薄襯墊軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及薄襯墊軸承(foil bearing)。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)廨啓C、渦輪增壓器的主軸以高速被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。另外，安裝于主軸上的渦輪葉片暴露于高溫中。因此，對于支承這些主軸的軸承，要求能夠承受高溫?高速旋轉(zhuǎn)這樣的嚴(yán)酷環(huán)境。作為這種用途的軸承，有時使用油潤滑的滾動軸承、液動壓軸承，然而在難以進行由潤滑油等液體實施的潤滑的情況、從能量效率的觀點出發(fā)難以另外設(shè)置潤滑油循環(huán)系統(tǒng)的輔助設(shè)備的情況、或者因液體的剪切而產(chǎn)生的阻力成為問題的情況等的條件下，這些軸承的使用受到限制。因此，作為適合在這樣的條件下使用的軸承，著眼于空氣動壓軸承。
[0003]作為空氣動壓軸承，通過一般由剛體來構(gòu)成旋轉(zhuǎn)側(cè)和固定側(cè)雙方的軸承面。然而，在這種空氣動壓軸承中，若形成于旋轉(zhuǎn)側(cè)與固定側(cè)的軸承面間的徑向軸承間隙的管理不充分，則在超過穩(wěn)定極限時容易產(chǎn)生被稱作回轉(zhuǎn)(whirl)的自激性的主軸的振擺回轉(zhuǎn)。因此，與所使用的旋轉(zhuǎn)速度對應(yīng)的間隙管理變得重要。特別是，如燃?xì)廨啓C、渦輪增壓器那樣，在溫度變化激烈的環(huán)境中由于熱膨脹的影響而導(dǎo)致徑向軸承間隙的寬度改變，因此精度良好的間隙管理極為困難。
[0004]作為不易產(chǎn)生回轉(zhuǎn)且即使在溫度變化大的環(huán)境下也能夠容易地進行間隙管理的軸承，已知有薄襯墊軸承。薄襯墊軸承由相對于彎曲而剛性較低的具有撓性的薄膜(薄襯墊)構(gòu)成軸承面，通過允許軸承面的撓曲來支承負(fù)載。通常，由被稱作頂層薄襯墊的薄板來構(gòu)成軸承的內(nèi)周面，在其外徑側(cè)配置被稱作底層薄襯墊的彈簧狀的構(gòu)件而通過底層薄襯墊來彈性地支承頂層薄襯墊受到的負(fù)載。在該情況下，在軸旋轉(zhuǎn)時，在軸的外周面與頂層薄襯墊的內(nèi)周面之間形成空氣膜，對軸進行非接觸支承。
[0005]在薄襯墊軸承中，通過薄襯墊的撓性，形成與軸的旋轉(zhuǎn)速度、負(fù)載、周圍溫度等運轉(zhuǎn)條件相應(yīng)的適當(dāng)?shù)膹较蜉S承間隙，因此具有穩(wěn)定性優(yōu)異的特點，與一般的空氣動壓軸承相比能夠高速使用。另外，一般的動壓軸承的徑向軸承間隙需要管理成軸直徑的1/1000的級別，例如對于直徑為幾_左右的軸，需要始終確保幾μπι左右的徑向軸承間隙。因此，若考慮制造時的公差、以及溫度變化劇烈的情況下的熱膨脹，則難以進行精密的間隙管理。與此相對，在薄襯墊軸承的情況下，只需管理成幾十μπι左右的徑向軸承間隙即可，具有其制造、間隙管理容易的優(yōu)點。
[0006]作為薄襯墊軸承，公知通過設(shè)置于底層薄襯墊的切開部來彈性地支承頂層薄襯墊的軸承(專利文獻I)、通過將線材編成網(wǎng)狀而得到的彈性體來彈性地支承軸承薄襯墊的軸承(專利文獻2)、以及在底層薄襯墊上設(shè)置與外圈內(nèi)表面接觸且在周向上不移動的支承部和通過來自頂層薄襯墊的面壓而彈性地?fù)锨膹椥圆康妮S承(專利文獻3)等。另外，在專利文獻4以及5中，公開了沿周向排列配置多個薄襯墊并將各個薄襯墊的周向兩端安裝于外側(cè)構(gòu)件的、所謂的多圓弧型的薄襯墊軸承。
[0007]在先技術(shù)文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本特開2002-364643公報
[0010]專利文獻2:日本特開2003-262222號公報[0011 ]專利文獻3:日本特開2009-299748號公報
[0012]專利文獻4:日本特開2009-216239號公報
[0013]專利文獻5:日本特開2006-57828號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明要解決的課題
[0015]如上所述，以往的薄襯墊軸承設(shè)置有用于對頂層薄襯墊賦予彈性的構(gòu)件(底層薄襯墊、彈性體)，因此需要制造該構(gòu)件的成本、將該構(gòu)件安裝于外側(cè)構(gòu)件的工時。
[0016]因此，本發(fā)明的第一目的在于，減少薄襯墊軸承的部件數(shù)量，從而削減制造成本以及組裝工時。
[0017]另外，在上述專利文獻4以及5示出的多圓弧型的薄襯墊軸承中，在外側(cè)構(gòu)件的內(nèi)周面的周向上分開的多個部位，設(shè)置有朝向內(nèi)徑方向突出的突出部(偏移抑制部、卡止機構(gòu))，將薄襯墊固定在該突出部的周向之間。但是，在該情況下，突出部的內(nèi)徑面從各個薄襯墊的周向之間露出，因此軸承面的面積減少了與突出部對應(yīng)的量，可能會導(dǎo)致支承力的降低。
[0018]因此，本發(fā)明的第二目的在于，提供能夠在不減少軸承面的面積的情況下將薄襯墊安裝于外側(cè)構(gòu)件的多圓弧型的薄襯墊軸承。
[0019]另外，在上述專利文獻4以及5的薄襯墊軸承中，各個薄襯墊的周向兩端與從外側(cè)構(gòu)件的內(nèi)周面向內(nèi)徑突出的突出部(專利文獻4的偏移抑制部62、專利文獻5的峰70)對接，從而各個薄襯墊的周向兩端保持于薄襯墊支架。
[0020]本發(fā)明的第三目的在于，提高由多圓弧型的薄襯墊軸承帶來的軸的振動衰減效果O
[0021]用于解決課題的手段
[0022]為了實現(xiàn)上述第一目的，本申請第一發(fā)明提供一種薄襯墊軸承，具備:外側(cè)構(gòu)件，其具有圓筒面狀的內(nèi)周面和安裝于所述外側(cè)構(gòu)件的內(nèi)周面的多個薄襯墊，所述薄襯墊不經(jīng)由其他構(gòu)件而在徑向上與所述外側(cè)構(gòu)件的內(nèi)周面直接對置，并且所述薄襯墊軸承將插入該薄襯墊軸承內(nèi)周的軸在徑向方向上支承為相對旋轉(zhuǎn)自如，其中，各個薄襯墊包括:保持部，其設(shè)置于周向兩端，且以與所述外側(cè)構(gòu)件接觸的狀態(tài)保持在所述外側(cè)構(gòu)件；以及主體部，其設(shè)置于所述保持部的周向之間，且具有軸承面，各個薄襯墊的主體部的至少周向一方的端部從所述外側(cè)構(gòu)件的內(nèi)周面向內(nèi)徑側(cè)立起。
[0023]這樣，在本申請第一發(fā)明的薄襯墊軸承中，各個薄襯墊的主體部的至少周向一方的端部并不沿外側(cè)構(gòu)件的內(nèi)周面設(shè)置，而是從外側(cè)構(gòu)件的內(nèi)周面向內(nèi)徑側(cè)立起。由此，在各個薄襯墊的主體部的端部與外側(cè)構(gòu)件的內(nèi)周面之間形成有徑向的間隙，因此當(dāng)軸相對旋轉(zhuǎn)而使軸的外周面與薄襯墊的內(nèi)徑面(軸承面)之間的軸承間隙的壓力提高時，薄襯墊向減小上述徑向間隙的方向進行彈性變形，通過此時的薄襯墊的彈力而對薄襯墊賦予彈簧特性。因此，能夠在不在薄襯墊與外側(cè)構(gòu)件之間設(shè)置底層薄襯墊、彈性體的情況下對薄襯墊賦予要求的彈簧特性，因此能夠省略底層薄襯墊等，能夠減少構(gòu)成薄襯墊軸承的部件數(shù)量。
[0024]在上述的薄襯墊軸承中，通過將例如各個薄襯墊的至少周向一方的保持部插入固定槽中，所述固定槽設(shè)置于外側(cè)構(gòu)件的內(nèi)周面，從而能夠?qū)⒃摫３植勘３钟谕鈧?cè)構(gòu)件。如果使該固定槽朝向外徑側(cè)且向周向一方側(cè)傾斜，則薄襯墊的主體部的端部沿著固定槽的傾斜角度從外側(cè)構(gòu)件的內(nèi)周面立起，因此能夠通過固定槽的傾斜角度來調(diào)節(jié)薄襯墊的主體部的立起角度。
[0025]另外，如果各個薄襯墊的周向一方的保持部由主體部的軸向上的一部分區(qū)域向周向一方延伸而成的凸部構(gòu)成，并將該凸部插入固定槽，則能夠通過凸部的軸向?qū)挾葋碚{(diào)節(jié)對薄襯墊賦予的彈力。并且，如果由在軸向上分開設(shè)置的多個凸部構(gòu)成保持部，則能夠通過凸部的軸向?qū)挾?、個數(shù)來調(diào)節(jié)對薄襯墊賦予的彈力。
[0026]如果使各個薄襯墊的至少一方的保持部能夠相對于外側(cè)構(gòu)件滑動，則能夠通過薄襯墊與外側(cè)構(gòu)件的滑動的摩擦能量而使軸的相對旋轉(zhuǎn)造成的振動衰減。此時，能夠通過控制薄襯墊與外側(cè)構(gòu)件的滑動面的摩擦系數(shù)，來調(diào)節(jié)軸承特性。即，若增大滑動面的摩擦系數(shù)，則與外側(cè)構(gòu)件的滑動的摩擦能量增大，因此對軸相對旋轉(zhuǎn)時的振動進行衰減的效果增大，軸承的穩(wěn)定性提高。另一方面，若減小滑動面的摩擦系數(shù)，則在軸與薄襯墊接觸時，容易通過其接觸壓力而使各個薄襯墊相對于外側(cè)構(gòu)件滑動，從而各個薄襯墊容易仿形于軸的外周面而變形。由此，增大軸與各個薄襯墊的接觸面積，提高兩者的耐磨損性。
[0027]在上述的薄襯墊軸承中，通過調(diào)節(jié)薄襯墊的主體部的端部的立起角度，能夠調(diào)節(jié)使徑向軸承間隙R的流體產(chǎn)生正壓的軸承面的面積。例如如圖6的展開圖所示，當(dāng)使各個薄襯墊13的主體部13c的周向一方的端部相對于外側(cè)構(gòu)件11的內(nèi)周面Ila的立起角度Θ I比周向另一方的端部的立起角度Θ 2小時，各個薄襯墊13的外徑面13cl與外側(cè)構(gòu)件11的內(nèi)周面Ila之間的徑向間隙成為最大的部位(以下，稱為峰值位置P)配置在比各個薄襯墊13的主體部13c的周向中央部O靠周向一方側(cè)(圖中左側(cè))的位置處。當(dāng)在該狀態(tài)下軸6向周向一方(箭頭方向)相對旋轉(zhuǎn)時，在各個薄襯墊13中的、比峰值位置P靠周向另一方側(cè)的區(qū)域中，在薄襯墊與軸6的外周面6a之間形成有朝向旋轉(zhuǎn)方向前方側(cè)而縮小的楔狀的徑向軸承間隙R，該區(qū)域作為產(chǎn)生正壓的軸承面A而發(fā)揮功能。這樣，通過設(shè)為Θ1> Θ2，能夠使峰值位置P偏向周向一方側(cè)而得到較大的軸承面Α，從而能夠提高支承力。需要說明的是，在該情況下，軸6的旋轉(zhuǎn)方向限定為周向一方側(cè)(圖6的箭頭方向)。
[0028]另一方面，如圖8的展開圖所示，當(dāng)使各個薄襯墊13的主體部13c的兩端的立起角度Θ1、Θ 2相等時，峰值位置P配置在各個薄襯墊13的周向中央部O。由此，能夠在峰值位置P的周向兩側(cè)形成相等面積的軸承面A、A’，因此在軸向任意方向旋轉(zhuǎn)的情況下均能夠發(fā)揮相等的支承力。
[0029]另外，為了實現(xiàn)上述第二目的，本申請第二發(fā)明涉及一種薄襯墊軸