(57)【要約】【課題】所望の軸受性能を具備したフォイル軸受を低コストに量産可能とする。【解決手段】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５と、トップフォイル５の外径側に配置され、トップフォイル５を弾性的に支持するバックフォイル６と、トップフォイル５およびバックフォイル６を内周に収容した円筒状の外方部材３とを備えるフォイル軸受１において、トップフォイル５とバックフォイル６を、可撓性を有する帯状の金属薄板で一体形成した。すなわち、軸部材２と外方部材３の間には、トップフォイル５およびバックフォイル６が一体的に設けられたフォイル部材４が介設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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、
トップフォイルとバックフォイルを、可撓性を有する帯状の薄板で一体形成したことを特徴とするフォイル軸受。
【請求項２】
トップフォイルとバックフォイルの一体形成品は、前記薄板をその長手方向の所定位置で折り返すことによって折り返し部を形成し、この折り返し部を含めて前記薄板をその長手方向に沿って円筒状に丸めることにより形成されたものである請求項１に記載のフォイル軸受。
【請求項３】
バックフォイルが、型成形された凹凸形状部を有し、この凹凸形状部でトップフォイルが弾性的に支持される請求項１に記載のフォイル軸受。
【請求項４】
凹凸形状部を径方向に複数設け、かつ径方向に隣接する２つの凹凸形状部を相互に摺動可能とした請求項３に記載のフォイル軸受。
【請求項５】
バックフォイル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に記載のフォイル軸受。
【請求項６】
バックフォイルの軸方向両端部に径方向の突出部を設け、軸方向一端側の突出部と軸方向他端側の突出部とで外方部材を軸方向に挟持した請求項１に記載のフォイル軸受。
【請求項７】
バックフォイルと外方部材の間に、バックフォイルと摺動可能にトップフォイルおよびバックフォイルと一体形成されたスペーサ部を介設した請求項１に記載のフォイル軸受。
【請求項８】
スペーサ部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７に記載のフォイル軸受。
【請求項９】
スペーサ部の軸方向両端部に径方向の突出部を設け、軸方向一端側の突出部と軸方向他端側の突出部とで外方部材を軸方向に挟持した請求項７に記載のフォイル軸受。
【請求項１０】
トップフォイルの軸方向端部領域に、トップフォイルの軸方向中央領域よりも外径側に後退した逃げ部を設けた請求項１に記載のフォイル軸受。
【請求項１１】
ガスタービンのロータの支持に使用される請求項１に記載のフォイル軸受。
【請求項１２】
過給機のロータの支持に使用される請求項１に記載のフォイル軸受。
【請求項１３】
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、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の製造方法において、
可撓性を有する帯状の薄板を、その長手方向の所定位置で折り返すことによって折り返し部を形成し、この折り返し部を含めて前記薄板をその長手方向に沿って円筒状に丸めることにより、トップフォイルとバックフォイルの一体形成品を製作する工程と、
前記一体形成品を外方部材の内周に配置する工程と、を有することを特徴とするフォイル軸受の製造方法。
【請求項１４】
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、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の製造方法において、
可撓性を有する帯状の薄板の長手方向一端部を外方部材の内周に配置した状態で、前記薄板の残部を外方部材の内周に徐々に挿入しながら、少なくとも、前記薄板の残部を外方部材の内周面に沿って丸めるステップ、前記薄板の残部をその長手方向の所定位置で折り返すことによって折り返し部を形成するステップ、および前記折り返し部を外方部材の内周面に沿って丸めるステップ、を実行することを特徴とするフォイル軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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を介在させたいわゆるフォイル軸受、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、あるいは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。
【０００３】
一般的な動圧軸受は、回転側と静止側の双方の軸受面が剛体で構成される。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、所望の軸受性能を安定的に発揮・維持可能とするには、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。
【０００４】
ところで、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に記載されているように、一般的に３００℃以上の耐熱性が要求される。しかしながら、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提案され、あるいは実用されるに至っている。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板（薄膜）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に開示されているものが公知である。
【０００５】
詳述すると、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弾性変形するため、ラジアル軸受隙間の隙間幅が自動調整（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が弾性変形するのに伴ってトップフォイルに作用する摩擦力により、軸・軸受系の振動が抑制（減衰）される。そのため、フォイル軸受は安定性に優れ、一般的な動圧軸受と比較して高速での使用が可能である。
【０００６】
また、一般的な動圧軸受のラジアル軸受隙間は、軸径の１／１０００のオーダーで管理する必要があることから、例えば直径が数ｍｍ程度の軸を支持する場合、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、製造時の公差や熱膨張量を考慮すると、一般的な動圧軸受で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ことによって隙間幅が自動調整されるため、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、製造や隙間管理を容易化することができるという利点もある。
【０００７】
なお、特許文献２のフォイル軸受は、可撓性を有する帯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、可撓性を有する帯状の金属薄板を筒状に丸めてなる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、可撓性を有する帯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、帯状の金属薄板を筒状に丸めてなる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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許２６６９４１９号公報
【特許文献２】特開２００２−３６４６４３号公報
【特許文献３】特開２００９−２９９７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２，３に記載のフォイル軸受では、トップフォイルと、これを弾性的に支持するバックフォイルとが個別に製作され、外方部材の内周に収容（固定）されている。そのため、製造工程や部品管理が煩雑となり易く、フォイル軸受の高コスト化を招く一因となっているのが実情である。
【００１０】
そこで、本発明は、フォイル軸受を低コストに量産可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために創案された本発明に係るフォイル軸受は、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、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ものにおいて、トップフォイルとバックフォイルを、可撓性を有する帯状の薄板で一体形成したことを特徴とする。
【００１２】
このように、トップフォイルとバックフォイルを一体形成すれば、トップフォイルとバックフォイルが個別に設けられていた従来品に比べ、実質的な部品点数が少なくなる分、製造工程や部品管理を簡略化することができる。これにより、フォイル軸受の低コスト化を図ることができる。また、トップフォイルとバックフォイルの一体形成品（以下、「フォイル部材」ともいう）の形成材料として、可撓性を有する帯状の薄板を用いることから、フォイル軸受に求められる種々の機能、例えばラジアル軸受隙間の隙間幅の調整機能、を適切に確保することができる。なお、薄板としては、金属、樹脂、セラミックス、又はこれらの中から選択した二種以上を積層させたもの等を使用することができ、要求特性等に応じて適宜選択可能である。
【００１３】
フォイル部材は、上記薄板をその長手方向の所定位置で折り返すことによって折り返し部を形成し、この折り返し部を含めて上記薄板をその長手方向に沿って円筒状に丸めることにより形成されたものとすることができる。このようにすれば、フォイル部材を容易に形成することができることに加え、トップフォイルとバックフォイルを周方向で相互に摺動させることが可能となる。トップフォイルとバックフォイルが周方向で相互に摺動可能であれば、両者の摺動によってフォイル軸受の運転中に発生する振動を減衰することができるので、軸部材を安定的に支持する上で有利となる。
【００１４】
バックフォイルは、型成形された凹凸形状部を有するものとすることができ、この凹凸形状部でトップフォイルを弾性的に支持することができる。凹凸形状部を型成形すれば、薄板に切り込みを形成した後、切り込みの周縁部を立ち上げることにより（特許文献２）、あるいは、薄板を複雑に折り曲げることにより（特許文献３）トップフォイルを弾性的に支持するための部位（弾性支持部）を形成する場合に比べ、弾性支持部を容易かつ精度良く形成することができる。
【００１５】
凹凸形状部を径方向に複数設け、かつ径方向に隣接する２つの凹凸形状部を相互に摺動可能とすることができる。このようにすれば、ラジアル荷重の負荷能力を向上することができることに加え、振動の減衰効果を一層高めることができる。なお、かかる構成は、例えば、上記の折り返し部を径方向に複数設け、かつ径方向に隣接する２つの折り返し部のそれぞれに凹凸形状部を設けることによって得ることができる（図２等を参照）。
【００１６】
外方部材の内周からフォイル部材が抜脱すると、フォイル軸受がその機能を果たさなくなることから、フォイル部材は外方部材の内周に固定する必要がある。但し、フォイル軸受の運転中に、外方部材の内周からフォイル部材が抜脱するのを可及的に防止することができるのであれば、外方部材に対するフォイル部材の固定方法に特段の限定はない。例えば、圧入、接着、圧入接着（圧入と接着の併用）、溶着等の手段でフォイル部材を外方部材に固定することができる。また、上記の各固定手段に替えて、もしくは上記の各固定手段に加えて、フォイル部材と外方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、いわゆる凹凸嵌合によりフォイル部材を外方部材の内周に固定することもできる。バックフォイルに上記の凹凸形状部が設けられている場合には、この凹凸形状部を利用した凹凸嵌合によりフォイル部材を外方部材に固定することができる。
【００１７】
また、バックフォイルの軸方向端部（一端部であるか両端部であるかは問わない）に径方向の突出部を設け、この突出部を、外方部材の端面と、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し、バックフォイルの軸方向両端部に径方向の突出部を設け、軸方向一端側の突出部と軸方向他端側の突出部とで外方部材を軸方向に挟持するようにしても良い。このように、バックフォイルの軸方向端部に設けた突出部を利用してバックフォイル（フォイル部材）を外方部材に固定するようにすれば、接着や溶着等の手段でフォイル部材を外方部材に固定する場合に比べ、外方部材に対するフォイル部材の組付けを簡便に実行することができる。
【００１８】
上記した何れの固定手段を採用する場合においても、バックフォイルは外方部材に完全に固定（外方部材に対するフォイル部材の相対移動が許容されないように両者を強固に固定）することができる他、バックフォイルの外方部材との対向面のうち、少なくとも一部が外方部材と摺動可能な状態で、バックフォイルを外方部材に固定することもできる。後者の構成を採用すれば、フォイル軸受の運転中に発生する振動の減衰効果を高めることができる。
【００１９】
バックフォイルと外方部材の間には、バックフォイルと摺動可能にトップフォイルおよびバックフォイルと一体形成された筒状のスペーサ部を介設することもできる。このようにすれば、軸部材の回転中にフォイル部材内で生じる摩擦力が一層増大する分、フォイル軸受の運転中に発生する振動の減衰効果を一層高めることが可能となる。しかも、スペーサ部は、バックフォイルと一体形成されていることから、組立や部品管理に要する手間が増大することもない。
【００２０】
上記のスペーサ部を設ける場合、スペーサ部の軸方向端部（一端部であるか両端部であるかは問わない）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することにより、あるいは、スペーサ部の軸方向両端部に径方向の突出部を設け、軸方向一端側の突出部と軸方向他端側の突出部とで外方部材を軸方向に挟持することにより、フォイル部材を外方部材に固定することができる。
【００２１】
ところで、トップフォイルおよびバックフォイル（さらに、場合によってはスペーサ部も含まれる）となる帯状の薄板は、例えば原反ロールを所定寸法に切断することによって得ることができるが、この場合、薄板の端部（エッジ）は切断面となる。切断面にはバリ等の先端鋭利な突起物が形成される場合があり、従って、フォイル軸受の運転中に、ミスアライメントの影響等によってトップフォイルの軸方向端部に軸部材が接触すると、軸部材の外周面にキズ等が形成されて回転精度に悪影響が及ぶ可能性がある。このような問題は、例えば、トップフォイルの軸方向端部領域に、トップフォイルの軸方向中央領域よりも外径側に後退した逃げ部を設けることによって可及的に防止することができる。
【００２２】
以上に述べた本発明に係るフォイル軸受は、ガスタービンのロータや、過給機のロータ等の支持に好ましく用いることができる。
【００２３】
上記した本発明に係るフォイル軸受は、可撓性を有する帯状の薄板を、その長手方向の所定位置で折り返すことによって折り返し部を形成し、この折り返し部を含めて上記薄板をその長手方向に沿って円筒状に丸めることにより、トップフォイルとバックフォイルの一体形成品を製作する工程と、上記一体形成品を外方部材の内周に配置する工程と、を有する製造工程を経ることによって得ることができる。
【００２４】
あるいは、上記した本発明に係るフォイル軸受は、可撓性を有する帯状の薄板の長手方向一端部を外方部材の内周に配置した状態で、薄板の残部を外方部材の内周に徐々に挿入しながら、少なくとも、薄板の残部を外方部材の内周面に沿って丸めるステップ、薄板の残部をその長手方向の所定位置で折り返すことによって折り返し部を形成するステップ、および折り返し部を外方部材の内周面に沿って丸めるステップ、を実行することによって得ることもできる。
【００２５】
上記した何れの製造方法（製造手順）においても、可撓性を有する帯状の薄板としては、その長手方向所定領域に、型成形された凹凸形状部を有するものを用いるのが望ましい。
【発明の効果】
【００２６】
以上より、本発明によれば、フォイル軸受の量産コストを低廉化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るフォイル軸受の平面図である。
【図２】図１のフォイル軸受を構成するフォイル部材の斜視図である。
【図３】図２に示すフォイル部材となる第１の中間加工体の概略斜視図である。
【図４】図３に示す第１の中間加工体を折り返すことで形成した第２の中間加工体の概略斜視図である。
【図５】変形例に係る第１の中間加工体の概略斜視図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るフォイル軸受の平面図である。
【図７】図６のフォイル軸受を構成するフォイル部材の斜視図である。
【図８】図７に示すフォイル部材となる第１の中間加工体の概略斜視図である。
【図９】図７に示すフォイル部材の一変形例である。
【図１０】図９に示すフォイル部材を組み込んだフォイル軸受の概略断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係るフォイル軸受の平面図である。
【図１２】本発明に係るフォイル軸受の変形例を概念的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１に、本発明の一実施形態に係るフォイル軸受１の平面図を示す。同図に示すフォイル軸受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を回転自在に支持するためのものであり、軸部材２と、内周に軸部材２を挿入したフォイル部材４と、フォイル部材４を内周に収容した円筒状の外方部材３とを主要な構成部材として備える。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。
【００３０】
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。
【００３１】
図２にも示すように、フォイル部材４は、全領域が凹凸のない平坦面状に形成され、内周に挿入した軸部材２の外周面２ａとの間に楔状のラジアル軸受隙間Ｃを形成する略円筒状のトップフォイル５と、トップフォイル５の外径側に配置され、トップフォイル５を弾性的に支持する略円筒状のバックフォイル６とが一体形成されたものであり、全体として周方向で有端の円筒状に形成されている。バックフォイル６は、周方向の一端部がトップフォイル５の周方向終端部に連なり、略全領域に亘って凹凸形状部Ａ１が設けられた略円筒状の第１折り返し部７と、周方向の一端部が第１折り返し部７の周方向の他端部に連なり、略全領域に亘って凹凸形状部Ａ２が設けられた略円筒状の第２折り返し部８とを備える。凹凸形状部Ａ１，Ａ２は、トップフォイル５を弾性的に支持するための弾性支持部として機能するものであり、第１折り返し部７と第２折り返し部８の周方向での相対的な摺動移動を許容した状態で互いに嵌合している。
【００３２】
なお、軸部材２の回転方向は、トップフォイル５の周方向一端部と周方向他端部との間の周方向隙間の隙間幅が拡大する方向とされる。すなわち、図１に示す例では、軸部材２は時計回りに回転する。また、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、図１においては理解の容易化のため誇張して描いている。後述する他の実施形態に係るフォイル軸受１の平面図（図６および図１２）についても同様である。
【００３３】
上記の構成を有するフォイル部材４は、例えば、次のようにして製作することができる。
【００３４】
まず、図示しない原反ロールから巻き出した可撓性を有する金属薄板を所定寸法に切断し、フォイル部材４に加工される帯状（長尺）の金属薄板を得る。次いで、所定寸法に切断された帯状の金属薄板にプレス加工を施すことにより、金属薄板の長手方向一端領域に凹凸形状部Ａ２を型成形すると共に、金属薄板の長手方向略中央領域に凹凸形状部Ａ１を型成形する。これにより、図３に示すように、長手方向の一端領域および略中央領域に凹凸形状部Ａ２，Ａ１がそれぞれ型成形されると共に、長手方向の他端領域に凹凸のない平坦面部５’が設けられた第１中間加工体１４を得る。なお、図３において、凹凸形状部Ａ１は、図中下側に後退した凹部を、金属薄板の長手方向に所定間隔で形成することにより得られ、凹凸形状部Ａ２は、図中上側に後退した凹部を、金属薄板の長手方向に所定間隔で形成することにより得られる。
【００３５】
その後、第１中間加工体１４のうち、凹凸形状部Ａ２の形成領域を、両凹凸形状部Ａ１，Ａ２間の折り曲げ線Ｔを支点として反時計回りに折り返すと共に、凹凸形状部Ａ１の形成領域を、凹凸形状部Ａ１と平坦面部５’間の折り曲げ線Ｔを支点として時計回りに折り返す（折り返し方向については、図３中の白抜き矢印を参照）。これにより、図４に示すように、平坦面部５’、型成形された凹凸形状部Ａ１を有する第１折り返し部７および型成形された凹凸形状部Ａ２を有する第２折り返し部８が順に連なり、かつ順に積層された三層構造の第２中間加工体１５が得られる。そして、第２中間加工体１５の長手方向一端部と他端部とが周方向で近接配置されるように、平坦面部５’側を内径側として、第２中間加工体１５を軸部材２の輪郭形状に沿って上記薄体の長手方向に丸める。これにより、周方向で有端の円筒状をなすフォイル部材４が得られる。
【００３６】
フォイル部材４は外方部材３の内周に収容・固定される。ここでは、フォイル部材４（バックフォイル６）の外径面を外方部材３の内周に軽圧入（外方部材３に対するフォイル部材４の相対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の内周にフォイル部材４が固定される。なお、外方部材３の内周にフォイル部材４が固定された状態で、トップフォイル５とバックフォイル６の第１折り返し部７とは摺動可能に接触しており、また、第１折り返し部７に設けた凹凸形状部Ａ１と第２折り返し部８に設けた凹凸形状部Ａ２も摺動可能に接触している。そして、かかる態様で外方部材３の内周にフォイル部材４を固定した後、フォイル部材４の内周に軸部材２を挿入することで、図１に示すフォイル軸受１が得られる。
【００３７】
なお、以上では、予め製作したフォイル部材４（第２中間加工体１５）を外方部材３の内周に固定することによって図１に示すフォイル軸受１（外方部材３とフォイル部材４のアセンブリ）を得る場合の手順について説明したが、図１に示すフォイル軸受１を得るための手順は上記のものに限られない。
【００３８】
すなわち、図示は省略するが、平坦面部５’および凹凸形状部Ａ１，Ａ２からなる第１中間加工体１４からフォイル部材４を製作しながら、外方部材３に対するフォイル部材４の組付けを行うことも可能である。以下にその具体的手順の一例を示す。
【００３９】
第１中間加工体１４の長手方向一端部（ここでは凹凸形状部Ａ２側の端部とする）を外方部材３の内周に配置・固定した状態で、第１中間加工体１４の残部（凹凸形状部Ａ２）を外方部材３の内周に徐々に挿入しながら、凹凸形状部Ａ２を外方部材３の内周面に沿って丸めることでバックフォイル６を構成する第２折り返し部８を形成する。第２折り返し部８を形成した後、第１中間加工体１４の残部（凹凸形状部Ａ１）を外方部材３の内周に徐々に挿入しながら、折り曲げ線Ｔを支点として凹凸形状部Ａ１を内径側に折り返して折り返し部（第１折り返し部７）を形成し、この第１折り返し部７を外方部材３の内周面に沿って丸める。これにより、フォイル部材４のうち、第１および第２折り返し部７，８からなるバックフォイル６が形成される。さらに、第１中間加工体１４の残部（平坦面部５’）を外方部材３の内周に徐々に挿入しながら、折り曲げ線Ｔを支点として平坦面部５’を内径側に折り返して折り返し部を形成し、これを外方部材３の内周面に沿って丸めてトップフォイル５を形成する。これにより、図１および図２に示すフォイル部材４が完成するのと同時に、当該フォイル部材４の外方部材３に対する組付けが完了する。
【００４０】
上記の手順では、フォイル部材４の最外径部（バックフォイル６の第２折り返し部８）を優先的に形成するようにしたが、フォイル部材４の最内径部（トップフォイル５）を優先的に形成するような手順を踏むことも可能である。また、このような製作手順は、後述するその他の実施形態においても同様に採用し得る。
【００４１】
以上の構成からなるフォイル軸受１において、軸部材２が回転（偏芯回転）すると、軸部材２の外周面２ａとトップフォイル５の内径面５ａ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。軸部材２の回転中には、トップフォイル５が有する可撓性により、トップフォイル５が、トップフォイル５に作用する荷重、軸部材２の回転速度、周辺温度等が変化するのに応じて任意に弾性変形するため、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２の回転が安定的に支持される。
【００４２】
また、トップフォイル５がバックフォイル６の第１および第２折り返し部７，８に設けられた凹凸形状部Ａ１，Ａ２によって弾性的に支持されていること、フォイル部材４が外方部材３の内周に軽圧入され、フォイル部材４が外方部材３に対して摺動可能であること、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、軸部材２の回転に伴って発生する振動を効果的に減衰することができる。特に、本実施形態では、トップフォイル５の弾性支持部として機能する凹凸形状部が径方向に２つ設けられ、かつ２つの凹凸形状部Ａ１，Ａ２（第１および第２折り返し部７，８）が摺動可能に嵌合しているため、ラジアル荷重の負荷能力および振動の減衰効果を有効に高めることができる。そのため、高温・高速回転といった過酷な運転条件でもラジアル軸受隙間Ｃの隙間幅を適正範囲内に管理することができ、軸部材２の回転が一層安定的に支持される。
【００４３】
そして、本発明に係るフォイル軸受１においては、トップフォイル５とバックフォイル６の一体形成品であるフォイル部材４を軸部材２と外方部材３の間に介在させたことから、トップフォイルとバックフォイルが個別に設けられていた従来のフォイル軸受に比べて実質的な部品点数が少なくなる。そのため、製造工程や部品管理を簡略化し、フォイル軸受１の量産コストを低廉化することができる。また、このようなフォイル部材４を、可撓性を有する帯状の金属薄板で形成することから、上述のとおり、フォイル軸受１に求められる種々の機能（ラジアル軸受隙間Ｃの隙間幅の自動調整機能等）を適切に確保することができる。しかも、フォイル部材４を、金属薄板をその長手方向の所定位置で折り返すことによって折り返し部７，８を形成し、この折り返し部７，８を含めて金属薄板をその長手方向に沿って円筒状に丸めることにより形成したことから、所望のフォイル部材４を容易に形成することができる。また、弾性支持部として機能する凹凸形状部Ａ１，Ａ２をプレス加工で型成形したので、従来品に比べ、弾性支持部を容易にかつ精度良く形成することができるという利点もある。
【００４４】
以上で説明したフォイル軸受１では、トップフォイル５と、凹凸形状部を径方向に二つ有するバックフォイル６とを一体形成したフォイル部材４を用いているが、フォイル部材４は、凹凸形状部が径方向に一つのみ設けられたものであっても構わない。このようなフォイル部材４は、例えば、平坦面部５’および凹凸形状部Ａ１からなる第１中間加工体１４（図５を参照）を用いて得ることができる。このように、凹凸形状部が径方向に一つのみ設けられた構成、すなわち、バックフォイル６が一層構造とされた構成は、以下に述べる他の実施形態にも同様に適用することができる。また、図示は省略するが、凹凸形状部は、径方向に三つ以上設ける（バックフォイル６を三層以上の多層構造とする）ことも可能である。
【００４５】
図６に、本発明の他の実施形態に係るフォイル軸受１を示す。同図に示すフォイル軸受１が図１に示すものと異なる主な点は、バックフォイル６と外方部材３の間に、バックフォイル６に対して摺動可能にバックフォイル６と一体形成された略円筒状のスペーサ部９を介設した点にある。このような構成は、フォイル部材４として、図７にも示すような、第２折り返し部８の外側に略円筒状のスペーサ部９が連結されたものを用いることで得ることができる。スペーサ部９は、その全領域が凹凸のない平坦面状に形成されている。なお、その他の構成は、以上で説明したものと実質的に同一であるから、共通の参照番号を付して重複説明を省略する。
【００４６】
図７に示すフォイル部材４は、図８に示すように、長手方向の一端側から他端側に向けて、平坦面部５’、凹凸形状部Ａ１、凹凸形状部Ａ２、および凹凸のない平坦面部９’が順に設けられた帯状の第１中間加工体１４から得ることができる。すなわち、図８に示す第１中間加工体１４のうち、凹凸形状部Ａ１、凹凸形状部Ａ２および平坦面部９’を同図中白抜き矢印で示す方向に折り返して四層構造の第２中間加工体（図示せず）を形成し、この第２中間加工体の長手方向一端部と他端部とが周方向で近接配置されるように、平坦面部５’側を内径側として第２中間加工体をその長手方向に丸めれば、図６，７に示す有端円筒状のフォイル部材７が得られる。
【００４７】
このように、バックフォイル６に対して摺動可能なスペーサ部９をさらに設ければ、軸部材２の回転中にフォイル部材４内で生じる摩擦力を一層増大させることができる分、フォイル軸受１の運転中に発生する振動の減衰効果が一層高まり、軸部材２を一層安定的に支持することが可能となる。しかも、スペーサ部９は、トップフォイル５およびバックフォイル６と一体形成されていることから、組立や部品管理に要する手間が増大することもない。
【００４８】
以上で説明したフォイル軸受１では、運転中に発生する振動の減衰効果を向上させるべく、外方部材３に対するフォイル部材４の固定手段として軽圧入を採用したが、振動の減衰効果は、例えば、フォイル部材４の周方向一部領域を接着や溶着等の手段で外方部材３の内周に固定した場合にも同様に得ることができる。振動の減衰効果が十分に確保されるのであれば、フォイル部材４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。
【００４９】
また、図示は省略するが、互いに対向する外方部材３の内周面およびフォイル部材４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によって外方部材３の内周にフォイル部材４を固定することもできる。なお、上述した実施形態のように、フォイル部材４の外径面が凹凸形状部で構成される場合には、凹凸形状部を利用した凹凸嵌合によりフォイル部材４を外方部材３の内周に固定することができる。この凹凸嵌合は、フォイル部材４を外方部材３の内周に接着、圧入、圧入接着、溶着等の手段で完全固定する場合にも追加的に採用することができる。
【００５０】
外方部材３に対するフォイル部材４の固定方法は、外方部材３の内周からフォイル部材４が抜脱するのを可及的に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。
【００５１】
例えば、フォイル部材４の軸方向端部（一端部であるか両端部であるかを問わない）に径方向の突出部１０を設け、この突出部１０を利用してフォイル部材４を外方部材３に固定することもできる。図９は、最外径部がスペーサ部９で構成されたフォイル部材４（図６，７を参照）に突出部１０を設けた場合を示すものであり、スペーサ部９の軸方向両端部に径方向の突出部１０を設けている。このように、フォイル部材４の軸方向端部に径方向の突出部１０を設けた場合、突出部１０を、図１０に示すように、外方部材３の端面と外方部材の軸方向外側に設けた円筒状の挟持部材１１とで挟持固定することができる。なお、図９では、径方向の突出部１０を周方向の一箇所のみに設けているが、突出部１０は、周方向の複数箇所に設けても良いし、全周に亘って設けても（略円環状に形成しても）良い。図示は省略するが、かかる構成を図１等に示すフォイル軸受１（最外径部が凹凸形状部Ａ２を有する第２折り返し部８、すなわち、バックフォイル６で構成されたフォイル部材４を備えるもの）に適用することももちろん可能である。
【００５２】
このような取付構造を採用すれば、接着や溶着等の手段でフォイル部材４を外方部材３に固定する場合に比べて組付け工程を簡略化しつつ、外方部材３の内周からフォイル部材４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１０は、外方部材３とフォイル部材４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とフォイル部材４の相対的な摺動移動が許容されないように強固に挟持することもできる。
【００５３】
また、例えば、フォイル部材４の軸方向両端部に径方向の突出部１０を設け、軸方向一端側の突出部１０と、軸方向他端側の突出部１０とで外方部材３を軸方向に挟持するようにしても良い。図１１は、かかる構成を適用したフォイル軸受１の一構成例を示すものであり、図１や図２に示すフォイル部材４の軸方向両端部の周方向三箇所に径方向の突出部１０を設け、軸方向一端側の突出部１０と、軸方向他端側の突出部１０とで外方部材３を軸方向に挟持したものである。このような構造を採用すれば、図１０に示す構造と同様に、接着や溶着等の手段でフォイル部材４を外方部材３に固定する場合に比べて組付け工程を簡略化しつつ、外方部材３の内周からフォイル部材４が抜脱するのを効果的に防止することができる。なお、図示は省略するが、かかる構成を図６に示すフォイル軸受１に適用することももちろん可能である。この場合、径方向の突出部１０は、フォイル部材４の最外径部を構成するスペーサ部９の軸方向両端部に設けることもできる。
【００５４】
ところで、トップフォイル５およびバックフォイル６（さらに、場合によってはスペーサ部９）が帯状の金属薄板で一体形成される以上で説明したフォイル軸受１において、帯状の金属薄板は、上述のとおり、例えば原反ロールを所定寸法に切断することによって得ることができるが、この場合、金属薄板の端部（エッジ）は切断面となる。切断面にはバリ等の先端鋭利な突起物が形成される場合があり、この突起物がフォイル軸受の運転中にミスアライメントの影響等によって軸部材２に接触すると、軸部材２の外周面にキズ等が形成されて回転精度に悪影響が及ぶ可能性がある。このような問題は、例えば図１２に概念的に示すように、トップフォイル５の軸方向端部領域に、トップフォイル５の軸方向中央領域よりも外径側に後退した逃げ部１２を設けることによって可及的に防止することができる。逃げ部１２は、図示例のようにトップフォイル５の軸方向端部領域を湾曲させることによって形成することができる他、トップフォイル５の軸方向端部領域を屈曲させる（折り曲げる）ことによって形成することもできる。
【００５５】
以上では、可撓性を有する帯状の金属薄板に適当な加工を施すことにより、トップフォイル５およびバックフォイル６が一体的に設けられたフォイル部材４を得るようにしたが、この種のフォイル部材４は、可撓性を有する帯状の樹脂製薄板、セラミックス製薄板、あるいは金属、樹脂およびセラミックスの群から選択される二種以上を積層させてなる薄板等から得ることもできる。
【００５６】
但し、フォイル部材４を樹脂製薄板、あるいは樹脂層を含む積層薄板から得る場合には、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、薄板を構成す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、フォイル軸受１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）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ができる。
【００５７】
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およびフォイル部材４（トップフォイル５およびバックフォイル６）を静止側としたものであるが、本発明は、軸部材２を静止側、外方部材３およびフォイル部材４を回転側としたフォイル軸受１にも好ましく適用することができる。但しフォイル部材４が回転側となるので、遠心力によるトップフォイル５およびバックフォイル６の変形を加味して両部材の設計を行う必要がある。
【００５８】
また、本発明は、以上で説明したように、圧力発生流体として空気を用いるフォイル軸受１のみならず、圧力発生流体として潤滑油を用いるフォイル軸受１にも好ましく適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１        フォイル軸受
２        軸部材
３        外方部材
４        フォイル部材
５        トップフォイル
６        バックフォイル
７        第１折り返し部
８        第２折り返し部
９        スペーサ部
１０      突出部
１１      挟持部材
１２      逃げ部
１４      第１中間加工体
１５      第２中間加工体
Ａ１      凹凸形状部
Ａ２      凹凸形状部
Ｃ        ラジアル軸受隙間
【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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