WO2012117792A1 - フォイル軸受 - Google Patents

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WO2012117792A1
WO2012117792A1 PCT/JP2012/052123 JP2012052123W WO2012117792A1 WO 2012117792 A1 WO2012117792 A1 WO 2012117792A1 JP 2012052123 W JP2012052123 W JP 2012052123W WO 2012117792 A1 WO2012117792 A1 WO 2012117792A1
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WO
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support member
foil
top foil
bearing
outer member
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PCT/JP2012/052123
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English (en)
French (fr)
Inventor
和慶 原田
夏比古 森
哲弥 栗村
尾藤　仁彦
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Ntn株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/024—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with flexible leaves to create hydrodynamic wedge, e.g. radial foil bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/02—Sliding-contact bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/23—Gas turbine engines

Definitions

  • the present invention relates to a so-called foil bearing in which a thin plate (thin film) foil having flexibility is interposed between a shaft member and a cylindrical outer member in which the shaft member is accommodated in the inner periphery.
  • a hydrodynamic bearing that is a type of a sliding bearing (fluid hydrodynamic bearing) ) was used. Air is used as the lubricating fluid, especially when it is difficult to separately provide auxiliary equipment for oil circulation, when the shear resistance of lubricating oil becomes a problem, and when contamination of the surrounding environment with oil becomes a problem.
  • An air dynamic pressure bearing was suitably used.
  • General dynamic pressure bearings are composed of rigid bodies on both the rotating and stationary bearing surfaces.
  • this type of hydrodynamic bearing if the clearance width management of the radial bearing gap formed between the bearing surface on the rotating side and the stationary side is insufficient, self-excited, called a whirl when the stability limit is exceeded This makes it easy for the main spindle to swing. Therefore, in general dynamic pressure bearings, it is necessary to manage the clearance width of the radial bearing gap with high accuracy (maintain within the proper range at all times) in order to stably exhibit and maintain the predetermined bearing performance. There is.
  • the support bearings of the gas turbine and the supercharger generally require heat resistance of about 300 ° C.
  • a foil bearing is a thin plate (thin film) -like foil having flexibility and supports a load by allowing the bearing surface to bend.
  • a foil bearing disclosed in the same document is flexible, and is disposed on the outer diameter side of the top foil, a top foil that forms a wedge-shaped radial bearing gap between the shaft member inserted in the inner periphery, A back foil as a support member that elastically supports the top foil, and a cylindrical outer member that accommodates the top foil and the back foil in the inner periphery.
  • a wedge-shaped radial bearing gap is formed between the outer peripheral surface of the shaft member and the inner surface of the top foil, and this radial bearing gap is formed.
  • the shaft member is supported by the fluid film (air film) so as to be relatively rotatable in the radial direction.
  • the top foil and the back foil are deformed according to the pressure distribution variation in the radial bearing gap, so that the gap width of the radial bearing gap is always maintained within an appropriate range.
  • the foil bearing is characterized by excellent stability. It can be used at a higher speed than
  • the clearance width of the radial bearing gap needs to be managed on the order of about 1/1000 of the shaft diameter, for example, the dynamic pressure for supporting the shaft having a shaft diameter of about several mm.
  • the bearing it is necessary to manage the gap width of the radial bearing gap to about several ⁇ m. Therefore, in consideration of manufacturing tolerances and even the amount of thermal expansion, it must be said that it is extremely difficult to strictly manage the gap width of the radial bearing gap in a general dynamic pressure bearing.
  • the foil bearing since the top foil itself that forms the radial bearing gap is elastically deformed, it is sufficient to manage the gap width of the radial bearing gap to about several tens of ⁇ m. Therefore, the foil bearing has an advantage that manufacturing and clearance width management can be facilitated as compared with a general dynamic pressure bearing.
  • the foil bearing of Patent Document 2 has a structure in which the top foil is elastically supported by a plurality of rounded portions provided on a back foil obtained by rounding a rectangular metal thin plate into a cylindrical shape. Further, the foil bearing of Patent Document 3 has a structure in which a top foil is elastically supported by a plurality of bent portions provided on a back foil obtained by rounding a rectangular thin metal plate into a cylindrical shape.
  • a main object of the present invention is to make it possible to manufacture a foil bearing capable of exhibiting a predetermined bearing performance at a low cost.
  • the first invention created to achieve the above object is to provide a top foil that has flexibility and forms a wedge-shaped radial bearing gap with a shaft member inserted in the inner periphery, and an outer surface of the top foil.
  • a shaft member formed of a fluid film generated in a radial bearing gap comprising a support member that is arranged on the radial side and elastically supports the top foil and a cylindrical outer member that accommodates the top foil and the support member in the inner periphery.
  • the support member is formed of a porous body.
  • the “porous body” referred to here includes both so-called independent pore type and continuous pore type.
  • the porous structure of the porous body can function as an elastic support portion that elastically supports the top foil.
  • the pores of the support member can be formed without forming a complex-shaped elastic support portion (rounded-up portion or bent portion) by subjecting the metal thin plate to machining or plastic working.
  • the elastic support capability (rigidity) of the support member can be adjusted simply by adjusting the rate. Therefore, since it is sufficient to form the support member in a simple cylindrical shape in which the inner diameter surface in contact with the top foil is formed into a smooth cylindrical surface shape, the productivity (workability) of the support member is improved through simplification of this shape. can do. Further, since the support member is simplified because the shape of the support member is simplified, it is advantageous for improving the productivity of the foil bearing. Therefore, according to the first invention, foil bearings that can exhibit predetermined bearing performance can be mass-produced at low cost.
  • the porous body constituting the support member is a resin, as long as it is capable of exhibiting the required elastic support capability within the operating temperature range of the foil bearing (that can elastically support the top foil in a predetermined manner). It may be formed of any material of metal or ceramics.
  • the support member made of a resin porous body is suitable for, for example, a pore-forming material contained in an intermediate molded product having a substantially finished product shape that is injection-molded using a resin material containing a pore-forming material. It can be obtained by removing with a solvent or by foaming an appropriate resin material.
  • the support member may be formed in a cylindrical shape that is endless in the circumferential direction (a cylindrical shape obtained by rolling a plate-like porous member) or endless in the circumferential direction. It may be formed in a cylindrical shape (formed in a cylindrical shape in advance). In particular, if the support member is formed in an endless cylindrical shape in the circumferential direction, the trouble of rounding the plate-like porous member into a cylindrical shape by mechanical work or manual work can be omitted, and a foil bearing Variations in bearing performance between each other are less likely to occur.
  • the top foil and the back foil can be slid relative to each other. In this case, friction and wear occur between the two.
  • a solid lubricant is generally used.
  • the support member is formed of a porous body as in the present invention, it is possible to impregnate the internal pores of the support member with lubricating oil, and in this case, lubrication that exudes from the surface openings of the support member. The oil can more effectively suppress or prevent wear due to repeated sliding contact between the top foil and the support member.
  • a second invention created to achieve the above object is a top foil having flexibility and forming a wedge-shaped radial bearing gap with a shaft member inserted in the inner periphery, and a top foil A fluid film generated in a radial bearing gap, and a support member that elastically supports the top foil and a cylindrical outer member that accommodates the top foil and the support member on the inner periphery.
  • the support member is formed of a cylindrical body that is endless in the circumferential direction.
  • a supporting member is comprised by the endless cylindrical body in the circumferential direction
  • a supporting member (back foil) as a finished product can be obtained by rounding a rectangular metal thin plate into a cylindrical shape by mechanical work or manual work.
  • the manufacturing process of the foil bearing can be simplified as compared with the conventional configuration obtained. Further, since the possibility of causing a difference in shape (dimensional) between the support members as a finished product can be effectively reduced, the bearing performance does not easily vary between the foil bearings. Therefore, according to the second invention, the foil bearing capable of exhibiting the predetermined bearing performance can be mass-produced at a low cost.
  • the support member made of an endless cylindrical body in the circumferential direction can be a metal press-molded product or a molten material injection-molded product. According to such a configuration, a portion (elastic support portion) or the like that elastically supports the top foil can be molded at the same time as the support member is manufactured, so that the elastic support portion is manufactured in a separate process. Compared to the conventional support member (back foil) that is necessary, the manufacturing cost of the support member, and thus the foil bearing, can be reduced.
  • injection molded product of molten material includes an injection molded product of a molten resin, an injection molded product of a low melting point metal represented by aluminum or magnesium, an MIM molded product, a CIM molded product, and the like. Any of those may be employed as long as they have the required mechanical strength and heat resistance and can appropriately elastically support the top foil under the usage environment (within the operating temperature range) of the foil bearing.
  • foil bearings according to the first and second inventions described above as a means for fixing the support member to the outer member, press-fitting, bonding, press-fitting adhesion (combination of press-fitting and bonding), welding, or the like is employed.
  • a so-called concave-convex fitting is employed in which a convex portion provided on the other side is fitted into a concave portion provided on either the outer member or the support member. You may do it.
  • a radial protrusion is provided at the axial end of at least one of the top foil and the support member, and the protrusion is connected to the outer member.
  • the holding member provided on the outer side in the axial direction of the outer member may be clamped and fixed in the axial direction. In this way, it is possible to easily prevent the top foil and the supporting member from being detached from at least one outer member.
  • the support member and the outer member can be completely fixed (both fixed in a manner that does not allow relative movement between the outer member and the support member), and the support member
  • the support member can be fixed to the outer member in a state in which at least a part of the member can slide (slidably move) with the outer member. If the support member and the outer member are fixed in the latter mode, vibration generated during the operation of the foil bearing is attenuated by the frictional force generated between the support member and the outer member. It becomes possible to support more stably.
  • the foil bearings according to the first and second inventions described above can be preferably used for supporting a rotor of a gas turbine, a rotor of a supercharger (turbocharger or supercharger), and the like.
  • the manufacturing cost of the support member functioning as the back foil is reduced, and the handleability of the support member is facilitated, and the elastic support capability (rigidity) of the support member is easily adjusted. can do. Therefore, it is possible to mass-produce foil bearings that can exhibit predetermined bearing performance at low cost.
  • FIG. 1b is an axial cross-sectional view of the foil bearing shown in FIG. 1a. It is an axis orthogonal sectional view of a foil bearing concerning other embodiments of the 1st invention. It is an axial parallel sectional view of a foil bearing according to another embodiment of the first invention. It is an axial parallel sectional view of a foil bearing according to another embodiment of the first invention. It is an axis orthogonal sectional view of a foil bearing concerning other embodiments of the 1st invention. It is an axial orthogonal cross section of the foil bearing which concerns on one Embodiment of 2nd invention.
  • FIG. 6B is a schematic perspective view of a support member obtained by pressing the metal thin plate shown in FIG. 6A. It is an axial orthogonal cross section before completion of the foil bearing which concerns on other embodiment of 2nd invention.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 7A.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view perpendicular to the axis at the stage when the unfinished foil bearing shown in FIG. It is an axial parallel sectional view of a foil bearing according to another embodiment of the second invention.
  • the foil bearing 1 is for supporting a shaft member 2 that rotates at a high speed in a high-temperature environment, such as a rotor of a gas turbine or a rotor of a supercharger, and between the shaft member 2 inserted in the inner periphery.
  • a top foil 4 that forms a wedge-shaped radial bearing gap C, a support member 5 that is disposed on the outer diameter side of the top foil 4 and elastically supports the top foil 4, and an inner periphery of the top foil 4 and the support member 5
  • a cylindrical outer member 3 housed in the housing.
  • the outer peripheral surface of the shaft member 2 is formed as a smooth cylindrical surface without unevenness.
  • the outer member 3 is formed in an endless cylindrical shape in the circumferential direction by a solid (non-porous) metal material or resin material, and is fixed to the inner periphery of a stationary side member (not shown).
  • the top foil 4 is formed in a substantially cylindrical shape by rolling a thin metal plate (thin film) having a substantially rectangular shape along its longitudinal direction, and the thin metal plate corresponds to a variation in pressure distribution in the radial bearing gap C. In other words, a flexible material that can be elastically deformed is used.
  • One end in the circumferential direction of the top foil 4 is fixed to the inner diameter surface of the elastic support member 5 by an appropriate means such as adhesion or welding, and the other end in the circumferential direction of the top foil 4 is the one end in the circumferential direction of the top foil 4.
  • the inner surface is slidably contacted.
  • the outer diameter surface of the top foil 4 is slidably in contact with the inner diameter surface of the support member 5.
  • the support member 5 is a porous body, here, a porous body of resin (porous resin) and is formed in an endless cylindrical shape in the circumferential direction, and is an outer member by appropriate means such as press-fitting, adhesion, press-fitting adhesion, and welding. 3 is fixed to the inner periphery.
  • the support member 5 is lightly press-fitted into the inner periphery of the outer member 3 (press-fitting with a tightening allowance that allows relative sliding movement of the outer member 3 and the support member 5).
  • a support member 5 is fixed to the inner periphery of the outer member 3. Both the inner diameter surface and the outer diameter surface of the support member 5 are formed in a smooth cylindrical surface shape without irregularities.
  • such a support member 5 is formed by injection-molding a substantially finished intermediate molded product using a resin material containing a pore-forming material, and then using a suitable solvent for the pore-forming material contained in the intermediate molded product. It is obtained by removing.
  • the intermediate molded product can be obtained by a technique such as compression molding or extrusion molding according to the material of the base resin.
  • the base resin used for molding the support member 5 intermediate molded product
  • a general molding technique such as injection molding or extrusion molding can be adopted, and the required heat resistance, mechanical strength, etc. can be satisfied. If it exists, it can be used regardless of thermoplastic resin or thermosetting resin.
  • the base resin include general-purpose plastics such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), engineering plastics such as polyacetal (POM), polybutylene terephthalate (PBT), and polyethylene terephthalate (PET), and polyphenylene sulfide (PPS), A mixture of one or more selected from super engineering plastics such as polyetheretherketone (PEEK) can be used.
  • this type of foil bearing 1 is used in a high temperature environment of about 300 ° C., super engineering plastics having particularly high heat resistance (melting point of 300 ° C. or higher) and mechanical strength, Specifically, it is desirable to use polyether ether ketone (PEEK) or thermosetting polyimide as a base resin.
  • PEEK polyether ether ketone
  • One or more kinds of various fillers such as a reinforcing material, a lubricant, a conductive material, and a dimension stabilizing material can be blended in the base resin.
  • the resin material used for molding of the support member 5 is the above-mentioned base resin with a pore forming material and a filler by a kneading method generally used for resin mixing such as dry blending and melt kneading. Produced by mixing.
  • a pore-forming material it has a melting point higher than the molding temperature of the selected base resin in order to prevent melting during molding, and does not dissolve the base resin after blending with the base resin and molding an intermediate molded product Those that can be removed using a solvent can be used.
  • a pore-forming material composed of an alkaline compound that is water-soluble and can also be easily removed from the intermediate molded product and functions as a rust preventive can be preferably used.
  • Examples of usable pore-forming materials include organic alkali metal salts such as sodium benzoate, sodium acetate, sodium sebacate, sodium succinate, or sodium stearate, potassium carbonate, sodium molybdate, potassium molybdate, Examples thereof include inorganic alkali metal salts represented by sodium tungstate, sodium triphosphate, sodium pyrophosphate and the like.
  • organic alkali metal salts such as sodium benzoate, sodium acetate, sodium sebacate, sodium succinate, or sodium stearate, potassium carbonate, sodium molybdate, potassium molybdate
  • examples thereof include inorganic alkali metal salts represented by sodium tungstate, sodium triphosphate, sodium pyrophosphate and the like.
  • sodium benzoate, sodium acetate, and sodium sebacate are particularly preferable because they have a high melting point, increase the degree of freedom in selecting a base resin, and are excellent in water solubility.
  • the pore forming material may be used alone or in combination of two or more.
  • an alcohol-based, ester-based, or ketone-based solvent compatible with water can be used in addition to water. These solvents may be used alone or in combination of two or more. However, water is the most preferable solvent for removing the pore-forming material because waste liquid treatment is easy and inexpensive.
  • the shaft A wedge-shaped radial bearing gap C is formed between the outer peripheral surface of the member 2 and the inner diameter surface of the top foil 4, and the shaft member 2 rotates in the radial direction by a fluid film (air film) formed in the radial bearing gap C. It is supported non-contact freely.
  • the top foil 4 is changed according to the pressure distribution variation in the radial bearing gap C (according to the change in the formation area of the wedge-shaped radial bearing gap C in the circumferential direction and the axial direction).
  • the support member 5 is elastically deformed, the gap width of the radial bearing gap C is always maintained within an appropriate range (automatic adjustment).
  • the top foil 4 is elastically supported by the support member 5, and the other radial end of the top foil 4 is slidably in contact with the inner diameter surface of the radial end of the top foil 4.
  • the top foil 4 can be expanded and contracted, and the support member 5 is lightly press-fitted into the inner periphery of the outer member 3 so that the support member 5 can slide relative to the outer member 3. For this reason, the self-adjustment ability of the radial width of the radial bearing gap C is enhanced, and a vibration damping effect is obtained. Therefore, the rotation of the shaft member 2 is more stably supported even under severe operating conditions such as high temperature and high speed rotation.
  • the support member 5 that elastically supports the top foil 4 is formed of a porous body (in this embodiment, a resin porous body).
  • the porous structure of the support member 5 can function as an elastic support portion that elastically supports the top foil 4.
  • the formation of the support member 5 can be performed without forming a complicated shape elastic support portion by subjecting a thin metal plate having an appropriate material and thickness to machining or plastic processing. The support capacity can be adjusted simply by adjusting the porosity in stages.
  • the support member 5 since it is sufficient to form the support member 5 in a simple cylindrical shape in which the inner diameter surface in contact with the top foil 4 is formed in a smooth cylindrical surface shape, the productivity of the support member 5 is improved through simplification of this shape. be able to. Moreover, the handleability of the support member 5 is improved by the simplification of the shape.
  • the support member 5 is replaced with a support member that can be manufactured at low cost, has excellent handleability, and can easily adjust rigidity. Thereby, it becomes possible to provide the foil bearing 1 which can exhibit predetermined bearing performance at low cost.
  • the supporting member 5 previously formed in the endless cylindrical shape in the circumferential direction since the supporting member 5 previously formed in the endless cylindrical shape in the circumferential direction is used, the labor of rounding the plate-like porous member into a cylindrical shape by mechanical work or manual work is omitted. In addition, the bearing performance is less likely to vary between the individual members (between the foil bearings 1).
  • the intermediate molded product is formed using the resin material containing the pore forming material, and the pore forming material contained in the intermediate molded product is removed with an appropriate solvent, thereby supporting the support member 5 made of a porous resin body.
  • the support member 5 made of a porous resin material is injection-molded into a predetermined shape using a molten resin material kneaded with air, carbon dioxide, or the like (the resin material is foam-molded). It is also possible to obtain it.
  • the support member 5 is a porous body other than resin, specifically, a porous body of metal or ceramics, as long as it has a desired rigidity and can exhibit the required elastic support capability. It can also be formed. The same applies to other embodiments described later.
  • the support member 5 is formed of a metal porous body
  • a foam metal porous body obtained by foam molding of a metal material kneaded with a foaming agent can be obtained.
  • the metal material used in this case a general material having a melting point of 300 ° C. or higher, rich in workability, and easily available is preferable, and pure metals can include copper and nickel, Examples of the alloy include stainless steel and nickel chromium alloy.
  • the support member 5 is formed of a ceramic porous body, particularly high melting point alumina (aluminum oxide), zirconia (zirconium dioxide) or the like can be preferably used as the ceramic material.
  • alumina aluminum oxide
  • zirconia zirconium dioxide
  • a porous substrate made of paper or foamed resin having a desired porosity and burnt down in a firing step described later is prepared, and this substrate is impregnated with a metal alkoxide solution.
  • the solution of a metal alkoxide is produced
  • the amount of water to be added is suppressed to such a small amount that the metal alkoxide is partially hydrolyzed. This is because if the amount of water to be added is too large, the metal alkoxide is hydrolyzed and polymerized at once, resulting in a sol particle having a particle size that is difficult to enter into the minute pores of the substrate.
  • the porous substrate Before impregnating the porous substrate with the metal alkoxide solution, (1) refluxing just below the boiling point of the solvent of the solution, and (2) the porous substrate does not contain alkali metal or alkaline earth metal. (3) The solution is diluted with a solvent so that the solution enters the fine pores of the porous substrate. Further, after impregnating the porous base material with the metal alkoxide solution and before firing, the porous base material is carbonized by maintaining the temperature above the decomposition temperature of the porous base material for a predetermined time. After performing these treatments, when the porous base material impregnated with the metal alkoxide solution is fired at a predetermined temperature, the porous base material is burned out, while the metal alkoxide is sintered to become ceramics. The ceramic thus obtained has a porous structure in which the pore shape and porosity of the porous substrate are reflected (transferred).
  • a concave / convex fitting structure in which a concave portion 12 is provided on the inner diameter surface of the outer member 3 and a convex portion 11 provided on the outer diameter surface of the support member 5 is fitted to the concave portion 12. Both can also be fixed.
  • This uneven fitting structure can also be obtained by fitting the convex portion 11 provided on the inner diameter surface of the outer member 3 to the concave portion 12 provided on the outer diameter surface of the support member 5 (not shown).
  • corrugated fitting structure can be additionally employ
  • corrugated fitting structure can also be formed so that the convex part 11 and the recessed part 12 may engage not only in the circumferential direction but in an axial direction.
  • a cylindrical clamping member 8 is further provided on the outer side in the axial direction of the outer member 3, and the axial end portion of the support member 5 ( In the example shown in the drawing, one end portion in the axial direction is used, but both end portions in the axial direction may be used.
  • the protrusion 13 may be provided over the entire circumference, or may be provided in a circumferential partial region (in a fan shape). If such a sandwiching structure is adopted, the support member 5 is removed from the inner periphery of the outer member 3 while simplifying the fixing process as compared with the case where the support member 5 is fixed to the outer member 3 by adhesion or welding. Can be effectively prevented.
  • the protrusion 13 may be clamped with a force that allows relative sliding movement between the outer member 3 and the support member 5, or the relative relationship between the outer member 3 and the support member 5. You may clamp firmly so that sliding movement is not accept
  • the clamping member 8 can also be used as a member for fixing the top foil 4 to the outer member 3. That is, as shown in FIG. 3B, the protrusion 13 in the radial direction is provided at one or a plurality of locations in the axial direction of the top foil 4 (in the illustrated example, both ends in the axial direction), or over the entire circumference.
  • the portion 13 can also be clamped and fixed in the axial direction by the clamping member 8 and the outer member 3.
  • the protrusions 13 provided at both axial ends of the top foil 4 can prevent the support member 5 from being detached from the inner periphery of the outer member 3. Therefore, there is a merit that the degree of freedom in selecting a method for fixing the support member 5 to the outer member 3 is increased.
  • radial protrusions 13 are provided at both the axial end of the support member 5 and the axial end of the top foil 4, and both of these protrusions 13 are held between the clamping members. 8 and the outer member 3 may be clamped and fixed in the axial direction.
  • a supporting member As shown in FIG. 4, it is also possible to use a cylindrical member formed by rounding a plate-shaped porous member (formed in a cylindrical shape with a circumferential end) as shown in FIG. In this case, one end in the circumferential direction and the other end in the circumferential direction of the support member 5 may be spaced apart from each other in the circumferential direction so as to form a cut 9 (see FIG. 4), and are in contact with each other. May be arranged (not shown).
  • the internal pores of the support member 5 made of a porous body can be impregnated with lubricating oil.
  • the lubricant between the top foil 4 and the support member 5 is suppressed or prevented by the lubricating oil that oozes out from the surface openings of the support member 5. be able to.
  • the foil bearing 1 described above has the shaft member 2 on the rotating side and the outer member 3, the top foil 4 and the support member 5 on the stationary side.
  • the configuration described above has the shaft member 2 stationary.
  • the present invention can be preferably applied to the foil bearing 1 having the side, the outer member 3 and the like as the rotation side.
  • FIG. 5 conceptually shows an axial cross-sectional view of the foil bearing 21 according to one embodiment of the second invention.
  • the foil bearing 21 shown in the figure is for rotatably supporting a shaft member 22 that rotates at high speed in a high-temperature environment, such as a rotor of a gas turbine or a rotor of a supercharger, and is inserted into the inner periphery.
  • a top foil 24 that forms a wedge-shaped radial bearing gap C between the shaft member 22, a support member 25 disposed on the outer diameter side of the top foil 24, and the top foil 24 and the support member 25 are accommodated in the inner periphery.
  • a cylindrical outer member 23 is provided as a main constituent member.
  • the outer peripheral surface of the shaft member 22 is formed in a smooth cylindrical surface without unevenness.
  • the actual radial bearing gap C has a very small gap width of about several tens of ⁇ m, the radial bearing gap C is exaggerated in FIG. 5 for easy understanding.
  • the outer member 23 is formed of a solid (non-porous) metal material or a resin material in an endless cylindrical shape in the circumferential direction, and is fixed to the inner periphery of a stationary side member (not shown).
  • the top foil 24 has a substantially rectangular shape, and is formed in a cylindrical shape having a circumferential end by rounding a thin metal plate (thin film) having low rigidity with respect to bending.
  • the support member 25 bulges toward the inner diameter side with respect to the arcuate attachment portion 25a along the inner peripheral surface 23a of the outer member 23, and the top foil 24 is elastically moved. It consists of a cylindrical body endless in the circumferential direction, in which elastic supporting portions 25b having a semicircular cross section to be supported are provided alternately in the circumferential direction.
  • the support member 25 is a metal press-molded product formed by plastically deforming (squeezing) a ring-shaped thin metal plate 25 ′ as shown in FIG. 6A along a mold corresponding to the finished product shape. .
  • the outer diameter surface of the support member 25 (the outer diameter surface of the mounting portion 25a) is lightly press-fitted into the inner peripheral surface 23a of the outer member 23 (relative sliding movement of the outer member 23 and the support member 25).
  • the support member 25 is fixed to the inner periphery of the outer member 23 by press-fitting with a tightening allowance to the extent that is allowed.
  • One end portion in the circumferential direction of the top foil 24 is fixed to an inner diameter surface of the support member 25 (in the illustrated example, a top portion of one elastic support portion 25b) by an appropriate means such as adhesion or welding.
  • the other end in the circumferential direction of the top foil 24 is slidably in contact with the inner diameter surface of one end in the circumferential direction of the top foil 24.
  • each elastic support portion 25b of the support member 25 (however, in FIG. 1, the elastic support portion in which one end portion in the circumferential direction of the top foil 24 is fixed)
  • the outer diameter surface of the top foil 24 is slidably in contact with the top of the elastic support portion 25b (excluding the elastic support portion 25b adjacent to the counterclockwise direction of 25b).
  • the shaft bearing 2 is inserted into the inner periphery of the assembly in which the support member 25 is fixed to the outer member 23 and the top foil 24 is fixed to the support member 25, thereby obtaining the foil bearing 21 shown in FIG. It is done.
  • the inner diameter surface (bearing surface) of the top foil 24 changes the load acting on the top foil 24, changes in the rotation speed of the shaft member 22, and Since it is arbitrarily deformed according to changes in the ambient temperature, the clearance width of the radial bearing clearance C is automatically adjusted to an appropriate width according to the operating conditions. By such a function of automatically adjusting the gap width, the rotation of the shaft member 22 is stably supported.
  • the top foil 24 is elastically supported by the elastic support portion 25 b of the support member 25, and the other radial end portion of the top foil 24 slides with respect to the inner diameter surface of the radial end portion of the top foil 24.
  • the top foil 24 can be freely contacted and expanded and contracted, and the mounting portion 25a of the support member 25 is lightly press-fitted into the inner peripheral surface 23a of the outer member 23 so that the support member 25 is outward. Due to the fact that it is slidable relative to the member 23, the self-adjusting ability of the radial width of the radial bearing gap C is enhanced, and a vibration damping effect is obtained. Therefore, the rotation of the shaft member 22 is more stably supported even under severe operating conditions such as high temperature and high speed rotation.
  • the elastic support capability of the support member 25 can be arbitrarily adjusted by changing the thickness and material of the thin metal plate constituting the support member 25, the shape of the elastic support portion 25b, and the like. That is, the shape of the elastic support portion 25b, and thus the support member 25 is not limited to that shown in the figure, and the required elastic support is possible as long as it can be formed by metal pressing or injection molding of a molten material described later. It can be appropriately changed according to the ability and the like.
  • the supporting member 25 was comprised with the endless cylindrical body in the circumferential direction, by rounding a rectangular-shaped thin metal plate to a cylinder shape by a mechanical work or a manual work
  • the manufacturing process of the foil bearing 21 can be simplified as compared with the conventional configuration in which a support member (back foil) as a finished product is obtained. Further, since the possibility of the difference in shape and dimensions between the support members 25 as finished products can be effectively reduced, it is difficult for the foil bearings 21 to vary in bearing performance. Therefore, the foil bearing 21 having the desired bearing performance can be manufactured at a low cost.
  • the support member 25 is a metal press-molded product, it is possible to mold the elastic support portion 25b and the like that elastically support the top foil 24 at the same time as obtaining the cylindrical support member 25. . Therefore, it becomes more effective in reducing the manufacturing cost of the support member 25 and thus the foil bearing 21.
  • the attachment portion 25a of the support member 25 is lightly press-fitted into the inner peripheral surface 23a of the outer member 23, and the relative sliding movement of the support member 25 and the outer member 23 is allowed, thereby the vibration damping effect.
  • the effect of improving the automatic adjustment capability of the clearance width of the radial bearing gap C is obtained, but the same effect can be obtained by, for example, the support member 25 (mounting portion 25a) lightly press-fitted into the inner peripheral surface 23a of the outer member 23.
  • a part of the mounting portions 25a can be obtained by fixing to the inner peripheral surface 23a of the outer member 23 by means such as adhesion or welding.
  • both of the support member 25 and the outer member 3 may be firmly fixed so as not to allow relative sliding movement of the support member 25 and the outer member 3 by means of press-fitting, adhesion, press-fitting adhesion, welding or the like.
  • the method for fixing the support member 25 to the outer member 23 is not limited to the above as long as the support member 25 can be prevented from being pulled out from the inner periphery of the outer member 23.
  • the convex portion provided on the other is fitted into the concave portion provided on one of the inner peripheral surface 23a of the outer member 23 and the outer diameter surface of the support member 25 facing each other.
  • the outer member 23 and the support member 25 can be fixed by a so-called uneven fitting structure.
  • the support member 25 has arcuate mounting portions 25a and elastic support portions 25b having a semicircular cross section that bulges toward the inner diameter side of the mounting portion 25a.
  • a recess capable of fitting the attachment portion 25a is provided on the inner peripheral surface 23a of the outer member 23, or a predetermined gap portion defined on the outer diameter side of the elastic support portion 25b is provided.
  • An uneven fitting structure can be configured by providing a convex portion that can be fitted to a position on the inner peripheral surface 23 a of the outer member 23.
  • the concave-convex fitting structure can be additionally employed when the support member 25 is fixed to the inner peripheral surface of the outer member 23 by bonding, press-fitting, press-fitting adhesion, welding, or the like.
  • radial protrusions 26 are provided at one or a plurality of locations in the circumferential direction of the axial end portion of the support member 25 (in the illustrated example, three circumferential positions at one axial end portion).
  • the protruding portion 26 is clamped and fixed in the axial direction by an end surface of the outer member 3 and a cylindrical clamping member 28 provided on the outer side of the outer member 3 in the axial direction. Also good.
  • the protruding portion 26 can also be provided over the entire circumference of the end portion in the axial direction of the support member 25 (not shown).
  • the support member 25 can be removed from the inner periphery of the outer member 23 while simplifying the fixing process as compared with the case where the support member 25 is fixed to the outer member 23 by adhesion or welding. Can be effectively prevented.
  • the protrusion 26 may be clamped with a force that allows relative sliding movement between the outer member 23 and the support member 25, or the relative relationship between the outer member 23 and the support member 25. You may clamp firmly so that sliding movement is not accept
  • the clamping member 27 can also be used as a member for fixing the top foil 24 to the outer member 23. That is, as shown in FIG. 8, one or a plurality of circumferential ends of the top foil 24 in the axial direction (in the illustrated example, both ends in the axial direction), or a radial projection 26 is provided over the entire circumference.
  • the portion 26 can be clamped and fixed in the axial direction by the clamping member 27 and the outer member 23.
  • the protrusions 26 provided at both axial ends of the top foil 24 can prevent the support member 25 from being detached from the inner periphery of the outer member 23. Therefore, there is a merit that the degree of freedom in selecting a method for fixing the support member 25 to the outer member 23 is increased.
  • radial protrusions 26 are provided at both the axial end of the support member 25 and the axial end of the top foil 24, and both of these protrusions 26 are sandwiched between the clamping members. 27 and the outer member 23 may be clamped and fixed in the axial direction.
  • the support member 25 made of an endless cylindrical body in the circumferential direction is obtained by pressing (drawing) the ring-shaped metal thin plate 25 ′. It can also be a molded product. In this case, as long as the supporting member 25 satisfies the required mechanical strength and heat resistance and can appropriately elastically support the top foil 24 under the usage environment of the foil bearing 21, for example, a molten resin is used. You may comprise either an injection molded product, an injection molded product of a low melting point metal represented by aluminum or magnesium, a MIM molded product, or a CIM molded product.
  • the support member 25 is an injection-molded product of molten resin
  • the base resin that can be used for injection molding include general-purpose plastics such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), engineering plastics such as polyacetal (POM), polybutylene terephthalate (PBT), and polyethylene terephthalate (PET).
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PEEK polyether ether ketone
  • super engineering plastics having particularly high heat resistance (melting point of 300 ° C. or more), specifically, polyether ether Ketone (PEEK) or a thermosetting polyimide is preferred to a base resin.
  • PEEK polyether ether Ketone
  • a base resin a base resin having particularly high heat resistance (melting point of 300 ° C. or more)
  • PEEK polyether ether Ketone
  • thermosetting polyimide a base resin.
  • various fillers such as a reinforcing material, a lubricant, a conductive material, and a dimension stabilizing material can be blended in the base resin.
  • the foil bearing 21 described above has the shaft member 22 on the rotating side and the outer member 23 (further, the top foil 24 and the support member 25) on the stationary side.
  • the present invention can be preferably applied to the foil bearing 21 having the stationary side and the outer member 23 as the rotation side.
  • the design of both members selection of material, thickness, shape, etc. is taken into account with the deformation of the top foil 24 and the support member 25 caused by centrifugal force. There is a need to do.
  • the present invention is applied to the foil bearings 1 and 21 using air as the pressure generating fluid (lubricating fluid).
  • the present invention is preferably applied to the foil bearings 1 and 21 using lubricating oil as the pressure generating fluid. Can do.

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Abstract

　可撓性を有し、内周に挿入した軸部材２との間にラジアル軸受隙間Ｃを形成する円筒状のトップフォイル４と、トップフォイル４の外径側に配置され、トップフォイルを弾性的に支持する円筒状の支持部材５と、トップフォイル４および支持部材５を内周に収容した円筒状のハウジング３とを備えるフォイル軸受１において、支持部材５として、多孔質体で円筒状に形成されたものを用いる。

Description

フォイル軸受
　本発明は、軸部材と、軸部材を内周に収容した円筒状の外方部材との間に、可撓性を有する薄板（薄膜）状のフォイルを介在させた、いわゆるフォイル軸受に関する。
　従前、ガスタービンや過給機の主軸等、高温環境下で高速回転する軸を支持するための軸受として、油潤滑の転がり軸受の他、すべり軸受の一種である動圧軸受（流体動圧軸受）が使用されていた。特に、油循環用の補機を別途設けることが困難な場合、潤滑油のせん断抵抗が問題となる場合、および油による周辺環境の汚染が問題となる場合等には、潤滑流体として空気を用いる空気動圧軸受が好適に使用されていた。
　一般的な動圧軸受（空気動圧軸受）は、回転側と静止側の軸受面が双方共に剛体で構成される。この種の動圧軸受において、回転側と静止側の軸受面間に形成されるラジアル軸受隙間の隙間幅管理が不十分であると、安定限界を超えた際にホワールと称される自励的な主軸の振れ回りが生じ易くなる。従って、一般的な動圧軸受において、所定の軸受性能を安定的に発揮させ、かつそれを維持するには、ラジアル軸受隙間の隙間幅を高精度に管理（常時適正範囲内に維持）する必要がある。しかしながら、上記したガスタービンや過給機の支持軸受には、例えば下記の特許文献１に開示されているように一般的に３００℃程度以上の耐熱性が要求される。このように高温となる環境下で動圧軸受を使用する場合には、熱膨張の影響でラジアル軸受隙間の隙間幅が変動し易く、所望の軸受性能を安定的に維持するのが困難である。
　そこで、フォイル軸受と称される軸受が開発され、実用されるに至っている。フォイル軸受は、可撓性を有する薄板（薄膜）状のフォイルで軸受面を構成し、この軸受面のたわみを許容することで荷重を支持するものであり、例えば下記の特許文献２，３に開示されている。同文献に開示されたフォイル軸受は、可撓性を有し、内周に挿入した軸部材との間に楔状のラジアル軸受隙間を形成するトップフォイルと、トップフォイルの外径側に配置され、トップフォイルを弾性的に支持する支持部材としてのバックフォイルと、トップフォイルおよびバックフォイルを内周に収容した円筒状の外方部材とを備える。このようなフォイル軸受において、軸部材が回転（偏芯回転）すると、軸部材の外周面とトップフォイルの内径面との間に楔状のラジアル軸受隙間が形成され、このラジアル軸受隙間に形成される流体膜（空気膜）で軸部材がラジアル方向に相対回転自在に支持される。そして、軸部材の回転中には、ラジアル軸受隙間における圧力分布の変動に応じてトップフォイルおよびバックフォイルが変形することにより、ラジアル軸受隙間の隙間幅が常時適正範囲内に維持される。また、トップフォイルおよびバックフォイルの変形に伴ってトップフォイルに作用する摩擦力が軸・軸受系の振動を抑制するため、フォイル軸受は安定性に優れるという特徴があり、一般的な空気動圧軸受と比較して高速での使用が可能である。
　また、一般的な動圧軸受において、ラジアル軸受隙間の隙間幅は、軸径の１／１０００程度のオーダーで管理する必要があることから、例えば軸径が数ｍｍ程度の軸を支持する動圧軸受においては、ラジアル軸受隙間の隙間幅を数μｍ程度に管理する必要がある。従って、製造時の公差、さらには熱膨張量まで考慮すると、一般的な動圧軸受においてラジアル軸受隙間の隙間幅管理を厳密に行うことは極めて困難であると言わざるを得ない。これに対してフォイル軸受の場合には、ラジアル軸受隙間を形成するトップフォイル自体が弾性変形するため、ラジアル軸受隙間の隙間幅を数十μｍ程度に管理すれば足りる。従って、フォイル軸受は、一般的な動圧軸受に比べ、製造や隙間幅管理を容易化することができるという利点もある。
　なお、特許文献２のフォイル軸受は、矩形状の金属薄板を筒状に丸めてなるバックフォイルに複数設けた切り上げ部により、トップフォイルが弾性的に支持される構造となっている。また、特許文献３のフォイル軸受は、矩形状の金属薄板を筒状に丸めてなるバックフォイルに複数設けた折り曲げ部により、トップフォイルが弾性的に支持される構造となっている。
特許２６６９４１９号公報 特開２００２－３６４６４３号公報 特開２００９－２９９７４８号公報
　ところで、以前より、大型店舗、病院、工場などの建造物には、必要電力（量）を安定的に確保するために、いわゆる自家発電機が設置される場合があった。特に近時においては、停電時や災害発生時の予備電源（非常用電源）として、さらには電力網未整備地域における発電機などとして、自家発電機の需要が高まりつつある。自家発電機には、一般にガスタービンが組み込まれている。また、燃費向上を目的としてエンジンを小型化（小排気量化）する一方で、ターボチャージャ等の過給機を搭載することで必要トルクの確保を図った自動車が開発され、かつこの種の自動車の需要が高まりつつある。しかしながら、前述の自家発電機や自動車等は総じて高価であることから、ガスタービンや過給機等に好適に組み込んで使用されるフォイル軸受のコスト低減を図ることが急務となっている。
　このような実情に鑑み、本発明の主な目的は、所定の軸受性能を発揮し得るフォイル軸受を低コストに製作可能とすることにある。
　上記の目的を達成するために創案された第１発明は、可撓性を有し、内周に挿入した軸部材との間に楔状のラジアル軸受隙間を形成するトップフォイルと、トップフォイルの外径側に配置され、トップフォイルを弾性的に支持する支持部材と、トップフォイルおよび支持部材を内周に収容した円筒状の外方部材とを備え、ラジアル軸受隙間に生じた流体膜で軸部材と外方部材の相対回転を支持するフォイル軸受において、支持部材を、多孔質体で形成したことを特徴とする。なお、ここでいう「多孔質体」には、いわゆる独立気孔タイプおよび連続気孔タイプの双方が含まれる。
　このように、トップフォイルを弾性的に支持する支持部材を多孔質体で形成すれば、多孔質体の多孔質組織を、トップフォイルを弾性的に支持する弾性支持部として機能させることができる。この場合、従来の支持部材（バックフォイル）のように、金属薄板に機械加工や塑性加工を施すことによって複雑形状の弾性支持部（切り上げ部や折り曲げ部）を形成せずとも、支持部材の気孔率を調整するだけで支持部材の弾性支持能力（剛性）を調整することができる。従って、支持部材は、トップフォイルと接する内径面が平滑な円筒面状に形成された単純な円筒形態に形成すれば足りるので、この形状の単純化を通じて支持部材の生産性（加工性）を向上することができる。また、支持部材の形状が単純化される分、その取り扱い性が向上するため、フォイル軸受の生産性向上に有利となる。従って、第１発明によれば、所定の軸受性能を発揮し得るフォイル軸受を低コストに量産することができる。
　支持部材を構成する多孔質体は、フォイル軸受の使用温度範囲内において、求められる弾性支持能力を発揮可能なもの（所定態様でトップフォイルを弾性的に支持可能なもの）であれば、樹脂、金属又はセラミックスの何れの材料で形成されたものであっても良い。このうち、樹脂の多孔質体からなる支持部材は、例えば、気孔形成材を配合した樹脂材料を用いて射出成形した略完成品形状の中間成形品から、これに含まれる気孔形成材を適当な溶媒で除去することにより、あるいは、適当な樹脂材料を発泡成形することにより得ることができる。
　上記構成において、支持部材は、周方向で有端の円筒状に形成されたもの（板状の多孔質部材を丸めることで円筒形態としたもの）であっても良いし、周方向で無端の円筒状に形成されたもの（予め円筒状に形成されたもの）であっても良い。特に、支持部材が、周方向で無端の円筒状に形成されたものであれば、機械作業又は人手作業によって板状の多孔質部材を円筒形態に丸める手間を省略することができる他、フォイル軸受相互間で軸受性能にバラツキが生じ難くなる。
　フォイル軸受の構造上、トップフォイルとバックフォイル（支持部材）は相対的に摺動移動させることが可能であり、この場合には、両者間で少なからず摩擦・摩耗が発生する。この摺動部での潤滑性を高めるため、一般的に固体潤滑材が用いられている。本発明のように支持部材を多孔質体で形成した場合においては、支持部材の内部気孔に潤滑油を含浸させることが可能であり、この場合には、支持部材の表面開孔から滲み出す潤滑油により、トップフォイルと支持部材の繰り返しの摺動接触による摩耗を一層効果的に抑制あるいは防止することができる。
　また、上記の目的を達成するために創案された第２発明は、可撓性を有し、内周に挿入した軸部材との間に楔状のラジアル軸受隙間を形成するトップフォイルと、トップフォイルの外径側に配置され、トップフォイルを弾性的に支持する支持部材と、トップフォイルおよび支持部材を内周に収容した円筒状の外方部材とを備え、ラジアル軸受隙間に生じた流体膜で軸部材と外方部材の相対回転を支持するフォイル軸受において、支持部材を、周方向で無端の筒状体で構成したことを特徴とする。
　このように、支持部材を、周方向で無端の筒状体で構成すれば、機械作業又は人手作業で矩形状の金属薄板を筒状に丸めることによって完成品としての支持部材（バックフォイル）を得ていた従来構成に比べ、フォイル軸受の製造工程を簡略化することができる。また、完成品としての支持部材相互間で、形状的（寸法的）な差異が生じる可能性を効果的に低減することができる分、フォイル軸受相互間で軸受性能にバラツキが生じ難くなる。従って、第２発明によっても、所定の軸受性能を発揮し得るフォイル軸受を低コストに量産することができる。
　周方向で無端の筒状体からなる支持部材は、金属のプレス成形品や、溶融材料の射出成形品とすることができる。このような構成によれば、トップフォイルを弾性的に支持する部分（弾性支持部）等を、支持部材を製作するのと同時に型成形することができるので、弾性支持部を別工程で製作する必要がある従来の支持部材（バックフォイル）に比べ、支持部材、ひいてはフォイル軸受の製造コストを低廉化することができる。なお、ここでいう「溶融材料の射出成形品」には、溶融樹脂の射出成形品の他、アルミニウムやマグネシウム等に代表される低融点金属の射出成形品、ＭＩＭ成形品、ＣＩＭ成形品などが含まれ、求められる機械的強度や耐熱性を具備し、フォイル軸受の使用環境下（使用温度範囲内）でトップフォイルを適切に弾性支持し得るものであれば、何れを採用しても良い。
　以上に述べた第１および第２発明に係るフォイル軸受において、支持部材を外方部材に固定するための手段としては、圧入、接着、圧入接着（圧入と接着の併用）、あるいは溶着等を採用しても良いし、これに替えて、もしくはこれに加えて、外方部材と支持部材の何れか一方に設けた凹部に、他方に設けた凸部を嵌合する、いわゆる凹凸嵌合を採用しても良い。
　また、以上に述べた第１および第２発明に係るフォイル軸受においては、トップフォイルおよび支持部材の少なくとも一方の軸方向端部に径方向の突出部を設け、この突出部を、外方部材と、外方部材の軸方向外側に設けた挟持部材とで軸方向に挟持固定するようにしても良い。このようにすれば、トップフォイルおよび支持部材の少なくとも一方の外方部材からの抜脱を簡便に防止することができる。
　上記した何れの固定手段を採用する場合においても、支持部材と外方部材は完全に固定（外方部材と支持部材の相対移動を許容しない態様で両者を固定）することができる他、支持部材の少なくとも一部が外方部材と摺動（摺動移動）可能な状態で、支持部材を外方部材に固定することもできる。後者の態様で支持部材と外方部材を固定すれば、フォイル軸受の運転中に発生する振動が、支持部材と外方部材との間で生じる摩擦力によって減衰されるため、軸部材の回転を一層安定的に支持することが可能となる。
　以上に述べた第１および第２発明に係るフォイル軸受は、ガスタービンのロータや、過給機（ターボチャージャやスーパーチャージャー）のロータ等の支持に好ましく用いることができる。
　以上より、本発明によれば、バックフォイルとして機能する支持部材の製作コストが低減され、さらには支持部材の取り扱い性を容易化したり、支持部材の弾性支持能力（剛性）の調整を容易化したりすることができる。従って、所定の軸受性能を発揮し得るフォイル軸受を低コストに量産することが可能となる。
第１発明の一実施形態に係るフォイル軸受の軸平行断面図である。 図１ａに示すフォイル軸受の軸直交断面図である。 第１発明の他の実施形態に係るフォイル軸受の軸直交断面図である。 第１発明の他の実施形態に係るフォイル軸受の軸平行断面図である。 第１発明の他の実施形態に係るフォイル軸受の軸平行断面図である。 第１発明の他の実施形態に係るフォイル軸受の軸直交断面図である。 第２発明の一実施形態に係るフォイル軸受の軸直交断面図である。 支持部材に加工されるリング状の金属薄板の概略斜視図である。 図６Ａに示す金属薄板にプレス加工を施すことで得られた支持部材の概略斜視図である。 第２発明の他の実施形態に係るフォイル軸受の完成前における軸直交断面図である。 図７Ａ中に示すＸ－Ｘ線矢視断面図である。 図７Ａに示す完成前のフォイル軸受が完成品となった段階における軸直交断面図である。 第２発明の他の実施形態に係るフォイル軸受の軸平行断面図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
　図１Ａおよび図１Ｂに、第１発明の一実施形態に係るフォイル軸受１の軸平行断面図および軸直交断面図をそれぞれ示す。このフォイル軸受１は、例えば、ガスタービンのロータや過給機のロータ等、高温環境下で高速回転する軸部材２を支持するためのものであり、内周に挿入した軸部材２との間に楔状のラジアル軸受隙間Ｃを形成するトップフォイル４と、トップフォイル４の外径側に配置され、トップフォイル４を弾性的に支持する支持部材５と、トップフォイル４および支持部材５を内周に収容した円筒状の外方部材３とを備える。軸部材２の外周面は、凹凸のない平滑な円筒面に形成されている。
　外方部材３は、ソリッド（非多孔質）の金属材料や樹脂材料により周方向で無端の円筒状に形成され、図示しない静止側部材の内周に固定されている。トップフォイル４は、略矩形状をなす金属薄板（薄膜）をその長手方向に沿って丸めることで略円筒状に形成されており、金属薄板としては、ラジアル軸受隙間Ｃにおける圧力分布の変動に応じて弾性変形可能な可撓性を有するものが使用される。トップフォイル４の周方向一端部は、弾性支持部材５の内径面に接着、溶着等の適宜の手段で固定され、トップフォイル４の周方向他端部は、トップフォイル４の周方向一端部の内径面に摺動自在に接触している。トップフォイル４の周方向一端部を支持部材５に固定した状態で、支持部材５の内径面には、トップフォイル４の外径面が摺動可能に接触している。
　支持部材５は、多孔質体、ここでは樹脂の多孔質体（多孔質樹脂）で周方向に無端の円筒状に形成され、圧入、接着、圧入接着、溶着等の適宜の手段で外方部材３の内周に固定される。本実施形態では、支持部材５を外方部材３の内周に軽圧入（外方部材３と支持部材５の相対的な摺動移動が許容される程度の締め代で圧入）することにより、外方部材３の内周に支持部材５が固定されている。支持部材５の内径面および外径面は、双方共に、凹凸のない平滑な円筒面状に形成されている。このような支持部材５は、例えば、気孔形成材を配合した樹脂材料を用いて略完成品形状の中間成形品を射出成形した後、この中間成形品に含まれる気孔形成材を適当な溶媒で除去することにより得られる。なお中間成形品は、射出成形の他、ベース樹脂の材質等に応じて、圧縮成形、押出し成形などの手法を用いて得ることもできる。
　支持部材５（中間成形品）の成形に用いるベース樹脂としては、射出成形や押出し成形等の一般的な成形手法を採用することができ、かつ求められる耐熱性や機械的強度等を満足できるのであれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を問わず使用可能である。ベース樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の汎用プラスチック、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のエンジニアリングプラスチック、およびポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のスーパーエンジニアリングプラスチックから選定された一または複数種混合したものが使用可能である。但し、この種のフォイル軸受１が３００℃程度の高温環境下で用いられることを考慮すると、スーパーエンジニアリングプラスチックの中でも特に高い耐熱性（融点が３００℃以上）や機械的強度を具備するもの、具体的にはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）や熱硬化性ポリイミドをベース樹脂とするのが望ましい。ベース樹脂には、強化材、潤滑剤、導電化材、寸法安定材等の各種充填材を一又は複数種配合することもできる。
　そして、支持部材５（中間成形品）の成形に用いる樹脂材料は、上記のベース樹脂に、ドライブレンド、溶融混錬等、樹脂の混合に一般に使用する混錬法で気孔形成材や充填材を混合させることによって生成される。気孔形成材としては、成形時の融解を防止するため、選定されるベース樹脂の成形温度よりも高い融点を有し、ベース樹脂に配合して中間成形品を成形した後、ベース樹脂を溶解しない溶媒を用いて除去可能なものを使用することができる。この中でも、特に、中間成形品からの除去作業を容易に行い得る水溶性で、また、防錆剤としても機能するアルカリ性化合物からなる気孔形成材を好ましく使用することができる。
　使用可能な気孔形成材としては、安息香酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、セバシン酸ナトリウム、コハク酸ナトリウム、あるいはステアリン酸ナトリウム等に代表される有機アルカリ金属塩や、炭酸カリウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、タングステン酸ナトリウム、三リン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム等に代表される無機アルカリ金属塩等を挙げることができる。この中でも、高融点で、ベース樹脂の選定自由度を高められ、かつ水溶性に優れる安息香酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、セバシン酸ナトリウムが特に好ましい。気孔形成材は一種のみ使用する他、二種以上混合して使用しても良い。
　中間成形品から気孔形成材を除去するための溶媒としては、水の他、水と相溶するアルコール系、エステル系、あるいはケトン系の溶媒を用いることができる。これらの溶媒は、一種のみ使用する他、二種以上を混合して使用することもできる。但し、廃液処理が容易で、かつ安価であることから、気孔形成材の除去溶媒としては水が最も好ましい。
　以上の構成からなるフォイル軸受１において、図１Ｂに示すように、軸部材２に対して図示しない駆動機構から回転駆動力が付与されることによって軸部材２が回転（偏芯回転）すると、軸部材２の外周面とトップフォイル４の内径面との間に楔状のラジアル軸受隙間Ｃが形成され、このラジアル軸受隙間Ｃに形成される流体膜（空気膜）によって軸部材２がラジアル方向に回転自在に非接触支持される。そして、軸部材２の回転中には、ラジアル軸受隙間Ｃにおける圧力分布の変動に応じて（楔状のラジアル軸受隙間Ｃの形成領域が周方向および軸方向で変化するのに応じて）トップフォイル４および支持部材５が弾性変形することにより、ラジアル軸受隙間Ｃの隙間幅が常時適正範囲内に維持（自動調整）される。
　また、トップフォイル４が支持部材５によって弾性的に支持されていること、トップフォイル４の径方向他端部がトップフォイル４の径方向一端部の内径面に対して摺動自在に接触しており、トップフォイル４の拡縮変形が可能であること、さらに支持部材５が外方部材３の内周に軽圧入されており、支持部材５が外方部材３に対して摺動移動可能であること、などの理由から、ラジアル軸受隙間Ｃの隙間幅の自己調整能力が強化されると共に、振動の減衰効果が得られる。そのため、高温・高速回転といった過酷な運転条件でも軸部材２の回転が一層安定的に支持される。
　本発明に係るフォイル軸受１では、トップフォイル４を弾性的に支持する支持部材５を多孔質体（本実施形態では樹脂の多孔質体）で形成した。このようにすれば、支持部材５の多孔質組織を、トップフォイル４を弾性的に支持する弾性支持部として機能させることができる。この場合、従来の支持部材（バックフォイル）のように、適当な材質及び厚みの金属薄板に機械加工や塑性加工を施すことによって複雑形状の弾性支持部を形成せずとも、支持部材５の形成段階で気孔率を調整するだけで支持能力を調整することができる。従って、支持部材５は、トップフォイル４と接する内径面が平滑な円筒面状に形成された単純な円筒形態に形成すれば足りるので、この形状の単純化を通じて支持部材５の生産性を向上することができる。また、形状が単純化される分、支持部材５の取り扱い性が向上する。このように、この実施形態のフォイル軸受１では、支持部材５が、低コストに製作可能で、取り扱い性に優れ、かつ剛性を容易に調整可能なものに置換される。これにより、所定の軸受性能を発揮し得るフォイル軸受１を低コストに提供することが可能となる。
　また、本実施形態では、予め周方向で無端の円筒状に形成された支持部材５を使用しているので、機械作業又は人手作業によって板状の多孔質部材を円筒形態に丸める手間を省略することができる他、個体間（フォイル軸受１相互間）で軸受性能にバラツキが生じ難くなる。
　以上では、気孔形成材を配合した樹脂材料を用いて中間成形品を成形し、この中間成形品に含まれる気孔形成材を適当な溶媒で除去することで樹脂の多孔質体からなる支持部材５を得る場合について説明を行ったが、樹脂の多孔質体からなる支持部材５は、空気や炭酸ガス等を混練した溶融状態の樹脂材料を用いて所定形状に射出成形する（樹脂材料を発泡成形する）ことによって得ることも可能である。また、支持部材５は、所望の剛性を有し、必要とされる弾性支持能力を発揮することができるのであれば、樹脂以外の多孔質体、具体的には金属又はセラミックスの多孔質体で形成することもできる。後述する他の実施形態についても同様である。
　支持部材５を金属の多孔質体で形成する場合には、例えば、発泡剤を混練した金属材料を発泡成形することで得られる発泡金属の多孔質体とすることができる。この場合に使用する金属材料としては、融点が３００℃以上で、加工性に富み、かつ容易に入手することができる一般的なものが好ましく、純金属では銅やニッケル等を挙げることができ、合金ではステンレス鋼やニッケルクロム合金等を挙げることができる。
　また、支持部材５をセラミックスの多孔質体で形成する場合、セラミックス材料としては、特に高融点のアルミナ（酸化アルミニウム）、ジルコニア（二酸化ジルコニウム）等を好ましく使用することができ、セラミックスの多孔質体は、例えば、以下に示す方法を用いて得ることができる。
　まず、所望の気孔率を有し、後述する焼成段階において焼失する紙製もしくは発泡樹脂製の多孔質基材を準備し、この基材に金属アルコキシドの溶液を含浸させる。ここで、金属アルコキシドの溶液は、目的とするセラミックスに対応する金属のアルコキシドに、アルコール、水および酸を加えることで生成される。この溶液において、加える水の量は、金属アルコキシドが部分加水分解する程度の少量に抑える。加える水の量をあまりに多くすると、金属アルコキシドが一気に加水分解・重合し、基材の微小な気孔内に入り込み難い粒径のゾル粒子となるからである。
　金属アルコキシドの溶液を多孔質基材に含浸させる前には、（１）当該溶液の溶媒の沸点直下で還流し、（２）多孔質基材をアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属を含まない界面活性剤により洗浄し、（３）溶液が多孔質基材の微細な気孔内に入り込むように上記溶液を溶媒で希釈する。さらに、多孔質基材に金属アルコキシドの溶液を含浸させた後、これを焼成する前に、多孔質基材の分解温度以上に所定時間保ち、多孔質基材を炭化させる。これらの処理を行った後、金属アルコキシドの溶液を含浸させた多孔質基材を所定温度で焼成すると、多孔質基材は焼失する一方、金属アルコキシドは焼結されてセラミックスとなる。このようにして得られたセラミックスは、多孔質基材の気孔形状や気孔率が反映（転写）された多孔質構造を有する。
　以上では、圧入、接着、圧入接着、溶着等の手段によって支持部材５を外方部材３の内径面に固定する場合について説明を行ったが、外方部材３に対する支持部材５の固定手段はこれに限られない。
　例えば、図２に示すように、外方部材３の内径面に凹部１２を設け、この凹部１２に対して支持部材５の外径面に設けた凸部１１を嵌合させる凹凸嵌合構造によって両者を固定することもできる。この凹凸嵌合構造は、支持部材５の外径面に設けた凹部１２に、外方部材３の内径面に設けた凸部１１を嵌合することによって得ることもできる（図示省略）。また、この凹凸嵌合構造は、外方部材３の内径面に支持部材５を接着、圧入、圧入接着、溶着等で固定する場合にも追加的に採用することができる。なお、このような凹凸嵌合構造は、凸部１１と凹部１２が、周方向のみならず、軸方向でも係合するように形成することもできる。
　また、例えば図３Ａに示すように、外方部材３の軸方向外側に円筒状の挟持部材８をさらに設け、この挟持部材８と外方部材３とで、支持部材５の軸方向端部（図示例では軸方向一端部としているが、軸方向両端部としてもよい）に設けた径方向の突出部１３を軸方向に挟持固定するようにしても良い。この場合、突出部１３は、全周に亘って設けても良いし、周方向一部領域に（扇状に）設けても良い。このような挟持構造を採用すれば、接着や溶着で支持部材５を外方部材３に固定する場合に比べ、固定プロセスを簡便化しつつ、外方部材３の内周から支持部材５が抜脱するのを効果的に防止することができる。この場合、突出部１３は、外方部材３と支持部材５の相対的な摺動移動が許容される程度の力で挟持しても良いし、外方部材３と支持部材５の相対的な摺動移動が許容されないように強固に挟持しても良い。振動の減衰効果を高めたい場合には、外方部材３と支持部材５の相対的な摺動移動が許容される程度の力で突出部１３を挟持するのが望ましい。
　挟持部材８は、トップフォイル４を外方部材３に固定するための部材としても活用することができる。すなわち、図３Ｂに示すようにトップフォイル４の軸方向端部（図示例では軸方向両端部）の周方向一又は複数箇所、あるいは全周に亘って径方向の突出部１３を設け、この突出部１３を挟持部材８と外方部材３とで軸方向に挟持固定することもできる。この場合、トップフォイル４の軸方向両端部に設けた突出部１３により、外方部材３内周からの支持部材５の抜脱を防止することができる。そのため、外方部材３に対する支持部材５の固定方法の選択自由度が増す、というメリットもある。また、図示は省略しているが、支持部材５の軸方向端部、およびトップフォイル４の軸方向端部の双方に径方向の突出部１３を設け、これら突出部１３の双方を、挟持部材８と外方部材３とで軸方向に挟持固定するようにすることもできる。
　また、以上で説明したフォイル軸受１においては、周方向で無端の円筒状に形成された支持部材５を用いているが、フォイル軸受１の生産性の低下が問題とならないのであれば、支持部材５は、図４に示すように、板状に形成した多孔質部材を丸めることで円筒形態としたもの（周方向で有端の円筒状に形成されたもの）を用いることも可能である。この場合、支持部材５の周方向一端部と周方向他端部とは、切れ目９が形成されるように周方向に離隔配置しても良い（図４を参照）し、相互に当接するように配置（図示省略）しても良い。
　また、以上で説明したフォイル軸受１において、多孔質体からなる支持部材５の内部気孔には、潤滑油を含浸させることも可能である。このようにすれば、トップフォイル４と支持部材５が摺動接触する際に、支持部材５の表面開孔から滲み出す潤滑油によりトップフォイル４と支持部材５間での摩耗を抑制あるいは防止することができる。
　以上で説明したフォイル軸受１は、軸部材２を回転側、外方部材３、トップフォイル４および支持部材５を静止側としたものであるが、以上で述べた構成は、軸部材２を静止側、外方部材３等を回転側としたフォイル軸受１にも好ましく適用し得る。
　図５に、第２発明の一実施形態に係るフォイル軸受２１の軸直交断面図を概念的に示す。同図に示すフォイル軸受２１は、例えば、ガスタービンのロータや過給機のロータ等、高温環境下で高速回転する軸部材２２を回転自在に支持するためのものであり、内周に挿入した軸部材２２との間に楔状のラジアル軸受隙間Ｃを形成するトップフォイル２４と、トップフォイル２４の外径側に配置された支持部材２５と、トップフォイル２４および支持部材２５を内周に収容した円筒状の外方部材２３とを主要な構成部材として備える。軸部材２２の外周面は、凹凸のない平滑な円筒面に形成されている。なお、実際のラジアル軸受隙間Ｃの隙間幅は数十μｍ程度の微小なものであるが、理解の容易化のため、図５においてはラジアル軸受隙間Ｃの隙間幅を誇張して描いている。
　外方部材２３は、ソリッド（非多孔質）の金属材料や樹脂材料により周方向で無端の円筒状に形成され、図示しない静止側部材の内周に固定されている。トップフォイル２４は、略矩形状をなし、曲げに対して剛性の低い可撓性を有する金属薄板（薄膜）を丸めることにより、周方向で有端の円筒状に形成されている。
　支持部材２５は、図６Ｂにも示すように、外方部材２３の内周面２３ａに沿う円弧状の取付け部２５ａと、取付け部２５ａよりも内径側に膨出し、トップフォイル２４を弾性的に支持する断面半円状の弾性支持部２５ｂとが周方向に交互に設けられた、周方向で無端の筒状体からなる。この支持部材２５は、図６Ａに示すようなリング状の金属薄板２５’を完成品形状に対応した金型に沿って塑性変形させる（絞り込む）ことによって成形された金属のプレス成形品とされる。
　本実施形態では、支持部材２５の外径面（取付け部２５ａの外径面）を外方部材２３の内周面２３ａに軽圧入（外方部材２３と支持部材２５の相対的な摺動移動が許容される程度の締め代で圧入）することにより、外方部材２３の内周に支持部材２５が固定されている。また、トップフォイル２４の周方向一端部は、支持部材２５の内径面（図示例では、一の弾性支持部２５ｂの頂部）に接着、溶着等の適宜の手段で固定されており、トップフォイル２４の周方向他端部は、トップフォイル２４の周方向一端部の内径面に摺動自在に接触している。トップフォイル２４の周方向一端部を支持部材２５に固定した状態で、支持部材２５の各弾性支持部２５ｂ（但し、図１においては、トップフォイル２４の周方向一端部が固定された弾性支持部２５ｂの反時計回り側に隣接した弾性支持部２５ｂを除く）の頂部には、トップフォイル２４の外径面が摺動可能に接触している。そして、外方部材２３に支持部材２５が固定されると共に、支持部材２５にトップフォイル２４が固定されたアセンブリの内周に軸部材２を挿入することで、図５に示すフォイル軸受２１が得られる。
　以上の構成において、図示しない駆動機構から軸部材２２に回転駆動力が付与されることによって軸部材２２が回転（偏芯回転）すると、軸部材２２の外周面とトップフォイル２４の内径面との間に楔状のラジアル軸受隙間Ｃが形成され、このラジアル軸受隙間Ｃに形成される流体膜（空気膜）によって軸部材２２がラジアル方向に回転自在に非接触支持される。軸部材２２の回転中には、トップフォイル２４が有する可撓性により、トップフォイル２４の内径面（軸受面）が、トップフォイル２４に作用する荷重の変化、軸部材２２の回転速度の変化および周辺温度の変化等に応じて任意に変形するため、ラジアル軸受隙間Ｃの隙間幅が運転条件に応じた適切幅に自動調整される。このような隙間幅の自動調整機能により、軸部材２２の回転が安定的に支持される。
　また、トップフォイル２４が支持部材２５の弾性支持部２５ｂによって弾性的に支持されていること、トップフォイル２４の径方向他端部がトップフォイル２４の径方向一端部の内径面に対して摺動自在に接触しており、トップフォイル２４の拡縮変形が可能であること、さらに支持部材２５の取付け部２５ａが外方部材２３の内周面２３ａに軽圧入されており、支持部材２５が外方部材２３に対して摺動移動可能であること、などの理由から、ラジアル軸受隙間Ｃの隙間幅の自己調整能力が強化されると共に、振動の減衰効果が得られる。そのため、高温・高速回転といった過酷な運転条件でも軸部材２２の回転が一層安定的に支持される。なお、支持部材２５の弾性支持能力は、支持部材２５を構成する金属薄板の肉厚・材質、弾性支持部２５ｂの形状等を変更することで任意に調整することができる。すなわち、弾性支持部２５ｂ、ひいては支持部材２５の形状は図示例のものに限定されるわけではなく、金属のプレス加工あるいは後述する溶融材料の射出成形で成形可能であれば、要求される弾性支持能力等に応じて適宜変更可能である。
　そして、第２発明に係るフォイル軸受２１においては、支持部材２５を、周方向で無端の筒状体で構成したことから、機械作業又は人手作業で矩形状の金属薄板を筒状に丸めることによって完成品としての支持部材（バックフォイル）を得ていた従来構成に比べ、フォイル軸受２１の製造工程を簡略化することができる。また、完成品としての支持部材２５相互間で、形状的・寸法的な差異が生じる可能性を効果的に低減することができる分、フォイル軸受２１相互間で軸受性能にバラツキが生じ難くなる。従って、所望の軸受性能を具備したフォイル軸受２１を低コストに製作することができる。特に、支持部材２５を金属のプレス成形品としたことから、筒状形態の支持部材２５を得るのと同時に、トップフォイル２４を弾性的に支持する弾性支持部２５ｂ等を型成形することができる。そのため、支持部材２５、ひいてはフォイル軸受２１の製造コストを低廉化する上で一層有効となる。
　以上では、支持部材２５の取付け部２５ａを外方部材２３の内周面２３ａに軽圧入し、支持部材２５と外方部材２３の相対的な摺動移動を許容したことによって、振動の減衰効果やラジアル軸受隙間Ｃの隙間幅の自動調整能力の向上効果を得るようにしたが、同様の効果は、例えば、外方部材２３の内周面２３ａに軽圧入した支持部材２５（取付け部２５ａ）のうち、一部の取付け部２５ａを接着や溶着等の手段で外方部材２３の内周面２３ａに固定した場合にも得ることができる。なお、トップフォイル２４を支持部材２５の弾性支持部２５ｂで弾性的に支持した構造等によって、ラジアル軸受隙間Ｃの隙間幅の自己調整能力や振動の減衰効果が十分に確保されるのであれば、圧入、接着、圧入接着、溶着等の手段により、支持部材２５と外方部材３の相対的な摺動移動が許容されないように両者を強固に固定しても良い。
　外方部材２３に対する支持部材２５の固定方法は、外方部材２３の内周から支持部材２５が抜脱するのを防止することができるのであれば、上記のものに限られない。
　例えば、図示は省略するが、互いに対向する外方部材２３の内周面２３ａおよび支持部材２５の外径面のうち、何れか一方に設けた凹部に、他方に設けた凸部を嵌合させるいわゆる凹凸嵌合構造によって外方部材２３と支持部材２５を固定することもできる。支持部材２５が、図１等に示すように、円弧状の取付け部２５ａと、取付け部２５ａよりも内径側に膨出した断面半円状の弾性支持部２５ｂとを周方向で交互に配した凹凸形状を有するものである場合、外方部材２３の内周面２３ａに取付け部２５ａを嵌合可能な凹部を設ける、あるいは、弾性支持部２５ｂの外径側に画成される間隙部の所定位置まで嵌入可能な凸部を外方部材２３の内周面２３ａに設けることによって凹凸嵌合構造を構成することができる。凹凸嵌合構造は、外方部材２３の内周面に支持部材２５を接着、圧入、圧入接着、溶着等で固定する場合にも追加的に採用することができる。
　また、例えば図７Ａ，図７Ｂに示すように、支持部材２５の軸方向端部の周方向一又は複数箇所（図示例では軸方向一端部の周方向三箇所）に径方向の突出部２６を設け、この突出部２６を、図７Ｃに示すように、外方部材３の端面と外方部材３の軸方向外側に設けた円筒状の挟持部材２８とで軸方向に挟持固定するようにしても良い。突出部２６は、周方向の一又は複数箇所に設ける他、支持部材２５の軸方向端部の全周に亘って設けることもできる（図示省略）。このような挟持構造を採用すれば、接着や溶着で支持部材２５を外方部材２３に固定する場合に比べ、固定プロセスを簡便化しつつ、外方部材２３の内周から支持部材２５が抜脱するのを効果的に防止することができる。この場合、突出部２６は、外方部材２３と支持部材２５の相対的な摺動移動が許容される程度の力で挟持しても良いし、外方部材２３と支持部材２５の相対的な摺動移動が許容されないように強固に挟持しても良い。但し、振動の減衰効果を高める観点から言えば、外方部材２３と支持部材２５の相対的な摺動移動が許容される程度の力で突出部２６を挟持するのが望ましい。
　挟持部材２７は、トップフォイル２４を外方部材２３に固定するための部材としても活用することができる。すなわち、図８に示すようにトップフォイル２４の軸方向端部（図示例では軸方向両端部）の周方向一又は複数箇所、あるいは全周に亘って径方向の突出部２６を設け、この突出部２６を挟持部材２７と外方部材２３とで軸方向に挟持固定することもできる。この場合、トップフォイル２４の軸方向両端部に設けた突出部２６により、外方部材２３内周からの支持部材２５の抜脱を防止することができる。そのため、外方部材２３に対する支持部材２５の固定方法の選択自由度が増す、というメリットもある。また、図示は省略しているが、支持部材２５の軸方向端部、およびトップフォイル２４の軸方向端部の双方に径方向の突出部２６を設け、これら突出部２６の双方を、挟持部材２７と外方部材２３とで軸方向に挟持固定するようにすることもできる。
　以上では、リング状の金属薄板２５’にプレス加工（絞り加工）を施すことによって周方向で無端の筒状体からなる支持部材２５を得るようにしたが、支持部材２５は、溶融材料の射出成形品とすることもできる。この場合、支持部材２５は、求められる機械的強度や耐熱性を満足し、フォイル軸受２１の使用環境下でトップフォイル２４を適切に弾性支持することができるものであれば、例えば、溶融樹脂の射出成形品、アルミニウムやマグネシウム等に代表される低融点金属の射出成形品、ＭＩＭ成形品、あるいはＣＩＭ成形品の何れで構成しても構わない。
　但し、支持部材２５を溶融樹脂の射出成形品とする場合には、特に耐熱性の観点から適当なベース樹脂を選択する必要がある。すなわち、射出成形に用い得るベース樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の汎用プラスチック、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のエンジニアリングプラスチック、およびポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のスーパーエンジニアリングプラスチックから選定された一または複数種混合したものを使用することができるが、本実施形態に係るフォイル軸受２１が前述のように３００℃程度の高温環境下で用いられることを考慮すると、スーパーエンジニアリングプラスチックの中でも特に高い耐熱性（融点が３００℃以上）を具備するもの、具体的にはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）や熱硬化性ポリイミドをベース樹脂とするのが望ましい。ベース樹脂には、強化材、潤滑剤、導電化材、寸法安定材等の各種充填材を一又は複数種配合することができる。
　以上で説明したフォイル軸受２１は、軸部材２２を回転側、外方部材２３（さらに、トップフォイル２４および支持部材２５）を静止側としたものであるが、第２発明は、軸部材２２を静止側、外方部材２３を回転側としたフォイル軸受２１にも好ましく適用することができる。但しこの場合、トップフォイル２４および支持部材２５が回転側となるので、遠心力によるトップフォイル２４および支持部材２５の変形を加味して両部材の設計（材質、肉厚、形状等の選択）を行う必要がある。
　以上では、圧力発生流体（潤滑流体）として空気を用いるフォイル軸受１，２１に本発明を適用したが、本発明は、圧力発生流体として潤滑油を用いるフォイル軸受１，２１にも好ましく適用することができる。
１　　　　フォイル軸受
２　　　　軸部材
３　　　　外方部材
４　　　　トップフォイル
５　　　　支持部材
８　　　　挟持部材
１１　　　凸部
１２　　　凹部
１３　　　突出部
２１　　　フォイル軸受
２２　　　軸部材
２３　　　外方部材
２４　　　トップフォイル
２５　　　支持部材
２６　　　突出部
２７　　　挟持部材
Ｃ　　　　ラジアル軸受隙間

Claims (12)

  1. 　可撓性を有し、内周に挿入した軸部材との間に楔状のラジアル軸受隙間を形成するトップフォイルと、トップフォイルの外径側に配置され、トップフォイルを弾性的に支持する支持部材と、トップフォイルおよび支持部材を内周に収容した円筒状の外方部材とを備え、ラジアル軸受隙間に生じた流体膜で軸部材と外方部材の相対回転を支持するフォイル軸受において、
    　支持部材を、多孔質体で形成したことを特徴とするフォイル軸受。
  2. 　支持部材を、樹脂、金属又はセラミックスの多孔質体で形成した請求項１に記載のフォイル軸受。
  3. 　支持部材が、周方向で無端の円筒状に形成された請求項１に記載のフォイル軸受。
  4. 　支持部材の内部気孔に潤滑油を含浸させてなる請求項１に記載のフォイル軸受。
  5. 　可撓性を有し、内周に挿入した軸部材との間に楔状のラジアル軸受隙間を形成するトップフォイルと、トップフォイルの外径側に配置され、トップフォイルを弾性的に支持する支持部材と、トップフォイルおよび支持部材を内周に収容した円筒状の外方部材とを備え、ラジアル軸受隙間に生じた流体膜で軸部材と外方部材の相対回転を支持するフォイル軸受において、
    　支持部材を、周方向で無端の筒状体で構成したことを特徴とするフォイル軸受。
  6. 　支持部材が、金属のプレス成形品である請求項５に記載のフォイル軸受。
  7. 　支持部材が、溶融材料の射出成形品である請求項５に記載のフォイル軸受。
  8. 　外方部材と支持部材の何れか一方に設けた凹部に、他方に設けた凸部を嵌合することにより外方部材と支持部材を固定した請求項１又は５に記載のフォイル軸受。
  9. 　トップフォイルおよび支持部材の少なくとも一方の軸方向端部に径方向の突出部を設け、この突出部を、外方部材と、外方部材の軸方向外側に配置した挟持部材とで軸方向に挟持固定した請求項１又は５に記載のフォイル軸受。
  10. 　支持部材の少なくとも一部が外方部材と摺動可能な状態で、支持部材を外方部材に固定した請求項１又は５に記載のフォイル軸受。
  11. 　ガスタービンのロータの支持に使用される請求項１又は５に記載のフォイル軸受。
  12. 　過給機のロータの支持に使用される請求項１又は５に記載のフォイル軸受。
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