(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォイルホルダと、前記フォイルホルダに周方向に並べて取り付けられた複数のフォイルとを備えたフォイル軸受であって、
各フォイルが、軸受面を有するトップフォイル部と、前記トップフォイル部の周方向一方側に設けられた延在部と、前記トップフォイル部の周方向他方側に設けられ、他のフォイルの前記トップフォイル部と前記フォイルホルダとの間に配されたアンダーフォイル部と、前記トップフォイル部と前記アンダーフォイル部との周方向間に設けられ、他のフォイルの前記延在部が差し込まれた差込口とを備え、
前記差込口が、他のフォイルの前記延在部と周方向で係合する位置決め部と、前記位置決め部よりも周方向幅が広く、各フォイルの端部に開口した幅広部とを有し、
前記トップフォイル部のうち、前記差込口の幅広部に面する縁を、前記差込口の位置決め部に面する縁よりも周方向一方側に後退させたことを特徴とするフォイル軸受。
【請求項２】
前記トップフォイル部のうち、前記差込口の幅広部に面する縁が、周方向と直交する方向に対して傾斜した請求項１記載のフォイル軸受。
【請求項３】
前記トップフォイル部のうち、前記差込口の幅広部に面する縁が、周方向他方側に凸をなした曲線である請求項２記載のフォイル軸受。
【請求項４】
フォイル軸受に設けられるフォイルであって、
軸受面を有するトップフォイル部と、前記トップフォイル部の周方向一方側に設けられた延在部と、前記トップフォイル部の周方向他方側に設けられ、他のフォイルの前記トップフォイル部の背後に配されるアンダーフォイル部と、前記トップフォイル部と前記アンダーフォイル部との周方向間に設けられ、他のフォイルの前記延在部が差し込まれる差込口とを備え、
前記差込口が、位置決め部と、前記位置決め部よりも周方向幅が広く、フォイルの端部に開口した幅広部とを有し、
前記トップフォイル部のうち、前記差込口の幅広部に面する縁を、前記差込口の位置決め部に面する縁よりも周方向一方側に後退させたことを特徴とするフォイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォイル軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンやターボチャージャ等のターボ機械の軸を支持する軸受として、フォイル軸受が着目されている。フォイル軸受は、曲げに対して剛性の低い可撓性を有する薄膜（フォイル）で軸受面を構成し、軸受面のたわみを許容しながら荷重を支持するものである。軸の回転時には、軸とフォイルとの間に流体膜（例えば空気膜）が形成され、軸が非接触支持される。この場合、フォイルの可撓性により、軸の回転速度や荷重、周囲温度等の運転条件に応じた適切な軸受隙間が自動的に形成されるため、安定性に優れ、一般的な空気動圧軸受と比べて高速での使用が可能となる。
【０００３】
例えば下記の特許文献１には、図１０に示すようなフォイル軸受１００が示されている。このフォイル軸受１００は、円筒状のフォイルホルダ１１０と、フォイルホルダ１１０の内周面１１１に取り付けられた複数のフォイル１２０とを有する。各フォイル１２０は、図１１に示すように、軸受面を有するトップフォイル部１２１と、トップフォイル部１２１の周方向一方側に設けられた延在部１２２と、トップフォイル部１２１の周方向他方側に設けられたアンダーフォイル部１２３とを有する。各フォイル１２０のトップフォイル部１２１とアンダーフォイル部１２３との境界には、スリット１２４が設けられる。各フォイル１２０の延在部１２２は、他のフォイル１２０のスリット１２４に差し込まれ（図１２参照）、さらに、フォイルホルダ１１０の内周面１１１に設けられた溝１１４に差し込まれる（図１０参照）。各フォイル１２０のアンダーフォイル部１２３は、他のフォイル１２０のトップフォイル部１２１とフォイルホルダ１１０の内周面１１１との間に配され、トップフォイル部１２１を背後（外径側）から支持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１４３５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１には、フォイル１２０の他の例として、図１３に示すような、スリット１２４をフォイル１２０の軸方向端部に開口させた構成が示されている。本発明者らの検証によると、このようなフォイル１２０を用いた場合、トップフォイル部１２１のうち、スリット１２４付近の領域（図１３の散点領域Ｐ）に異常摩耗が発生することが明らかとなった。これは以下の理由によるものと考えられる。すなわち、各フォイル１２０のスリット１２４に他のフォイル１２０の延在部１２２が差し込まれると、図１４に示すように、トップフォイル部１２１のうち、スリット１２４に面する縁１２１ａが、延在部１２２の上に乗り上げる。これにより、図１５に誇張して示すように、トップフォイル部１２１の縁１２１ａが軸方向外側へ向けて徐々に浮き上がり、こうして浮き上がった領域Ｐが軸と過度に摺動して異常摩耗が生じたと考えられる。
【０００６】
例えば、図１３及び図１４に示すフォイル１２０において、スリット１２４の周方向幅Ｗ’を広げれば、トップフォイル部１２１の縁１２１ａの浮き上がり量を抑えることができるとも考えられる。しかし、各フォイル１２０のスリット１２４は、このスリット１２４に差し込まれた他のフォイル１２０の延在部１２２と周方向で係合させることで、両フォイルを周方向で互いに位置決めする機能を果たす。このため、スリット１２４の周方向幅Ｗ’を広げすぎると、各フォイル１２０の周方向の相対移動量が大きくなり、周方向の位置決め精度が低下し、軸受性能が低下する恐れがある。
【０００７】
上記のような問題は、軸をラジアル方向に支持するラジアルフォイル軸受だけでなく、軸（スラストカラー）をスラスト方向に支持するスラストフォイル軸受においても同様に生じる。
【０００８】
以上のような事情から、本発明が解決すべき課題は、フォイル軸受の軸受性能を低下させることなく、フォイルの異常摩耗を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するためになされた本発明に係るフォイル軸受は、フォイルホルダと、前記フォイルホルダに周方向に並べて取り付けられた複数のフォイルとを備え、各フォイルが、軸受面を有するトップフォイル部と、前記トップフォイル部の周方向一方側に設けられた延在部と、前記トップフォイル部の周方向他方側に設けられ、他のフォイルの前記トップフォイル部と前記フォイルホルダとの間に配されたアンダーフォイル部と、前記トップフォイル部と前記アンダーフォイル部との周方向間に設けられ、他のフォイルの前記延在部が差し込まれた差込口とを備え、前記差込口が、他のフォイルの前記延在部と周方向で係合する位置決め部と、前記位置決め部よりも周方向幅が広く、各フォイルの端部に開口した幅広部とを有し、前記トップフォイル部のうち、前記差込口の幅広部に面する縁を、前記差込口の位置決め部に面する縁よりも周方向一方側に後退させたことを特徴とする。
【００１０】
このように、差込口に、周方向幅が相対的に小さい位置決め部を設け、この位置決め部と他のフォイルの延在部とを周方向で係合させることにより、各フォイルの周方向の相対移動を抑えることができる。そして、トップフォイル部のうち、差込口の幅広部に面する縁を、差込口の位置決め部に面する縁よりも周方向一方側に後退させることで、差込口に他のフォイルの延在部を差し込むことで大きく浮き上がる領域（図１３及び図１５の散点領域Ｐ）が除去された状態となる。これにより、トップフォイル部の浮き上がりが抑えられるため、トップフォイル部が軸に過度に押し付けられる事態が回避され、フォイルの異常摩耗を防止できる。
【００１１】
上記のフォイル軸受では、トップフォイル部の差込口の幅広部に面する縁を、周方向と直交する方向（ラジアルフォイル軸受の場合は軸方向、スラストフォイル軸受の場合は半径方向）に対して傾斜させることが好ましい。特に、前記トップフォイル部の差込口の幅広部に面する縁を、周方向他方側に凸をなした曲線とすることが好ましい。これにより、トップフォイル部の面積（すなわち軸受面の面積）の減少を抑えつつ、トップフォイル部の浮き上がりを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、各フォイルの周方向の相対的な位置決め精度を確保して軸受性能の低下を防止しながら、トップフォイル部の浮き上がりを抑えてフォイルの異常摩耗を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るフォイル軸受（ラジアルフォイル軸受）の断面図である。
【図２】上記ラジアルフォイル軸受に設けられたフォイルの平面図である。
【図３】図２のフォイルの拡大図である。
【図４】連結した複数のフォイルを展開して示す平面図である。
【図５】他の例のフォイルの拡大平面図である。
【図６】他の例のフォイルの拡大平面図である。
【図７】他の例のフォイルの拡大平面図である。
【図８】他の例のフォイルの拡大平面図である。
【図９】他の例のフォイルの断面図である。
【図１０】従来のフォイル軸受の断面図である。
【図１１】図１０のフォイル軸受に設けられたフォイルの斜視図である。
【図１２】図１１のフォイルを連結した状態を示す斜視図である。
【図１３】従来のフォイルの他の例を示す平面図である。
【図１４】図１３のフォイルを有するフォイル軸受の断面図である。
【図１５】図１３のフォイルを連結した状態を展開して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るフォイル軸受の一例としてラジアルフォイル軸受を例に挙げ、図１〜図９に基づいて説明する。
【００１５】
図１に、本発明の一実施形態に係るラジアルフォイル軸受１０を示す。ラジアルフォイル軸受１０は、内周に挿入された回転部材としての軸２との間に形成される流体膜で、軸２をラジアル方向に支持するものである。本実施形態のラジアルフォイル軸受１０は、圧力発生流体として空気を用いる空気動圧軸受である。ラジアルフォイル軸受１０は、筒状（図示例では円筒状）のフォイルホルダ１１と、フォイルホルダ１１の内周面に取り付けられた複数（図示例では３枚）のフォイル１２とを有する。尚、以下では、軸２の回転方向先行側（図１の矢印方向先行側）を「周方向一方側」、軸２の回転方向後方側（図１の矢印方向後方側）を「周方向他方側」と言う。
【００１６】
フォイルホルダ１１は、金属あるいは樹脂で形成される。フォイルホルダ１１を形成する金属としては、例えば焼結金属や溶製材（例えば鋼材）が挙げられる。フォイルホルダ１１は、筒状を成し、図示例では円筒面状の内周面１１ａ及び外周面１１ｂを有する。フォイルホルダ１１の外周面１１ｂは、図示しないハウジングの内周面に固定される。フォイルホルダ１１の内周面１１ａのうち、周方向に離隔した複数箇所（図示例では３箇所）には、フォイル１２の端部が差し込まれる凹部として、軸方向溝１１ｃが形成される。各軸方向溝１１ｃの軸方向両端は、それぞれフォイルホルダ１１の端面に開口している。尚、軸方向溝１１ｃの軸方向一端あるいは軸方向両端に、フォイル１２と係合してフォイル１２の軸方向移動を規制する係止部を設けてもよい。係止部は、フォイルホルダ１１と一体あるいは別体に設けることができる。
【００１７】
フォイル１２は、ばね性に富み、かつ加工性のよい金属で形成され、例えば鋼や銅合金で形成される。フォイル１２は、厚さ２０μｍ〜２００μｍ程度の金属フォイルにプレス加工や放電加工を施すことで形成される。本実施形態のように流体膜として空気を用いる空気動圧軸受では、雰囲気に潤滑油が存在しないため、金属フォイルとしてステンレス鋼もしくは青銅製のものを使用するのが好ましい。
【００１８】
各フォイル１２は、図２に示すように、トップフォイル部１２ａと、トップフォイル部１２ａの周方向一方側（図２の左側）に設けられた延在部１２ｂと、トップフォイル部１２ａの周方向他方側（図２の右側）に設けられたアンダーフォイル部１２ｃとを有する。
【００１９】
トップフォイル部１２ａの内径側の面は、軸受面として機能する（図１参照）。本実施形態では、各フォイル１２のうち、軸２の外周面２ａと直接対向する面が、全てトップフォイル部１２ａで構成される。トップフォイル部１２ａの軸回転方向先行側の縁の軸方向両端付近には、周方向の微小な切り込み１２ａ１が設けられる（図２参照）。尚、特に必要がなければ、切り込み１２ａ１を省略してもよい。
【００２０】
延在部１２ｂは、トップフォイル部１２ａから周方向一方側（図２の左側）に延びている。延在部１２ｂは、各フォイル１２の軸方向端部（図示例では軸方向両端）に設けられる。本実施形態では、各延在部１２ｂが矩形状を成している。
【００２１】
アンダーフォイル部１２ｃは、トップフォイル部１２ａから周方向他方側（図２の右側）に延びている。図示例のアンダーフォイル部１２ｃの軸方向幅は、トップフォイル部１２ａの軸方向幅と等しい。この他、アンダーフォイル部１２ｃとトップフォイル部１２ａの軸方向幅を若干異ならせてもよく、例えば、アンダーフォイル部１２ｃの軸方向幅をトップフォイル部１２ａの軸方向幅よりも若干小さくしてもよい。アンダーフォイル部１２ｃの周方向他方側の縁には、周方向一方側に向けて軸方向幅を徐々に狭めた切り欠き部１２ｃ１が設けられる。図示例では、切り欠き部１２ｃ１が略円弧状に形成される。このほか、切り欠き部１２ｃ１を、直線を軸方向中央で折り曲げた略Ｖ字形状としてもよい。また、特に必要が無ければ、切り欠き部１２ｃ１を省略し、アンダーフォイル部１２ｃの周方向他方側の縁を、軸方向と平行な直線としてもよい。
【００２２】
トップフォイル部１２ａとアンダーフォイル部１２ｃとの境界には、隣接するフォイル１２の延在部１２ｂが差し込まれる差込口１２ｄが設けられる。差込口１２ｄは、延在部１２ｂと同じ軸方向位置に設けられ、図示例ではフォイル１２の軸方向両端に設けられる。各差込口１２ｄの軸方向幅は、ここに差し込まれる延在部１２ｂの軸方向幅よりも若干大きい。各差込口１２ｄは、それぞれフォイル１２の軸方向端部に開口している。
【００２３】
差込口１２ｄは、図３に拡大して示すように、軸方向内側に設けられた位置決め部１２ｄ１と、位置決め部１２ｄ１の軸方向外側に隣接して設けられ、位置決め部１２ｄ１よりも周方向幅が広い幅広部１２ｄ２とからなる。位置決め部１２ｄ１の周方向幅Ｗ（最小の周方向幅）は、大きすぎるとフォイル１２の周方向の位置決め精度が悪化し、小さすぎると他のフォイル１２の延在部１２ｂを差し込むことが困難となる。従って、位置決め部１２ｄ１の周方向幅は、これらの不具合が生じないように設定される。
【００２４】
トップフォイル部１２ａの周方向他方側の縁１２ｅ（すなわち、差込口１２ｄに面する縁）のうち、差込口１２ｄの幅広部１２ｄ２に面する軸方向外側の領域１２ｅ２は、差込口１２ｄの位置決め部１２ｄ１に面する軸方向内側の領域１２ｅ１よりも周方向一方側（図中左側）に後退している。本実施形態では、トップフォイル部１２ａの縁１２ｅが軸方向に対して傾斜しており、具体的には、軸方向外側に向けて周方向一方側に傾斜している。図示例では、トップフォイル部１２ａの縁１２ｅが、周方向他方側に凸を成した曲線（例えば円弧）で構成される。
【００２５】
アンダーフォイル部１２ｃの周方向一方側の縁１２ｆ（すなわち、差込口１２ｄに面する縁）のうち、差込口１２ｄの幅広部１２ｄ２に面する軸方向外側の領域１２ｆ２は、差込口１２ｄの位置決め部１２ｄ１に面する軸方向内側の領域１２ｆ１よりも周方向他方側（図中右側）に後退している。本実施形態では、アンダーフォイル部１２ｃの縁１２ｆが、軸方向内側に設けられた軸方向と平行な直線部１２ｆ１と、直線部１２ｆ１の軸方向外側に隣接して設けられ、軸方向外側に向けて軸方向他方側に傾斜した傾斜部１２ｆ２とからなる。
【００２６】
各フォイル１２の延在部１２ｂは、周方向一方側に隣接するフォイル１２の差込口１２ｄに差し込まれる（図４参照）。これにより、各フォイル１２の延在部１２ｂと、他のフォイル１２の差込口１２に面する縁１２ｅ，１２ｆとが周方向で係合するため、各フォイル１２の、他のフォイル１２に対する相対的な周方向移動が規制される。また、各フォイル１２の延在部１２ｂは、フォイルホルダ１１の内周面１１ａの軸方向溝１１ｃに差し込まれる（図１参照）。これにより、各フォイル１２のフォイルホルダ１１に対する周方向移動が規制される。尚、図４では、理解の容易化のため、各フォイル１２を軸方向に少しずらして示している。
【００２７】
各フォイル１２のアンダーフォイル部１２ｃは、周方向他方側に隣接するフォイル１２のトップフォイル部１２ａとフォイルホルダ１１の内周面１１ａとの間に配される。アンダーフォイル部１２ｃの周方向他方側の端部は、その上に重ねられたトップフォイル部１２ａの周方向中間部に配される。これにより、トップフォイル部１２ａのうち、周方向一方側の領域は、他のフォイル１２のアンダーフォイル部１２ｃで背後から支持され、周方向他方側の領域は、他のフォイル１２のアンダーフォイル部１２ｃで支持されず、フォイルホルダ１１の内周面１１ａと接触する。隣接するフォイル１２のトップフォイル部１２ａの周方向一方側の縁１２ｇと周方向他方側の縁１２ｅは、周方向で係合して互いに突っ張り合っている。これにより、各フォイル１２のトップフォイル部１２ａが外径側に張り出し、フォイルホルダ１１の内周面１１ａに沿った形状に湾曲する。
【００２８】
軸２が図１の矢印方向に回転すると、ラジアルフォイル軸受１０の各フォイル１２のトップフォイル部１２ａの内径面（軸受面）と軸２の外周面２ａとの間に、ラジアル軸受隙間が形成される。このとき、トップフォイル部１２ａのうち、周方向一方側の領域が、隣接するフォイルのアンダーフォイル部１２ｃの上に乗り上げて湾曲することで、ラジアル軸受隙間は、周方向一方側（軸回転方向先行側）へ行くにつれて狭くなった楔状を成す。このような楔状のラジアル軸受隙間の幅狭側に空気が押し込まれることにより、ラジアル軸受隙間の空気膜の圧力が高められ、この圧力により軸２がラジアル方向に非接触支持される。
【００２９】
このとき、フォイル１２が有する可撓性により、各フォイル１２の軸受面が、荷重や軸２の回転速度、周囲温度等の運転条件に応じて任意に変形するため、ラジアル軸受隙間は運転条件に応じた適切幅に自動調整される。そのため、高温・高速回転といった過酷な条件下でも、ラジアル軸受隙間を最適幅に管理することができ、軸２を安定して支持することが可能となる。尚、軸２が回転している時は、軸２の回転に伴って流動する流体（空気）との摩擦により、各フォイル１２が回転方向先行側に押し込まれ、フォイルホルダ１１の軸方向溝１１ｃの角部に突き当たっている。
【００３０】
本実施形態では、トップフォイル部１２ａの縁１２ｅの軸方向外側の領域１２ｅ２を、軸方向内側の領域１２ｅ１よりも軸方向一方側に後退させている。これにより、トップフォイル部１２ａのうち、差込口１２ｄに他のフォイル１２の延在部１２ｂを差し込むことにより大きく浮き上がる領域（図３の散点領域Ｐ）が除去された状態となっている。これにより、トップフォイル部１２ａの縁１２ｅの浮き上がりが抑えられるため、トップフォイル部１２ａが軸２の外周面２ａに過度に押し付けられる事態が回避され、トップフォイル部１２ａの軸受面の異常摩耗を防止できる。
【００３１】
また、本実施形態では、アンダーフォイル部１２ｃの周方向一方側の縁１２ｆの軸方向外側の領域１２ｆ２を、軸方向内側の領域１２ｆ１よりも周方向他方側に後退させている。この場合、図４に示すように、トップフォイル部１２ａのうち、延在部１２ｂに隣接した領域Ｑの背後には、隣接するフォイル１２の差込口１２ｄが配される。すなわち、この領域Ｑは、隣接するフォイル１２のアンダーフォイル部１２ｃで背後から支持されておらず、フォイルホルダ１１の内周面１１ａと直接対向している。トップフォイル部１２ａのうち、延在部１２ｂに隣接した領域Ｑは、フォイルホルダ１１の軸方向溝１１ｃに差し込まれた延在部１２ｂに追従して変形することで、内径側に迫り出しやすい。そこで、上記のように、延在部１２ｂに隣接した領域Ｑの背後にアンダーフォイル部１２ｃを設けないことで、この領域Ｑの支持剛性が低下し、空気膜の圧力で外径側に変形しやすくなるため、この領域Ｑと軸２との過度の接触を回避できる。
【００３２】
また、本実施形態では、図２に示すように、アンダーフォイル部１２ｃの周方向他方側の縁に切り欠き部１２ｃ１を設けることで、この上に乗り上げるトップフォイル部１２ａに、切り欠き部１２ｃ１に沿った段差が形成される。これにより、トップフォイル部１２ａに沿って流れる流体が、上記の段差に沿って流れて軸方向中央側に集められるため、圧力向上効果が高められる（図４の矢印参照）。特に、トップフォイル部１２ａの周方向一方側の縁の軸方向両端付近に、微小な切り込み１２ａ１を設けることで、この部分の剛性が低下するため、トップフォイル部１２ａを、その背後に配されたアンダーフォイル部１２ｃの切り欠き部１２ｃ１に沿って変形させやすくなる。
【００３３】
また、各フォイル１２は、フォイルホルダ１１に完全に固定されておらず、フォイルホルダ１１に対して移動可能とされる。従って、軸２の回転中は、ラジアル軸受隙間に形成された空気膜の影響でフォイル１２がフォイルホルダ１１に押し付けられ、これに伴って各フォイル１２とフォイルホルダ１１、特に、各フォイル１２のトップフォイル部１２ａ及びアンダーフォイル部１２ｃの外径面とフォイルホルダ１１の内周面１１ａとの間に微小摺動が生じる。この微小摺動による摩擦エネルギーにより、軸２の振動を減衰させることができる。
【００３４】
尚、軸２の停止直前や起動直後の低速回転時には、各フォイル１２の軸受面と軸２の外周面とが接触摺動するため、これらの何れか一方または双方に、ＤＬＣ膜、チタンアルミナイトライド膜、二硫化タングステン膜、あるいは二硫化モリブデン膜等の低摩擦化被膜を形成してもよい。また、フォイル１２とフォイルホルダ１１との間の微小摺動による摩擦力を調整するために、これらの何れか一方または双方に、上記のような低摩擦化被膜を形成してもよい。
【００３５】
本発明は、上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と重複する点の説明は省略する。
【００３６】
図５に示す実施形態では、トップフォイル部１２ａの周方向他方側の縁１２ｅが、軸方向外側に向けて軸方向一方側に傾斜した直線で構成されている。この直線状の縁１２ｅのうち、軸方向内側の領域１２ｅ１が差込口１２ｄの位置決め部１２ｄ１に面し、軸方向外側の領域１２ｅ２が差込口１２ｄの幅広部１２ｄ２に面する。
【００３７】
図６及び図７に示す実施形態では、トップフォイル部１２ａの周方向他方側の縁１２ｅのうち、軸方向内側の領域１２ｅ１が軸方向と平行な直線で構成され、軸方向外側の領域１２ｅ２が軸方向に対して傾斜している。図６に示す例では、軸方向外側の領域１２ｅ２が、軸方向外側へ向けて周方向一方側に傾斜した直線で構成される。図７に示す例では、軸方向外側の領域１２ｅ２が、軸方向他方側に凸を成した曲線で構成される。これらの実施形態では、トップフォイル部１２ａの縁１２ｅの軸方向内側の領域１２ｅ１と、アンダーフォイル部１２ｃの縁１２ｆの軸方向内側の領域１２ｆ１が、何れも軸方向と平行な直線で構成されるため、これらの周方向間に形成される位置決め部１２ｄ１の周方向幅が軸方向で一定となる。これにより、位置決め部１２ｄ１と、ここに差し込まれる他のフォイル１２の延在部１２ｂとを周方向で係合させやすくなり、隣接するフォイル１２を互いに位置決めしやすくなる。
【００３８】
図８に示す実施形態では、トップフォイル部１２ａの周方向他方側の縁１２ｅのうち、軸方向外側の領域１２ｅ２及び軸方向内側の領域１２ｅ１が何れも軸方向と平行な直線で構成され、これらの間に周方向の段差が形成されている。この場合、上記の実施形態と比べて、トップフォイル部１２ａを除去する領域が増えるため、トップフォイル部１２ａの浮き上がりを防止する効果は高くなるが、トップフォイル部１２ａの面積、すなわち軸受面の面積が減少するため、軸受剛性が低下する恐れがある。従って、トップフォイル部１２ａの浮き上がりを防止する効果と、軸受面の減少を抑える効果の双方をバランスよく奏するためには、上記の実施形態のように、トップフォイル部１２ａの周方向他方側の縁１２ｅ（特に、軸方向外側の領域１２ｅ２）を軸方向に対して傾斜させることが好ましい。
【００３９】
ところで、軸２がコニカルモードで振動すると、軸２の外周面２ａと、各フォイル１２のトップフォイル部１２ａの軸方向両端部、特に、各フォイル１２のトップフォイル部１２ａのうち、他のフォイル１２のアンダーフォイル部１２ｃとの重合部における軸方向両端部とが接触し、フォイル１２が損傷する恐れがある。
【００４０】
そこで、トップフォイル部１２ａとアンダーフォイル部１２ｃとの重合部において、これらの何れか一方あるいは双方の軸方向両端部に薄肉部を設けてもよい。例えば、図９に示す実施形態では、アンダーフォイル部１２ｃの軸方向両端部に、他の領域よりも薄い薄肉部１２ｃ２が設けられている。このように、アンダーフォイル部１２ｃの軸方向両端部に薄肉部１２ｃ２を設けることで、アンダーフォイル部１２ｃを薄肉化した分Ｘだけトップフォイル部１２ａを外径側に逃がすことができる。これにより、トップフォイル部１２ａの軸方向両端の剛性が小さくなり、軸２の外周面２ａとの接触圧を低減することができるため、フォイル１２の損傷を防止できる。
【００４１】
尚、図示例では、アンダーフォイル部１２ｃの内径面に段差を設けることで薄肉部１２ｃ２を形成しているが、これに限られない。例えば、アンダーフォイル部１２ｃの外径面の軸方向両端部や、トップフォイル部１２ａの外径面の軸方向両端部に段差を設けることで、薄肉部を形成してもよい。また、これらの薄肉部を組み合わせてもよく、例えば、アンダーフォイル部１２ｃの内径面の軸方向両端部と、これに対向するトップフォイル部１２ａの外径面の軸方向両端部に段差を設けることで、アンダーフォイル部１２ｃ及びトップフォイル部１２ａの双方に薄肉部を形成してもよい。また、図示例では、薄肉部１２ｃ２の肉厚が一定であるが、これに限らず、例えば、薄肉部を、軸方向端部側へ向けて徐々に薄くしてもよい。
【００４２】
上記のようなアンダーフォイル部１２ｃの薄肉部１２ｃ２は、例えば、プレス加工やローリング加工により形成することができる。また、アンダーフォイル部１２ｃの薄肉部１２ｃ２は、例えば、材料となる金属薄板からフォイル１２を打ち抜くと同時に、あるいは打ち抜く前に形成することができる。
【００４３】
また、上記の実施形態では、アンダーフォイル部１２ｃの軸方向一方側の縁１２ｆのうち、軸方向外側の領域１２ｆ２を傾斜させているが、この領域を、軸方向内側の領域１２ｆ１と連続した軸方向と平行な直線としてもよい。
【００４４】
また、上記の実施形態では、フォイルホルダ１１の内周面１１ａに形成された軸方向溝１１ｃの開口部の周方向幅が比較的大きい場合を示したが、これに限らず、例えば、フォイルホルダの内周面に、開口部の周方向幅が小さいスリット状の軸方向溝を形成し、この軸方向溝にフォイルの端部を差し込んでもよい。このような軸方向溝は、例えばワイヤ―カット法により形成することができる。
【００４５】
以上の実施形態では、本発明の実施形態として、軸２をラジアル方向に支持するラジアルフォイル軸受１０を示したが、これに限らず、本発明は、軸２をスラスト方向に支持するスラストフォイル軸受にも適用することができる。
【００４６】
スラストフォイル軸受は、円盤状のフォイルホルダと、フォイルホルダの端面に周方向に並べて取り付けられた複数のフォイルとを備える。各フォイルは、軸受面を有するトップフォイル部と、トップフォイル部の周方向一方側に設けられた延在部と、トップフォイル部の周方向他方側に設けられたアンダーフォイル部とを備える。各フォイルのアンダーフォイル部は、他のフォイルのトップフォイル部とフォイルホルダの端面との間に配される。各フォイルのトップフォイル部とアンダーフォイル部との周方向間には、他のフォイルの延在部が差し込まれた差込口が設けられる。延在部及び差込口は、例えば、各フォイルの半径方向両端部に設けられる。差込口は、他のフォイルの延在部と周方向で係合する位置決め部と、位置決め部よりも周方向幅が広く、各フォイルの半径方向端部に開口した幅広部とを有する。トップフォイル部のうち、差込口の幅広部に面する縁は、差込口の位置決め部に面する縁よりも周方向一方側に後退している。
【００４７】
軸２が回転すると、スラストフォイル軸受の各フォイルのトップフォイル部の軸受面と、軸２に設けられたスラストカラーの端面との間に、楔状のスラスト軸受隙間が形成される。この楔状のスラスト軸受隙間の幅狭側に空気が押し込まれることにより、スラスト軸受隙間の空気膜の圧力が高められ、この圧力により軸２及びスラストカラーがスラスト方向に非接触支持される。
【００４８】
尚、スラストフォイル軸受の各構成の機能や変形例は、上記のラジアルフォイル軸受１０と同様であるため、説明を省略する。
【００４９】
本発明にかかるフォイル軸受の適用対象は、例えばガスタービンのタービン軸を支持する軸受や、ターボチャージャ（過給機）のロータを支持する軸受として好適に使用することができる。また、本発明にかかるフォイル軸受は、ガスタービンやターボチャージャ等のターボ機械に限らず、油の使用が制限される車両用軸受や産業機器用軸受として広く使用することが可能である。
【００５０】
また、以上に説明した各フォイル軸受は、圧力発生流体として空気を使用した空気動圧軸受であるが、これに限らず、圧力発生流体としてその他のガスを使用することもでき、あるいは水や油などの液体を使用することもできる。
【符号の説明】
【００５１】
２     軸
１０   ラジアルフォイル軸受（フォイル軸受）
１１   フォイルホルダ
１２   フォイル
１２ａ トップフォイル部
１２ｂ 延在部
１２ｃ アンダーフォイル部
１２ｄ 差込口
１２ｄ１      位置決め部
１２ｄ２      幅広部
１２ｅ 縁
１２ｅ１      軸方向内側の領域（差込口の位置決め部に面する縁）
１２ｅ２      軸方向外側の領域（差込口の幅広部に面する縁）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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