JP6582431B2 - スラスト軸受 - Google Patents

Description

本発明は、スラスト軸受に関する。

従来、高速回転体用の軸受として、回転軸に設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラスト軸受が知られている。このようなスラスト軸受としては、フォイル式のスラスト軸受、すなわちスラストフォイル軸受がよく知られている。スラストフォイル軸受は、振動や衝撃によって発生する回転軸の動き(スラストカラーの軸方向変位と傾き)を吸収できるように、軸受面が柔軟なフォイル(金属製薄板)によって形成されており、軸受面の下に軸受面を柔軟に支持するためのフォイル構造を有している。

このようなスラストフォイル軸受の一形態として、円環板を周方向に分割して切り出した複数の円輪（円環）片形状のフォイル片（トップフォイル片）によって軸受面を形成し、これらトップフォイル片をそれぞれ波板状のフォイル片（バンプフォイル片）で支持した構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。各々のトップフォイル片（厚さ１００μｍ前後）はスラストカラーに対して傾斜角を有しており、これによってスラストカラーとトップフォイル片との間の軸受隙間は側面視くさび形に形成される。すなわち、スラストカラー（回転軸）の回転方向上流側から下流側に向かうに連れて軸受隙間が狭くなるように形成されている。従って、軸受隙間が広い側(上流側)から軸受隙間が狭い側（下流側）に向かってスラストカラーが回転すると、潤滑流体がくさびに流れ込み、負荷能力が発揮される。

トップフォイル片は、スラストカラー（回転軸）の回転方向上流側の端辺のみがベースプレートに固定されており、軸受荷重が増加すると、この固定辺(上流側の端辺)を支点としてトップフォイルは水平になるように傾斜を緩め、傾斜角が０．１°程度になったとき最大負荷能力を発生する。一方、バンプフォイル片は山の稜線がトップフォイル片の下流側端辺に平行になるように配置され、バンプフォイル片におけるスラストカラー（回転軸）の回転方向下流側の端辺のみがベース板に固定されている。すなわち、上流側の端辺は自由端となっている。

バンプフォイル片がこのように配置され、固定されているのは、トップフォイル片に発生する流体潤滑膜の圧力が軸受隙間の狭い側(下流側)で高くなるためであり、該部位を高い剛性で支持することにより、負荷能力を高めるためである。

特開平１０−３３１８４７号公報

ところで、上記のスラストフォイル軸受構造では、トップフォイルの下流側端辺側で軸受隙間が最も狭くなっており、高負荷時にはサブミクロンに達することがある。従って、この下流側端辺側ではスラストカラーとの接触が起こり易くなっており、接触が起こると軸受寿命が低下し、最悪の場合焼き付きが生じてしまう。これを避けるには、トップフォイルの下流側端辺とスラストカラーとを常に平行にしておくのが望ましい。

しかしながら、一般にスラストフォイル軸受では、その外周端側でのスラストカラーの周速が内周端側での周速に比べて速いため、外周端側では流体潤滑膜の圧力(膜圧)が高くなり、内周端側では周速が遅いため圧力（膜圧）が低くなる。このため、トップフォイルの外周端側はバンプフォイル側へ押し込まれてスラストカラーから離れる方向へ動くものの、内周端側はスラストカラーの側へ起き上がることにより、スラストカラーに近づいてしまう。その結果、トップフォイルの下流側端辺側では、内周端側における流体潤滑膜の膜厚が極端に薄くなり、高負荷に耐えられなくなる。

そこで、従来のスラスト軸受では、例えば特許文献１に示されるようにバンプフォイルを径方向にて複数に分割している。そして、このように分割したバンプフォイルにおいて、（ａ）内周側に剛性の低いバンプフォイルを配置したり、（ｂ）内周側のバンプフォイルの山の高さを低くすることにより、トップフォイル内周側の支持力を弱め、内周端側の起き上がりを抑制することが考えられている。

しかし、このようにバンプフォイルを分割し調整してスラスト軸受を製造しようとしても、例えば（ａ）では、バンプフォイルの内周側と外周側とでそれぞれの剛性を適切にコントロールするのが難しく、従ってバンプフォイルの設計が困難である。また、（ｂ）では、バンプフォイルの山の高さを１０μｍレベルでコントロールする必要があるため製作が難しく、特に量産時での品質の確保が困難である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、トップフォイル片がスラストカラーに接触するのを抑制して高負荷に耐え得るようにした、スラスト軸受を提供することにある。

本発明のスラスト軸受は、回転軸に設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラスト軸受であって、上記スラストカラーに対向して配置されるトップフォイルと、上記トップフォイルの上記スラストカラーに対向する面と反対側の面に対向して配置されて、該トップフォイルを支持するバックフォイルと、上記バックフォイルの上記トップフォイル側と反対の側に配置されて、該バックフォイルを支持する円環板状のベースプレートと、を備え、上記バックフォイルは、上記ベースプレートの周方向に配列された複数のバックフォイル片によって形成され、上記トップフォイルは、上記バックフォイル片の上にそれぞれ配設された複数のトップフォイル片によって形成され、上記ベースプレートには、上記バックフォイルを支持する側の面における上記バックフォイル片の内周側端部を支持する部位に内周側凹み部が形成されていることを特徴とする。

このスラスト軸受によれば、バックフォイルを支持する側の面におけるバックフォイル片の内周側端部を支持する部位に内周側凹み部を形成しているので、トップフォイル片の外周端側がバックフォイル片側に押し込まれてスラストカラーから離れる方向に動こうとし、内周端側がスラストカラー側へ起き上がろうとしても、バックフォイル片の内周側端部が上記内周側凹み部内に沈んでいることでトップフォイル片とバックフォイル片との間に隙間が生じているため、この隙間が無くなるまではトップフォイル片の内周端側をスラストカラー側へ押し返す力がバックフォイル片に生じず、トップフォイル片の内周端側の起き上がりが起こらない。従って、トップフォイルの下流側端辺側では、内周端側における流体潤滑膜の膜厚が極端に薄くなることが防止される。

上記スラスト軸受において、上記バックフォイル片は、少なくとも周方向の一方の側が径方向にて複数の分割片に分割されており、上記分割片のうちの最内周側の分割片が上記内周側凹み部内に配置されていることが好ましい。
このようにすれば、バックフォイル片の周方向の一方の側を径方向にて複数に分割しているので、内周側の分割された片と外周側の分割された片とがそれぞれ独立して動作するようになり、従って、トップフォイル片がバックフォイル片側へ押し込まれたときに生じるバックフォイル片の変形が径方向において滑らかになる。よって、バックフォイル片による支持力も内周側から外周側に向けてより滑らかに変化する。また、分割片のうちの最内周側の分割片が内周側凹み部内に配置されているので、バックフォイル片の内周端側が上記内周側凹み部内に確実に沈み込み、従ってトップフォイル片の内周端側で該トップフォイル片とバックフォイル片との間に確実に隙間が形成される。

上記スラスト軸受において、上記バックフォイル片は、上記バックフォイルを支持する側の面における周方向の他方の側が上記分割片を径方向に一体化する連続辺とされていることが好ましい。
このようにすれば、バックフォイル片の分割された各片が連続辺によって一体化されているため、バックフォイル片の取り扱いが容易になるとともに、バックフォイル片のベースプレート上への固定が容易になる。

上記スラスト軸受において、上記ベースプレートには、上記バックフォイルを支持する側の面における上記バックフォイル片の外周側端部を支持する部位に外周側凹み部が形成されていることが好ましい。
一般にスラスト軸受においては、トップフォイル片の外周端で流体潤滑膜の圧力が周囲圧（例えば大気圧）と同じになるため、上記外周端の膜圧は、その他の外周側、すなわち外周端より内周側に入ったところに比べて低くなっている。従って、トップフォイル片の外周端も内周端側と同様に、スラストカラー側へ起き上がり易くなっている。
そこで、バックフォイルを支持する側の面の、バックフォイル片の外周側端部を支持する部位に外周側凹み部を形成しているので、トップフォイル片の外周端がスラストカラー側へ起き上がろうとしても、バックフォイル片の外周側端部が上記外周側凹み部内に沈んでいることでトップフォイル片とバックフォイル片との間に隙間が生じているため、この隙間が無くなるまではトップフォイル片の外周端側をスラストカラー側へ押し返す力がバックフォイル片に生じず、トップフォイル片の外周端側の起き上がりが起こらない。従って、トップフォイルの下流側端辺側では、外周端側における流体潤滑膜の膜厚が極端に薄くなることも防止される。

上記スラスト軸受において、上記バックフォイル片は、少なくとも周方向の一方の側が径方向にて複数の分割片に分割されており、上記分割片のうちの最内周側の分割片が上記内周側凹み部内に配置され、上記分割片のうちの最外周側の分割片が上記外周側凹み部内に配置されていることが好ましい。
このようにすれば、バックフォイル片の周方向の一方の側を径方向にて複数に分割しているので、内周側の分割された片と外周側の分割された片とがそれぞれ独立して動作するようになり、従って、トップフォイル片がバックフォイル片側へ押し込まれたときに生じるバックフォイル片の変形が径方向において滑らかになる。よって、バックフォイル片による支持力も内周側から外周側に向けてより滑らかに変化する。また、分割片のうちの最内周側の分割片が内周側凹み部内に配置されているので、バックフォイル片の内周端側が上記内周側凹み部内に確実に沈み込み、従ってトップフォイル片の内周端側で該トップフォイル片とバックフォイル片との間に確実に隙間が形成される。同様に、分割片のうちの最外周側の分割片が外周側凹み部内に配置されているので、バックフォイル片の外周端側が上記外周側凹み部内に確実に沈み込み、従ってトップフォイル片の外周端側で該トップフォイル片とバックフォイル片との間に確実に隙間が形成される。

上記スラスト軸受において、上記バックフォイル片は、上記バックフォイルを支持する側の面における周方向の他方の側が上記分割片を径方向に一体化する連続辺とされていることが好ましい。
このようにすれば、バックフォイル片の分割された各片が連続辺によって一体化されているため、バックフォイル片の取り扱いが容易になるとともに、バックフォイル片のベースプレート上への固定が容易になる。

上記スラスト軸受において、上記内周側凹み部の深さが、上記外周側凹み部の深さより深く形成されていることが好ましい。
スラスト軸受の内周端側でのスラストカラーの周速が外周端側での周速に比べて遅いことによる、スラストカラー側へ起き上がり易くなるトップフォイルの内周端側の部位は、トップフォイルの外周端で流体潤滑膜の圧力が周囲圧（例えば大気圧）と同じになることによる、スラストカラー側へ起き上がり易くなるトップフォイルの外周端側の部位より広い。従って、内周側凹み部の深さを外周側凹み部の深さより深く形成することで、内周側凹み部上でのトップフォイル片とバックフォイル片との間の隙間が外周側凹み部上での隙間より大きくなるため、トップフォイル片がスラストカラーに近づいてこれに接触することがより効果的に防止される。

本発明のスラスト軸受にあっては、バックフォイルを支持する側の面の、バックフォイル片の内周側端部を支持する部位に内周側凹み部を形成しているので、トップフォイル片の内周端側の起き上がりを抑制して内周端側における流体潤滑膜の膜厚が極端に薄くなることを防止することができる。従って、本発明のスラスト軸受によれば、トップフォイル片がスラストカラーに近づいてこれに接触することを防止することができるとともに、高負荷に耐え得る優れたものとなる。

本発明に係るスラスト軸受が適用されるターボ機械の一例を示す模式図である。 本発明に係るスラスト軸受の第１実施形態を示す図であり、スラストカラーを挟んだ状態の要部を断面視したスラスト軸受の側面図である。 本発明に係るスラスト軸受の第１実施形態の平面図である。 本発明に係るスラスト軸受の第１実施形態を示す図であり、（ａ）は図３のＡ−Ａ線矢視断面図、（ｂ）はベースプレートの支持領域の平面図、（ｃ）はバンプフォイル片の平面図、（ｄ）はバンプフォイル片及びベースプレートの支持領域を説明するためにその平面図と側面図を対応させた説明図である。 本発明に係るスラスト軸受の第２実施形態を示す図であり、（ａ）はバンプフォイル片の平面図、（ｂ）はバンプフォイル片及びベースプレートの支持領域を説明するため平面図である。 本発明に係るスラスト軸受の第３実施形態を示す図であり、（ａ）はスラスト軸受３の平面図、（ｂ）はベースプレートの支持領域の平面図、（ｃ）はバンプフォイル片及びベースプレートの支持領域を説明するためにその平面図と側面図を対応させた説明図である。 本発明に係るスラスト軸受の第４実施形態のスラスト軸受の平面図である。 本発明に係るスラスト軸受の第４実施形態を示す図であり、（ａ）は図７のＣ−Ｃ線矢視断面図、（ｂ）はベースプレートの支持領域の平面図と側面図とを対応させた説明図、（ｃ）はバンプフォイル片の平面図、（ｄ）はバンプフォイル片及びベースプレートの支持領域を説明するためにその平面図と側面図を対応させた説明図である。 本発明に係るスラスト軸受の変形例を示す図であり、（ａ）はバンプフォイル片の平面図、（ｂ）はバンプフォイル片及びベースプレートの支持領域を説明するため平面図である。 本発明に係るスラスト軸受の第５実施形態を示す図であり、（ａ）はバンプフォイル片の平面図、（ｂ）はバンプフォイル片及びベースプレートの支持領域を説明するため平面図である。 本発明に係るスラスト軸受の第６実施形態を示す図であり、（ａ）はスラスト軸受３の平面図、（ｂ）はベースプレートの支持領域の平面図、（ｃ）はバンプフォイル片及びベースプレートの支持領域を説明するためにその平面図と側面図を対応させた説明図である。

以下、図面を参照して本発明のスラスト軸受を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明のスラスト軸受が適用されるターボ機械の一例を模式的に示す側面図であり、図１中符号１は回転軸、２は回転軸の先端部に設けられたインペラ、３は本発明に係るスラスト軸受である。

回転軸１には、インペラ２が形成された側にスラストカラー４が固定されており、このスラストカラー４には、このスラストカラー４を挟持するようにして一対のスラスト軸受３が配置されている。
また、インペラ２は静止側となるハウジング５内に配置されており、ハウジング５との間にチップクリアランス６を有している。
また、回転軸１には、スラストカラー４より中央側に、ラジアル軸受７が設けられている。

「第１実施形態」
図２、図３、図４（ａ）〜（ｄ）は、このような構成のターボ機械に適用されたスラスト軸受３の第１実施形態を示す図であり、図２はスラストカラー４を挟んだ状態の要部を断面視したスラスト軸受３の側面図である。また、図３はスラスト軸受３Ａ（３）の平面図、図４（ａ）は図３のＡ−Ａ線矢視断面図、図４（ｂ）はベースプレートの支持領域３１の平面図、図４（ｃ）はバンプフォイル片２１の平面図、図４（ｄ）はバンプフォイル片２１及びベースプレートの支持領域３１を説明するためにその平面図と側面図を対応させた説明図である。

図２に示すようにこの第１実施形態では、スラスト軸受３Ａ（３）はスラストカラー４を挟んでその両側にそれぞれ配置されている。これら一対のスラスト軸受３Ａ（３）、スラスト軸受３Ａ（３）は、共に同じ構成となっており、回転軸１に固定された円環板状のスラストカラー４に対向して配置された円環状（円筒状）のもので、回転軸１に外挿されて設けられている。

スラスト軸受３Ａ（３）は、スラストカラー４に対向して配置されたトップフォイル１０と、このトップフォイル１０の、スラストカラー４に対向する面と反対側の面に対向して配置されたバックフォイル２０と、このバックフォイル２０の、トップフォイル１０側と反対の側に配置された円環板状のベースプレート３０と、を備えて構成されている。本実施形態では、一対のスラスト軸受３Ａ（３）、スラスト軸受３Ａ（３）の、それぞれのベースプレート３０間に、二点鎖線で示す円筒状の軸受スペーサ４０が挟持されており、ベースプレート３０、ベースプレート３０は締結ボルト４１によって軸受スペーサ４０を介して連結されている。また、一方のベースプレート３０は、その外面が締結ボルト４１によってハウジング５に固定されており、従って一対のスラスト軸受３Ａ（３）、スラスト軸受３Ａ（３）は、スラストカラー４を挟んだ状態で締結ボルト４１によってハウジング５に固定されている。

ベースプレート３０は、図３に示すように厚さ数ｍｍ程度の円環板状で金属製のもので、その外周部に上記締結ボルト４１を挿通するための貫通孔４２を複数（本実施形態では８個）形成している。このベースプレート３０には、スラストカラー４側の面に、バックフォイル２０やトップフォイル１０を支持するための支持領域が設けられている。本実施形態では、後述するようにバックフォイル２０、トップフォイル１０がいずれも複数枚（６枚）のバックフォイル片２１、トップフォイル片１１によって形成されており、従ってベースプレート３０は、その内周部を周方向に６つに分けて６つの支持領域３１を形成している。なお、本実施形態ではこれら６つの支持領域３１は設計上の領域であり、隣り合う支持領域３１、支持領域３１間には特に境界線等は設けられていない。

ただし、本実施形態では、これら支持領域３１には後述するバックフォイル（バンプフォイル片）の内周側端部を支持する部位に、図４（ｂ）、（ｄ）に示すように内周側凹み部３５が形成されている。内周側凹み部３５は、ベースプレート３０のスラストカラー４側の面に形成されたもので、スラストカラー４側の面から数十μｍ程度堀り込まれたことで形成されている。本実施形態では、内周側凹み部３５は平面視円弧状で帯状に形成されている。このような内周側凹み部３５の形成は、研削等によって行われるが、エッチング等の他の加工法によって行うこともできる。

ベースプレート３０の各支持領域３１には、図２に示したようにそれぞれバックフォイル片２１、トップフォイル片１１がこの順に配置され、支持されている。
図３に示すようにバックフォイル２０は、ベースプレート３０の周方向に配列された６枚のバックフォイル片２１によって形成されている。これらバックフォイル片２１は、ベースプレート３０の各支持領域３１上にそれぞれ配置され、これによってベースプレート３０の周方向に配列されている。また、これらバックフォイル片２１は、後述するトップフォイル片１１より僅かに小さく形成され、従って図３に示すようにベースプレート３０上にてスラストカラー４側に露出することなく、トップフォイル片１１に覆われている。

これらバックフォイル片２１からなるバックフォイル２０は、フォイル（薄板）で形成されてトップフォイル１０（トップフォイル片１１）を弾性的に支持する。このようなバックフォイル２０としては、例えば、バンプフォイル、特開２００６−５７６５２号公報や特開２００４−２７０９０４号公報などに記載されているスプリングフォイル、特開２００９−２９９７４８号公報などに記載されているバックフォイルなどが用いられる。なお、特開２００６−５７６５２号公報や特開２００４−２７０９０４号公報に記載されているスプリングフォイル、特開２００９−２９９７４８号公報に記載されているバックフォイルは、ラジアル軸受に用いられるフォイルであるが、これらを平面状に展開して円環板状に形成すれば、スラスト軸受に用いられるフォイルとなる。

本実施形態では、図３、図４（ａ）、（ｃ）、（ｄ）に示すようにバックフォイル２０がバンプフォイルからなり、従ってバックフォイル片２１はバンプフォイル片からなっている。バンプフォイル片２１（バックフォイル片）は、厚さ数百μｍ程度のフォイル（金属製薄板）がプレス成形によって波板状に成形されたもので、図４（ｃ）に示すように全体が扇形の頂点側を切り欠いて内周側、外周側をそれぞれ円弧状とした、略台形状に形成されている。

このように波板状に成形されたバンプフォイル片２１は、図４（ａ）、（ｄ）に示すようにベースプレート３０に接する谷部２２と、トップフォイル片１１に接する山部２３とが交互に配置されて形成されている。谷部２２は、バンプフォイル片２１（バックフォイル片２１）の最底部を形成しており、山部２３の頂部（稜線）は、バンプフォイル片２１（バックフォイル片２１）の最頂部を形成している。ここで、バンプフォイル片２１は、図３に示す回転軸１の回転方向下流側の端辺２１ａが、バンプフォイル片２１の固定辺（バンプフォイル固定辺）となっている。谷部２２及び山部２３は、図４（ｃ）に示すようにバンプフォイル片２１の固定辺（端辺２１ａ）と直交する方向に配列されている。すなわち、谷部２２、山部２３の配列方向は、上記固定辺と直交する方向に形成されており、従って谷部２２、山部２３は、上記固定辺と平行に延在するように形成されている。

これら谷部２２及び山部２３は、それぞれほぼ等ピッチで形成されている。また、山部２３の高さは、上記固定辺２１ａと反対の側から固定辺２１ａ側に向かって、すなわち図３中に矢印で示す回転軸１（スラストカラー４）の回転方向の下流側に向かうに連れて、図４（ａ）、（ｄ）に示すように所定の高さずつ高くなるように形成されている。

バンプフォイル片２１は、本実施形態では図４（ｃ）に示すように全体が２つのパーツ、すなわちバンプフォイル片２１の内周側端部となる第１パーツ２４と、外周端側となる第２パーツ２５とからなっている。第１パーツ２４は、図４（ｄ）に示すようにバンプフォイル片２１がベースプレート３０の支持領域３１上に配置された際に、上記内周側凹み部３５内に全体が入って沈み込むように該内周側凹み部３５より一回り小さく形成されている。内周側凹み部３５内に配置された第１パーツ２４は、回転軸１の回転方向下流側の端辺２４ａがベースプレート３０にスポット溶接（点付溶接）されて固定されており、端辺２４ａと反対の側が自由端となっている。このように第１パーツ２４は内周側凹み部３５内に配置されるため、その支持領域３１上への位置決めが容易になっている。

第２パーツ２５は、その周方向の一方の側、すなわち回転軸１の回転方向上流側が、径方向にて３つに等分割され、他方の側となる端辺２５ａが、径方向にて連続する連続辺とされている。このように端辺２５ａと反対の側が３つに分割されたことで、第２パーツ２５は、３つの帯状の分割片２５ｂと端辺２５ａとによって構成されている。なお、第１パーツ２４の端辺２４ａと第２パーツ２５の端辺２５ａとにより、図３に示した端辺２１ａ、すなわち固定辺２１ａが形成されている。また、第１パーツ２４は、第２パーツ２５の分割片２５ｂと径方向の幅が同じに形成されている。従って、これら第１パーツ２４と第２パーツ２５とからなるバンプフォイル片２１は、見掛け上、回転軸１の回転方向上流側、すなわち周方向の一方の側が４つの分割片に分割された形状となっている。そして、これら分割片のうちの最内周側の分割片、つまり第１パーツ２４が、内周側凹み部３５内に配置されている。

第２パーツ２５における３つの帯状の分割片２５ｂ間には、それぞれスリット２５ｃが形成されている。これらスリット２５ｃは、本実施形態では第２パーツ２５の外周が形成する円と同心円の一部を形成する円弧状に形成されている。これらスリット２５ｃの幅は、径方向に隣り合う分割片２１ｂが互いに干渉することなく、独立して動けるような寸法に設定されている。このような幅のスリット２５ｃによって第２パーツ２５の一方の側が３つの帯状の分割片２５ｂに分割されていることにより、これら３つの帯状の分割片２５ｂはそれぞれ独立して動くようになっている。また、第１パーツ２４と第２パーツ２５との間には、上記スリット２５ｃとほぼ同じ幅の隙間が設けられている。これにより、第１パーツ２４も上記分割片２５ｂと同様に自由端側が独立して動くようになっている。

なお、本実施形態では、バンプフォイル片２１は第１パーツ２４および第２パーツ２５において、特に内周側と外周側との間で剛性を変えることなく全てがほぼ均一な剛性に形成されている。また、同じ列上にある山部２３の頂部の高さも、ほぼ同じに形成されている。これにより、バンプフォイル片２１の設計や製作が容易になっている。

また、バンプフォイル片２１は、回転軸１の回転方向下流側の端辺２４ａ、端辺２５ａが、図３に示すように後述するトップフォイル片１１における回転軸１の回転方向下流側の端辺１１ａと、平面視した状態でほぼ一致する位置に配置されている。なお、第２パーツ２５の端辺２５ａも、この端辺２５ａを形成する谷部２２の形成方向に沿って、ベースプレート３０にスポット溶接（点付溶接）され、固定されている。
ただし、ベースプレート３０への端辺２４ａや端辺２５ａの固定については、スポット溶接以外にも、例えばネジ止めなどによって行うことができる。

トップフォイル１０も、ベースプレート３０の周方向に配列された６枚のトップフォイル片１１によって形成されている。これらトップフォイル片１１は、厚さ数百μｍ程度の金属製の薄板（フォイル）により、扇形の頂点側を切り欠いて内周側、外周側をそれぞれ円弧状とした、略台形状に形成されている。すなわち、バンプフォイル片２１とほぼ同じ形状で、周方向に少し長い形状に形成されている。このような形状のトップフォイル片１１は、ベースプレート３０の各支持領域３１上にてバンプフォイル片２１を覆ってそれぞれ配置され、ベースプレート３０の周方向に等間隔で配列されて全体として略円環板状に配置されたことにより、トップフォイル１０を形成している。

なお、トップフォイル片１１は支持領域３１より一回り小さく形成されるとともに、バンプフォイル片２１より僅かに大きく形成されている。これによってトップフォイル片１１は、互いに干渉することなく、また、バンプフォイル片２１をスラストカラー４側に露出させることなく、その上面を覆った状態で各支持領域３１に配置されている。ただし、本発明はこれに限定されることなく、トップフォイル片１１をバンプフォイル片２１と同じ大きさに形成してもよく、あるいは、バンプフォイル片２１より小さく形成してもよい。

また、このトップフォイル片１１は、回転軸１（スラストカラー４）の回転方向上流側の端辺を固定辺１２としており、この固定辺１２によってベースプレート３０に固定されている。すなわち、この固定辺１２は、図４（ａ）に示したようにバンプフォイル片２１から離間して配置されて、スポット溶接（点付溶接）によってベースプレート３０に固定されている。

また、このトップフォイル片１１は、図３に示すように回転軸１（スラストカラー４）の回転方向上流側に固定部１３を有しており、この固定部１３によってベースプレート３０に固定されている。本実施形態では、この固定部１３でのベースプレート３０への固定は、上記固定辺１２でのスポット溶接（点付溶接）によってなされている。なお、この固定片１２のベースプレート３０への固定についても、スポット溶接以外に、例えばネジ止めなどで行うこともできる。固定部１３は、回転軸１（スラストカラー４）の回転方向上流側に設けられていれば、面状であっても直線状であってもよいが、本実施形態ではある程度の幅を有する直線状に形成された、固定辺１２となっている。

また、このトップフォイル片１１は、図４（ａ）に示すようにその固定辺１２側が曲げ加工されており、これによってバンプフォイル片２１の山部２３の高さ分の段差を吸収できるように立ち上げられ、固定辺１２より端辺１１ａ側が山部２３上に載せられている。一方、端辺１１ａ（トレーリングエッジ）側は、固定されることなく単にバンプフォイル片２１の山部２３上に支持された自由端となっている。

本実施形態ではバンプフォイル片２１を、上記したようにその谷部２２及び山部２３がバンプフォイル片２１の固定辺２１ａと直交する方向に配列するように配置している。従って、このバンプフォイル片２１上に載置されることでトップフォイル片１１は、上記山部２３の配列方向に沿って固定辺１２側からバンプフォイル片２１の固定辺２１ａ側に向かうに連れて、漸次ベースプレート３０の内面から遠ざかるようにバンプフォイル片２１の山部２３によって設定された初期傾斜角で傾斜して配置されている。

ここで、初期傾斜角とは、荷重がゼロのときのベースプレート３０に対するトップフォイル片１１の傾斜角である。また、傾斜角とは、図４（ｄ）に示すようにバンプフォイル片２１の山部２３の高さ増加量によって決まる角度（傾斜角、勾配）θである。従って、荷重が増すとバンプフォイル片２１の山部２３がベースプレート３０側に押し込まれ、全体が平坦化することにより、傾斜角θは初期傾斜角より小さくなる。

次に、このような構成からなるスラスト軸受３Ａ（３）の作用について説明する。
本実施形態では、図２に示したようにスラスト軸受３Ａをスラストカラー４の両側に設けている。このようにスラストカラー４の両側に設けることにより、スラスト方向の移動量を極力抑えることができる。すなわち、スラスト移動量を小さくすることにより、図１に示したチップクリアランス６を狭くすることができ、これによってターボ機械としての流体性能を向上することができる。

スラスト方向の移動量を極力抑えるため、両スラスト軸受３Ａはスラストカラー４に対して大きな隙間が生じないように近接して設置される。これにより、両スラスト軸受３Ａのトップフォイル片１１（トップフォイル１０）はスラストカラー４に対して若干押し付けられた状態になる。

このような状態で回転軸１が回転し、スラストカラー４が回転を始めると、スラストカラー４とトップフォイル片１１は擦れ合いつつ、両者の間に形成されたくさび形の空間に周囲流体が押し込まれる。そして、スラストカラー４が一定の回転速度に達すると、両者の間に流体潤滑膜が形成される。この流体潤滑膜の圧力によってトップフォイル片１１（トップフォイル１０）はバンプフォイル片２１（バックフォイル２０）側へ押し付けられ、スラストカラー４はトップフォイル片１１との接触状態を脱し、非接触で回転するようになる。

スラスト荷重が加わると、トップフォイル片１１はさらにバンプフォイル片２１側へ押され、トップフォイル片１１の傾斜角θは浅く（小さく）なる。その際、スラスト軸受３Ａ（３）ではその外周端側でのスラストカラー４の周速が内周端側での周速に比べて速いため、周速が遅い内周端側ではトップフォイル片１１がスラストカラー４側へ起き上がり易くなっている。

しかし、本実施形態では、ベースプレート３０の内周端側、すなわちバンプフォイル片２１の内周側端部を支持する部位に内周側凹み部３５が形成され、この内周側凹み部３５内にバンプフォイル片２１の内周側端部を構成する第１パーツ２４が配置されているので、トップフォイル片１１の内周端側がスラストカラー４側へ起き上がろうとしても、バンプフォイル片２１の内周側端部（第１パーツ２４）が上記内周側凹み部３５内に沈んでいることでトップフォイル片１１とバンプフォイル片２１との間に隙間が生じているため、この隙間が無くなるまではトップフォイル片１１の内周端側をスラストカラー４側へ押し返す力がバックフォイル片２１に生じない。従って、トップフォイル片１１の内周端側の起き上がりが起こらない。

また、トップフォイル片１１の内周端側がバンプフォイル片２１側へ押し込まれて上記の隙間が無くなったとしても、外周端側に比べれば隙間の分だけバンプフォイル片２１によるバネ反力が弱くなっており、従ってトップフォイル片１１の内周端側は起き上がり難くなる。
よって、スラスト荷重がさらに増して流体潤滑膜の膜厚がさらに薄くなったとしても、トップフォイル片１１はスラストカラー４に接触し難くなり、結果としてより高いスラスト荷重を受けることが可能になる。

また、バンプフォイル片２１における、回転軸１の回転方向上流側を径方向にて４つ（複数）に分割しているので、内周側の第１パーツ２４と外周側の分割片２５ｂとがそれぞれ独立して動作するため、トップフォイル片１１がバンプフォイル片２１側へ押し込まれたときに生じるバンプフォイル片２１の変形が径方向において滑らかになり、従ってバンプフォイル片２１（バックフォイル片２１）による支持力も内周側から外周側に向けてより滑らかに変化する。

本実施形態のスラスト軸受３Ａ（３）にあっては、ベースプレート３０におけるバックフォイル２０（バンプフォイル２０）を支持する側の面の、バンプフォイル片２１の内周側端部を支持する部位に内周側凹み部３５を形成しているので、トップフォイル片１１の内周端側の起き上がりを抑制して内周端側における流体潤滑膜の膜厚が極端に薄くなることを防止することができる。従って、このスラスト軸受３Ａ（３）によれば、トップフォイル片１１がスラストカラー４に近づいてこれに接触することを防止することができるとともに、高負荷に耐え得る優れたものとなる。

「第２実施形態」
次に、本発明のスラスト軸受の第２実施形態について、図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。なお、図５（ａ）はバンプフォイル片５０の平面図、図５（ｂ）はバンプフォイル片５０及びベースプレートの支持領域３１を説明するため平面図である。第２実施形態のスラスト軸受が第１実施形態のスラスト軸受３Ａ（３）と主に異なるところは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、バンプフォイル片５０として、第１パーツ２４と第２パーツ２５とからなることなく、単一のパーツからなるものを用いている点である。

すなわち、本実施形態のバンプフォイル片５０は、周方向の一方の側となる回転軸１の回転方向上流側が径方向にて４つ（複数）に等分割され、他方の側となる端辺５１（固定辺）が径方向にて連続する連続辺とされている。このように端辺５１と反対の側が４つに分割されたことで、バンプフォイル片５０は、４つの帯状の分割片５２と固定辺５１（連続辺）とによって構成されている。なお、このバンプフォイル片５０にも、谷部２２、山部２３が形成されているのは、上記バンプフォイル片２１と同様である。

４つの帯状の分割片５２間には、上記バンプフォイル片２１の第２パーツ２５と同様に、それぞれスリット５３が形成されている。これらスリット５３により、４つの分割片５２はそれぞれ独立して動くようになっている。そして、本実施形態でも、図５（ｂ）に示すようにベースプレート３０の内周端側、すなわちバンプフォイル片５０の内周側端部を支持する部位に、内周側凹み部３５が形成されている。この内周側凹み部３５内には、バンプフォイル片５０の内周側端部を構成する、最内周側の分割片５２が配置されている。従って、この最内周側の分割片５２は、ほぼ全体が内周側凹み部３５内に沈み込んだ状態になっている。

本実施形態のスラスト軸受３にあっても、バンプフォイル片５０の内周側端部を支持する部位に内周側凹み部３５を形成しているので、トップフォイル片１１の内周端側の起き上がりを抑制して内周端側における流体潤滑膜の膜厚が極端に薄くなることを防止することができる。従って、このスラスト軸受３によれば、トップフォイル片１１がスラストカラー４に近づいてこれに接触することを防止することができるとともに、高負荷に耐え得る優れたものとなる。

また、バンプフォイル片５０の周方向の一方の側を径方向に分割して分割片５２としているので、各分割片５２がそれぞれ独立して動作するようになり、従って、トップフォイル片１１がバンプフォイル片５０側へ押し込まれたときに生じるバンプフォイル片５０の変形が径方向において滑らかになる。よって、バンプフォイル片５０による支持力も内周側から外周側に向けてより滑らかに変化する。

また、分割片のうちの最内周側の分割片５２が内周側凹み部３５内に配置されているので、バンプフォイル片５０の内周端側が内周側凹み部３５内に確実に沈み込み、従ってトップフォイル片１１の内周端側で該トップフォイル片１１とバンプフォイル片５０との間に確実に隙間が形成され、トップフォイル片１１がスラストカラー４に接触することが確実に防止される。

また、バンプフォイル片５０の分割片５２が連続辺となる端辺５１によって一体化されているため、バンプフォイル片５０の取り扱いが容易になるとともに、バンプフォイル片５０のベースプレート３０上への固定が容易になる。

「第３実施形態」
次に、本発明のスラスト軸受の第３実施形態について説明する。
第３実施形態のスラスト軸受３Ｂ（３）が第２実施形態のスラスト軸受と主に異なるところは、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ベースプレート３０の支持領域３１に傾斜面３２を形成した点と、バンプフォイル片５０の山部２３の高さを全て同一にした点である。なお、図６（ａ）はスラスト軸受３Ｂ（３）の平面図、図６（ｂ）はベースプレートの支持領域３１の平面図、図６（ｃ）はバンプフォイル片５０及びベースプレートの支持領域３１を説明するためにその平面図と側面図を対応させた説明図である。

本実施形態では、図６（ａ）に示すように支持領域３１における、上記バンプフォイル片５０、トップフォイル片１１を支持する領域全体を、トップフォイル片１１の固定辺１２側から下流側の端辺１１ａ側に向かうに連れて高さが増加する傾斜面３２としている。すなわち、傾斜面３２を、図６（ｃ）に示すように端辺１１ａに対して直交する方向に傾斜させて形成している。

また、バンプフォイル片５０については、第２実施形態と同様に、４つの分割片５２が連続辺となる端辺５１によって一体化されたものを用いている。従って、このバンプフォイル片５０も、第１実施形態と同様に、ベースプレート３０に接する谷部２２と、トップフォイル片１１に接する山部２３とを交互に配置した波板状に形成している。ただし、本実施形態では、図６（ｃ）に示すように、山部２３の高さを全て同一に形成している。

また、谷部２２及び山部２３については、第１実施形態、第２実施形態と同様に、トップフォイル片１１の固定辺１２と交差する方向に配列させている。すなわち、谷部２２、山部２３の配列方向を上記固定辺１２と交差する方向とし、傾斜面３２の傾斜方向に一致させている。これにより、バンプフォイル片５０の山部２３は、その高さがベースプレート３０の傾斜面３２の傾斜方向に沿って、すなわち回転軸１の回転方向の下流側に向かうに連れて、所定の高さずつ高くなっている。つまり、第１実施形態、第２実施形態と見掛け上同一になっている。従って、このバンプフォイル片５０上に配置されるトップフォイル片１１は、その傾斜角θが、第１実施形態、第２実施形態と同様に形成される。本実施形態では、この傾斜角θは図６（ｃ）に示すように傾斜面３２の傾斜角θによって決まる。

また、本実施形態でも、図６（ｃ）に示すようにベースプレート３０の内周端側、すなわちバンプフォイル片５０の内周側端部を支持する部位に、内周側凹み部３５が形成されている。この内周側凹み部３５内には、バンプフォイル片５０の内周側端部を構成する、最内周側の分割片５２が配置されている。従って、この最内周側の分割片５２は、ほぼ全体が内周側凹み部３５内に沈み込んだ状態になっている。

ただし、本実施形態では、内周側凹み部３５の底面はベースプレート３０の傾斜面３２と平行に形成され、従ってこの内周側凹み部３５の底面も傾斜面となっている。これにより、内周側凹み部３５内に沈み込んだバンプフォイル片５０の最内周側の分割片５２も、その山部２３の高さが回転軸１の回転方向の下流側に向かうに連れて、所定の高さずつ高くなっている。

本実施形態のスラスト軸受３Ｂ（３）にあっても、バンプフォイル片５０の内周側端部を支持する部位に内周側凹み部３５を形成しているので、トップフォイル片１１の内周端側の起き上がりを抑制して内周端側における流体潤滑膜の膜厚が極端に薄くなることを防止することができる。従って、このスラスト軸受３Ｂ（３）によれば、トップフォイル片１１がスラストカラー４に近づいてこれに接触することを防止することができるとともに、高負荷に耐え得る優れたものとなる。

また、ベースプレート３０の各支持領域３１に傾斜面３２を形成し、バンプフォイル片２１の山部２３の高さを全て同一にするとともに、該山部２３の配列方向を傾斜面３２の傾斜方向に一致させているので、この傾斜面３２上にバンプフォイル片５０を介してトップフォイル片１１を配設することにより、トップフォイル片１１の高さを傾斜面３２に沿って精度よく変化させることができる。すなわち、トップフォイル片１１に所定の傾斜角θを付与することができる。また、その際にバンプフォイル片５０については、山部２３の高さを変化させることなく一定の高さに作製すればよく、従ってその加工コストを抑えることができる。よって、このスラスト軸受３Ｂ（３）によれば、加工を容易にして量産性を向上し、コストの低減化を図ることができる。また、加工が容易になってバラツキが少なくなるため、設計時に予測した軸受性能（例えば軸受負荷能力）が得やすくなる。

なお、この第３実施形態では、バンプフォイル片として第２実施形態のバンプフォイル片５０を用いているが、これに代えて、第１実施形態のバンプフォイル片２１を用いることもできる。

「第４実施形態」
次に、本発明のスラスト軸受の第４実施形態について説明する。
第４実施形態のスラスト軸受３Ｃ（３）が第１実施形態のスラスト軸受３Ａ（３）と主に異なるところは、図７、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、ベースプレート３０のバンプフォイル片６０を支持する側の面の、バンプフォイル片６０の外周側端部を支持する部位に外周側凹み部３６が形成されている点と、バンプフォイル片６０が３つのパーツからなっている点である。なお、図７はスラスト軸受３Ｃ（３）の平面図、図８（ａ）は図７のＣ−Ｃ線矢視断面図、図８（ｂ）はベースプレートの支持領域３１の平面図と側面図とを対応させた説明図、図８（ｃ）はバンプフォイル片６０の平面図、図８（ｄ）はバンプフォイル片６０及びベースプレートの支持領域３１を説明するためにその平面図と側面図を対応させた説明図である。

図８（ｂ）に示すようにベースプレート３０には、内周側凹み部３５に加えて外周側凹み部３６を形成している。このように外周側凹み部３６を形成するのは、以下の理由による。
トップフォイル１０（トップフォイル片１１）の外周側では、その外周端で流体潤滑膜の圧力が周囲圧（例えば大気圧）と同じになるため、この外周側端部での流体潤滑膜の膜圧は、その他の外周側（外周端から内寄りに入ったところ）に比べて低くなる。このため、トップフォイル１０（トップフォイル片１１）はその内周端だけでなく、外周端でも起き上がりが生じ、この外周端も局所的に摩耗するおそれがある。

そこで、本実施形態では、上記したように外周側凹み部３６を形成している。外周側凹み部３６は、内周側凹み部３５と同様にベースプレート３０のスラストカラー４側の面に形成されたもので、スラストカラー４側の面から数十μｍ程度堀り込まれたことで形成されている。ただし、本実施形態では、図８（ｂ）に示す内周側凹み部３５の深さｄ１が外周側凹み部３６の深さｄ２より深く形成されている。これは、スラスト軸受３の内周端側でのスラストカラー４の周速が外周端側での周速に比べて遅いことによる、スラストカラー４側へ起き上がり易くなるトップフォイル片１１の内周端側の部位が、トップフォイル片１１の外周端で流体潤滑膜の圧力が周囲圧（例えば大気圧）と同じになることによる、スラストカラー４側へ起き上がり易くなるトップフォイル片１１の外周端側の部位より広いためである。

すなわち、内周側凹み部３５の深さｄ１を外周側凹み部３６の深さｄ２より深く形成することにより、内周側凹み部３５上でのトップフォイル片１１とバンプフォイル片６０との間の隙間を外周側凹み部３６上での隙間より大きくすることができため、トップフォイル片１１がスラストカラー４に近づいてこれに接触することをより効果的に防止することができるからである。ただし、製造工程を簡略化するため、内周側凹み部３５の深さｄ１と外周側凹み部３６の深さｄ２とを同じに形成することもできる。

また、本実施形態では、バンプフォイル６０は図８（ｃ）に示すように全体が３つのパーツ、すなわちバンプフォイル片６０の内周側端部となる第１パーツ６１と、外周側端部となる第２パーツ６２と、これら内周側端部と外周側端部との間の中間部を構成する第３パーツ６３と、からなっている。第１パーツ６１は、図８（ｄ）に示すようにバンプフォイル片６０がベースプレート３０の支持領域３１上に配置された際に、内周側凹み部３５内に全体が入って沈み込むように内周側凹み部３５より一回り小さく形成されている。内周側凹み部３５内に配置された第１パーツ６１は、回転軸１の回転方向下流側の端辺６１ａがベースプレート３０にスポット溶接（点付溶接）されて固定されており、端辺６１ａと反対の側が自由端となっている。このように第１パーツ６１は内周側凹み部３５内に配置されるため、第１パーツ６１は支持領域３１上への位置決めが容易になっている。

第２パーツ６２は、バンプフォイル片６０がベースプレート３０の支持領域３１上に配置された際に、外周側凹み部３６内に全体が入って沈み込むように外周側凹み部３６より一回り小さく形成されている。外周側凹み部３６内に配置された第２パーツ６２は、回転軸１の回転方向下流側の端辺６２ａがベースプレート３０にスポット溶接（点付溶接）されて固定されており、端辺６２ａと反対の側が自由端となっている。このように第２パーツ６２は外周側凹み部３６内に配置されるため、第２パーツ６２も支持領域３１上への位置決めが容易になっている。

第３パーツ６３は、その周方向の一方の側、すなわち回転軸１の回転方向上流側が、径方向にて２つに等分割され、他方の側となる端辺６３ａが、径方向にて連続する連続辺とされている。このように端辺６３ａと反対の側が２つに分割されたことで、第３パーツ６３は、２つの帯状の分割片６３ｂと端辺６３ａとによって構成されている。また、第１パーツ６１、第２パーツ６２は、第３パーツ６３の分割片６３ｂと径方向の幅が同じに形成されている。従って、これら第１パーツ６１と第２パーツ６２と第３パーツ６３とからなるバンプフォイル片６０は、見掛け上、回転軸１の回転方向上流側、すなわち周方向の一方の側が４つの分割片に分割された形状となっている。そして、これら分割片のうちの最内周側の分割片、つまり第１パーツ６１が内周側凹み部３５内に配置され、最外周側の分割片、つまり第２パーツ６２が外周側凹み部３６内に配置されている。

第３パーツ６３における２つの帯状の分割片６３ｂ間には、スリット６３ｃが形成されている。スリット６３ｃは、本実施形態では第２パーツ６２の外周が形成する円と同心円の一部を形成する円弧状に形成されている。スリット６３ｃの幅は、２つの分割片６３ｂが互いに干渉することなく、独立して動けるような寸法に設定されている。このような幅のスリット６３ｃによって第３パーツ６３の一方の側が２つの帯状の分割片６３ｂに分割されていることにより、これら２つの帯状の分割片６３ｂはそれぞれ独立して動くようになっている。また、第１パーツ６１と第３パーツ６３との間にはスリット６３ｃとほぼ同じ幅の隙間が設けられており、第２パーツ６２と第３パーツ６３との間にもスリット６３ｃとほぼ同じ幅の隙間が設けられている。これにより、第１パーツ６１、第２パーツ６２は、第３パーツ６３の分割片６３ｂと同様に自由端側が独立して動くようになっている。
なお、本実施形態でも、バンプフォイル片６０には谷部２２及び山部２３が、第１実施形態のバンプフォイル片２１と同様に形成されている。

本実施形態のスラスト軸受３Ｃ（３）にあっては、バンプフォイル片６０の内周側端部を支持する部位に内周側凹み部３５を形成してトップフォイル片１１の内周端側の起き上がりを抑制するとともに、バンプフォイル片６０の外周側端部を支持する部位に外周側凹み部３６を形成してトップフォイル片１１の外周端側の起き上がりを抑制しているので、トップフォイル片１１がスラストカラー４に近づいてこれに接触することを防止することができ、これによって軸受寿命の低下や焼き付きを防止することができる。また、内周端側や外周端側における流体潤滑膜の膜厚が極端に薄くなることがないため、高負荷に耐え得る優れたものとなる。

「変形例」
第４実施形態ではバンプフォイル片６０の第１パーツ６１と第２パーツ６２とを、その径方向の幅が同じになるように形成したが、例えば図９（ａ）、（ｂ）に示すように、第１パーツ６１と第２パーツ６２とを異なる形状に形成してもよい。図９（ａ）に示しように本例のバンプフォイル片６０は、第１パーツ６４が第３パーツ６３と同様に、２つの分割片６４ｂとこれらを連続させる端辺６４ａとによって形成されている。

従って、このバンプフォイル片６０は、第１パーツ６４、第２パーツ６２、第３パーツ６３からなることにより、見掛け上、回転軸１の回転方向上流側が５つの分割片に等分割された形状となっている。これにより、５つの分割片の径方向の幅は、図８（ｃ）に示したバンプフォイル片６０の分割片の径方向の幅に比べて狭くなっている。
また、本例では、図９（ｂ）に示すように内周側凹み部３５は第１パーツ６４全体が入るように、図８（ｄ）に示した内周側凹み部３５に比べて径方向の幅が広くなっている。一方、外周側凹み部３６は、図８（ｄ）に示した外周側凹み部３６に比べて径方向の幅が狭くなっている。

上述したように、スラスト軸受３の内周端側でのスラストカラー４の周速が外周端側での周速に比べて遅いことによる、スラストカラー４側へ起き上がり易くなるトップフォイル片１１の内周端側の部位は、トップフォイル片１１の外周端で流体潤滑膜の圧力が周囲圧（例えば大気圧）と同じになることによる、スラストカラー４側へ起き上がり易くなるトップフォイル片１１の外周端側の部位より広い。

従って、本例のスラスト軸受３にあっては、内周側凹み部３５の径方向の幅を外周側凹み部３６より広くし、バンプフォイル片６０の第１パーツ６４とこれに支持されるトップフォイル片１１との間の隙間をより広い範囲に形成したので、トップフォイル片１１の内周端側がスラストカラー４に近づいてこれに接触することをより効果的に防止することができる。

「第５実施形態」
次に、本発明のスラスト軸受の第５実施形態について、図１０（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。なお、図１０（ａ）はバンプフォイル片５０の平面図、図１０（ｂ）はバンプフォイル片５０及びベースプレートの支持領域３１を説明するため平面図である。第５実施形態のスラスト軸受が第４実施形態のスラスト軸受３Ｃ（３）と主に異なるところは、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、バンプフォイル片として図５（ａ）に示したバンプフォイル片５０を用いている点である。

すなわち、図１０（ａ）、（ｂ）に示す本実施形態のバンプフォイル片５０も、周方向の一方の側となる回転軸１の回転方向上流側が径方向にて４つ（複数）に等分割され、他方の側となる端辺５１（固定辺）が径方向にて連続する連続辺とされている。このように端辺５１と反対の側が４つに分割されたことで、バンプフォイル片５０は、４つの帯状の分割片５２と固定辺５１（連続辺）とによって構成されている。

そして、本実施形態でも、図１０（ｂ）に示すようにベースプレート３０の外周端側、すなわちバンプフォイル片５０の外周側端部を支持する部位に、外周側凹み部３６が形成されている。この外周側凹み部３６内には、バンプフォイル片５０の外周側端部を構成する、最外周側の分割片５２が配置されている。従って、この最外周側の分割片５２は、ほぼ全体が外周側凹み部３６内に沈み込んだ状態になっている。

本実施形態のスラスト軸受３にあっても、バンプフォイル片５０の内周側端部を支持する部位に内周側凹み部３５を形成してトップフォイル片１１の内周端側の起き上がりを抑制するとともに、バンプフォイル片５０の外周側端部を支持する部位に外周側凹み部３６を形成してトップフォイル片１１の外周端側の起き上がりを抑制しているので、トップフォイル片１１がスラストカラー４に近づいてこれに接触することを防止することができ、これによって軸受寿命の低下や焼き付きを防止することができる。また、内周端側や外周端側における流体潤滑膜の膜厚が極端に薄くなることがないため、高負荷に耐え得る優れたものとなる。

また、第２実施形態と同様に、バンプフォイル片５０の周方向の一方の側を分割片５２としているので、バンプフォイル片５０による支持力も内周側から外周側に向けてより滑らかに変化するようになる。さらに、バンプフォイル片５０の分割片５２が連続辺となる端辺５１によって一体化されているため、バンプフォイル片５０の取り扱いが容易になるとともに、バンプフォイル片５０のベースプレート３０上への固定が容易になる。

「第６実施形態」
次に、本発明のスラスト軸受の第６実施形態について説明する。
第６実施形態のスラスト軸受３Ｄ（３）が第５実施形態のスラスト軸受と主に異なるところは、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ベースプレート３０の上記支持領域３１に傾斜面３２を形成した点と、バンプフォイル片２１の山部２３の高さを、全て同一にした点である。なお、図１１（ａ）はスラスト軸受３Ｄ（３）の平面図、図１１（ｂ）はベースプレートの支持領域３１の平面図、図１１（ｃ）はバンプフォイル５０片及びベースプレートの支持領域３１を説明するためにその平面図と側面図を対応させた説明図である。

本実施形態では、図６（ａ）〜（ｃ）に示した第３実施形態と同様に、図１１（ａ）に示す支持領域３１における、バンプフォイル片５０、トップフォイル片１１を支持する領域全体を、トップフォイル片１１の固定辺１２側から下流側の端辺１１ａ側に向かうに連れて高さが増加する傾斜面３２としている。すなわち、傾斜面３２を、図１１（ｃ）に示すように端辺１１ａに対して直交する方向に傾斜させて形成している。

また、バンプフォイル片５０については、第５実施形態と同様に、４つの分割片５２が連続辺となる端辺５１によって一体化されたものを用いている。従って、このバンプフォイル片５０も、ベースプレート３０に接する谷部２２と、トップフォイル片１１に接する山部２３とを交互に配置した波板状に形成している。また、図１１（ｃ）に示すように、山部２３の高さを全て同一に形成している。そして、谷部２２、山部２３の配列方向をトップフォイル片１１の固定辺１２と交差する方向とし、傾斜面３２の傾斜方向に一致させている。これにより、バンプフォイル片５０の山部２３は、その高さがベースプレート３０の傾斜面３２の傾斜方向に沿って、すなわち回転軸１の回転方向の下流側に向かうに連れて、所定の高さずつ高くなっている。

また、ベースプレート３０には、バンプフォイル片５０の内周側端部を支持する部位に内周側凹み部３５が形成され、外周側端部を支持する部位に外周側凹み部３６が形成されている。内周側凹み部３５内には、バンプフォイル片５０の最内周側の分割片５２が配置され、外周側凹み部３６内には、バンプフォイル片５０の最外周側の分割片５２が配置されている。従って、最内周側の分割片５２はほぼ全体が内周側凹み部３５内に沈み込んだ状態になっており、最外周側の分割片５２はほぼ全体が外周側凹み部３６内に沈み込んだ状態になっている。

ただし、本実施形態では、内周側凹み部３５の底面、外周側凹み部３６の底面のいずれも、ベースプレート３０の傾斜面３２と平行に形成されている。従って、内周側凹み部３５の底面、外周側凹み部３６の底面は共に傾斜面となっている。これにより、内周側凹み部３５内に沈み込んだバンプフォイル片５０の最内周側の分割片５２、外周側凹み部３６内に沈み込んだバンプフォイル片５０の最外周側の分割片５２は、いずれも山部２３の高さが回転軸１の回転方向の下流側に向かうに連れて、所定の高さずつ高くなっている。なお、本実施形態においても、内周側凹み部３５の深さを外周側凹み部３６の深さより深く形成するのが好ましい。

本実施形態のスラスト軸受３Ｄ（３）にあっても、バンプフォイル片５０の内周側端部を支持する部位に内周側凹み部３５を形成してトップフォイル片１１の内周端側の起き上がりを抑制するとともに、バンプフォイル片５０の外周側端部を支持する部位に外周側凹み部３６を形成してトップフォイル片１１の外周端側の起き上がりを抑制しているので、トップフォイル片１１がスラストカラー４に近づいてこれに接触することを防止することができ、これによって軸受寿命の低下や焼き付きを防止することができる。また、内周端側や外周端側における流体潤滑膜の膜厚が極端に薄くなることがないため、高負荷に耐え得る優れたものとなる。

また、ベースプレート３０の各支持領域３１に傾斜面３２を形成し、バンプフォイル片２１の山部２３の高さを全て同一にするとともに、該山部２３の配列方向を傾斜面３２の傾斜方向に一致させているので、この傾斜面３２上にバンプフォイル片５０を介してトップフォイル片１１を配設することにより、トップフォイル片１１の高さを傾斜面３２に沿って精度よく変化させることができる。また、その際にバンプフォイル片５０については、山部２３の高さを変化させることなく一定の高さに作製すればよく、従ってその加工コストを抑えることができる。よって、このスラスト軸受３Ｄ（３）によれば、加工を容易にして量産性を向上し、コストの低減化を図ることができる。また、加工が容易になってバラツキが少なくなるため、設計時に予測した軸受性能（例えば軸受負荷能力）が得やすくなる。

なお、この第６実施形態では、バンプフォイル片として第５実施形態のバンプフォイル片５０を用いているが、これに代えて、第４実施形態のバンプフォイル片６０を用いることもできる。また、図９（ａ）に示したバンプフォイル片６０を用い、ベースプレート３０の内周側凹み部３５、外周側凹み部３６を、図９（ｂ）に示したように形成することもできる。

また、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態ではバックフォイル２０やトップフォイル１０をそれぞれ６つのバックフォイル片２１（バンプフォイル片２１）、トップフォイル片１１で構成し、従ってベースプレート３０の支持領域３１もこれに合わせて６つ形成（設定）したが、バックフォイル片２１（バンプフォイル片２１）やトップフォイル片１１は、複数であれば５つ以下でも７つ以上であってもよい。その場合に、支持領域３１の数についても、バックフォイル片２１（バンプフォイル片２１）やトップフォイル片１１の数に合わせるのはもちろんである。

また、上記実施形態では、バンプフォイル片を複数の分割片と連続辺（固定辺）とによって形成し、または複数のパーツに分けることで見掛け上複数の分割片と固定辺とによって形成したが、分割片の数としては、４つや５つに限定されることなく、２つ以上であればいくつに分割してもよい。また、各分割片の径方向の幅についても、全て同じにすることなく、分割片ごとに変えてもよい。例えば、図９（ａ）に示したバンプフォイル片６０において、第１パーツ６４を２つの分割片６４ｂで形成することなく１つの分割片とし、第３パーツ６３も２つの分割片６３ｂで形成することなく１つの分割片としてもよい。

また、トップフォイル片やバンプフォイル片の形状、支持領域上へのトップフォイル片やバンプフォイル片の配置、傾斜面の傾斜方向など、上記実施形態以外にも種々の形態を採用することが可能である。

１…回転軸、３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ…スラスト軸受、４…スラストカラー、１０…トップフォイル、１１…トップフォイル片、１１ａ…端辺、２０…バックフォイル（バンプフォイル）、２１、５０、６０…バックフォイル片（バンプフォイル片）、２１ａ、５１…端辺（固定辺）、２１ｂ、５２…分割片、２２…谷部、２３…山部、３０…ベースプレート、３１…支持領域、３２…傾斜面、３５…内周側凹み部、３６…外周側凹み部

Claims (6)

1. 回転軸に設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラスト軸受であって、
   前記スラストカラーに対向して配置されるトップフォイルと、
   前記トップフォイルの前記スラストカラーに対向する面と反対側の面に対向して配置されて、該トップフォイルを支持するバックフォイルと、
   前記バックフォイルの前記トップフォイル側と反対の側に配置されて、該バックフォイルを支持する円環板状のベースプレートと、を備え、
   前記バックフォイルは、前記ベースプレートの周方向に配列された複数のバックフォイル片によって形成され、
   前記トップフォイルは、前記バックフォイル片の上にそれぞれ配設された複数のトップフォイル片によって形成され、
   前記ベースプレートには、前記バックフォイルを支持する側の面における前記バックフォイル片の内周側端部を支持する部位に内周側凹み部が形成され、
   前記バックフォイル片は、少なくとも周方向の一方の側が径方向にて複数の分割片に分割されており、
   前記分割片のうちの最内周側に位置し、前記内周側凹み部内に配置されている分割片と、
   前記分割片のうち前記最内周側の分割片より外周側に位置し、前記内周側凹み部に支持されていない分割片と、
   を備えることを特徴とするスラスト軸受。
2. 前記バックフォイル片は、前記バックフォイルを支持する側の面における周方向の他方の側が前記分割片を径方向に一体化する連続辺とされていることを特徴とする請求項１記載のスラスト軸受。
3. 前記ベースプレートには、前記バックフォイルを支持する側の面における前記バックフォイル片の外周側端部を支持する部位に外周側凹み部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のスラスト軸受。
4. 前記バックフォイル片は、少なくとも周方向の一方の側が径方向にて複数の分割片に分割されており、前記分割片のうちの最内周側の分割片が前記内周側凹み部内に配置され、前記分割片のうちの最外周側の分割片が前記外周側凹み部内に配置されていることを特徴とする請求項３記載のスラスト軸受。
5. 前記バックフォイル片は、前記バックフォイルを支持する側の面における周方向の他方の側が前記分割片を径方向に一体化する連続辺とされていることを特徴とする請求項４記載のスラスト軸受。
6. 前記内周側凹み部の深さが、前記外周側凹み部の深さより深く形成されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のスラスト軸受。

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