徑向箔軸承的制作方法

徑向箔軸承的制作方法
【專利摘要】本發明為支撐旋轉軸(1)的徑向箔軸承(3)。該徑向箔軸承(3)具備頂部箔(10)、背部箔(11)、和收容它們的軸承殼體(12)。在軸承殼體(12)的內周面形成通槽(13)，在通槽(13)通過固定件(16)形成有卡合槽(20)。
【專利說明】徑向箔軸承

【技術領域】
[0001]本發明涉及徑向箔軸承。
[0002]本申請基于在日本于2012年4月6日申請的日本特愿2012-087325號而要求優先權，在此援引其內容。

【背景技術】
[0003]以往，作為高速旋轉體用的軸承，已知外插于旋轉軸來使用的徑向軸承。作為這種徑向軸承，眾所周知一種徑向箔軸承，其具備形成軸承面的薄板狀的頂部箔(top foil)、彈性地支撐該頂部箔的背部箔(back foil)、以及收容上述頂部箔和上述背部箔的圓筒狀的軸承殼體。作為徑向箔軸承的背部箔，主要使用將薄板成形為波板狀的波箔(bump foil)。
[0004]在這種徑向箔軸承中，通常，為了防止頂部箔、波箔從軸承殼體脫落，其一端部(緊固端部)通過點焊而直接地固定至軸承殼體或者經由墊片間接地固定至軸承殼體。
[0005]此外，在專利文獻I中，使頂部箔的兩端分別抵接于殼體內壁的緊固壁而卡合并固定。
[0006]現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2006-57828號公報；
專利文獻2:日本特開2006-57652號公報；
專利文獻3:日本特開特開2004-270904號公報；
專利文獻4:日本特開2009-299748號公報。


【發明內容】

[0007]發明要解決的問題
然而，若焊接頂部箔，則由于存在熱輸入，故在頂部箔產生應變的可能性高。另外，還知道為了代替焊接來進行機械固定，而對頂部箔的一端部(緊固端部)進行彎曲加工的物件，但在該情況下，因彎曲加工而在頂部箔產生應變。而且，在上述專利文獻I中，由于使頂部箔的兩端抵接緊固壁，故在頂部箔施加從其兩端部朝向中心部的反力，產生應變。
[0008]然而，因旋轉軸的旋轉而在上述旋轉軸與頂部箔之間形成的箔軸承的流體潤滑膜非常薄，為10 μ m左右，因而若在頂部箔產生哪怕很小的應變，則對軸承的負載能力、動態特性(剛性和衰減)造成影響，無法獲得設計那樣的性能。
[0009]另外，在將一端部(緊固端部)通過點焊固定至軸承殼體的一般的頂部箔中，其兩端附近(緊固端側和自由端側)難以適應構成軸承殼體內周面的曲面，成為接近平面的狀態。于是，在接近平面的上述部位處，產生夾緊旋轉軸的力(局部預加載荷)，其結果，產生起動扭矩變高或旋轉軸的運轉中的發熱變高為設定以上等不良。
[0010]另外，在上述專利文獻I中，因上述反力而在頂部箔產生應變，因此，頂部箔不會沿軸承殼體的內周面變成接近正圓的形狀，而是因應變而變為部分地具有平面部的接近方形的形狀。于是，接近平面部的部位相對于旋轉軸而較強地抵接，從而產生夾緊旋轉軸的力(局部預加載荷)，起動扭矩變高，旋轉軸I的運轉中的發熱變高為設定以上。
[0011]為了減小此種夾緊旋轉軸的力(局部預加載荷)，考慮例如消除支撐頂部箔兩端附近的波箔(背部箔)的隆起的方法。然而，若消除波箔的隆起，則消除了隆起的部位處的旋轉軸的支撐剛性大幅下降，因而在旋轉軸因沖擊載荷等而欲朝上述部位運動時，抑制不起作用，設于旋轉軸的葉輪等旋轉部分與靜止部(殼體)引起接觸的可能性變高。
[0012]另外，為了使上述部位處的旋轉軸的支撐剛性不過度下降，考慮使上述部位的波箔僅降低一個隆起的方法。然而，由于降低的量為數十ym的較小級別，故其制作是極為困難的。
[0013]本發明鑒于上述情況而完成，第一目的在于提供一種徑向箔軸承，其充分減少在頂部箔產生的應變，在軸承的負載能力、動態特性(剛性和衰減)方面能夠獲得設計那樣的良好性能，并且能夠抑制加工成本。另外，第二目的在于提供一種徑向箔軸承，其防止產生夾緊旋轉軸的力(局部預加載荷)。
[0014]用于解決問題的方案
本發明的徑向箔軸承為外插于旋轉軸而支撐上述旋轉軸的徑向箔軸承，具備:圓筒狀的頂部箔，與上述旋轉軸相向地配置；背部箔，配置于上述頂部箔的徑方向外側；以及圓筒狀的軸承殼體，將上述頂部箔以及上述背部箔以內插的狀態收容，在上述軸承殼體的內周面，沿其軸方向從一端到另一端連續地形成通槽，在上述通槽，嵌入將上述通槽沿其長度方向分割而形成多個卡合槽的固定件，在上述通槽和上述固定件，設有限制上述固定件沿上述通槽的長度方向移動的限制部，上述頂部箔由金屬箔如下地形成:上述金屬箔為矩形狀，上述金屬箔在一邊側具有第一凹凸部，上述第一凹凸部具有凸部和凹部而成，上述金屬箔在與上述一邊相反的另一邊側具有第二凹凸部，上述第二凹凸部在與上述第一凹凸部的凸部對應的位置形成凹部，并且在與上述第一凹凸部的凹部對應的位置的至少一部分形成凸部，上述金屬箔以上述第一凹凸部與上述第二凹凸部重合的方式卷成圓筒狀，并且上述第一凹凸部以及上述第二凹凸部中的各凸部分別通過對應的上述第二凹凸部以及上述第一凹凸部中的各凹部而引出到上述軸承殼體側從而形成上述頂部箔，引出到上述軸承殼體側的凸部分別卡合于對應的上述卡合槽。
[0015]在該徑向箔軸承中，將具有第一凹凸部和第二凹凸部的金屬箔以上述第一凹凸部與上述第二凹凸部重疊的方式卷成圓筒狀，將各凹凸部的凸部分別引出到軸承殼體側，并使這些引出的凸部卡合于在軸承殼體的內周面的通槽利用固定件形成的卡合槽，因而能夠在不對頂部箔進行點焊、彎曲加工的情況下，或者，在不使從兩端部朝中心部的較強反力產生的情況下，能夠將頂部箔收容、固定到軸承殼體內。因此，能夠防止在頂部箔產生應變，使頂部箔的應變足夠小。
[0016]另外，由于沿軸承殼體的軸方向從一端到另一端連續地形成通槽，故能夠通過例如放電線切割加工來容易地形成上述通槽。
[0017]另外，即使當在頂部箔與軸承殼體之間產生軸方向的偏移時，卡合于通槽沿長度方向分割而形成的卡合槽的凸部也受上述卡合槽的端部限制而使其移動停止，從而防止進一步的偏移。而且，由于在通槽和固定件設置限制部，該限制部限制固定件沿通槽的長度方向移動的情況，故使固定件的移動也停止。因此，可靠地防止頂部箔從軸承殼體脫落的情況。
[0018]另外，在上述徑向箔軸承中，優選地，在上述通槽的內側面，沿上述通槽的長度方向形成有使上述凸部的頂端部卡止的卡止凹部。
[0019]如此，通過使頂部箔的凸部卡止于卡止凹部，能夠容易地進行上述凸部的定位及其卡止，而且能夠提高頂部箔的組裝再現性。
[0020]另外，在上述徑向箔軸承中，優選地，上述限制部由卡止槽以及彎折片形成，上述卡止槽在上述軸承殼體的兩側面處與上述通槽的兩端部分別連通而沿上述軸承殼體的厚度方向形成，上述彎折片分別形成于上述固定件的兩端部而卡止于上述卡止槽。
[0021]如此，能夠可靠地限制固定件相對于通槽而沿其長度方向移動的情況，由此，可靠地防止頂部箔從軸承殼體脫落。另外，關于卡止槽的加工，例如能夠通過放電線切割加工來容易地進行。
[0022]另外，在上述徑向箔軸承中，優選地，在上述頂部箔，在上述一邊側和上述另一邊偵牝形成有與它們之間的中央部相比厚度較薄的薄壁部。
[0023]如此，頂部箔的兩端部變得易于彈性變形，在上述兩端部處抑制產生夾緊旋轉軸的力(局部預加載荷)的情況。
[0024]另外，在上述徑向箔軸承中，優選地，上述薄壁部在其外周面比上述中央部的外周面更加凹陷的狀態下形成。
[0025]如此，在該薄壁部中，在與支撐其外周面側的背部箔之間形成間隙，從而可靠地防止在上述薄壁部中產生夾緊旋轉軸的力(局部預加載荷)的情況。
[0026]發明效果
根據本發明的徑向箔軸承，防止在頂部箔產生應變，頂部箔的應變充分變小，因而關于軸承的負載能力、動態特性(剛性和衰減)，能夠獲得設計那樣的良好性能。
[0027]另外，通過從軸承殼體的一端到另一端連續地形成通槽來容易地形成上述通槽，并且能夠通過僅僅將固定件嵌入上述通槽來形成多個卡合槽，因而能夠使通槽、卡合槽的加工容易，將加工成本抑制得足夠低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是示出適用本發明所涉及的徑向箔軸承的渦輪機械的一例的示意圖。
[0029]圖2A是示出本發明所涉及的徑向箔軸承的第一實施方式的概要構成的側面圖。
[0030]圖2B是示出本發明所涉及的徑向箔軸承的第一實施方式的概要構成之中、軸承殼體的內周面的主要部分的圖。
[0031]圖3A是圖2A所示的徑向箔軸承的主要部分分解立體圖。
[0032]圖3B是示出固定件嵌合于通槽的狀態的平面圖。
[0033]圖3C是示出固定件嵌合于通槽的狀態的側截面圖。
[0034]圖4A是徑向箔軸承的主要部分分解立體圖。
[0035]圖4B是圖2A的A-A線向視截面圖。
[0036]圖5A是平坦化并示意性地示出圖2A的主要部分的側面圖。
[0037]圖5B是圖5A的B-B線向視圖。
[0038]圖6A是頂部箔的展開圖。
[0039]圖6B是頂部箔的展開側面圖。
[0040]圖7是圖2A的主要部分放大圖。
[0041]圖8A是本發明所涉及的徑向箔軸承的第二實施方式的頂部箔的展開圖。
[0042]圖SB是本發明所涉及的徑向箔軸承的第二實施方式的頂部箔的展開側面圖。
[0043]圖9A是示出固定件嵌合于通槽的狀態的平面圖。
[0044]圖9B是示出固定件嵌合于通槽的狀態的側截面圖。

【具體實施方式】
[0045]以下，參照附圖詳細地說明本發明的徑向箔軸承。此外，在以下的附圖中，為了使各部件為能夠識別的大小，適當變更各部件的比例尺。
[0046]圖1是示出適用本發明的徑向箔軸承的渦輪機械的一例的側面圖，圖1中符號I為旋轉軸，2為設于旋轉軸的頂端部的葉輪，3為本發明所涉及的徑向箔軸承。此外，在圖1中省略而只記載一個徑向箔軸承，但是通常通過在旋轉軸I的軸方向上設置兩個徑向箔軸承來構成旋轉軸I的支撐構造。因此，在本實施方式中也設置兩個徑向箔軸承3。
[0047]在旋轉軸I，在形成有葉輪2的一側固定有推力環4，在該推力環4的兩側，與該推力環4相向地在各側配置有推力軸承5。
[0048]另外，葉輪2配置在成為靜止側的殼體6內，在與殼體6之間具有屑隙7。
[0049]另外，在旋轉軸1，在與止推環4相比更中央側，外插有徑向箔軸承3。
[0050]圖2A、圖2B是示出適用于這種構成的渦輪機械的徑向箔軸承的第一實施方式的圖。該第一實施方式的徑向箔軸承3為如圖2A所示地外插于旋轉軸I而支撐旋轉軸I的圓筒狀部件，具備:圓筒狀的頂部箔10，與旋轉軸I相向地配置；背部箔11，配置在頂部箔10的徑方向外側；以及軸承殼體12，配置在背部箔11的徑方向外側。
[0051]軸承殼體12構成徑向箔軸承3的最外部，由金屬制成且為圓筒狀，在其內部收容背部箔11以及頂部箔10。在軸承殼體12，在其內周面，沿軸承殼體12的軸方向形成有通槽13。即，如示出軸承殼體12的內周面主要部分的圖2B所示，在軸承殼體12的內周面，從軸承殼體12的軸方向一端到另一端連續地沿其全長形成有通槽13。通槽13形成為長度為與軸承殼體12的長度相同的35mm左右，開口寬度為0.4mm?0.6mm左右，深度為1.5mm?
2.5mm左右。
[0052]另外，在通槽13的兩端部，與通槽13分別連通地形成有卡止槽14。如作為徑向箔軸承3的主要部分分解立體圖的圖3A所示，卡止槽14為軸承殼體12的兩側面分別被切缺而形成的槽，沿軸承殼體12的厚度方向從外周緣到內周緣連續地形成。此外，在本實施方式中，為了使卡止槽14與通槽13可靠地連通，與通槽13的寬度相比足夠寬地形成卡止槽14的寬度。
[0053]另外,在通槽13,在其兩內側面分別形成有卡止凹部15。這些卡止凹部15為沿通槽13的長度方向沿其全長形成的槽狀物,在本實施方式中，形成為最大深度為0.2?0.3mm左右的截面U字狀(半圓弧狀)。另外，這些卡止凹部15形成于從通槽13的開口側，例如軸承殼體12的內周面開始1_以內的深度位置。由此,卡止凹部15能夠如后所述地卡止頂部箔10的凸部的頂端部。
[0054]在此，為了形成這些通槽13以及卡止凹部15，優選地利用線切割放電加工。S卩，在形成像通槽13、槽狀的卡止凹部15那樣地從軸承殼體12的軸方向的一端到另一端連續的槽的情況下，通過線切割放電加工以描出其截面形狀的外形的方式使線移動，從而能夠容易且精度較好地形成各槽。尤其在本實施方式中，由于能夠通過一連串的加工來容易地形成通槽13及其兩側面的卡止凹部15，故通過如此地采用線切割放電加工，從而能夠將通槽
13、卡止凹部15的加工成本抑制得充分低。
[0055]另外，對于卡止槽14，也形成從軸承殼體12的外表面側到內表面側連續的槽，因而能夠通過采用線切割放電加工來將其加工成本抑制得充分低。但是，對于卡止槽14，由于不特別需要其加工精度等情況，故還能夠采用基于端銑刀的切削加工等。
[0056]在此種通槽13以及卡止槽14，嵌入并卡止有固定件16。如圖3A、圖3B、圖3C所示，固定件16具有:棒狀(四棱柱狀)的基部17，嵌入且收容于通槽13 ;—對彎折片18、18，形成于基部17的兩端部而卡止于上述卡止槽14、14 ；以及兩個隔壁片19，形成于基部17的中央部而向與彎折片18相反的一側突出。
[0057]基部17為高度形成為0.5?1.5mm左右的部件，以其上表面(隔壁片19側的面)與通槽13的開口相比沉入Imm左右的方式形成。彎折片18形成為與通槽13的底面和軸承殼體12的外周面之間的距離大致相等的長度，由此以充分的面積抵接于卡止槽14，并且不從軸承殼體12的外周面突出。
[0058]在此，通過這些彎折片18、18、以及與通槽13連通地設置的卡止槽14、14來形成本發明所涉及的限制部。即，一對彎折片18、18分別卡止于設于通槽13的兩端部的卡止槽
14、14，從而利用一對彎折片18、18來夾持軸承殼體12，由此，固定件16被限制沿通槽13的長度方向(軸承殼體12的軸方向)移動，除了間隙的量以外，實質上不移動。
[0059]隔壁片19如圖3B、圖3C所示地將基部17大致三等分，因而形成于將通槽13大致三等分的兩個位置。隔壁片19的高度與通槽13的開口位置為相同水平，或者形成為與通槽13相比稍微突出的程度。例如，還可以突出背部箔11的高度的一半左右。通過利用此種隔壁片19將通槽13沿其長度方向大致一分為三，從而在通槽13內通過固定件16形成三個卡合槽20。
[0060]S卩，通過使固定件16從軸承殼體12的內周面側嵌入并且卡止于卡止槽14以及通槽13,從而能夠容易地形成三個卡合槽20。這些卡合槽20的深度為大約Imm左右。另外，在其兩內側面使上述卡止凹部15開口。
[0061]此外，能夠例如通過對厚度3?4mm左右的由不銹鋼等構成的金屬板進行線切割放電加工來形成固定件16。
[0062]另外，如圖2A所示，在軸承殼體12，通過卡止部件30而形成有用于使后述背部箔11卡止的卡合凸部33a。即，如作為徑向箔軸承3的主要部分分解立體圖的圖4A所示，在軸承殼體12的兩側面，分別相互相向地形成有從軸承殼體12的外周緣延伸到內周緣的槽狀的卡合凹部31。如圖2A所示，卡合凹部31在本實施方式中分別形成于在將軸承殼體12的側面沿其周方向大致一分為三的位置。而且，上述卡止部件30卡止于這些卡合凹部31。此外,在本實施方式中，從軸承殼體12的一個側面看，在上述三處卡合凹部31之中的2處卡合凹部31、31之間，配置有上述通槽13。
[0063]另外，在軸承殼體12的內周面，在如圖4A所示地相向的卡合凹部31、31之間，形成有與卡合凹部31、31連通的槽32。槽32的深度比卡合凹部31的深度、即通向軸承殼體12的外表面側的深度(在本實施方式中等于軸承殼體12的厚度)淺。由此，在本實施方式中，在卡合凹部31與槽32之間形成有階梯差部36。
[0064]而且，在這些卡合凹部31、31以及槽32，卡合有卡止部件30。卡止部件30具有卡合于卡合凹部31、31的一對卡合臂33、以及連結該卡合臂33、33之間的連結部34，形成為H字狀。如作為圖2A的A-A線向視截面圖的圖4B所示，連結部34卡合于上述槽32并收容在槽32內，以不突出到槽32外側的方式形成。具體而言，槽32的深度為Imm?2mm左右。因此，連結部34的高度也為Imm?2mm左右。
[0065]一對卡合臂33為相對于連結部34沿上下方向延伸而形成的部件，因此如前所述地使卡止部件30形成為H字狀。這些卡合臂33的向上側延伸的部分，即與卡合于卡合凹部31的一側相反的一側為卡合凸部33a，卡合凸部33a從軸承殼體12的內周面突出，從而卡合于后述背部箔片Ila的卡合切口 lid。
[0066]另外，卡合臂33的向下側延伸的部分卡止于上述卡合凹部31與槽32之間的階梯差部36。由此，卡止部件30限制相對于軸承殼體12而向其軸方向的移動。
[0067]此外，卡止部件30的卡合臂33、連結部34還可以如圖4A所示地為四棱柱狀，另夕卜，也可以是圓柱狀(圓棒狀)，其厚度為0.3?0.5mm左右。能夠例如將厚度不足0.5mm的由不銹鋼等構成的金屬箔蝕刻加工成H字狀，或者進行線切割放電加工來形成此種卡止部件30。
[0068]另外，對于槽32，能夠與上述通槽13同樣地利用線切割放電加工來形成。而且，對于卡合凹部31，能夠與上述卡止槽14同樣地利用線切割放電加工、基于端銑刀的切削加工等來加工。即，能夠利用線切割放電加工來連續地加工處理通槽13和槽32。同樣地，也能夠利用線切割放電加工等來連續地加工處理卡止槽14和卡合凹部31。因此，能夠謀求軸承殼體12的加工成本的減少。
[0069]在如此形成槽32、卡合凹部31之后，能夠使卡止部件30從軸承殼體12的內周面側嵌入并且卡止于卡合凹部31以及槽32，從而容易地形成卡合凸部33a。
[0070]如圖2A所示，背部箔11由箔(薄板)形成并彈性地支撐頂部箔10。作為此種背部箔11，例如使用波箔、專利文獻2、專利文獻3等所記載的彈簧箔、或者專利文獻4等所記載的背部箔等。在本實施方式中，作為背部箔11使用波箔。但是，還可以將上述彈簧箔、背部箔用作本發明的背部箔。
[0071]在本實施方式中，背部箔(波箔)11由沿頂部箔10的周方向配置的三個(多個)背部箔片(波箔片)lla構成。在這些背部箔片Ila中，箔(薄板)成形為波板狀，并且，以側面作為整體成為大致圓弧狀的方式成形。上述三個背部箔片Ila全部形成為相同形狀、尺寸。因此，這些背部箔片Ila以將軸承殼體12的內周面大致一分為三的方式配置。
[0072]另外，這些背部箔片Ila在隔著上述通槽13的位置處隔開一定程度的間隙而配置，但在其以外的位置處，相互的端部接近地配置。通過此種構成，三個背部箔片Ila作為整體形成為大致圓筒形狀，沿軸承殼體12的內周面配置。
[0073]另外，如此成形為波板狀的背部箔片11a，如將圖2A的主要部分平坦化并示意地示出的圖5A所示，沿軸承殼體12的周方向，交替地形成與軸承殼體12相接的平坦的洼陷部lib、和與頂部箔10相接的彎曲的隆起部11c。由此，背部箔片Ila尤其通過與頂部箔10相接的隆起部Ilc來彈性地支撐頂部箔10。另外，在徑向箔軸承3的軸方向上，形成基于隆起部11c、洼陷部Ilb的流體的通路。
[0074]另外，在這些背部箔片Ila，如作為圖5A的B-B線向視圖的圖5B所示，在各個周方向中央部(沿軸承殼體12的周方向的方向的中央部)的兩側周緣部，形成有卡合切口 lid。卡合切口 Ild如圖5A所示地形成于背部箔片Ila的洼陷部lib。而且，上述卡合切口 Ild是由在隆起部llc、llc之間形成的平坦部構成的洼陷部Ilb從其側周緣朝內側矩形狀地切掉而形成的。
[0075]卡合切口 Ild在與軸承殼體12設置的上述卡止部件30的卡合凸部33a對應的位置，即與卡合凸部33a重疊的位置形成。上述卡合切口 Ild的縱橫寬度與卡合凸部33的縱橫寬度大致相同地形成，以卡合于卡合凸部33a。具體而言，沿軸承殼體12的周方向的橫寬度為0.2mm?0.4mm左右，沿軸方向的縱寬度為Imm?2mm左右。
[0076]此外，關于卡合切口 Ild的形成，優選以不產生毛刺、不產生加工引起的應變的方式對箔進行蝕刻加工、放電加工。即，優選地，在通過蝕刻加工、放電加工而在箔形成卡合切口 Ild之后，進行用于形成隆起部11c、洼陷部Ilb的沖壓成型，形成背部箔片11a。
[0077]根據此種構成，在軸承殼體12的卡合凸部33a，如圖4A以及圖5A所示地卡合有背部箔片Ila的卡合切口 lid。
[0078]如此，背部箔片Ila的卡合切口 Ild卡合于卡合臂33的向上側延伸的卡合凸部33a，在該狀態下三個背部箔片Ila配置于軸承殼體12的內周面上。因此，卡止部件30特別是其連結部34被背部箔片Ila按壓，從而防止從軸承殼體12脫落。
[0079]如圖2A所示，頂部箔10沿由三個背部箔片Ila構成的背部箔11的內表面卷成圓筒狀。在頂部箔10的一個端部側形成的凸部21a和在另一個端部側形成的凸部21b以分別卡合于在軸承殼體12形成的上述通槽13中的卡合槽20的方式設置。如作為頂部箔10的展開圖的圖6A所示，以軸承周方向為長邊、以軸承長方向為短邊的矩形狀的金屬箔沿作為其側面圖的圖6B中的箭頭方向(長邊的長度方向:軸承周方向)卷繞成圓筒狀，以形成頂部箔10。
[0080]在該頂部箔10中，如圖6A所示，在一邊側(短邊側)形成有具有一個凸部21a和兩個凹部22a而成的第一凹凸部23a。另外，在與上述一邊(短邊)相反的另一邊側(短邊側)形成有具有兩個凸部21b和一個凹部22b而成的第二凹凸部23b。第二凹凸部23b的凹部22b與第一凹凸部23a的凸部21a對應地形成，第一凹凸部23a的凹部22a與第二凹凸部23b的凸部21b對應地形成。
[0081]S卩，第二凹凸部23b的凹部22b以如下方式形成，S卩，在以第一凹凸部23a和第二凹凸部23b重疊的方式將頂部箔10卷成圓筒狀時，凸部21a通過凹部22b內。同樣地，第一凹凸部23a的凹部22a以如下方式形成，即，在將頂部箔10卷成圓筒狀時，凸部21b分別通過凹部22a內。此外，凸部21a、21b的寬度與由上述通槽13和固定件16形成的卡合槽20的長度對應地以與其大致一致的方式形成。
[0082]通過凹部22b、22a的凸部2la、2Ib如圖2A所示，分別引出到軸承殼體12側，其頂端部卡合于軸承殼體12的上述卡合槽20。在本實施方式中，如作為圖2A的主要部分放大圖的圖7所示，凸部21a、21b的頂端部分別插入并卡合于通槽13中的卡合槽20內，而且插入并卡止于卡止凹部15內。由此，頂部箔10的沿其周方向的移動受到限制，以其移動量變得極小的方式設置。
[0083]S卩，凸部21a、21b以如下方式設置，S卩，其頂端不較強地抵接于卡止凹部15的內表面，頂端部側面為與卡止凹部15的內表面接觸的程度。因此，在旋轉軸I的穩定運轉時，凸部21a、21b不從卡止凹部15或卡合槽20受到較大的反力，因而頂部箔10不會產生應變。另外，即使在旋轉軸I的軸搖動等引起的意外的外力施加于徑向箔軸承3時，頂部箔10也不會在軸承殼體12內旋轉，而且，不會從軸承殼體12與旋轉軸I之間脫落。
[0084]S卩，在意外的外力施加時，凸部21a、21b較強地卡止于卡止凹部15的內表面，使得這些凸部21a、21b不會從卡止凹部脫落，而且也不會從卡合槽20脫落。因此，防止頂部箔10旋轉、或者過度地變形而上述凸部21a、21b從凹部22b、22a脫出的情況引起的頂部箔10的從軸承殼體12的脫落。
[0085]另外，凸部21a、21b因劃分卡合槽20的固定件16的隔壁片19，向軸方向的移動受到限制。即，凸部21a的兩側由隔壁片19限制，從而形成凸部21a的第一凹凸部23a側的向軸方向的移動受到限制。即，兩個凸部21b的各個單側由隔壁片19限制，并且相互沿反方向受到限制，使得形成這兩個凸部21b的第二凹凸部23b側的向軸方向的移動也受到限制。如此，頂部箔10限制向軸承殼體12的軸方向的移動，因而防止從軸承殼體12向外飛出。
[0086]另外，頂部箔10如圖6B所示，在形成第一凹凸部23a的一側(一邊側)和形成第二凹凸部23b的一側(另一邊側)，形成有與它們之間的中央部相比厚度薄(薄壁)的薄壁部24。如圖2A所示，這些薄壁部24以成為其外周面(波箔11側的面)比上述中央部的外周面更加凹陷的狀態的方式，厚度薄化(薄壁化)地形成。
[0087]為了形成薄壁部24，例如通過蝕刻加工將頂部箔10的兩端部以十μ m的精度控制而形成為期望厚度(薄度)。具體而言，在設軸承徑Φ35πιπι的情況下，若設頂部箔10的厚度為100 μ m,則薄壁部24的厚度成為80 μ m左右。此外，在此種蝕刻加工中，與彎曲加工等相比，在頂部箔10產生的應力極小，因而幾乎不會在頂部箔10產生應變。
[0088]另外，如圖6B所示，薄壁部24的周方向的長度L為如圖2A所示地對應于從通槽13到波箔11的端部的一個隆起程度的長度。
[0089]通過如此在頂部箔10的兩端部形成薄壁部24，這些兩端部(薄壁部24)變得容易彈性變形，因而該兩端部仿照構成軸承殼體12的內周面的曲面而成為曲面。由此，頂部箔10在其兩端部也幾乎不產生夾緊旋轉軸I的力(局部預加載荷)。
[0090]另外，以使頂部箔10的兩端部的外周面成為比上述中央部的外周面更加凹陷的狀態的方式厚度薄化地形成薄壁部24，因而在與支撐其外周面側的背部箔11之間，在與背部箔11的端部的一個隆起程度之間形成間隙。由此，在薄壁部24處，可靠地防止夾緊旋轉軸I的力(局部預加載荷)產生。此外，替代圖2A所示的示例，薄壁部24的周方向長度L還可以是對應于從通槽13到波箔11的端部的三個隆起程度的長度。
[0091]接著，說明由此種構成形成的徑向箔軸承3的作用。
[0092]在旋轉軸I停止的狀態下，頂部箔10通過被背部箔11 (三個背部箔片Ila)向旋轉軸I側施力而緊貼于旋轉軸I。此外，在本實施方式中，由于頂部箔10的兩端部為薄壁部24，故在這些薄壁部24中，幾乎不產生夾緊旋轉軸I的力(局部預加載荷)。
[0093]然后，若使旋轉軸I沿圖2A中的箭頭P方向起動，則最初以低速開始旋轉，之后緩緩加速并以高速旋轉。于是，如圖2A中以箭頭Q所示，周圍流體被從頂部箔10的一側與波箔片Ila的一端之間引入，流入頂部箔10與旋轉軸I之間。由此，在頂部箔10與旋轉軸I之間形成流體潤滑膜。
[0094]該流體潤滑膜的膜壓作用于頂部箔10，推壓與頂部箔10相接的背部箔片Ila的各個隆起部He。于是，背部箔片Ila被頂部箔10按壓，使得其隆起部Ilc被按壓擴張，由此，背部箔片Ila在軸承殼體12上欲沿其周方向移動。
[0095]S卩，背部箔片lla(背部箔11)彈性地支撐頂部箔10，因而通過在從頂部箔10承受載荷時沿其周方向變形，從而容許頂部箔10的撓曲，支撐頂部箔10。
[0096]然而，如圖4A、圖4B所示，在背部箔片11a，在設于其側周緣部的卡合切口 lld，卡合有卡止部件30的卡合凸部33a。由此，背部箔片Ila防止在軸承殼體12的內周面上沿周方向轉動。因此，背部箔片Ila的各個隆起部Ilc將卡合凸部33a所卡合的卡合切口 Ild作為固定點(固定端)而沿周方向變形(運動)，但背部箔片Ila自身的中心不從固定位置偏移。
[0097]另外，當背部箔片Ila沿周方向變形(運動)時，受到與軸承殼體12、頂部箔10之間的摩擦的影響，故在其兩端部、即自由端側處容易變形(容易運動)，但在上述固定點(固定端)側難以變形。
[0098]因此，在自由端側和固定端側，在基于背部箔片Ila的支撐剛性方面產生差異。
[0099]然而，在本實施方式中，在背部箔片Ila的周方向中央部形成卡合切口 lld，因而將基于卡合凸部33a的固定點作為背部箔片Ila的周方向中央部。因此，固定端與自由端之間的距離變短，使得上述支撐剛性的差異變小。而且，在本實施方式中，將背部箔11分割為三個背部箔片11a。因此，與通過單一的箔形成背部箔11的情況相比，固定端與自由端之間的距離變短，自由端側與固定端側之間的支撐剛性的差異變得更小。
[0100]另外，當旋轉軸I以高速旋轉時，卡合凸部33a也限制背部箔片Ila的向軸方向的運動，因而即使在沖擊等意外地作用的情況下，背部箔片Ila也不從軸承殼體12脫落。
[0101]另外，在形成流體潤滑膜之前的過渡狀態下，在旋轉軸I與頂部箔10之間產生固體摩擦，這成為起動時的阻力。然而，如前所述，在頂部箔10的兩端部不產生預加載荷，周圍流體所流入一側的頂部箔10為薄壁部24且變軟，因而頂部箔10與旋轉軸I之間變得易于開口。由此，若旋轉軸I起動則在早期形成流體潤滑膜，旋轉軸I相對于頂部箔10以非接觸狀態旋轉。
[0102]在這種徑向箔軸承3中，使從頂部箔10的凹部22b、22a引出的凸部21a、21b卡合于在軸承殼體12的內周面的通槽13利用固定件16形成的卡合槽20。因此，能夠在不對頂部箔10進行點焊、彎曲加工、而且不使從兩端部朝中心部的較強反力產生的情況下將頂部箔10收容、固定于軸承殼體12內。因此，能夠防止在頂部箔10產生應變，使頂部箔10的應變足夠小。因此，關于軸承的負載能力、動態特性(剛性和衰減)，能夠發揮設計那樣的良好性能。
[0103]另外，由于沿軸承殼體12的軸方向從一端到另一端連續地形成通槽13，故能夠通過放電線切割加工來容易地形成通槽13，能夠將加工成本抑制得較低。
[0104]另外，在頂部箔10與軸承殼體12之間產生軸方向的偏移時，卡合于通槽13沿長度方向分割而形成的卡合槽20的凸部21a、21b受卡合槽20的端部(隔壁片19)限制。因此，使頂部箔10與軸承殼體12之間的軸方向的移動停止，從而能夠防止進一步的偏移。而且，利用通槽13的卡止槽14和固定件16的彎折片18來形成限制固定件16沿通槽13的長度方向移動的限制部，因而還能夠使固定件16的移動停止。因此，能夠可靠地防止頂部箔10從軸承殼體12脫落。
[0105]另外，在通槽13的內側面形成卡止凹部15，并使頂部箔10的凸部21a、21b的頂端部卡合于卡止凹部15。因此,能夠容易地進行凸部21a、21b的定位及其卡止,而且能夠提高頂部箔10的組裝再現性。
[0106]另外，對于頂部箔10，只是增加了基于蝕刻加工的凹凸部23a、23b的形成，能夠消除現有的點焊、使應變產生的彎曲加工。因此，能夠使頂部箔10的制作的難易度降低，減少制造成本。
[0107]另外，由于沒有頂部箔10對軸承殼體12的焊接，故消除焊接不良等引起的組裝不良、組裝偏差。因此，頂部箔10對軸承殼體12的組裝再現性提高，量產性優秀。
[0108]另外，在如以往那樣將頂部箔的一端側點焊至軸承殼體以作為緊固端、將另一端側作為自由端的類型的物件中，在使旋轉軸逆旋轉時，頂部箔有可能卷繞于旋轉軸。與此相對，本實施方式的徑向箔軸承3如圖2A所示地幾乎是左右對稱的，因而不管是旋轉軸I的正旋轉還是逆旋轉都能夠對應并同等地發揮功能。因此，還能夠將該徑向箔軸承3適用于旋轉軸逆旋轉的旋轉機械。
[0109]另外，由于在頂部箔10的兩端部形成薄壁部24，故頂部箔10如前所述地在該兩端部處也不產生夾緊旋轉軸I的力(局部預加載荷)。因此，能夠防止因預加載荷而起動轉矩變高，或者旋轉軸I的運轉中的發熱變高為設定以上的情況。
[0110]另外，由于在頂部箔10的兩端部形成薄壁部24，故例如不需要像以往那樣用于使頂部箔的兩端部適應軸承殼體的內曲面(內周面)的熱處理工序。
[0111]而且，通過在頂部箔10的兩端部形成薄壁部24，使得周圍流體所流入一側的頂部箔10的端部側(相當于以往類型的自由端側)變軟，因而如前所述，周圍流體變得容易流入頂部箔10與旋轉軸I之間。因此，在更低的轉速下形成流體潤滑膜，旋轉軸I的起動性提聞。
[0112]另外，通過使在背部箔片Ila的兩側周緣部分別形成的卡合切口 Ild卡合至在軸承殼體12的內周面的兩側端部分別形成的卡合凸部33a，從而將背部箔片Ila固定于軸承殼體12。因此，能夠在不對背部箔片Ila進行點焊、彎曲加工的情況下將背部箔片Ila收容、固定于軸承殼體12內。因此，能夠防止因背部箔11 (背部箔片Ila)的點焊、背部箔11的應變的影響而在頂部箔10產生應變，使頂部箔10的應變足夠小。因此，關于軸承的負載能力、動態特性(剛性和衰減)，能夠發揮設計那樣的良好性能。
[0113]接著，說明本發明的徑向箔軸承的第二實施方式。
[0114]本實施方式的徑向箔軸承也是于圖1所示的渦輪機械的徑向箔軸承。本實施方式的徑向箔軸承與第一實施方式的徑向箔軸承3的不同之處在于頂部箔的形狀，以及與其對應的軸承殼體的卡合槽的形狀。
[0115]即，如圖8A所示，本實施方式的徑向箔軸承的頂部箔40在一邊側(短邊側)形成具有一個凸部41a和一個凹部42a的第一凹凸部43a。另外，在與上述一邊(短邊)相反的另一邊側(短邊側)形成有具有一個凸部41b和一個凹部42b的第二凹凸部43b。第二凹凸部43b的凹部42b與第一凹凸部43a的凸部41a對應地形成，第一凹凸部43a的凹部42a與第二凹凸部43b的凸部41b對應地形成。
[0116]S卩，第二凹凸部43b的凹部42b以如下方式形成，S卩，在以第一凹凸部43a和第二凹凸部43b重疊的方式將頂部箔40卷成圓筒狀時，凸部41a通過凹部42b內。同樣地，第一凹凸部43a的凹部42a以如下方式形成，即，在將頂部箔40卷成圓筒狀時，凸部41b通過凹部42a內。此外，在本實施方式中，凹部42b、42a的寬度與對應的凸部41a、41b的寬度相比足夠寬地形成。另外，與第一實施方式同樣，凸部41a、41b的寬度與后述卡合槽的長度對應而以與其大致一致的方式形成。
[0117]如圖9A、圖9B所示，固定件50嵌入并卡止于在軸承殼體12內周面形成的通槽13。固定件50具有:棒狀(四棱柱狀)的基部17，嵌入且收容于通槽13 ;—對彎折片18、18，形成于基部17的兩端部而卡止于上述卡止槽14、14 ；以及一個隔壁部51，形成于基部17的中央部而向與彎折片18相反的一側突出。
[0118]即，該固定件50相對于圖3B、圖3C所示的固定件16，僅在代替兩個隔壁片19、形成有一個隔壁部51這一點上不同。因此，在本實施方式中，如圖9A、圖9B所示，在隔壁部51的兩側各一個共計兩處形成有卡合槽52。此外，隔壁部51與上述隔壁片19相比足夠長地形成，在與該隔壁部51對應的位置處，如圖9B所示，不形成卡合槽。即，在本實施方式中，不在通槽13的全長上形成卡合槽52，而是在圖8A所示的凸部41a、41b所配置的位置形成卡合槽52。
[0119]在此種構成的徑向箔軸承中，也能夠獲得與第一實施方式的徑向箔軸承3同樣的作用效果。即，使從凹部42b、42a引出的凸部41a、41b卡合于在軸承殼體12的內周面的通槽13利用固定件50形成的卡合槽52。因此，能夠在不對頂部箔40進行點焊、彎曲加工、而且不使從兩端部朝中心部的較強反力產生的情況下將頂部箔40收容、固定于軸承殼體12內。因此，能夠防止在頂部箔40產生應變，使頂部箔40的應變足夠小。因此，關于軸承的負載能力、動態特性(剛性和衰減)，能夠發揮設計那樣的良好性能。
[0120]另外，由于在頂部箔40的兩端部形成薄壁部24，故頂部箔40如前所述地在該兩端部處也不產生夾緊旋轉軸I的力(局部預加載荷)。因此，能夠防止預加載荷使得起動轉矩變高，或者旋轉軸I的運轉中的發熱變高為設定以上的情況。
[0121]另外，當在頂部箔40與軸承殼體12之間產生軸方向的偏移時，卡合于通槽13沿長度方向分割而形成的卡合槽52的凸部41a、41b也受卡合槽52的端部(隔壁部51)限制。因此，能夠使頂部箔40與軸承殼體12之間的軸方向移動停止，從而防止進一步的偏移。因此，能夠可靠地防止頂部箔10從軸承殼體12脫落。
[0122]此外，本發明不限于上述實施方式，能夠在不脫離本發明的主旨的范圍內進行各種變更。
[0123]例如，在上述實施方式中，分別利用一個或兩個凸部和凹部來形成第一凹凸部、第二凹凸部，但關于這些凸部和凹部的數量，還可以為三個以上。
[0124]另外，對于薄壁部24，還可以例如對其表里兩面進行蝕刻加工、厚度較薄(薄壁)地形成。
[0125]而且，關于卡合于背部箔片Ila的卡合切口 Ild的卡合凸部，還可以不利用卡止部件30形成，而是直接形成于軸承殼體12的內周面。
[0126]另外，雖然利用三個背部箔片Ila構成背部箔11，但是對于背部箔11，還可以通過將一片金屬箔成形為大致圓筒狀的單一物件來構成。而且，在通過多個背部箔片Ila構成的情況下，還可以通過兩個、或者四個以上的背部箔片Ila構成背部箔11。
[0127]產業上的利用可能性
根據本發明的徑向箔軸承，防止在頂部箔產生應變，使頂部箔的應變充分變小，因而關于軸承的負載能力、動態特性(剛性和衰減)，能夠獲得設計那樣的良好的性能。
[0128]另外，通過從軸承殼體的一端到另一端連續地形成通槽而使上述通槽的形成容易，并且能夠通過僅僅將固定件嵌入上述通槽來形成多個卡合槽，因而能夠使加工容易，將加工成本抑制得足夠低。
[0129]符號說明 I旋轉軸
3徑向箔軸承
10、40頂部箔 11背部箔 12軸承殼體 13通槽 14卡止槽 15卡止凹部
16、50固定件 17基部 18彎折片 19隔壁片 20,52卡合槽 21a、21b、41a、41b 凸部 22a、22b、42a、42b 凹部 23a,43a第一凹凸部 23b,43b第二凹凸部 24薄壁部 51隔壁部
【權利要求】
1.一種徑向箔軸承，為外插于旋轉軸而支撐所述旋轉軸的徑向箔軸承， 具備:圓筒狀的頂部箔，與所述旋轉軸相向地配置；背部箔，配置于所述頂部箔的徑方向外側；以及圓筒狀的軸承殼體，將所述頂部箔以及所述背部箔以內插的狀態收容， 在所述軸承殼體的內周面，形成沿著其軸方向從一端到另一端連續的通槽， 在所述通槽，嵌入將所述通槽沿其長度方向分割而形成多個卡合槽的固定件， 在所述通槽和所述固定件，設有限制所述固定件沿所述通槽的長度方向移動的限制部， 所述頂部箔由金屬箔如下地形成:所述金屬箔為矩形狀，所述金屬箔在一邊側具有第一凹凸部，所述第一凹凸部具有凸部和凹部而成，所述金屬箔在與所述一邊相反的另一邊側具有第二凹凸部，所述第二凹凸部在與所述第一凹凸部的凸部對應的位置形成凹部，并且在與所述第一凹凸部的凹部對應的位置的至少一部分形成凸部，所述金屬箔以所述第一凹凸部與所述第二凹凸部重合的方式卷成圓筒狀，并且所述第一凹凸部以及所述第二凹凸部中的各凸部分別通過對應的所述第二凹凸部以及所述第一凹凸部中的各凹部而引出到所述軸承殼體側，從而形成所述頂部箔， 引出到所述軸承殼體側的凸部分別卡合于對應的所述卡合槽。
2.根據權利要求1所述的徑向箔軸承，其特征在于，在所述通槽的內側面，沿所述通槽的長度方向形成有使所述凸部的頂端部卡止的卡止凹部。
3.根據權利要求1或2所述的徑向箔軸承，其特征在于，所述限制部由卡止槽以及彎折片形成，所述卡止槽在所述軸承殼體的兩側面處與所述通槽的兩端部分別連通而沿所述軸承殼體的厚度方向形成，所述彎折片分別形成于所述固定件的兩端部而卡止于所述卡止槽。
4.根據權利要求1?3中的任一項所述的徑向箔軸承，其特征在于，在所述頂部箔，在所述一邊側和所述另一邊側，形成有與它們之間的中央部相比厚度較薄的薄壁部。
5.根據權利要求4所述的徑向箔軸承，其特征在于，所述薄壁部在其外周面比所述中央部的外周面更加凹陷的狀態下形成。
【文檔編號】F16C27/02GK104204566SQ201380017728
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月28日 優先權日:2012年4月6日
【發明者】大森直陸 申請人:株式會社 Ihi