[发明专利]薄衬垫轴承

说明书

本发明的薄衬垫轴承具备：外侧构件(11)、安装于外侧构件(11)的内周面(11a)的多个薄衬垫(13)，所述薄衬垫不经由其他构件(底层薄衬垫等)地在径向上与外侧构件(11)的内周面(11a)直接对置。各个薄衬垫(13)包括：保持部(13a、13b)，其设置于周向两端，且以与外侧构件(11)接触的状态保持在外侧构件(11)；以及主体部(13c)，其设置于保持部(13a、13b)的周向之间，且具有轴承面(A)。各个薄衬垫的主体部(13c)的至少周向一方的端部从外侧构件(11)的内周面(11a)向内径侧立起。

本申请是国际申请日为2014年06月26日、申请号为2013800659065(国际申请号PCT/JP2013/083556)、发明名称为“薄衬垫轴承”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及薄衬垫轴承(foil bearing)。

背景技术

燃气轮机、涡轮增压器的主轴以高速被旋转驱动。另外，安装于主轴上的涡轮叶片暴露于高温中。因此，对于支承这些主轴的轴承，要求能够承受高温·高速旋转这样的严酷环境。作为这种用途的轴承，有时使用油润滑的滚动轴承、液动压轴承，然而在难以进行由润滑油等液体实施的润滑的情况、从能量效率的观点出发难以另外设置润滑油循环系统的辅助设备的情况、或者因液体的剪切而产生的阻力成为问题的情况等的条件下，这些轴承的使用受到限制。因此，作为适合在这样的条件下使用的轴承，着眼于空气动压轴承。

作为空气动压轴承，通过一般由刚体来构成旋转侧和固定侧双方的轴承面。然而，在这种空气动压轴承中，若形成于旋转侧与固定侧的轴承面间的径向轴承间隙的管理不充分，则在超过稳定极限时容易产生被称作回转(whirl)的自激性的主轴的振摆回转。因此，与所使用的旋转速度对应的间隙管理变得重要。特别是，如燃气轮机、涡轮增压器那样，在温度变化激烈的环境中由于热膨胀的影响而导致径向轴承间隙的宽度改变，因此精度良好的间隙管理极为困难。

作为不易产生回转且即使在温度变化大的环境下也能够容易地进行间隙管理的轴承，已知有薄衬垫轴承。薄衬垫轴承由相对于弯曲而刚性较低的具有挠性的薄膜(薄衬垫)构成轴承面，通过允许轴承面的挠曲来支承负载。通常，由被称作顶层薄衬垫的薄板来构成轴承的内周面，在其外径侧配置被称作底层薄衬垫的弹簧状的构件而通过底层薄衬垫来弹性地支承顶层薄衬垫受到的负载。在该情况下，在轴旋转时，在轴的外周面与顶层薄衬垫的内周面之间形成空气膜，对轴进行非接触支承。

在薄衬垫轴承中，通过薄衬垫的挠性，形成与轴的旋转速度、负载、周围温度等运转条件相应的适当的径向轴承间隙，因此具有稳定性优异的特点，与一般的空气动压轴承相比能够高速使用。另外，一般的动压轴承的径向轴承间隙需要管理成轴直径的1/1000的级别，例如对于直径为几mm左右的轴，需要始终确保几μm左右的径向轴承间隙。因此，若考虑制造时的公差、以及温度变化剧烈的情况下的热膨胀，则难以进行精密的间隙管理。与此相对，在薄衬垫轴承的情况下，只需管理成几十μm左右的径向轴承间隙即可，具有其制造、间隙管理容易的优点。

作为薄衬垫轴承，公知通过设置于底层薄衬垫的切开部来弹性地支承顶层薄衬垫的轴承(专利文献1)、通过将线材编成网状而得到的弹性体来弹性地支承轴承薄衬垫的轴承(专利文献2)、以及在底层薄衬垫上设置与外圈内表面接触且在周向上不移动的支承部和通过来自顶层薄衬垫的面压而弹性地挠曲的弹性部的轴承(专利文献3)等。另外，在专利文献4以及5中，公开了沿周向排列配置多个薄衬垫并将各个薄衬垫的周向两端安装于外侧构件的、所谓的多圆弧型的薄衬垫轴承。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-364643公报

专利文献2：日本特开2003-262222号公报

专利文献3：日本特开2009-299748号公报

专利文献4：日本特开2009-216239号公报