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Title:
FOIL BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/144988
Kind Code:
A1
Abstract:
A foil bearing which can support a rotating shaft, in which an end of foil does not make contact with the rotating shaft even if the rotating shaft tilts, which does not damage the surface of the shaft, and which does not cause seizure. A foil bearing (1A) for supporting a rotating shaft (2) is provided with a hollow circular cylindrical outer ring (5) surrounding the rotating shaft (2) with a gap provided therebetween, and also with a foil member (4) mounted to the outer surface of the rotating shaft (2). That portion of the rotating shaft (2) which faces the foil member (4) is formed in a convex shape the axial opposite ends of which are smaller in diameter than the center of the shape.

Inventors:
ISHIMOTO KOUSHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/054489
Publication Date:
December 03, 2009
Filing Date:
March 10, 2009
Export Citation:
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Assignee:
IHI CORP (JP)
ISHIMOTO KOUSHI (JP)
International Classes:
F16C27/02
Foreign References:
JPH04228926A1992-08-18
JPS6487917A1989-04-03
JP2005009556A2005-01-13
Attorney, Agent or Firm:
HOTTA, MINORU (JP)
Minoru Hotta (JP)
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Claims:
 回転軸を支持するフォイル軸受であって、間隔を隔てて前記回転軸を囲む中空円筒形の外輪と、前記回転軸の外面に配置されるフォイルと、を備え、前記フォイルと対向する前記回転軸の対向部分は、軸方向両端部が中央部より細い凸形状に形成されている、ことを特徴とするフォイル軸受。
 前記回転軸は、円柱状の回転軸本体と、該回転軸本体を囲むように該回転軸本体に嵌合されて該回転軸本体とともに回転する中空円筒形の内輪と、を有し、
 該内輪の外面の軸方向断面形状が、前記凸形状となっている、ことを特徴とする請求項1に記載のフォイル軸受。
 前記対向部分の外面の軸方向断面形状は、
(A)軸方向全体において円弧形状となっている、
(B)軸方向中央部において軸と平行な直線形状であり、軸方向両端部において円弧形状となっている、または、
(C)軸方向中央部において軸と平行な直線形状であり、軸方向両端部において軸方向に対して傾斜した直線形状となっている、ことを特徴とする請求項1または2に記載のフォイル軸受。
Description:
フォイル軸受

 本発明は、回転軸の外周に配置された薄 状のフォイルと、このフォイルの外周に配 された外輪とを備え、回転する回転軸とフ イルの間に空気層を形成することによって イルレスで回転軸を回転自在に支持するフ イル軸受に関する。

 フォイル軸受は、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 ることができるため、ターボ圧縮機、ター チャージャ、ガスタービン等に使用されて る。

 従来のフォイル軸受は、例えば、特許文 1(未公開)や、特許文献2、3に記載されてい 。

 従来において、フォイル軸受50は、図1に すように、回転軸51をフォイル52で支持する 。フォイル52は回転軸51の外周に多重に巻き けされており、フォイル52は外輪53に取り付 られている。図1の例では、外輪53の両端に 、フォイル52が軸方向にはみ出さないよう 一対のストッパ54,54が設けられている。

 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 を潤滑層にすることによって、フォイル軸 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 周側52bが軸方向に変移しようとすると、フ イル52の外周側52bの変位がストッパ54、54に って阻止される。これにより、フォイル52 外周側52bが軸方向に変移することによる不 合を防止できる。なお、52aはフォイル52の内 周側を示す。

特願2007-209976号、「フォイル軸受装置」 未公開

特開2003-278751号公報、「スピンドル装置

特開2005-9556号公報、「フォイル型気体軸 受装置」

 上述した従来のフォイル軸受50では、外乱 によって回転軸51が傾斜した場合、フォイル 52の軸方向両端部と回転軸51とが接触し、回 軸51の軸表面を傷付けたり、焼き付きが発生 するおそれがある。
 特に、回転軸51が回転し始めてから空気層 十分に形成されるまでの間は、外乱等によ てフォイル52の軸方向両端部と回転軸51とが 触する可能性がより高くなる。

 本発明は、上述した問題点を解決するた に創案されたものである。すなわち本発明 目的は、回転軸の傾斜によって発生するお れのある回転軸の損傷や回転軸とフォイル 焼き付きを防止することができるフォイル 受を提供することにある。

 本発明によれば、回転軸を支持するフォ ル軸受であって、間隔を隔てて前記回転軸 囲む中空円筒形の外輪と、前記回転軸の外 に配置されるフォイルと、を備え、前記フ イルと対向する前記回転軸の対向部分は、 方向両端部が中央部より細い凸形状に形成 れている、ことを特徴とするフォイル軸受 提供される。

 上述の本発明のフォイル軸受では、前記 ォイルと対向する前記回転軸の対向部分は 軸方向両端部が中央部より細い凸形状に形 されているので、外乱等によって回転軸が 斜しても、回転軸に設けた凸形状部により 回転軸とフォイルとが接触しなくなり、回 軸表面を傷付けず、フォイル軸受の焼き付 も防止できる。

 本発明の好ましい実施形態によると、前 回転軸は、円柱状の回転軸本体と、該回転 本体を囲むように該回転軸本体に嵌合され 該回転軸本体とともに回転する中空円筒形 内輪と、を有し、該内輪の外面の軸方向断 形状が、前記凸形状となっている。

 このように、前記回転軸は、円柱状の回 軸本体と、該回転軸本体を囲むように該回 軸本体に嵌合されて該回転軸本体とともに 転する中空円筒形の内輪と、を有し、該内 の外面の軸方向断面形状が、前記凸形状と っているので、前記凸形状にする加工を、 転軸本体に対してではなく前記内輪に対し 行うことができる。従って、凸形状加工の 業性がよくなる。

 本発明の好ましい実施形態によれば、前 対向部分の外面の軸方向断面形状は、軸方 全体において円弧形状となっている。

 また、別の実施形態によれば、前記対向 分の外面の軸方向断面形状は、軸方向中央 において軸と平行な直線形状であり、軸方 両端部において円弧形状となっている。

 さらに、別の実施形態によれば、前記対 部分の外面の軸方向断面形状は、軸方向中 部において軸と平行な直線形状であり、軸 向両端部において軸方向に対して傾斜した 線形状となっている。

 上記本発明の構成によれば、外乱等によっ 回転軸が傾斜しても、回転軸に設けた凸形 部により、回転軸とトップフォイルとが接 しなくなり、回転軸表面を傷付けず、フォ ル軸受の焼き付きも防止できる。

従来におけるフォイル軸受の断面図で る。 本発明の第1実施形態を示し、フォイル 軸受の断面図である。 本発明の第1実施形態を示し、図2のA-A 断面図である。 本発明の第2実施形態に係る回転軸の凸 形状図である。 本発明の第3実施形態に係る回転軸の凸 形状図である。 本発明の第4実施形態に係る回転軸の凸 形状図である。 本発明の第5実施形態に係る回転軸の凸 形状図である。 本発明の第6実施形態に係る回転軸の凸 形状図である。

 以下、本発明を実施するための最良の実 形態を図面に基づいて説明する。なお、各 において共通する部分には同一の符号を付 、重複した説明を省略する。

 図2及び図3は本発明の第1実施形態を示す 図2はフォイル軸受の側面断面図、図3は図2 A-A断面図である。

 図2及び図3において、本発明のフォイル 受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、この回転軸2の外周に 置されたフォイル4と、このフォイル外周に 設けられた中空円筒形の外輪5とを備え、回 軸2を支持する。

 回転軸2は、円柱状の回転軸本体2aと、回 軸本体2aを囲むように回転軸本体2aに嵌合さ れて回転軸本体2aとともに回転する中空円筒 の内輪3と、を有する。内輪3は、回転軸2の 周に圧入されることで回転軸本体2aに嵌合 れてよい。また、内輪3は、トップフォイル4 a(即ち、フォイル4の内周側)が当接する外周 3aを有する。

 フォイル4は、薄膜状のトップフォイル4aと 薄膜からなるバックフォイル4bとからなる 薄膜状のトップフォイル4aは、内輪3の外面 囲み周方向一端が外輪5の内面またはバック ォイル4bに固定されている。薄膜からなる ックフォイル4bは、トップフォイル4aと外輪5 の内面の間に挟持され、トップフォイル4aを 性的に支持する。バックフォイル4bの周方 一端を、外輪5の内面に固定してもよい。
 トップフォイル4aとバックフォイル4bは、金 属の薄膜で形成され、その構造には色々な種 類がある。フォイル4の具体例としては、波 に近い形状に成形したフォイル4bの上に平ら なフォイル4a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。

 中空円筒形の外輪5は、所定の固定支持面 (図示せず)で支持され、内輪3を一定の間隔を 隔てて囲む。なお、固定支持面は、回転軸2 有する回転機械のハウジングの内周面など あってよい。例えば、外輪5は、回転軸2に対 して固定側であるハウジング(図示せず)に、 えば、すきまばめされ、且つ、図示しない ン等によって回転しないように支持されて る。また、外輪5は、円筒状であり、図2、 3の例では、その内周面にバックフォイル4b 当接されている。

 第1実施形態によると、フォイル4と対向 る回転軸2の対向部分は、図2に示すように、 軸方向両端部が中央部より細い凸形状に形成 されている。また、この第1実施形態では、 輪3が前記対向部分であり、内輪3の外面の軸 方向断面形状が凸形状となっている。さらに 第1実施形態では、前記対向部分の外面の軸 向断面形状(即ち、図2に示す断面形状)は、 方向全体において円弧形状となっている。 お、本出願において、軸方向とは回転軸2の 方向を意味する。

 上述した本発明の第1実施形態によるフォイ ル軸受1Aでは、フォイル4と対向する回転軸2 対向部分は、軸方向両端部が中央部より細 凸形状に形成されているので、外乱等によ て回転軸2が傾斜しても、回転軸2に設けた凸 形状部により、回転軸2とトップフォイル4aと が接触しなくなり、回転軸表面を傷付けず、 フォイル軸受1Aの焼き付きも防止できる。
 また、回転軸2は、円柱状の回転軸本体2aと 回転軸本体2aに嵌合されて回転軸本体2aとと もに回転する中空円筒形の内輪3とを有し、 輪3の外面の軸方向断面形状が凸形状となっ いるので、凸形状にする加工を、回転軸本 に対してではなく前記内輪に対して行うこ ができる。従って、凸形状加工の作業性が くなる。
 さらに、第1実施形態では、フォイル4は内 3に接触するが、回転軸本体2aには全く接触 ないため、フォイル4との干渉によって回転 本体2a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 は内輪3であり、内輪3の交換は回転軸2を交 する場合に較べて交換作業性が良く、交換 ストも安価で済む。

 図4は、フォイル軸受1Aの第2実施形態を示 す。第2実施形態では、図4のように、フォイ 4と対向する回転軸2の対向部分は、回転軸2( 内輪3)における対向部分の外面の軸方向断面 状は、軸方向中央部において軸と平行な直 形状であり、軸方向両端部において円弧形 となっている。第2実施形態の他の構成は第 1実施形態と同じであってよい。

 図5は、フォイル軸受1Aの第3実施形態を示 す。第3実施形態では、図5のように、フォイ 4と対向する回転軸2(内輪3)における対向部 の外面の軸方向断面形状は、軸方向中央部 おいて軸と平行な直線形状であり、軸方向 端部において軸方向に対して傾斜した直線 状となっている。第3実施形態の他の構成は 1実施形態と同じであってよい。

 図6は、フォイル軸受1Aの第4実施形態を示 す。第4実施形態では、内輪3を設けずに、上 した凸形状を一体構造の回転軸2に形成して いる。図6では、フォイル4と対向する回転軸2 の対向部分の外面の軸方向断面形状は、軸方 向全体において円弧形状となっている。第4 施形態では、内輪3を設けないので、部品点 削減により部品コストが安価で済む。第4実 施形態の他の構成は第1実施形態と同じであ てよい。

 図7は、フォイル軸受1Aの第5実施形態を示 す。第5実施形態では、内輪3を設けずに、上 の凸形状を一体構造の回転軸2に形成してい る。図7では、フォイル4と対向する回転軸2の 対向部分の外面の軸方向断面形状は、軸方向 中央部において軸と平行な直線形状であり、 軸方向両端部において円弧形状となっている 。第5実施形態では、内輪3を設けないので、 品点数削減により部品コストが安価で済む 第5実施形態の他の構成は第1実施形態と同 であってよい。

 図8は、フォイル軸受1Aの第6実施形態を示 す。第6実施形態では、内輪3を設けずに、上 の凸形状を回転軸2に形成している。図8で 、フォイル4と対向する回転軸2の対向部分の 外面の軸方向断面形状は、軸方向中央部にお いて軸と平行な直線形状であり、軸方向両端 部において軸方向に対して傾斜した直線形状 となっている。第6実施形態では、内輪3を設 ないので、部品点数削減により部品コスト 安価で済む。第5実施形態の他の構成は第1 施形態と同じであってよい。

 本発明は上述した実施の形態に限定され 、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変 を加え得ることは勿論である。

 例えば、前述したようにフォイル4には色 々な種類がある。つまり、帯状に長い部材を 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なるバンプ フォイル、多数のフォイル片からなるリーフ フォイル等があり、本発明のフォイル軸受は どのフォイルを用いたものであってもよい。

 なお、上記において、本発明の実施形態 ついて説明を行ったが、上記に開示された 発明の実施の形態は、あくまで例示であっ 、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態 限定されない。本発明の範囲は、特許請求 範囲の記載によって示され、さらに特許請 の範囲の記載と均等の意味および範囲内で すべての変更を含むものである。




 
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