(57)【要約】  本発明は複数のバンプ、複数のトップフォイルを備えるスラストフォイル軸受に関し、複数の切欠部が前記基体の上に該軸受の内径から外径に向けて放射状に一部を切り欠いた放射状に形成され、これにより熱に対してすぐれた熱安定性を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体（１）、複数のバンプ（２）、複数のトップフォイル（３）を備えるスラストフォイル軸受において、
前記基体（１）の上に該軸受の内径から外径に向けて放射状に一部を切り欠いた放射状切欠部（４）を多数形成したことを特徴とするスラストフォイル軸受。
【請求項２】
複数の前記切欠部（４）は、それぞれ２つの隣接したトップフォイルの間に形成されるように前記基体（１）に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のスラストフォイル軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラストフォイル軸受に関し、スラスト軸受がラジアル軸受に隣接して用いられて内径から発熱があるために軸そのものの発熱によってスラスト軸受の内径部の温度が外径部よりも高いことにより平面を維持することができずに円錐の形状になってしまうという変形を防止することができるスラストフォイル軸受を提供することを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
軸受は、大きく分けて、転がり軸受（ボールまたはローラーを使用する）、無給油軸受（潤滑性を有する材料を用いて摩擦しつつ動作する）、滑り軸受（オイルを使用する）、気体軸受、磁気軸受（磁気力を用いて無接触動作）がある。
【０００３】
滑り軸受は、動圧と定圧とに区別され、動圧滑り軸受は、相対滑動によってオイルが圧力を発生して軸を支持し、定圧滑り軸受は、軸受の外部から高圧のオイルを供給することにより軸を支持する。
【０００４】
気体軸受は、油の代わりに気体が用いられることを除いては、滑り軸受と同じ原理により動作する。
【０００５】
外部から加圧気体を注入すれば定圧気体軸受であり、相対滑動によってオイルからの圧力が発生すれば動圧気体軸受である。
【０００６】
動圧気体軸受は、摩擦損失が低いと共に液体潤滑油が不要であるという理由から、高速回転応用分野に汎用されており、特に、転がり軸受で支持し難い超高速分野と、液体潤滑油を使用し難い個所に主として使用されている。
【０００７】
動圧気体軸受は、溝付軸受、ティルティングパッド軸受、フォイル軸受に分けられ、溝付軸受は、溝を設けて圧力を発生させる構造であり、スパイラル溝付軸受がその代表例である。
【０００８】
動圧流体膜ティルティングパッド軸受は使用条件が極めて制限的であるため、その条件を逸脱した場合には破損する危険性が極めて高いという短所がある。
【０００９】
例えば、ティルティングパッド軸受が設計条件以上または以下の条件で剛性が急激に低下するため、この軸受は衝撃、軸の誤整列及び熱変形に極めて弱い。
【００１０】
これに対し、コンプライアント動圧流体膜軸受と呼ばれるフォイル軸受は、固定タイプのティルティングパッド軸受に比べて一段と高い性能を提供し、ここ２０年間の発展には目を見張るものがあり、航空機の空気調和装置において十分な耐久性と安定性が確認されており、特に、数十万ＲＰＭで超高速回転する極低温用ターボ圧縮機などの高速回転機械に使用されている。
【００１１】
このフォイル軸受は、僅かな液体が混ざっている状況下でも使用可能であり、柔軟性と低価格化の可能性が長所として挙げられている。
【００１２】
航空分野におけるフォイル軸受は、１９７０年から環境調節装置（ＥＣＳ）においてキャビン内の圧力と温度を調節する主要構成品であるＡＣＭ（Ａｉｒ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）に主として使用されており、最適な応用例であると認められる。
【００１３】
この応用例において、フォイル軸受は、オイルシステムがないためキャビンの内部を汚染させず、定められた整備日程なしに、玉軸受に比べて十分に長時間の安定的動作を可能にしている。
【００１４】
そして、軸受の破損時にもターボ構成品の破損がほとんどないというメリットがあるため、ボーイング７４７航空機に用いられたフォイル軸受は、修理なしに数十万時間の動作をしている。
【００１５】
フォイル軸受は、大きく、二種類に大別できる。
【００１６】
１つ目は、個々のフォイルを回転方向に一部重ねて配置して軸を支持するリーフタイプフォイル軸受であり、２つ目は、図１に示すように、全体を単一のフォイルとし、フォイルの外部に様々な形でフォイルを支持するバネを配置するバンプタイプフォイル軸受である。
【００１７】
リーフタイプフォイル軸受は、支持荷重が小さく、かつ、外部衝撃が少ない場合に適用可能であり、起動トルクが大きいという短所を有している。
【００１８】
これに対し、バンプタイプフォイル軸受は、起動時の負荷が小さく、かつ、耐久性及び剛性に優れていると知られているが、設計と生産が煩雑であり、特に、安定性を確保することが困難であるため、世界的に２〜３個所でしか技術を保有していないのが現状である。
【００１９】
このようなバンプタイプのスラストフォイル軸受に関する技術的内容は、例えば、２００６年４月６日付け公開の下記の特許文献１に開示されている。
【００２０】
軸受ハウジングの内側にバネの役割を果たすバンプフォイル軸受が溶接されており、その内側に実質的に軸（またはジャーナル）と当接する複数のトップフォイルが溶接されている。
【００２１】
軸が回転して空気をひきずると、トップフォイルとバンプが変形され、荷重を支持する流体膜を形成するための空間を生成することとなる。
【００２２】
フォイル軸受において流体膜を発生させるための幾何学的形状は、トップフォイルの弾性変形によって提供される。
【００２３】
回転数が高くなるにつれてトップフォイルとバンプフォイルは外側に押し出され、軸が中心から外れると楔状の空間が形成される。
【００２４】
このとき、フォイル軸受においてはトップフォイルが変形される特徴を有しているため、上手に設計して微細なトップフォイルの変形によって複雑な機械加工なしに適切な動圧が発生する最適な形態を得ることが可能となる。
【００２５】
また、半径方向の余裕が生じるので、高速回転による軸直径の増加に対応することが可能になるというメリットが得られる。
【００２６】
さらに、軍事用軸受には高速回転と劣悪な環境及び衝撃に耐えうる性能が求められており、高速・高出力・高効率のモータでは、通常のオイル潤滑軸受に求められる性能を提供することができないのが現状である。
【００２７】
スラストフォイル軸受は、ラジアルフォイル軸受と同じ原理を平面上に適用して実現したものであり、回転安定性よりは、熱的難点の方が一層大きな問題点として指摘されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】ＷＯ２００６／０３６５７０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
本発明は、スラスト軸受がラジアル軸受に隣接して用いられて内径から発熱があるために軸そのものの発熱によってスラスト軸受の内径部の温度が外径部よりも高いことにより平面を維持することができずに円錐の形状になってしまうという変形を防止することができるスラストフォイル軸受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】
【００３０】
上記の目的を達成するために、本発明の一実施の形態によるスラストフォイル軸受は、基体１、バンプ２、トップフォイル３を備えるスラストフォイル軸受において、前記基体１の上に内径から外径に向けて放射状に一部を切り欠いた放射状切欠部４を多数形成したことを特徴とする。
【００３１】
好ましくは、前記切欠部４は、前記基体１に設けられたそれぞれのトップフォイル３の間に形成される。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、放射状の切欠部４を基体１に設けることにより、内径の熱膨張に対する回転方向の空間を確保して、軸方向への変形を防止することが可能になることから、高い温度でも安定した動作を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来のスラストフォイル軸受の斜視図。
【図２】改善された本発明のスラストフォイル軸受の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図２に示すように、本発明のバンプタイプのスラストフォイル軸受を構成する基体１、複数のバンプ２、トップフォイル３の主な構成部は、従来と同様である。
【００３５】
本発明は、このような従来のスラストフォイル軸受の基体１の上に切欠部４を形成したものである。
【００３６】
本発明の切欠部４は、基体１の内径部に一部の空間を与えることにより、軸受が軸方向に変形することを防止する。
【００３７】
この切欠部４は基体１の上に多数設けられるが、このとき、切欠部４の数は適宜発熱状態を考慮して決定される。
【００３８】
本発明の実施の形態においては、前記切欠部４は、それぞれ基体１に設けられた隣接する２つのトップフォイル３の間に形成される。
【００３９】
また、切欠部４の長さも、基体１の厚さと使用状態に応じて変えることができる。
【００４０】
基体１を厚くすれば、厚くなった基体１そのものにより熱による変形を極力抑えることはできるものの、軸受全体が厚くなることにより軸が長くなってしまい、これは、軸の安定性を阻害する要因となる。
【００４１】
この理由から、薄い板材を使用する必要がある。
【００４２】
しかしながら、基体１の素材が薄い場合には、作動時に発生する温度によって基体の変形がもたらされ、これは、基体に設けられたトップフォイル３の変形によって軸受が破損される直接的な原因となる。
【００４３】
通常、軸受の内径部の温度が外径部に比べて高く、外径部に進むにつれて温度が下がる。
【００４４】
これは、外部に熱を発散するための構造物が位置し、内部においては高温の軸が回転しているためである。
【００４５】
このような熱の発生によって内径の円周の長さは外径の円周の長さよりも格段に増加し、その結果、厚さ方向に平面から外れる。
【００４６】
従って、本発明のように、基体１に設けられた切欠部４が変形する円周の長さを補償することにより、軸受の破損を防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００４７】
１：基体
２：バンプ
３：トップフォイル
４：切欠部
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
2012500953.tif 000005
2012500953.tif 000006