(57)【要約】【課題】フォイルの内周側の軸方向の変移を防止できるフォイル軸受装置を提供する。【解決手段】回転軸２と、回転軸２の外周に圧入された軸受内輪３と、軸受内輪３の外周に配置されたフォイル４と、フォイル４の外周に設けられた軸受外輪５とを備え、軸受内輪３に、フォイル４の内周側４ａの軸方向の変移を規制する一対のフォイル変移規制部６，７を設けた。【選択図】図１
2009041736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、前記回転軸の外周に配置されたフォイルと、前記フォイルの外周に設けられた軸受外輪とを備え、前記フォイルの内周側が軸方向に変移するのを規制するフォイル変移規制部を設けたことを特徴とするフォイル軸受装置。
【請求項２】
請求項１記載のフォイル軸受装置であって、
前記回転軸の外周に固定され、前記フォイルの内周側を支持する軸受内輪を備え、
前記フォイル変移規制部は、前記軸受内輪に設けられたことを特徴とするフォイル軸受装置。
【請求項３】
請求項１記載のフォイル軸受装置であって、
前記回転軸の外周に固定され、前記フォイルの内周側を支持する軸受内輪を備え、
前記フォイル変移規制部は前記フォイルの両外側に設けられ、一対の前記フォイル変移規制部は、前記回転軸と前記軸受内輪にそれぞれ設けられたことを特徴とするフォイル軸受装置。
【請求項４】
請求項１記載のフォイル軸受装置であって、
前記フォイル変移規制部は、前記回転軸に設けられたことを特徴とするフォイル軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸の外周に配置された薄板状のフォイルと、このフォイルの外周に配置された軸受外輪とを備え、回転する回転軸とフォイルとの間に空気層を形成することによってオイルレスで回転軸を回転自在に支持するフォイル軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のフォイル軸受装置は、オイルを供給することなく、しかも、高速回転する回転軸を支持することができるため、ターボ圧縮機、ターボチャージャ、ガスタービン等に使用されて好適な軸受装置である。
【０００３】
従来のフォイル軸受装置５０は、図５に示すように、回転軸５１と、この回転軸５１の外周に多重に巻き付けされたフォイル５２と、このフォイル５２の外周に設けられた軸受外輪５３とを備えている。この軸受外輪５３の両端には、フォイル５２が軸方向にはみ出さないように一対のストッパ５４，５４が設けられている。
【０００４】
回転軸５１が回転すると、回転軸５１とフォイル５２との間に空気層が形成される。この空気層を潤滑層にすることによって、フォイル軸受装置５０はオイルレスで回転軸５１を回転自在に支持する。そして、外乱等によってフォイル５２の外周側５２ｂが軸方向に変移しようとすると、フォイル５２の外周側５２ｂの軸方向の変位が各ストッパ５４，５４によって阻止される。従って、フォイル５２の外周側５２ｂが軸方向に変移することによる不具合を防止できる。
【０００５】
尚、フォイル５２の外周側５２ｂが軸方向に変移してはみ出さないようにストッパ５４，５４を軸受外輪５３に設ける技術は、特許文献１にも開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−４７５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来例のフォイル軸受装置５０では、フォイル５２の外周側５２ｂの軸方向の変移を防止することができるが、フォイル５２の内周側５２ａの軸方向の変移を防止できない。フォイル５２の内周側５２ａは、回転側（回転軸５１）と接触する箇所であると共に空気層を形成する面ともなる。そのため、フォイル５２の内周側５２ａが軸方向に変移して飛び出したりすると、適正な軸受けとしての機能に支障を来たし、種々の不具合（軸受箇所の摩擦抵抗の増大、回転軸５１の損傷等）が発生する恐れがある。
【０００７】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、フォイルの内周側の軸方向の変移を防止できるフォイル軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、回転軸と、前記回転軸の外周に配置されたフォイルと、前記フォイルの外周に設けられた軸受外輪とを備え、前記フォイルの内周側が軸方向に変移するのを規制するフォイル変移規制部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載のフォイル軸受装置であって、前記回転軸の外周に固定され、前記フォイルの内周側を支持する軸受内輪を備え、前記フォイル変移規制部は、前記軸受内輪に設けられたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１記載のフォイル軸受装置であって、前記回転軸の外周に固定され、前記フォイルの内周側を支持する軸受内輪を備え、前記フォイル変移規制部は前記フォイルの両外側に設けられ、一対の前記フォイル変移規制部は、前記回転軸と前記軸受内輪にそれぞれ設けられたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１記載のフォイル軸受装置であって、前記フォイル変移規制部は、前記回転軸に設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、外乱等によってフォイルの内周側が軸方向に変移しようとすると、フォイルの内周側の軸方向の変位がフォイル変移規制部によって阻止される。従って、フォイルの内周側が軸方向に変移することによる不具合を防止できる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、フォイルの内周側は回転停止時等にあって軸受内輪に接触するが、回転軸には全く接触しないため、フォイルとの干渉によって回転軸が損傷を受けることがない。従って、フォイルとの干渉によって損傷を受ける可能性のある部材は軸受内輪であり、軸受内輪の交換は回転軸を交換する場合に較べて交換作業性が良く、交換コストも安価で済む。
【００１４】
また、フォイル軸受装置は、従来例と比較して組み付け作業性が良い。つまり、従来例では、軸受外輪側に一対のストッパを有するため、軸受外輪の内周面にフォイルを配置し、次に、回転軸の端面に、大径側が回転軸と同径である円錐状の治具を取り付け、次に、軸受外輪とフォイルを円錐状の治具の小径側から回転軸に挿入することになるが、この挿入工程でフォイルがずれてはみ出すことがあるため、組み付け作業性が悪い。これに対し、この実施の形態では、軸受内輪にフォイル変移規制部を有するため、軸受内輪の外周にフォイルを仮組み付けし、作業者はフォイルをその最大外径を極力小さくするよう軸受内輪側に押さえつつ軸受外輪を挿入することになるが、軸受内輪の外径が小さくても指でフォイルを押さえることができるため、組付け作業性が良い。
【００１５】
また、従来例では、組み付け工程で回転軸の端面に治具を取り付ける必要があるため、回転軸の端面形状が制約を受ける。これに対し、実施の形態では、組み付け工程で治具を用いる必要がないため、回転軸の端面形状が制約を受けない。
【００１６】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、フォイルの内周側は回転停止時等にあって軸受内輪に接触するが、回転軸にはほとんど接触しないため、フォイルとの干渉によって回転軸が損傷を受けるのを極力防止できる。従って、フォイルとの干渉によって損傷を受ける可能性のある部材はほとんどの場合軸受内輪であり、軸受内輪の交換は回転軸を交換する場合に較べて交換作業性が良く、交換コストも安価で済む。
【００１７】
また、フォイル軸受装置は、請求項１の発明と同様の理由によって、従来例と比較して組付け作業性が良い。
【００１８】
請求項４の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、部品点数が増加しない。
【００１９】
また、フォイル軸受装置は、請求項１の発明と同様の理由によって、従来例と比較して組付け作業性が良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１及び図２は本発明の第１の実施の形態を示し、図１はフォイル軸受装置の断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、フォイル軸受装置１Ａは、図示しない駆動手段によって高速で回転される回転軸２と、回転軸２の外周に圧入された軸受内輪３と、この軸受内輪３の外周に配置されたフォイル４と、このフォイル４の外周に設けられた軸受外輪５とを備えている。
【００２３】
軸受内輪３は、フォイル４の内周側４ａが当接された外周面３ａと、この外周面３ａより外周側に突設された一対のフォイル変移規制部６，７とを有する。
【００２４】
一対のフォイル変移規制部６，７は、その間の幅寸法がフォイル４の幅より少しだけ広い寸法に設定されている。各フォイル変移規制部６，７は、フォイル４の内周側４ａの軸方向の変移を規制できる高さにそれぞれ設定されている。
【００２５】
フォイル４は、金属の薄膜であり、その構造には色々な種類がある。具体例としては、波形に近い形状に成形したフォイルの上に平らなフォイルを重ね合わせたものや、１枚のフォイルを複数回軸に巻き付けるものなどがある。
【００２６】
軸受外輪５は、円筒状であり、その内周面にフォイル４の外周側４ｂが当接されている。軸受外輪５は、回転軸２に対して固定側である例えばハウジング（図示せず）にすきまばめされ、且つ、回転ピン等によって回転しないように支持されている。
【００２７】
上記構成において、回転軸２が回転すると、軸受内輪３とフォイル４との間に空気層が形成される。この空気層を潤滑層とすることによって、フォイル軸受装置１Ａはオイルレスで回転軸２を回転自在に支持する。そして、外乱等によってフォイル４の内周側４ａが軸方向に変移しようとすると、フォイル４の内周側４ａの軸方向の両側の変位が一対のフォイル変移規制部６，７によって阻止される。従って、フォイル４の内周側４ａが軸方向に変移することによる軸受箇所の摩擦抵抗の増大、回転軸２の損傷等の不具合を防止できる。
【００２８】
この第１の実施の形態では、フォイル４の内周側４ａは軸受内輪３に接触するが、回転軸２には全く接触しないため、フォイル４との干渉によって回転軸２が損傷を受けることがない。従って、フォイル４との干渉によって損傷を受ける部材は軸受内輪３であり、軸受内輪３の交換は回転軸２を交換する場合に較べて交換作業性が良く、交換コストも安価で済む。
【００２９】
また、第１の実施の形態のフォイル軸受装置１Ａは、従来例と比較して組み付け作業性が良い。つまり、従来例では、軸受外輪側に一対のストッパを有するため、軸受外輪の内周面にフォイルを配置し、次に、回転軸の端面に、大径側が回転軸と同径である円錐状の治具を取り付け、次に、軸受外輪とフォイルを円錐状の治具の小径側から回転軸に挿入することになるが、この挿入工程でフォイルがずれてはみ出すことがあるため、組み付け作業性が悪い。これに対し、この第１の実施の形態では、軸受内輪３にフォイル変移規制部６，７を設けたため、軸受内輪３の外周面３ａにフォイル４を仮組み付けし、作業者はフォイル４をその最大外径を極力小さくするよう軸受内輪３側に押さえつつ軸受外輪５を挿入することになるが、軸受内輪３の外径が小さくても指でフォイル４を押さえることができるため、組付け作業性が良い。
【００３０】
また、従来例では、組み付け工程で回転軸の端面に治具を取り付ける必要があるため、回転軸の端面形状が制約を受ける。これに対し、この第１の実施の形態では、組み付け工程で治具を用いる必要がないため、回転軸２の端面形状が制約を受けない。
【００３１】
尚、この第１の実施の形態では、軸受内輪３及び軸受外輪５のフォイル４が接触する可能性のある表面には、耐損傷性の向上を図るために、フッ素樹脂等のコーテングを施しても良い。
【００３２】
（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態に係るフォイル軸受装置の断面図である。
【００３３】
図３に示すように、フォイル軸受装置１Ｂは、図示しない駆動手段によって高速で回転される回転軸１０と、回転軸１０の外周に圧入された軸受内輪１１と、この軸受内輪１１の外周に配置されたフォイル４と、このフォイル４の外周に設けられた軸受外輪５とを備えている。
【００３４】
回転軸１０は、小径部１０ａと大径部１０ｂからなる段差軸として形成されている。小径部１０ａと大径部１０ｂの境界には段差面１０ｃが形成されている。
【００３５】
軸受内輪１１は、回転軸１０の小径部１０ａに圧入されている。軸受内輪１１は、フォイル４の内周側４ａが当接される外周面１１ａと、この外周面１１ａの一端側で外周側に突設された一方のフォイル変移規制部１６とを有する。軸受内輪１１の圧入先端面は、小径部１０ａと大径部１０ｂの段差面１０ｃに当接している。軸受内輪１１の外周面１１ａの径は、回転軸１０の大径部１０ｂの径より小さく設定されている。これによって、回転軸１０の大径部１０ｂの端部が他方のフォイル変移規制部１７として設けられている。
【００３６】
つまり、この第２の実施の形態では、一対のフォイル変移規制部１６，１７は、軸受内輪１１と回転軸１０にそれぞれ設けられている。
【００３７】
フォイル４は、前記第１の実施の形態のものと同様であるため、説明を省略する。
【００３８】
軸受外輪５は、前記第１の実施の形態のものと同様であるため、説明を省略する。
【００３９】
この第２の実施の形態でも、前記第１の実施の形態と同様の作用によって、フォイル４の内周側４ａの軸方向の両側の変位が一対のフォイル変移規制部１６，１７によって阻止される。従って、フォイル４の内周側４ａが軸方向に変移することによる不具合を防止できる。
【００４０】
この第２の実施の形態では、フォイル４の内周側４ａは軸受内輪１１に接触するが、回転停止時等にあって回転軸１０にはほとんど接触しないため、フォイル４との干渉によって回転軸１０が損傷を受けるのを極力防止できる。従って、フォイル４との干渉によって損傷を受ける部材はほとんどの場合軸受内輪１１であり、軸受内輪１１の交換は回転軸１０を交換する場合に較べて交換作業性が良く、交換コストも安価で済む。
【００４１】
また、第２の実施の形態のフォイル軸受装置１Ｂも、従来例と比較して組み付け作業性が良い。つまり、この第２の実施の形態では、軸受内輪１１と回転軸１０にフォイル変移規制部１６，１７を有するため、軸受内輪１１の外周面１１ａにフォイル４を仮組み付けし、作業者はフォイル４をその最大外径を極力小さくするよう軸受内輪１１側に押さえつつ軸受外輪５を挿入することになるが、軸受内輪１１の外径が小さくても指でフォイル４を押さえることができるため、組付け作業性が良い。
【００４２】
尚、この第２の実施の形態では、回転軸１０、軸受内輪１１、及び軸受外輪５のフォイル４が接触する可能性のある表面には、耐損傷性の向上を図るために、フッ素樹脂等のコーテングを施しても良い。
【００４３】
（第３の実施の形態）
図４は本発明の第３の実施の形態に係るフォイル軸受装置の断面図である。
【００４４】
図４に示すように、フォイル軸受装置１Ｃは、図示しない駆動手段によって高速で回転される回転軸２０と、回転軸２０の外周に配置されたフォイル４と、このフォイル４の外周に設けられた軸受外輪５とを備えている。
【００４５】
回転軸２０は、小径部２０ａと両側の大径部２０ｂ，２０ｂからなる溝付きの軸として形成されている。小径部２０ａとその両側の大径部２０ｂ，２０ｂとの境界には、段差面２０ｃ，２０ｃがそれぞれ形成されている。
【００４６】
フォイル４は、回転軸２０の小径部２０ａの外周に配置されている。これによって、フォイル４の両端の外側には回転軸２０の大径部２０ｂ，２０ｂがそれぞれ配置されている。両側の大径部２０ｂ，２０ｂの端部が一対のフォイル変移規制部２１，２２として設けられている。フォイル４の構成自体は、前記第１の実施の形態のものと同様であるため、説明を省略する。
【００４７】
軸受外輪５の構成も、前記第１の実施の形態のものと同様であるため、説明を省略する。
【００４８】
この第３の実施の形態でも、前記第１の実施の形態と同様の作用によって、フォイル４の内周側４ａの軸方向の両側の変位が一対のフォイル変移規制部２１，２２によって阻止される。従って、フォイル４の内周側４ａが軸方向に変移することによる不具合を防止できる。
【００４９】
この第３の実施の形態では、フォイル軸受装置１Ｃは、回転軸２０とフォイル４と軸受外輪５によって構成されているので、従来例と較べて部品点数を増加することなくフォイル４の内周側４ａの軸方向の変移を防止できる。
【００５０】
また、第３の実施の形態のフォイル軸受装置１Ｃも、従来例と比較して組み付け作業性が良い。つまり、この第３の実施の形態では、回転軸２０にフォイル変移規制部２１，２２を設けたため、回転軸２０の小径部２０ａの外周にフォイル４を仮組み付けし、作業者はフォイル４をその最大外径を極力小さくするよう回転軸２０側に押さえつつ軸受外輪５を挿入することになるが、回転軸２０の外径が小さくても指でフォイル４を押さえることができるため、組付け作業性が良い。
【００５１】
尚、この第３の実施の形態では、回転軸２０と軸受外輪５のフォイル４が接触する可能性のある表面には、耐損傷性の向上を図るために、フッ素樹脂等のコーテングを施しても良い。
【００５２】
前記各実施の形態において、従来例のように、軸受外輪５に、フォイル４の外周側４ｂの軸方向の変移を規制するフォイル外側変移規制部を設けても良いことはもちろんである。このフォイル外側変移規制部を付設すれば、フォイル４の内周側４ａのみならず外周側４ｂの軸方向の変移をも防止できる。
【００５３】
尚、前記したようにフォイル４には色々な種類がある。つまり、帯状に長い板材を多重に巻き付けた多重巻きフォイル、トップフォイル及びバンプフォイルから成るバンプフォイル、多数のフォイル片から成るリーフフォイル等があり、どのフォイルであっても本発明を適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、フォイル軸受装置の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示し、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るフォイル軸受装置の断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るフォイル軸受装置の断面図である。
【図５】従来例のフォイル軸受装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  フォイル軸受装置
２，１０，２０  回転軸
３，１１  軸受内輪
４  フォイル
４ａ  フォイルの内周側
５  軸受外輪
６，７，１６，１７，２１，２２  フォイル変移規制部
【図１】
2009041736.tif 000003
【図２】
2009041736.tif 000004
【図３】
2009041736.tif 000005
【図４】
2009041736.tif 000006
【図５】
2009041736.tif 000007