WO2014027635A1

WO2014027635A1 - ラジアルフォイル軸受

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Publication number: WO2014027635A1
Application number: PCT/JP2013/071791
Authority: WO
Inventors: 直陸大森
Original assignee: 株式会社Ihi
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2014-02-20
Also published as: EP2886888A4; US9551375B2; KR101616548B1; JP5929626B2; CN104520598A; CA2881803C; CA2881803A1; JP2014037857A; CN104520598B; KR20150031338A; US20150159689A1; EP2886888A1; EP2886888B1

Abstract

　このラジアルフォイル軸受（３）は、トップフォイル（１０）と、中間フォイル（１１）と、バックフォイル（１２）と、トップフォイル（１０）、中間フォイル（１１）、及びバックフォイル（１２）を収容する軸受ハウジング（１３）と、を備える。トップフォイル（１０）は、一方の辺に形成された凸部（１６ａ）と凹部（１７ａ）とからなる第１の凹凸部（１８ａ）と、他方の辺に形成された凹部（１７ｂ）と凸部（１６ｂ）とからなる第２の凹凸部（１８ｂ）とを有する矩形状の金属箔が、第１の凹凸部（１８ａ）と第２の凹凸部（１８ｂ）とが重なるように円筒状に巻かれて構成されている。また、軸受ハウジング（１３）側に引き出された第１の凹凸部（１８ａ）および第２の凹凸部（１８ｂ）の各凸部（１６ａ，１６ｂ）が、軸受ハウジング（１３）の係合溝（１４）に係合している。

Description

ラジアルフォイル軸受

　本発明は、ラジアルフォイル軸受に関する。
　本願は、２０１２年８月１４日に日本に出願された特願２０１２－１７９７７６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　従来、高速回転体用の軸受として、回転軸を取り囲むように装着されて用いられるラジアル軸受が知られている。このようなラジアル軸受としては、軸受面を形成する薄板状のトップフォイルと、このトップフォイルを弾性的に支持するバックフォイルと、前記トップフォイル及び前記バックフォイルを収容する円筒状の軸受ハウジングと、を備えたラジアルフォイル軸受がよく知られている。ラジアルフォイル軸受のバックフォイルとしては、薄板を波板状に成形したバンプフォイルが主として用いられている。

　また、一部のフォイル軸受では、「フォイル間摩擦による減衰効果の向上」や「トップフォイルの剛性の補強」などを目的として、トップフォイルとバックフォイルとの間に中間フォイルを挿入している（例えば、特許文献１参照）。

　このようなラジアルフォイル軸受にあっては、通常、トップフォイルやバンプフォイルが軸受ハウジングから脱落するのを防止するため、その一端部(止端部)がスポット溶接によって軸受ハウジングに直接、あるいはスペーサを介して間接的に固定されている。また、中間フォイルも、通常はトップフォイルと同様に軸受ハウジングの全周に亘って配置され、その一端部が溶接によって軸受ハウジングに固定されている。
　また、特許文献２では、溶接を用いることなく、トップフォイルの両端（周方向での両端）をそれぞれハウジング内壁の止め壁に突き当てるようにして係止させて、固定している。

米国特許第５９０２０４９号明細書日本国特開２００６－５７８２８号公報

　しかし、トップフォイルを溶接すると、入熱があるためトップフォイルに歪みが生じる可能性が高い。同様に、中間フォイルを溶接しても、トップフォイルを歪ませる可能性が高くなる。すなわち、溶接によって中間フォイルに歪みが生じると、この上に配置されるトップフォイルにも中間フォイルの歪みが反映され、トップフォイルに歪みが生じる場合がある。また、トップフォイルと中間フォイルとを重ねて一括して溶接する場合にも、やはり下地となる中間フォイルの歪みがトップフォイルに反映され、トップフォイルの歪み量が大きくなる可能性がある。

　また、溶接に代えて機械的に固定を行うべく、トップフォイルの一端部（止端部）を曲げ加工した構造も知られている。しかし、その場合には、曲げ加工によってトップフォイルに歪みが生じる場合がある。さらに、前記特許文献２では、トップフォイルの両端を止め壁に突き当てているため、トップフォイルにその両端部から中心部に向かう反力が加えられ、歪みが生じる場合がある。

　回転軸の回転によってこの回転軸とトップフォイルとの間に形成されるフォイル軸受の流体潤滑膜の厚さは、１０μｍ程度と非常に薄い。このため、トップフォイルに少しでも歪みが生じると、軸受の負荷能力や動特性(剛性と減衰性能)に影響が及び、設計通りの性能が得られなくなる可能性がある。

　また、一端部(止端部)をスポット溶接によって軸受ハウジングに固定する一般的なトップフォイルでは、その両端付近(止端側と自由端側)が軸受ハウジングの内周面を構成する曲面になじみ難く、平面に近い状態になる場合がある。すると、平面に近いこれらの部位では回転軸を締め付ける力（局所的なプリロード）が発生し、その結果、始動トルクが高くなったり、運転中の発熱が設定以上に大きくなったりするなどの不都合が起こる場合がある。

　また、前記特許文献２では、前記反力によってトップフォイルに歪みが生じる場合があるため、トップフォイルが軸受ハウジングの内周面に沿って真円に近い形状になることなく、歪みによって部分的に平面部を有する多角形に近い形状になる場合がある。すると、平面部に近い部位が回転軸に対して強く当接することにより、回転軸を締め付ける力（局所的なプリロード）が発生し、始動トルクが高くなったり、運転中の発熱が設定以上に大きくなったりする可能性がある。

　このような回転軸を締め付ける力（局所的なプリロード）を小さくするには、例えばトップフォイルの両端付近を支えているバンプフォイル（バックフォイル）の山を無くす方法が考えられる。しかし、バンプフォイルの山を無くすと、山を無くした部位における回転軸の支持剛性が大幅に下がる場合がある。このため、衝撃荷重などによって回転軸がこの部位に向かって動こうとしたときに抑制が効かず、回転軸に設けられたインペラなどの回転部分が静止部（ハウジング）と接触を起こす可能性が高い。
　また、前記部位における回転軸の支持剛性を下げ過ぎないようにするには、バンプフォイルにおける前記部位の１山のみを低くする方法が考えられる。しかし、低くする量が数１０μm程度と小さいため、その製作は極めて困難である。

　本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、トップフォイルに生じる歪みを充分に少なくして軸受の負荷能力や動特性(剛性と減衰性能)について設計通りの良好な性能が得られ、フォイル間摩擦によって減衰効果を向上でき、さらに加工コストを抑えることができるラジアルフォイル軸受を提供することを第１の目的とする。また、回転軸を締め付ける力（局所的なプリロード）が生じるのを防止できるラジアルフォイル軸受を提供することを第２の目的とする。

　本発明の第１の態様によれば、回転軸を取り囲んでこの回転軸を支持するラジアルフォイル軸受は、前記回転軸に対向して配置される円筒状のトップフォイルと、前記トップフォイルの径方向外側に配置される中間フォイルと、前記中間フォイルの径方向外側に配置されるバックフォイルと、前記トップフォイル、前記中間フォイル、及び前記バックフォイルを収容する円筒状の軸受ハウジングと、を備える。前記軸受ハウジングの内周面には、その軸方向に沿って係合溝が形成されている。前記トップフォイルは、一方の辺に形成された凸部と凹部とからなる第１の凹凸部と、前記一方の辺と反対の他方の辺に形成された凹部と凸部とからなる第２の凹凸部とを有する矩形状の金属箔が、前記第１の凹凸部と前記第２の凹凸部とが重なるように円筒状に巻かれて構成されている。前記第１の凹凸部の凸部が、前記第２の凹凸部の凹部を通って前記軸受ハウジング側に引き出されて配置されている。前記第２の凹凸部の凸部が、前記第１の凹凸部の凹部を通って前記軸受ハウジング側に引き出されて配置されている。また、前記軸受ハウジング側に引き出された前記第１の凹凸部および前記第２の凹凸部の各凸部が、前記係合溝に係合している。

　このラジアルフォイル軸受にあっては、第１の凹凸部と第２の凹凸部とを有する金属箔を、前記第１の凹凸部と前記第２の凹凸部とが重なるようにして円筒状に巻き、各凹凸部の凸部をそれぞれ軸受ハウジング側に引き出し、これら引き出した凸部を、軸受ハウジングの内周面に形成した係合溝に係合させている。このため、トップフォイルに対してスポット溶接や曲げ加工を行うことなく、また、両端部から中心部に向かう強い反力をトップフォイルに生じさせることなく、トップフォイルを軸受ハウジング内に収容して固定することができる。したがって、トップフォイルに歪みが生じるのを防止し、トップフォイルの歪みを充分に少なくすることができる。
　また、トップフォイルとバックフォイルとの間に中間フォイルを備えているので、回転軸が回転時において軸振動（自励振動）を起こしても、トップフォイルと中間フォイルとの間、さらには中間フォイルとバックフォイルとの間が互いに滑ることによって生じる摩擦により、減衰効果が得られる。したがって、この減衰効果によって前記の軸振動（自励振動）を抑制し、この軸振動を収まり易くすることができる。さらに、中間フォイルによってトップフォイルの剛性を補強することもできる。

　また、本発明の第２の態様によれば、上記第１の態様において、前記中間フォイルが複数枚重ねられている。
　このようにすれば、複数の中間フォイル間の滑りによる摩擦によって得られる減衰効果をさらに得ることができ、前記の軸振動（自励振動）をより収まり易くすることができる。

　また、本発明の第３の態様によれば、上記第１又は第２の態様において、前記中間フォイルは、少なくとも一方の辺に形成された凸部と凹部とからなる凹凸部を有する矩形状の金属箔から構成され、この凹凸部における凸部が、前記係合溝に係合している。
　このようにすれば、中間フォイルに対してもスポット溶接や曲げ加工を行うことなく、この中間フォイルを軸受ハウジング内に収容して固定することができる。したがって、中間フォイルに歪みが形成されることによってトップフォイルにも歪みが生じるのを防止することができる。

　また、本発明の第４の態様によれば、上記第１～第３のいずれか一つの態様において、前記軸受ハウジングの内周面には、その軸方向に沿って一端から他端に連続する通し溝が形成されている。前記通し溝には、この通し溝をその長さ方向に分割することで前記係合溝を複数形成する固定具が嵌め込まれている。また、前記通し溝と前記固定具とには、前記固定具が前記通し溝の長さ方向に移動するのを規制する規制部が設けられている。
　このようにすれば、通し溝を軸受ハウジングの軸方向に沿って一端から他端に連続して形成しているので、例えば放電ワイヤカット加工によってこの通し溝を容易に形成することができる。
　また、トップフォイルと軸受ハウジングとの間で軸方向のずれが生じた際にも、通し溝が長さ方向に分割されて形成された係合溝に係合する凸部が、この係合溝の端部に規制されてその移動が停止させられることにより、それ以上のずれが防止される。さらに、通し溝と固定具とに、固定具が通し溝の長さ方向に移動するのを規制する規制部が設けられているので、固定具の移動も停止させられている。したがって、トップフォイルが軸受ハウジングから脱落することが確実に防止される。

　また、本発明の第５の態様によれば、上記第４の態様において、前記通し溝の内側面には、前記トップフォイルの凸部の先端部を係止させる係止凹部が、前記通し溝の長さ方向に沿って形成されている。
　このようにすれば、トップフォイルの凸部を係止凹部に係止させることで、この凸部の位置決めとその係止を容易に行うことができ、さらにトップフォイルの組立再現性を高めることができる。

　また、本発明の第６の態様によれば、上記第４又は第５の態様において、前記規制部は、前記軸受ハウジングの両側面において前記通し溝の両端部にそれぞれ連通しつつこの軸受ハウジングの厚さ方向に形成された係止溝と、前記固定具の両端部にそれぞれ形成されて前記係止溝に係止する折曲片と、によって構成されている。
　このようにすれば、通し溝に対してその長さ方向に固定具が移動するのを確実に規制することができ、これによってトップフォイルが軸受ハウジングから脱落することが確実に防止される。また、係止溝の加工についても、例えば放電ワイヤカット加工によって容易に行うことができる。

　また、本発明の第７の態様によれば、上記第１～第６のいずれか一つの態様において、前記トップフォイルには、前記一方の辺と前記他方の辺とに、これらの間の中央部に比べて薄厚な薄肉部が形成されている。
　このようにすれば、トップフォイルの両端部が弾性変形し易くなり、この両端部において回転軸を締め付ける力（局所的なプリロード）が生じるのが抑制される。

　また、本発明の第８の態様によれば、上記第７の態様において、前記薄肉部の、前記回転軸に対向する面と反対の面は、前記中央部の、前記回転軸に対向する面と反対の面より凹んだ状態に形成されている。
　このようにすれば、この薄肉部における回転軸に対向する面と反対の面と、その外周面側に位置するバックフォイルとの間に隙間が形成される。このため、この薄肉部において回転軸を締め付ける力（局所的なプリロード）が生じるのが確実に防止される。

　本発明のラジアルフォイル軸受によれば、トップフォイルに歪みが生じるのを防止でき、トップフォイルの歪みが充分に少なくなる。このため、軸受の負荷能力や動特性(剛性と減衰性能)について、設計通りの良好な性能を得ることができる。
　また、中間フォイルを備えているので、この中間フォイルと他のフォイルとの間の滑りによる摩擦によって減衰効果が得られることにより、回転軸の軸振動（自励振動）を収まり易くすることができ、さらに、中間フォイルによってトップフォイルの剛性を補強することもできる。したがって、軸受の動特性(剛性と減衰性能)を充分に高めることができる。

本発明に係るラジアルフォイル軸受が適用されるターボ機械の一例を示す模式図である。本発明の第１実施形態におけるラジアルフォイル軸受の側面図である。図２Ａにおける軸受ハウジングのＡ－Ａ線矢視断面図である。トップフォイルの展開図である。トップフォイルの展開側面図である。中間フォイルの展開図である。中間フォイルの展開側面図である。第１実施形態の変形例におけるラジアルフォイル軸受の側面図である。中間フォイルの展開図である。第１実施形態の変形例におけるラジアルフォイル軸受の側面図である。中間フォイルの展開図である。本発明の第２実施形態におけるラジアルフォイル軸受の側面図である。図６Ａにおける軸受ハウジングのＢ－Ｂ線矢視断面図である。トップフォイルの展開図である。トップフォイルの展開側面図である。本発明の第３実施形態におけるラジアルフォイル軸受の側面図である。軸受ハウジングの内周面の要部を示す模式図である。図７Ａに示したラジアルフォイル軸受の要部分解斜視図である。通し溝に固定具が嵌合している状態を示す平面図である。通し溝に固定具が嵌合している状態を示す側断面図である。ラジアルフォイル軸受の要部分解斜視図である。図７ＡのＣ－Ｃ線矢視断面図である。図２Ａの要部を平坦化して模式的に示す側面図である。図１０ＡのＤ－Ｄ線矢視図である。図７Ａの要部拡大図である。本発明の第４実施形態におけるトップフォイルの展開図である。トップフォイルの展開側面図である。中間フォイルの展開図である。中間フォイルの展開側面図である。通し溝に固定具が嵌合している状態を示す平面図である。通し溝に固定具が嵌合している状態を示す側断面図である。バックフォイルの構造の変形例におけるラジアルフォイル軸受の要部分解斜視図である。ラジアルフォイル軸受の要部断面図である。

　以下、図面を参照して本発明のラジアルフォイル軸受を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

　図１は、本発明のラジアルフォイル軸受が適用されるターボ機械の一例を示す側面図である。図１中符号１は回転軸、符号２は回転軸の先端部に設けられたインペラ、符号３は本発明に係るラジアルフォイル軸受である。なお、図１では省略してラジアルフォイル軸受を一つのみ記載しているが、通常は回転軸１の軸方向にラジアルフォイル軸受が二つ設けられて、回転軸１の支持構造が構成される。したがって、本実施形態においても図示しないがラジアルフォイル軸受３が二つ設けられている。

　回転軸１には、インペラ２が形成された側にスラストカラー４が固定されており、このスラストカラー４の両側には、このスラストカラー４に対向してスラスト軸受５がそれぞれ配置されている。
　また、インペラ２は静止側となるハウジング６内に配置されており、ハウジング６との間にチップクリアランス７を有している。
　また、回転軸１には、スラストカラー４より中央側に、ラジアルフォイル軸受３が回転軸１を取り囲むように装着されている。

「第１実施形態」
　図２Ａ，２Ｂは、このような構成のターボ機械に適用されたラジアルフォイル軸受の第１実施形態を示す模式図である。この第１実施形態のラジアルフォイル軸受３は、図２Ａに示すように回転軸１を取り囲んで回転軸１を支持する円筒状の装置である。ラジアルフォイル軸受３は、回転軸１に対向して配置される円筒状のトップフォイル１０と、トップフォイル１０の径方向外側に配置される中間フォイル１１と、中間フォイル１１の径方向外側に配置されるバックフォイル１２と、バックフォイル１２の径方向外側に配置される軸受ハウジング１３とを備えて構成されている。

　軸受ハウジング１３は、ラジアルフォイル軸受３の最外部を構成する金属製で円筒状の部材であり、内部にバックフォイル１２、中間フォイル１１、トップフォイル１０を収容している。この軸受ハウジング１３には、その内周面に、軸受ハウジング１３の軸方向に沿って複数の係合溝１４が形成されている。すなわち、軸受ハウジング１３の内周面を示す図２Ｂに示すように、軸受ハウジング１３の内周面には、軸受ハウジング１３の軸方向の全長に渡って第１係合溝１４ａが形成されている。また、第１係合溝１４ａの隣（周方向での隣）には、軸受ハウジング１３の軸方向の全長に渡って形成されることなく、その一部のみに、第２係合溝１４ｂが形成されている。

　本実施形態においては、第１係合溝１４ａの隣に位置する同一直線上に、二つの第２係合溝１４ｂが形成されている。これら第２係合溝１４ｂのうちの一方は、軸受ハウジング１３の一方の側端（軸方向での一方の端）から中心側に向かって延びて形成されており、他方は、軸受ハウジング１３の他方の側端から中心側に向かって延びて形成されている。したがって、これら第２係合溝１４ｂは、軸受ハウジング１３の中心側において互いに連通しておらず、これら第２係合溝１４ｂの中心側には、これらの溝の中心側を塞ぐ土手部１５がそれぞれ形成されている。なお、係合溝１４ａ、１４ｂの深さ（径方向での深さ）は、０．１ｍｍ～数ｍｍ程度とされる。

　図２Ａに示すようにバックフォイル１２は、フォイル（薄板）で形成されて中間フォイル１１及びトップフォイル１０を弾性的に支持する部材である。このようなバックフォイル１２としては、例えばバンプフォイルや、日本国特開２００６－５７６５２号公報や日本国特開２００４－２７０９０４号公報などに記載されているスプリングフォイル、日本国特開２００９－２９９７４８号公報などに記載されているバックフォイルなどが用いられる。本実施形態では、バックフォイル１２としてバンプフォイルを用いている。ただし、前記のスプリングフォイルやバックフォイルを、本発明のバックフォイルとして用いてもよい。

　バックフォイル１２（バンプフォイル）は、図２Ａに示すようにフォイル（薄板）が波板状に成形され、さらに軸受ハウジング１３の内周面に沿って円筒状に形成されている。本実施形態においては、このバックフォイル１２はその両端部間を周方向で所定間隔あけた状態に配設されている。すなわち、このバックフォイル１２は、軸受ハウジング１３の内周面上を、係合溝１４（１４ａ）、１４（１４ｂ）上及びこれらの間を覆うことなく、その他の面上のみを覆って配置されている。

　また、波板状に成形されたバックフォイル１２は、ラジアルフォイル軸受３の周方向に沿って、軸受ハウジング１３と接する谷部と、中間フォイル１１に接する山部とを交互に形成している。これによってバックフォイル１２は、特に中間フォイル１１に接する山部により、中間フォイル１１を介してトップフォイル１０を弾性的に支持している。また、ラジアルフォイル軸受３の軸方向に、山部や谷部によって構成される流体の通路を形成している。
　なお、このバックフォイル１２（バンプフォイル）は、本実施形態では従来と同様に、スポット溶接等によって軸受ハウジング１３に固定されている。

　トップフォイル１０は、バックフォイル（バンプフォイル）１２の内面に沿って円筒状に巻かれて構成されている。トップフォイル１０には、一方の端部側（周方向での一方の端部）に形成された凸部１６ａと、他方の端部側に形成された凸部１６ｂとが、それぞれ軸受ハウジング１３に形成された係合溝１４に係合するよう配設されている。このトップフォイル１０は、その展開図である図３Ａに示すように、軸受周方向を長辺とし、軸受長方向を短辺とする矩形状の金属箔が、その側面図である図３Ｂ中の矢印方向（長辺の長さ方向：軸受周方向）に円筒状に巻かれて形成された部材である。

　このトップフォイル１０には、図３Ａに示したように、一方の辺（短辺）に形成された一つの凸部（トップフォイル凸部）１６ａと二つの凹部（トップフォイル凹部）１７ａとを有してなる第１の凹凸部（第１のトップフォイル凹凸部）１８ａが形成され、前記一方の辺（短辺）と反対の他方の辺（短辺）に形成された二つの凸部（トップフォイル凸部）１６ｂと一つの凹部（トップフォイル凹部）１７ｂとを有してなる第２の凹凸部（第２のトップフォイル凹凸部）１８ｂが形成されている。第２の凹凸部１８ｂの凹部１７ｂは第１の凹凸部１８ａの凸部１６ａに対応して形成され、第１の凹凸部１８ａの凹部１７ａは第２の凹凸部１８ｂの凸部１６ｂに対応して形成されている。

　中間フォイル１１は、図２Ａに示すようにバックフォイル（バンプフォイル）１２とトップフォイル１０との間に配置されており、トップフォイル１０と同様にバックフォイル（バンプフォイル）１２の内面に沿って円筒状に巻かれて形成されている。本実施形態では、この中間フォイル１１にも、一方の端部（周方向での一方の端部）に凸部１９ａが形成され、他方の端部に凸部１９ｂが形成されており、これら凸部１９ａ、１９ｂは、それぞれ係合溝１４（１４ａ，１４ｂ）に係合している。

　この中間フォイル１１は、その展開図である図３Ｃに示すように、軸受周方向を長辺とし、軸受長方向を短辺とする矩形状の金属箔が、その側面図である図３Ｄ中の矢印方向（長辺の長さ方向：軸受周方向）に円筒状に巻かれて、形成された部材である。すなわち、この中間フォイル１１は、その展開した平面形状がトップフォイル１０と同一に形成されている。ただし、厚さについては、後述するようにトップフォイル１０より充分に薄く形成されている。

　この中間フォイル１１には、図３Ｃに示したように、一方の辺（短辺）に形成された一つの凸部（中間フォイル凸部）１９ａと二つの凹部（中間フォイル凹部）２０ａとを有してなる第１の凹凸部（第１の中間フォイル凹凸部、凹凸部）２１ａが形成され、前記一方の辺（短辺）と反対の他方の辺（短辺）に形成された二つの凸部（中間フォイル凸部）１９ｂと一つの凹部（中間フォイル凹部）２０ｂとを有してなる第２の凹凸部（第２の中間フォイル凹凸部、凹凸部）２１ｂが形成されている。第２の凹凸部２１ｂの凹部２０ｂは第１の凹凸部２１ａの凸部１９ａに対応して形成され、第１の凹凸部２１ａの凹部２０ａは第２の凹凸部２１ｂの凸部１９ｂに対応して形成されている。

　これら中間フォイル１１とトップフォイル１０とは、互いに重ねられ、さらに図２Ａに示すように中間フォイル１１が径方向外側（バックフォイル１２側）、トップフォイル１０が径方向内側（回転軸１側）となるように円筒状に巻かれている。また、トップフォイル１０の第１の凹凸部１８ａと第２の凹凸部１８ｂとが重ねられ、かつ、中間フォイル１１の第１の凹凸部２１ａと第２の凹凸部２１ｂとが重ねられている。その際、トップフォイル１０の第２の凹凸部１８ｂの凹部１７ｂ内、及び中間フォイル１１の第２の凹凸部２１ｂの凹部２０ｂ内を、トップフォイル１０の凸部１６ａと中間フォイル１１の凸部１９ａとが共に通り抜けている。さらに、トップフォイル１０の第１の凹凸部１８ａの凹部１７ａ内、及び中間フォイル１１の第１の凹凸部２１ａの凹部２０ａ内を、トップフォイル１０の凸部１６ｂと中間フォイル１１の凸部１９ｂとが共に通り抜けている。

　このようにして凹部１７ｂ、２０ｂを通り抜けた凸部１６ａ、１９ａ、及び凹部１７ａ、２０ａを通り抜けた凸部１６ｂ、１９ｂは、図２Ａに示すようにそれぞれ軸受ハウジング１３側に引き出され、それぞれの先端部が軸受ハウジング１３の係合溝１４（１４ａ、１４ｂ）に係合させられる。これにより、トップフォイル１０及び中間フォイル１１は、その周方向への移動が規制され、その移動量が僅かとなるように配設されている。

　すなわち、凸部１６ａ、１６ｂ、凸部１９ａ、１９ｂは、その先端が係合溝１４の側壁面や底面に強く突き当てられることなく、近接する程度となるように配設される。したがって、回転軸１の定常運転時には、凸部１６ａ、１６ｂ、凸部１９ａ、１９ｂは係合溝１４から大きな反力を受けないため、トップフォイル１０及び中間フォイル１１はいずれも歪みが生じることが防止される。また、ラジアルフォイル軸受３に回転軸１の軸ぶれなどによる不測の外力が加わった際にも、トップフォイル１０及び中間フォイル１１はいずれも軸受ハウジング１３内を回転することが防止されると共に、軸受ハウジング１３と回転軸１との間から脱落することが防止される。

　つまり、不測の外力が加わった際には、凸部１６ａ、１６ｂ及び凸部１９ａ、１９ｂが係合溝１４の側壁面や底面に係止することにより、これら凸部１６ａ、１６ｂ及び凸部１９ａ、１９ｂが係合溝１４から外れてしまうことが防止される。したがってトップフォイル１０や中間フォイル１１が回転したり、過剰に変形して凸部１６ａ、１６ｂが凹部１７ｂ、１７ａから抜け出たりしてしまう、あるいは凸部１９ａ、１９ｂが凹部２０ｂ、２０ａから抜け出たりしてしまうことにより、トップフォイル１０や中間フォイル１１が軸受ハウジング１３から脱落してしまうことが防止されている。

　また、図２Ｂ中二点鎖線で示すように、特に第２係合溝１４ｂに係合するトップフォイル１０の凸部１６ｂ（及び中間フォイル１１の凸部１９ｂ）は、第２係合溝１４ｂによって軸方向中心側（内側）への移動が規制されている。すなわち、第２係合溝１４ｂには、軸受ハウジング１３の中心側に土手部１５が形成されているため、トップフォイル１０や中間フォイル１１と軸受ハウジング１３との間で軸方向のずれが生じた際にも、二つの凸部１６ｂ（凸部１９ｂ）のいずれかが係合溝１４ｂの土手部１５に当接してこれに規制されるため、その移動が停止させられる。
　また、凸部１６ａ（凸部１９ａ）は、軸方向において二つの凸部１６ｂ（凸部１９ｂ）との間に形成された凹部１７ｂ（凹部２０ｂ）内に挿入されている。このため、トップフォイル１０や中間フォイル１１と軸受ハウジング１３との間で軸方向のずれが生じた際にも、凸部１６ａ（凸部１９ａ）が二つの凸部１６ｂ（凸部１９ｂ）のいずれかに当接してこれに規制されるため、凸部１６ａ（凸部１９ａ）の移動が停止させられる。
　これにより、トップフォイル１０や中間フォイル１１は、軸受ハウジング１３から外に飛び出すことが防止されている。

　また、本実施形態のトップフォイル１０には、図３Ｂに示すように、第１の凹凸部１８ａを形成した部位（一方の辺）と第２の凹凸部１８ｂを形成した部位（他方の辺）とに、これらの間の中央部に比べて薄厚（薄肉）な薄肉部２２が形成されている。これら薄肉部２２は、図２Ａに示すように、トップフォイル１０の外周面（中間フォイル１１側の面）がその中央部の外周面より凹んだ状態となるよう、薄厚化（薄肉化）されて形成されている。

　薄肉部２２を形成するには、例えばエッチング加工によってトップフォイル１０の両端部を、１０μm単位でコントロールして所望の厚さ（薄さ）に形成する。具体的には、軸受ハウジング１３の径φが３５ｍｍ、軸方向長さが３５ｍｍとした場合、トップフォイル１０の厚さを１００μｍ程度とすると、薄肉部２２の厚さが８０μｍ程度となっている。
　このようなエッチング加工では、曲げ加工などに比べてトップフォイル１０に生じる応力が極めて小さく、したがってトップフォイル１０に歪みが生じることもほとんどない。

　また、図３Ｂに示す薄肉部２２の周方向の長さＬは、図２Ａに示すように、周方向に隣り合う二つの係合溝１４の間の長さと、バックフォイル（バンプフォイル）１２の端部の山一つ分までに対応する長さに設定されている。バックフォイル（バンプフォイル）１２は、厚さが１００μｍ程度、山の高さが５００μｍ程度、山のピッチ（隣り合う山の間隔）が３ｍｍ程度に形成される。

　なお、本実施形態では、トップフォイル１０の両端部に薄肉部２２を形成したが、このような薄肉部は、中間フォイル１１に形成してもよく、あるいは、トップフォイル１０に形成することなく中間フォイル１１にのみ形成してもよい。ただし、中間フォイル１１は、例えばその厚さが３０μｍ程度と非常に薄く形成されることが多いため、薄肉部を形成する余地はほとんど無い場合がある。したがって、本実施形態ではトップフォイル１０にのみ薄肉部２２を形成している。

　このようにトップフォイル１０の両端部に薄肉部２２を形成したことにより、これら両端部（薄肉部２２）は弾性変形し易くなる。したがって、これら両端部は軸受ハウジング１３の内周面を形成する曲面に倣って曲面となり、このトップフォイル１０の径方向外側に配置された中間フォイル１１も同様に曲面となる。これにより、トップフォイル１０は、その両端部においても回転軸１を締め付ける力（局所的なプリロード）をほとんど発生せず、同様に中間フォイル１１も、前記力をほとんど発生しない。

　また、トップフォイル１０の両端部の外周面を、その中央部の外周面より凹んだ状態となるように薄厚化して薄肉部２２を形成しているので、中間フォイル１１を介してその外周面を支持するバックフォイル１２との間において、その端部の一つの山との間に隙間が形成される。これにより、薄肉部２２においては、回転軸１を締め付ける力（局所的なプリロード）が生じるのが確実に防止される。なお、薄肉部２２の周方向の長さＬについては、図２Ａに示した例に代えて、周方向に隣り合う二つの係合溝１４の間の長さと、バックフォイル１２の端部の山三つ分程度までに対応する長さとしてもよい。

　次に、このような構成からなるラジアルフォイル軸受３の作用について説明する。
　回転軸１が停止した状態では、トップフォイル１０は、中間フォイル１１を介したバックフォイル１２によって回転軸１側に付勢されることで回転軸１に密着している。なお、本実施形態では、トップフォイル１０の両端部が薄肉部２２となっているので、これら薄肉部２２では回転軸１を締め付ける力（局所的なプリロード）がほとんど生じない。

　回転軸１を図２Ａ中の矢印Ｐ方向に始動させると、最初は低速で回転を始め、その後徐々に加速して高速で回転する。すると、図２Ａ中矢印Ｑで示すように、トップフォイル１０及び中間フォイル１１の一端（凸部１６ａ側、凸部１９ａ側）とバックフォイル１２の一端との間から周囲の流体が引き入れられ、トップフォイル１０と回転軸１との間に流入する。これにより、トップフォイル１０と回転軸１との間に流体潤滑膜が形成される。

　その際、流体潤滑膜が形成されるまでの過渡状態においては、回転軸１とトップフォイル１０との間に固体摩擦が生じ、これが始動時の抵抗になる。しかし、前記したようにトップフォイル１０の両端部でプリロードが生じなくなっていることや、周囲の流体が流入する側のトップフォイル１０が薄肉部２２となっていて柔らかくなっており、トップフォイル１０と回転軸１との間が開口し易くなっていることにより、回転軸１が始動すると短時間で流体潤滑膜が形成され、回転軸１はトップフォイル１０に対して非接触状態で回転する。

　このようなラジアルフォイル軸受３にあっては、トップフォイル１０の凹部１７ｂ、１７ａから引き出した凸部１６ａ、１６ｂ、及び中間フォイル１１の凹部２０ｂ、２０ａから引き出した凸部１９ａ、１９ｂを、それぞれ軸受ハウジング１３の内周面に形成した係合溝１４（１４ａ，１４ｂ）に係合させている。このため、トップフォイル１０や中間フォイル１１に対してスポット溶接や曲げ加工を行うことなく、また、両端部から中心部に向かう強い反力を生じさせることなく、トップフォイル１０及び中間フォイル１１を軸受ハウジング１３内に収容して固定することができる。したがって、トップフォイル１０に直接歪みが生じるのを防止するとともに、中間フォイル１１に歪みが生じることでこれが反映されてトップフォイル１０に歪みが生じることも防止することができる。よって、トップフォイル１０の歪みを充分に少なくすることができるため、軸受の負荷能力や動特性(剛性と減衰性能)について、設計通りの良好な性能を発揮させることができる。

　また、トップフォイル１０とバックフォイル１２との間に中間フォイル１１を備えているので、回転軸１が回転時において軸振動（自励振動）を起こしたときには、それに伴う膜圧変動がトップフォイル１０から中間フォイル１１を介してバックフォイル１２へ伝達される。その際、トップフォイル１０には荷重変動によって微小な撓み（荷重に応じて変動する）が引き起こされ、これにより、トップフォイル１０と中間フォイル１１との間、さらには中間フォイル１１とバックフォイル１２との間に「滑り」が生じる。この「滑り」が摩擦によるエネルギー散逸を引き起こし、膜圧変動を減衰させる。すなわち、減衰効果が得られる。したがって、この減衰効果によって前記の軸振動（自励振動）を抑制し、この軸振動を収まり易くすることができる。さらに、中間フォイル１１によってトップフォイル１０の剛性を補強することもできる。よって、ラジアルフォイル軸受３の動特性(剛性と減衰性能)を充分に高めることができる。

　また、トップフォイル１０や中間フォイル１１の製造工程については、単にエッチング加工による凹凸部１８ａ、１８ｂ（凹凸部２１ａ、２１ｂ）の形成が増えただけであり、従来のスポット溶接や、歪みを発生させる曲げ加工を無くすことができる。したがって、製作の難易度を低下させ、製造コストを低減化することができる。
　また、軸受ハウジング１３に対するトップフォイル１０や中間フォイル１１の溶接が無いため、溶接不良などによる組立て不良や組立てのバラツキが無くなる。したがって、再現性が高くなり、量産性に優れている。

　また、従来のようにトップフォイルや中間フォイルの一端側を軸受ハウジングにスポット溶接して止端とし、他端側を自由端とした構成では、回転軸を逆回転させた際、トップフォイルや中間フォイルが回転軸に巻き付く場合がある。これに対して本実施形態のラジアルフォイル軸受３は、図２Ａに示すようにほとんど左右対称となっているため、回転軸１の正回転にも逆回転にも共に対応して同等に機能することができる。したがって、回転軸が逆回転する回転機械にも適用可能となる。

　また、トップフォイル１０の両端部に薄肉部２２を形成しているので、トップフォイル１０は、前記したようにこれら両端部においても回転軸１を締め付ける力（局所的なプリロード）が発生しない。したがって、プリロードによって始動トルクが高くなったり、運転中の発熱が設定以上に大きくなったりすることを防止できる。
　また、トップフォイル１０の両端部に薄肉部２２を形成しているので、例えば従来のようにトップフォイルの両端部を軸受ハウジングの内曲面（内周面）になじませるための、熱処理工程等が不要になる。
　さらに、トップフォイル１０の両端部に薄肉部２２を形成したことで、周囲の流体が流入する側のトップフォイル１０の端部(従来型の自由端に相当)が柔らかくなっているため、前記したように周囲の流体がトップフォイル１０と回転軸１との間に流入し易くなる。
　したがって、より低い回転数で流体潤滑膜が形成されるため、始動性が向上する。

　なお、前記第１実施形態では、図３Ａ～３Ｄに示したように中間フォイル１１の展開形状をトップフォイル１０の展開形状と同一に形成し、中間フォイル１１の凸部１９ａ、１９ｂを、トップフォイル１０の凸部１６ａ、１６ｂと共にそれぞれ対応する係合溝１４に係合させている。しかしながら、中間フォイル１１については、例えば図４Ａ、４Ｂに示すように一方の辺（短辺）にのみ一対の凸部１９ｂを形成し、凸部１９ｂを対応する一対の第２係合溝１４ｂにそれぞれ係合させてもよい。その場合、中間フォイル１１と軸受ハウジング１３との間で軸方向のずれが生じた際にも、二つの凸部１９ｂのいずれかが図２Ｂに示した第２係合溝１４ｂの土手部１５に当接してこれに規制されるため、その移動が停止させられる。これにより、中間フォイル１１は軸受ハウジング１３から外に飛び出すことが防止される。

　また、中間フォイル１１については、図５Ａ、５Ｂに示すように両方の辺（短辺）に凹凸部２１ａ、２１ｂを形成することなく、両方の短辺を切り落として矩形に形成してもよい。その場合、図５Ａに示すように中間フォイル１１は係合溝１４に係合することなく配置される。しかし、中間フォイル１１はバックフォイル１２とトップフォイル１０との間に挟まれて摩擦によって保持されているため、中間フォイル１１と軸受ハウジング１３との間で軸方向のずれが生じた際にも、軸受ハウジング１３から外に飛び出すことが防止される。

「第２実施形態」
　次に、本発明のラジアルフォイル軸受の第２実施形態を説明する。図６Ａ～６Ｄは、図１に示したターボ機械に適用されたラジアルフォイル軸受の第２実施形態を示す模式図であり、図６Ａ中符号３０はラジアルフォイル軸受である。このラジアルフォイル軸受３０は、トップフォイル及び中間フォイルの形状と、これらに対応する軸受ハウジングの係合溝の形状とにおいて、図２Ａに示したラジアルフォイル軸受３と異なっている。

　本実施形態のラジアルフォイル軸受３０のトップフォイル３１は、図６Ｃに示すように、一方の辺（短辺）に形成された一つの凸部３２ａと一つの凹部３３ａとを有してなる第１の凹凸部３４ａが形成され、前記一方の辺（短辺）と反対の他方の辺（短辺）に形成された一つの凸部３２ｂと一つの凹部３３ｂとを有してなる第２の凹凸部３４ｂが形成されている。第２の凹凸部３４ｂの凹部３３ｂは、第１の凹凸部３４ａの凸部３２ａに対応して形成され、第１の凹凸部３４ａの凹部３３ａは、第２の凹凸部３４ｂの凸部３２ｂに対応して形成されている。

　第２の凹凸部３４ｂの凹部３３ｂは、第１の凹凸部３４ａと第２の凹凸部３４ｂとが重なるようにトップフォイル３１を円筒状に巻いた際、凹部３３ｂ内を凸部３２ａが通り抜けるように形成されている。さらに、第１の凹凸部３４ａの凹部３３ａは、トップフォイル３１を円筒状に巻いた際、凹部３３ａ内を凸部３２ｂが通り抜けるように形成されている。なお、本実施形態では、凹部３３ｂ、３３ａの幅（軸方向での幅）が、対応する凸部３２ａ、３２ｂの幅より充分広くなるように形成されている。

　図６Ａに示すように中間フォイル３５は、バックフォイル（バンプフォイル）１２とトップフォイル３１との間に配置されている。中間フォイル３５は、トップフォイル３１と同様にバックフォイル（バンプフォイル）１２の内面に沿って円筒状に巻かれている。本実施形態ではこの中間フォイル３５も、図６Ｃに示したトップフォイル３１と同一の展開形状を有して形成されている。したがって、図示しないが、中間フォイル３５は各凸部３２ａ、３２ｂや各凹部３３ａ、３３ｂと同一形状の凸部、凹部を有して形成されている。

　この中間フォイル３５も、トップフォイル３１と同様に円筒状に巻かれた際、一方の凹部内を他方の凸部が通り抜けるように形成されている。すなわち、これら中間フォイル３５とトップフォイル３１とは、第１実施形態と同様に互いに重ねられ、さらに図６Ａに示すように中間フォイル３５が径方向外側、トップフォイル３１が径方向内側となるように円筒状に巻かれた後、それぞれの凸部が対応する係合溝に係合している。

　軸受ハウジング３６の内周面には、凸部３２ａ、３２ｂ等の配置に対応して、係合溝３７が形成されている。すなわち、軸受ハウジング３６の内周面を示す図６Ｂに示すように、軸受ハウジング３６の内周面には、軸方向の全長に渡って形成されることなく、その一部にのみ形成された二つの係合溝３７が形成されている。

　これら係合溝３７のうちの一方は、軸受ハウジング３６の一方の側端（軸方向での一方の端）から中心側に向かって延びて形成されており、他方は、軸受ハウジング３６の他方の側端から中心側に向かって延びて形成されている。

　このような構成のラジアルフォイル軸受３０にあっても、図２Ａに示したラジアルフォイル軸受３と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、凹部３３ｂ、３３ａ等から引き出した凸部３２ａ、３２ｂ等を、軸受ハウジング３６の内周面に形成した係合溝３７に係合させている。このため、トップフォイル３１や中間フォイル３５に対してスポット溶接や曲げ加工を行うことなく、また、両端部から中心部に向かう強い反力を生じさせることなく、トップフォイル３１及び中間フォイル３５を軸受ハウジング３６内に収容して固定することができる。したがって、トップフォイル３１に直接歪みが生じるのを防止するとともに、中間フォイル３５に歪みが生じることでこれが反映されてトップフォイル３１に歪みが生じることも防止することができる。よって、トップフォイル３１の歪みを充分に少なくすることができるため、軸受の負荷能力や動特性(剛性と減衰性能)について、設計通りの良好な性能を発揮させることができる。

　また、トップフォイル３１とバックフォイル１２との間に中間フォイル３５を備えているので、回転軸１が回転時において軸振動（自励振動）を起こしても、前述した減衰効果によってこの軸振動（自励振動）を抑制し、この軸振動を収まり易くすることができる。さらに、中間フォイル３５によってトップフォイル３１の剛性を補強することもできる。よって、ラジアルフォイル軸受３０の動特性(剛性と減衰性能)を充分に高めることができる。

　また、図６Ｄに示すようにトップフォイル３１の両端部に薄肉部２２を形成しているので、トップフォイル３１は、前記したようにこれら両端部においても回転軸１を締め付ける力（局所的なプリロード）が発生しない。したがって、プリロードによって始動トルクが高くなったり、運転中の発熱が設定以上に大きくなったりすることを防止できる。

　また、図６Ｂ中二点鎖線で示すように、係合溝３７に係合する凸部３２ａ、３２ｂの、軸方向中心側（内側）への移動を、係合溝３７の土手部１５によって規制しているので、トップフォイル３１が軸受ハウジング３６から外に飛び出すことを防止することができる。同様に、中間フォイル３５が軸受ハウジング３６から外に飛び出すことを防止することもできる。

　なお、前記第２実施形態では、中間フォイル３５の展開形状をトップフォイル３１の展開形状と同一に形成し、中間フォイル３５の凸部（図示せず）をトップフォイル３１の凸部３２ａ、３２ｂと共にそれぞれ対応する係合溝３７に係合させている。しかしながら、中間フォイル３５については、第１実施形態において図４Ｂに示した場合と同様に、その一方の辺（短辺）にのみ凸部（図示せず）を形成してもよく、さらには、図５Ｂに示した場合と同様に、両方の短辺を切り落として矩形に形成してもよい。その場合、中間フォイル３５はバックフォイル１２とトップフォイル３１との間に挟まれて摩擦によって保持されているため、中間フォイル３５と軸受ハウジング３６との間で軸方向のずれが生じた際にも、軸受ハウジング３６から外に飛び出すことが防止される。

「第３実施形態」
　次に、本発明のラジアルフォイル軸受の第３実施形態を説明する。図７Ａ、７Ｂは、図１に示したターボ機械に適用されたラジアルフォイル軸受の第３実施形態を示す模式図であり、図７Ａ中符号４０はラジアルフォイル軸受である。このラジアルフォイル軸受４０は、軸受ハウジングの係合溝の構造と、バックフォイルの構造とにおいて、図２Ａに示したラジアルフォイル軸受３と異なっている。

　軸受ハウジング４１は、ラジアルフォイル軸受４０の最外部を構成する金属製で円筒状の部材であり、内部にバックフォイル４２、中間フォイル１１、トップフォイル１０を収容している。中間フォイル１１及びトップフォイル１０は、図３Ａ～３Ｄに示した第１実施形態の中間フォイル１１及びトップフォイル１０とほぼ同じ構成に形成されている。

　軸受ハウジング４１には、その内周面に、この軸受ハウジング４１の軸方向に沿って通し溝４３が形成されている。軸受ハウジング４１の内周面要部を示す図７Ｂに示すように、軸受ハウジング４１の内周面には、この軸受ハウジング４１の軸方向の一端から他端に連続してその全長に亘って通し溝４３が形成されている。通し溝４３は、長さが軸受ハウジング４１の長さ（軸方向長さ）と同じで、開口幅（周方向での幅）が３ｍｍ～４ｍｍ程度、深さ（径方向での深さ）が１．５ｍｍ～２．５ｍｍ程度に形成されている。

　また、通し溝４３の両端部（軸方向での両端部）には、通し溝４３にそれぞれ連通して係止溝４４が形成されている。係止溝４４は、ラジアルフォイル軸受４０の要部分解斜視図である図８Ａに示すように、軸受ハウジング４１の両側面（軸方向における両側面）がそれぞれ切り欠かれて形成された溝部である。係止溝４４は、軸受ハウジング４１の厚さ方向（径方向）に沿って内周縁（内周面）から外周縁（外周面）に向かって形成されている。
　なお、本実施形態では、係止溝４４を通し溝４３に確実に連通させるべく、係止溝４４の幅（周方向での幅）を、通し溝４３の幅に比べて十分に広く形成している。

　また、通し溝４３には、その両内側面（周方向で互いに対向する面）にそれぞれ係止凹部４５が形成されている。これら係止凹部４５は、通し溝４３の長さ方向に沿ってその全長に形成された溝状の凹部であり、本実施形態では、最大深さ（周方向での深さ）が０．２～０．３ｍｍ程度の断面Ｕ字状（半円弧状）に形成されている。また、これら係止凹部４５は、通し溝４３の開口側、すなわち軸受ハウジング４１の内周面から１ｍｍ以内の深さとなる位置に形成されている。これによって係止凹部４５には、後述するようにトップフォイル１０及び中間フォイル１１の凸部の先端部を係止できる。

　これら通し溝４３および係止凹部４５を形成するには、ワイヤカット放電加工が好適に用いられる。すなわち、通し溝４３や溝状の係止凹部４５のように、軸受ハウジング４１の軸方向の一端から他端にかけて連続する溝を形成する場合には、ワイヤカット放電加工によってその断面形状の外形をなぞるようにワイヤを移動させることにより、各溝を容易にかつ精度良く形成することができる。特に本実施形態では、ワイヤカット放電加工を採用することで、通し溝４３とその両内側面の係止凹部４５とを、一連の加工で容易に形成することができるため、通し溝４３や係止凹部４５の加工コストを充分低く抑えることができる。

　また、係止溝４４についても、軸受ハウジング４１の外周面側から内周面側にかけて連続する溝を形成するため、ワイヤカット放電加工を採用することによってその加工コストを充分低く抑えることができる。ただし、係止溝４４については、特にその加工精度を必要としないことなどから、エンドミルによる切削加工などを採用することもできる。

　このような通し溝４３および係止溝４４には、固定具４６が嵌め込まれて係止している。図８Ａ、通し溝４３と固定具４６の平面図である図８Ｂ、及び通し溝４３と固定具４６の側断面図である図８Ｃに示すように、固定具４６は、通し溝４３に嵌め込まれて収容される棒状（四角柱状）の基部４７と、基部４７の両端部に形成されて一対の係止溝４４、４４に係止する一対の折曲片４８、４８と、基部４７の中央部に形成されて折曲片４８と反対の側に突出する二つの隔壁片４９と、を有して構成されている。

　基部４７は、高さが０．５～１．５ｍｍ程度に形成され、その上面（隔壁片４９側の面）が通し溝４３の開口より１ｍｍ程度沈み込むように形成されている。折曲片４８は、通し溝４３の底面と軸受ハウジング４１の外周面との間の距離にほぼ等しい長さに形成されている。これによって折曲片４８は、係止溝４４に充分な面積で当接するともに、軸受ハウジング４１の外周面からの突出が防止される。

　これら折曲片４８、４８と、通し溝４３に連通して設けられた係止溝４４、４４とにより、本発明に係る規制部が形成されている。すなわち、一対の折曲片４８、４８がそれぞれ通し溝４３の両端部に設けられた係止溝４４、４４に係止し、よって一対の折曲片４８、４８で軸受ハウジング４１を軸方向で挟持している。これにより、固定具４６は通し溝４３の長さ方向（軸受ハウジング４１の軸方向）に移動するのが規制され、クリアランス分を除いて実質的に移動が防止されている。

　隔壁片４９は、図８Ｂ、８Ｃに示すように基部４７をほぼ三等分する、すなわち通し溝４３をほぼ三等分する二つの位置に形成されている。隔壁片４９は、その高さが、通し溝４３の開口と同じ位置になるか、通し溝４３の開口より少し突出するように形成されている。例えば、隔壁片４９が、通し溝４３の開口からバックフォイル４２の高さの半分程度、突出してもよい。このような隔壁片４９によって通し溝４３がその長さ方向にほぼ三分割されることにより、通し溝４３内には固定具４６によって三つの係合溝５０が形成される。

　すなわち、固定具４６を軸受ハウジング４１の内周面側から係止溝４４および通し溝４３に嵌め込み、係止させることにより、三つの係合溝５０を容易に形成することができる。これら係合溝５０は、その深さがほぼ１ｍｍ程度となっており、その両内側面に、係止凹部４５を開口させている。
　なお、固定具４６は、例えば厚さ（周方向での厚さ）が３～４ｍｍ程度のステンレス等からなる金属板をワイヤカット放電加工することにより、形成することができる。

　また、図７Ａに示すように軸受ハウジング４１には、後述するバックフォイル４２を係止させるための係合凸部６３ａが、係止部材６０によって形成されている。すなわち、ラジアルフォイル軸受４０の要部分解斜視図である図９Ａに示すように、軸受ハウジング４１の両側面には、それぞれ、軸受ハウジング４１の内周縁（内周面）から外周縁（外周面）にまで延びる溝状の係合凹部６１が互いに対向して形成されている。一対の係合凹部６１は、軸受ハウジング４１の軸方向で互いに対向する位置に形成されている。本実施形態の係合凹部６１は、図７Ａに示すように軸受ハウジング４１の側面をその周方向にほぼ３分割する位置に、それぞれ形成されている。これら係合凹部６１には係止部材６０が係止している。なお、本実施形態では、軸受ハウジング４１の一方の側面から見て３箇所に配された係合凹部６１のうちの２箇所の係合凹部６１、６１の中間位置に、通し溝４３が配置されている。

　また、軸受ハウジング４１の内周面には、図９Ａに示すように対向する係合凹部６１、６１間に、係合凹部６１、６１に連通する溝６２が形成されている。溝６２は、その深さが、係合凹部６１の深さ、すなわち軸受ハウジング４１の外面側に向かう深さ（本実施形態では軸受ハウジング４１の厚さに等しくなっている）より浅くなっている。これにより、本実施形態では、係合凹部６１と溝６２との間に段差部が形成されている。

　これら係合凹部６１、６１および溝６２には、係止部材６０が係止している。
　係止部材６０は、係合凹部６１、６１に係合する一対の係合アーム６３と、これら係合アーム６３、６３間を連結する連結部６４と、を有してＨ字状に形成されている。連結部６４は、図７ＡのＣ－Ｃ線矢視断面図である図９Ｂに示すように、溝６２に係合して溝６２内に収容され、溝６２の外側（軸受ハウジング４１の径方向内側）に突出しないように形成されている。具体的には、溝６２の深さが１ｍｍ～２ｍｍ程度となっており、したがって連結部６４の高さも１ｍｍ～２ｍｍ程度となっている。

　一対の係合アーム６３は、連結部６４に対して上下方向（径方向）に延出して形成されており、これによって前記したように係止部材６０をＨ字状に形成している。これら係合アーム６３の上側に延出した部分、すなわち係合凹部６１に係合する側と反対の側は、軸受ハウジング４１の内周面から突出することにより、後述するバックフォイル片４２ａの係合切欠４２ｄに係合する係合凸部６３ａとなっている。

　また、係合アーム６３の下側（径方向外側）に延出した部分は、前述した係合凹部６１と溝６２との間の段差部に係止している。これにより、係止部材６０は軸受ハウジング４１に対し、その軸方向への移動が規制されている。

　なお、係止部材６０の係合アーム６３や連結部６４は、図９Ａに示したように四角柱状であっても、また、円柱状（丸棒状）であってもよい。係合アーム６３や連結部６４の太さは０．３～０．５ｍｍ程度となっている。このような係止部材６０は、例えば厚さが０．５ｍｍ未満のステンレス等からなる金属箔をＨ字状にエッチング加工したり、ワイヤカット放電加工したりすることにより、形成することができる。

　また、溝６２については、通し溝４３と同様にして、ワイヤカット放電加工で形成することができる。さらに、係合凹部６１については、係止溝４４と同様に、ワイヤカット放電加工やエンドミルによる切削加工などで加工することができる。すなわち、通し溝４３と溝６２とを、ワイヤカット放電加工によって連続的に加工処理することができ、同様に、係止溝４４と係合凹部６１とについても、ワイヤカット放電加工等によって連続的に加工処理することができる。したがって、軸受ハウジング４１について、その加工コストの低減化を図ることが可能になる。
　このようにして溝６２、係合凹部６１を形成した後、係止部材６０を軸受ハウジング４１の内周面側から係合凹部６１および溝６２に嵌め込み、係止させることにより、係合凸部６３ａを容易に形成することができる。

　図７Ａに示すようにバックフォイル４２は、前記第１実施形態のバックフォイル１２と同様に、フォイル（薄板）で形成されて中間フォイル１１及びトップフォイル１０を弾性的に支持する部材である。本実施形態でも、バックフォイル４２としてバンプフォイルを用いている。

　バックフォイル（バンプフォイル）４２は、本実施形態では中間フォイル１１の周方向に沿って配置された３つ（複数）のバックフォイル片４２ａを有して構成されている。これらバックフォイル片４２ａは、フォイル（薄板）が波板状に成形され、かつ、側面が全体として略円弧状になるよう成形された部材であり、３つが全て同じ形状・寸法に形成されている。したがって、これらバックフォイル片４２ａは、軸受ハウジング１３の内周面をほぼ３分割して配置されている。

　また、これらバックフォイル片４２ａは、通し溝４３を挟む位置ではある程度の隙間をあけて配置されており、それ以外の位置では、互いの端部が近接して配置されている。このような構成によって３つのバックフォイル片４２ａは、全体として略円筒状に形成されて、軸受ハウジング４１の内周面に沿って配置されている。

　また、このように波板状に成形されたバックフォイル片４２ａは、図７Ａの要部を平坦化して模式的に示す図１０Ａに示すように、軸受ハウジング４１の周方向に沿って、軸受ハウジング４１と接する平坦な谷部４２ｂと、中間フォイル１１に接する湾曲した山部４２ｃとを交互に形成している。これによってバックフォイル片４２ａは、特に中間フォイル１１に接する山部４２ｃにより、中間フォイル１１を介してトップフォイル１０を弾性的に支持している。また、ラジアルフォイル軸受４０の軸方向に向かう、山部４２ｃや谷部４２ｂによって構成される流体の通路を形成している。

　また、これらバックフォイル片４２ａには、図１０ＡのＤ－Ｄ線矢視図である図１０Ｂに示すように、それぞれの周方向中央部（軸受ハウジング４１の周方向に沿う方向の中央部）の両側縁部（軸方向での両側の縁部）に、係合切欠４２ｄが形成されている。係合切欠４２ｄは、図１０Ａに示すようにバックフォイル片４２ａの谷部４２ｂに形成されており、山部４２ｃ、４２ｃ間に形成された平坦部からなる谷部４２ｂが、その側縁から中央側に向かって矩形状に切り欠かれて形成された切欠である。

　係合切欠４２ｄは、軸受ハウジング４１に設けられた係止部材６０の係合凸部６３ａに対応する位置、すなわち係合凸部６３ａと重なる位置に形成されている。係合切欠４２ｄは、その縦横の幅が、係合凸部６３ａに係合するように係合凸部６３ａの縦横の幅とほぼ同じに形成されている。具体的には、軸受ハウジング４１の周方向に沿う横幅が０．２ｍｍ～０．４ｍｍ程度、軸方向に沿う縦幅が１ｍｍ～２ｍｍ程度となっている。

　なお、係合切欠４２ｄは、バリが発生せず、加工による歪みも生じないように、フォイルに対するエッチング加工や放電加工を用いて形成するのが好ましい。すなわち、エッチング加工や放電加工でフォイルに係合切欠４２ｄを形成した後、山部４２ｃや谷部４２ｂを形成するためのプレス成型を行い、バックフォイル片４２ａを形成するのが好ましい。
　このような構成のもとに、軸受ハウジング４１の係合凸部６３ａには、図９Ａおよび図１０Ａに示すようにバックフォイル片４２ａの係合切欠４２ｄが係合している。

　このように、係合アーム６３の上側に延出した係合凸部６３ａに、バックフォイル片４２ａの係合切欠４２ｄが係合し、その状態で軸受ハウジング４１の内周面上に３つのバックフォイル片４２ａが配置されている。このため、係止部材６０は特にその連結部６４がバックフォイル片４２ａに押さえられることにより、軸受ハウジング４１から脱落することが防止されている。

　図７Ａに示すように中間フォイル１１及びトップフォイル１０は、図３Ａ～３Ｄに示した第１実施形態の中間フォイル１１及びトップフォイル１０とほぼ同じ構成を有している。中間フォイル１１及びトップフォイル１０は、互いに重ねられた後、３つのバックフォイル片４２ａからなるバックフォイル４２の内面に沿って円筒状に巻かれている。トップフォイル１０には、一方の端部に凸部１６ａが形成され、他方の端部に凸部１６ｂが形成されており、これら凸部１６ａ、１６ｂが、それぞれ軸受ハウジング４１に形成された通し溝４３中の対応する係合溝５０に係合している。また、中間フォイル１１には、一方の端部に凸部１９ａが形成され、他方の端部に凸部１９ｂが形成されており、これら凸部１９ａ、１９ｂが凸部１６ａ、１６ｂとともに、それぞれ通し溝４３中の対応する係合溝５０に係合している。

　これらトップフォイル１０は、図３Ａに示した第２の凹凸部１８ｂの凹部１７ｂ内を第１の凹凸部１８ａの凸部１６ａが通り抜けた際、凸部１６ａと一対の凸部１６ｂとの間に、固定具４６の隔壁片４９の幅に対応する隙間がそれぞれ形成されるように、第１の凹凸部１８ａ、第２の凹凸部１８ｂが形成されている。同様に、中間フォイル１１も、図３Ｃに示した第２の凹凸部２１ｂの凹部２０ｂ内を第１の凹凸部２１ａの凸部１９ａが通り抜けた際、凸部１９ａと一対の凸部１９ｂとの間に、固定具４６の隔壁片４９の幅に対応する隙間がそれぞれ形成されるように、第１の凹凸部２１ａ、第２の凹凸部２１ｂが形成されている。
　また、凸部１６ａ、１６ｂ、凸部１９ａ、１９ｂは、それぞれの幅が、通し溝４３と固定具４６とによって形成された係合溝５０の長さに対応して、これとほぼ一致するように形成されている。

　凹部１７ｂ、１７ａを通り抜けた凸部１６ａ、１６ｂ、および凹部２０ｂ、２０ａを通り抜けた凸部１９ａ、１９ｂは、図７Ａに示すようにそれぞれ軸受ハウジング４１側に引き出され、その先端部が軸受ハウジング４１の係合溝５０に係合させられる。本実施形態では、図７Ａの要部拡大図である図１１に示すように、凸部１６ａ、１６ｂ、凸部１９ａ、１９ｂはその先端部がそれぞれ通し溝４３中の係合溝５０内に入れられて係合させられた後、さらに係止凹部４５内に入れられ、ここに係止させられている。これにより、トップフォイル１０及び中間フォイル１１はその周方向への移動が規制され、その移動量が僅かとなるように配設されている。

　すなわち、凸部１６ａ、１６ｂ、凸部１９ａ、１９ｂは、その先端が係止凹部４５の内面に強く突き当てられることなく、先端部側面が係止凹部４５の内面に接する程度となるように配設される。したがって、回転軸１の定常運転時には、凸部１６ａ、１６ｂ、凸部１９ａ、１９ｂは係止凹部４５又は係合溝５０から大きな反力を受けないため、トップフォイル１０、中間フォイル１１はいずれも歪みが生じることが防止されている。また、ラジアルフォイル軸受４０に回転軸１の軸ぶれなどによる不測の外力が加わった際にも、トップフォイル１０及び中間フォイル１１はいずれも軸受ハウジング４１内を回転することが防止されると共に、軸受ハウジング４１と回転軸１との間から脱落することが防止される。

　つまり、不測の外力が加わった際には、凸部１６ａ、１６ｂ及び凸部１９ａ、１９ｂが係止凹部４５の内面に強く係止することにより、これら凸部１６ａ、１６ｂ及び凸部１９ａ、１９ｂが係止凹部４５から外れ、さらに係合溝５０からも外れてしまうことが防止されている。したがってトップフォイル１０や中間フォイル１１が回転することや、過剰に変形して凸部１６ａ、１６ｂが凹部１７ｂ、１７ａから抜け出てしまう、あるいは凸部１９ａ、１９ｂが凹部２０ｂ、２０ａから抜け出てしまうことにより、トップフォイル１０や中間フォイル１１が軸受ハウジング４１から脱落してしまうことが防止されている。

　また、凸部１６ａ、１６ｂ及び凸部１９ａ、１９ｂは、係合溝５０を区画する固定具４６の隔壁片４９により、軸方向への移動が規制されている。すなわち、凸部１６ａ、凸部１９ａはその両側が隔壁片４９によって規制されることにより、凸部１６ａ、凸部１９ａを形成した第１の凹凸部１８ａ側、第１の凹凸部２１ａ側は、いずれも軸方向への移動が規制されている。

　また、二つの凸部１６ｂ、凸部１９ｂは、二つの隔壁片４９によって軸方向の両側への移動が規制されるため、これら二つの凸部１６ｂ、凸部１９ｂを形成した第２の凹凸部１８ｂ及び第２の凹凸部２１ｂの軸方向への移動が規制されている。このようにトップフォイル１０及び中間フォイル１１は、軸受ハウジング４１の軸方向への移動が規制されているため、軸受ハウジング４１から外に飛び出すことが防止されている。

　次に、このような構成からなるラジアルフォイル軸受４０の作用について説明する。
　回転軸１が停止した状態では、トップフォイル１０は中間フォイル１１を介するバックフォイル４２（３つのバックフォイル片４２ａ）によって回転軸１側に付勢されることで回転軸１に密着している。なお、本実施形態においても、前記第１実施形態と同様にトップフォイル１０の両端部が薄肉部２２となっているので、これら薄肉部２２では回転軸１を締め付ける力（局所的なプリロード）がほとんど生じない。

　回転軸１を図７Ａ中の矢印Ｐ方向に始動させると、最初は低速で回転を始め、その後徐々に加速して高速で回転する。すると、図７Ａ中矢印Ｑで示すように、トップフォイル１０及び中間フォイル１１の一方の端とバックフォイル片４２ａの一端との間から周囲の流体が引き入れられ、トップフォイル１０と回転軸１との間に流入する。これにより、トップフォイル１０と回転軸１との間に流体潤滑膜が形成される。

　この流体潤滑膜の膜圧は、トップフォイル１０に作用し、トップフォイル１０及び中間フォイル１１を介して中間フォイル１１に接するバックフォイル片４２ａの個々の山部４２ｃを押圧する。すると、バックフォイル片４２ａはトップフォイル１０に押圧されることにより、その山部４２ｃが押し広げられ、これによってバックフォイル片４２ａは軸受ハウジング４１上をその周方向に動こうとする。すなわち、バックフォイル片４２ａ（バックフォイル４２）は、中間フォイル１１を介してトップフォイル１０を弾性的に支持するため、トップフォイル１０から荷重を受けた際にはその周方向に変形することで、トップフォイル１０の撓みを許容し、これを支持する。

　しかし、図９Ａ、９Ｂに示すようにバックフォイル片４２ａには、その側縁部に設けられた係合切欠４２ｄに係止部材６０の係合凸部６３ａが係合しており、これによってバックフォイル片４２ａは、軸受ハウジング４１の内周面上で周方向に回ることが防止されている。したがって、バックフォイル片４２ａの個々の山部４２ｃは、係合凸部６３ａに係合している係合切欠４２ｄを固定点（固定端）として周方向に変形する（動く）ものの、バックフォイル片４２ａ自体の中心部が定位置からずれることはない。

　また、バックフォイル片４２ａは周方向に変形する（動く）際、軸受ハウジング４１や中間フォイル１１との間の摩擦の影響を受けるため、その両端部、すなわち自由端側では変形し易い（動き易い）ものの、前記固定点（固定端）側では変形し難くなっている。そのため、自由端側と固定端側とでは、バックフォイル片４２ａによる支持剛性に差が生じる場合がある。

　しかし、本実施形態では、係合切欠４２ｄをバックフォイル片４２ａの周方向中央部に形成し、したがって係合凸部６３ａによる固定点をバックフォイル片４２ａの周方向中央部としている。このため、固定端と自由端との間の距離が短くなり、前記支持剛性の差が小さくなっている。さらに、本実施形態では、バックフォイル４２を３つのバックフォイル片４２ａに分割しているため、バックフォイル４２を単一のフォイルで形成した場合に比べ、固定端と自由端との間の距離が短くなっており、したがって自由端側と固定端側との間の支持剛性の差がより小さくなっている。

　また、回転軸１が高速で回転している際、係合凸部６３ａがバックフォイル片４２ａの軸方向への動きも拘束しているため、不測に衝撃等が作用した場合でも、バックフォイル片４２ａが軸受ハウジング４１から脱落することを防止できる。
　また、流体潤滑膜が形成されるまでの過渡状態においては、回転軸１とトップフォイル１０との間に固体摩擦が生じ、これが始動時の抵抗になる。しかし、前記したようにトップフォイル１０の両端部でプリロードが生じなくなっていることや、周囲の流体が流入する側のトップフォイル１０が薄肉部２２となっていて柔らかくなっており、トップフォイル１０と回転軸１との間が開口し易くなっている。このため、回転軸１が始動すると短時間で流体潤滑膜が形成され、回転軸１はトップフォイル１０に対して非接触状態で回転する。

　このようなラジアルフォイル軸受４０にあっては、トップフォイル１０の凹部１７ｂ、１７ａから引き出した凸部１６ａ、１６ｂ、及び中間フォイル１１の凹部２０ｂ、２０ａから引き出した凸部１９ａ、１９ｂを、それぞれ軸受ハウジング４１の内周面の通し溝４３に固定具４６で形成した係合溝５０に係合させているので、トップフォイル１０や中間フォイル１１に対してスポット溶接や曲げ加工を行うことなく、また、両端部から中心部に向かう強い反力を生じさせることなく、トップフォイル１０及び中間フォイル１１を軸受ハウジング４１内に収容して固定することができる。したがって、トップフォイル１０に直接歪みが生じるのを防止するとともに、中間フォイル１１に歪みが生じることでこれが反映されてトップフォイル１０に歪みが生じることも防止することができる。よって、トップフォイル１０の歪みを充分に少なくすることができるため、軸受の負荷能力や動特性(剛性と減衰性能)について、設計通りの良好な性能を発揮させることができる。

　また、トップフォイル１０とバックフォイル４２との間に中間フォイル１１を備えているので、回転軸１が回転時において軸振動（自励振動）を起こしても、トップフォイル１０と中間フォイル１１との間、さらには中間フォイル１１とバックフォイル４２との間が互いに滑ることによって生じる摩擦により、減衰効果を得ることができる。したがって、この減衰効果によって前記の軸振動（自励振動）を抑制し、この軸振動を収まり易くすることができる。さらに、中間フォイル１１によってトップフォイル１０の剛性を補強することもできる。よって、ラジアルフォイル軸受４０の動特性(剛性と減衰性能)を充分に高めることができる。

　また、通し溝４３を軸受ハウジング４１の軸方向に沿って一端から他端に連続して形成しているので、放電ワイヤカット加工によって通し溝４３を容易に形成することができ、したがってその加工コストを低く抑えることができる。
　また、トップフォイル１０及び中間フォイル１１と軸受ハウジング１３との間で軸方向のずれが生じた際にも、通し溝４３が長さ方向に分割されて形成された係合溝５０に係合する凸部１６ａ、１６ｂ及び凸部１９ａ、１９ｂが、係合溝５０の端部（隔壁片４９）に規制されてその移動が停止させられることにより、それ以上のずれを防止することができる。さらに、通し溝４３の係止溝４４と固定具４６の折曲片４８とにより、固定具４６が通し溝４３の長さ方向に移動するのを規制する規制部を形成しているので、固定具４６の移動も停止させることができる。したがって、トップフォイル１０及び中間フォイル１１が軸受ハウジング１３から脱落することを確実に防止することができる。

　また、通し溝４３の内側面に係止凹部４５を形成し、係止凹部４５にトップフォイル１０の凸部１６ａ、１６ｂの先端部、及び中間フォイル１１の凸部１９ａ、１９ｂの先端部を係止させているので、凸部１６ａ、１６ｂ、凸部１９ａ、１９ｂの位置決めとその係止を容易に行うことができ、さらにトップフォイル１０や中間フォイル１１の組立再現性を高めることができる。
　また、軸受ハウジング４１に対するトップフォイル１０や中間フォイル１１の溶接が無いため、溶接不良などによる組立て不良や組立てのバラツキが無くなる。したがって、再現性が高くなり、量産性に優れている。

　また、トップフォイル１０の両端部に薄肉部２２を形成しているので、トップフォイル１０は、前記したようにこれら両端部においても回転軸１を締め付ける力（局所的なプリロード）が発生しない。したがって、プリロードによって始動トルクが高くなったり、運転中の発熱が設定以上に大きくなったりすることを防止できる。
　また、トップフォイル１０の両端部に薄肉部２２を形成しているので、例えば従来のようにトップフォイルの両端部を軸受ハウジングの内曲面（内周面）になじませるための、熱処理工程等が不要になる。
　さらに、トップフォイル１０の両端部に薄肉部２２を形成したことで、周囲の流体が流入する側のトップフォイル１０の端部側(従来型の自由端側に相当)が柔らかくなっているため、前記したように周囲の流体がトップフォイル１０と回転軸１との間に流入し易くなる。
　したがって、より低い回転数で流体潤滑膜が形成されるようになり、始動性が向上する。

　また、軸受ハウジング４１の内周面の両側端部にそれぞれ形成した係合凸部６３ａに、バックフォイル片４２ａの両側縁部にそれぞれ形成した係合切欠４２ｄを係合させることにより、バックフォイル片４２ａを軸受ハウジング４１に固定している。このため、バックフォイル片４２ａに対してスポット溶接や曲げ加工を行うことなく、バックフォイル片４２ａを軸受ハウジング１３内に収容して固定することができる。したがって、バックフォイル４２（バックフォイル片４２ａ）のスポット溶接や、バックフォイル４２の歪みの影響によってトップフォイル１０に歪みが生じるのを防止し、トップフォイル１０の歪みを充分に少なくすることができる。よって、軸受の負荷能力や動特性(剛性と減衰性能)について、設計通りの良好な性能を発揮させることができる。

　なお、前記第３実施形態では、第１実施形態と同様に中間フォイル１１の展開形状をトップフォイル１０の展開形状と同一に形成し、中間フォイル１１の凸部１９ａ、１９ｂを、トップフォイル１０の凸部１６ａ、１６ｂと共にそれぞれ対応する係合溝５０に係合させたが、中間フォイル１１については、前記第１実施形態の場合と同様に、例えば図４Ａ、４Ｂに示すように一方の辺（短辺）にのみ一対の凸部１９ｂを形成し、凸部１９ｂを対応する係合溝５０にそれぞれ係合させてもよい。その場合、中間フォイル１１と軸受ハウジング４１との間で軸方向のずれが生じた際にも、二つの凸部１９ｂのいずれかが隔壁片４９に当接してこれに規制されるため、その移動が停止させられる。これにより、中間フォイル１１は軸受ハウジング４１から外に飛び出すことが防止される。

　また、中間フォイル１１については、図５Ａ、５に示すように両方の辺（短辺）に凹凸部２１ａ、２１ｂを形成することなく、両方の短辺を切り落として矩形に形成してもよい。その場合、中間フォイル１１は係合溝５０に係合することなく配置されるものの、バックフォイル４２とトップフォイル１０との間に挟まれて摩擦によって保持される。したがって、中間フォイル１１と軸受ハウジング４１との間で軸方向のずれが生じた際にも、軸受ハウジング４１から外に飛び出すことが防止される。

「第４実施形態」
　次に、本発明のラジアルフォイル軸受の第４実施形態を説明する。
　本実施形態のラジアルフォイル軸受も、図１に示したターボ機械に適用されたラジアルフォイル軸受として使用可能である。このラジアルフォイル軸受は、トップフォイル及び中間フォイルの形状と、これらに対応する軸受ハウジングの係合溝の形状とにおいて、第３実施形態のラジアルフォイル軸受４０と異なっている。

　図１２Ａ、１２Ｂに示すように本実施形態のラジアルフォイル軸受のトップフォイル７０は、図６Ｃ、６Ｄに示したトップフォイル３１と同じ形状に形成されており、図１２Ｃ、１２Ｄに示すように中間フォイル８０は、トップフォイル７０と同じ形状に形成されている。

　トップフォイル７０には、図１２Ａ、１２Ｂに示すように一方の辺（短辺）に形成された一つの凸部７１ａと一つの凹部７２ａとを有してなる第１の凹凸部７３ａが形成され、前記一方の辺（短辺）と反対の他方の辺（短辺）に形成された一つの凸部７１ｂと一つの凹部７２ｂとを有してなる第２の凹凸部７３ｂが形成されている。第２の凹凸部７３ｂの凹部７２ｂは、第１の凹凸部７３ａの凸部７１ａに対応して形成され、第１の凹凸部７３ａの凹部７２ａは、第２の凹凸部７３ｂの凸部７１ｂに対応して形成されている。なお、このトップフォイル７０にも、図１２Ｂに示すようにその両側部にそれぞれ薄肉部２２が形成されている。

　第２の凹凸部７３ｂの凹部７２ｂは、第１の凹凸部７３ａと第２の凹凸部７３ｂとが重なるようにトップフォイル７０を円筒状に巻いた際、凹部７２ｂ内を凸部７１ａが通り抜けるように形成されている。同様に、第１の凹凸部７３ａの凹部７２ａは、トップフォイル７０を円筒状に巻いた際、凹部７２ａ内を凸部７１ｂが通り抜けるように形成されている。本実施形態では、凹部７２ｂ、７２ａの幅（軸方向での幅）が、対応する凸部７１ａ、７１ｂの幅より充分広くなるように形成されている。また、凸部７１ａ、７１ｂの幅は、第３実施形態と同様に、後述する係合溝の長さに対応してこれとほぼ一致するように形成されている。

　中間フォイル８０には、図１２Ｃ、１２Ｄに示すように一方の辺（短辺）に形成される一つの凸部８１ａと一つの凹部８２ａとを有してなる第１の凹凸部８３ａ（凹凸部）が形成され、前記一方の辺（短辺）と反対の他方の辺（短辺）に形成される一つの凸部８１ｂと一つの凹部８２ｂとを有してなる第２の凹凸部８３ｂ（凹凸部）が形成されている。第２の凹凸部８３ｂの凹部８２ｂは、第１の凹凸部８３ａの凸部８１ａに対応して形成され、第１の凹凸部８３ａの凹部８２ａは、第２の凹凸部８３ｂの凸部８１ｂに対応して形成されている。

　第２の凹凸部８３ｂの凹部８２ｂは、第１の凹凸部８３ａと第２の凹凸部８３ｂとが重なるように中間フォイル８０を円筒状に巻いた際、凹部８２ｂ内を凸部８１ａが通り抜けるように形成されている。同様に、第１の凹凸部８３ａの凹部８２ａは、中間フォイル８０を円筒状に巻いた際、凹部８２ａ内を凸部８１ｂが通り抜けるように形成されている。本実施形態では、凹部８２ｂ、８２ａの幅（軸方向での幅）が、対応する凸部８１ａ、８１ｂの幅より充分広くなるように形成されている。また、凸部８１ａ、８１ｂの幅は、第３実施形態と同様に、後述する係合溝の長さに対応してこれとほぼ一致するように形成されている。

　軸受ハウジング４１の内周面に形成された通し溝４３には、図１３Ａ、１３Ｂに示すように固定具９０が嵌め込まれて係止している。固定具９０は、通し溝４３に嵌め込まれて収容される棒状（四角柱状）の基部４７と、基部４７の両端部に形成されて係止溝４４、４４に係止する一対の折曲片４８、４８と、基部４７の中央部に形成されて折曲片４８と反対の側に突出する一つの隔壁部９１と、を有して構成されている。

　この固定具９０は、図８Ｂ、図８Ｃに示した固定具４６に対し、二つの隔壁片４９に代えて一つの隔壁部９１が形成されている点のみ、異なっている。したがって、本実施形態では、図１３Ａ、１３Ｂに示すように隔壁部９１の両側に一つずつ、計２箇所に係合溝９２が形成されている。なお、隔壁部９１は、隔壁片４９に比べて充分に長く形成されており、この隔壁部９１に対応する箇所では、図１３Ｂに示すように係合溝が形成されない。すなわち、本実施形態では、通し溝４３の全長に係合溝９２が形成されることなく、図１２Ａに示したトップフォイル７０の凸部７１ａ、７１ｂ、及び図１２Ｃに示した中間フォイル８０の凸部８１ａ、８１ｂが配置される位置に係合溝９２が形成されている。

　このような構成のラジアルフォイル軸受にあっても、第３実施形態のラジアルフォイル軸受４０と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、凹部７２ｂ、７２ａから引き出した凸部７１ａ、７１ｂ、及び凹部８２ｂ、８２ａから引き出した凸部８１ａ、８１ｂを、軸受ハウジング４１の内周面の通し溝４３に固定具９０で形成した係合溝９２に係合させている。このため、トップフォイル７０や中間フォイル８０に対してスポット溶接や曲げ加工を行うことなく、また、両端部から中心部に向かう強い反力を生じさせることなく、トップフォイル７０及び中間フォイル８０を軸受ハウジング４１内に収容して固定することができる。したがって、トップフォイル７０に直接歪みが生じるのを防止するとともに、中間フォイル８０に歪みが生じることでこれが反映されてトップフォイル７０に歪みが生じることも防止することができる。よって、トップフォイル７０の歪みを充分に少なくすることができるため、軸受の負荷能力や動特性(剛性と減衰性能)について、設計通りの良好な性能を発揮させることができる。

　また、トップフォイル７０とバックフォイル４２との間に中間フォイル８０を備えているので、回転軸１が回転時において軸振動（自励振動）を起こしても、前述した減衰効果によってこの軸振動（自励振動）を抑制し、この軸振動を収まり易くすることができる。さらに、中間フォイル８０によってトップフォイル７０の剛性を補強することもできる。よって、ラジアルフォイル軸受の動特性(剛性と減衰性能)を充分に高めることができる。

　また、トップフォイル７０の両端部に薄肉部２２を形成しているので、トップフォイル７０は、前記したようにこれら両端部においても回転軸１を締め付ける力（局所的なプリロード）が発生しない。したがって、プリロードによって始動トルクが高くなったり、運転中の発熱が設定以上に大きくなったりすることを防止することができる。

　なお、前記第４実施形態では、中間フォイル８０の展開形状をトップフォイル７０の展開形状と同じに形成し、中間フォイル８０の凸部８１ａ、８１ｂをトップフォイル７０の凸部７１ａ、７１ｂと共にそれぞれ対応する係合溝９２に係合させたが、中間フォイル８０については、第３実施形態の場合と同様にその一方の辺（短辺）にのみ凸部を形成してもよく、さらには、両方の短辺を切り落として矩形に形成してもよい。その場合、中間フォイル８０はバックフォイル４２とトップフォイル７０との間に挟まれて摩擦によって保持されるため、中間フォイル８０と軸受ハウジング４１との間で軸方向のずれが生じた際にも、軸受ハウジング４１から外に飛び出すことが防止される。

　本発明は前記第１実施形態～第４実施形態に限定されることなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨を逸脱しない範囲において設計要求等に基づき、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。
　例えば、前記実施形態では中間フォイルを一枚のみ用いているが、中間フォイルを複数枚重ねて多層化してもよい。このようにバックフォイルとトップフォイルとの間に中間フォイルを多層化して配置することにより、トップフォイルと中間フォイルとの間や中間フォイルとバックフォイルとの間が互いに滑ることで生じる摩擦によって得られる減衰効果に、中間フォイル間の滑りによる摩擦によって得られる減衰効果が加わる。したがって、回転軸の軸振動（自励振動）を抑制してこの軸振動をより収まり易くすることができる。

　ラジアルフォイル軸受の減衰能力を高めるには、前記のように中間フォイルの多層化が有効である。しかし、従来では中間フォイルを軸受ハウジングにスポット溶接していたため、この溶接によって溶け落ちない程度に中間フォイルの厚さを調整する必要があり、したがってトップフォイルと同程度の厚さにしていた。そのため、このような厚さの中間フォイルを複数枚重ねて多層化すると、軸受面の剛性(トップフォイルと中間フォイルを合わせた剛性)が高くなり過ぎてしまい、軸振動によって引き起こされる流体潤滑膜の膜圧変動に対して軸受面がうまく追従しなくなる。その結果、フォイル間の「滑り」による減衰効果が得にくくなる場合がある。

　これに対し、前記実施形態では、中間フォイルを軸受ハウジングに溶接することなく、例えばその凸部を係合溝に係合させることでバックフォイルとトップフォイルとの間に固定しているので、中間フォイルをトップフォイルに対して充分に薄い厚さに形成することができる。したがって、軸受面の剛性を適正な高さ（強さ）に抑えつつ、その多層化を可能にすることができる。

　また、トップフォイルや中間フォイルにおいては、第１の凹凸部、第２の凹凸部を、それぞれ一つ又は二つの凸部と凹部とによって形成したが、これら凸部と凹部の数については、三つ以上であってもよい。
　また、薄肉部２２については、例えばその表裏両面をエッチング加工し、薄厚（薄肉）に形成してもよい。

　また、前記第１実施形態、第２実施形態では、単一のバックフォイル１２を用いてこれをスポット溶接等によって軸受ハウジングに固定しているが、このようなバックフォイル１２に代えて、前記第３実施形態、第４実施形態に示した３つのバックフォイル片４２ａからなるバックフォイル４２を用い、係止部材６０を介してこれらを軸受ハウジングに固定してもよい。
　逆に、前記第３実施形態、第４実施形態においては、３つのバックフォイル片４２ａからなるバックフォイル４２に代えて、前記第１実施形態、第２実施形態に示した単一のバックフォイル１２を用い、これを軸受ハウジングに固定してもよい。

　また、前記第３実施形態、第４実施形態では、バックフォイル片４２ａの係合切欠４２ｄに係合させる係合凸部について、係止部材６０によって形成することなく、軸受ハウジング４１の内周面に直接形成してもよい。
　また、前記第３実施形態、第４実施形態では、図９Ａ、９Ｂに示したようにバックフォイル片４２ａの係合切欠４２ｄを係止部材６０で形成した係合凸部６３ａに係合させることにより、バックフォイル片４２ａを軸受ハウジング４１に固定している。しかし、本発明に係るバックフォイルは、このような構造に限定されることなく、例えば図１４Ａ、１４Ｂに示すような係止部材５１を用いて、各バックフォイル片４２ａを軸受ハウジング４１に固定してもよい。

　係止部材５１は、図１４Ａ、１４Ｂに示すように一対の係合脚５２、５２と、これら係合脚５２、５２の一端側に配置されて係合脚５２、５２間を接続する接続部５３と、を有する。一方の係合脚５２が軸受ハウジング４１の一方の側面の係合凹部６１とバックフォイル片４２ａの係合切欠４２ｄとに係合し、他方の係合脚５２が軸受ハウジング４１の他方の側面の係合凹部６１とバックフォイル片４２ａの係合切欠４２ｄとに係合している。係合脚５２の長さは、図１４Ｂに示すように、軸受ハウジング４１の厚さとバックフォイル片４２ａの厚さの和に、ほぼ等しくなっている。また、接続部５３は、図１４Ａ、１４Ｂに示すようにバックフォイル片４２ａの谷部４２ｂとトップフォイル１０との間に配置されている。

　このような構成によって係止部材５１は、係合脚５２が軸受ハウジング４１の係合凹部６１とバックフォイル片４２ａの係合切欠４２ｄとに共に係合しているため、バックフォイル片４２ａを軸受ハウジング４１に固定する固定具となっている。また、この係止部材５１は、その接続部５３がトップフォイル１０で覆われていることにより、バックフォイル片４２ａから脱落するのが防止されており、したがってバックフォイル片４２ａを軸受ハウジング４１に確実に固定することができる。

　また、前記第３実施形態、第４実施形態ではバックフォイル４２を３つのバックフォイル片４２ａによって構成したが、バックフォイル４２については、１枚の金属箔を略円筒状に成形した単一の部材で構成してもよい。さらに、複数のバックフォイル片４２ａで構成する場合には、２つ、または４つ以上のバックフォイル片４２ａでバックフォイル４２を構成してもよい。
　また、前記実施形態では、軸受ハウジングを円筒状に形成したが、一方の側面又は両方の側面に環状のフランジを一体に形成し、全体を略円筒状に形成してもよい。フランジを形成することにより、ターボ機械のハウジングなどへの取付を容易にすることができる。

　本発明は、回転軸を取り囲んで支持するラジアルフォイル軸受に適用することができる。

１　回転軸
３，３０，４０　ラジアルフォイル軸受
１０，３１，７０　トップフォイル
１１，３５，８０　中間フォイル
１２，４２　バックフォイル（バンプフォイル）
１３，３６，４１　軸受ハウジング
１４，３７，５０，９２　係合溝
１６ａ，１６ｂ，３２ａ，３２ｂ，７１ａ，７１ｂ　凸部
１７ａ，１７ｂ，３３ａ，３３ｂ，７２ａ，７２ｂ　凹部
１８ａ，３４ａ，７３ａ　第１の凹凸部
１８ｂ，３４ｂ，７３ｂ　第２の凹凸部
１９ａ，１９ｂ，８１ａ，８１ｂ　凸部
２０ａ，２０ｂ，８２ａ，８２ｂ　凹部
２１ａ，８３ａ　第１の凹凸部（凹凸部）
２１ｂ，８３ｂ　第２の凹凸部（凹凸部）
４２ａ　バックフォイル片
４３　通し溝
４４　係止溝
４５　係止凹部
４６，９０　固定具
４７　基部
４８　折曲片
４９　隔壁片
９１　隔壁部

Claims

　回転軸を取り囲んで該回転軸を支持するラジアルフォイル軸受であって、
　前記回転軸に対向して配置される円筒状のトップフォイルと、前記トップフォイルの径方向外側に配置される中間フォイルと、前記中間フォイルの径方向外側に配置されるバックフォイルと、前記トップフォイル、前記中間フォイル、及び前記バックフォイルを収容する円筒状の軸受ハウジングと、を備え、
　前記軸受ハウジングの内周面には、その軸方向に沿って係合溝が形成され、
　前記トップフォイルは、一方の辺に形成された凸部と凹部とからなる第１の凹凸部と、前記一方の辺と反対の他方の辺に形成された凹部と凸部とからなる第２の凹凸部とを有する矩形状の金属箔が、前記第１の凹凸部と前記第２の凹凸部とが重なるように円筒状に巻かれて構成され、
　前記第１の凹凸部の凸部が、前記第２の凹凸部の凹部を通って前記軸受ハウジング側に引き出されて配置され、
　前記第２の凹凸部の凸部が、前記第１の凹凸部の凹部を通って前記軸受ハウジング側に引き出されて配置され、
　前記軸受ハウジング側に引き出された前記第１の凹凸部および前記第２の凹凸部の各凸部が、前記係合溝に係合しているラジアルフォイル軸受。
　前記中間フォイルは複数枚重ねられている請求項１に記載のラジアルフォイル軸受。
　前記中間フォイルは、少なくとも一方の辺に形成された凸部と凹部とからなる凹凸部を有する矩形状の金属箔から構成され、前記凹凸部における凸部が、前記係合溝に係合している請求項１又は２に記載のラジアルフォイル軸受。
　前記軸受ハウジングの内周面には、その軸方向に沿って一端から他端に連続する通し溝が形成され、
　前記通し溝には、該通し溝をその長さ方向に分割することで前記係合溝を複数形成する固定具が嵌め込まれ、
　前記通し溝と前記固定具とには、前記固定具が前記通し溝の長さ方向に移動するのを規制する規制部が設けられている請求項１～３のいずれか一項に記載のラジアルフォイル軸受。
　前記通し溝の内側面には、前記トップフォイルの凸部の先端部を係止させる係止凹部が、前記通し溝の長さ方向に沿って形成されている請求項４に記載のラジアルフォイル軸受。
　前記規制部は、前記軸受ハウジングの両側面において前記通し溝の両端部にそれぞれ連通しつつ軸受ハウジングの厚さ方向に形成された係止溝と、前記固定具の両端部にそれぞれ形成されて前記係止溝に係止する折曲片と、によって構成されている請求項４又は５に記載のラジアルフォイル軸受。
　前記トップフォイルには、前記一方の辺と前記他方の辺とに、これらの間の中央部に比べて薄厚な薄肉部が形成されている請求項１～６のいずれか一項に記載のラジアルフォイル軸受。
　前記薄肉部の、前記回転軸に対向する面と反対の面は、前記中央部の、前記回転軸に対向する面と反対の面より凹んだ状態に形成されている請求項７に記載のラジアルフォイル軸受。