬러(회전축)의 회전 방향 상류측 말단변만 베이스 플레이트에 고정되어, 이 말단변이 고정변으로서 구성된다. 베어링 하중이 증가하면, 고정변(상류측의 말단변)을 받침점으로 하여 탑 포일이 수평(스러스트 컬러의 피지지면과 평행)이 되도록 변위해 그 경사각이 작아지고, 경사각이 0.1° 정도가 되었을 때 스러스트 베어링은 최대 부하 능력을 발휘한다. 한편, 범프 포일편은 산의 능선이 탑 포일편의 하류측 말단변에 평행이 되도록 배치되고, 범프 포일편에서의 스러스트 컬러(회전축)의 회전 방향 하류측 말단변만 베이스판에 고정되어 있다. 즉, 범프 포일편의 상류측 말단변은 자유단이 되어 있다.
범프 포일편이 이와 같이 배치되어 고정되는 것은, 탑 포일편에 발생하는 유체 윤활막의 압력이 베어링 간극이 좁은 쪽(하류측)에서 높아지기 때문으로, 이 부위를 높은 강성으로 지지함으로써, 부하 능력을 높일 수 있다.
또한, 특허 문헌 2에는, 탑 포일편을 각각 물결판 형상의 포일편(범프 포일편)으로 지지한 스러스트 포일 베어링이 개시되어 있다.
또한, 특허 문헌 3 내지 5에는, 탑 포일 및 백 포일(범프 포일)을 갖는 스러스트 포일 베어링이 개시되어 있다. 특허 문헌 6에는, 탑 포일 및 백 포일을 갖는 래디얼 포일 베어링이 개시되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허공표 2008-513701호 공보 특허 문헌 2: 일본 특허공개 평10-331847호 공보 특허 문헌 3: 일본 특허공개 2005-155802호 공보 특허 문헌 4: 일본 특허공개 2012-127444호 공보 특허 문헌 5: 일본 특허공개 2014-145388호 공보 특허 문헌 6: 일본 특허공개 2012-197887호 공보
이와 같은 스러스트 베어링을 탑재한 회전 기계에서는, 회전축의 축 방향(스러스트 방향)으로 진동이나 충격을 받으면, 회전축이 하우징(케이싱)에 대해 상대적으로 스러스트 방향으로 진동한다. 이와 같은 진동이나 충격에 기인하는 회전축의 진동을 감쇠시키는 요소로서, 각 포일의 접촉면간에 작용하는 마찰 감쇠가 있다. 즉, 회전축의 스러스트 컬러가 유체 윤활막을 개재해 탑 포일을 밀면, 탑 포일 밑의 범프 포일이 밀려 들어간다. 이때, 탑 포일과 범프 포일의 사이나 범프 포일과 베이스 플레이트의 사이에 미끄러짐(마찰)이 생김으로써, 그 움직임을 감쇠시킨다.
그러나, 전술한 종래의 스러스트 베어링 구조로는 감쇠가 충분하지 않은 경우가 있어, 회전축과 정지(靜止)부(하우징)가 접촉을 일으킬 가능성이 있다. 예를 들면, 회전 기계가 터보 기계인 경우, 임펠러가 하우징과 마찰될 가능성이 있다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 보다 높은 마찰 감쇠 효과를 발휘함으로써, 회전축의 스러스트 방향으로의 진동이나 충격을 양호하게 흡수할 수 있는 스러스트 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태에서, 스러스트 베어링은, 회전축에 마련된 스러스트 컬러에 대향해 배치되는 스러스트 베어링으로서, 상기 스러스트 컬러에 대향해 배치되는 탑 포일과, 상기 탑 포일이 상기 스러스트 컬러에 대향하는 면과 반대쪽 면에 배치된 백 포일과, 상기 백 포일에서 상기 탑 포일측과는 반대쪽에 배치되어, 상기 백 포일을 지지하는 원판 형상의 베이스 플레이트를 구비한다. 상기 백 포일은 상기 베이스 플레이트의 둘레 방향으로 배열된 복수의 백 포일편에 의해 형성된다. 상기 탑 포일은 상기 백 포일편 위에 각각 배치된 복수의 탑 포일편에 의해 형성된다. 또한, 상기 백 포일편과 상기 탑 포일편의 사이에는 각각 제진(制振) 포일편이 배치된다.
제1 형태에 의하면, 백 포일편과 탑 포일편의 사이에 각각 제진 포일편을 배치한다. 이 때문에, 회전축이 그 축 방향(스러스트 방향)으로의 진동이나 충격을 받아, 탑 포일편이 유체 윤활막을 개재해 스러스트 컬러로 밀려 들어갔을 때, 종래는 탑 포일과 백 포일(범프 포일)의 사이에서 미끄러짐(마찰)이 생겼던 것에 대해, 상기 스러스트 베어링에서는 탑 포일편과 제진 포일편의 사이 및 제진 포일편과 백 포일편의 사이에 각각 미끄러짐(마찰)이 생긴다. 따라서, 마찰 감쇠를 일으키는 부위가 증가함으로써 종래에 비해 보다 높은 마찰 감쇠 효과를 발휘할 수 있어, 회전축의 스러스트 방향으로의 진동이나 충격을 양호하게 흡수할 수 있다.
본 발명의 제2 형태에서는, 상기 제1 형태의 스러스트 베어링에서, 상기 백 포일편은 그 둘레 방향의 적어도 일측이 직경 방향으로 복수 개로 분할된다. 또한, 상기 제진 포일편은 그 둘레 방향의 적어도 일측이 직경 방향으로 복수 개로 분할된다.
제2 형태에 의하면, 백 포일편을 직경 방향으로 복수 개로 분할함으로써, 내주측(직경 방향 안쪽)의 분할편과 외주측(직경 방향 바깥쪽)의 분할편이 각각 독립적으로 동작할 수 있다. 이 때문에, 탑 포일편이 백 포일편 쪽으로 밀려 들어갔을 때 생기는 백 포일편의 변형이 직경 방향으로 완만하게 되어, 백 포일편에 의한 지지력도 내주측으로부터 외주측을 향해 보다 완만하게 변화한다.
한편, 제진 포일편도 직경 방향으로 복수 개로 분할되므로, 그 분할편이 백 포일의 분할편에 대응해 독립적으로 움직이게 되어, 백 포일편의 개개의 분할편의 움직임에 대해 저항 없이 추종한다. 따라서, 백 포일편과 제진 포일편을 모두 직경 방향으로 분할함으로써, 탑 포일편의 직경 방향으로의 변형이 완만하게 된다.
본 발명의 제3 형태에서는, 상기 제2 형태의 스러스트 베어링에서, 상기 백 포일편은 그 둘레 방향의 상기 일측이 직경 방향으로 복수 개로 분할되고, 또한 타측이 직경 방향으로 연속되는 연속변으로 이루어진다. 또한, 상기 제진 포일편은, 그 둘레 방향의 상기 일측이 직경 방향으로 복수 개로 분할되고, 또한 타측이 직경 방향으로 연속되는 연속변으로 이루어진다.
제3 형태에 의하면, 백 포일편, 제진 포일편의 각각 분할된 분할편이 연속변에 의해 일체화되기 때문에, 백 포일편, 제진 포일편을 베이스 플레이트 상에 고정하기 쉽다.
본 발명의 제4 형태에서는, 상기 제3 형태의 스러스트 베어링에서, 상기 백 포일편에는 직경 방향으로 분할된 복수의 백 포일 분할편 사이에 제1 슬릿이 형성된다. 또한, 상기 제진 포일편에는, 직경 방향으로 분할된 복수의 제진 포일 분할편 사이에 상기 제1 슬릿에 중첩되는 제2 슬릿이 형성된다.
제4 형태에 의하면, 제진 포일 분할편 사이의 제2 슬릿을 백 포일 분할편 사이의 제1 슬릿과 중첩되도록 형성하므로, 개개의 제진 포일 분할편이 각각 대응하는 백 포일 분할편의 개개의 움직임에 더욱 양호하게 추종한다.
본 발명의 제5 형태에서는, 상기 제3 또는 제4 형태의 스러스트 베어링에서, 상기 탑 포일편은, 상기 회전축의 회전 방향 상류측 말단변이 상기 베이스 플레이트에 고정되는 탑 포일 고정변으로 이루어진다. 또한, 상기 제진 포일편은, 상기 회전축의 회전 방향 상류측 말단변이 상기 연속변으로 이루어지고, 이 연속변이 상기 탑 포일편의 상기 탑 포일 고정변과 함께 상기 베이스 플레이트에 고정된다.
제5 형태에 의하면, 탑 포일편의 형상을 종래의 형상에서 변경하지 않고, 종래와 동일하게 형성할 수 있다. 또한, 제진 포일편의 연속변을 탑 포일 고정변과 함께 베이스 플레이트에 고정하므로, 스폿 용접(spot welding) 등에 의한 포일편의 고정점의 수를 종래와 동일하게 할 수 있어, 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.
본 발명의 제6 형태에서는, 상기 제3 또는 제4 형태의 스러스트 베어링에서, 상기 탑 포일편은, 상기 회전축의 회전 방향 상류측 말단변이 상기 베이스 플레이트에 고정되는 탑 포일 고정변으로 이루어진다. 또한, 상기 제진 포일편은, 상기 회전축의 회전 방향 하류측의 말단변이 상기 연속변으로 이루어지고, 이 연속변이 상기 탑 포일편의 상기 탑 포일 고정변과 함께 상기 베이스 플레이트에 고정된다.
제6 형태에 의하면, 제진 포일편을 그 하류측의 연속변에서 탑 포일 고정변과 함께 베이스 플레이트에 고정한다. 이 때문에, 탑 포일편이 유체 윤활막을 개재해 스러스트 컬러로 밀려 들어갔을 때, 탑 포일편과 제진 포일편이 서로 대향하는 방향, 즉 상반되는 방향(둘레 방향으로 상반되는 방향)으로 미끄러질 수 있다. 따라서, 이들 탑 포일편과 제진 포일편 사이의 상대적인 미끄러짐량이 증가해, 보다 높은 마찰 감쇠 효과가 발휘된다.
본 발명의 제7 형태에서는, 상기 제1 형태의 스러스트 베어링에서, 상기 탑 포일편은, 상기 회전축의 회전 방향 상류측 말단변이 상기 베이스 플레이트에 고정되는 탑 포일 고정변으로 이루어진다. 또한, 상기 제진 포일편에서 상기 회전축의 회전 방향 상류측 말단변이, 상기 탑 포일편의 상기 탑 포일 고정변과 함께, 상기 베이스 플레이트에 고정된다.
제7 형태에 의하면, 탑 포일편의 형상을 종래의 형상에서 변경하지 않고, 종래와 동일하게 형성할 수 있다. 또한, 제진 포일편의 말단변을 탑 포일 고정변과 함께 베이스 플레이트에 고정하므로, 스폿 용접 등에 의한 포일편의 고정점의 수를 종래와 동일하게 할 수 있어, 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.
본 발명의 제8 형태에서는, 상기 제1 형태의 스러스트 베어링에서, 상기 탑 포일편은, 상기 회전축의 회전 방향 상류측 말단변이 상기 베이스 플레이트에 고정되는 탑 포일 고정변으로 이루어진다. 또한, 상기 제진 포일편에서 상기 회전축의 회전 방향 하류측의 말단변이, 상기 탑 포일편의 상기 탑 포일 고정변과 함께, 상기 베이스 플레이트에 고정된다.
제8 형태에 의하면, 제진 포일편을 그 하류측의 말단변에서 탑 포일 고정변과 함께 베이스 플레이트에 고정한다. 이 때문에, 탑 포일편이 유체 윤활막을 개재해 스러스트 컬러로 밀려 들어갔을 때, 탑 포일편과 제진 포일편이 서로 대향하는 방향, 즉 상반되는 방향(둘레 방향으로 상반되는 방향)으로 미끄러질 수 있다. 따라서 이들 탑 포일편과 제진 포일편 사이의 상대적인 미끄러짐량이 증가해, 보다 높은 마찰 감쇠 효과가 발휘된다.
본 발명의 제9 형태에서는, 상기 제1 내지 제8 중 어느 한 형태의 스러스트 베어링에서, 상기 제진 포일편이 제진 금형에 의해 형성된다.
제9 형태에 의하면, 포일간의 미끄러짐에 의한 마찰 감쇠 외에, 제진 금형으로 이루어지는 제진 포일편이 휨변형되는 것에 의한 감쇠 효과도 더해져, 보다 높은 마찰 감쇠 효과가 발휘된다.
본 발명의 제10 형태에서는, 상기 제1 내지 제9 중 어느 한 형태의 스러스트 베어링에서, 상기 탑 포일편은, 상기 회전축의 회전 방향 상류측 말단변이 상기 베이스 플레이트에 고정되는 탑 포일 고정변으로 이루어진다. 또한, 상기 탑 포일편은, 상기 탑 포일 고정변에 대한 상기 회전축의 회전 방향 하류측의 근방부에, 다른 부분에 비해 얇게 형성된 박벽부를 갖는다.
제10 형태에 의하면, 탑 포일편에서의 회전축의 회전 방향 하류측이 보다 쉽고 원활하게 경사질 수 있다. 따라서, 예를 들면 스러스트 컬러가 한 쌍의 스러스트 베어링의 탑 포일에 의해 끼워서 지지되어 있는 등의 경우에, 회전축의 시동 토크가 저감된다. 또한, 회전축이 회전을 개시한 후에도, 탑 포일편이 쉽고 원활하게 경사지기 때문에, 최적 경사각이 얻어지기 쉬워져 부하 능력이 향상된다.
본 발명의 제11 형태에서는, 상기 제1 내지 제10 중 어느 한 형태의 스러스트 베어링에서, 상기 백 포일편은 산부(山部)와 골부(谷部)를 교대로 형성한 물결판 형상의 범프 포일편에 의해 형성됨과 함께, 상기 회전축의 회전 방향 하류측의 말단변이 상기 베이스 플레이트에 고정되는 범프 포일 고정변으로 이루어지고, 또한 상기 산부의 배열 방향이 상기 범프 포일 고정변과 교차해 배치된다. 또한, 상기 산부는, 그 높이가 상기 회전축의 회전 방향 상류측으로부터 상기 회전축의 회전 방향 하류측을 향할수록 높아지도록 형성된다.
제11 형태에 의하면, 범프 포일편에 의해 탑 포일편을 탄성적으로 지지할 수 있다. 또한, 범프 포일편에서 회전축의 회전 방향 하류측의 말단변은 베이스 플레이트에 고정되는 범프 포일 고정변으로 이루어진다. 이 때문에, 탑 포일편에 발생하는 유체 윤활막의 압력이 베어링 간극이 좁은 쪽, 즉 회전축의 회전 방향 하류측에서 높아지게 하기 위해, 회전 방향 하류측을 높은 강성으로 지지할 수 있어, 이에 따라 부하 능력을 높일 수 있다.
본 발명의 제12 형태에서는, 상기 제1 내지 제10의 중 어느 한 형태의 스러스트 베어링에서, 상기 베이스 플레이트에는, 상기 백 포일편을 지지하는 각 지지 영역에, 상기 회전축의 회전 방향 상류측의 단부로부터 회전 방향 하류측의 단부를 향할수록 높이가 증가하는 경사면이 형성된다.
제12 형태에 의하면, 이 경사면 상에 백 포일편(및 제진 포일편)을 개재해 탑 포일편을 배치함으로써, 탑 포일편의 높이를 경사면을 따라 고정밀도로 변화시킬 수 있다. 또한, 이때 백 포일편에 대해서는, 그 높이를 변화시키지 않고 일정한 높이로 제작하면 되어, 가공 비용을 억제할 수 있다.
본 발명의 제13 형태에서는, 상기 제12 형태의 스러스트 베어링에서, 상기 백 포일편은, 산부와 골부를 교대로 형성한 물결판 형상의 범프 포일편에 의해 형성되고, 상기 산부의 배열 방향이 상기 경사면의 경사 방향과 일치하도록 배치된다.
제13 형태에 의하면, 범프 포일편에 의해 탑 포일편을 탄성적으로 지지할 수 있다.
본 발명의 스러스트 베어링에 의하면, 백 포일편과 탑 포일편의 사이에 각각 제진 포일편을 배치했으므로, 탑 포일편과 제진 포일편의 사이 및 제진 포일편과 백 포일편의 사이에 각각 미끄러짐(마찰)을 일으키게 할 수 있다. 따라서, 마찰 감쇠를 일으키는 부위가 증가함으로써 종래에 비해 보다 높은 마찰 감쇠 효과를 발휘할 수 있고, 이에 따라 회전축의 스러스트 방향으로의 진동이나 충격을 양호하게 흡수할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스러스트 베어링이 적용되는 터보 기계의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제1 실시 형태를 나타내는 도면으로, 스러스트 컬러를 끼워서 지지한 상태의 스러스트 베어링의 측면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제1 실시 형태를 나타내는 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 A-A선을 따라 본 단면도이다.
도 3c는 제1 실시 형태의 제진 포일편 및 백 포일편의 형상을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제2 실시 형태의 평면도이다.
도 5a는 도 4의 B-B선을 따라 본 단면도이다.
도 5b는 제2 실시 형태의 제진 포일편의 평면도이다.
도 5c는 제2 실시 형태의 백 포일편의 평면도이다.
도 5d는 제2 실시 형태의 제진 포일편 및 백 포일편의 형상을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
도 6a는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제3 실시 형태를 나타내는 평면도이다.
도 6b는 도 6a의 C-C선을 따라 본 단면도이다.
도 6c는 제3 실시 형태의 제진 포일편 및 백 포일편의 형상을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
도 7은 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제4 실시 형태의 평면도이다.
도 8a은 도 7의 D-D선을 따라 본 단면도이다.
도 8b는 제4 실시 형태의 제진 포일편의 평면도이다.
도 8c는 제4 실시 형태의 백 포일편의 평면도이다.
도 8d는 제4 실시 형태의 제진 포일편 및 백 포일편의 형상을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
도 9a는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제5 실시 형태를 나타내는 평면도이다.
도 9b는 도 9a의 E-E선을 따라 본 단면도이다.
도 9c는 제5 실시 형태의 제진 포일편 및 백 포일편의 형상을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
도 10a은 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제6 실시 형태를 나타내는 평면도이다.
도 10b는 도 10a의 F-F선을 따라 본 단면도이다.
도 10c는 제6 실시 형태의 제진 포일편 및 백 포일편의 형상을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
이하, 도면을 참조해 본 발명의 스러스트 베어링을 자세하게 설명한다. 한편, 이하의 도면에서는 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해, 각 부재의 축척을 적절하게 변경하고 있다.
도 1은 본 발명의 스러스트 베어링이 적용되는 터보 기계의 일례를 모식적으로 나타내는 측면도이며, 참조 부호 1은 회전축, 2는 회전축의 선단부에 마련된 임펠러, 3은 본 발명에 따른 스러스트 베어링이다.
회전축(1)에는 임펠러(2)가 형성된 쪽에 스러스트 컬러(4)가 고정되고, 스러스트 컬러(4)에는 스러스트 컬러(4)를 끼워서 지지하듯이 한 쌍의 스러스트 베어링(3)이 배치된다.
또한, 임펠러(2)는 정지(靜止)측이 되는 하우징(5) 내에 배치되고, 임펠러(2)와 하우징(5) 사이에 팁 클리어런스(Tip clearance; 6)를 갖는다.
또한, 회전축(1)에는, 스러스트 컬러(4)보다 중앙쪽에 래디얼 베어링(7)이 마련된다.
(제1 실시 형태)
도 2, 도 3a 내지 도 3c는, 이와 같은 구성의 터보 기계에 적용된 스러스트 베어링(3)의 제1 실시 형태를 나타내는 도면이다. 도 2는 스러스트 컬러(4)를 사이에 둔 상태의 한 쌍의 스러스트 베어링(3)의 측면도이다. 또한, 도 3a는 스러스트 베어링(3)의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 A-A선을 따라 본 단면도이고, 도 3c는 제진 포일편 및 백 포일편의 형상을 설명하기 위해 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이 제1 실시 형태에서는, 스러스트 베어링(3A(3))이 스러스트 컬러(4)를 사이에 두고 그 양측에 각각 배치된다. 이들 한 쌍의 스러스트 베어링(3A(3))은 모두 같은 구성으로, 회전축(1)에 고정된 원판상의 스러스트 컬러(4)에 대향해 배치된 원형(원통 형상)의 장치이며, 회전축(1)을 둘러싸고 마련된다.
스러스트 베어링(3A)은 스러스트 컬러(4)에 대향해 배치된 탑 포일(10)과, 탑 포일(10)이 상기 스러스트 컬러(4)와 대향하는 면의 반대쪽 면에 대향해 배치된 백 포일(20)과, 백 포일(20)에서 상기 탑 포일(10)쪽과는 반대쪽에 배치된 원판 형상의 베이스 플레이트(30)를 구비하고, 또한 탑 포일(10)과 백 포일(20)의 사이에 제진 포일(50)을 갖는다.
본 실시 형태에서는, 한 쌍의 스러스트 베어링(3A, 3A)의 각각의 베이스 플레이트(30, 30) 사이에 2점 쇄선으로 나타내는 원통상의 베어링 스페이서(40)가 끼워져 지지되고(도 2 참조), 베이스 플레이트(30, 30)는 체결 볼트(41)에 의해 베어링 스페이서(40)를 개재해 연결된다. 또한, 한쪽 베이스 플레이트(30)는 그 외면이 체결 볼트(41)에 의해 하우징(5)에 고정되고, 따라서 한 쌍의 스러스트 베어링(3A, 3A)은 스러스트 컬러(4)를 끼워서 지지한 상태로 체결 볼트(41)에 의해 하우징(5)에 고정된다.
베이스 플레이트(30)는, 도 3a에 나타낸 바와 같이 원판 형상으로 금속제의 부재이며, 그 외주부에 상기 체결 볼트(41)를 통과시키기 위한 관통공(42)이 복수 개(본 실시 형태에서는 8개) 형성된다. 베이스 플레이트(30)에는, 상기 스러스트 컬러(4)쪽의 면에, 상기 백 포일(20)이나 제진 포일(50), 탑 포일(10)을 지지하기 위한 지지 영역이 마련된다. 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이 백 포일(20), 제진 포일(50), 탑 포일(10)이 모두 복수 매(6매)의 백 포일편(21), 제진 포일편(51), 탑 포일편(11)에 의해 형성되고, 따라서 베이스 플레이트(30)는 그 둘레 방향을 6 분할(6개로 등분율)해 6개의 지지 영역(31)을 형성한다. 단, 본 실시 형태에서의 이들 6개의 지지 영역(31)은 설계상의 영역이며, 이들 지지 영역(31)을 형성하는 베이스 플레이트(30)의 표면은 단순한 평면으로 되어 있다.
이들 각 지지 영역(31)에는, 도 2에 나타낸 바와 같이 각각 백 포일편(21), 제진 포일편(51), 탑 포일편(11)이 차례로 배치되어 지지된다.
도 3a 내지 도 3c에 나타낸 바와 같이 백 포일(20)은, 베이스 플레이트(30)의 둘레 방향으로 배열된 6매의 백 포일편(21)에 의해 형성된다. 이들 백 포일편(21)은 베이스 플레이트(30)의 각 지지 영역(31) 상에 각각 배치되어, 베이스 플레이트(30)의 둘레 방향으로 배열된다. 또한, 이들 백 포일편(21)은 후술하는 제진 포일편(51)이나 탑 포일편(11)보다 약간 작게 형성되므로, 도 3a에 나타낸 바와 같이 베이스 플레이트(30) 상에서 스러스트 컬러(4)측에 노출되지 않고, 탑 포일편(11) 및 제진 포일편(51)에 덮여 있다.
이들 백 포일편(21)으로 이루어지는 백 포일(20)은 포일(박판)로 형성되어, 탑 포일(10)(탑 포일편(11))을 탄성적으로 지지한다. 이와 같은 백 포일(20)로는, 예를 들면, 범프 포일, 일본 특허공개 2006-57652호 공보나 일본 특허공개 2004-270904호 공보 등에 기재되어 있는 스프링 포일, 일본 특허공개 2009-299748호 공보 등에 기재되어 있는 백 포일 등이 이용된다. 한편, 일본 특허공개 2006-57652호 공보나 일본 특허공개 2004-270904호 공보에 기재되어 있는 스프링 포일, 일본 특허공개 2009-299748호 공보에 기재되어 있는 백 포일은 래디얼 베어링에 이용되는 포일이지만, 이들을 평면상으로 전개해 원판 형상으로 형성하면, 스러스트 베어링에 이용되는 포일이 된다.
본 실시 형태에서는, 도 3c에 나타낸 바와 같이 백 포일(20)이 범프 포일로 이루어지고, 따라서 백 포일편(21)은 범프 포일편으로 이루어진다. 백 포일편(21)(범프 포일편)은 두께 수백 ㎛ 정도의 포일(금속제 박판)이 프레스 성형에 의해 물결판 형상으로 성형되어, 도 3c에 파선으로 나타낸 바와 같이 전체가 사다리꼴 형상에 가까운 대략 오각형상으로 형성된다.
이와 같이 물결판 형상으로 성형된 백 포일편(21)은, 베이스 플레이트(30)에 접하는 골부(22)와, 탑 포일편(11)에 접하는 산부(23)가 교대로 배치되어 형성된다. 백 포일편(21)은, 회전축(1)의 회전 방향 하류측의 말단변이 백 포일편(21)(범프 포일편)의 고정변(21a)(범프 포일 고정변)이 된다. 상기 골부(22) 및 산부(23)는, 도 3a에 나타낸 바와 같이 백 포일편(21)의 고정변(말단변)(21a)과 직교하는 방향으로 배열된다. 즉, 골부(22), 산부(23)의 배열 방향은 상기 고정변(21a)과 직교하는 방향으로 형성되고, 따라서 골부(22), 산부(23)는 상기 고정변(21a)과 평행으로 연장되도록 형성된다. 한편, 복수의 산부(23)의 배열 방향이 고정변(21a)의 연장 방향과 교차하는 방향으로 형성되어도 된다.
이들 골부(22) 및 산부(23)는 각각 거의 등간격으로 형성된다. 또한, 산부(23)의 높이는 상기 고정변(21a)의 반대쪽으로부터 고정변(21a)쪽을 향해, 즉 도 3a에 화살표 R로 나타내는 회전축(1)(스러스트 컬러(4))의 회전 방향의 하류측을 향할수록 소정 높이씩 높아지도록 형성된다. 한편, 백 포일편(21)에서 고정변(21a)과 반대쪽의 단부는, 도 3c에 나타낸 바와 같이 골부(22)의 길이 방향을 따라 절개된다.
또한, 백 포일편(21)은, 그 고정변(21a)이 후술하는 제진 포일편(51)이나 탑 포일편(11)에서의 회전축(1)의 회전 방향 하류측 말단변과 평면에서 본 상태에서 거의 일치하는 위치에 배치된다. 고정변(21a)이 되는 골부(22)의 형성 방향을 따라 베이스 플레이트(30)에 스폿 용접되어 고정된다.
이때, 백 포일편(21)의 고정변(21a)은 전체가 연속되는 하나의 골부(22)에 의해 형성되기 때문에, 골부(22) 전체를 용이하게 용접할 수 있다. 따라서, 백 포일편(21)은 용접에 의한 고정을 용이하게 실시할 수 있다.
한편, 베이스 플레이트(30)에 대한 고정변(21a)의 고정은, 스폿 용접 외에도 예를 들면 나사 고정 등에 의해 실시할 수 있다.
제진 포일(50)도, 도 3a에 나타낸 바와 같이 베이스 플레이트(30)의 둘레 방향으로 배열된 6매의 제진 포일편(51)에 의해 형성된다. 이들 제진 포일편(51)은 금속제 또는 합금제의 박판(포일)에 의해 형성되지만, 특히 제진 금형에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 제진 금형으로는, 복합형, 강자성형, 전위형, 쌍정형이 알려져 있지만, 어떤 합금도 사용할 수 있다. 구체적으로는, 복합형으로 편상 흑연 주철(Fe-C-Si계), Cosmal-Z(Al-Zn계) 등이, 강자성형으로 TD 니켈(Ni계), 13% 크롬강(Fe-Cr계), 사이렌탈로이(silentalloy)(Fe-Cr-Al계), 트란카로이(tranqaloy)(Fe-Cr-Al-Mn계), 젠탈로이(gentalloy)(Fe-Cr-Mo계), NIVCO10(Co-Ni계) 등이, 전위형으로 KIXI 합금(Mn-Zr계) 등이, 쌍정형으로 소노스톤(sonostone)(Mn-Cu계), 인크라뮤트(incramute)(Cu-Mn-Al계), 니티놀(nitinol)(Ni-Ti계) 등이 이용된다. 이와 같은 제진 금형에 의해 제진 포일편(51)을 제작함으로써, 제진 포일편(51)은 미끄러짐(마찰) 뿐만 아니라 그 변형(휨변형)에 의해서도 제진 기능을 발휘해, 높은 감쇠 효과를 나타낼 수 있다. 한편, 이들 제진 금형을 대신해, 예를 들면 알루미늄이나 동 등의 금속에 의해 형성해도 된다.
이와 같은 제진 포일편(51)은, 후술하는 탑 포일편(11)의 두께에 대해 1/5 내지 1/2 정도의 두께, 구체적으로는 30㎛ 내지 75㎛ 정도의 두께로 형성된다. 이와 같은 범위의 두께로 형성함으로써, 제진 포일편(51)은 탑 포일편(11)에 대해 양호한 추종성을 갖고, 이에 따라 높은 마찰 감쇠 효과를 발휘한다. 제진 포일편(51)의 두께가 탑 포일편(11)의 두께에 대해 1/5 미만이 되면, 탑 포일편(11)이나 백 포일편(21)과의 사이에서 스치는 것에 의한 마찰 발생이 감소해, 마찰 감쇠 효과가 저하되는 경우가 있다. 또한, 1/2을 넘으면, 강성이 높아지는 만큼 탑 포일편(11)에 대한 추종성이 저하되는 경우가 있다.
또한, 제진 포일편(51)은, 도 3c에 나타낸 바와 같이, 부채꼴의 정점측(정점을 포함하는 부위)을 제거해 내주측(직경 방향 안쪽), 외주측(직경 방향 바깥쪽)을 각각 원호상으로 한 대략 사다리꼴 형상으로 형성된다. 이와 같은 형상의 제진 포일편(51)은, 베이스 플레이트(30)의 각 지지 영역(31) 상에서 상기 백 포일편(21)을 덮고 각각 배치되고, 베이스 플레이트(30)의 둘레 방향으로 등간격으로 배열되어 전체적으로 대략 원판 형상으로 배치됨으로써 제진 포일(50)을 형성한다.
한편, 제진 포일편(51)은 지지 영역(31)보다 약간 작게 형성되고, 또한 백 포일편(21)보다 약간 크게 형성된다. 이에 따라, 제진 포일편(51)은 둘레 방향으로 인접하는 다른 제진 포일편(51)과 서로 간섭하지 않고, 또한 백 포일편(21)을 스러스트 컬러(4)측으로 노출시키지 않고, 그 상면을 덮은 상태로 각 지지 영역(31)에 배치된다. 단, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 제진 포일편(51)을 백 포일편(21)과 같은 크기로 형성해도 되고, 혹은, 백 포일편(21)보다 작게 형성해도 된다.
또한, 제진 포일편(51)은 회전축(1)(스러스트 컬러(4))의 회전 방향 상류측 말단변을 고정변(52)으로 하고, 이 고정변(52)에 의해 베이스 플레이트(30)에 고정된다. 고정변(52)에서의 베이스 플레이트(30)로의 고정은, 상기 백 포일편(21)의 고정변(21a)과 마찬가지로 스폿 용접에 의해 이루어진다. 단, 본 실시 형태에서는, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 고정변(52)은 후술하는 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께 베이스 플레이트(30)에 스폿 용접된다. 한편, 이들 고정변(52), 고정변(12)의 베이스 플레이트(30)에 대한 고정에 대해서도 스폿 용접 외에, 예를 들면 나사 고정 등으로 실시할 수도 있다. 또한, 제진 포일편(51)은, 고정변(52)보다 회전 방향 하류측이 휨가공됨으로써 백 포일편(21)의 산부(23)의 높이만큼의 단차를 흡수할 수 있도록 상승되어, 회전 방향 하류측이 백 포일편(21)의 산부(23) 위에 얹어진다. 한편, 제진 포일편(51)의 회전 방향 하류측은, 본 실시 형태에서는 고정되지 않고 단순히 백 포일편(21)의 산부(23) 위에 지지되는 자유단이 된다.
탑 포일(10)도, 도 3a에 나타낸 바와 같이 베이스 플레이트(30)의 둘레 방향으로 배열된 6매의 탑 포일편(11)에 의해 형성된다. 이들 탑 포일편(11)은 두께 수백 ㎛ 정도, 예를 들면 150㎛ 정도의 금속제의 박판(포일)에 의해, 부채꼴의 정점측을 제거해 내주측(직경 방향 안쪽), 외주측(직경 방향 바깥쪽)을 각각 원호상으로 한 대략 사다리꼴 형상으로 형성된다. 즉, 제진 포일편(51)과 거의 같은 크기, 형상으로 형성된다. 이와 같은 형상의 탑 포일편(11)은, 베이스 플레이트(30)의 각 지지 영역(31) 상에서 상기 제진 포일편(51)을 덮으면서 각각 배치되며, 베이스 플레이트(30)의 둘레 방향으로 등간격으로 배열되고 전체적으로 대략 원판 형상으로 배치되어 탑 포일(10)을 형성한다.
한편, 탑 포일편(11)은 상기 제진 포일편(51)과 마찬가지로 지지 영역(31)보다 약간 작게 형성되고, 또한 백 포일편(21)보다 약간 크게 형성된다.
이에 따라, 탑 포일편(11)은 둘레 방향으로 인접하는 다른 탑 포일편(11)과 서로 간섭하지 않고, 또한 백 포일편(21)이나 제진 포일편(51)을 스러스트 컬러(4)측에 노출시키지 않고, 그 상면을 덮은 상태로 각 지지 영역(31)에 배치된다. 단, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 예를 들면 탑 포일편(11)을 제진 포일편(51) 또는 백 포일편(21)과 같은 크기로 형성해도 되고, 혹은, 제진 포일편(51) 또는 백 포일편(21)보다 작게 형성해도 된다.
또한, 탑 포일편(11)은 회전축(1)(스러스트 컬러(4))의 회전 방향 상류측 말단변을 고정변(12)(탑 포일 고정변)으로 하고, 이 고정변(12)에 의해 베이스 플레이트(30)에 고정된다. 즉, 고정변(12)은, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 제진 포일편(51)의 고정변(52) 상에 중첩되어, 고정변(52)과 함께 스폿 용접에 의해 베이스 플레이트(30)에 고정된다. 이에 따라, 스폿 용접에 의한 용접점(고정점)을, 제진 포일편(51)을 이용하지 않는 종래의 경우와 동일하게 할 수 있어, 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.
즉, 본 실시 형태의 탑 포일편(11)은, 회전축(1)의 회전 방향 상류측 말단변이 베이스 플레이트(30)에 고정되는 고정변(12)으로 되어 있다. 제진 포일편(51)은, 회전축(1)의 회전 방향 상류측 말단변이 베이스 플레이트(30)에 고정되는 고정변(52)으로 되어 있다. 이 고정변(52)이, 제진 포일편(51)과 중첩되어 배치되는 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께, 베이스 플레이트(30)에 고정된다.
한편, 고정변(12)의 베이스 플레이트(30)로의 고정도, 제진 포일편(51)의 고정변(52)과 함께 나사 고정 등으로 실시할 수 있다.
또한, 탑 포일편(11)은, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 고정변(12)보다 회전 방향 하류측이 휨가공됨으로써, 백 포일편(21)의 산부(23)의 높이만큼의 단차를 흡수할 수 있도록 상승되어, 회전 방향 하류측이 백 포일편(21)의 산부(23) 위에 얹어진다. 한편, 탑 포일편(11)의 회전 방향 하류측의 말단변(트레일링 엣지)측은, 제진 포일편(51)과 마찬가지로, 고정되지 않고 단순히 백 포일편(21)의 산부(23) 위에 지지되는 자유단이 된다.
본 실시 형태에서는 백 포일편(21)을, 전술한 바와 같이, 골부(22) 및 산부(23)가 백 포일편(21)의 고정변(21a)과 직교하는 방향으로 배열되도록 배치한다. 따라서, 이 백 포일편(21) 상에 얹어지게 됨으로써 제진 포일편(51)이나 탑 포일편(11)은, 상기 산부(23)의 배열 방향을 따라 고정변(52)이나 고정변(12)측으로부터 백 포일편(21)의 고정변(21a)측을 향할수록 점차 베이스 플레이트(30)의 내면으로부터 멀어지도록, 백 포일편(21)의 산부(23)에 의해 설정된 초기 경사각으로 경사지게 배치된다.
초기 경사각이란, 하중이 제로일 때의 베이스 플레이트(30)에 대한 탑 포일편(11)의 경사각이다. 또한, 경사각이란, 도 3c에 나타낸 바와 같이 백 포일편(21)의 산부(23)의 높이가 증가하는 양에 따라 정해지는 각도(구배) θ이다. 따라서, 하중이 증가하면 백 포일편(21)의 산부(23)가 베이스 플레이트(30)측으로 밀려들어가 전체가 평탄화됨으로써, 경사각 θ는 초기 경사각보다 작아진다.
또한, 탑 포일편(11)에는, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 고정변(12)의 근방부, 즉 고정변(12)에 대해 회전축(1)의 회전 방향 하류측에 위치하는 근방부가, 그 외 부위에 비해 얇게 형성된 박벽부(14)로 이루어진다. 박벽부(14)는 고정변(12)을 따라 직선상으로 형성되고, 탑 포일편(11)을 구성하는 기타 부위의 두께(수백 ㎛ 정도)의 50% 내지 70% 정도의 두께로 형성된다. 이와 같은 박벽부(14)의 형성은, 예를 들면 에칭 가공에 의해 실시할 수 있다.
또한, 박벽부(14)는, 도 3b에 나타내는 백 포일편(21)에 대해, 산부(23) 중 고정변(12)에 가장 가까운 산부(23)의 정점(능선)에 걸리지 않도록 형성된다. 즉, 박벽부(14)는 고정변(12)과 이 고정변(12)측 산부(23)의 정점(능선) 사이에 위치하도록 그 폭이 설정되어 형성된다. 이에 따라, 탑 포일편(11)은 박벽부(14) 이외의 부분(그 외의 부위)이 제진 포일편(51)을 개재해 모든 산부(23) 위에 올려져 이들에 균등하게 지지된다. 또한, 박벽부(14)를 형성함으로써, 탑 포일편(11)에서의 박벽부(14)보다 회전 방향 하류측이 보다 쉽고 원활하게 경사질 수 있다(기울 수 있다). 또한, 이와 같은 박벽부(14)를 형성함으로써, 박벽부(14) 이외의 부분의 두께를 종래에 비해 두껍게 하는 것도 가능하게 된다.
다음으로, 이와 같은 구성으로 이루어지는 스러스트 베어링(3A(3))의 작용에 대해 설명한다.
본 실시 형태에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이 스러스트 베어링(3A)을 스러스트 컬러(4)의 양측에 마련한다. 이와 같이 스러스트 컬러(4)의 양측에 마련함으로써 스러스트 방향의 이동량을 최대한 억제할 수 있다. 즉, 스러스트 이동량을 작게 함으로써, 도 1에 나타낸 팁 클리어런스(6)를 좁힐 수 있어, 이에 따라 유체 성능을 향상시킬 수 있다.
스러스트 방향의 이동량을 최대한 억제하기 위해, 두 스러스트 베어링(3A)은 스러스트 컬러(4)에 대해 큰 간극이 생기지 않도록 근접해 마련된다. 이에 따라, 두 스러스트 베어링(3A)의 탑 포일편(11)(탑 포일(10))은 스러스트 컬러(4)에 대해 약간 눌린 상태가 된다. 이때, 본 실시 형태에서는 탑 포일편(11)에 박벽부(14)를 형성하고 있으므로, 회전 방향 하류측(자유단측)이 기울기 쉽게(휘기 쉽게) 되어 있다. 이 때문에, 밀리는 양에 비해 가압력이 작아지고, 이에 따라 회전축(1)의 시동 토크가 작아진다.
즉, 종래에는 하중이 증가했을 때 탑 포일편의 경사각이 최적이 되도록, 미리 최적각보다 큰 경사각이 부여되어 있었다. 따라서, 회전 정지 상태에서는 탑 포일편은 스러스트 컬러(4)를 양면으로부터 끼워서 지지해 눌린 상태(프리로드(preload)가 걸린 상태)가 된다. 그러나, 종래에는 탑 포일편의 두께도 일정한 것으로부터, 스러스트 컬러(4)로의 가압력(프리로드)이 강해 시동 토크가 커지고 있었다.
이에 대해 본 실시 형태에서는, 전술한 바와 같이 탑 포일편(11)에 박벽부(14)를 형성하고 있기 때문에 시동 토크가 작아진다.
또한, 회전축(1)이 회전해 스러스트 컬러(4)가 회전을 시작하면, 스러스트 컬러(4)와 탑 포일편(11)이 맞닿으면서 양자간에 형성된 쐐기형의 공간으로 주위 유체가 밀려 들어간다. 스러스트 컬러(4)가 일정 회전 속도에 도달하면, 양자간에 유체 윤활막이 형성된다. 이 유체 윤활막의 압력에 의해 탑 포일편(11)(탑 포일(10))이 제진 포일편(51)(제진 포일(50))을 개재해 백 포일편(21)(백 포일(20))쪽으로 밀려, 스러스트 컬러(4)는 탑 포일편(11)과의 접촉 상태를 벗어나 비접촉으로 회전한다.
이 상태에서, 도 2에 화살표 V로 나타낸 바와 같이, 회전축(1)의 축 방향으로의 진동이나 충격이 작용하면, 스러스트 컬러(4)가 탑 포일편(11)에 근접함으로써 유체 윤활막의 압력이 높아져, 탑 포일편(11)은 백 포일편(21)측으로 더욱 밀려 들어간다.
이때, 탑 포일편(11)과 제진 포일편(51)의 접촉면 및 제진 포일편(51)과 백 포일편(21)의 접촉면에서 각각 미끄러짐에 의한 마찰을 일으킴으로써, 탑 포일편(11)이 밀려 들어가는 움직임이 억제된다. 또한, 밀려 들어간 탑 포일편(11)이 본래의 상태로 돌아올 때에도, 미끄러짐에 의한 마찰을 일으킨다.
따라서, 마찰에 의해 발열함으로써 진동 등의 운동 에너지가 열에너지로 변환되어 소비되는 것에 의해 마찰 감쇠 효과가 얻어진다. 따라서, 이와 같은 스러스트 베어링(3A)의 마찰 감쇠 효과에 의해, 도 1에 나타낸 임펠러(2)가 하우징(5)과 마찰되는 것을 확실하게 회피할 수 있다.
본 실시 형태의 스러스트 베어링(3A(3))에 있어서는, 백 포일편(21)(범프 포일편)과 탑 포일편(11)의 사이에 각각 제진 포일편(51)을 배치했으므로, 회전축(1)이 그 축 방향(스러스트 방향)으로의 진동이나 충격을 받아. 탑 포일편(11)이 유체 윤활막을 개재해 스러스트 컬러(4)로 밀려 들어갔을 때, 종래에는 탑 포일(10)과 백 포일(20)(범프 포일)의 사이에 미끄러짐(마찰)이 발생했던 것에 비해, 스러스트 베어링(3A(3))에서는 탑 포일편(11)과 제진 포일편(51)의 사이 및 제진 포일편(51)과 백 포일편(21)의 사이에 각각 미끄러짐(마찰)이 발생한다. 따라서, 마찰 감쇠를 일으키는 부위가 증가함으로써 종래에 비해 보다 높은 마찰 감쇠 효과를 발휘할 수 있어, 회전축(1)의 스러스트 방향으로 진동이나 충격을 양호하게 흡수할 수 있다.
또한, 제진 포일편(51)에서 회전축(1)의 회전 방향 상류측 말단변을 고정변(52)으로 하고, 이 고정변(52)을 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께 베이스 플레이트(30)에 고정하므로, 탑 포일편(11)의 형상을 종래의 형상에서 변경하지 않고 종래와 동일하게 형성할 수 있어, 비용 증가를 억제할 수 있다. 즉, 제진 포일편(51)의 고정변(52)을 탑 포일편(11)의 고정변(12) 아래에 끼워넣지 않고, 탑 포일편(11)의 고정변(12)을 직접 베이스 플레이트(30)에 부착하는 경우에는, 종래에 비해 제진 포일편(51)의 두께만큼 탑 포일편(11)의 높이를 높여야만 한다. 그러나, 탑 포일편(11)의 고정변(12)을 제진 포일편(51)의 고정변(52)에 중첩해 고정함으로써, 그와 같은 설계 변경을 불필요하게 할 수 있어 금형 등을 새롭게 제작할 필요가 없다.
또한, 제진 포일편(51)의 고정변(52)을 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께 베이스 플레이트(30)에 고정하므로, 스폿 용접 등에 의한 포일편의 고정점의 수를, 제진 포일편(51)을 이용하지 않는 종래와 동일하게 할 수 있어, 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 제진 포일편(51)을 제진 금형에 의해 형성한 경우에는, 포일간의 미끄러짐에 의한 마찰 감쇠 외에, 제진 포일편(51)이 변형(휨변형)하는 것에 의한 감쇠 효과도 더해지기 때문에, 보다 높은 마찰 감쇠 효과를 얻을 수 있다.
또한, 탑 포일편(11)에서 고정변(12)에 대한 회전 방향 하류측의 근방부에 박벽부(14)를 형성하므로, 하중이 걸렸을 때 회전 방향 하류측이 보다 쉽고 원활하게 경사질 수 있어 시동 토크가 저감된다. 또한, 회전축(1)이 회전을 개시한 후에도 탑 포일편(11)이 쉽고 원활하게 경사지기 때문에, 최적 경사각이 얻어지기 쉬워져 부하 능력이 향상된다.
높은 스러스트 하중을 받고 있을 때에는 유체 윤활막의 압력이 높아지므로, 탑 포일편(11)은 제진 포일편(51)을 개재해 백 포일편(21)에 직접 지지되지 않는 부분, 즉 백 포일편(21)의 골부(22) 위에 위치하는 부분이 휘어, 이곳으로부터 압력이 방출되어 부하 능력이 저하될 가능성이 있다.
그러나, 본 실시 형태에서는 탑 포일편(11)의 고정변(12)측에 박벽부(14)를 형성하고 있으므로, 탑 포일편(11)이 경사지는(휘는) 움직임을 방해하지 않아, 종래에 비해 탑 포일편(11)의 판 두께를 두껍게 하는 것이 가능하다. 따라서, 이와 같이 탑 포일편(11)의 판 두께를 두껍게 해 그 강성을 높임으로써, 백 포일편(21)에 지지되지 않는 부분에서의 휨을 줄일 수 있어, 부하 능력의 저하를 억제할 수 있다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 스러스트 베어링(3)의 제2 실시 형태에 대해, 도 4, 도 5a 내지 도 5d를 참조해 설명한다. 한편, 도 4는 스러스트 베어링의 평면도이고, 도 5a는 도 4의 B-B선을 따라 본 단면도이고, 도 5b는 제진 포일편의 평면도이고, 도 5c는 백 포일편의 평면도이고, 도 5d는 제진 포일편 및 백 포일편의 형상을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
제2 실시 형태의 스러스트 베어링(3B(3))이 제1 실시 형태의 스러스트 베어링(3A(3))과 다른 점은, 도 5b, 도 5c에 나타낸 바와 같이, 백 포일편(21)의 둘레 방향의 적어도 일측이 직경 방향으로 복수 개로 분할되고, 제진 포일편(51)의 둘레 방향의 적어도 일측이 직경 방향으로 복수 개로 분할되어 있는 점이다. 한편, 본 실시 형태의 설명에서, 제1 실시 형태와 같은 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 이하, 제1 실시 형태와 다른 구성을 주로 설명한다.
백 포일편(21)은 그 둘레 방향의 일측, 본 실시 형태에서는 회전축(1)의 회전 방향 하류측의 말단변인 고정변(21a)과 반대쪽(회전 방향 상류측)이, 직경 방향으로 4개(복수)로 등분할되고, 타측이 되는 고정변(21a)이 직경 방향으로 연속되는 연속변으로 이루어진다. 이와 같이 고정변(21a)과 반대쪽이 4개로 분할됨으로써, 백 포일편(21)은 4개의 띠 형상의 백 포일 분할편(21b)(범프 포일 분할편)과 고정변(21a)(연속변)에 의해 구성된다.
4개의 띠 형상 백 포일 분할편(21b)의 사이에는 각각 제1 슬릿(21c)이 형성된다. 이들 제1 슬릿(21c)은, 본 실시 형태에서는 백 포일편(21)의 외주가 형성하는 원과 동심원의 일부를 형성하는 원호상으로 형성된다. 이들 제1 슬릿(21c)의 폭은, 직경 방향으로 인접하는 백 포일 분할편(21b)이 서로 간섭하지 않고, 독립적으로 움직일 수 있는 치수로 설정된다. 이와 같은 폭의 제1 슬릿(21c)에 의해 백 포일편(21)의 일측이 4개의 띠 형상의 백 포일 분할편(21b)으로 분할됨으로써, 이들 4개의 띠 형상의 백 포일 분할편(21b)은 각각 독립적으로 움직일 수 있다.
본 실시 형태의 제1 슬릿(21c)의 선단(고정변(21a)쪽 선단)은 고정변(21a)의 근방에 위치한다. 한편, 제1 슬릿(21c)의 상기 선단이 고정변(21a)과 접하고 있어도 무방하다.
또한, 백 포일편(21)의 둘레 방향에서의 길이를 L11, 고정변(21a)의 둘레 방향에서의 길이(폭)를 L12, 제1 슬릿(21c)의 둘레 방향에서의 길이(즉, 백 포일 분할편(21b)의 둘레 방향에서의 길이)를 L13이라고 했을 경우, 이들 길이가 하기 식을 만족해도 된다.
2/3×(L11-L12)≤L13≤1×(L11-L12)
또한, 본 실시 형태에서는, 특히 외주측(직경 방향 바깥쪽)에 위치하는 2개의 백 포일 분할편(21b)의 산부(23)는, 같은 열 상에 있는 산부(23)끼리 비교한 경우에, 정상부의 높이가 내주측(직경 방향 안쪽)에 위치하는 2개의 백 포일 분할편(21b)의 산부(23)에 비해 조금 높아지도록 형성된다. 이에 따라, 백 포일편(21)은, 탑 포일편(11)을 지지하는 힘이 외주측에서 강하고, 내주측에서 약해져, 유체 윤활막의 압력과 균형을 맞출 수 있다. 즉, 유체 윤활막의 압력은 탑 포일편(11)의 외주측에서 고압이 되고, 내주측에서 저압이 되기 때문에, 백 포일편(21)이 외주측에서 탑 포일편(11)을 상대적으로 강하게 지지하고, 내주측에서 약하게 지지함으로써, 탑 포일편(11)에 가해지는 힘이 외주측과 내주측에서 균형을 이룰 수 있어, 탑 포일편(11)이 외주측, 내주측 모두 대체로 동일하게 백 포일편(21)쪽으로 밀려 들어가게 된다.
또한, 제진 포일편(51)은, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 그 외형이 부채꼴의 정점측을 제거해 내주측(직경 방향 안쪽), 외주측(직경 방향 바깥쪽)을 각각 원호상으로 한 대략 사다리꼴 형상으로 형성된다. 둘레 방향의 일측, 본 실시 형태에서는 회전축(1)의 회전 방향 하류측이 직경 방향으로 4개(복수)로 등분할되고, 타측(회전 방향 상류측)이 되는 고정변(51a)이 직경 방향으로 연속되는 연속변으로 이루어진다. 이와 같이 고정변(51a)과 반대쪽이 4개로 분할됨으로써, 제진 포일편(51)은 4개의 띠 형상의 제진 포일 분할편(51b)과 고정변(51a)(연속변)에 의해 구성된다.
4개의 띠 형상의 제진 포일 분할편(51b)의 사이에는 각각 제2 슬릿(51c)이 형성된다. 이들 제2 슬릿(51c)은, 본 실시 형태에서는 제진 포일편(51)의 외주가 형성하는 원과 동심원의 일부를 형성하는 원호상으로 형성된다. 이들 제2 슬릿(51c)의 폭은, 직경 방향으로 인접하는 제진 포일 분할편(51b)이 서로 간섭하지 않고, 독립적으로 움직일 수 있는 치수로 설정된다. 또한, 이들 제2 슬릿(51c)은, 도 5d에 나타낸 바와 같이 백 포일편(21)의 제1 슬릿(21c)에 중첩되도록 형성 배치된다.
본 실시 형태의 제2 슬릿(51c)의 선단(고정변(51a)쪽 선단)은 고정변(51a)의 근방에 위치한다. 한편, 제2 슬릿(51c)의 상기 선단이 고정변(51a)과 접하고 있어도 무방하다.
또한, 제진 포일편(51)의 둘레 방향에서의 길이를 L21, 고정변(51a)의 둘레 방향에서의 길이(폭)를 L22, 제2 슬릿(51c)의 둘레 방향에서의 길이(즉, 제진 포일 분할편(51b)의 둘레 방향에서의 길이)를 L23이라고 했을 경우, 이들 길이가 하기 식을 만족해도 된다.
2/3×(L21-L22)≤L23≤1×(L21-L22)
이와 같은 제2 슬릿(51c)에 의해 제진 포일편(51)의 일측이 4개의 띠 형상의 제진 포일 분할편(51b)으로 분할됨으로써, 이들 4개의 띠 형상의 제진 포일 분할편(51b)은 각각 독립적으로 움직일 수 있다. 또한, 4개의 띠 형상의 제진 포일 분할편(51b)은 4개의 띠 형상 백 포일 분할편(21b)의 산부(23)의 정상부에 접한 상태로 얹어져 있음으로써, 이들 4개의 띠 형상 백 포일 분할편(21b) 중 대응하는(접하는) 백 포일 분할편(21b)의 움직임에 쉽게 추종할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서도, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 탑 포일편(11)에서 회전축(1)의 회전 방향 상류측 말단변이, 베이스 플레이트(30)에 고정되는 고정변(12)으로 이루어진다. 제진 포일편(51)에서 회전축(1)의 회전 방향 상류측 말단변이, 베이스 플레이트(30)에 고정되는 고정변(51a)으로 이루어진다. 이 고정변(51a)이, 제진 포일편(51)과 중첩되어 배치된 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께, 베이스 플레이트(30)에 고정된다.
종래의 스러스트 포일 베어링 구조(예를 들면, 상기 특허 문헌 2에 개시되어 있는 구조)에서는, 탑 포일의 하류측 말단변측에서 베어링 간극이 가장 좁아져, 고부하시에는 서브미크론에 이르는 경우가 있다. 따라서, 하류측 말단변측에서는 스러스트 컬러와의 접촉이 일어나기 쉬워지고, 접촉이 일어나면 탑 포일이 마모되어 베어링 수명이 저하되고, 최악의 경우 눌어붙음이 생기는 경우가 있다. 이를 피하기 위해서는, 탑 포일의 하류측 말단변과 스러스트 컬러를 항상 평행으로 하는 것이 바람직하다.
그러나, 일반적으로 스러스트 포일 베어링에서는, 그 외주단측에서의 스러스트 컬러의 원주속도가 내주단측에서의 원주속도에 비해 빠르기 때문에, 외주단측에서는 유체 윤활막의 압력(막압)이 높아지고, 내주단측에서는 원주속도가 느려 압력(막압)이 낮아진다. 이 때문에, 탑 포일의 외주단측은 범프 포일측으로 밀려 들어가 스러스트 컬러로부터 멀어지는 방향으로 움직이는 한편, 내주단측은 스러스트 컬러쪽으로 상승하게 됨으로써 스러스트 컬러에 가까워지는 경우가 있다.
그 결과, 탑 포일의 하류측 말단변측에서는, 내주단측에서의 유체 윤활막의 막두께가 극단적으로 얇아져, 고부하에 견딜 수 없게 된다. 이 때문에, 종래의 스러스트 베어링에서는, 예를 들면 특허 문헌 2에 개시된 바와 같이 범프 포일을 직경 방향으로 복수 개로 분할하고 있다. 즉, 내외주(직경 방향의 안쪽과 바깥쪽)의 범프 포일 사이에 슬릿을 마련함으로써, 범프 포일을 내주측에서 외주측까지 총 4 분할하여, 내주측에서 외주측을 향해 지지력을 보다 완만하게 변화시키고 있다.
그러나, 이와 같은 범프 포일을 분할한 스러스트 베어링에서도, 전술한 진동이나 충격에 대해 회전축의 진동을 감쇠시키는 효과가 충분하지 않은 경우가 있어, 회전축과 정지부(하우징)가 접촉을 일으킬 가능성이 있다. 예를 들면, 회전 기계가 터보 기계인 경우, 임펠러가 하우징과 마찰될 가능성이 있다.
이와 같은 종래의 기술과 비교해, 본 실시 형태의 스러스트 베어링(3B(3))의 작용에 대해 설명한다.
회전축(1)(스러스트 컬러(4))이 회전해, 유체 윤활막의 압력이 높아져 탑 포일편(11)이 백 포일편(21)쪽으로 밀려 들어가면, 탑 포일편(11)의 외주측에서는 원주속도가 빨라 유체 윤활막의 압력(막압)이 높아지고, 내주측에서는 원주속도가 느려 막압이 낮아지므로, 탑 포일편(11)의 외주부는 백 포일편(21)쪽으로 밀려 들어가 스러스트 컬러(4)로부터 멀어지는 방향으로 움직이려고 하고, 내주부는 스러스트 컬러(4)쪽으로 상승하려고 한다.
그러나, 본 실시 형태에서는 백 포일편(21)을 내외주에서 4 분할하고, 외주측의 백 포일 분할편(21b)에 비해 내주측 백 포일 분할편(21b)의 산부(23)의 높이를 낮게 하여, 탑 포일편(11)을 지지하는 힘은 외주측이 강하고, 내주측이 약해지고, 따라서 유체 윤활막의 압력(외주측이 고압, 내주측이 저압)과 균형을 이룰 수 있다. 이에 따라, 탑 포일편(11)은 내외주측 모두 대체로 동일하게 백 포일편(21)쪽으로 밀려 들어가, 탑 포일편(11)의 하류측 말단변측에서 내주측의 유체 윤활막의 막두께가 극단적으로 얇아지는 것이 억제되어, 고부하시에서도 탑 포일편(11)과 스러스트 컬러(4)의 비접촉 상태가 유지된다.
또한, 백 포일편(21)을 직경 방향으로 4개(복수)로 분할하고 있으므로, 내주측의 백 포일 분할편(21b)과 외주측의 백 포일 분할편(21b)이 각각 독립적으로 동작한다. 이 때문에, 탑 포일편(11)이 백 포일편(21)쪽으로 밀려 들어갔을 때 생기는 백 포일편(21)의 변형이 직경 방향에서 완만하게 되고, 따라서 백 포일편에 의한 지지력도 내주측으로부터 외주측을 향해 보다 완만하게 변화한다. 한편, 제진 포일편(51)도 직경 방향으로 4개(복수)로 분할되어 있으므로, 제진 포일 분할편(51b)이 백 포일 분할편(21b)에 대응해 독립적으로 움직임으로써, 제진 포일 분할편(51b)은 개개의 백 포일 분할편(21b)의 움직임에 대해 저항 없이 추종한다.
본 실시 형태의 스러스트 베어링(3B(3))에서는, 백 포일편(21)(범프 포일편)과 탑 포일편(11)의 사이에 각각 제진 포일편(51)을 배치했으므로, 회전축(1)이 그 축 방향(스러스트 방향)으로의 진동이나 충격을 받아, 탑 포일편(11)이 유체 윤활막을 개재해 스러스트 컬러(4)로 밀려 들어갔을 때, 종래에는 탑 포일(10)과 백 포일(20)(범프 포일) 사이에서 미끄러짐(마찰)이 생겼던 것에 비해, 스러스트 베어링(3B(3))에서는 탑 포일편(11)과 제진 포일편(51)의 사이 및 제진 포일편(51)과 백 포일편(21)의 사이에 각각 미끄러짐(마찰)이 생긴다. 따라서, 마찰 감쇠를 일으키는 부위가 증가함으로써, 종래에 비해 보다 높은 마찰 감쇠 효과를 발휘할 수 있어, 회전축(1)의 스러스트 방향으로 진동이나 충격을 양호하게 흡수할 수 있다.
또한, 백 포일편(21)과 제진 포일편(51)을 모두 직경 방향으로 분할해 탑 포일편(11)의 직경 방향으로의 변형을 완만하게 하므로, 탑 포일편(11)이 스러스트 컬러(4)에 국소적으로 접촉하는 것을 억제할 수 있고, 이에 따라 탑 포일편(11)의 국소 마모를 방지해 베어링 수명의 저하나 눌어붙음을 방지할 수 있다.
또한, 백 포일 분할편(21b), 제진 포일 분할편(51b)을 각각 연속변에 의해 일체화하여 백 포일편(21)(백 포일편(21)), 제진 포일편(51)을 형성하고 있으므로, 백 포일편(21), 제진 포일편(51)의 베이스 플레이트(30) 상으로의 스폿 용접 등에 의한 고정을 용이하게 실시할 수 있다.
또한, 제진 포일 분할편(51b) 사이의 제2 슬릿(51c)을, 백 포일 분할편(21b) 사이의 제1 슬릿(21c)에 중첩되도록 형성하고 있으므로, 개개의 제진 포일 분할편(51b)을 대응하는 백 포일 분할편(21b)의 개개의 움직임에 대해 보다 양호하게 추종시킬 수 있다.
또한, 제진 포일편(51)에서 회전축(1)의 회전 방향 상류측 말단변을 고정변(51a)으로 하고, 고정변(51a)을 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께 베이스 플레이트(30)에 고정하므로, 탑 포일편(11)의 형상을 종래의 형상에서 변경하지 않고, 종래와 동일하게 형성할 수 있으므로 비용의 증가를 억제할 수 있다. 즉, 제진 포일편(51)의 고정변(51a)을 탑 포일편(11)의 고정변(12) 아래에 끼워넣지 않고, 탑 포일편(11)의 고정변(12)을 직접 베이스 플레이트(30)에 부착하는 경우에는, 종래에 비해 제진 포일편(51)의 두께만큼 탑 포일편(11)의 높이를 높여야만 한다. 그러나, 탑 포일편(11)의 고정변(12)을 제진 포일편(51)의 고정변(51a)에 중첩해 고정함으로써, 그와 같은 설계 변경을 불필요하게 할 수 있어 금형 등을 새롭게 제작할 필요가 없다.
또한, 제진 포일편(51)의 고정변(51a)을 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께 베이스 플레이트(30)에 고정하므로, 스폿 용접 등에 의한 포일편의 고정점의 수를, 제진 포일편(51)을 이용하지 않는 종래와 동일하게 할 수 있어, 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 제진 포일편(51)을 제진 금형에 의해 형성한 경우에는, 포일간의 미끄러짐에 의한 마찰 감쇠 외에, 제진 포일편(51)이 변형(휨변형)하는 것에 의한 감쇠 효과도 더해지기 때문에, 보다 높은 마찰 감쇠 효과를 얻을 수 있다.
또한, 탑 포일편(11)에서 고정변(12)에 대한 회전 방향 하류측의 근방부에 박벽부(14)를 형성하므로, 하중이 걸렸을 때 회전 방향 하류측이 보다 쉽고 원활하게 경사질 수 있어 시동 토크가 저감된다. 또한, 회전축(1)이 회전을 개시한 후에도 탑 포일편(11)이 쉽고 원활하게 경사지기 때문에, 최적 경사각이 얻어지기 쉬워져 부하 능력이 향상된다.
(제3 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 스러스트 베어링(3)의 제3 실시 형태에 대해, 도 6a 내지 도 6c를 참조해 설명한다. 한편, 도 6a는 스러스트 베어링의 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 C-C선을 따라 본 단면도이고, 도 6c는 제진 포일편 및 백 포일편의 형상을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
제3 실시 형태의 스러스트 베어링(3C(3))이 제1 실시 형태의 스러스트 베어링(3A(3))과 주로 다른 점은, 도 6a 내지 도 6c에 나타낸 바와 같이, 제진 포일(50)을 구성하는 제진 포일편(55)에서 회전축(1)의 회전 방향 하류측 말단변이, 고정변(56)으로서 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께 베이스 플레이트(30)에 고정되는 점이다. 한편, 본 실시 형태의 설명에서, 제1 실시 형태와 같은 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 이하, 제1 실시 형태와 다른 구성을 주로 설명한다.
본 실시 형태의 제진 포일편(55)은, 도 3a 내지 도 3c에 나타낸 제1 실시 형태의 제진 포일편(51)에 비해, 회전 방향 하류측이 길게 형성되고, 그 말단변, 즉 고정변(56)이, 도 6a, 도 6b에 나타낸 바와 같이 회전 방향 하류측에 인접하는 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께 베이스 플레이트(30)에 고정된다. 한편, 회전 방향 상류측은, 본 실시 형태에서는 고정되지 않고 단순히 백 포일편(21)의 산부(23) 위에 지지된 자유단이 된다. 한편, 제진 포일편(55)의 회전 방향 상류측은, 도 6c에 나타낸 바와 같이, 백 포일편(21)과 마찬가지로, 골부(22)의 길이 방향을 따라 절개된다.
즉, 본 실시 형태의 탑 포일편(11)에서 회전축(1)의 회전 방향 상류측 말단변이, 베이스 플레이트(30)에 고정되는 고정변(12)으로 이루어진다. 제진 포일편(55)에서 회전축(1)의 회전 방향 하류측의 말단변이, 베이스 플레이트(30)에 고정되는 고정변(56)으로 이루어진다. 이 고정변(56)이, 제진 포일편(55)과 중첩되어 배치된 탑 포일편(11)의 둘레 방향에서 이웃(회전 방향 하류측의 이웃)에 위치하는 다른 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께, 베이스 플레이트(30)에 고정된다.
이와 같은 제진 포일편(55)을 구비한 스러스트 베어링(3C(3))에서도, 백 포일편(21)(범프 포일편)과 탑 포일편(11)의 사이에 각각 제진 포일편(55)을 배치했으므로, 회전축(1)이 그 축 방향(스러스트 방향)으로의 진동이나 충격을 받아, 탑 포일편(11)이 유체 윤활막을 개재해 스러스트 컬러(4)로 밀려 들어갔을 때, 종래에 비해 보다 높은 마찰 감쇠 효과를 발휘할 수 있어, 회전축(1)의 스러스트 방향으로 진동이나 충격을 양호하게 흡수할 수 있다.
또한, 제진 포일편(55)에서 회전축(1)의 회전 방향 하류측의 말단변을 고정변(56)으로 하고, 이 고정변(56)을 회전 방향 하류측에 인접하는 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께 베이스 플레이트(30)에 고정하므로, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 탑 포일편(11)의 형상을 종래의 형상으로부터 변경하지 않고, 종래와 동일하게 형성할 수 있어 비용의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 제진 포일편(55)의 고정변(56)을 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께 베이스 플레이트(30)에 고정하므로, 스폿 용접 등에 의한 포일편의 고정점의 수를, 제진 포일편(55)을 이용하지 않는 종래와 동일하게 할 수 있어, 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 제진 포일편(55)의 고정변(56)을 회전 방향 하류측에 인접하는 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께 베이스 플레이트(30)에 고정하므로, 탑 포일편(11)이 유체 윤활막을 개재해 스러스트 컬러(4)로 밀려 들어갔을 때, 상하로 중첩된 탑 포일편(11)과 제진 포일편(55)은 그 자유단측이 서로 대향하는 방향, 즉 상반되는 방향(서로의 고정변의 방향, 둘레 방향으로 상반되는 방향)으로 미끄러질 수 있다. 또한, 이와 같은 미끄러짐을 충분히 발생시키기 위해, 제진 포일편(55)의 회전 방향 상류측의 단부와 그것과 중첩되는 탑 포일편(11)의 고정변(12)의 사이에는 충분한 간극이 형성된다. 따라서, 이들 탑 포일편(11)과 제진 포일편(55) 사이의 상대적인 미끄러짐량이 증가하기 때문에, 보다 높은 마찰 감쇠 효과를 얻을 수 있다.
(제4 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 스러스트 베어링(3)의 제4 실시 형태에 대해, 도 7, 도 8a 내지 도 8d를 참조해 설명한다. 한편, 도 7은 스러스트 베어링의 평면도이고, 도 8a는 도 7의 D-D선을 따라 본 단면도이고, 도 8b는 제진 포일편의 평면도이고, 도 8c는 백 포일편의 평면도이고, 도 8d는 제진 포일편 및 백 포일편의 형상을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
제4 실시 형태의 스러스트 베어링(3D(3))이 제2 실시 형태의 스러스트 베어링(3B(3))과 주로 다른 점은, 도 8a 내지 도 8d에 나타낸 바와 같이, 제진 포일(50)을 구성하는 제진 포일편(55)에서 회전축(1)의 회전 방향 하류측 말단변이, 고정변(55a)으로서 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께 베이스 플레이트(30)에 고정되는 점이다. 한편, 본 실시 형태의 설명에서, 제2 실시 형태(및 제1 실시 형태)와 같은 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 이하, 제2 실시 형태와 다른 구성을 주로 설명한다.
본 실시 형태의 제진 포일편(55)은, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 회전축(1)의 회전 방향 상류측이 직경 방향으로 4개(복수)로 등분할되고, 타측(회전 방향 하류측)이 되는 고정변(55a)이 직경 방향으로 연속되는 연속변으로 이루어진다. 이와 같이 고정변(55a)과 반대쪽이 4개로 분할됨으로써, 제진 포일편(55)은 4개의 띠 형상의 제진 포일 분할편(55b)과, 고정변(55a)(연속변)에 의해 구성된다.
4개의 띠 형상의 제진 포일 분할편(55b) 사이에는, 각각 제2 슬릿(55c)이 형성된다. 이들 제2 슬릿(55c)은, 본 실시 형태에서는 제진 포일편(55)의 외주가 형성하는 원과 동심원의 일부를 형성하는 원호상으로 형성된다. 이들 제2 슬릿(55c)은, 도 8d에 나타낸 바와 같이 백 포일편(21)의 제1 슬릿(21c)에 중첩되도록 형성 배치된다.
본 실시 형태의 제2 슬릿(55c)의 선단(고정변(55a)쪽 선단)은 고정변(55a)의 근방에 위치한다. 한편, 제2 슬릿(55c)의 상기 선단이 고정변(55a)과 접하고 있어도 무방하다.
또한, 제진 포일편(55)의 둘레 방향에서의 길이를 L31, 고정변(55a)의 둘레 방향에서의 길이(폭)를 L32, 제2 슬릿(55c)의 둘레 방향에서의 길이(즉, 제진 포일 분할편(55b)의 둘레 방향에서의 길이)를 L33이라고 했을 경우, 이들 길이가 하기 식을 만족해도 된다.
2/3×(L31-L32)≤L33≤1×(L31-L32)
또한, 제진 포일편(55)은, 도 4, 도 5a 내지 도 5d에 나타낸 제2 실시 형태의 제진 포일편(51)에 비해 회전 방향 하류측이 길게 형성되고, 그 말단변, 즉 고정변(55a)이, 도 7, 도 8a에 나타낸 바와 같이 회전 방향 하류측에 인접하는 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께 베이스 플레이트(30)에 고정된다. 한편, 회전 방향 상류측은, 본 실시 형태에서는 고정되지 않고 단순히 백 포일편(21)의 산부(23) 위에 지지된 자유단이 된다.
즉, 본 실시 형태의 탑 포일편(11)에서 회전축(1)의 회전 방향 상류측 말단변이, 베이스 플레이트(30)에 고정되는 고정변(12)으로 이루어진다. 제진 포일편(55)에서 회전축(1)의 회전 방향 하류측의 말단변이, 베이스 플레이트(30)에 고정되는 고정변(55a)으로 이루어진다. 이 고정변(55a)이, 제진 포일편(55)과 중첩되어 배치된 탑 포일편(11)의 둘레 방향에서 이웃(회전 방향 하류측의 이웃)에 위치하는 다른 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께, 베이스 플레이트(30)에 고정된다.
이와 같은 제진 포일편(55)을 구비한 스러스트 베어링(3D(3))에서도, 백 포일편(21)(범프 포일편)과 탑 포일편(11)의 사이에 각각 제진 포일편(55)을 배치했으므로, 회전축(1)이 그 축 방향(스러스트 방향)으로의 진동이나 충격을 받아, 탑 포일편(11)이 유체 윤활막을 개재해 스러스트 컬러(4)로 밀려 들어갔을 때, 종래에 비해 보다 높은 마찰 감쇠 효과를 발휘할 수 있어, 회전축(1)의 스러스트 방향으로 진동이나 충격을 양호하게 흡수할 수 있다.
또한, 백 포일편(21)과 제진 포일편(55)을 모두 직경 방향으로 분할해 탑 포일편(11)의 직경 방향에서의 변형을 완만하게 하고 있으므로, 탑 포일편(11)이 스러스트 컬러(4)에 국소적으로 접촉하는 것을 억제할 수 있고, 이에 따라 탑 포일편(11)의 국소 마모를 방지해 베어링 수명의 저하나 눌어붙음을 방지할 수 있다.
또한, 제진 포일편(55)에서 회전축(1)의 회전 방향 하류측 말단변을 고정변(55a)으로 하고, 이 고정변(55a)을 회전 방향 하류측에 인접하는 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께 베이스 플레이트(30)에 고정하므로, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 탑 포일편(11)의 형상을 종래의 형상에서 변경하지 않고, 종래와 동일하게 형성할 수 있어 비용 증가를 억제할 수 있다.
또한, 제진 포일편(55)의 고정변(55a)을 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께 베이스 플레이트(30)에 고정하므로, 스폿 용접 등에 의한 포일편의 고정점의 수를, 제진 포일편(55)을 이용하지 않는 종래와 동일하게 할 수 있어, 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 제진 포일편(55)의 고정변(55a)을 회전 방향 하류측에 인접하는 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 함께 베이스 플레이트(30)에 고정하므로, 탑 포일편(11)이 유체 윤활막을 개재해 스러스트 컬러(4)로 밀려 들어갔을 때, 상하로 중첩된 탑 포일편(11)과 제진 포일편(55)은 그 자유단측이 서로 대향하는 방향, 즉 상반되는 방향(서로의 고정변의 방향)으로 미끄러질 수 있다. 또한, 이와 같은 미끄러짐을 충분히 발생시키기 위해, 제진 포일편(55)의 회전 방향 상류측의 단부와 그것과 중첩되는 탑 포일편(11)의 고정변(12)의 사이에는 충분한 간극이 형성된다. 따라서, 이들 탑 포일편(11)과 제진 포일편(55) 사이의 상대적인 미끄러짐량이 증가하기 때문에, 보다 높은 마찰 감쇠 효과를 얻을 수 있다.
(제5 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 스러스트 베어링(3)의 제5 실시 형태에 대해, 도 9a 내지 도 9c를 참조해 설명한다. 한편, 도 9a는 스러스트 베어링의 평면도이고, 도 9b는 도 9a의 E-E선을 따라 본 단면도이고, 도 9c는 제진 포일편 및 백 포일편의 형상을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
제5 실시 형태의 스러스트 베어링(3E(3))이 제1 실시 형태의 스러스트 베어링(3A(3))과 주로 다른 점은, 도 9a 내지 도 9c에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(30)의 상기 지지 영역(31)에 경사면(32)을 형성한 점과, 백 포일편(21)의 산부(23)의 높이를 모두 동일하게 한 점이다. 한편, 본 실시 형태의 설명에서, 제1 실시 형태와 같은 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 이하, 제1 실시 형태와 다른 구성을 주로 설명한다.
본 실시 형태에서는, 도 9a에 나타낸 바와 같이 지지 영역(31)에서의, 상기 백 포일편(21), 제진 포일편(51), 탑 포일편(11)을 지지하는 영역 전체를, 탑 포일편(11)의 고정변(12)측으로부터 하류측의 말단변측을 향할수록 높이가 증가하는 경사면(32)으로 한다. 바꾸어 말하면, 베이스 플레이트(30)에는, 백 포일편(21)을 지지하는 지지 영역(31)에, 회전축(1)의 회전 방향 상류측의 단부로부터 회전 방향 하류측의 단부를 향할수록 높이(회전축(1)의 축 방향에서의 높이)가 증가하는 경사면(32)이 형성된다. 즉, 경사면(32)을, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 백 포일편(21)의 고정변(21a)에 대해 직교하는 방향으로 경사지게 형성한다.
또한, 백 포일편(21)에 대해서는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 베이스 플레이트(30)에 접하는 골부(22)와, 탑 포일편(11)(제진 포일편(51))에 접하는 산부(23)를 교대로 배치한 물결판 형상으로 형성한다. 단, 본 실시 형태에서는, 도 9b, 도 9c에 나타낸 바와 같이, 산부(23)의 높이를 모두 동일하게 형성한다.
또한, 골부(22) 및 산부(23)에 대해서는, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 백 포일편(21)의 고정변(21a)에 대해 직교하는 방향으로 배열하고 있다. 이에 따라, 백 포일편(21)의 산부(23)는, 그 높이가 베이스 플레이트(30)의 경사면(32)의 경사 방향을 따라, 즉 회전축(1)의 회전 방향의 하류측을 향할수록 소정 높이씩 높아진다. 즉, 제1 실시 형태와 외관상 동일하게 되어 있다. 따라서, 백 포일편(21) 상에 배치되는 탑 포일편(11)은, 그 경사각 θ가 제1 실시 형태와 동일하게 형성된다. 본 실시 형태에서 경사각 θ는, 도 9c에 나타낸 바와 같이 경사면(32)의 경사각 θ에 의해 정해진다.
본 실시 형태의 스러스트 베어링(3E(3))에서도, 백 포일편(21)(범프 포일편)과 탑 포일편(11)의 사이에 각각 제진 포일편(51)을 배치했으므로, 회전축(1)이 그 축 방향(스러스트 방향)으로의 진동이나 충격을 받아, 탑 포일편(11)이 유체 윤활막을 개재해 스러스트 컬러(4)로 밀려 들어갔을 때, 종래에 비해 보다 높은 마찰 감쇠 효과를 발휘할 수 있어, 회전축(1)의 스러스트 방향으로 진동이나 충격을 양호하게 흡수할 수 있다.
또한, 베이스 플레이트(30)의 각 지지 영역(31)에 경사면(32)을 형성해, 백 포일편(21)의 산부(23)의 높이를 모두 동일하게 함과 함께, 이 산부(23)의 배열 방향을 경사면(32)의 경사 방향과 일치시키고 있으므로, 경사면(32) 상에 백 포일편(21), 제진 포일편(51)을 개재해 탑 포일편(11)을 배치함으로써, 탑 포일편(11)의 높이를 경사면(32)을 따라 정밀하게 변화시킬 수 있다. 즉, 탑 포일편(11)에 소정의 경사각 θ를 부여할 수 있다. 또한, 이때 백 포일편(21)에 대해서는, 산부(23)의 높이를 변화시키지 않고 일정한 높이로 제작하면 되므로, 가공 비용을 억제할 수 있다. 따라서, 스러스트 베어링(3E(3))에 의하면, 가공을 용이하게 하여 양산성을 향상시켜, 비용 저감을 도모할 수 있다. 또한, 가공이 용이해져 편차가 적어지기 때문에, 설계시에 예측한 베어링 성능(예를 들면, 베어링 부하 능력)을 얻기 쉬워진다.
(제6 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 스러스트 베어링(3)의 제6 실시 형태에 대해, 도 10a 내지 도 10c를 참조해 설명한다. 한편, 도 10a는 스러스트 베어링의 평면도이고, 도 10b는 도 10a의 F-F선을 따라 본 단면도이고, 도 10c는 제진 포일편 및 백 포일편의 형상을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
제6 실시 형태의 스러스트 베어링(3F(3))이 제2 실시 형태의 스러스트 베어링(3B(3))과 주로 다른 점은, 도 10a 내지 도 10c에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(30)의 상기 지지 영역(31)에 경사면(32)을 형성한 점과, 백 포일편(21)의 산부(23)의 높이를 모두 동일하게 한 점이다. 한편, 본 실시 형태의 설명에서, 제2 실시 형태(및 제1 실시 형태)와 같은 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 이하, 제2 실시 형태와 다른 구성을 주로 설명한다.
본 실시 형태에서는, 도 10a에 나타낸 바와 같이, 지지 영역(31)에서 상기 백 포일편(21), 제진 포일편(51), 탑 포일편(11)을 지지하는 영역 전체를, 탑 포일편(11)의 고정변(12)측으로부터 하류측의 말단변측을 향할수록 높이가 증가하는 경사면(32)으로 한다. 바꾸어 말하면, 베이스 플레이트(30)에는, 백 포일편(21)을 지지하는 지지 영역(31)에, 회전축(1)의 회전 방향 상류측의 단부로부터 회전 방향 하류측의 단부를 향할수록 높이(회전축(1)의 축 방향에서의 높이)가 증가하는 경사면(32)이 형성된다. 즉, 경사면(32)을, 도 10b에 나타낸 바와 같이, 백 포일편(21)의 고정변(21a)에 대해 직교하는 방향으로 경사지게 형성한다.
또한, 백 포일편(21)에 대해서는, 상기 제2 실시 형태와 마찬가지로, 베이스 플레이트(30)에 접하는 골부(22)와, 탑 포일편(11)에 접하는 산부(23)를 교대로 배치한 물결판 형상으로 형성한다. 단, 본 실시 형태에서는, 도 10b, 도 10c에 나타낸 바와 같이, 산부(23)의 높이를 베이스 플레이트(30)의 둘레 방향에서는 모두 동일하게 형성한다. 한편, 외주측에 위치하는 2개의 백 포일 분할편(21b)의 산부(23)를, 같은 열 상에 있는 산부(23)끼리 비교한 경우에, 정상부의 높이가 내주측에 위치하는 2개의 백 포일 분할편(21b)의 산부(23)에 비해 조금 높아지도록 형성한 점은 제2 실시 형태와 동일하다.
또한, 골부(22) 및 산부(23)에 대해서는, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 백 포일편(21)의 고정변(21a)에 대해 직교하는 방향으로 배열하고 있다. 이에 따라, 백 포일편(21)의 산부(23)는, 그 높이가 베이스 플레이트(30)의 경사면(32)의 경사 방향을 따라, 즉 회전축(1)의 회전 방향의 하류측을 향함에 따라, 소정 높이씩 높아진다. 즉, 제2 실시 형태와 외관상 동일하게 되어 있다. 따라서, 백 포일편(21) 상에 배치되는 탑 포일편(11)은, 그 경사각 θ가 제2 실시 형태와 동일하게 형성된다. 본 실시 형태에서 이 경사각 θ는, 도 10c에 나타낸 바와 같이 경사면(32)의 경사각 θ에 의해 정해진다.
본 실시 형태의 스러스트 베어링(3F(3))에서도, 백 포일편(21)(범프 포일편)과 탑 포일편(11)의 사이에 각각 제진 포일편(51)을 배치했으므로, 회전축(1)이 그 축 방향(스러스트 방향)으로의 진동이나 충격을 받아, 탑 포일편(11)이 유체 윤활막을 개재해 스러스트 컬러(4)로 밀려 들어갔을 때, 종래에 비해 보다 높은 마찰 감쇠 효과를 발휘할 수 있어, 회전축(1)의 스러스트 방향으로 진동이나 충격을 양호하게 흡수할 수 있다.
또한, 백 포일편(21)과 제진 포일편(51)을 모두 직경 방향으로 분할해 탑 포일편(11)의 직경 방향으로의 변형을 완만하게 하고 있으므로, 탑 포일편(11)이 스러스트 컬러(4)에 국소적으로 접촉하는 것을 억제할 수 있고, 이에 따라 탑 포일편(11)의 국소 마모를 방지해, 베어링 수명의 저하나 눌어붙음을 방지할 수 있다.
또한, 베이스 플레이트(30)의 각 지지 영역(31)에 경사면(32)을 형성해, 백 포일편(21)의 산부(23)의 높이를 모두 동일하게 함과 함께, 산부(23)의 배열 방향을 경사면(32)의 경사 방향과 일치시키고 있으므로, 경사면(32) 상에 백 포일편(21), 제진 포일편(51)을 개재해 탑 포일편(11)을 배치함으로써, 탑 포일편(11)의 높이를 경사면(32)을 따라 정밀하게 변화시킬 수 있다. 즉, 탑 포일편(11)에 소정의 경사각 θ를 부여할 수 있다. 또한, 이때 백 포일편(21)에 대해서는, 산부(23)의 높이를 둘레 방향으로 변화시키지 않고 일정한 높이로 제작하면 되므로, 가공 비용을 억제할 수 있다. 따라서, 스러스트 베어링(3F(3))에 의하면, 가공을 용이하게 하여 양산성을 향상하고, 비용 저감을 도모할 수 있다. 또한, 가공이 용이하게 되어 편차가 적어지기 때문에, 설계시에 예측한 베어링 성능(예를 들면, 베어링 부하 능력)을 얻기 쉬워진다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명이 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태에서 나타낸 각 구성 부재의 여러 형상이나 조합 등은 일례이며, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 설계 요구 등에 근거해, 구성의 부가, 생략, 치환 및 그 외의 변경이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시 형태에서는 백 포일(20)이나 제진 포일(50), 탑 포일(10)을 각각 6개의 백 포일편(21)(범프 포일편), 제진 포일편(51)(55), 탑 포일편(11)으로 구성하고, 베이스 플레이트(30)의 지지 영역(31)도 이것에 맞추어 6개로 형성(설정)했다. 그러나, 백 포일편(21)(범프 포일편)이나 제진 포일편(51)(55), 탑 포일편(11)은 복수 개라면 5개 이하라도 7개 이상이라도 무방하다. 그 경우에, 지지 영역(31)의 수도, 백 포일편(21)(범프 포일편)이나 제진 포일편(51)(55), 탑 포일편(11)의 수에 맞추어 변경하면 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는 백 포일편(21)(범프 포일편)과 탑 포일편(11)의 사이에 제진 포일편(51)을 1층 배치했지만, 제진 포일편(51)에 대해서는 복수 층(예를 들면, 2층 또는 3층) 중첩해 배치해도 된다. 이와 같이 제진 포일편(51)을 복수 층 중첩해 배치함으로써, 제진 포일편(51, 51) 사이에서의 미끄러짐에 의한 마찰 감쇠가 더해져, 보다 높은 마찰 감쇠 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제5, 제6 실시 형태에서는, 제1, 제2 실시 형태의 각각 대해 베이스 플레이트(30)의 지지 영역(31)에 경사면(32)을 형성하고, 백 포일편(21)의 산부(23)의 높이를 모두 동일하게 했다. 그러나, 다른 실시 형태로서, 제3, 제4 실시 형태에 대해 베이스 플레이트(30)의 지지 영역(31)에 경사면(32)을 형성하고, 백 포일편(21)의 산부(23)의 높이를 모두 동일하게 해도 된다.
또한, 상기 제2, 제4, 제6 실시 형태에서는, 백 포일편(21)(범프 포일편), 제진 포일편(51)(제진 포일편(55))을 4개의 백 포일 분할편(21b), 제진 포일 분할편(51b)(제진 포일 분할편(55b))과 연속변(고정변)에 의해 형성했지만, 각 분할편에 대해서는 4개로 한정되지 않고, 2개 이상이라면 몇 개로 분할해도 된다. 또한, 연속변을 형성하지 않고, 따라서 분할편을 각각 연결하지 않고, 완전하게 독립된 형태로 형성해도 된다.
또한, 상기 제2, 제4, 제6 실시 형태에서는, 백 포일편(21)(범프 포일편)이나 제진 포일편(51)(제진 포일편(55))을 직경 방향으로 복수 개로 분할함으로써 형성되는 제1 슬릿(21c), 제2 슬릿(51c)(제2 슬릿(55c))을 원호상으로 형성했지만, 이들 슬릿을, 예를 들면 직선상으로 형성해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 제진 포일편(51)(55)의 고정변(52)(51a, 55a, 56)과 탑 포일편(11)의 고정변(12)을 상하로 중첩해 함께 스폿 용접 등에 의해 베이스 플레이트(30)에 고정했지만, 이들 고정변을 중첩하지 않고 서로 비켜 놓은 상태로, 각각 따로 베이스 플레이트(30)에 고정해도 된다.
또한, 탑 포일편이나 제진 포일편, 범프 포일편의 형상, 지지 영역 상으로의 탑 포일편이나 범프 포일편의 배치, 경사면의 경사 방향 등, 상기 실시 형태 이외에도 여러 가지의 형태를 채용하는 것이 가능하다.
〈산업상의 이용 가능성〉
본 발명은, 회전축에 마련된 스러스트 컬러에 대향해 배치되는 스러스트 베어링에 이용할 수 있다.
1 회전축
3, 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F 스러스트 베어링
4 스러스트 컬러
10 탑 포일
11 탑 포일편
12 고정변(탑 포일 고정변)
14 박벽부
20 백 포일(범프 포일)
21 백 포일편(범프 포일편)
21a 고정변(연속변, 범프 포일 고정변)
21b 백 포일 분할편
21c 제1 슬릿
22 골부(谷部)
23 산부(山部)
30 베이스 플레이트
31 지지 영역
32 경사면
50 제진 포일
51, 55 제진 포일편
51a, 52, 55a, 56 고정변(연속변)
51b, 55b 제진 포일 분할편
51c, 55c 제2 슬릿

Claims (13)

  1. 회전축에 마련된 스러스트 컬러에 대향해 배치되는 스러스트 베어링으로서,
    상기 스러스트 컬러에 대향해 배치되는 탑 포일과,
    상기 탑 포일이 상기 스러스트 컬러에 대향하는 면과 반대쪽 면에 배치된 백 포일과,
    상기 백 포일에서 상기 탑 포일측과는 반대쪽에 배치되어, 상기 백 포일을 지지하는 원판 형상의 베이스 플레이트를 구비하고,
    상기 백 포일은 상기 베이스 플레이트의 둘레 방향으로 배열된 복수의 백 포일편에 의해 형성되고,
    상기 탑 포일은 상기 백 포일편 위에 각각 배치된 복수의 탑 포일편에 의해 형성되고,
    상기 백 포일편과 상기 탑 포일편의 사이에는, 각각 제진 포일편이 배치되는 스러스트 베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 백 포일편은 그 둘레 방향의 적어도 일측이 직경 방향으로 복수 개로 분할되고,
    상기 제진 포일편은 그 둘레 방향의 적어도 일측이 직경 방향으로 복수 개로 분할되는 스러스트 베어링.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 백 포일편은 그 둘레 방향의 상기 일측이 직경 방향으로 복수 개로 분할되고, 타측이 직경 방향으로 연속되는 연속변으로 이루어지고,
    상기 제진 포일편은 그 둘레 방향의 상기 일측이 직경 방향으로 복수 개로 분할되고, 타측이 직경 방향으로 연속되는 연속변으로 이루어지는 스러스트 베어링.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 백 포일편에는, 직경 방향으로 분할된 복수의 백 포일 분할편 사이에 제1 슬릿이 형성되고,
    상기 제진 포일편에는, 직경 방향으로 분할된 복수의 제진 포일 분할편 사이에, 상기 제1 슬릿에 중첩되는 제2 슬릿이 형성되는 스러스트 베어링.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 탑 포일편은, 상기 회전축의 회전 방향 상류측 말단변이 상기 베이스 플레이트에 고정되는 탑 포일 고정변으로 이루어지고,
    상기 제진 포일편은 상기 회전축의 회전 방향 상류측 말단변이 상기 연속변으로 이루어지고, 상기 연속변이 상기 탑 포일편의 상기 탑 포일 고정변과 함께 상기 베이스 플레이트에 고정되는 스러스트 베어링.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 탑 포일편은, 상기 회전축의 회전 방향 상류측 말단변이 상기 베이스 플레이트에 고정되는 탑 포일 고정변으로 이루어지고,
    상기 제진 포일편은 상기 회전축의 회전 방향 하류측 말단변이 상기 연속변으로 이루어지고, 상기 연속변이 상기 탑 포일편의 상기 탑 포일 고정변과 함께 상기 베이스 플레이트에 고정되는 스러스트 베어링.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탑 포일편은, 상기 회전축의 회전 방향 상류측 말단변이 상기 베이스 플레이트에 고정되는 탑 포일 고정변으로 이루어지고,
    상기 제진 포일편에서 상기 회전축의 회전 방향 상류측 말단변이, 상기 탑 포일편의 상기 탑 포일 고정변과 함께 상기 베이스 플레이트에 고정되는 스러스트 베어링.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탑 포일편은, 상기 회전축의 회전 방향 상류측 말단변이 상기 베이스 플레이트에 고정되는 탑 포일 고정변으로 이루어지고,
    상기 제진 포일편에서 상기 회전축의 회전 방향 하류측의 말단변이, 상기 탑 포일편의 상기 탑 포일 고정변과 함께 상기 베이스 플레이트에 고정되는 스러스트 베어링.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제진 포일편이 제진 금형에 의해 형성되는 스러스트 베어링.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탑 포일편은, 상기 회전축의 회전 방향 상류측 말단변이 상기 베이스 플레이트에 고정되는 탑 포일 고정변으로 이루어지고,
    상기 탑 포일편은, 상기 탑 포일 고정변에 대한 상기 회전축의 회전 방향 하류측의 근방부에, 다른 부분에 비해 얇게 형성된 박벽부를 갖는 스러스트 베어링.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백 포일편은, 산부와 골부를 교대로 형성한 물결판 형상의 범프 포일편에 의해 형성됨과 함께, 상기 회전축의 회전 방향 하류측의 말단변이 상기 베이스 플레이트에 고정되는 범프 포일 고정변으로 이루어지고, 상기 산부의 배열 방향이 상기 범프 포일 고정변과 교차해 배치되고,
    상기 산부는, 그 높이가 상기 회전축의 회전 방향 상류측으로부터 상기 회전축의 회전 방향 하류측을 향할수록 높아지도록 형성되는 스러스트 베어링.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트에는, 상기 백 포일편을 지지하는 각 지지 영역에, 상기 회전축의 회전 방향 상류측의 단부로부터 회전 방향 하류측의 단부를 향할수록 높이가 증가하는 경사면이 형성되는 스러스트 베어링.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 백 포일편은, 산부와 골부를 교대로 형성한 물결판 형상의 범프 포일편에 의해 형성되고, 상기 산부의 배열 방향이 상기 경사면의 경사 방향과 일치하도록 배치되는 스러스트 베어링.
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