推力箔片轴承、径向箔片轴承及它们的制造方法技术

本发明专利技术的箔片轴承(推力箔片轴承40)具备箔片支架(41)和沿周向排列配置的多个箔片(42)。各个箔片(42)包括：具有推力轴承面(S2)的主体部(42a)；以及从主体部(42a)向外径侧延伸的延伸部(42b)。各个箔片(42)的主体部(42a)的周向上一方侧的端部(42d)重叠配置在相邻的箔片(42)的主体部(42a)上。多个箔片(42)的延伸部(42b)固定在箔片支架(41)的同一平面上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及推力箔片轴承、径向箔片轴承及它们的制造方法。
技术介绍
燃气轮机、涡轮增压器等涡轮机械的支承主轴的轴承要求能够耐受高温、高速旋转这样的严酷环境。作为适于在这样的条件下使用的轴承，着眼于箔片轴承。箔片轴承由对于弯曲刚性低且具有挠性的薄膜(箔片)来构成轴承面，通过允许轴承面的挠曲来支承负载。在轴旋转时，在轴的外周面与箔片的轴承面之间形成有流体膜(例如空气膜)，对轴进行非接触支承。另外，由于涡轮的高速旋转而产生的气流的推力方向上的反力施加在燃气轮机、增压器的轴上，因此不仅在径向方向上，还需要在推力方向上对轴进行支承。例如在下述专利文献1～3中，作为在推力方向上对旋转构件(推力环)进行支承的推力箔片轴承的一种而示出了叶片型的推力箔片轴承。该推力箔片轴承在圆盘状的箔片支架的端面的圆周方向多处设置有多个叶片，将各个叶片的圆周方向一端作为自由端，各个叶片的圆周方向另一端固定在固定构件的端面上。当旋转构件旋转时，在各个叶片的轴承面和与其对置的旋转构件的端面之间形成推力轴承间隙，旋转构件通过该推力轴承间隙的流体膜而在推力方向上受到非接触支承。在上述的推力箔片轴承中，各个叶片在圆周方向上分开设置，因此叶片的圆周方向之间区域不作为轴承面发挥功能，支承力可能会不足。另外，在上述的推力箔片轴承中，通过在叶片的下方配置背箔片(凸出箔片、弹簧箔片)来对叶片赋予弹力，由此，对各个叶片的轴承面与旋转构件之间的间隙(推力轴承间隙)进行调节。然而，这样设置反向箔片会导致部件数变多而成本变高。例如，在下述专利文献4所示的推力箔片轴承110中，如图42所示，各个箔片312的周向上一方侧(轴的旋转方向前方侧)的端部312a为自由端，该端部312a重叠配置在相邻的箔片312上。各个箔片312的包括周向上一方侧的端部312a的区域构成具有推力轴承面S1’的顶部箔片部A’。各个箔片312的包括周向另一端部312b的区域构成从背后(图中下方)对相邻的箔片312的顶部箔片部A’进行支承的背箔片部B’。通过这样将相邻的箔片312重叠，能够在整周上连续地设置推力轴承面S1’，并且能够省略反向箔片而降低成本。另外，在该推力箔片轴承中，将各个叶片的外径端由环状的连结部连结，将该连结部固定在箔片支架上，因此在形成轴承面的叶片的下方不配置其它的叶片与箔片支架的固定部位。叶片通过固定构件、焊接等而固定于箔片支架，因此通常在固定部位形成凹凸，通过上述那样不在轴承面的下方配置固定部位，从而避免固定部位的凹凸对轴承面产生不良影响的情况，能够防止支承力的降低。另外，在下述专利文献5中示出了具有图53所示那样的箔片512的箔片轴承(径向箔片轴承)。各个箔片512的周向一端部(以下称为前端512a)及周向另一端部(以下称为后端512b)呈从轴向两端朝向轴向内侧而向周向上一方侧(轴的旋转方向前方侧)倾斜的所谓人字形状。如图54所示，各个箔片512的前端512a为自由端，各个箔片512的包括前端512a的区域作为具有轴承面的顶部箔片部A’而发挥功能。各个箔片512的包括后端512b的区域作为从背后对相邻的箔片512的顶部箔片部A’进行支承的背箔片部B’而发挥功能。需要说明的是，在专利文献5中，多个箔片512由连结部连结，但在图53中省略了连结部而示出。另外，在图51及图52中，为了便于理解，仅示出三片箔片512，将各个箔片512在轴向(图中上下方向)上稍微错开而示出。在先技术文献专利文献专利文献1：日本实开昭61-36725号公报专利文献2：日本实开昭61-38321号公报专利文献3：日本特开昭63-195412号公报专利文献4：日本特开2013-61024号公报专利文献5：日本特开2013-79719号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题上述专利文献4的推力箔片轴承按照以下那样的顺序进行组装。首先，如图22的上部所示，准备将多个叶片131、131’由环状的连结部132、132’连结而成的两片箔片构件130、130’。然后，使各个叶片131、131’上行至相邻的叶片131’、131上，同时重叠两片箔片构件130、130’(参照图22的中部及下部)。将这样重叠的两片箔片构件130、130’固定在箔片支架120上(参照图23)。在该情况下，下侧的箔片构件130的叶片131通过上行至上侧的箔片构件130’的叶片131’上而弯曲。由此，在叶片131的轴承面131c与旋转构件106之间形成朝向周向上一方侧(轴的旋转方向前方侧)而逐渐缩小的推力轴承间隙。另外，叶片131通过弯曲而被赋予弹力，能够实现推力轴承间隙的调节功能。另一方面，上侧的箔片构件130’的叶片131’(尤其是各个叶片131’的外径部分)配置在比下侧的箔片构件130的叶片131靠上方的位置，因此，如图示那样，上侧的箔片构件130’的叶片131’几乎不弯曲，轴承面131c’在周向上可能会变得大致平坦。在该情况下，在大致平坦的轴承面131c’与旋转构件106之间形成的推力轴承间隙在周向上大致恒定，因此推力轴承间隙的流体压力不会充分地升高，可能会导致支承力的降低。另外，若叶片131’不弯曲，则叶片131’不被赋予充分的弹力，因此推力轴承间隙的调节功能不发挥作用，仍然可能会导致支承力的降低。不限于推力箔片轴承，在径向箔片轴承中也同样会产生上述那样的问题。本专利技术的第一目的是提高箔片轴承的支承力。另外，在图42所示的箔片轴承310中，当推力环301向图中箭头方向旋转时，在各个箔片312的推力轴承面S1’与推力环301的端面301a之间形成有推力轴承间隙T’。此时，各个箔片312的顶部箔片部A’上行至相邻的箔片312的背箔片部B’，由此推力轴承间隙T’的大小由于位置而不同。具体而言，在各个箔片312的顶部箔片部A’中，在上行至相邻的箔片312的背箔片部B’上的部分(前方部分A1’)与推力环301之间形成有间隙宽度相对较小的推力轴承间隙(小间隙部T1’)。另一方面，在各个箔片312的顶部箔片部A’中，在未上行至相邻的箔片312的背箔片部B’上的部分(后方部分A2’)与推力环301之间形成有间隙宽度相对较大的推力轴承间隙(大间隙部T2’)。在该情况下，推力轴承间隙T’的流体在小间隙部T1’处提高压力之后，在大间隙部T2’处压力立即急剧地降低，因此在大间隙部T2’的流体中产生负压，从而推力箔片轴承310的负载容量可能会降低。尤其在流体的粘度小的情况、或轴的旋转速度大的情况下，产生负压的可能性变高。不限于推力箔片轴承，在径向箔片轴承中也同样会产生上述那样的问题。本专利技术的第二目的是在将各个箔片的周向一端部重叠配置在相邻的箔片上的箔片轴承中，防止在轴承间隙中产生负压，避免负载容量的降低。另外，当由图53及图54的箔片轴承支承的轴502旋转时，轴承间隙的流体的压力增高。各个箔片512的顶部箔片部A’通过该流体压力而被按压至其背后的背箔片部B’上。由此，如图55所示，各个箔片512的顶部箔片部A’仿形于背箔片部B’上设置的人字形状的后端512b而弯曲，各个箔片512变形为以背箔片部B’的轴向中央部B1为底且顶部箔片部A’的前端及轴向两端翘起的舟形。这样，通过使各个箔片512变形为舟形，从而流过轴承间隙的流体沿着轴承面而集中在轴向中央部(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种箔片轴承，其具备箔片支架和安装在所述箔片支架上且沿周向排列配置的多个箔片，该箔片轴承在推力方向上对向周向一方相对旋转的轴进行支承，该箔片轴承的特征在于，各个箔片包括：具有轴承面的主体部；以及从所述主体部向外径侧延伸的延伸部，各个箔片的主体部的周向上一方侧的端部重叠配置在相邻的箔片的主体部上，所述多个箔片的延伸部固定在所述箔片支架的同一平面上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.12 JP 2013-256848;2014.01.10 JP 2014-003581.一种箔片轴承，其具备箔片支架和安装在所述箔片支架上且沿周向排列配置的多个箔片，该箔片轴承在推力方向上对向周向一方相对旋转的轴进行支承，该箔片轴承的特征在于，各个箔片包括：具有轴承面的主体部；以及从所述主体部向外径侧延伸的延伸部，各个箔片的主体部的周向上一方侧的端部重叠配置在相邻的箔片的主体部上，所述多个箔片的延伸部固定在所述箔片支架的同一平面上。2.根据权利要求1所述的箔片轴承，其中，所述延伸部从所述主体部朝向外径侧沿向周向上另一方侧倾斜的方向延伸。3.根据权利要求1所述的箔片轴承，其中，所述箔片支架与设置在所述轴上的推力环在轴向上对置，各个箔片的包括周向上一方侧的端部的区域构成具有推力轴承面的顶部箔片部，并且各个箔片的包括周向上另一方侧的端部的区域构成从背后对相邻的箔片的所述顶部箔片部进行支承的背箔片部，与所述轴的相对旋转相伴而在所述推力轴承面与所述推力环的端面之间形成有推力轴承间隙，在各个箔片的所述顶部箔片部中，在包括该顶部箔片部的周向上一方侧的端部的区域与所述推力环的端面之间形成有所述推力轴承间隙的小间隙部，在各个箔片的所述顶部箔片部中，在包括该顶部箔片部的周向上另一方侧的端部的区域与所述推力环的端面之间形成有所述推力轴承间隙的大间隙部，在所述箔片轴承上设置有将所述箔片与所述箔片支架之间的空间和所述大间隙部连通的连通路。4.根据权利要求3所述的箔片轴承，其中，在各个箔片上形成有切口，由该切口构成所述连通路。5.根据权利要求1所述的箔片轴承，其中，各个箔片的包括周向上一方侧的端部的区域构成具有推力轴承面的顶部箔片部，并且各个箔片的包括周向上另一方侧的端部的区域构成从背后对相邻的箔片的所述顶部箔片部进行支承的背箔片部，各个箔片的周向上另一方侧的端部具有从半径方向两端侧朝向半径方向中央侧而向周向上一方侧倾斜的一对倾斜部，在各个箔片的所述背箔片部的半径方向中间部设置有脆弱部，所述脆弱部与所述背箔片部的半径方向两侧的区域相比相对于压缩应力的强度更低。6.根据权利要求5所述的箔片轴承，其中，通过在所述背箔片部上形成沿周向延伸的狭缝来构成所述脆弱部。7.一种箔片轴承，其具备箔片支架和安装在所述箔片支架的内周面上且沿周向排列配置的多个箔片，该箔片轴承在径向方向上对向周向一方相对旋转的轴进行支承，该箔片轴承的特征在于，各个箔片包括：具有轴承面的主体部；以及从所述主体部向轴向一方侧延伸的延伸部，各个箔片的主体部的周向上一方侧的端部重叠配置在相邻的箔片的主体部上，所述多个箔片的延伸部固定在所述箔片支架的同一圆筒面上。8.根据权利要求7所述的箔片轴承，其中，所述延伸部从所述主体部朝向轴向一方侧沿向周向上另一方侧倾斜的方向延伸。9.根据权利要求7所述的箔片轴承，其中，各个箔片的包括周向上一方侧的端部的区域构成具有径向轴承面的顶部箔片部...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉野真人，藤原宏树，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP