(57)【要約】【課題】  回転軸の高速回転下での安定性を向上させることができると共に、製造コストが低いラジアルフォイル軸受を提供すること。【解決手段】  有端で環状のトップフォイル２の本体部１７の周方向に、間隔を置いて２箇所の剛性が低い薄肉の部分を形成すると共に、該本体部１７の径方向の外方に配置されるバンプフォイル３の上記薄肉の部分に対応する部分の切り起こしのつめ１３の長さが、上記薄肉の部分に対応しない部分の切り起こしのつめ１２の長さよりも短くなるように、バンプフォイル３に、切り起こしのつめ１２,１３を形成する。このようにして、トップフォイル２の本体部１７の形状と、この本体部１７をバックアップするバンプフォイル３の本体部１０の形状とを、回転軸１の高速回転下での安定性を向上させることができる略正三角形の辺の部分を略円弧状に外方にふくらました形状にする。【選択図】  図１
2005163939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の外側に軸受隙間を隔てて配置されるトップフォイルと、
このトップフォイルの径方向の外側に配置されるバンプフォイルと、
このバンプフォイルの径方向の外側に配置される外輪と
を備えるラジアルフォイル軸受であって、
上記トップフォイルは、有端で環状の部分を有し、
この環状の部分における周方向の互いに離間された複数箇所に、略軸方向に延びる剛性の低い部分を形成し、上記環状の部分は、径方向の断面において、上記剛性の低い部分を頂点とする略多角形状であることを特徴とするラジアルフォイル軸受。
【請求項２】
請求項１に記載のラジアルフォイル軸受において、
上記バンプフォイルの外周面の形状は、径方向の断面図において、多角形の辺の部分を外側に略円弧状にふくらました形状になっていることを特徴とするラジアルフォイル軸受。
【請求項３】
請求項２に記載のラジアルフォイル軸受において、
上記バンプフォイルは、複数の切り起こしのつめを有し、
上記多角形の頂点部分近傍に位置する上記切り起こしのつめの長さが、上記頂点部分近傍以外に位置する上記切り起こしのつめの長さよりも短いことを特徴とするラジアルフォイル軸受。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のラジアルフォイル軸受において、
上記剛性の低い部分は、薄肉の部分であることを特徴とするラジアルフォイル軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トップフォイルとバンプフォイルと外輪とを有するラジアルフォイル軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラジアルフォイル軸受としては、特開平１１−２４７８４４号公報（特許文献１）に記載されているものがある。
【０００３】
このラジアルフォイル軸受は、図４に示すように、図示しない回転軸の外側に軸受隙間を隔てて配置される３つのトップフォイル３１（図には、２つのみ示す）と、このトップフォイル３１の径方向の外側に配置される波形状の３つのバンプフォイル３２（図には、２つのみ示す）と、このバンプフォイル３２の径方向の外側に配置される外輪３５とを備える。
【０００４】
上記外輪３５は、内周円筒面３６から径方向の内側に突出し、かつ、周方向に等間隔に３箇所配置される断面Ｔ字状の突出部３７（図４には、突出部３７を一つだけ示す。）を有している。隣接する上記断面Ｔ字状の突出部３７の間の周方向の長さは、上記トップフォイル３１およびバンプフォイル３２の周方向の長さと略等しくなっている。
【０００５】
トップフォイル３１およびバンプフォイル３２は、該トップフォイル３１およびバンプフォイル３２の周方向の両端を、隣接する二つの断面Ｔ字状の突出部３９の側方の凹部３８に差し込むことによって、外輪３５に取り付けられている。
【０００６】
上記従来のラジアルフォイル軸受は、上記のようにトップフォイル３１を外輪３５に取り付けることによって、径方向の内側に配置される３枚のトップフォイル３１の内周面の形状を、略おむすび形状にして、円周上の所定の３箇所に大きな動圧を発生させて、回転軸の高速回転下での安定性を向上させるようにしている。
【０００７】
しかしながら、上記従来のラジアルフォイル軸受では、回転軸の高速回転下での安定性を向上させることができる一方、トップフォイル３１およびバンプフォイル３２を外輪３５に固定するために、外輪３５に複雑な断面Ｔ字形状の突出部３７を複数形成しなければならず、外輪３５の製造コストが高くなるという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−２４７８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の課題は、回転軸の高速回転下での安定性を向上させることができると共に、製造コストが低いラジアルフォイル軸受を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、この発明のラジアルフォイル軸受は、
回転軸の外側に軸受隙間を隔てて配置されるトップフォイルと、
このトップフォイルの径方向の外側に配置されるバンプフォイルと、
このバンプフォイルの径方向の外側に配置される外輪と
を備えるラジアルフォイル軸受であって、
上記トップフォイルは、有端で環状の部分を有し、
この環状の部分における周方向の互いに離間された複数箇所に、略軸方向に延びる剛性の低い部分を形成し、上記環状の部分は、径方向の断面において、上記剛性の低い部分を頂点とする略多角形状であることを特徴としている。
【００１０】
上記略多角形状には、多角形の辺の部分を外側に略円弧状にふくらました形状も含まれるものとする。
【００１１】
上記発明によれば、上記環状の部分の周方向の互いに離間された複数箇所に、略軸方向に延びる剛性の低い部分が形成されているので、上記剛性が低い複数の箇所で折れ曲がって、上記環状の部分が、径方向の断面において、上記剛性が低い複数の箇所を略頂点とする略多角形になって、該多角形の辺の部分を外側に略円弧状にふくらました形状になる。したがって、上記剛性が高い上記円弧状のふくらみ部分の中央付近で回転軸を支持させるようにすることができて、回転軸の移動を、上記中央付近の径方向の内側に制限できるので、回転軸の高速回転下での安定性を向上させることができる。
【００１２】
また、一実施形態のラジアルフォイル軸受は、上記バンプフォイルの外周面の形状が、径方向の断面図において、多角形の辺の部分を外側に略円弧状にふくらました形状になっていることを特徴としている。
【００１３】
上記実施形態によれば、バンプフォイルの外周面の形状が、径方向の断面図において、多角形の辺の部分を外側に略円弧状にふくらました形状になっているので、バンプフォイルで、上記多角形の辺の部分を外側に略円弧状にふくらました形状になっているトップフォイルを、バックアップすることができる。したがって、回転軸の高速回転下での安定性を更に向上させることができる。
【００１４】
また、一実施形態のラジアルフォイル軸受は、上記バンプフォイルは、複数の切り起こしのつめを有し、上記多角形の頂点部分近傍に位置する上記切り起こしのつめの長さが、上記頂点部分近傍以外に位置する上記切り起こしのつめの長さよりも短いことを特徴としている。
【００１５】
上記実施形態によれば、上記多角形型の頂点部分近傍に位置する上記切り起こしのつめの長さが、上記頂点部分近傍以外に位置する上記切り起こしのつめの長さよりも短いので、径方向の断面における上記バンプフォイルの形状を、容易に多角形の辺の部分を外側に略円弧状にふくらました形状にすることができる。
【００１６】
また、一実施形態のラジアルフォイル軸受は、上記剛性の低い部分が、薄肉の部分であることを特徴としている。
【００１７】
上記実施形態によれば、上記剛性の低い部分が、薄肉の部分であるので、上記剛性の低い部分を、エッチング等によって簡単安価に製造することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のラジアル動圧軸受によれば、上記環状の部分の周方向の互いに離間された複数箇所に、略軸方向に延びる剛性の低い部分が形成されているので、上記剛性が低い複数の箇所で折れ曲がって、上記環状の部分が、径方向の断面において、上記剛性が低い複数の箇所を略頂点とする略多角形になって、該多角形の辺の部分を外側に略円弧状にふくらました形状になる。したがって、回転軸の移動を、上記剛性が高い上記円弧状のふくらみ部分の中央付近の径方向の内側に制限できて、回転軸の高速回転下での安定性を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明のラジアル動圧軸受によれば、外輪にトップフォイルおよびバンプフォイルを取り付ける複雑な突出部を形成する必要がないので、ラジアル動圧軸受の製造コストを低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。
【００２１】
図１は、この発明のラジアルフォイル軸受の一実施形態の径方向の断面図である。
【００２２】
このラジアルフォイル軸受は、トップフォイル２と、バンプフォイル３と、外輪４とを備える。
【００２３】
図１に示すように、上記トップフォイル２は、回転軸１の径方向の外側に配置されている。上記トップフォイル２は、有端で環状の部分である本体部１７と、この本体部１７の周方向の一端に連なると共に、この本体部１７から略径方向に折れ曲がっている取り付け部１８とを備える。図１に示すように、上記トップフォイル２の本体部１７の径方向の断面における形状は、略おむすび形状（略正三角形の辺の部分を外側に略円弧状にふくらました形状）になっている。
【００２４】
尚、実際には、上記本体部１７の径方向の断面における形状は、真円形状に近いおむすび形状であり、図１に示す本体部１７においては、おむすび形状が、誇張されて描かれている。
【００２５】
上記環状の部分である本体部１７の径方向の外側には、バンプフォイル３が、配置されている。上記バンプフォイル３は、略円筒面の一部からなる有端で環状の本体部１０と、この本体部１０の周方向の両端部からこの両端部の接線方向に延びる取付部１１と、上記本体部１０の周方向の両端部以外の部分からこの両端部以外の部分の接線方向に延びると共に、大きさが異なる２種類の切り起こしのつめ１２,１３とを備える。
【００２６】
上記バンプフォイル３の本体部１０の径方向の外側には、外輪４が配置されている。上記外輪４の内周円筒面には、径方向の断面において、内周円筒面の一箇所から略径方向に延びる１つのトップフォイル係合溝５と、径方向の断面において、このトップフォイル係合溝５の周方向の両側の隣接部から内周円筒面の略接線方向に延びる２つのバンプフォイル係合溝８とが、形成されている。
【００２７】
上記トップフォイル２は、取り付け部１８を外輪４のトップフォイル係合溝５に係合させており、バンプフォイル３は、取付部１１を、バンプフォイル係合溝８に係合させている。このようにして、上記トップフォイル２とバンプフォイル３を、外輪４に固定している。
【００２８】
図２は、上記トップフォイル２を詳細に示すトップフォイル２の径方向の断面図である。
【００２９】
上記トップフォイル２は、帯状の金属板の一方向の両端が隣接するように、上記帯状の金属板をロール加工で周方向の重なりがない円筒形に成形した後、この円筒形に成形された金属板の一端部を径方向に折り曲げて、形成されている。
【００３０】
上記トップフォイル２は、図２に示すように、環状な本体部１７を３等分したとき、この３つの部分の略境の部分にあたる２箇所の肉厚が、他の部分の肉厚よりも薄くなっている。この肉厚が薄い薄肉の部分２８,２９は、板厚が０.１ｍｍ〜２ｍｍに設定されているトップフォイル２の上記２箇所の内周側を、０.０５ｍｍ〜１.９５ｍｍエッチングすることによって形成されている。この薄肉の部分２８,２９は、剛性が低い部分になっている。
【００３１】
図３は、上記外輪４の円筒内周面に配置するべく円筒形に成型する前の上記バンプフォイル３を示す図である。
【００３２】
図３に示すように、上記バンプフォイル３は、弾性を有する矩形の金属板から形成されている。この矩形の金属板には、該矩形の金属板の４隅に、４つの略コ字状のスリット溝２０（正確には、等脚台形の周辺から下辺を除いた形状のスリット溝２０）が形成されると共に、図３に矢印Ａで示す矩形の金属板の一方向の両端部を除いた部分に、１０列に亘って大きさが異なる２種類の略コ字状のスリット溝２２,２４（正確には、等脚台形の周辺から下辺を除いた形状のスリット溝２２,２４）が形成されている。
【００３３】
上記４隅の略コ字状のスリット溝２０と、上記１０列に配置される複数のスリット溝２２,２４に囲まれている舌片の夫々は、取付部１１、および、切り起こしのつめ１２,１３になっている。
【００３４】
上記１０列に配置された略コ字状のスリット溝２２,２４における上記一方向の端から１列目、２列目、５列目、６列目、９列目および１０列目のスリット溝２２に囲まれた切り起こしのつめ１２は、同じ大きさに形成されており、また、上記一方向の端から３列目、４列目、７列目および８列目のスリット溝２４に囲まれた切り起こしのつめ１３は、同じ大きさに形成されている。上記取付部１１の上記一方向の長さは、切り起こしのつめ１２の上記一方向の長さよりも大きくなっており、かつ、切り起こしのつめ１２の上記一方向の長さは、切り起こしのつめ１３の上記一方向の長さよりも長くなっている。
【００３５】
上記４隅の略コ字状のスリット溝に囲まれた取付部１１は、金属板の上記一方向の中央を向くように配置されている。また、上記一方向の両端に位置する端の列に、切り起こしのつめ１２を、上記一方向の端を向くように配置した上で、この端の例に隣接する列に、切り起こしのつめ１２を、上記一方向の中央を向くように配置している。続いて、上記一方向の中央を向くように配置されている切り起こしのつめ１２の列に隣接する列に、切り起こしのつめ１３を、上記一方向の端を向くように配置した上で、この例に隣接する列に、切り起こしのつめ１３を、上記一方向の中央を向くように配置している。このように、２つでペアをなす一対の切り起こしのつめ１２の列と、２つでペアをなす一対の切り起こしのつめ１３の列とを、互い違い配置している。
【００３６】
この実施形態では、バンプフォイル３の本体部１０の板厚は、０.０５ｍｍ〜１.０ｍｍの範囲に設定され、切り起こしのつめ１２,１３の上記一方向の長さは、０.５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に設定されている。また、上記切り起こしのつめ１２の上記長さと、切り起こしのつめ１３の上記長さとの差は、０.０５ｍｍ〜０.５ｍｍに設定されている。
【００３７】
このように、切り起こしのつめ１２の上記長さを、切り起こしのつめ１３の上記長さよりも長くすることによって、本体部１０が上記内周円筒面から浮上する寸法を、場所によって変えるようにして、本体部１０の径方向の断面における形状が、回転軸の高速回転下において回転軸を安定に支持できる略正三多角形の辺の部分を外側に円弧状にふくらました形状（おむすび形状）になるようにしている。
【００３８】
上記バンプフォイル３を外輪４の内周円筒面の内側に配置するために、金属板の上記一方向の両端を略一致させるようにして、バンプフォイル３の本体部１０を略円筒面に成型して、バンプフォイル３を外輪４の内周円筒面に配置したとき、上記４隅の取付部１１は、バンプフォイル３の本体部１０が定義する上記円筒面の接線方向に突出して、外輪４のバンプフォイル係合溝８と係合するようになっている。
【００３９】
また、上記切り起こしのつめ１２,１３は、バンプフォイル３を外輪４の内周円筒面に配置したとき、バンプフォイル３の本体部１０が定義する上記円筒面の接線方向に突出して、その先端部を上記内周円筒面に接触させ、本体部１０を上記内周円筒面から径方向の内方に浮かすようにしている。
【００４０】
上記実施形態のラジアルフォイル軸受によれば、上記トップフォイル２が、該トップフォイル２の周方向の２箇所に、周方向に互いに離間されて略軸方向に延びる剛性の低い部分である薄肉の部分２８,２９を有するので、その薄肉の部分２８,２９が、折れ曲がって、トップフォイル２の本体部１７の内周面が、径方向の断面において、略正三角形の辺の部分を外側に略円弧状にふくらました形状（略おむすび形状）になる。このことから、上記剛性が高い上記円弧状のふくらみ部分の中央付近で回転軸１を支持させるようにすることができて、回転軸１の移動を、上記中央付近の径方向の内側に制限できるので、高速回転している回転軸１を安定的に支持することができる。
【００４１】
また、上記実施形態のラジアルフォイル軸受によれば、バンプフォイル３の外周面が、径方向の断面図で、トップフォイル２の形状に対応する略おむすび形状になっているので、バンプフォイル３でトップフォイル２をバックアップすることができる。したがって、回転軸１の支持能力を更に向上させることができる。
【００４２】
また、上記実施形態のラジアルフォイル軸受によれば、２つでペアをなす一対の切り起こしのつめ１２の列と、２つでペアをなす一対の切り起こしのつめ１３の列とを、互い違いに配置したので、一対の切り起こしのつめ１３の列が配置されている周方向の２箇所におけるバンプフォイル３の本体部１０の外輪４の内周円筒面からの距離が、一対の切り起こしのつめ１２の列が配置されている周方向の２箇所におけるバンプフォイル３の本体部１０の外輪４の内周円筒面からの距離よりも小さくなる。このことから、径方向の断面でのバンプフォイル３の本体部１０の形状を、略正三角形の辺を外側に略円弧状にふくらました形状にできるので、周方向に略等間隔に離間された３つの円弧部分の略中央部で、回転軸の移動領域を該略中央部の径方向の内方に制限できて、高速回転している回転軸１を安定的に支持することができる。
【００４３】
また、上記実施形態のラジアルフォイル軸受によれば、上記トップフォイル２の剛性の低い部分が、薄肉の部分２８,２９であるので、この剛性の低い部分を、エッチングによって容易に形成できる。
【００４４】
尚、上記実施形態のラジアルフォイル軸受では、トップフォイル２の剛性が低い薄肉の部分２８,２９を、環状の該トップフォイル２の本体部１０の２箇所に形成したが、トップフォイルの剛性が低い薄肉の部分を、環状のトップフォイルの本体部に、周方向に間隔を置いて２箇所以外の複数箇所形成しても良い（これら、複数箇所は、トップフォイルの本体部に周方向に等間隔に離間されていることが好ましい）。
【００４５】
また、上記実施形態のラジアルフォイル軸受では、トップフォイル２は、内周側の側面と外周側の側面の間を貫通する空気抜け穴を有していなかったが、この発明のラジアルフォイル軸受では、例えば、剛性が低い薄肉の部分に、内周側の側面と外周側の側面の間を貫通する空気抜け穴を形成しても良い。このようにすると、ラジアルフォイル軸受と回転軸との間に生じる動圧を、ばらつきがない均一なものにすることができて、ラジアルフォイル軸受の浮上特性を、よりいっそう優れたものにすることができる。
【００４６】
また、上記実施形態のラジアルフォイル軸受では、トップフォイル２の剛性が低い部分を、薄肉の部分で構成したが、この発明のラジアルフォイル軸受では、トップフォイルの剛性が低い部分を、トップフォイルの厚さが略等しい環状の本体部に局所的に熱処理を行うことによって、この熱処理を行った箇所で構成しても良い。
【００４７】
また、上記実施形態のラジアルフォイル軸受では、図３に示すように、一対の長い切り起こしのつめ１２,１２の３列と、一対の短い切り起こしのつめ１３,１３の２列とを周方向に交互に配置したが、この発明のラジアルフォイル軸受では、一対の長い切り起こしのつめのｍ列（ｍは、４以上の自然数）と、一対の短い切り起こしのつめの（ｍ−１）列とを周方向に交互に配置しても良い。
【００４８】
また、この実施形態のラジアルフォイル軸受では、長さが異なる２種類の切り起こしのつめ１２,１３を用いて、正多角形の辺の部分を略円弧状にふくらました形状を有する本体部１０の正三角形の頂点部分付近に、長さが短い切り起こしのつめ１３を配置したが、この発明のラジアルフォイル軸受では、多角形の辺の部分を略円弧状にふくらました形状を有する本体部の多角形（好ましくは正多角形）の略頂点部分から、この頂点部分の両側の円弧部分の中央付近にかけて、２つでペアを成す切り起こしのつめの複数の組を、より頂点部分に近いペアの切り起こしのつめの長さが、頂点部分に遠い方のペアの切り起こしのつめの長さ以下になるように、バンプフォイルに形成して、バンプフォイルの形状を、多角形の辺の部分を略円弧状にふくらました形状に形成しても良い。尚、より頂点部分に近いペアの切り起こしのつめの長さが、頂点部分に遠い方のペアの切り起こしのつめの長さ以下になるような配置としては、上記頂点部分から両側の円弧部分の中央付近にかけて、２つでペアをなす切り起こしのつめの長さを徐々に長くする等の方法がある。このように、長さが違う複数の切り起こしのつめを導入して、頂点部分に近いペアの切り起こしのつめの長さが、頂点部分に遠い方のペアの切り起こしのつめの長さ以下になるように形成すると、バンプフォイルの本体部を、径方向の断面において、外輪の内周円筒面の中心に対してより点対称に近い形状にすることができて、ラジアルフォイル軸受の浮上特性を、よりいっそう優れたものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態のラジアルフォイル軸受の径方向の断面図である。
【図２】上記実施形態のラジアルフォイル軸受が備えるトップフォイルを示す図である。
【図３】上記実施形態のラジアルフォイル軸受が備えるバンプフォイルを示す図である。
【図４】従来のラジアルフォイル軸受の径方向の部分断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  回転軸
２  トップフォイル
３  バンプフォイル
４  外輪
１１  取付部
１２,１３  切り起こしのつめ
１７  本体部
２８,２９  薄肉の部分
【図１】
2005163939.tif 000003
【図２】
2005163939.tif 000004
【図３】
2005163939.tif 000005
【図４】
2005163939.tif 000006