(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するジャーナル（１１）の外周を環状の空隙を存して囲む静止保持部材（１２）と、前記空隙に配置されてジャーナル（１１）を支持するフォイルアセンブリ（１３）とを備えたフォイル式流体軸受において、
前記フォイルアセンブリ（１３）は、
円環状に湾曲するシートの相互に対向する両端部間にジャーナル（１１）の軸方向に延びるスリット（１４ａ）が形成され、前記スリット（１４ａ）に臨む一端部が前記静止保持部材（１２）に固定され、ジャーナル（１１）の外周面を流体膜層を介して支持するトップフォイル（１４）と、
円環状に湾曲するシートの相互に対向する両端部間にジャーナル（１１）の軸方向に延びるスリット（１５ａ）が形成され、前記スリット（１５ａ）に臨む一端部が前記静止保持部材（１２）に固定され、その内周面がトップフォイル（１４）の外周面に摺動自在に摩擦接触することにより、ジャーナル（１１）の半径方向外側への移動に対抗する摩擦減衰力を発生するミッドフォイル部（１５）と、
ミッドフォイル部（１５）および静止保持部材（１２）間に配置された波板状のバンプフォイル（１６Ａ〜１６Ｆ）とから構成され、
前記ミッドフォイル部（１５）は少なくとも２枚のミッドフォイル（１５Ａ〜１５Ｃ）から構成され、それらのミッドフォイル（１５Ａ〜１５Ｃ）は相互に重ね合わされて摺動自在に摩擦接触することを特徴とするフォイル式流体軸受。
【請求項２】
前記ミッドフォイル部（１５）を構成する複数のミッドフォイル（１５Ａ〜１５Ｃ）の全てが同方向に巻かれていることを特徴とする、請求項１に記載のフォイル式流体軸受。
【請求項３】
前記ミッドフォイル部（１５）を構成する複数のミッドフォイル（１５Ａ〜１５Ｃ）のうちの少なくとも１枚のミッドフォイル（１５Ａ〜１５Ｃ）が、他のミッドフォイル（１５Ａ〜１５Ｃ）に対して逆方向に巻かれていることを特徴とする、請求項１に記載のフォイル式流体軸受。
【請求項４】
前記ミッドフォイル部（１５）を構成する複数のミッドフォイル（１５Ａ〜１５Ｃ）のうちの最内層のミッドフォイル（１５Ａ〜１５Ｃ）が、トップフォイル（１４）に対して同方向に巻かれていることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載のフォイル式流体軸受。
【請求項５】
前記ミッドフォイル部（１５）を構成する複数のミッドフォイル（１５Ａ〜１５Ｃ）のうちの最内層のミッドフォイル（１５Ａ）が、トップフォイル（１４）に対して逆方向に巻かれていることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載のフォイル式流体軸受。
【請求項６】
前記ミッドフォイル部（１５）を構成する複数のミッドフォイル（１５Ａ〜１５Ｃ）のうちの最外層のミッドフォイル（１５Ｃ）の少なくとも一部が、他のミッドフォイル（１５Ｂ，１５Ｃ）よりも肉厚の材料で形成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のフォイル式流体軸受。
【請求項７】
前記ミッドフォイル部（１５）を構成する複数のミッドフォイル（１５Ａ〜１５Ｃ）のうちの最外層のミッドフォイル（１５Ｃ）の少なくとも一部が、他のミッドフォイル（１５Ｂ，１５Ｃ）よりも硬質の材料で形成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のフォイル式流体軸受。
【請求項８】
前記トップフォイル（１４）の内周面の少なくとも一部にコーティング（ｃ１）が施されており、そのコーティング（ｃ１）を施された面の摩擦係数はフォイルアセンブリ（１３）の何れの摺動面の摩擦係数よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載のフォイル式流体軸受。
【請求項９】
前記コーティング（ｃ１）はＤＬＣを用いて行われることを特徴とする、請求項８に記載のフォイル式流体軸受。
【請求項１０】
前記コーティング（ｃ１）はＰＴＦＥを用いて行われることを特徴とする、請求項８に記載のフォイル式流体軸受。
【請求項１１】
前記トップフォイル（１４）の内周以外のフォイルアセンブリ（１３）の摺動面および静止保持部材（１２）の内周面の少なくとも一部に金属コーティング（ｃ２）を施したことを特徴とする、請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載のフォイル式流体軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はラジアル型の動圧流体軸受に関し、特に回転するジャーナルの外周を環状の空隙を存して囲む静止保持部材と、前記空隙に配置されてジャーナルを支持するフォイルアセンブリとを備えたフォイル式流体軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかるフォイル式流体軸受として、米国特許第４４１５２８０号明細書、米国特許第５９０２０４９号明細書、米国特許第５９８８８８５号明細書に記載されたものが公知である。
【０００３】
図１２には上記従来のフォイル式流体軸受Ｂの基本的構造が示される。即ち、フォイル式流体軸受Ｂは、回転するジャーナル０１と筒状の静止保持部材０２との間の空隙に配置されてジャーナル０１を支持するフォイルアセンブリが、半径方向内側に配置された円環状のトップフォイル０３と、半径方向中間に配置された円環状のミッドフォイル０４と、半径方向外側に配置された波板状のバンプフォイル０５…とから構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フォイルアセンブリの内部に流体圧で支持されて回転するジャーナル０１が半径方向に変位すると、トップフォイル０３およびミッドフォイル０４の摺動面、ミッドフォイル０４およびバンプフォイル０５の摺動面、並びにバンプフォイル０５および静止保持部材０２の摺動面に摩擦減衰力が発生し、この摩擦減衰力によりジャーナル０１の振動が抑制される。しかしながら上記従来のものは、ミッドフォイル０４の枚数が１枚であるために充分な摩擦減衰力を発生させることが難しく、そのためにジャーナル０１が有害な共振現象を起こす可能性があった。
【０００５】
またフォイルアセンブリの最内層に位置するトップフォイル０３はジャーナル０１との間に介在する流体から半径方向外向きの荷重を受け、この荷重はトップフォイル０３からミッドフォイル０４およびバンプフォイル０５…を介して静止保持部材０２に伝達されるが、波板状のバンプフォイル０５…は円周方向に所定距離を置いて離間した複数の支持点０５ａ…でミッドフォイル０４の外周面を支持するため、前記半径方向外向きの荷重によってトップフォイル０３およびミッドフォイル０４が前記複数の支持点０５ａ…間で半径方向外側に撓んでしまう場合がある。このように、トップフォイル０３およびミッドフォイル０４が波状に変形すると、摩擦減衰力を発生するフォイル相互間の滑りが妨げられるだけでなく、トップフォイル０３およびジャーナル０１間にジャーナル０１を浮上させるための圧力を発生させる楔形状ができ難くなるため、フォイル式流体軸受Ｂとしての機能に悪影響を及ぼす可能性がある。尚、図１２において、トップフォイル０３およびミッドフォイル０４の変形は誇張して表現されている。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、フォイル式流体軸受のフォイルアセンブリに充分な摩擦減衰力を発生させるとともに、ジャーナルおよびトップフォイル間に介在する流体の圧力でトップフォイルが波状に変形するのを防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、回転するジャーナルの外周を環状の空隙を存して囲む静止保持部材と、前記空隙に配置されてジャーナルを支持するフォイルアセンブリとを備えたフォイル式流体軸受において、前記フォイルアセンブリは、円環状に湾曲するシートの相互に対向する両端部間にジャーナルの軸方向に延びるスリットが形成され、前記スリットに臨む一端部が前記静止保持部材に固定され、ジャーナルの外周面を流体膜層を介して支持するトップフォイルと、円環状に湾曲するシートの相互に対向する両端部間にジャーナルの軸方向に延びるスリットが形成され、前記スリットに臨む一端部が前記静止保持部材に固定され、その内周面がトップフォイルの外周面に摺動自在に摩擦接触することにより、ジャーナルの半径方向外側への移動に対抗する摩擦減衰力を発生するミッドフォイル部と、ミッドフォイル部および静止保持部材間に配置された波板状のバンプフォイルとから構成され、前記ミッドフォイル部は少なくとも２枚のミッドフォイルから構成され、それらのミッドフォイルは相互に重ね合わされて摺動自在に摩擦接触することを特徴とするフォイル式流体軸受が提案される。
【０００８】
上記構成によれば、トップフォイル、ミッドフォイル部およびバンプフォイルよりなるフォイルアセンブリを静止保持部材とジャーナルとの間に配置したフォイル式流体軸受において、ミッドフォイル部を少なくとも２枚のミッドフォイルから構成し、それらのミッドフォイルを相互に重ね合わせて摺動自在に摩擦接触させたので、ジャーナルが半径方向に変位したときに複数のミッドフォイル間に大きな摩擦減衰力を発生させてジャーナルの支持機能を高めることができる。しかも複数枚のミッドフォイルを重ね合わせたことで半径方向荷重に対する剛性が高まるため、トップフォイルが波状に変形するのを防止してフォイル式流体軸受の機能を確実に発揮させることができる。
【０００９】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ミッドフォイル部を構成する複数のミッドフォイルの全てが同方向に巻かれていることを特徴とするフォイル式流体軸受が提案される。
【００１０】
上記構成によれば、複数のミッドフォイルの全てが同方向に巻かれているので、それらを予め一体化したアセンブリを一括して静止保持部材に取り付けることで、組付工数の削減に寄与することができる。
【００１１】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記ミッドフォイル部を構成する複数のミッドフォイルのうちの少なくとも１枚のミッドフォイルが、他のミッドフォイルに対して逆方向に巻かれていることを特徴とするフォイル式流体軸受が提案される。
【００１２】
上記構成によれば、複数のミッドフォイルのうちの少なくとも１枚のミッドフォイルが他のミッドフォイルに対して逆方向に巻かれているので、巻き方向が異なるミッドフォイル間の滑り量を増加させてより大きな摩擦減衰力を発生させることができる。
【００１３】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項２または請求項３の構成に加えて、前記ミッドフォイル部を構成する複数のミッドフォイルのうちの最内層のミッドフォイルが、トップフォイルに対して同方向に巻かれていることを特徴とするフォイル式流体軸受が提案される。
【００１４】
上記構成によれば、最内層のミッドフォイルとトップフォイルとが同方向に巻かれているので、それらを予め一体化したアセンブリを一括して静止保持部材に取り付けることで、組付工数の削減に寄与することができる。
【００１５】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項２または請求項３の構成に加えて、前記ミッドフォイル部を構成する複数のミッドフォイルのうちの最内層のミッドフォイルが、トップフォイルに対して逆方向に巻かれていることを特徴とするフォイル式流体軸受が提案される。
【００１６】
上記構成によれば、内層のミッドフォイルがトップフォイルに対して逆方向に巻かれているので、巻き方向が異なるミッドフォイルおよびトップフォイル間の滑り量を増加させてより大きな摩擦減衰力を発生させることができる。
【００１７】
また請求項６に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記ミッドフォイル部を構成する複数のミッドフォイルのうちの最外層のミッドフォイルの少なくとも一部が、他のミッドフォイルよりも肉厚の材料で形成されていることを特徴とするフォイル式流体軸受が提案される。
【００１８】
上記構成によれば、最外層のミッドフォイルの少なくとも一部を、他のミッドフォイルよりも肉厚の材料で形成したので、流体圧による荷重でトップフォイルが波状に変形するのを防止してフォイル式流体軸受の機能を確実に発揮させることができる。
【００１９】
また請求項７に記載された発明によれば、請求項１〜請求項５の何れか１項の構成に加えて、前記ミッドフォイル部を構成する複数のミッドフォイルのうちの最外層のミッドフォイルの少なくとも一部が、他のミッドフォイルよりも硬質の材料で形成されていることを特徴とするフォイル式流体軸受が提案される。
【００２０】
上記構成によれば、最外層のミッドフォイルの少なくとも一部を、他のミッドフォイルよりも硬質の材料で形成したので、流体圧による荷重でトップフォイルが波状に変形するのを防止してフォイル式流体軸受の機能を確実に発揮させることができる。
【００２１】
また請求項８に記載された発明によれば、請求項１〜請求項７の何れか１項の構成に加えて、前記トップフォイルの内周面の少なくとも一部にコーティングが施されており、そのコーティングを施された面の摩擦係数はフォイルアセンブリの何れの摺動面の摩擦係数よりも小さいことを特徴とするフォイル式流体軸受が提案される。
【００２２】
上記構成によれば、トップフォイルの内周面の少なくとも一部に施されたコーティングの摩擦係数がフォイルアセンブリの何れの摺動面の摩擦係数よりも小さいので、ジャーナルの回転開始を円滑に行わせるとともに、焼きつき等の異常が発生するのを防止することができる。
【００２３】
また請求項９に記載された発明によれば、請求項８の構成に加えて、前記コーティングはＤＬＣを用いて行われることを特徴とするフォイル式流体軸受が提案される。
【００２４】
上記構成によれば、トップフォイルの内周面の少なくとも一部にＤＬＣを用いたコーティングを施すことにより、ジャーナルとの摩擦によるトップフォイルの内周面の損傷を確実に防止することができる。
【００２５】
また請求項１０に記載された発明によれば、請求項８の構成に加えて、前記コーティングはＰＴＦＥを用いて行われることを特徴とするフォイル式流体軸受が提案される。
【００２６】
上記構成によれば、トップフォイルの内周面の少なくとも一部にＰＴＦＥを用いたコーティングを施すことにより、ジャーナルとの摩擦によるトップフォイルの内周面の損傷を確実に防止することができる。
【００２７】
また請求項１１に記載された発明によれば、請求項１〜請求項１０の何れか１項の構成に加えて、前記トップフォイルの内周以外のフォイルアセンブリの摺動面および静止保持部材の内周面の少なくとも一部に金属コーティングを施したことを特徴とするフォイル式流体軸受が提案される。
【００２８】
上記構成によれば、トップフォイルの内周以外のフォイルアセンブリの摺動面および静止保持部材の内周面の少なくとも一部に金属コーティングを施したので、フォイルアセンブリの摩擦減衰力を高めることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。  図１〜図５は本発明の第１実施例を示すもので、図１はフォイル式流体軸受の横断面図、図２は図１の２部拡大図、図３は図１の３部拡大図、図４はジャーナルの回転数とジャーナルの振幅との関係を示すグラフ、図５は種々の枚数のミッドフォイルを持つフォイル式流体軸受について共振周波数と減衰係数との関係を示す図である。
【００３０】
図１〜図３に示すように、円形断面のジャーナル１１を回転自在に支持するフォイル式流体軸受Ｂは、ジャーナル１１の外周を囲むように回転不能に固定された円筒状の静止保持部材１２と、静止保持部材１２の内周面およびジャーナル１１の外周面間に形成された環状の空隙に配置されるフォイルアセンブリ１３とから構成される。フォイルアセンブリ１３は、半径方向内側に配置された１枚のトップフォイル１４と、その外側に配置された３枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃよりなるミッドフォイル部１５と、その外側に円周方向に離間して配置された６個のバンプフォイル１６Ａ〜１６Ｆとから構成される。トップフォイル１４、ミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃおよびバンプフォイル１６Ａ〜１６Ｆは、厚さが０．１ｍｍ程度の金属薄板で構成される。尚、図において、トップフォイル１４、ミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃおよびバンプフォイル１６Ａ〜１６Ｆの厚さは誇張して表現されている。
【００３１】
トップフォイル１４は平坦なシートを円環状に湾曲させたもので、そのスリット１４ａを挟む一端部は静止保持部材１２の内周面の上部（重力の方向に対して）に溶接Ｗ１される。３枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは平坦なシートを円環状に湾曲させたもので、そのスリット１５ａ…を挟む一端部は静止保持部材１２の内周面に、前記溶接部Ｗ１に隣接するように溶接Ｗ２…される。トップフォイル１４は溶接Ｗ１された一端部から他端部に向けて時計方向に巻かれており、３枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは溶接Ｗ２…された一端部から他端部に向けて反時計方向に巻かれている。そしてトップフォイル１４の外周面および最内層のミッドフォイル１５Ａの内周面は摺動面１７において摺動自在に接触している。
【００３２】
尚、本実施例では３枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが同方向に巻かれているので、それらを予め溶接Ｗ２′…してアセンブリ化した後に静止保持部材１２に溶接Ｗ２…することで、組立作業性を高めることができる（図２参照）。
【００３３】
６個のバンプフォイル１６Ａ〜１６Ｆは、それらの一端部が静止保持部材１２の内周面に溶接Ｗ３…される。各々のバンプフォイル１６Ａ〜１６Ｆは半径方向外側に向けて突出する部分円筒部が連続する波板状の部材であり、前記部分円筒部の先端に形成された第１接触部１６ａ…は静止保持部材１２の内周面に円周方向に摺動自在に接触し、また隣接する部分円筒部間に形成された略平坦な第２接触部１６ｂ…は最外層のミッドフォイル１５Ｃの外周面に円周方向に摺動自在に接触する。
【００３４】
トップフォイル１４、ミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃおよびバンプフォイル１６Ａ〜１６Ｆには、Hastelloy Ｘ、Inconel 600 、Inconel X750  等の硬度が高く耐熱性に優れた材質が使用される。
【００３５】
トップフォイル１４の内周面、つまりジャーナル１１に対向する面には、優れた潤滑特性（低摩擦係数、表面平滑性、高摩耗寿命）を有するＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）がコーティングｃ１されており、ジャーナル１１が回転を開始してトップフォイル１４の内周面との間に安定した流体膜層が形成されるまでの間、その摺動面に焼きつき等の異常が発生するのを防止している。尚、トップフォイル１４の内周面だけでなく、それに対向するジャーナル１１の外周面にもＤＬＣあるいはＰＴＦＥのコーティングｃ１を施すことにより、更に優れた潤滑特性を得ることができる。
【００３６】
また最内層のミッドフォイル１５Ａに対向するトップフォイル１４の外周面と、３枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの内周面および外周面と、バンプフォイル１６Ａ〜１６Ｆの第１接触部１６ａ…および第２接触部１６ｂ…と、静止保持部材１２の内周面とには、例えば銅よりなる金属コーティングｃ２が施されており、これにより摺動面の摩擦係数を増加させてジャーナル１１の変位に対抗する大きな摩擦減衰力を発生させることができる。金属コーティングｃ２の材質は銅に限定されず、銀、金、白金等を採用することができる。摩擦係数の大きさは銀が０．３２、銅が０．４６、金が０．５４、白金が０．５６であり、要求される摩擦係数に応じて材質を選択することができるが、本実施例では安価で耐久性が高いことから銅を採用している。尚、純粋な銅に代えて銅希薄合金、例えばＣｕ−Ｓｎ，Ｃｕ−Ｚｎ，Ｃｕ−Ｆｅ等を採用することができる。
【００３７】
フォイルアセンブリ１３の内部空間、つまり概略円筒状のトップフォイル１４の内部空間にジャーナル１１が僅かな隙間を存して回転自在に支持される。前記隙間は平均して２０μｍ程度であるが、図では誇張して示されている。重力により下向きの荷重Ｗを受けるジャーナル１１が、その中心Ｏｓを静止保持部材１２の中心Ｏｂから距離εだけ偏心させた平衡位置で矢印Ｒ方向（反時計方向）に回転すると、トップフォイル１４との間に介在する空気がジャーナル１１に引きずられて該ジャーナル１１の下方の楔状空間に押し込まれて正圧が発生し、逆にジャーナル１１の上方の楔状空間に負圧が発生する。そして前記空気力と荷重Ｗとが釣り合う前記平衡位置においてジャーナル１１はフォイルアセンブリ１３の内部に非接触状態で支持される。
【００３８】
外力の作用や空気力の変動でジャーナル１１が平衡位置から半径方向外側に変位すると、空気膜層を介してジャーナル１１に押圧されたフォイルアセンブリ１３が変形し、その際に発生する摺動面の摩擦抵抗によりジャーナル１１の移動を阻止する復元力が発生する。そして前記フォイルアセンブリ１３による復元力でジャーナル１１は平衡位置に安定して保持される。
【００３９】
ジャーナル１１が平衡位置から半径方向に変位してトップフォイル１４に荷重が作用すると、バンプフォイル１６Ａ〜１６Ｆが半径方向に圧縮されて円周方向に押し延ばされ、それに伴ってトップフォイル１４およびミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃも半径方向外側に変位する。トップフォイル１４およびミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは相互に逆方向に巻かれているため、トップフォイル１４およびミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは相互に逆方向に摺動する。その結果、トップフォイル１４およびミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの摺動面１７に摩擦力が作用し、ジャーナル１１の変位に対抗する摩擦減衰力が発生する。また相互に同方向に巻かれた３枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの摺動面１８，１８にも滑りが生じ、その摩擦力でジャーナル１１の変位に対抗する摩擦減衰力が発生する。
【００４０】
また溶接部Ｗ３…で静止保持部材１２の内周面に固定されたバンプフォイル１６Ａ〜１６Ｆは、その第１接触部１６ａ…が溶接部Ｗ３…から離れるように移動し、その第２接触部１６ｂ…が同じく溶接部Ｗ３…から離れるように移動する。その結果、第１接触部１６ａ…と静止保持部材１２の内周面との間に摩擦力が作用し、また第２接触部１６ｂ…と最外層のミッドフォイル１５Ｃとの間にも摩擦力が作用する。そして第１接触部１６ａ…および第２接触部１６ｂ…に作用する摩擦力により、ジャーナル１１の変位に対抗する摩擦減衰力が発生する。
【００４１】
図４に示すように、ジャーナル１１の回転数が増加して共振点ωｎに近づくと、ジャーナル１１の振幅が急激に増加する共振現象が発生することが知られており、この現象を効果的に回避するには、共振周波数の増加に対してフォイルアセンブリ１３による摩擦減衰力の減衰係数がリニアに増加することが望ましい。
【００４２】
図５は、フォイル式流体軸受Ｂがジャーナル１１により与えられる与圧量と減衰係数との関係を、ミッドフォイルを持たないものと、ミッドフォイルを１枚持つものと、ミッドフォイルを２枚持つものと、ミッドフォイルを３枚持つものとについて確認した結果を示すものである。図５に示す「共振周波数」（正確には「共振周波数変化」）とは、ジャーナル１１による与圧量を指す。与圧量変化に伴って軸受剛性（バンプ変形に伴う）が上昇し、共振周波数が増加する。
【００４３】
ミッドフォイルを持たないものは、共振周波数（与圧量）の増加に伴って当初は減衰係数も増加するが、共振周波数が４５０Ｈｚを越えたあたりから減衰係数が減少に転じてリニアリティが失われている。ミッドフォイルを１枚持つものも、同様に共振周波数の増加に伴って当初は減衰係数も増加するが、共振周波数が５００Ｈｚを越えたあたりから減衰係数が減少に転じてリニアリティが失われている。それに対して、ミッドフォイルを２枚あるいは３枚持つものは、共振周波数の増加に伴って減衰係数も単調に増加しており、そのリニアリティはミッドフォイルを３枚持つものの方が２枚持つものよりも高くなっている。
【００４４】
以上のことから、複数枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ相互間に作用する摩擦減衰力の作用で共振周波数に対する摩擦減衰力の特性を適切に維持し、ジャーナル１１の共振現象を効果的に防止することができる。しかも複数枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを積層したことにより、トップフォイル１４およびミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが半径方向外側への荷重を受けたときに、バンプフォイル１６Ａ〜１６Ｆの第２接触部１６ｂ…間でトップフォイル１４およびミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが波状の撓むのを防止することができ（図１２参照）、トップフォイル１４の内周面およびジャーナル１１の外周面間に形成される流体膜層の厚さが変動しないようにしてフォイル式流体軸受Ｂの機能を安定して発揮させることができる。
【００４５】
次に、図６および図７に基づいて本発明の第２実施例を説明する。
【００４６】
第１実施例では３枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが何れも反時計方向に巻かれているが、第２実施例では最内層および最外層のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｃが反時計方向に巻かれ、中間層のミッドフォイル１５Ｂが時計方向に巻かれている。言い換えると、トップフォイル１４および３枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは隣接するものが相互に逆方向に巻かれている。このように、隣接するトップフォイル１４およびミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが相互に逆方向に巻かれていると、同方向に巻かれている場合に比べて、それらが変形したときの摺動量が大きくなるため、大きな減衰力を発生させることができる。
【００４７】
トップフォイル１４と中間層のミッドフォイル１５Ｂとは何れも時計方向に巻かれているため、トップフォイル１４およびミッドフォイル１５Ｂを予め溶接Ｗ１′…してアセンブリ化した後に静止保持部材１２に溶接Ｗ１，Ｗ２することで組立作業性を高めることができ、また最内層および最外層のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｃは何れも反時計方向に巻かれているため、両ミッドフォイル１５Ａ，１５Ｃを予め溶接Ｗ２′…してアセンブリ化した後に静止保持部材１２に溶接Ｗ２，Ｗ２することで組立作業性を高めることができる（図７参照）。
【００４８】
次に、図８および図９に基づいて本発明の第３実施例を説明する。
【００４９】
第１実施例ではトップフォイル１４が時計方向に巻かれ、３枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが何れも反時計方向に巻かれているが、第３実施例ではトップフォイル１４および３枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが何れも反時計方向に巻かれている。従って、トップフォイル１４および３枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを予め溶接Ｗ２′…してアセンブリ化した後に静止保持部材１２に溶接Ｗ１，Ｗ２…することで、組立作業性を高めることができる（図９参照）。
【００５０】
次に、図１０および図１１に基づいて本発明の第４実施例を説明する。
【００５１】
第１実施例では３枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが何れも同じ厚さに形成されているが、第４実施例では３枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃのうちの最外層のミッドフォイル１５Ｃが他の２枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂに比べて厚い材料で形成されている。これにより、バンプフォイル１６Ａ〜１６Ｆの第２接触部１６ｂ…間で最外層のミッドフォイル１５Ｃが波状の撓むのを防止し、ひいては他の２枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂおよびトップフォイル１４の撓みを防止してフォイル式流体軸受Ｂの機能を確保することができる。
【００５２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００５３】
例えば、ミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの枚数は実施例の３枚に限定されず、２枚以上であれば何枚でも可能である。更にトップフォイル１４およびミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの巻き方向の組み合わせは、実施例以外の任意の組み合わせを採用することができる。さらにまた、バンプフォイル１６Ａ〜１６Ｆの分割や形状も実施例に限定されるものではない。
【００５４】
またＤＬＣやＰＴＦＥのコーティングｃ１はトップフォイル１４の内周面の全域に施す必要はなく、ジャーナル１１に対向する部分のみに施せば充分である。同様にトップフォイル１４、ミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃおよびバンプフォイル１６Ａ〜１６Ｆのコーティングｃ２は、それらの全面に施す必要はなく、他部材との摺動部のみに施せば充分である。
【００５５】
また第４実施例では最外層のミッドフォイル１５Ｃの厚さを他の２枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂに比べて厚くしているが、最外層のミッドフォイル１５Ｃの硬度を他の２枚のミッドフォイル１５Ａ，１５Ｂに比べて高くしても同様の作用効果を得ることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、トップフォイル、ミッドフォイル部およびバンプフォイルよりなるフォイルアセンブリを静止保持部材とジャーナルとの間に配置したフォイル式流体軸受において、ミッドフォイル部を少なくとも２枚のミッドフォイルから構成し、それらのミッドフォイルを相互に重ね合わせて摺動自在に摩擦接触させたので、ジャーナルが半径方向に変位したときに複数のミッドフォイル間に大きな摩擦減衰力を発生させてジャーナルの支持機能を高めることができる。しかも複数枚のミッドフォイルを重ね合わせたことで半径方向荷重に対する剛性が高まるため、トップフォイルが波状に変形するのを防止してフォイル式流体軸受の機能を確実に発揮させることができる。
【００５７】
また請求項２に記載された発明によれば、複数のミッドフォイルの全てが同方向に巻かれているので、それらを予め一体化したアセンブリを一括して静止保持部材に取り付けることで、組付工数の削減に寄与することができる。
【００５８】
また請求項３に記載された発明によれば、複数のミッドフォイルのうちの少なくとも１枚のミッドフォイルが他のミッドフォイルに対して逆方向に巻かれているので、巻き方向が異なるミッドフォイル間の滑り量を増加させてより大きな摩擦減衰力を発生させることができる。
【００５９】
また請求項４に記載された発明によれば、最内層のミッドフォイルとトップフォイルとが同方向に巻かれているので、それらを予め一体化したアセンブリを一括して静止保持部材に取り付けることで、組付工数の削減に寄与することができる。
【００６０】
また請求項５に記載された発明によれば、内層のミッドフォイルがトップフォイルに対して逆方向に巻かれているので、巻き方向が異なるミッドフォイルおよびトップフォイル間の滑り量を増加させてより大きな摩擦減衰力を発生させることができる。
【００６１】
また請求項６に記載された発明によれば、最外層のミッドフォイルの少なくとも一部を、他のミッドフォイルよりも肉厚の材料で形成したので、流体圧による荷重でトップフォイルが波状に変形するのを防止してフォイル式流体軸受の機能を確実に発揮させることができる。
【００６２】
また請求項７に記載された発明によれば、最外層のミッドフォイルの少なくとも一部を、他のミッドフォイルよりも硬質の材料で形成したので、流体圧による荷重でトップフォイルが波状に変形するのを防止してフォイル式流体軸受の機能を確実に発揮させることができる。
【００６３】
また請求項８に記載された発明によれば、トップフォイルの内周面の少なくとも一部に施されたコーティングの摩擦係数がフォイルアセンブリの何れの摺動面の摩擦係数よりも小さいので、ジャーナルの回転開始を円滑に行わせるとともに、焼きつき等の異常が発生するのを防止することができる。
【００６４】
また請求項９に記載された発明によれば、トップフォイルの内周面の少なくとも一部にＤＬＣを用いたコーティングを施すことにより、ジャーナルとの摩擦によるトップフォイルの内周面の損傷を確実に防止することができる。
【００６５】
また請求項１０に記載された発明によれば、トップフォイルの内周面の少なくとも一部にＰＴＦＥを用いたコーティングを施すことにより、ジャーナルとの摩擦によるトップフォイルの内周面の損傷を確実に防止することができる。
【００６６】
また請求項１１に記載された発明によれば、トップフォイルの内周以外のフォイルアセンブリの摺動面および静止保持部材の内周面の少なくとも一部に金属コーティングを施したので、フォイルアセンブリの摩擦減衰力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例に係るフォイル式流体軸受の横断面図
【図２】  図１の２部拡大図
【図３】  図１の３部拡大図
【図４】  ジャーナルの回転数とジャーナルの振幅との関係を示すグラフ
【図５】  種々の枚数のミッドフォイルを持つフォイル式流体軸受について共振周波数と減衰係数との関係を示す図
【図６】  本発明の第２実施例に係るフォイル式流体軸受の横断面図
【図７】  図６の７部拡大図
【図８】  本発明の第３実施例に係るフォイル式流体軸受の横断面図
【図９】  図８の９部拡大図
【図１０】  本発明の第４実施例に係るフォイル式流体軸受の横断面図
【図１１】  図１０の１１部拡大図
【図１２】  従来のフォイル式流体軸受の横断面図
【符号の説明】
１１        ジャーナル
１２        静止保持部材
１３        フォイルアセンブリ
１４        トップフォイル
１４ａ      スリット
１５        ミッドフォイル部
１５Ａ〜１５Ｃ        ミッドフォイル
１５ａ      スリット
１６Ａ〜１６Ｆ        バンプフォイル
ｃ１        コーテング
ｃ２        金属コーティング
【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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