JP2017075678A - Foil bearing - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a foil bearing for enabling quick flotation of a shaft when activated.SOLUTION: On a top foil part 12a1 of each of foils 12 arranged at a plurality of positions in the rotating direction, a coat 21 is formed. On the coat 21, a number of particles 22 are held in the state of projecting from the surface.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、フォイル軸受に関する。   The present invention relates to a foil bearing.

ターボ機械（例えばガスタービンやターボチャージャ）の主軸は高温環境下で高速回転する。また、ターボ機械では、エネルギー効率の観点から油循環用の補機を別途設けることが困難な場合がある他、潤滑油のせん断抵抗が主軸の高速回転化の阻害要因となる場合がある。そのため、ターボ機械の主軸の支持用軸受としては、潤滑油を使用した転がり軸受や動圧軸受ではなく、圧力発生流体として空気を用いる空気動圧軸受を使用する場合が多い。   A main shaft of a turbo machine (for example, a gas turbine or a turbocharger) rotates at a high speed in a high temperature environment. In addition, in turbomachinery, it may be difficult to separately provide an auxiliary machine for oil circulation from the viewpoint of energy efficiency, and the shear resistance of lubricating oil may be an obstacle to high-speed rotation of the spindle. Therefore, as the bearing for supporting the main shaft of the turbomachine, an air dynamic pressure bearing using air as a pressure generating fluid is often used instead of a rolling bearing or a dynamic pressure bearing using a lubricating oil.

空気動圧軸受としては、回転側の軸受面と静止側の軸受面の双方を剛体で構成したものが一般的である。しかしながら、この種の空気動圧軸受では、両軸受面間に形成される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軸の振れ回りが生じ易くなる。従って、一般的な空気動圧軸受において、軸受性能を安定的に発揮するには、軸受隙間の隙間幅を高精度に管理する必要がある。しかしながら、ターボ機械のように温度変化の大きい環境では、熱膨張の影響で軸受隙間の隙間幅が変動し易いため、軸受性能を安定的に発揮させるのが困難である。   As an air dynamic pressure bearing, one in which both a rotating bearing surface and a stationary bearing surface are made of a rigid body is generally used. However, in this type of air dynamic pressure bearing, if the gap width management of the bearing gap formed between both bearing surfaces is insufficient, the self-excited shaft called a whirl when the stability limit is exceeded. Swing is likely to occur. Therefore, in a general air dynamic pressure bearing, in order to exhibit the bearing performance stably, it is necessary to manage the gap width of the bearing gap with high accuracy. However, in an environment where the temperature change is large, such as a turbo machine, the bearing gap width is likely to fluctuate due to the effect of thermal expansion, making it difficult to stably exhibit the bearing performance.

ホワールが生じ難く、かつ温度変化の大きい環境下でも軸受隙間の隙間幅管理を容易にできる軸受としてフォイル軸受が知られている。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金属薄板（フォイル）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、軸受隙間が運転条件等に応じた適切な幅に自動調整されるという特徴を有する。例えば下記の特許文献１に、ラジアル荷重を支持するラジアルフォイル軸受の一例が開示されている。   A foil bearing is known as a bearing that can easily manage the gap width of a bearing gap even in an environment in which a whirl is not easily generated and a temperature change is large. A foil bearing consists of a thin metal plate (foil) that has low rigidity against bending and supports the load by allowing the bearing surface to bend. It is characterized by being automatically adjusted to an appropriate width according to conditions and the like. For example, Patent Document 1 below discloses an example of a radial foil bearing that supports a radial load.

ところで、フォイル軸受では、特に軸の低速回転時に、軸受隙間に形成される空気膜の剛性（圧力）が十分に高まっていないため、両軸受面が繰り返し摺動接触する。このような摺動接触に伴う軸受面の摩耗や回転トルクの上昇を抑制するため、特許文献１には、図１２に示すように、軸６との間で軸受隙間Ｃを形成する各フォイル１２の表面に、ＤＬＣ膜、チタンアルミナイトライド膜、あるいは二硫化モリブデン膜等の被膜２１を形成することが開示されている。   By the way, in the foil bearing, especially when the shaft rotates at a low speed, the rigidity (pressure) of the air film formed in the bearing gap is not sufficiently increased. In order to suppress the wear of the bearing surface and the increase of the rotational torque due to such sliding contact, Patent Document 1 discloses in each foil 12 that forms a bearing gap C between the shaft 6 as shown in FIG. Forming a coating 21 such as a DLC film, a titanium aluminum nitride film, or a molybdenum disulfide film on the surface.

特開２０１２−９２９６７号公報JP 2012-92967 A

軸の停止中は、図１３に示すように、軸６の外周面とフォイル１２の表面に形成した被膜２１が広範囲にわたって接触した状態にある。この状態で、軸６の回転を開始しても、密着状態の軸６の外周面と被膜２１の間に空気がスムーズに引き込まれないため、楔空間で流体動圧が発生せずに軸６の浮上が遅れる点が問題となる。軸の浮上遅れは、エネルギーロス等の種々の不具合を招く。   While the shaft is stopped, as shown in FIG. 13, the coating 21 formed on the outer peripheral surface of the shaft 6 and the surface of the foil 12 is in contact with a wide range. In this state, even if the rotation of the shaft 6 is started, air is not smoothly drawn between the outer peripheral surface of the shaft 6 in the close contact state and the coating 21, so that fluid dynamic pressure is not generated in the wedge space and the shaft 6 The problem is that the ascent of the aircraft is delayed. The shaft levitation delay causes various problems such as energy loss.

そこで、本発明は、起動時に軸を迅速に浮上できるようにしたフォイル軸受を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a foil bearing that can quickly float a shaft at start-up.

上記の課題を解決するため、本発明は、フォイルホルダと、フォイルホルダに対して相対回転する軸部材と、フォイルホルダに保持され、前記相対回転方向の複数箇所に配置されたフォイルとを備え、前記フォイルに、フィルホルダに弾性的に支持され、かつ軸部材との間に軸受隙間を形成するトップフォイル部を設けたフォイル軸受において、トップフォイル部の前記軸受隙間を形成する面、および軸部材の前記軸受隙間を形成する面のうち、何れか一方または双方に被膜が形成され、かつ当該被膜に、その表面から突出した状態で粒子が保持されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention comprises a foil holder, a shaft member that rotates relative to the foil holder, and a foil that is held by the foil holder and disposed at a plurality of locations in the relative rotation direction, In the foil bearing provided with a top foil part elastically supported by the fill holder and forming a bearing gap between the foil member and the foil, a surface of the top foil part forming the bearing gap, and a shaft member A film is formed on any one or both of the surfaces forming the bearing gap, and particles are held on the film in a state of protruding from the surface.

このように被膜で多数の粒子を保持し、かつ粒子を被膜の表面に突出させることにより、回転側部材（例えば軸）の停止中は、軸受隙間を介して対向する二つの面の間に介在した粒子がスペーサとして機能するため、当該二つの面の間に微小隙間が形成される。この場合、軸の回転開始直後からこの微小隙間に空気が引きこまれやすくなるため、楔空間に速やかに流体動圧を発生させて軸を早期に浮上させることが可能となる。   By holding a large number of particles with the coating and projecting the particles onto the surface of the coating, the rotating side member (for example, the shaft) is interposed between two surfaces facing each other through a bearing gap while the rotating side member (for example, the shaft) is stopped. Since the performed particles function as spacers, a minute gap is formed between the two surfaces. In this case, since air is easily drawn into the minute gap immediately after the shaft starts rotating, it is possible to promptly generate fluid dynamic pressure in the wedge space and to float the shaft early.

粒子の粒径を、軸受隙間の最小幅よりも小さくすることにより、被膜から脱落した粒子が軸の回転中に軸受隙間の最小幅部に噛み込みにくくなる。そのため、軸の不安定挙動を抑制することができる。   By making the particle size of the particles smaller than the minimum width of the bearing gap, it becomes difficult for the particles dropped from the coating to bite into the minimum width portion of the bearing gap during the rotation of the shaft. Therefore, the unstable behavior of the shaft can be suppressed.

粒子は、フォイルおよび軸部材の何れか一方または双方の素材と同種の材料、あるいはフォイルおよび軸部材の何れの素材とも異なる異種の材料で形成することができる。   The particles can be formed of the same material as the material of one or both of the foil and the shaft member, or a different material different from either material of the foil and the shaft member.

トップフォイル部に、圧力発生流体を軸受隙間の中央側に集める段差を形成することにより、被膜から脱落した粒子が軸受隙間から漏れ出し難くなる。   By forming a step in the top foil portion that collects the pressure generating fluid on the center side of the bearing gap, it is difficult for particles that have fallen off the coating to leak out of the bearing gap.

このように本発明によれば、楔空間に速やかに流体動圧を発生させて軸を早期に浮上させることができる。そのため、回転側の部材を迅速に定常回転状態に移行させることが可能となる。   As described above, according to the present invention, fluid dynamic pressure can be quickly generated in the wedge space, and the shaft can be quickly levitated. Therefore, it becomes possible to quickly shift the rotation-side member to the steady rotation state.

マイクロガスタービンの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a micro gas turbine. マイクロガスタービンのロータ支持構造の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the rotor support structure of a micro gas turbine. 本発明にかかるフォイル軸受の断面図である。It is sectional drawing of the foil bearing concerning this invention. フォイルの平面図である。It is a top view of foil. 連結した二枚のフォイルを示す平面図である。It is a top view which shows two foils connected. 三枚のフォイルを仮組みした状態を示す斜視図である。It is a perspective view showing the state where three foils were temporarily assembled. フォイルの仮組体をフォイルホルダに取り付ける様子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a mode that the temporary assembly of foil is attached to a foil holder. フォイル重複部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows a foil duplication part. トップフォイル部を拡大して示す断面図である（軸の定常回転状態）。It is sectional drawing which expands and shows a top foil part (steady-state rotation state of a shaft). トップフォイル部を拡大して示す断面図である（軸の回転開始直後）。It is sectional drawing which expands and shows a top foil part (just after a shaft rotation start). ラジアルフォイル軸受の他の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows other embodiment of a radial foil bearing. 従来のフォイル軸受のトップフォイル部を拡大して示す断面図である（軸の定常運転状態）。It is sectional drawing which expands and shows the top foil part of the conventional foil bearing (steady state of a shaft). 従来のフォイル軸受のトップフォイル部を拡大して示す断面図である（軸の回転開始直後）。It is sectional drawing which expands and shows the top foil part of the conventional foil bearing (just after a shaft rotation start).

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１に、ターボ機械の一例として、マイクロガスタービンと称されるガスタービン装置の構成を概念的に示す。このガスタービン装置は、主要な構成として、翼列を形成したタービン１と、圧縮機２と、発電機３と、燃焼器４と、再生器５とを備える。タービン１および圧縮機２は、水平方向に延びる軸６に取り付けられて軸６と共に回転側のロータを構成する。軸６の軸方向一端は発電機３に連結されている。このマイクロガスタービンが運転されると、吸気口７から空気が吸入され、吸入された空気は、圧縮機２で圧縮されると共に再生器５で加熱された上で燃焼器４に送り込まれる。燃焼器４は、圧縮・加熱された空気に燃料を混合してこれを燃焼させることにより高温・高圧のガスを発生させ、このガスによりタービン１を回転させる。タービン１が回転すると、その回転力が軸６を介して発電機３に伝達され、発電機３が回転駆動される。発電機３が回転駆動することにより生じた電力は、インバータ８を介して出力される。タービン１を回転させた後のガスは比較的高温であるため、このガスを再生器５に送り込んで燃焼前の圧縮空気との間で熱交換を行うことで、燃焼後のガスの熱を再利用する。再生器５で熱交換を終えたガスは、排熱回収装置９を通ってから排ガスとして排出される。   FIG. 1 conceptually shows a configuration of a gas turbine device called a micro gas turbine as an example of a turbo machine. The gas turbine apparatus includes a turbine 1 having a blade row, a compressor 2, a generator 3, a combustor 4, and a regenerator 5 as main components. The turbine 1 and the compressor 2 are attached to a shaft 6 extending in the horizontal direction and constitute a rotor on the rotating side together with the shaft 6. One axial end of the shaft 6 is connected to the generator 3. When this micro gas turbine is operated, air is sucked from the air inlet 7, and the sucked air is compressed by the compressor 2 and heated by the regenerator 5 and then sent to the combustor 4. The combustor 4 mixes fuel with compressed and heated air and burns the fuel to generate high-temperature and high-pressure gas, and the turbine 1 is rotated by the gas. When the turbine 1 rotates, the rotational force is transmitted to the generator 3 via the shaft 6, and the generator 3 is rotationally driven. The electric power generated by rotating the generator 3 is output via the inverter 8. Since the gas after rotating the turbine 1 is at a relatively high temperature, the heat of the gas after combustion is regenerated by sending this gas to the regenerator 5 and exchanging heat with the compressed air before combustion. Use. The gas that has been subjected to heat exchange in the regenerator 5 is discharged as exhaust gas after passing through the exhaust heat recovery device 9.

図２に、図１に示したマイクロガスタービンにおけるロータの支持構造の一例を概念的に示す。この支持構造では、軸６の周囲にラジアル軸受１０が配置され、軸６に設けたフランジ部６ｂの軸方向両側にそれぞれスラスト軸受３０が配置される。これらラジアル軸受１０およびスラスト軸受３０により、軸６がラジアル方向およびスラスト両方向に回転自在に支持される。この支持構造において、タービン１と圧縮機２の間の領域は、高温・高圧のガスで回転されるタービン１に隣接している関係上高温雰囲気となる。加えて、軸６は、数万ｒｐｍ以上の回転速度で回転する。そのため、この支持構造で使用する軸受１０，３０としては、空気動圧軸受、特にフォイル軸受が適合する。   FIG. 2 conceptually shows an example of a rotor support structure in the micro gas turbine shown in FIG. In this support structure, the radial bearing 10 is disposed around the shaft 6, and the thrust bearings 30 are disposed on both sides in the axial direction of the flange portion 6 b provided on the shaft 6. The shaft 6 is supported by the radial bearing 10 and the thrust bearing 30 so as to be rotatable in both the radial direction and the thrust direction. In this support structure, the region between the turbine 1 and the compressor 2 becomes a high temperature atmosphere because it is adjacent to the turbine 1 rotated by high temperature and high pressure gas. In addition, the shaft 6 rotates at a rotational speed of tens of thousands rpm or more. Therefore, as the bearings 10 and 30 used in this support structure, an air dynamic pressure bearing, particularly a foil bearing is suitable.

以下、本発明の実施の形態であって、上記のマイクロガスタービン用のラジアル軸受１０に適合するフォイル軸受を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, a foil bearing which is an embodiment of the present invention and is suitable for the above-described radial bearing 10 for a micro gas turbine will be described with reference to the drawings.

図３に示すように、ラジアルフォイル軸受１０は、円筒面状の内周面１１ａを有するフォイルホルダ１１と、フォイルホルダ１１の内周面１１ａ上で、軸６の回転方向の複数箇所に配置されたフォイル１２とを有する。図示例のフォイル軸受１０は、内周面１１ａに３枚のフォイル１２が周方向に並べて配置された、いわゆる多円弧型のフォイル軸受である。フォイル１２の内径側に軸６が挿入される。   As shown in FIG. 3, the radial foil bearing 10 is disposed at a plurality of locations in the rotational direction of the shaft 6 on the foil holder 11 having a cylindrical inner peripheral surface 11 a and the inner peripheral surface 11 a of the foil holder 11. Foil 12. The foil bearing 10 in the illustrated example is a so-called multi-arc type foil bearing in which three foils 12 are arranged in the circumferential direction on an inner peripheral surface 11a. The shaft 6 is inserted on the inner diameter side of the foil 12.

フォイルホルダ１１は、例えば焼結金属や溶製材等の金属（例えば鋼材）で形成することができる。内周面１１ａのうち、回転方向Ｒに離隔した複数箇所（フォイル数と同数）には、各フォイル１２の取り付け部となる軸方向溝１１ｂが形成されている。   The foil holder 11 can be formed of metal (for example, steel material) such as sintered metal or melted material. In the inner peripheral surface 11a, axial grooves 11b serving as attachment portions of the foils 12 are formed at a plurality of locations (the same number as the number of foils) separated in the rotation direction R.

フォイル１２は、ばね性に富み、かつ加工性のよい金属、例えば鋼材料や銅合金からなる厚さ２０μｍ〜２００μｍ程度の帯状フォイルを、プレス加工等により所定形状に加工することで形成される。鋼材料や銅合金の代表例として、炭素鋼や黄銅を挙げることができるが、一般的な炭素鋼では、雰囲気に潤滑油が存在せず油による防錆効果が期待できないため、錆による腐食が発生し易くなる。また、黄銅では加工ひずみによる置き割れを生じることがある（黄銅中のＺｎの含有量が多いほどこの傾向が強まる）。そのため、帯状フォイルとしては、ステンレス鋼もしくは青銅製のものを使用するのが好ましい。   The foil 12 is formed by processing a belt-like foil having a thickness of about 20 μm to 200 μm made of a metal having a high spring property and good workability, such as a steel material or a copper alloy, into a predetermined shape by pressing or the like. Typical examples of steel materials and copper alloys include carbon steel and brass. However, in general carbon steel, there is no lubricating oil in the atmosphere and the antirust effect by oil cannot be expected. It tends to occur. Further, brass may cause cracks due to processing strain (this tendency becomes stronger as the Zn content in brass increases). Therefore, it is preferable to use a stainless steel or bronze foil as the belt-like foil.

図４に示すように、フォイル１２は、軸６の回転方向Ｒ側の第一領域１２ａと、反回転方向側の第二領域１２ｂとを有する。   As shown in FIG. 4, the foil 12 has a first region 12 a on the rotation direction R side of the shaft 6 and a second region 12 b on the counter rotation direction side.

第一領域１２ａは、軸受面Ｘを形成するトップフォイル部１２ａ１と、トップフォイル部１２ａ１の表面に沿い、かつ回転方向Ｒと直交する方向Ｎ（以下、単に「直交方向Ｎ」と呼ぶ）の両端および中央に設けられ、かつ、それぞれ回転方向Ｒに突出する凸部１２ａ２とを有する。凸部１２ａ２の基端部には、フォイル縁部から反回転方向に延びる微小な切り込み１２ａ３が設けられている。   The first region 12a has top foil portions 12a1 that form the bearing surface X, and both ends of a direction N (hereinafter simply referred to as “orthogonal direction N”) perpendicular to the rotational direction R along the surface of the top foil portion 12a1. And a convex portion 12a2 provided in the center and projecting in the rotation direction R. A minute notch 12a3 extending in the counter-rotating direction from the foil edge is provided at the base end of the convex portion 12a2.

第二領域１２ｂの後端１２ｄ（反回転方向側の端部）には、前記直交方向Ｎに離隔して、回転方向Ｒに向けて凹んだ二つの切り欠き部１２ｂ２が形成される。各切り欠き部１２ｂ２の前記直交方向Ｎにおける幅寸法は、回転方向Ｒに向けて徐々に縮小している。本実施形態では、切り欠き部１２ｂ２全体を円弧状に形成した場合を例示しているが、各切り欠き部１２ｂ２は、頂部を尖端状とした略Ｖ字状に形成することもできる。各切り欠き部１２ｂ２の前記直交方向両側には、それぞれ反回転方向に突出する突出部１２ｂ１が形成されている。   At the rear end 12d (end on the counter-rotation direction side) of the second region 12b, two notches 12b2 that are spaced apart in the orthogonal direction N and are recessed toward the rotation direction R are formed. The width dimension in the orthogonal direction N of each notch 12b2 is gradually reduced toward the rotation direction R. In the present embodiment, the case where the entire cutout portion 12b2 is formed in an arc shape is illustrated, but each cutout portion 12b2 can also be formed in a substantially V shape with the top portion being pointed. Protruding portions 12b1 that protrude in the counter-rotating direction are formed on both sides of each cutout portion 12b2 in the orthogonal direction.

第一領域１２ａと第二領域１２ｂの境界で、かつ前記直交方向Ｎの両端および中央には、隣接するフォイル１２の凸部１２ａ２が差し込まれる差込口１２ｃ１、１２ｃ２、１２ｃ１が設けられる。このうち、両端の差込口１２ｃ１は、前記直交方向Ｎに直線状に延びて、フォイル１２の両端部にそれぞれ開口している。中央の差込口１２ｃ２は、前記直交方向Ｎに沿って延びる直線状の切り欠き部分と、該切り欠き部分から反回転方向側に延び、その先端を円弧状とした幅広の切り欠き部分とからなる。各差込口１２ｃ１，１２ｃ２，１２ｃ１の間の領域１２ｃ３により、第一領域１２ａと第二領域１２ｂが連結された状態にある。   At the boundary between the first region 12a and the second region 12b and at both ends and the center in the orthogonal direction N, insertion ports 12c1, 12c2, and 12c1 into which the convex portions 12a2 of the adjacent foils 12 are inserted are provided. Among these, the insertion ports 12 c 1 at both ends extend linearly in the orthogonal direction N and open at both ends of the foil 12. The central insertion port 12c2 includes a linear notch portion extending along the orthogonal direction N, and a wide notch portion extending from the notch portion in the counter-rotating direction and having a circular arc at the tip. Become. The first region 12a and the second region 12b are connected by the region 12c3 between the insertion ports 12c1, 12c2, and 12c1.

図５に示すように、一方のフォイル１２の各凸部１２ａ２、１２ａ２、１２ａ２を、隣接するフォイル１２の差込口１２ｃ１、１２ｃ２、１２ｃ１にそれぞれ差し込むことにより、２枚のフォイル１２を連結する事ができる。同図中では、組み合わせ後の二つのフォイル１２のうち、一方のフォイル１２にグレーの色を付している。   As shown in FIG. 5, the two foils 12 are connected by inserting the convex portions 12a2, 12a2, 12a2 of one foil 12 into the insertion ports 12c1, 12c2, 12c1 of the adjacent foils 12, respectively. Can do. In the figure, one of the two foils 12 after the combination is given a gray color.

そして、図６に示すように、３枚のフォイル１２を図５と同様の結合手法により周状に連結する事で、各フォイル１２を仮組みの状態にする事ができる。この仮組体を、図７に示すように、筒状にしてフォイルホルダ１１の内周に矢印Ｂ２の方向へ挿入する事で、フォイル軸受１０が組み立てられる。具体的には、３枚のフォイル１２の仮組体をフォイルホルダ１１の内周に挿入しながら、各フォイル１２の凸部１２ａ２を、フォイルホルダ１１の一方の端面に開口した軸方向溝１１ｂ（図７参照）に軸方向一方側から差込む。以上により、３枚のフォイル１２が、フォイルホルダ１１の内周面１１ａに回転方向Ｒに並べた状態で取り付けられる。   And as shown in FIG. 6, each foil 12 can be made into the state of a temporary assembly by connecting the three foils 12 in the circumferential shape with the joint method similar to FIG. The foil bearing 10 is assembled by making this temporary assembly into a cylindrical shape and inserting it into the inner periphery of the foil holder 11 in the direction of arrow B2, as shown in FIG. Specifically, while inserting the temporary assembly of the three foils 12 into the inner periphery of the foil holder 11, the convex portion 12 a 2 of each foil 12 is opened in the axial groove 11 b (opened on one end face of the foil holder 11. 7)) from one side in the axial direction. As described above, the three foils 12 are attached to the inner peripheral surface 11a of the foil holder 11 in a state of being arranged in the rotation direction R.

この状態では、図８に示すように、各フォイル１２の回転方向Ｒの端部に形成された凸部１２ａ２は、隣接するフォイル１２の背後でフォイルホルダ１１に保持される。具体的には、各フォイル１２の凸部１２ａ２は、隣接するフォイル１２の差込口１２ｃ１（１２ｃ２）を介して、フォイルホルダ１１の軸方向溝１１ｂに嵌合している。一方、各フォイル１２の反回転方向側に位置する第二領域１２ｂは、隣接するフォイル１２のトップフォイル部１２ａ１とフォイルホルダ１１の内周面１１ａとの間に配されてアンダーフォイル部を構成する。アンダーフォイル部１２ｂは、隣接するフォイル１２のトップフォイル部１２ａ１を背後から弾性的に支持する支持部として機能する。トップフォイル部１２ａ１とアンダーフォイル部１２ｂが重なり合った部分はフォイル重複部Ｗを構成する。このフォイル重複部Ｗは、回転方向Ｒの複数箇所（本実施形態では三カ所）に形成される。   In this state, as shown in FIG. 8, the convex portion 12 a 2 formed at the end portion in the rotation direction R of each foil 12 is held by the foil holder 11 behind the adjacent foil 12. Specifically, the convex portion 12a2 of each foil 12 is fitted in the axial groove 11b of the foil holder 11 through the insertion port 12c1 (12c2) of the adjacent foil 12. On the other hand, the second region 12b located on the counter-rotating direction side of each foil 12 is arranged between the top foil portion 12a1 of the adjacent foil 12 and the inner peripheral surface 11a of the foil holder 11 to constitute an underfoil portion. . The underfoil portion 12b functions as a support portion that elastically supports the top foil portion 12a1 of the adjacent foil 12 from behind. A portion where the top foil portion 12a1 and the underfoil portion 12b overlap constitutes a foil overlap portion W. The foil overlapping portions W are formed at a plurality of locations (three locations in the present embodiment) in the rotation direction R.

このフォイル軸受１０では、図３に示すように、各フォイル１２の回転方向Ｒ側の一端（凸部１２ａ２）がフォイルホルダ１１に取り付けられると共に、反回転方向側の領域が他のフォイル１２と係合した状態にある。これにより、隣接するフォイル１２同士が回転方向Ｒで互いに突っ張り合った状態となるため、各フォイル１２のトップフォイル部１２ａ１がフォイルホルダ１１側に張り出し、フォイルホルダ１１の内周面１１ａに沿った形状に湾曲する。各フォイル１２の回転方向Ｒ側への移動は、各フォイル１２の凸部１２ａ２が軸方向溝１１ｂに突き当たるために規制されるが、各フォイル１２の反回転方向側への移動は規制されず、各フォイル１２は反回転方向に移動可能の状態にある。   In this foil bearing 10, as shown in FIG. 3, one end (convex portion 12 a 2) on the rotation direction R side of each foil 12 is attached to the foil holder 11, and the region on the counter-rotation direction side is engaged with other foils 12. In a combined state. As a result, the adjacent foils 12 are in a state of sticking to each other in the rotation direction R, so that the top foil part 12a1 of each foil 12 projects to the foil holder 11 side, and the shape along the inner peripheral surface 11a of the foil holder 11 To curve. The movement of each foil 12 in the rotation direction R side is restricted because the convex portion 12a2 of each foil 12 hits the axial groove 11b, but the movement of each foil 12 in the counter rotation direction side is not restricted, Each foil 12 is movable in the counter-rotating direction.

図８に示すように、軸方向溝１１ｂがフォイルホルダ１１の内周面の接線方向に対して角度θ１だけ傾斜して設けられるため、軸方向溝１１に挿入された凸部１２ａ２の近傍では、トップフォイル部１２ａ１がフォイル１２全体の湾曲方向（フォイルホルダ１１の内周面１１ａの湾曲方向）と逆方向に湾曲しようとする。また、トップフォイル部１２ａ１は、アンダーフォイル部１２ｂに乗り上げることで、フォイルホルダ１１の内周面１１aから離反する方向に傾斜した状態で立ち上がる。これらの作用により、トップフォイル部１２ａ１がフォイルホルダ１１に弾性的に支持された状態となり、そのためにトップフォイル部１２ａ１が軸６の変位や熱膨張等に追従して変形可能となる。   As shown in FIG. 8, since the axial groove 11 b is provided to be inclined by an angle θ1 with respect to the tangential direction of the inner peripheral surface of the foil holder 11, in the vicinity of the convex portion 12 a 2 inserted into the axial groove 11, The top foil portion 12a1 tends to bend in the direction opposite to the bending direction of the entire foil 12 (the bending direction of the inner peripheral surface 11a of the foil holder 11). Moreover, the top foil part 12a1 rises in a state inclined in a direction away from the inner peripheral surface 11a of the foil holder 11 by riding on the underfoil part 12b. By these actions, the top foil portion 12a1 is elastically supported by the foil holder 11, and therefore the top foil portion 12a1 can be deformed following the displacement of the shaft 6, thermal expansion, or the like.

図３に示すように、軸６の一方向回転中は、トップフォイル部１２ａ１の軸受面Ｘと軸６の外周面の間に楔空間が形成される。この楔空間に生じた空気膜の圧力により、軸６が浮上力を受けるため、各フォイル１２の軸受面Ｘと軸６の間に環状のラジアル軸受隙間Ｃが形成され、軸６がフォイル１２に対して非接触の状態で回転自在に支持される。トップフォイル部１２ａ１の弾性変形により、ラジアル軸受隙間Ｃの隙間幅は運転条件等に応じた適正幅に自動調整されるため、軸６の回転が安定的に支持される。なお、図３においては理解の容易化のためラジアル軸受隙間Ｃの隙間幅を誇張して描いている（図９〜図１２も同じ）。   As shown in FIG. 3, during one-way rotation of the shaft 6, a wedge space is formed between the bearing surface X of the top foil portion 12 a 1 and the outer peripheral surface of the shaft 6. Since the shaft 6 receives the levitation force due to the pressure of the air film generated in the wedge space, an annular radial bearing gap C is formed between the bearing surface X of each foil 12 and the shaft 6, and the shaft 6 is formed in the foil 12. On the other hand, it is supported rotatably in a non-contact state. Due to the elastic deformation of the top foil portion 12a1, the clearance width of the radial bearing clearance C is automatically adjusted to an appropriate width according to operating conditions and the like, so that the rotation of the shaft 6 is stably supported. 3, the clearance width of the radial bearing gap C is exaggerated for easy understanding (the same applies to FIGS. 9 to 12).

本実施形態では、図５に示すように、各フォイル１２の第二領域１２ｂの後端１２ｄに切り欠き部１２ｂ２を設けている。軸６の回転中は、流体圧力により、フォイル重複部Ｗのトップフォイル部１２ａ１がアンダーフォイル部１２ｂに押さえ付けられて弾性変形するため、アンダーフォイル部１２ｂに乗り上げたトップフォイル１２ａ１には、軸受隙間Ｃの幅方向の段差が形成される。この段差は、切り欠き部１２ｂ２のヘリングボーン形状に対応した形状となる。トップフォイル部１２ａ１に沿って流れる流体は、上記の段差に沿って流れるため（矢印を参照）、軸受隙間Ｃのうち、前記直交方向Ｎの二カ所に流体の圧力発生部が形成される。これにより、軸６の浮上効果を高めつつモーメント荷重を支持することが可能となる。本実施形態では、図４に示すように、トップフォイル部１２ａ１に微小な切り込み１２ａ３を形成してトップフォイル部１２ａ１の剛性を低下させているため、トップフォイル部１２ａ１が切り欠き部１２ｂ２に沿って変形する際にも、その変形がスムーズに行われる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, a notch 12b2 is provided at the rear end 12d of the second region 12b of each foil 12. While the shaft 6 is rotating, the top foil portion 12a1 of the foil overlapped portion W is pressed against the underfoil portion 12b and elastically deformed due to fluid pressure, so that the top foil 12a1 riding on the underfoil portion 12b has a bearing gap. A step in the width direction of C is formed. This level | step difference becomes a shape corresponding to the herringbone shape of the notch 12b2. Since the fluid flowing along the top foil portion 12a1 flows along the step (see the arrow), fluid pressure generating portions are formed at two locations in the orthogonal direction N in the bearing gap C. This makes it possible to support the moment load while enhancing the floating effect of the shaft 6. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, since the notch 12a3 is formed in the top foil part 12a1 to reduce the rigidity of the top foil part 12a1, the top foil part 12a1 extends along the notch part 12b2. Even when deforming, the deformation is performed smoothly.

既に述べたように、フォイル軸受１０においては、軸６の回転開始直後および軸６の停止直前にトップフォイル部１２ａ１と軸６の外周面が接触する。この接触部における耐摩耗性や潤滑性の向上を図るため、図９に示すように、軸受隙間Ｃを介して対向する軸６の外周面およびトップフォイル部１２ａ１の表面（軸と対向する面）のうち、何れか一方または双方に被膜２１が形成される（図９ではトップフォイル部１２ａ１の表面に被膜２１を形成した場合を例示している）。この被膜２１としては、例えばＤＬＣ膜、チタンアルミナイトライド膜、二硫化タングステン膜、二硫化モリブデン膜、あるいは樹脂膜等が使用可能である。なお、被膜２１は少なくともトップフォイル部１２ａ１の表面に形成されるが、これ以外のフォイル１２の面（例えばフォイル１２の裏面も含む全面）に被膜２１を形成する場合もある。また、フォイルホルダ１１の内周面１１ａに被膜２１を形成する場合もある。   As already described, in the foil bearing 10, the top foil portion 12 a 1 and the outer peripheral surface of the shaft 6 are in contact immediately after the rotation of the shaft 6 is started and immediately before the shaft 6 is stopped. In order to improve the wear resistance and lubricity at the contact portion, as shown in FIG. 9, the outer peripheral surface of the shaft 6 and the surface of the top foil portion 12a1 (surface facing the shaft) facing each other through the bearing gap C. Of these, the coating film 21 is formed on one or both of them (FIG. 9 illustrates the case where the coating film 21 is formed on the surface of the top foil portion 12a1). As this coating 21, for example, a DLC film, a titanium aluminum nitride film, a tungsten disulfide film, a molybdenum disulfide film, or a resin film can be used. The film 21 is formed at least on the surface of the top foil portion 12a1, but the film 21 may be formed on the other surface of the foil 12 (for example, the entire surface including the back surface of the foil 12). Further, the coating 21 may be formed on the inner peripheral surface 11 a of the foil holder 11.

本発明では、図９に示すように、被膜２１に、被膜表面から突出した状態で多数の粒子２２が保持される。このような粒子２２を保持した被膜２１は、例えば粒子２２（二硫化モリブデン等）の粉末を樹脂やセラミックなどのバインダ成分中に分散させ、これをフォイル１２に塗布し、さらに必要に応じて焼成する等の手順で形成することができる。   In the present invention, as shown in FIG. 9, a large number of particles 22 are held by the coating 21 in a state of protruding from the coating surface. For the coating film 21 holding such particles 22, for example, a powder of particles 22 (such as molybdenum disulfide) is dispersed in a binder component such as resin or ceramic, and this is applied to the foil 12, and further fired as necessary. It can be formed by a procedure such as

このように被膜２１で多数の粒子２２を保持し、かつ粒子２２を被膜２１の表面に突出させることにより、図１０に示すように軸６の停止中は、粒子２２がスペーサとして機能するため、軸受隙間Ｃを介して対向する二つの面（本実施形態では軸６の外周面と被膜２１の表面）の間に微小な隙間Ｃｓが形成される。この場合、軸６の回転開始直後からこの微小な隙間Ｃｓに空気が引きこまれやすくなるため（図中の黒塗り矢印で空気の流れを示す）、楔空間に速やかに十分な空気圧（動圧）を発生させて軸６を浮上させることができる。そのため、軸６を迅速に定常回転に移行させることが可能となる。   By holding a large number of particles 22 with the coating 21 and projecting the particles 22 on the surface of the coating 21, the particles 22 function as spacers while the shaft 6 is stopped as shown in FIG. A minute gap Cs is formed between two surfaces (in this embodiment, the outer peripheral surface of the shaft 6 and the surface of the coating 21) that face each other via the bearing gap C. In this case, air is easily drawn into the minute gap Cs immediately after the start of rotation of the shaft 6 (the flow of air is indicated by a black arrow in the figure), so that sufficient air pressure (dynamic pressure) can be quickly obtained in the wedge space. ) And the shaft 6 can be lifted. Therefore, the shaft 6 can be quickly shifted to steady rotation.

被膜２１に保持された粒子２２は、経時的には、被膜２１の摩耗あるいは外力の負荷等によって被膜２１から脱落する。脱落した粒子２２は、軸６の回転中に軸受隙間Ｃを浮遊・流動するが、上記のとおり、軸６の回転中はトップフォイル部１２ａ１にアンダーフォイル部１２ｂの切り欠き部１２ｂ１の形状に対応した段差が形成され、この段差により空気が軸方向の両端から中央側に集められるため、粒子２２が軸受隙間Ｃの軸方向両端から外部に漏れ出ることはない。また、軸６の停止中は、脱落した粒子２２がファンデルワールス力等により、軸６の外周面やトップフォイル部１２ａ１の表面に付着するため、軸受隙間Ｃからの粒子の漏れも抑制される。従って、フォイル軸受１０を長期間使用しても、軸受隙間Ｃ内の粒子２２が完全に枯渇することはない。   The particles 22 held on the coating 21 fall off the coating 21 over time due to wear of the coating 21 or an external force load. The dropped particles 22 float and flow in the bearing gap C during the rotation of the shaft 6, but as described above, the top foil portion 12a1 corresponds to the shape of the notch portion 12b1 of the underfoil portion 12b during the rotation of the shaft 6. Since the step is formed and air is collected from both ends in the axial direction to the center side by this step, the particles 22 do not leak outside from both ends in the axial direction of the bearing gap C. Further, while the shaft 6 is stopped, the dropped particles 22 adhere to the outer peripheral surface of the shaft 6 and the surface of the top foil portion 12a1 due to van der Waals force or the like, so that particle leakage from the bearing gap C is also suppressed. . Therefore, even if the foil bearing 10 is used for a long time, the particles 22 in the bearing gap C are not completely depleted.

被膜２１からの脱落後、軸６の外周面やトップフォイル部１２ａ１の表面に付着した粒子２２は、図１０に示す場合と同様に、軸６の回転開始直後に軸受隙間Ｃを挟んで対向する二つの面の間にスペーサとして介在し、軸６とフォイル１２の間に微小隙間Ｃｓを形成する。そのため、仮に被膜２１の摩耗等により被膜２１に保持された全ての粒子２２が脱落した場合でも、上記と同様に微小隙間Ｃｓを形成し、速やかに軸６を浮上させることができる。従って、フォイル軸受１０の長期使用時も、軸６を迅速に定常回転状態に移行させることができる。   The particles 22 adhering to the outer peripheral surface of the shaft 6 and the surface of the top foil portion 12a1 after falling off from the coating 21 face each other across the bearing gap C immediately after the rotation of the shaft 6 starts, as in the case shown in FIG. A space between the two surfaces is provided as a spacer, and a minute gap Cs is formed between the shaft 6 and the foil 12. Therefore, even when all the particles 22 held on the coating 21 fall off due to wear of the coating 21 or the like, the minute gap Cs can be formed in the same manner as described above, and the shaft 6 can be floated promptly. Therefore, even when the foil bearing 10 is used for a long period of time, the shaft 6 can be quickly shifted to the steady rotation state.

軸６の回転中に、軸受隙間Ｃを形成する二つの面の間に被膜２１から脱落した粒子２２が噛み込んだ場合でも、軸６の回転に伴って粒子２２が転動するため、フォイル１２と軸６の間に生じる摩擦力を低減することができる。従って、被膜２１の摩耗が進んだ場合でも、トップフォイル部１２ａ１の表面や軸６の外周面が急激に摩耗することはない。このように両面がマイルドに摩耗するため、トップフォイル部１２ａ１や軸６が直ちに致命的なダメージ（凝着や焼き付き等）を受けることはない。このマイルド摩耗により生じた摩耗粉や被膜２１の摩耗粉は、上記の粒子２２と同等の機能を奏し、軸６の停止時に微小隙間Ｃｓを形成するため、何らかの要因で軸受隙間Ｃ内の粒子２２数が減少した場合も、軸６を迅速に定常回転に移行させることができる。なお、軸６やフォイル１２を何れも鋼材料で形成した場合、これら部材が摩耗することで生じた摩耗粉は、直ちに酸化されて酸化鉄となる。   Even when the particles 22 dropped from the coating 21 are caught between the two surfaces forming the bearing gap C during the rotation of the shaft 6, the particles 22 roll with the rotation of the shaft 6. The frictional force generated between the shaft 6 and the shaft 6 can be reduced. Therefore, even when the wear of the coating 21 progresses, the surface of the top foil portion 12a1 and the outer peripheral surface of the shaft 6 are not abruptly worn. Since both surfaces are worn mildly in this way, the top foil portion 12a1 and the shaft 6 are not immediately subjected to fatal damage (adhesion, seizure, etc.). The wear powder generated by the mild wear and the wear powder of the coating 21 have the same function as the particles 22 described above, and form the minute gap Cs when the shaft 6 is stopped. Even when the number decreases, the shaft 6 can be quickly shifted to steady rotation. In addition, when both the shaft 6 and the foil 12 are formed of a steel material, the wear powder generated by the wear of these members is immediately oxidized to iron oxide.

粒子２２の硬度がトップフォイル部１２ａ１の表面や軸６の外周面の硬度よりも高い場合には、粒子２２が砥粒として機能し、母材の摩耗粉（この摩耗粉が酸化することで形成される酸化物粉末も含む）の生成が促進される。この摩耗粉は上記のとおり、起動時の隙間Ｃｓの形成に寄与するものであるから、摩耗粉の生成が促進されること自体には特に問題はない。一方、粒子２２の硬度がトップフォイル部１２ａ１の表面や軸６の表面と同程度、あるいはそれ以下の場合には、トップフォイル部１２ａ１の表面と軸６の表面の間に粒子２２が噛み込みにくくなるため、軸６の不安定挙動（回転トルクの変動等）を抑制することができる。従って、粒子２２の材質には、特別な制約はなく、例えば、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）やアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の金属酸化物の粉末、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）や二硫化タングステン（ＷＳ2）等の硫化物の粉末、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）等の軟質金属の粉末、黒鉛粉に代表される炭素系粉末等が粒子２２として広く使用可能である。以上で例示した粉末は、一種のみを用いても良いし、複数種を混合して使用しても良い。 When the hardness of the particles 22 is higher than the hardness of the surface of the top foil portion 12a1 or the outer peripheral surface of the shaft 6, the particles 22 function as abrasive grains and form the wear powder of the base material (this wear powder is oxidized. Production of the oxide powder). Since the wear powder contributes to the formation of the gap Cs at the start-up as described above, there is no particular problem in promoting the generation of the wear powder itself. On the other hand, when the hardness of the particles 22 is similar to or less than the surface of the top foil portion 12a1 or the surface of the shaft 6, the particles 22 are less likely to be caught between the surface of the top foil portion 12a1 and the surface of the shaft 6. Therefore, the unstable behavior of the shaft 6 (such as fluctuations in rotational torque) can be suppressed. Accordingly, the material of the particles 22 is not particularly limited. For example, powders of metal oxides such as iron oxide (Fe 2 O 3 ) and alumina (Al 2 O 3 ), molybdenum disulfide (MoS 2 ), and two Sulfide powder such as tungsten sulfide (WS 2 ), soft metal powder such as copper (Cu), silver (Ag), tin (Sn), zinc (Zn), carbon-based powder represented by graphite powder, etc. It can be widely used as the particle 22. The powder illustrated above may use only 1 type, and may mix and use multiple types.

特にフォイル１２および軸６の素材として鋼材料を使用した場合、前記粒子２２として酸化鉄を使用することで、粒子の主要元素（Ｆｅ）がフォイル１２および軸６の素材に含まれる主要元素と共通することになる。この場合、フォイル１２や軸部材６から生じた摩耗粉（酸化した摩耗粉）が粒子２２と同等の組成となり、かつ当該粒子２２と同等の機能を奏するため、微小隙間Ｃｓの管理がより容易なものとなり、軸６を安定して定常回転状態に移行させることが可能となる。また、前記粒子２２として、潤滑性に優れる粒子、例えば銅粉を使用した場合には、軸６とトップフォイル部１２ａ１との摺動接触部における摩擦力が低下するため、軸の不安定挙動を抑制することができる。   In particular, when a steel material is used as the material of the foil 12 and the shaft 6, the main element (Fe) of the particle is the same as the main element contained in the material of the foil 12 and the shaft 6 by using iron oxide as the particle 22. Will do. In this case, since the wear powder (oxidized wear powder) generated from the foil 12 and the shaft member 6 has a composition equivalent to that of the particle 22 and performs the same function as the particle 22, the management of the minute gap Cs is easier. Thus, the shaft 6 can be stably shifted to the steady rotation state. Further, when particles having excellent lubricity, such as copper powder, are used as the particles 22, the frictional force at the sliding contact portion between the shaft 6 and the top foil portion 12a1 is reduced, so that the shaft is unstable. Can be suppressed.

このように、粒子２２は、重要視される効果等を勘案し、フォイル１２および軸６の何れか一方または双方の素材と同種の材料（主要元素が共通する材料）で形成し、あるいはフォイル１２および軸６の何れの素材とも異なる異種材料（主要元素が互いに異なる材料）で形成することができる。   In this way, the particles 22 are formed of the same kind of material (a material having a common main element) as the material of either one or both of the foil 12 and the shaft 6 in consideration of the important effect, or the like. And different materials (materials having different main elements) different from any of the materials of the shaft 6.

粒子２２の粒径は、軸受隙間Ｃの最小幅Ｃｍｉｎよりも小さくするのが好ましい。具体的には、レーザ回析・散乱法を用いて測定した時の粒子２２の平均粒径が軸受隙間Ｃの最小幅Ｃｍｉｎよりも小さくなるように粒子２２を選定する。これにより、軸６の定常回転中は、粒子２２が軸受隙間Ｃの最小幅部分をスムーズに通過するため、軸６の不安定挙動を低減することが可能となる。また、粒子２２の平均粒径が、軸６やトップフォイル部１２ａ１の表面粗さ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定の算術平均粗さ）以上となるように粒子２２を選定するのが好ましい。   The particle size of the particles 22 is preferably smaller than the minimum width Cmin of the bearing gap C. Specifically, the particles 22 are selected so that the average particle size of the particles 22 measured using a laser diffraction / scattering method is smaller than the minimum width Cmin of the bearing gap C. Thereby, during the steady rotation of the shaft 6, the particles 22 smoothly pass through the minimum width portion of the bearing gap C, so that the unstable behavior of the shaft 6 can be reduced. Further, it is preferable to select the particles 22 so that the average particle size of the particles 22 is equal to or greater than the surface roughness of the shaft 6 and the top foil portion 12a1 (arithmetic average roughness defined in JIS B 0601).

なお、被膜２１の形態は任意であり、図９等の例示のものには限定されない。例えば粒子２２を保持した被膜２１と、粒子２２を保持しない被膜２１とを軸受隙間Ｃの厚さ方向に交互に積層することも可能である。この場合、粒子２２を保持した被膜２１を軸受隙間Ｃに面する最上層に配置する必要がある。   The form of the coating 21 is arbitrary and is not limited to the example shown in FIG. For example, the coating film 21 holding the particles 22 and the coating film 21 not holding the particles 22 can be alternately stacked in the thickness direction of the bearing gap C. In this case, it is necessary to arrange the coating film 21 holding the particles 22 on the uppermost layer facing the bearing gap C.

また、本実施形態では、軸受内に存在する粒子２２を全て被膜２１で保持する場合を例示したが、必要に応じて、前記粒子２２と同種または異種の粒子からなる粉末を、被膜２１で保持することなく単独で軸受隙間Ｃ内に添加することもできる。この添加粒子の粒径は、前述の粒子２２と同程度が好ましい。この添加粒子も上述の微小隙間Ｃｓの形成に寄与し、粒子２２と同様の機能を奏する。   Further, in the present embodiment, the case where all the particles 22 existing in the bearing are held by the coating 21 is illustrated, but if necessary, the powder made of the same or different kind of particles as the particles 22 is held by the coating 21. It can also be added to the bearing gap C alone without doing so. The particle size of the added particles is preferably about the same as that of the particles 22 described above. This added particle also contributes to the formation of the above-mentioned minute gap Cs and has the same function as the particle 22.

以上の説明では、フォイル軸受として、いわゆる多円弧型のラジアルフォイル軸受を例示したが、フォイル軸受の形態はこれに限られるものではなく、任意の形態のフォイル軸受に本発明を適用することができる。例えば図１１に示すように、回転方向Ｒに配置した各フォイル１２のうち、回転方向Ｒ側の端部（前端）をそれぞれ自由端とした、いわゆるリーフ型のフォイル軸受にも本発明を適用することができる。リーフ型のフォイル軸受では、フォイルホルダ１１に取り付けた各リーフ１２のうち、回転方向Ｒ側の領域がトップフォイル部１２ａ１を形成し、反回転側の領域がトップフォイル部１２ａ１の背後でトップフォイル部１２ａ１を支持するアンダーフォイル部１２ｂ（支持部）を構成する。アンダーフォイル部１２ｂにトップフォイル部１２ａ１が乗り上げることでトップフォイル部１２ａ１に弾性が付与される。また、図示は省略するが、軸６とトップフォイル部の間にスラスト軸受隙間を形成するスラストフォイル軸受（図２の符号３０参照）にも本発明を同様に適用することができる。   In the above description, a so-called multi-arc radial foil bearing is exemplified as the foil bearing, but the form of the foil bearing is not limited to this, and the present invention can be applied to a foil bearing of any form. . For example, as shown in FIG. 11, the present invention is also applied to a so-called leaf-type foil bearing in which the end (front end) on the rotation direction R side is a free end among the foils 12 arranged in the rotation direction R. be able to. In the leaf type foil bearing, among the leaves 12 attached to the foil holder 11, the region on the rotation direction R side forms the top foil portion 12a1, and the region on the counter-rotating side is the top foil portion behind the top foil portion 12a1. The underfoil part 12b (support part) which supports 12a1 is comprised. When the top foil part 12a1 rides on the underfoil part 12b, elasticity is given to the top foil part 12a1. Although not shown, the present invention can be similarly applied to a thrust foil bearing (see reference numeral 30 in FIG. 2) in which a thrust bearing gap is formed between the shaft 6 and the top foil portion.

また、以上の説明では、軸６を回転側部材とし、フォイルホルダ１１を固定側部材とした場合を例示したが、これとは逆に軸６を固定側部材とし、フォイルホルダ１１を回転側部材とする場合にも本発明を適用することができる。但し、この場合はフォイル１２が回転側部材となるので、遠心力によるフォイル１２全体の変形を考慮してフォイル１２の設計を行う必要がある。   Further, in the above description, the case where the shaft 6 is the rotation side member and the foil holder 11 is the fixed side member is illustrated, but conversely, the shaft 6 is the fixed side member and the foil holder 11 is the rotation side member. In this case, the present invention can be applied. However, in this case, since the foil 12 serves as a rotation side member, it is necessary to design the foil 12 in consideration of deformation of the entire foil 12 due to centrifugal force.

さらに、本発明にかかるフォイル軸受は、上述したガスタービンに限られず、例えば過給機のロータを支持するフォイル軸受としても使用することができる。以上の例示に限らず、本発明にかかるフォイル軸受は、自動車等の車両用軸受、さらには産業機器用の軸受として広く使用することが可能である。また、本実施形態の各フォイル軸受は、圧力発生流体として空気を使用した空気動圧軸受であるが、これに限らず、圧力発生流体としてその他のガスを使用することもでき、あるいは水や油などの液体を使用することも可能である。   Furthermore, the foil bearing according to the present invention is not limited to the gas turbine described above, and can be used as, for example, a foil bearing that supports a rotor of a supercharger. The foil bearing according to the present invention is not limited to the above examples, and can be widely used as a bearing for a vehicle such as an automobile and further as a bearing for industrial equipment. Further, each foil bearing of the present embodiment is an air dynamic pressure bearing using air as a pressure generating fluid, but is not limited thereto, and other gases can be used as the pressure generating fluid, or water or oil It is also possible to use a liquid such as

６ 軸
１０ フォイル軸受
１１ フォイルホルダ
１１ａ 内周面
１１ｂ 軸方向溝（取り付け部）
１２ フォイル
１２ａ 第一領域
１２ａ１ トップフォイル部
１２ｂ 第二領域（アンダーフォイル部）
１２ｂ１ 突出部
１２ｂ２ 切り欠き部
２１ 被膜
２２ 粒子
Ｒ 回転方向 6 shaft 10 foil bearing 11 foil holder 11a inner peripheral surface 11b axial groove (mounting portion)
12 foil 12a 1st area | region 12a1 top foil part 12b 2nd area | region (underfoil part)
12b1 Projection 12b2 Notch 21 Coating 22 Particle R Rotation direction

Claims (5)

フォイルホルダと、フォイルホルダに対して相対回転する軸部材と、フォイルホルダに保持され、前記相対回転方向の複数箇所に配置されたフォイルとを備え、前記フォイルに、フィルホルダに弾性的に支持され、かつ軸部材との間に軸受隙間を形成するトップフォイル部を設けたフォイル軸受において、
トップフォイル部の前記軸受隙間を形成する面、および軸部材の前記軸受隙間を形成する面のうち、何れか一方または双方に被膜が形成され、かつ当該被膜に、その表面から突出した状態で粒子が保持されていることを特徴とするフォイル軸受。 A foil holder; a shaft member that rotates relative to the foil holder; and a foil that is held by the foil holder and disposed at a plurality of locations in the relative rotation direction. The foil holder is elastically supported by the fill holder. And in the foil bearing provided with a top foil portion that forms a bearing gap between the shaft member,
A film is formed on one or both of the surface forming the bearing gap of the top foil portion and the surface forming the bearing gap of the shaft member, and the particles are projected from the surface of the film. Is a foil bearing. 前記粒子の粒子径を、前記軸受隙間の最小幅よりも小さくした請求項１に記載のフォイル軸受。   The foil bearing according to claim 1, wherein a particle diameter of the particles is smaller than a minimum width of the bearing gap. 前記粒子を、フォイルおよび軸部材の何れか一方または双方の素材と同種の材料で形成した請求項１に記載のフォイル軸受。   2. The foil bearing according to claim 1, wherein the particles are formed of the same kind of material as one or both of the foil and the shaft member. 前記粒子を、フォイルおよび軸部材の何れの素材とも異なる異種の材料で形成した請求項１に記載のフォイル軸受。   2. The foil bearing according to claim 1, wherein the particles are formed of a different material from any of the materials of the foil and the shaft member. トップフォイル部に、軸受隙間の圧力発生流体を前記相対回転方向と直交する方向の中央側に集める段差を形成した請求項１に記載のフォイル軸受。   2. The foil bearing according to claim 1, wherein a step is formed in the top foil portion to collect the pressure generating fluid in the bearing gap at a center side in a direction orthogonal to the relative rotation direction.
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