JP6698018B2 - 空気軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１に記載の構成による軸空気軸受装置、並びに請求項９に記載の構成によるラジアル空気軸受装置に関するものである。

空気軸受装置は基部サポートを有する。これは、例えば、ターボチャージャのハウジングの部品となり得る。支圧板とバネ板は、基部サポートの内部に配置されている。支圧板は、載せ受けるべきシャフトに応じた形状を有し、シャフトが回転しないときは、シャフトに立てかかるようになっている。シャフトが回転し始めれば、空気クッションがシャフトお外面と支圧板の内面との間で形成し始め、支圧板はバネ板の圧力に逆らってシャフトから持ち上がる。その結果、シャフトは、空気クッションにより実質的に摩耗しない方式で取り付けられる。このために、支圧板とバネ板は、基部サポートの内部に配置される。該基部サポートは、軸受スリーブとハウジング部品の両方に当該する。

本発明の目的は、構造が単純、載り受けが簡単であり、請求項１〜８の記載による構成を有する種類の空気軸受装置を提供することである。

本発明の目的は、独立請求項に記載の特徴により成し遂げることができる。独立請求項は、本発明の好ましい改良版に関する。

本発明による軸空気軸受装置とラジアル空気軸受装置において、バネ板と支圧板との複数の対について、それぞれの場合における限定事項が開示されている。少なくとも組をなしているバネ板と支圧板は、別途の板として分離設計されている。つまり、これらはリングを介して相互連結されていない。本明細書における「少なくとも組をなす」をいうのは、二つ以上の隣接する板が、何かの手段により互いに連結できることを意味する。

軸空気軸受装置とラジアル空気軸受装置の定義において、少なくとも一つの締付タブがバネ板および／または支圧板の上に形成されているのが好ましい。該締付タブは基部サポートの切り欠きの中へ突出している。バネ素子は、締付タブ上に位置しているのが好ましい。このバネ素子を用いて締付タブを基部サポートに固定することができる。特に板が別の部品として分離設計をされている場合、バネ素子を有する締付タブを使用すれば、該締付タブは、空気軸受装置の組立て中、それぞれ切り欠きの中でしっかりと保持していられるため、板の取り付けもより単純になる。

好ましい実施形態において、本発明は小型締付タブを以って、必要によってはバネ素子と共に行う単純な締め付けのやり方に関する問題を解決することができる。結果として、支圧板および／またはバネ板は、基部サポート上で下方向に保持され、なお、組立てプロセス中に堅く固定されることになる。

ラジアル空気軸受装置と軸空気軸受装置の両方に設けられている少なくとも一つのバネ素子は、締付タブを型嵌め方式および／または圧力嵌め方式で基部サポートに連結することに用いられ得る。型嵌めの場合、バネ素子は基部サポートの裏側で係合する。圧力嵌めの場合、バネ素子はバラバラに広がって基部サポートの中に入る。

軸空気軸受装置において、バネ板と支圧板は、互いに重なり合うように配置されるのが好ましく、外周に沿って配分される。それぞれバネ板一つと支圧板一つとからなる複数の対は、外周に沿って位置している。これによって、それぞれの場合、バネ板の締付タブの少なくとも一つは、隣接する支圧板の別の切り欠きに挿入される。ホルダが少なくとも一つのバネ板上に形成されており、保持領域が少なくとも一つの支圧板に位置しているのが好ましい。第１対のバネ板のホルダは、隣接対の支圧板の保持領域と重なり合う。従って、重なり合った安定的な装置が形成される。プロセスにおいて、ホルダ付きのバネ板は、支圧板の保持領域を押し付ける。

「空気軸受装置」のいう表現のわりに、「フォイル軸受装置」と言っても構わない。

本発明の詳細、特性、利点を、下記の添付図面を参照しながら実施形態を通して更に明確に説明する。

本発明による第１実施形態のラジアル空気軸受装置。 図１の構成における基部サポート。 図１の構成におけるバネ板。 図１の構成における支圧板。 本発明による第２実施形態の軸空気軸受装置。 図５の構成におけるバネ板。 図５の構成における支圧板。 本発明による第２実施形態の軸空気軸受装置（組立て中）。 二つの実施形態における空気軸受装置の可能な用途。

図１は、ラジアル空気軸受装置１の等軸測視図である。ラジアル空気軸受装置１は、中央円筒形凹所７を備える円筒形の基部サポート２を有する。基部サポート２は、例えば、軸受胴であるか、もしくは、ターボチャージャのタービンハウジングなどの一体化部品である。基部サポート２の詳細は、図２の図示を参照すること。シャフト（図示せず）は、凹所７に収容されており、ラジアル空気軸受装置１により取り付けられる。図２に図示されているように、基部サポート２は、それぞれサポートの端面に位置する、三つの切り欠き６を備える。

直線状の軸方向９、直線状の半径方向１０、円状の外周方向１１を、部品の位置関係を説明するために、ラジアル空気軸受装置１に対して定義する。

ラジアル空気軸受装置１は、複数の支圧板３と複数のバネ板４とを更に備える。バネ板４のうち一つを図３に図示した。図４は支圧板３の詳細を示す。

支圧板３はそれぞれ締付タブ５を二つ有する。締付タブ５は半径方向１０に延在している。バネ素子８は、締付タブ５のそれぞれの端部に形成されている。支圧板３、締付タブ５、バネ素子８は一体化しており、例えば型打ち曲げ部として構成される。

バネ板４はそれぞれ追加タブ１２を二つ有する。追加タブは、同じく半径方向１０に延在している。図１に図示されている組立て状態において、締付タブ５と追加タブ１２は、両方とも基部サポート２上の切り欠き６の中へ突出している。

バネ素子８は、基部サポート２半径外側において、その裏側で係合できるように形成されている。結果として、バネ素子８は、各支圧板３と基部サポート２との間で型嵌め方式の連結を確固たるものとする。バネ素子８との連結は、ラッチ連結とも言われる。従ってこの場合、バネ素子８は、さしずめ基部サポート２の裏側で係合するラッチ突起に当たる。

図５は、軸空気軸受装置１３を示す。全ての実施形態において、同一、或いは機能的に同一の部品には、同じ参照番号を与えるものとする。

複数の支圧板３およびバネ板４を同じく設ける。それぞれの場合において、支圧板３一つとバネ板４一つは、一方が他方の上に横たわる一対を構成する。各対は外周方向１１に沿い基部サポート２に渡って配分されている。支圧板３とバネ板４とを備える基部サポート２は、カウンタ円盤（図示せず）上の回転可能なアセンブリとして構成されている。

図５において破線で示しているように、各バネ板４は二つの締付タブ５を有している。締付タブ５は、軸方向９において、基部サポート２の切り欠き６（概略的に図示）の中へ突出する。空気軸受装置１３がカウンタ円盤（図示せず）に対して回転する場合、型打ちされた通気ステージ２１が支圧板４とカウンタ円盤間に圧力を立ち上げをもたらす。

図６はバネ板４の詳細な構造を示す。バネ素子８は締付タブ５の端部に設けられている。バネ素子８は、締付タブ５の曲げ端部である。バネ素子８は、基部サポート２の切り欠き６の中にバネ板４を固定する。これに対しては、変更案が二つある。まずは、バネ素子８を圧力嵌め方式で切り欠き６の中につなぎとめる方法がある。或いは、バネ素子８を軸方向の反対側において、基部サポート２の裏側で係合させ、型嵌め方式に連結しても良いのである。

図７は、第２実施形態の支圧板３のうち一つを示している。各支圧板３は、更なる切り欠き１４を二つ有する。第２実施形態において、締付タブ５は基部サポート２の切り欠き６はもちろん、隣接した板３の切り欠き１４にも挿入されるわけである。

該アセンブリの詳細を図８に示す。図８では、支圧板３とバネ板４そのものを省略している。それぞれの場合において、バネ板４の締付タブ５を、隣接する支圧板３の切り欠き１４に挿入することが分かる。これによって、軸空気軸受装置１３は、重なり合いにより安定性を高めた装置となる。

バネ板保持領域１８はそれぞれのバネ板４上に形成されており、支圧板保持領域１９はそれぞれの支圧板３上に位置している。それぞれの場合、バネ板４のバネ板保持領域１８は、隣接する対の支圧板３の支圧板保持領域１９と重なり合う。よって、装置は重なり合い安定性の高い構成となる。

図８は更に、支圧板３と基部サポート２における通気口１７を示している。支圧板３の通気口１７は、それぞれの場合、基部サポート２の通気口１７と整列している。支圧板保持領域１９から局所的に延在する支持突起２２は、軸方向９を中心とする捻じりに対して支圧板３を支持する。

図９はラジアル空気軸受装置１および軸空気軸受装置１３の用例を示す。図９は、フランジ状の電機１６を備えるターボチャージャ１５を図示する。電機１６のローターシャフト、またはターボチャージャ１５のターバンシャフトは、この場合、実施形態のラジアル空気軸受装置１および軸空気軸受装置１３を用いて取り付けられる。

本発明の本明細書は、明細書に明記されている開示の他にも、図１〜９の図示全てを明確に引用している。

１：ラジアル空気軸受装置
２：基部サポート
３：支圧板
４：バネ板
５：締付タブ
６：切り欠き
７：凹所
８：バネ素子
９：軸方向
１０：半径方向
１１：外周方向
１２：追加タブ
１３：軸空気軸受装置
１４：更なる切り欠き
１５：ターボチャージャ
１６：電機
１７：通気口
１８：バネ板保持領域
１９：支圧板保持領域
２０：端面
２１：通気ステージ
２２：支持突起

Claims (11)

1. 軸空気軸受装置（１３）であって、
   シャフトを軸方向に載せ受ける端面（２０）を有する基部サポート（２）と、
   前記端面（２０）に配置されている支圧板（３）と、
   前記基部サポート（２）と各支圧板（３）との間に配置されているバネ板（４）とを備え、
   前記支圧板（３）および前記バネ板（４）は、別途の板として分離設計されており、
   一つの前記支圧板（３）と一つの前記バネ板（４）とを重ねて構成される対を複数備え、
   複数の当該対が前記基部サポート（２）の外周に沿って配置され、
   前記複数の対は、互いに隣接する第１の対と第２の対を含み、
   前記第１の対の前記バネ板（４）が前記基部サポート（２）に配置された前記第２の対の当該支圧板（３）に重なり、前記第１の対の前記バネ板（４）に形成された締付タブ（５）が前記第２の対の前記支圧板（３）に形成された切り欠き（１４）を通って、前記基部サポート（２）の切り欠き（６）の中に突出される、
   ことを特徴とする、軸空気軸受装置。
2. 前記基部サポート（２）への固定に用いられるバネ素子（８）が、少なくとも一つの前記締付タブ（５）の上に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の軸空気軸受装置。
3. バネ板保持領域（１８）が少なくとも一つの前記バネ板（４）上に形成され、支圧板保持領域（１９）が少なくとも一つの前記支圧板（３）上に形成され、前記第１対の前記バネ板（４）の前記バネ板保持領域（１８）は、前記第２対の前記支圧板（３）の前記支圧板保持領域（１９）と重なり合うことを特徴とする、請求項１または２に記載の軸空気軸受装置。
4. 前記バネ板保持領域（１８）を備える前記バネ板（４）は、前記支圧板保持領域（１９）を前記基部サポート（２）に対して押し付けることを特徴とする、請求項３に記載の軸空気軸受装置。
5. 前記締付タブ（５）は、前記バネ素子（８）により、型嵌め方式で前記基部サポート（２）に連結されていることを特徴とする、請求項２〜４のうちいずれか一項に記載の軸空気軸受装置。
6. 前記締付タブ（５）は、前記バネ素子（８）により、圧力嵌め方式で前記基部サポート（２）に連結されていることを特徴とする、請求項２〜４のうちいずれか一項に記載の軸空気軸受装置。
7. 前記バネ素子（８）を持つ前記締付タブ（５）は、前記支圧板（３）または前記バネ板（４）と一体化していることを特徴とする、請求項２〜６のうちいずれか一項に記載の軸空気軸受装置。
8. 前記基部サポート（２）、並びに少なくとも一つの前記支圧板（３）および／または少なくとも一つの前記バネ板（４）に位置する通気口（１７）を備えることを特徴とする、
   請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の軸空気軸受装置。
9. ラジアル空気軸受装置（１）であって、
   シャフトを半径方向に載せ受ける円筒形の凹所（７）を有する基部サポート（２）と、
   前記凹所（７）に配置されている複数の支圧板（３）と、
   前記基部サポート（２）と各支圧板（３）との間に配置されている複数のバネ板（４）とを備え、
   少なくとも組をなす前記支圧板（３）および前記バネ板（４）は、別途の板として分離設計されており、
   少なくとも一つの前記バネ板（４）および／または少なくとも一つの前記支圧板（３）上に位置する少なくとも一つの締付タブ（５）を更に備え、前記締付タブ（５）は、前記基部サポート（２）における切り欠き（６）の中へ突出しており、
   前記基部サポート（２）への固定に用いられるバネ素子（８）が、少なくとも一つの前記締付タブ（５）の上に配置され、かつ、前記バネ素子（８）は、前記基部サポート（２）の半径外側において、その裏側で係合していることを特徴とする、ラジアル空気軸受装置。
10. 前記締付タブ（５）は、前記バネ素子（８）により、型嵌め方式で前記基部サポート（２）に連結されていることを特徴とする、請求項９に記載のラジアル空気軸受装置。
11. 請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の軸空気軸受装置および／または請求項９または１０に記載のラジアル空気軸受装置を有することを特徴とする、ターボチャージャ。

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