KR20170094339A - 스러스트 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전축에 마련된 스러스트 컬러에 대향해 배치되는 스러스트 베어링에 관한 것으로, 탑 포일, 백 포일 및 베이스 플레이트를 구비한다. 백 포일은 베이스 플레이트의 둘레 방향으로 배열된 복수의 백 포일편에 의해 형성되고, 탑 포일은 백 포일편 위에 각각 배치된 복수의 탑 포일편에 의해 형성된다. 베이스 플레이트에는 백 포일을 지지하는 쪽의 면에서, 백 포일편의 내주측 단부를 지지하는 부위에 내주측 함몰부가 형성된다.

Description

스러스트 베어링{THRUST BEARING}

본 발명은 스러스트 베어링에 관한 것이다.

본원은 2015년 2월 10일에 출원된 일본 특허출원 2015-24442호에 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 베어링면을 유연하게 지지하기 위한 포일 구조를 갖고 있다.

이와 같은 스러스트 포일 베어링의 일 형태로서, 원판을 둘레 방향으로 분할해 자른 복수의 링(원)편 형상의 포일편(탑 포일편)에 의해 베어링면을 형성하고, 이들 탑 포일편을 각각 물결판 형상의 포일편(범프 포일편)으로 지지한 구조가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1∼특허 문헌 3 참조). 각각의 탑 포일편(두께 100㎛ 전후)은 스러스트 컬러에 대해 경사각을 갖고, 이것에 의해 스러스트 컬러와 탑 포일편 사이의 베어링 간극은 측면에서 보았을 때 쐐기 형상으로 형성된다. 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 부하 능력이 발휘된다.

탑 포일편은, 스러스트 컬러(회전축)의 회전 방향 상류측의 말단변만이 베이스 플레이트에 고정되어, 베어링 하중이 증가하면, 고정변(상류측의 말단변)을 받침점으로 하여 탑 포일이 수평이 되도록 경사를 완만히 하여, 경사각이 0.1° 정도가 되었을 때 최대 부하 능력을 발휘한다. 한편, 범프 포일편은 산의 능선이 탑 포일편의 하류측 말단변에 평행이 되도록 배치되고, 범프 포일편에서의 스러스트 컬러(회전축)의 회전 방향 하류측의 말단변만이 베이스판에 고정되어 있다. 즉, 상류측의 말단변은 자유단이다.

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 높이기 위함이다.

특허 문헌 1: 일본 특허공개 평10-331847호 공보 특허 문헌 2: 일본 특허공개 소61-092316호 공보 특허 문헌 3: 일본 특허공개 2011-17385호 공보

그런데, 상기 스러스트 포일 베어링 구조에서는, 탑 포일의 하류측 말단변측에서 베어링 간극이 가장 좁아져, 고부하시에는 서브미크론에 이르는 경우가 있다. 따라서, 하류측 말단변측에서는 스러스트 컬러와의 접촉이 일어나기 쉬워지고, 접촉이 일어나면 베어링 수명이 저하되고, 최악의 경우 눌어붙음이 생긴다. 이를 피하는 하나의 방법으로는 탑 포일의 하류측 말단변과 스러스트 컬러를 항상 평행으로 해 두는 것이 있다.

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 움직이지만, 내주단측은 스러스트 컬러쪽으로 상승하게 됨으로써 스러스트 컬러에 가까워진다. 그 결과, 탑 포일의 하류측 말단변측에서는, 내주단측에서의 유체 윤활막의 막두께가 극단적으로 얇아져, 고부하에 견딜 수 없게 된다.

따라서, 종래의 스러스트 베어링에서는, 예를 들면 특허 문헌 1에 개시된 바와 같이 범프 포일을 직경 방향으로 복수 개로 분할하고 있다. 그리고, 이와 같이 분할한 범프 포일에 있어서, (a) 내주측에 강성이 낮은 범프 포일을 배치하거나 (b) 내주측의 범프 포일의 산의 높이를 낮게 함으로써, 탑 포일 내주측의 지지력을 약하게 하여 내주단측의 상승을 억제하는 것이 고려되고 있다.

그러나, 이와 같이 범프 포일을 분할 조정해 스러스트 베어링을 제조하려고 해도, 예를 들면 (a)에서는, 범프 포일의 내주측과 외주측에서 각각의 강성을 적절히 제어하기 힘들고, 따라서 범프 포일의 설계가 곤란하다. 또한, (b)에서는, 범프 포일의 산의 높이를 10㎛ 수준으로 제어할 필요가 있기 때문에 제작이 어렵고, 특히 대량생산시의 품질 확보가 곤란하다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 탑 포일편이 스러스트 컬러에 접촉하는 것을 억제해 고부하에 견딜 수 있도록 한 스러스트 베어링을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 스러스트 베어링의 제1 형태는, 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 대향해 배치되어, 상기 탑 포일을 지지하는 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 베이스 플레이트에는 상기 백 포일을 지지하는 쪽의 면에서, 상기 백 포일편의 내주측 단부를 지지하는 부위에 내주측 함몰부가 형성된다.

본 발명의 스러스트 베어링에 의하면, 백 포일을 지지하는 쪽의 면에서, 백 포일편의 내주측 단부를 지지하는 부위에 내주측 함몰부를 형성하고 있으므로, 탑 포일편의 내주단측의 상승을 억제해 내주단측에서의 유체 윤활막의 막두께가 극단적으로 얇아지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 스러스트 베어링에 의하면, 탑 포일편이 스러스트 컬러에 가까워져 그것과 접촉하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 고부하에 견딜 수 있는 뛰어난 스러스트 베어링을 얻을 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 사이에 끼운 상태의 주요부를 단면에서 본 스러스트 베어링의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제1 실시 형태의 평면도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제1 실시 형태를 나타내는 도면으로, 도 3의 화살표 A-A선을 따라 본 단면도이다.
도 4b는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제1 실시 형태를 나타내는 도면으로, 베이스 플레이트의 지지 영역의 평면도이다.
도 4c는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제1 실시 형태를 나타내는 도면으로, 범프 포일편의 평면도이다.
도 4d는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제1 실시 형태를 나타내는 도면으로, 범프 포일편 및 베이스 플레이트의 지지 영역을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제2 실시 형태를 나타내는 도면으로, 범프 포일편의 평면도이다.
도 5b는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제2 실시 형태를 나타내는 도면으로, 범프 포일편 및 베이스 플레이트의 지지 영역을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6a는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제3 실시 형태를 나타내는 도면으로, 스러스트 베어링(3)의 평면도이다.
도 6b는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제3 실시 형태를 나타내는 도면으로, 베이스 플레이트의 지지 영역의 평면도이다.
도 6c는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제3 실시 형태를 나타내는 도면으로, 범프 포일편 및 베이스 플레이트의 지지 영역을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
도 7은 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제4 실시 형태의 스러스트 베어링의 평면도이다.
도 8a는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제4 실시 형태를 나타내는 도면으로, 도 7의 화살표 C-C선을 따라 본 단면도이다.
도 8b는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제4 실시 형태를 나타내는 도면으로, 베이스 플레이트의 지지 영역의 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
도 8c는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제4 실시 형태를 나타내는 도면으로, 범프 포일편의 평면도이다.
도 8d는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제4 실시 형태를 나타내는 도면으로, 범프 포일편 및 베이스 플레이트의 지지 영역을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.
도 9a는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 변형예를 나타내는 도면으로, 범프 포일편의 평면도이다.
도 9b는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 변형예를 나타내는 도면으로, 범프 포일편 및 베이스 플레이트의 지지 영역을 설명하기 위한 평면도이다.
도 10a는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제5 실시 형태를 나타내는 도면으로, 범프 포일편의 평면도이다.
도 10b는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제5 실시 형태를 나타내는 도면으로, 범프 포일편 및 베이스 플레이트의 지지 영역을 설명하기 위한 평면도이다.
도 11a는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제6 실시 형태를 나타내는 도면으로, 스러스트 베어링(3)의 평면도이다.
도 11b는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제6 실시 형태를 나타내는 도면으로, 베이스 플레이트의 지지 영역의 평면도이다.
도 11c는 본 발명에 따른 스러스트 베어링의 제6 실시 형태를 나타내는 도면으로, 범프 포일편 및 베이스 플레이트의 지지 영역을 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, 도 1 중의 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, 하우징(5)과의 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 3 및 도 4a 내지 도 4d는, 이와 같은 구성의 터보 기계에 적용된 스러스트 베어링(3)의 제1 실시 형태를 나타내는 도면으로, 도 2는 스러스트 컬러(4)를 사이에 둔 상태의 주요부를 단면에서 본 스러스트 베어링(3)의 측면도이다. 또한, 도 3은 스러스트 베어링(3A(3))의 평면도이고, 도 4a는 도 3의 화살표 A-A선을 따라 본 단면도이고, 도 4b는 베이스 플레이트의 지지 영역(31)의 평면도이고, 도 4c는 범프 포일편(21)의 평면도이고, 도 4d는 범프 포일편(21) 및 베이스 플레이트의 지지 영역(31)을 설명하기 위해 그 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)), 스러스트 베어링(3A(3))은 모두 같은 구성으로, 회전축(1)에 고정된 원판 형상의 스러스트 컬러(4)에 대향해 배치된 원형(원통 형상)의 것이며, 회전축(1)의 외부에 삽입되어 마련된다.

스러스트 베어링(3A(3))은 스러스트 컬러(4)에 대향해 배치된 탑 포일(10)과, 탑 포일(10)이 스러스트 컬러(4)와 대향하는 면의 반대쪽 면에 대향해 배치된 백 포일(20)과, 백 포일(20)에서 탑 포일(10)쪽과는 반대쪽에 배치된 원판 형상의 베이스 플레이트(30)를 구비해 구성된다. 본 실시 형태에서는, 한 쌍의 스러스트 베어링(3A(3)), 스러스트 베어링(3A(3))의 각각의 베이스 플레이트(30) 사이에, 2점 쇄선으로 나타내는 원통상의 베어링 스페이서(40)가 끼워져 지지되고, 베이스 플레이트(30), 베이스 플레이트(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(3)), 스러스트 베어링(3A(3))은 스러스트 컬러(4)를 사이에 끼운 상태로 체결 볼트(41)에 의해 하우징(5)에 고정된다.

베이스 플레이트(30)는, 도 3에 나타낸 바와 같이 두께 수 ㎜ 정도의 원판 형상으로 금속제의 것이며, 그 외주부에 상기 체결 볼트(41)를 통과시키기 위한 관통공(42)이 복수 개(본 실시 형태에서는 8개) 형성된다. 베이스 플레이트(30)에는, 스러스트 컬러(4)쪽의 면에, 백 포일(20)이나 탑 포일(10)을 지지하기 위한 지지 영역이 마련된다. 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이 백 포일(20), 탑 포일(10)이 모두 복수 매(6매)의 백 포일편(21), 탑 포일편(11)에 의해 형성되고, 따라서 베이스 플레이트(30)는 그 내주부를 둘레 방향으로 6개로 나누어, 6개의 지지 영역(31)을 형성한다. 한편, 본 실시 형태에서의 이들 6개의 지지 영역(31)은 설계상의 영역이며, 서로 이웃하는 지지 영역(31)과 지지 영역(31)의 사이에 특별히 경계선 등은 마련되지 않는다.

단, 본 실시 형태에서는, 이들 지지 영역(31)에 후술하는 백 포일(범프 포일편)의 내주측 단부를 지지하는 부위에, 도 4b 및 도 4d에 나타낸 바와 같이 내주측 함몰부(35)가 형성된다. 내주측 함몰부(35)는 베이스 플레이트(30)에서 스러스트 컬러(4)쪽의 면에 형성되고, 스러스트 컬러(4)쪽 면으로부터 수십 ㎛ 정도 파고들어 형성된다. 본 실시 형태에서 내주측 함몰부(35)는 평면에서 보았을 때 원호상으로 띠 형상으로 형성된다. 이와 같은 내주측 함몰부(35)의 형성은 연삭 등에 의해 행해지지만, 에칭 등의 다른 가공법에 따라 실시할 수도 있다.

베이스 플레이트(30)의 각 지지 영역(31)에는, 도 2에 나타낸 바와 같이 각각 백 포일편(21), 탑 포일편(11)이 차례로 배치되어 지지된다.

도 3에 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 탑 포일편(11)보다 약간 작게 형성되므로, 도 3에 나타낸 바와 같이 베이스 플레이트(30) 상에서 스러스트 컬러(4)측에 노출되지 않고, 탑 포일편(11)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 3, 도 4a, 도 4c 및 도 4d에 나타낸 바와 같이 백 포일(20)이 범프 포일로 이루어지고, 따라서 백 포일편(21)은 범프 포일편으로 이루어진다. 범프 포일편(21)(백 포일편)은 두께 수백 ㎛ 정도의 포일(금속제 박판)이 프레스 성형에 의해 물결판 형상으로 성형된 것으로, 도 4c에 나타낸 바와 같이 전체가 부채꼴의 정점측을 잘라내 내주측, 외주측을 각각 원호상으로 한 대략 사다리꼴 형상으로 형성된다.

이와 같이 물결판 형상으로 성형된 범프 포일편(21)은, 도 4a 및 도 4d에 나타낸 바와 같이 베이스 플레이트(30)에 접하는 골부(22)와, 탑 포일편(11)에 접하는 산부(23)가 교대로 배치되어 형성된다. 골부(22)는 범프 포일편(21)(백 포일편(21))의 최저부를 형성하고, 산부(23)의 정상부(능선)는 범프 포일편(21)(백 포일편(21))의 최고부를 형성한다. 여기에서, 범프 포일편(21)은, 도 3에 나타내는 회전축(1)의 회전 방향 하류측의 말단변(21a)이 범프 포일편(21)의 고정변(범프 포일 고정변)이다. 골부(22) 및 산부(23)는, 도 4c에 나타낸 바와 같이 범프 포일편(21)의 고정변(말단변(21a))과 직교하는 방향으로 배열된다. 즉, 골부(22) 및 산부(23)의 배열 방향은 상기 고정변과 직교하는 방향으로 형성되고, 따라서 골부(22) 및 산부(23)는 상기 고정변과 평행으로 연장되도록 형성된다.

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 3에 화살표로 나타내는 회전축(1)(스러스트 컬러(4))의 회전 방향의 하류측을 향할수록, 도 4a 및 도 4d에 나타낸 바와 같이 소정 높이씩 높아지도록 형성된다.

범프 포일편(21)은, 본 실시 형태에서는 도 4c에 나타낸 바와 같이 전체가 2개의 부분, 즉 범프 포일편(21)의 내주측 단부가 되는 제1 부분(24)과, 외주단측이 되는 제2 부분(25)으로 이루어져 있다. 제1 부분(24)은, 도 4d에 나타낸 바와 같이 범프 포일편(21)이 베이스 플레이트(30)의 지지 영역(31) 상에 배치되었을 때, 상기 내주측 함몰부(35) 내에 전체가 들어앉도록 내주측 함몰부(35)보다 한 단계 작게 형성된다. 내주측 함몰부(35) 내에 배치된 제1 부분(24)은, 회전축(1)의 회전 방향 하류측의 말단변(24a)이 베이스 플레이트(30)에 스폿 용접((spot welding))되어 고정되고, 말단변(24a)과 반대쪽이 자유단이다. 이와 같이 제1 부분(24)은 내주측 함몰부(35) 내에 배치되기 때문에, 그 지지 영역(31) 상에의 위치 결정이 용이하다.

제2 부분(25)은 그 둘레 방향의 일측, 즉 회전축(1)의 회전 방향 상류측이 직경 방향으로 3개로 등분할되고, 타측이 되는 말단변(25a)이 직경 방향으로 연속하는 연속변으로 되어 있다. 이와 같이 말단변(25a)과 반대쪽이 3개로 분할됨으로써 제2 부분(25)은 3개의 띠 형상의 분할편(25b)과 말단변(25a)에 의해 구성된다. 한편, 제1 부분(24)의 말단변(24a)과 제2 부분(25)의 말단변(25a)에 의해, 도 3에 나타낸 말단변(21a), 즉 고정변(21a)이 형성된다. 또한, 제1 부분(24)은 제2 부분(25)의 분할편(25b)과 직경 방향의 폭이 동일하게 형성된다. 따라서, 이들 제1 부분(24)과 제2 부분(25)으로 이루어지는 범프 포일편(21)은, 외관상, 회전축(1)의 회전 방향 상류측, 즉 둘레 방향의 일측이 4개의 분할편으로 분할된 형상이다. 그리고, 이들 분할편 중 최내주측의 분할편, 즉 제1 부분(24)이 내주측 함몰부(35) 내에 배치된다.

제2 부분(25)에서 3개의 띠 형상의 분할편(25b) 사이에는 각각 슬릿(25c)이 형성된다. 이들 슬릿(25c)은, 본 실시 형태에서는 제2 부분(25)의 외주가 형성하는 원과 동심원의 일부를 형성하는 원호상으로 형성된다. 이들 슬릿(25c)의 폭은, 직경 방향으로 이웃하는 분할편(21b)이 서로 간섭하지 않고, 독립적으로 움직일 수 있는 길이로 설정된다. 이와 같은 폭의 슬릿(25c)에 의해 제2 부분(25)의 일측이 3개의 띠 형상의 분할편(25b)으로 분할됨으로써, 이들 3개의 띠 형상의 분할편(25b)은 각각 독립적으로 움직인다. 또한, 제1 부분(24)과 제2 부분(25) 사이에는 상기 슬릿(25c)과 거의 같은 폭의 간극이 마련되어 있다. 이에 따라, 제1 부분(24)도 상기 분할편(25b)과 마찬가지로 자유단측이 독립적으로 움직인다.

한편, 본 실시 형태에서 범프 포일편(21)은, 제1 부분(24) 및 제2 부분(25)에서, 특히 내주측과 외주측 사이에서 강성을 변화시키지 않고, 전부가 거의 균일한 강성으로 형성된다. 또한, 같은 열 상에 있는 산부(23)의 정상부의 높이도 거의 동일하게 형성된다. 이에 따라, 범프 포일편(21)의 설계나 제작이 용이하다.

또한, 범프 포일편(21)은 회전축(1)의 회전 방향 하류측의 말단변(24a), 말단변(25a)이, 도 3에 나타낸 바와 같이 후술하는 탑 포일편(11)에서의 회전축(1)의 회전 방향 하류측의 말단변(11a)과 평면에서 본 상태에서 거의 일치하는 위치에 배치된다. 한편, 제2 부분(25)의 말단변(25a)도, 이 말단변(25a)을 형성하는 골부(22)의 형성 방향을 따라, 베이스 플레이트(30)에 스폿 용접되어 고정된다.

단, 베이스 플레이트(30)로의 말단변(24a)이나 말단변(25a)의 고정에 대해서는 스폿 용접 외에도, 예를 들면 나사 고정 등에 의해 실시할 수 있다.

탑 포일(10)도, 베이스 플레이트(30)의 둘레 방향으로 배열된 6매의 탑 포일편(11)에 의해 형성된다. 이들 탑 포일편(11)은 두께 수백 ㎛ 정도의 금속제의 박판(포일)에 의해, 부채꼴의 정점측을 잘라내 내주측, 외주측을 각각 원호상으로 한 대략 사다리꼴 형상으로 형성된다. 즉, 범프 포일편(21)과 거의 같은 형상이면서, 둘레 방향으로 조금 긴 형상으로 형성된다. 이와 같은 형상의 탑 포일편(11)은, 베이스 플레이트(30)의 각 지지 영역(31) 상에서 범프 포일편(21)을 덮으면서 각각 배치되고, 베이스 플레이트(30)의 둘레 방향으로 등간격으로 배열되고 전체적으로 대략 원판 형상으로 배치됨으로써 탑 포일(10)을 형성한다.

한편, 탑 포일편(11)은 지지 영역(31)보다 한 단계 작게 형성되고, 또한 범프 포일편(21)보다 약간 크게 형성된다. 이에 따라, 탑 포일편(11)은 서로 간섭하지 않고, 또한 범프 포일편(21)을 스러스트 컬러(4)측에 노출시키지 않고, 그 상면을 덮은 상태로 각 지지 영역(31)에 배치된다. 단, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 탑 포일편(11)을 범프 포일편(21)과 같은 크기로 형성해도 되고, 혹은, 범프 포일편(21)보다 작게 형성해도 된다.

또한, 탑 포일편(11)은 회전축(1)(스러스트 컬러(4))의 회전 방향 상류측 말단변을 고정변(12)으로 하고, 이 고정변(12)에 의해 베이스 플레이트(30)에 고정된다. 즉, 고정변(12)은, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 범프 포일편(21)으로부터 이격되어 배치되고, 스폿 용접(점부용접)에 의해 베이스 플레이트(30)에 고정된다.

또한, 탑 포일편(11)은, 도 3에 나타낸 바와 같이 회전축(1)(스러스트 컬러(4))의 회전 방향 상류측에 고정부(13)를 갖고, 이 고정부(13)에 의해 베이스 플레이트(30)에 고정된다. 본 실시 형태에서는, 고정부(13)에서 베이스 플레이트(30)로의 고정은, 상기 고정변(12)에서의 스폿 용접에 의해 이루어진다. 한편, 고정변(12)의 베이스 플레이트(30)로의 고정에 대해서도, 스폿 용접 외에 예를 들면 나사 고정 등으로 실시할 수도 있다. 고정부(13)는, 회전축(1)(스러스트 컬러(4))의 회전 방향 상류측에 마련되어 있으면, 면상이라도 직선상이라도 되지만, 본 실시 형태에서는 어느 정도의 폭을 갖는 직선상으로 형성된 고정변(12)이다.

또한, 탑 포일편(11)은, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 고정변(12)측이 휨가공됨으로써, 범프 포일편(21)의 산부(23)의 높이만큼의 단차를 흡수할 수 있도록 상승되어, 고정변(12)으로부터 말단변(11a)측이 산부(23) 위에 얹어진다.

한편, 말단변(11a)(트레일링 에지)측은 고정되지 않고 단순히 범프 포일편(21)의 산부(23) 위에 지지된 자유단이다.

본 실시 형태에서는 범프 포일편(21)을, 전술한 바와 같이, 골부(22) 및 산부(23)가 범프 포일편(21)의 고정변(21a)과 직교하는 방향으로 배열되도록 배치한다. 따라서, 이 범프 포일편(21) 상에 얹어지게 됨으로써 탑 포일편(11)은, 상기 산부(23)의 배열 방향을 따라 고정변(12)측으로부터 범프 포일편(21)의 고정변(21a)측을 향할수록 점차 베이스 플레이트(30)의 내면으로부터 멀어지도록, 범프 포일편(21)의 산부(23)에 의해 설정된 초기 경사각으로 경사지게 배치된다.

여기에서, 초기 경사각이란, 하중이 제로일 때의 베이스 플레이트(30)에 대한 탑 포일편(11)의 경사각이다. 또한, 경사각이란, 도 4d에 나타낸 바와 같이 범프 포일편(21)의 산부(23)의 높이가 증가하는 양에 따라 정해지는 각도(경사각, 구배) θ이다. 따라서, 하중이 증가하면 범프 포일편(21)의 산부(23)가 베이스 플레이트(30)측으로 밀려 들어가 전체가 평탄화됨으로써, 경사각 θ는 초기 경사각보다 작아진다.

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 터보 기계로서의 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.

이와 같은 상태로 회전축(1)이 회전해, 스러스트 컬러(4)가 회전을 시작하면, 스러스트 컬러(4)와 탑 포일편(11)이 서로 스치면서 양자간에 형성된 쐐기형의 공간으로 주위 유체가 밀려 들어간다. 그리고, 스러스트 컬러(4)가 일정한 회전 속도에 도달하면, 양자간에 유체 윤활막이 형성된다. 이 유체 윤활막의 압력에 의해 탑 포일편(11)(탑 포일(10))이 범프 포일편(21)(백 포일(20))쪽으로 밀려, 스러스트 컬러(4)는 탑 포일편(11)과의 접촉 상태를 벗어나 비접촉으로 회전한다.

스러스트 하중이 가해지면, 탑 포일편(11)은 더욱 범프 포일편(21)쪽으로 밀려, 탑 포일편(11)의 경사각 θ가 얕아(작아)진다. 이때, 스러스트 베어링(3A(3))에서는 그 외주단측에서의 스러스트 컬러(4)의 원주속도가 내주단측에서의 원주속도에 비해 빠르기 때문에, 원주속도가 느린 내주단측에서는 탑 포일편(11)이 스러스트 컬러(4)쪽으로 상승하기 쉬워진다.

그러나, 본 실시 형태에서는, 베이스 플레이트(30)의 내주단측, 즉 범프 포일편(21)의 내주측 단부를 지지하는 부위에 내주측 함몰부(35)가 형성되고, 내주측 함몰부(35) 내에 범프 포일편(21)의 내주측 단부를 구성하는 제1 부분(24)이 배치되므로, 탑 포일편(11)의 내주단측이 스러스트 컬러(4)쪽으로 상승하려고 해도, 범프 포일편(21)의 내주측 단부(제1 부분(24))가 상기 내주측 함몰부(35) 내에 들어앉아 있음으로써 탑 포일편(11)과 범프 포일편(21) 사이에 간극이 생기기 때문에, 이 간극이 없어질 때까지는 탑 포일편(11)의 내주단측을 스러스트 컬러(4)쪽으로 밀어내는 힘이 백 포일편(21)에 생기지 않는다. 따라서, 탑 포일편(11)의 내주단측의 상승이 일어나지 않는다.

또한, 탑 포일편(11)의 내주단측이 범프 포일편(21)쪽으로 밀려 들어가 상기 간극이 없어졌다고 해도, 외주단측과 비교하면 간극만큼 범프 포일편(21)에 의한 스프링 반력이 약해져 있기 때문에, 탑 포일편(11)의 내주단측이 상승하기는 어려워진다.

따라서, 스러스트 하중이 더욱 증가해 유체 윤활막의 막두께가 더 얇아졌다고 해도, 탑 포일편(11)은 스러스트 컬러(4)에 접촉하기 어려워져, 결과적으로 보다 높은 스러스트 하중을 받는 것이 가능하게 된다.

또한, 범프 포일편(21)에서의, 회전축(1)의 회전 방향 상류측을 직경 방향으로 4개(복수)로 분할하고 있으므로, 내주측의 제1 부분(24)과 외주측의 분할편(25b)이 각각 독립적으로 동작하기 때문에, 탑 포일편(11)이 범프 포일편(21)쪽으로 밀려 들어갔을 때 생기는 범프 포일편(21)의 변형이 직경 방향에서 매끄럽게 되어, 따라서 범프 포일편(21)(백 포일편(21))에 의한 지지력도 내주측으로부터 외주측을 향해 보다 매끄럽게 변화한다.

본 실시 형태의 스러스트 베어링(3A(3))에서는, 베이스 플레이트(30)에서의 백 포일(20)(범프 포일(20))을 지지하는 쪽의 면의, 범프 포일편(21)의 내주측 단부를 지지하는 부위에 내주측 함몰부(35)를 형성하고 있으므로, 탑 포일편(11)의 내주단측의 상승을 억제해 내주단측에서의 유체 윤활막의 막두께가 극단적으로 얇아지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 탑 포일편(11)이 스러스트 컬러(4)에 가까워져 접촉하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 고부하에 견딜 수 있는 뛰어난 스러스트 베어링(3A(3))을 얻을 수 있다.

(제2 실시 형태)

다음으로, 본 발명의 스러스트 베어링의 제2 실시 형태에 대해, 도 5a 및 도 5b를 참조해 설명한다. 한편, 도 5a는 범프 포일편(50)의 평면도이고, 도 5b는 범프 포일편(50) 및 베이스 플레이트의 지지 영역(31)을 설명하기 위한 평면도이다. 제2 실시 형태의 스러스트 베어링이 제1 실시 형태의 스러스트 베어링(3A(3))과 주로 다른 점은, 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이, 범프 포일편(50)이 제1 부분(24)과 제2 부분(25)으로 이루어지지 않고, 단일한 부분으로 이루어지는 것을 이용하고 있는 점이다.

즉, 본 실시 형태의 범프 포일편(50)은, 둘레 방향의 일측이 되는 회전축(1)의 회전 방향 상류측이 직경 방향으로 4개(복수)로 등분할되고, 타측이 되는 말단변(51)(고정변)이 직경 방향으로 연속하는 연속변으로 되어 있다. 이와 같이 말단변(51)과 반대쪽이 4개로 분할됨으로써, 범프 포일편(50)은 4개의 띠 형상의 분할편(52)과 고정변(51)(연속변)에 의해 구성된다. 한편, 이 범프 포일편(50)에도 골부(22), 산부(23)가 형성되는 것은, 상기 범프 포일편(21)과 마찬가지이다.

4개의 띠 형상의 분할편(52) 사이에는, 상기 범프 포일편(21)의 제2 부분(25)과 마찬가지로, 각각 슬릿(53)이 형성된다. 이들 슬릿(53)에 의해, 4개의 분할편(52)은 각각 독립적으로 움직인다. 그리고, 본 실시 형태에서도, 도 5b에 나타낸 바와 같이 베이스 플레이트(30)의 내주단측, 즉 범프 포일편(50)의 내주측 단부를 지지하는 부위에 내주측 함몰부(35)가 형성된다. 이 내주측 함몰부(35) 내에는, 범프 포일편(50)의 내주측 단부를 구성하는, 최내주측의 분할편(52)이 배치된다.

따라서, 최내주측의 분할편(52)은 거의 전체가 내주측 함몰부(35) 내에 들어앉은 상태이다.

본 실시 형태의 스러스트 베어링(3)에 있어서도, 범프 포일편(50)의 내주측 단부를 지지하는 부위에 내주측 함몰부(35)를 형성하고 있으므로, 탑 포일편(11)의 내주단측의 상승을 억제해 내주단측에서의 유체 윤활막의 막두께가 극단적으로 얇아지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 탑 포일편(11)이 스러스트 컬러(4)에 가까워져 접촉하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 고부하에 견딜 수 있는 뛰어난 스러스트 베어링(3)을 얻을 수 있다.

또한, 범프 포일편(50)의 둘레 방향의 일측을 직경 방향으로 분할해 분할편(52)으로 하고 있으므로, 각 분할편(52)이 각각 독립적으로 동작하게 됨으로써, 탑 포일편(11)이 범프 포일편(50)쪽으로 밀려 들어갔을 때 생기는 범프 포일편(50)의 변형이 직경 방향에서 매끄럽게 된다. 따라서, 범프 포일편(50)에 의한 지지력도 내주측으로부터 외주측을 향해 보다 매끄럽게 변화한다.

또한, 분할편 중 최내주측의 분할편(52)이 내주측 함몰부(35) 내에 배치되므로, 범프 포일편(50)의 내주단측이 내주측 함몰부(35) 내에 확실하게 들어앉게 됨으로써, 탑 포일편(11)의 내주단측에서 탑 포일편(11)과 범프 포일편(50) 사이에 확실하게 간극이 형성되어, 탑 포일편(11)이 스러스트 컬러(4)에 접촉하는 것이 확실하게 방지된다.

또한, 범프 포일편(50)의 분할편(52)이 연속변이 되는 말단변(51)에 의해 일체화되기 때문에, 범프 포일편(50)의 취급이 용이해질 뿐만 아니라, 범프 포일편(50)의 베이스 플레이트(30) 상으로의 고정이 용이하게 된다.

(제3 실시 형태)

다음으로, 본 발명의 스러스트 베어링의 제3 실시 형태에 대해 설명한다.

제3 실시 형태의 스러스트 베어링(3B(3))이 제2 실시 형태의 스러스트 베어링과 주로 다른 점은, 도 6a 내지 도 6c에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(30)의 지지 영역(31)에 경사면(32)을 형성한 점과, 범프 포일편(50)의 산부(23)의 높이를 모두 동일하게 한 점이다. 한편, 도 6a는 스러스트 베어링(3B(3))의 평면도이고, 도 6b는 베이스 플레이트의 지지 영역(31)의 평면도이고, 도 6c는 범프 포일편(50) 및 베이스 플레이트의 지지 영역(31)을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.

본 실시 형태에서는, 도 6a에 나타낸 바와 같이 지지 영역(31)에서 상기 범프 포일편(50), 탑 포일편(11)을 지지하는 영역 전체를, 탑 포일편(11)의 고정변(12)측으로부터 하류측의 말단변(11a)측을 향할수록 높이가 증가하는 경사면(32)으로 한다. 즉, 경사면(32)을, 도 6c에 나타낸 바와 같이 말단변(11a)에 대해 직교하는 방향으로 경사지게 형성한다.

또한, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 4개의 분할편(52)이 연속변이 되는 말단변(51)에 의해 일체화된 범프 포일편(50)을 이용한다. 따라서, 이 범프 포일편(50)도, 제1 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 6c에 나타낸 바와 같이, 산부(23)의 높이를 모두 동일하게 형성한다.

또한, 골부(22) 및 산부(23)에 대해서는, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 마찬가지로, 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 교차하는 방향으로 배열시키고 있다. 즉, 골부(22), 산부(23)의 배열 방향을 상기 고정변(12)과 교차하는 방향으로 하여, 경사면(32)의 경사 방향과 일치시키고 있다. 이에 따라, 범프 포일편(50)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 높아지고 있다. 즉, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 외관상 동일하다. 따라서, 범프 포일편(50) 상에 배치되는 탑 포일편(11)은, 그 경사각 θ가 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 동일하게 형성된다. 본 실시 형태에서 경사각 θ는 도 6c에 나타낸 바와 같이 경사면(32)의 경사각 θ에 의해 정해진다.

또한, 본 실시 형태에서도, 도 6c에 나타낸 바와 같이 베이스 플레이트(30)의 내주단측, 즉 범프 포일편(50)의 내주측 단부를 지지하는 부위에, 내주측 함몰부(35)가 형성된다. 내주측 함몰부(35) 내에는 범프 포일편(50)의 내주측 단부를 구성하는, 최내주측의 분할편(52)이 배치된다. 따라서, 최내주측의 분할편(52)은 거의 전체가 내주측 함몰부(35) 내에 들어앉은 상태이다.

단, 본 실시 형태에서, 내주측 함몰부(35)의 바닥면은 베이스 플레이트(30)의 경사면(32)과 평행하게 형성되기 때문에, 내주측 함몰부(35)의 바닥면도 경사면이다. 이에 따라, 내주측 함몰부(35) 내에 들어앉은 범프 포일편(50)의 최내주측의 분할편(52)도, 그 산부(23)의 높이가 회전축(1)의 회전 방향의 하류측을 향할수록 소정 높이씩 높아지고 있다.

본 실시 형태의 스러스트 베어링(3B(3))에 있어서도, 범프 포일편(50)의 내주측 단부를 지지하는 부위에 내주측 함몰부(35)를 형성하므로, 탑 포일편(11)의 내주단측의 상승을 억제해 내주단측에서의 유체 윤활막의 막두께가 극단적으로 얇아지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 탑 포일편(11)이 스러스트 컬러(4)에 가까워져 접촉하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 고부하에 견딜 수 있는 뛰어난 스러스트 베어링(3B(3))을 얻을 수 있다.

또한, 베이스 플레이트(30)의 각 지지 영역(31)에 경사면(32)을 형성하고, 범프 포일편(21)의 산부(23)의 높이를 모두 동일하게 함과 함께, 산부(23)의 배열 방향을 경사면(32)의 경사 방향과 일치시키고 있으므로, 이 경사면(32) 상에 범프 포일편(50)을 개재해 탑 포일편(11)을 배치함으로써, 탑 포일편(11)의 높이를 경사면(32)을 따라 높은 정밀도로 변화시킬 수 있다. 즉, 탑 포일편(11)에 소정의 경사각 θ를 부여할 수 있다. 또한, 이때 범프 포일편(50)에 대해서는, 산부(23)의 높이를 변화시키지 않고 일정한 높이로 제작하면 되기 때문에, 가공 비용을 억제할 수 있다. 따라서, 스러스트 베어링(3B(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.

한편, 본 제3 실시 형태에서는, 범프 포일편으로서 제2 실시 형태의 범프 포일편(50)을 이용하고 있지만, 이를 대신해 제1 실시 형태의 범프 포일편(21)을 이용할 수도 있다.

(제4 실시 형태)

다음으로, 본 발명의 스러스트 베어링의 제4 실시 형태에 대해 설명한다.

제4 실시 형태의 스러스트 베어링(3C(3))이 제1 실시 형태의 스러스트 베어링(3A(3))과 주로 다른 점은, 도 7, 도 8a 내지 도 8d에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(30)의 범프 포일편(60)을 지지하는 쪽의 면에서, 범프 포일편(60)의 외주측 단부를 지지하는 부위에 외주측 함몰부(36)가 형성되는 점과, 범프 포일편(60)이 3개의 부분으로 이루어지는 점이다. 한편, 도 7은 스러스트 베어링(3C(3))의 평면도이고, 도 8a는 도 7의 화살표 C-C선을 따라 본 단면도이고, 도 8b는 베이스 플레이트의 지지 영역(31)의 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이고, 도 8c는 범프 포일편(60)의 평면도이고, 도 8d는 범프 포일편(60) 및 베이스 플레이트의 지지 영역(31)을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.

도 8b에 나타낸 바와 같이 베이스 플레이트(30)에는, 내주측 함몰부(35) 외에 외주측 함몰부(36)를 형성한다. 이와 같이 외주측 함몰부(36)를 형성하는 것은, 다음과 같은 이유 때문이다.

탑 포일(10)(탑 포일편(11))의 외주측에서는, 그 외주단에서 유체 윤활막의 압력이 주위압(예를 들면, 대기압)과 같아지기 때문에, 외주측 단부에서의 유체 윤활막의 막압은 그 외의 외주측(외주단으로부터 안쪽으로 들어간 곳)에 비해 낮아진다. 이 때문에, 탑 포일(10)(탑 포일편(11))은 그 내주단 뿐만 아니라 외주단에서도 상승이 생겨, 이 외주단도 국소적으로 마모될 가능성이 있다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 전술한 바와 같이 외주측 함몰부(36)를 형성한다. 외주측 함몰부(36)는 내주측 함몰부(35)와 마찬가지로 베이스 플레이트(30)의 스러스트 컬러(4)쪽 면에 형성된 것으로, 스러스트 컬러(4)쪽 면으로부터 수십 ㎛ 정도 파고들어감으로써 형성된다. 단, 본 실시 형태에서는, 도 8b에 나타내는 내주측 함몰부(35)의 깊이 d1이 외주측 함몰부(36)의 깊이 d2보다 깊게 형성된다. 이는, 스러스트 베어링(3)의 내주단측에서의 스러스트 컬러(4)의 원주속도가 외주단측에서의 원주속도에 비해 늦은 것에 의해 스러스트 컬러(4)측으로 상승하기 쉬워지는 탑 포일편(11)의 내주단측의 부위가, 탑 포일편(11)의 외주단에서 유체 윤활막의 압력이 주위압(예를 들면, 대기압)과 같아지는 것에 의해 스러스트 컬러(4)측으로 상승하기 쉬워지는 탑 포일편(11)의 외주단측의 부위보다 넓기 때문이다.

즉, 내주측 함몰부(35)의 깊이 d1을 외주측 함몰부(36)의 깊이 d2보다 깊게 형성함으로써, 내주측 함몰부(35) 상에서의 탑 포일편(11)과 범프 포일편(60) 사이의 간극을 외주측 함몰부(36) 상에서의 간극보다 크게 할 수 있기 때문에, 탑 포일편(11)이 스러스트 컬러(4)에 가까워져 접촉하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있기 때문이다. 단, 제조 공정을 간략화하기 위해, 내주측 함몰부(35)의 깊이 d1과 외주측 함몰부(36)의 깊이 d2를 동일하게 형성할 수도 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 범프 포일(60)은 도 8c에 나타낸 바와 같이 전체가 3개의 부분, 즉 범프 포일편(60)의 내주측 단부가 되는 제1 부분(61)과, 외주측 단부가 되는 제2 부분(62)과, 이들 내주측 단부와 외주측 단부 사이의 중간부를 구성하는 제3 부분(63)으로 이루어진다. 제1 부분(61)은, 도 8d에 나타낸 바와 같이 범프 포일편(60)이 베이스 플레이트(30)의 지지 영역(31) 상에 배치되었을 때, 내주측 함몰부(35) 내에 전체가 들어앉도록 내주측 함몰부(35)보다 한 단계 작게 형성된다. 내주측 함몰부(35) 내에 배치된 제1 부분(61)은, 회전축(1)의 회전 방향 하류측의 말단변(61a)이 베이스 플레이트(30)에 스폿 용접되어 고정되고, 말단변(61a)과 반대쪽이 자유단이다. 이와 같이 제1 부분(61)은 내주측 함몰부(35) 내에 배치되기 때문에, 제1 부분(61)의 지지 영역(31) 상으로의 위치 결정이 용이하다.

제2 부분(62)은, 범프 포일편(60)이 베이스 플레이트(30)의 지지 영역(31) 상에 배치되었을 때, 외주측 함몰부(36) 내에 전체가 들어앉도록 외주측 함몰부(36)보다 한 단계 작게 형성된다. 외주측 함몰부(36) 내에 배치된 제2 부분(62)은, 회전축(1)의 회전 방향 하류측의 말단변(62a)이 베이스 플레이트(30)에 스폿 용접되어 고정되고, 말단변(62a)과 반대쪽이 자유단이다. 이와 같이 제2 부분(62)은 외주측 함몰부(36) 내에 배치되기 때문에, 제2 부분(62)도 지지 영역(31) 상으로의 위치 결정이 용이하다.

제3 부분(63)은, 그 둘레 방향의 일측, 즉 회전축(1)의 회전 방향 상류측이, 직경 방향으로 2개로 등분할되고, 타측이 되는 말단변(63a)이 직경 방향으로 연속하는 연속변으로 되어 있다. 이와 같이 말단변(63a)과 반대쪽이 2개로 분할됨으로써, 제3 부분(63)은 2개의 띠 형상의 분할편(63b)과 말단변(63a)에 의해 구성된다. 또한, 제1 부분(61), 제2 부분(62)은, 제3 부분(63)의 분할편(63b)과 직경 방향의 폭이 같게 형성된다. 따라서, 이들 제1 부분(61), 제2 부분(62) 및 제3 부분(63)으로 이루어지는 범프 포일편(60)은, 외관상, 회전축(1)의 회전 방향 상류측, 즉 둘레 방향의 일측이 4개의 분할편으로 분할된 형상이다. 그리고, 이들 분할편 중 최내주측의 분할편, 즉 제1 부분(61)이 내주측 함몰부(35) 내에 배치되고, 최외주측의 분할편, 즉 제2 부분(62)이 외주측 함몰부(36) 내에 배치된다.

제3 부분(63)에서의 2개의 띠 형상의 분할편(63b) 사이에는, 슬릿(63c)이 형성된다. 슬릿(63c)은, 본 실시 형태에서는 제2 부분(62)의 외주가 형성하는 원과 동심원의 일부를 형성하는 원호상으로 형성된다. 슬릿(63c)의 폭은, 2개의 분할편(63b)이 서로 간섭하지 않고, 독립적으로 움직일 수 있는 길이로 설정된다. 이와 같은 폭의 슬릿(63c)에 의해 제3 부분(63)의 일측이 2개의 띠 형상의 분할편(63b)으로 분할됨으로써, 이들 2개의 띠 형상의 분할편(63b)은 각각 독립적으로 움직인다. 또한, 제1 부분(61)과 제3 부분(63) 사이에는 슬릿(63c)과 거의 같은 폭의 간극이 마련되고, 제2 부분(62)과 제3 부분(63) 사이에도 슬릿(63c)과 거의 같은 폭의 간극이 마련된다. 이에 따라, 제1 부분(61), 제2 부분(62)은, 제3 부분(63)의 분할편(63b)과 마찬가지로 자유단측이 독립적으로 움직인다.

한편, 본 실시 형태에서도, 범프 포일편(60)에는 골부(22) 및 산부(23)가 제1 실시 형태의 범프 포일편(21)과 마찬가지로 형성된다.

본 실시 형태의 스러스트 베어링(3C(3))에서는, 범프 포일편(60)의 내주측 단부를 지지하는 부위에 내주측 함몰부(35)를 형성해 탑 포일편(11)의 내주단측의 상승을 억제함과 함께, 범프 포일편(60)의 외주측 단부를 지지하는 부위에 외주측 함몰부(36)를 형성해 탑 포일편(11)의 외주단측의 상승을 억제한다. 따라서, 탑 포일편(11)이 스러스트 컬러(4)에 가까워져 접촉하는 것을 방지할 수 있어, 이에 따라 베어링의 수명 저하나 눌어붙음을 방지할 수 있다. 또한, 내주단측이나 외주단측에서의 유체 윤활막의 막두께가 극단적으로 얇아지지 않기 때문에, 고부하에 견딜 수 있는 뛰어난 스러스트 베어링(3C(3))을 얻을 수 있다.

(변형예)

제4 실시 형태에서는 범프 포일편(60)의 제1 부분(61)과 제2 부분(62)을 직경 방향의 폭이 동일하도록 형성했지만, 예를 들면 도 9a 및 도 9b에 나타낸 바와 같이, 제1 부분(61)과 제2 부분(62)을 다른 형상으로 형성해도 된다. 도 9a에 나타낸 바와 같이, 본 변형예의 범프 포일편(60)은 제1 부분(64)이 제3 부분(63)과 마찬가지로, 2개의 분할편(64b)과 이들을 연속시키는 말단변(64a)에 의해 형성된다.

따라서, 이 범프 포일편(60)은 제1 부분(64), 제2 부분(62) 및 제3 부분(63)으로 이루어짐으로써, 외관상, 회전축(1)의 회전 방향 상류측이 5개의 분할편으로 등분할된 형상이다. 이에 따라, 5개의 분할편의 직경 방향의 폭은, 도 8c에 나타낸 범프 포일편(60)의 분할편의 직경 방향의 폭에 비해 좁아진다.

또한, 본 변형예에서는, 도 9b에 나타낸 바와 같이 내주측 함몰부(35)에 제1 부분(64) 전체가 들어가도록, 도 8d에 나타낸 내주측 함몰부(35)에 비해 직경 방향의 폭이 넓어진다.

한편, 외주측 함몰부(36)는, 도 8d에 나타낸 외주측 함몰부(36)에 비해 직경 방향의 폭이 좁아지고 있다.

전술한 바와 같이, 스러스트 베어링(3)의 내주단측에서의 스러스트 컬러(4)의 원주속도가 외주단측에서의 원주속도에 비해 늦은 것에 의해 스러스트 컬러(4)측으로 상승하기 쉬워지는 탑 포일편(11)의 내주단측의 부위는, 탑 포일편(11)의 외주단에서 유체 윤활막의 압력이 주위압(예를 들면 대기압)과 같아지는 것에 의해 스러스트 컬러(4)측으로 상승하기 쉬워지는 탑 포일편(11)의 외주단측의 부위보다 넓다.

따라서, 본 변형예의 스러스트 베어링(3)에서는, 내주측 함몰부(35)의 직경 방향의 폭을 외주측 함몰부(36)보다 넓게 하고, 범프 포일편(60)의 제1 부분(64)과 이것에 지지되는 탑 포일편(11) 사이의 간극을 보다 넓은 범위로 형성했으므로, 탑 포일편(11)의 내주단측이 스러스트 컬러(4)에 가까워져 접촉하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.

(제5 실시 형태)

다음으로, 본 발명의 스러스트 베어링의 제5 실시 형태에 대해, 도 10a 및 도 10b를 참조해 설명한다. 한편, 도 10a는 범프 포일편(50)의 평면도이고, 도 10b는 범프 포일편(50) 및 베이스 플레이트의 지지 영역(31)을 설명하기 위한 평면도이다. 제5 실시 형태의 스러스트 베어링이 제4 실시 형태의 스러스트 베어링(3C(3))과 주로 다른 점은, 도 10a 및 도 10b에 나타낸 바와 같이, 범프 포일편으로서 도 5a에 나타낸 범프 포일편(50)을 이용하고 있는 점이다.

즉, 도 10a 및 도 10b에 나타낸 본 실시 형태의 범프 포일편(50)도, 둘레 방향의 일측이 되는 회전축(1)의 회전 방향 상류측이 직경 방향으로 4개(복수)로 등분할되고, 타측이 되는 말단변(51)(고정변)이 직경 방향으로 연속하는 연속변으로 되어 있다. 이와 같이 말단변(51)과 반대쪽이 4개로 분할됨으로써, 범프 포일편(50)은 4개의 띠 형상의 분할편(52)과 고정변(51)(연속변)에 의해 구성된다.

그리고, 본 실시 형태에서도, 도 10b에 나타낸 바와 같이 베이스 플레이트(30)의 외주단측, 즉 범프 포일편(50)의 외주측 단부를 지지하는 부위에 외주측 함몰부(36)가 형성된다. 외주측 함몰부(36) 내에는, 범프 포일편(50)의 외주측 단부를 구성하는, 최외주측의 분할편(52)이 배치된다. 따라서, 최외주측의 분할편(52)은 거의 전체가 외주측 함몰부(36) 내에 들어앉은 상태이다.

본 실시 형태의 스러스트 베어링(3)에서도, 범프 포일편(50)의 내주측 단부를 지지하는 부위에 내주측 함몰부(35)를 형성해 탑 포일편(11)의 내주단측의 상승을 억제함과 함께, 범프 포일편(50)의 외주측 단부를 지지하는 부위에 외주측 함몰부(36)를 형성해 탑 포일편(11)의 외주단측의 상승을 억제한다. 따라서, 탑 포일편(11)이 스러스트 컬러(4)에 가까워져 접촉하는 것을 방지할 수 있어, 이에 따라 베어링의 수명 저하나 눌어붙음을 방지할 수 있다. 또한, 내주단측이나 외주단측에서의 유체 윤활막의 막두께가 극단적으로 얇아지지 않기 때문에, 고부하에 견딜 수 있는 뛰어난 스러스트 베어링(3)을 얻을 수 있다.

또한, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 범프 포일편(50)의 둘레 방향의 일측을 분할편(52)으로 하고 있으므로, 범프 포일편(50)에 의한 지지력도 내주측으로부터 외주측을 향해 보다 매끄럽게 변화하게 된다. 또한, 범프 포일편(50)의 분할편(52)이 연속변이 되는 말단변(51)에 의해 일체화되기 때문에, 범프 포일편(50)의 취급이 용이해질 뿐만 아니라, 범프 포일편(50)의 베이스 플레이트(30) 상으로의 고정이 용이하게 된다.

(제6 실시 형태)

다음으로, 본 발명의 스러스트 베어링의 제6 실시 형태에 대해 설명한다.

제6 실시 형태의 스러스트 베어링(3D(3))이 제5 실시 형태의 스러스트 베어링과 주로 다른 점은, 도 11a 내지 도 11c에 나타낸 바와 같이, 베이스 플레이트(30)의 상기 지지 영역(31)에 경사면(32)을 형성한 점과, 범프 포일편(21)의 산부(23)의 높이를 모두 동일하게 한 점이다. 한편, 도 11a는 스러스트 베어링(3D(3))의 평면도이고, 도 11b는 베이스 플레이트의 지지 영역(31)의 평면도이고, 도 11c는 범프 포일편(50) 및 베이스 플레이트의 지지 영역(31)을 설명하기 위해 그 평면도와 측면도를 대응시킨 설명도이다.

본 실시 형태에서는, 도 6a 내지 도 6c에 나타낸 제3 실시 형태와 마찬가지로, 도 11a에 나타내는 지지 영역(31)에서 범프 포일편(50), 탑 포일편(11)을 지지하는 영역 전체를, 탑 포일편(11)의 고정변(12)측으로부터 하류측의 말단변(11a)측을 향할수록 높이가 증가하는 경사면(32)으로 한다. 즉, 경사면(32)을, 도 11c에 나타낸 바와 같이 말단변(11a)에 대해 직교하는 방향으로 경사시켜 형성한다.

또한, 범프 포일편(50)에 대해서는, 제5 실시 형태와 마찬가지로, 4개의 분할편(52)이 연속변이 되는 말단변(51)에 의해 일체화된 것을 이용한다. 따라서, 범프 포일편(50)도 베이스 플레이트(30)에 접하는 골부(22)와 탑 포일편(11)에 접하는 산부(23)를 교대로 배치한 물결판 형상으로 형성하고 있다. 또한, 도 11c에 나타낸 바와 같이, 산부(23)의 높이를 모두 동일하게 형성하고 있다. 그리고, 골부(22), 산부(23)의 배열 방향을 탑 포일편(11)의 고정변(12)과 교차하는 방향으로 하여, 경사면(32)의 경사 방향과 일치시킨다. 이에 따라, 범프 포일편(50)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.

또한, 베이스 플레이트(30)에는, 범프 포일편(50)의 내주측 단부를 지지하는 부위에 내주측 함몰부(35)가 형성되고, 외주측 단부를 지지하는 부위에 외주측 함몰부(36)가 형성된다. 내주측 함몰부(35) 내에는 범프 포일편(50)의 최내주측의 분할편(52)이 배치되고, 외주측 함몰부(36) 내에는, 범프 포일편(50)의 최외주측의 분할편(52)이 배치된다. 따라서, 최내주측의 분할편(52)은 거의 전체가 내주측 함몰부(35) 내에 들어앉은 상태가 되고, 최외주측의 분할편(52)은 거의 전체가 외주측 함몰부(36) 내에 들어앉은 상태이다.

단, 본 실시 형태에서는, 내주측 함몰부(35)의 바닥면, 외주측 함몰부(36)의 바닥면 모두, 베이스 플레이트(30)의 경사면(32)과 평행하게 형성된다. 따라서, 내주측 함몰부(35)의 바닥면, 외주측 함몰부(36)의 바닥면은 모두 경사면이다. 이에 따라, 내주측 함몰부(35) 내에 들어앉은 범프 포일편(50)의 최내주측의 분할편(52), 외주측 함몰부(36) 내에 들어앉은 범프 포일편(50)의 최외주측의 분할편(52)은, 모두 산부(23)의 높이가 회전축(1)의 회전 방향의 하류측을 향할수록 소정 높이씩 높아진다. 한편, 본 실시 형태에서도, 내주측 함몰부(35)의 깊이를 외주측 함몰부(36)의 깊이보다 깊게 형성한다.

본 실시 형태의 스러스트 베어링(3D(3))에서도, 범프 포일편(50)의 내주측 단부를 지지하는 부위에 내주측 함몰부(35)를 형성해 탑 포일편(11)의 내주단측의 상승을 억제함과 함께, 범프 포일편(50)의 외주측 단부를 지지하는 부위에 외주측 함몰부(36)를 형성해 탑 포일편(11)의 외주단측의 상승을 억제하고 있다. 따라서, 탑 포일편(11)이 스러스트 컬러(4)에 가까워져 접촉하는 것을 방지할 수 있어, 이에 따라 베어링의 수명 저하나 눌어붙음을 방지할 수 있다. 또한, 내주단측이나 외주단측에서의 유체 윤활막의 막두께가 극단적으로 얇아지지 않기 때문에, 고부하에 견딜 수 있는 뛰어난 스러스트 베어링(3D(3))을 얻을 수 있다.

또한, 베이스 플레이트(30)의 각 지지 영역(31)에 경사면(32)을 형성하고, 범프 포일편(21)의 산부(23)의 높이를 모두 동일하게 함과 함께, 산부(23)의 배열 방향을 경사면(32)의 경사 방향과 일치시키고 있으므로, 이 경사면(32) 상에 범프 포일편(50)을 개재해 탑 포일편(11)을 배치함으로써, 탑 포일편(11)의 높이를 경사면(32)을 따라 높은 정밀도로 변화시킬 수 있다. 또한, 이때 범프 포일편(50)에 대해서는, 산부(23)의 높이를 변화시키지 않고 일정한 높이로 제작하면 되므로, 가공 비용을 억제할 수 있다. 따라서, 스러스트 베어링(3D(3))에 의하면, 가공을 용이하게 해 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.

한편, 제6 실시 형태에서는, 범프 포일편으로서 제5 실시 형태의 범프 포일편(50)을 이용하고 있지만, 이를 대신해 제4 실시 형태의 범프 포일편(60)을 이용할 수도 있다. 또한, 도 9a에 나타낸 범프 포일편(60)을 이용해 베이스 플레이트(30)의 내주측 함몰부(35), 외주측 함몰부(36)를, 도 9b에 나타낸 바와 같이 형성할 수도 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않고, 여러 가지의 변경이 가능하다.

예를 들면, 상기 실시 형태에서는 백 포일(20)이나 탑 포일(10)을 각각 6개의 백 포일편(21)(범프 포일편(21)), 탑 포일편(11)으로 구성하고, 베이스 플레이트(30)의 지지 영역(31)도 이에 맞추어 6개 형성(설정)했지만, 백 포일편(21)(범프 포일편(21))이나 탑 포일편(11)은 복수 개라면 5개 이하라도 되고 7개 이상이어도 무방하다. 이 경우에, 지지 영역(31)의 수에 대해서도, 백 포일편(21)(범프 포일편(21))이나 탑 포일편(11)의 수에 맞추어도 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 범프 포일편을 복수의 분할편과 연속변(고정변)에 의해 형성하거나 또는 복수의 부분으로 나눔으로써 외관상 복수의 분할편과 고정변에 의해 형성했지만, 분할편의 수가 4개 또는 5개로 한정되는 것은 아니고, 2개 이상이라면 몇 개로 분할해도 된다. 또한, 각 분할편의 직경 방향의 폭에 대해서도, 모두 동일하게 하지 않고, 분할편마다 다르게 해도 된다. 예를 들면, 도 9a에 나타낸 범프 포일편(60)에서, 제1 부분(64)을 2개의 분할편(64b)으로 형성하지 않고 1개의 분할편으로 하고, 제3 부분(63)도 2개의 분할편(63b)으로 형성하지 않고 1개의 분할편으로 해도 된다.

또한, 탑 포일편이나 범프 포일편의 형상, 지지 영역 상으로의 탑 포일편이나 범프 포일편의 배치, 경사면의 경사 방향 등, 상기 실시 형태 외에도 여러 가지의 형태를 채용하는 것이 가능하다.

본 발명의 스러스트 베어링에 의하면, 백 포일을 지지하는 쪽의 면에서, 백 포일편의 내주측 단부를 지지하는 부위에 내주측 함몰부를 형성하고 있으므로, 탑 포일편의 외주단측이 백 포일의 편측으로 밀어 넣어져 스러스트 컬러로부터 멀어지는 방향으로 움직이려고 하고, 내주단측이 스러스트 컬러측으로 상승하려고 해도, 백 포일편의 내주측 단부가 상기 내주측 함몰부 내에 들어앉아 있음으로써 탑 포일편과 백 포일편 사이에 간극이 생기고 있기 때문에, 이 간극이 없어질 때까지는 탑 포일편의 내주단측을 스러스트 컬러쪽으로 밀어내는 힘이 백 포일편에 생기지 않아, 탑 포일편의 내주단측의 상승이 일어나지 않는다. 따라서, 탑 포일의 하류측 말단변측에서는, 내주단측에서의 유체 윤활막의 막두께가 극단적으로 얇아지는 것이 방지된다.

또한, 상기 스러스트 베어링에서, 상기 백 포일편은, 적어도 둘레 방향의 일측이 직경 방향으로 복수의 분할편으로 분할되어 있고, 상기 분할편 중 최내주측의 분할편이 상기 내주측 함몰부 내에 배치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 백 포일편의 둘레 방향의 일측을 직경 방향으로 복수 개로 분할하므로, 내주측의 분할된 조각과 외주측의 분할된 조각이 각각 독립적으로 동작하게 되어, 탑 포일편이 백 포일의 편측으로 밀어 넣어졌을 때 생기는 백 포일편의 변형이 직경 방향에서 매끄럽게 된다. 따라서, 백 포일편에 의한 지지력도 내주측으로부터 외주측을 향해 보다 매끄럽게 변화한다. 또한, 분할편 중 최내주측의 분할편이 내주측 함몰부 내에 배치되므로, 백 포일편의 내주단측이 상기 내주측 함몰부 내에 확실히 들어앉아, 탑 포일편의 내주단측에서 탑 포일편과 백 포일편 사이에 확실하게 간극이 형성된다.

또한, 상기 스러스트 베어링에서, 상기 백 포일편은, 상기 백 포일을 지지하는 쪽의 면에서, 둘레 방향의 타측이 상기 분할편을 직경 방향으로 일체화하는 연속변으로 되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 백 포일편의 분할된 각 조각이 연속변에 의해 일체화되기 때문에, 백 포일편의 취급이 용이해질 뿐만 아니라, 백 포일편의 베이스 플레이트 상으로의 고정이 용이하게 된다.

또한, 상기 스러스트 베어링에서, 상기 베이스 플레이트에는 상기 백 포일을 지지하는 쪽의 면에서, 상기 백 포일편의 외주측 단부를 지지하는 부위에 외주측 함몰부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

일반적으로 스러스트 베어링에서는, 탑 포일편의 외주단에서 유체 윤활막의 압력이 주위압(예를 들면, 대기압)과 같아지기 때문에, 상기 외주단의 막압은 그 외의 외주측, 즉 외주단보다 내주측으로 들어간 곳과 비교해 낮아진다. 따라서, 탑 포일편의 외주단도 내주단측과 마찬가지로, 스러스트 컬러측으로 상승하기 쉬워진다.

따라서, 백 포일을 지지하는 쪽의 면의, 백 포일편의 외주측 단부를 지지하는 부위에 외주측 함몰부를 형성하고 있으므로, 탑 포일편의 외주단이 스러스트 컬러측으로 상승하려고 해도, 백 포일편의 외주측 단부가 상기 외주측 함몰부 내에 들어앉아 있어 탑 포일편과 백 포일편 사이에 간극이 생기기 때문에, 이 간극이 없어질 때까지는 탑 포일편의 외주단측을 스러스트 컬러측으로 밀어내는 힘이 백 포일편에 생기지 않아, 탑 포일편의 외주단측의 상승이 일어나지 않는다. 따라서, 탑 포일의 하류측 말단변측에서는, 외주단측에서의 유체 윤활막의 막두께가 극단적으로 얇아지는 것도 방지된다.

또한, 상기 스러스트 베어링에서, 상기 백 포일편은, 적어도 둘레 방향의 일측이 직경 방향으로 복수의 분할편으로 분할되어 있고, 상기 분할편 중 최내주측의 분할편이 상기 내주측 함몰부 내에 배치되고, 상기 분할편 중 최외주측의 분할편이 상기 외주측 함몰부 내에 배치되는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 백 포일편의 둘레 방향의 일측을 직경 방향으로 복수 개로 분할하고 있으므로, 내주측의 분할된 조각과 외주측의 분할된 조각이 각각 독립적으로 동작하게 되어, 탑 포일편이 백 포일의 편측으로 밀어 넣어졌을 때 생기는 백 포일편의 변형이 직경 방향에서 매끄럽게 된다. 따라서, 백 포일편에 의한 지지력도 내주측으로부터 외주측을 향해 보다 매끄럽게 변화한다. 또한, 분할편 중 최내주측의 분할편이 내주측 함몰부 내에 배치되므로, 백 포일편의 내주단측이 상기 내주측 함몰부 내에 확실히 들어앉아, 탑 포일편의 내주단측에서 탑 포일편과 백 포일편 사이에 확실하게 간극이 형성된다. 마찬가지로, 분할편 중 최외주측의 분할편이 외주측 함몰부 내에 배치되므로, 백 포일편의 외주단측이 상기 외주측 함몰부 내에 확실히 들어앉아, 탑 포일편의 외주단측에서 탑 포일편과 백 포일편 사이에 확실하게 간극이 형성된다.

또한, 상기 스러스트 베어링에서, 상기 백 포일편은, 상기 백 포일을 지지하는 쪽의 면에서, 둘레 방향의 타측이 상기 분할편을 직경 방향으로 일체화하는 연속변으로 되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 백 포일편의 분할된 각 조각이 연속변에 의해 일체화되기 때문에, 백 포일편의 취급이 용이해질 뿐만 아니라, 백 포일편의 베이스 플레이트 상으로의 고정이 용이하게 된다.

또한, 상기 스러스트 베어링에서, 상기 내주측 함몰부의 깊이가 상기 외주측 함몰부의 깊이보다 깊게 형성되는 것이 바람직하다.

스러스트 베어링의 내주단측에서의 스러스트 컬러의 원주속도가 외주단측에서의 원주속도에 비해 늦은 것에 의해 스러스트 컬러측으로 상승하기 쉬워지는 탑 포일의 내주단측의 부위는, 탑 포일의 외주단에서 유체 윤활막의 압력이 주위압(예를 들면, 대기압)과 같게 되는 것에 의해 스러스트 컬러측으로 상승하기 쉬워지는 탑 포일의 외주단측의 부위보다 넓다. 따라서, 내주측 함몰부의 깊이를 외주측 함몰부의 깊이보다 깊게 형성함으로써, 내주측 함몰부 상에서의 탑 포일편과 백 포일편 사이의 간극이 외주측 함몰부 상에서의 간극보다 커지기 때문에, 탑 포일편이 스러스트 컬러에 가까워져 접촉하는 것이 보다 효과적으로 방지된다.

〈산업상의 이용 가능성〉

본 발명에 의하면, 탑 포일편이 스러스트 컬러에 접촉하는 것을 억제해 고부하에 견딜 수 있게 한 스러스트 베어링을 제공할 수 있다.

1: 회전축
3, 3A, 3B, 3C, 3D: 스러스트 베어링
4: 스러스트 컬러
10: 탑 포일
11: 탑 포일편
11a: 말단변
20: 백 포일(범프 포일)
21, 50, 60: 백 포일편(범프 포일편)
21a, 51: 말단변(고정변)
21b, 52: 분할편
22: 골부
23: 산부
30: 베이스 플레이트
31: 지지 영역
32: 경사면
35: 내주측 함몰부
36: 외주측 함몰부

Claims (9)

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 대향해 배치되어, 상기 탑 포일을 지지하는 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 베이스 플레이트에는, 상기 백 포일을 지지하는 쪽의 면에서, 상기 백 포일편의 내주측 단부를 지지하는 부위에 내주측 함몰부가 형성되는 스러스트 베어링.
2. 제1항에 있어서,
   상기 백 포일편은, 적어도 둘레 방향의 일측이 직경 방향으로 복수의 분할편으로 분할되고, 상기 분할편 중 최내주측의 분할편이 상기 내주측 함몰부 내에 배치되는 스러스트 베어링.
3. 제2항에 있어서,
   상기 백 포일편은, 상기 백 포일을 지지하는 쪽의 면에서, 둘레 방향의 타측이 상기 분할편을 직경 방향으로 일체화하는 연속변으로 되어 있는 스러스트 베어링.
4. 제1항에 있어서,
   상기 베이스 플레이트에는, 상기 백 포일을 지지하는 쪽의 면에서, 상기 백 포일편의 외주측 단부를 지지하는 부위에 외주측 함몰부가 형성되는 스러스트 베어링.
5. 제4항에 있어서,
   상기 백 포일편은, 적어도 둘레 방향의 일측이 직경 방향으로 복수의 분할편으로 분할되어, 상기 분할편 중 최내주측의 분할편이 상기 내주측 함몰부 내에 배치되고, 상기 분할편 중 최외주측의 분할편이 상기 외주측 함몰부 내에 배치되는 스러스트 베어링.
6. 제5항에 있어서,
   상기 백 포일편은, 상기 백 포일을 지지하는 쪽의 면에서, 둘레 방향의 타측이 상기 분할편을 직경 방향으로 일체화하는 연속변으로 되어 있는 스러스트 베어링.
7. 제4항에 있어서,
   상기 내주측 함몰부의 깊이가, 상기 외주측 함몰부의 깊이보다 깊게 형성되는 스러스트 베어링.
8. 제5항에 있어서,
   상기 내주측 함몰부의 깊이가, 상기 외주측 함몰부의 깊이보다 깊게 형성되는 스러스트 베어링.
9. 제6항에 있어서,
   상기 내주측 함몰부의 깊이가, 상기 외주측 함몰부의 깊이보다 깊게 형성되는 스러스트 베어링.

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