特開 2024-144948 フォイル軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024144948

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】フォイル軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 27/02 20060101AFI20241004BHJP

【ＦＩ】

F16C27/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023057142

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】篠田 史也

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 文博

(72)【発明者】

【氏名】中根 健太

(72)【発明者】

【氏名】岩切 雄二

(72)【発明者】

【氏名】山田 智久

(72)【発明者】

【氏名】近藤 靖裕

(72)【発明者】

【氏名】服部 治博

【テーマコード（参考）】

3J012

【Ｆターム（参考）】

3J012AB20

3J012BB01

3J012CB05

3J012DB05

3J012EB10

3J012GB10

(57)【要約】

【課題】第１支持部及び第２支持部の各々について信頼性の低下を抑制できるフォイル軸受を提供すること。
【解決手段】フォイル軸受１０において、バンプフォイル４０は、回転体からの荷重が高まると、トップフォイル３０の外周面３０ａに接触する第１支持部５０、及びハウジング２０の内周面２０ａに接触する第２支持部６０のいずれか一方の数が増加した後に他方の数が増加するように変形する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転体が挿通される挿通孔が形成されたハウジングと、
前記回転体に対向する軸受面を備える薄板状のトップフォイルと、
前記トップフォイルの外周面に接触する第１支持部、前記ハウジングの内周面に接触する第２支持部、及び前記第１支持部と前記第２支持部とが前記回転体の回転方向に沿って交互に配置されるように連結する連結部を備え、前記第１支持部及び前記第２支持部が前記回転方向に伸長することで前記トップフォイルを弾性的に支持する薄板状のバンプフォイルと、を備え、
前記バンプフォイルは、前記回転体からの荷重が高まると、前記トップフォイルの外周面に接触する前記第１支持部の数と、前記ハウジングの内周面に接触する前記第２支持部の数とが増加するように変形するフォイル軸受であって、
前記バンプフォイルは、前記回転体からの荷重が高まると、前記トップフォイルの外周面に接触する前記第１支持部、及び前記ハウジングの内周面に接触する前記第２支持部のいずれか一方の数が増加した後に他方の数が増加するように変形することを特徴とするフォイル軸受。

【請求項2】

前記バンプフォイルは、縮径するように前記ハウジングと前記トップフォイルとの間に円弧状に配置され、前記回転体からの荷重が高まると、前記連結部の前記第１支持部側の一端が前記第２支持部となり、前記連結部の前記第２支持部側の他端が前記第１支持部となり、
前記連結部の他端が前記トップフォイルの外周面に接触した後に、前記連結部の一端が前記ハウジングの内周面に接触する請求項１に記載のフォイル軸受。

【請求項3】

前記バンプフォイルは、前記連結部の一端から前記第１支持部までの前記回転体の径方向の高さが、前記連結部の他端から前記第２支持部までの前記回転体の前記径方向の高さよりも低くなるように配置されている請求項２に記載のフォイル軸受。

【請求項4】

前記連結部の一端は、前記第１支持部にかけて円弧状に屈曲し、
前記連結部の他端は、前記第２支持部にかけて円弧状に屈曲し、
前記バンプフォイルは、前記連結部の一端の円弧半径が前記連結部の他端の円弧半径よりも大きくなるように配置されている請求項２に記載のフォイル軸受。

【請求項5】

前記バンプフォイルは、拡径するように前記ハウジングと前記トップフォイルとの間に円弧状に配置され、前記回転体からの荷重が高まると、前記連結部の前記第１支持部側の一端が前記第２支持部となり、前記連結部の前記第２支持部側の他端が前記第１支持部となり、
前記連結部の一端が前記ハウジングの内周面に接触した後に、前記連結部の他端が前記トップフォイルの外周面に接触する請求項１に記載のフォイル軸受。

【請求項6】

前記バンプフォイルは、前記連結部の他端から前記第２支持部までの前記回転体の径方向の高さが、前記連結部の一端から前記第１支持部までの前記回転体の前記径方向の高さよりも低くなるように配置されている請求項５に記載のフォイル軸受。

【請求項7】

前記連結部の一端は、前記第１支持部にかけて円弧状に屈曲し、
前記連結部の他端は、前記第２支持部にかけて円弧状に屈曲し、
前記バンプフォイルは、前記連結部の他端の円弧半径が前記連結部の一端の円弧半径よりも大きくなるように配置されている請求項５に記載のフォイル軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フォイル軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

フォイル軸受は、回転軸をラジアル方向に支持する。フォイル軸受は、ハウジングと、トップフォイルと、バンプフォイルと、を備える。ハウジングには、回転体が挿通される挿通孔が形成されている。トップフォイルは、回転体に対向するとともに、軸受面を備える薄板状である。バンプフォイルは、薄板状である。バンプフォイルは、ハウジングとトップフォイルとの間に配置されている。

【0003】

バンプフォイルは、トップフォイルの外周面に接触する第１支持部と、ハウジングの内周面に接触する第２支持部と、を備えている。このようなフォイル軸受においては、回転体からの荷重が高まると、トップフォイルの外周面に接触する第１支持部の数と、ハウジングの内周面に接触する第２支持部の数とが同時に増加してトップフォイルを弾性的に支持する（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特公昭５８－０４８７６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

２段バネ構造のバンプフォイルを備えるフォイル軸受においては、荷重を支承することとなる第１支持部及び第２支持部の各々について信頼性の低下の抑制が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記問題点を解決するためのフォイル軸受は、回転体が挿通される挿通孔が形成されたハウジングと、前記回転体に対向する軸受面を備える薄板状のトップフォイルと、前記トップフォイルの外周面に接触する第１支持部、前記ハウジングの内周面に接触する第２支持部、及び前記第１支持部と前記第２支持部とが前記回転体の回転方向に沿って交互に配置されるように連結する連結部を備え、前記第１支持部及び前記第２支持部が前記回転方向に伸長することで前記トップフォイルを弾性的に支持する薄板状のバンプフォイルと、を備え、前記バンプフォイルは、前記回転体からの荷重が高まると、前記トップフォイルの外周面に接触する前記第１支持部の数と、前記ハウジングの内周面に接触する前記第２支持部の数とが増加するように変形するフォイル軸受であって、前記バンプフォイルは、前記回転体からの荷重が高まると、前記トップフォイルの外周面に接触する前記第１支持部、及び前記ハウジングの内周面に接触する前記第２支持部のいずれか一方の数が増加した後に他方の数が増加するように変形することを要旨とする。

【0007】

これによれば、フォイル軸受は、回転体からの荷重が高まると、トップフォイルの外周面に接触する第１支持部、及びハウジングの内周面に接触する第２支持部のうちの一方の数が増加した後、他方の数が増加する。このため、第１支持部及び第２支持部の各々について、荷重を支承する支持部の数を増加させることができる。このため、第１支持部及び第２支持部の各々について、信頼性の低下を抑制できる。

【0008】

フォイル軸受について、前記バンプフォイルは、縮径するように前記ハウジングと前記トップフォイルとの間に円弧状に配置され、前記回転体からの荷重が高まると、前記連結部の前記第１支持部側の一端が前記第２支持部となり、前記連結部の前記第２支持部側の他端が前記第１支持部となり、前記連結部の他端が前記トップフォイルの外周面に接触した後に、前記連結部の一端が前記ハウジングの内周面に接触してもよい。

【0009】

これによれば、バンプフォイルのトップフォイル側の面には圧縮応力が発生するとともにハウジング側の面には引張応力が発生している。また、バンプフォイルに荷重が入力されると、第２支持部のトップフォイル側の面には引張応力が発生するとともに第２支持部のハウジング側の面には圧縮応力が発生する。同時に、バンプフォイルに荷重が入力されると、第１支持部のトップフォイル側の面には圧縮応力が発生するとともに第１支持部のハウジング側の面には引張応力が発生する。つまり、第１支持部のトップフォイル側の面には、バンプフォイルの弾性変形に伴う圧縮応力に加え、荷重の入力に伴う圧縮応力が発生する。同時に、第１支持部のハウジング側の面には、バンプフォイルの弾性変形に伴う引張応力に加え、荷重の入力に伴う引張応力が発生する。

【0010】

このようなバンプフォイルにおいて、回転体からの荷重が高まると、連結部の他端が第１支持部となるため、荷重は、第１支持部だけでなく、連結部の他端側にも支承される。その後、連結部の一端が第２支持部となる。したがって、連結部の両端を利用して荷重を支承できる。

【0011】

このため、連結部の他端を利用して荷重を支承するまで、第１支持部だけで荷重を支承し続ける場合と比べると、第１支持部に発生する応力を低減できる。その結果、バンプフォイルの湾曲に伴って発生する応力と、荷重の入力に伴って発生する応力とが、圧縮方向又は引張方向に一致する第１支持部であっても、その損傷を抑制しやすくなる。

【0012】

フォイル軸受について、前記バンプフォイルは、前記連結部の一端から前記第１支持部までの前記回転体の径方向の高さが、前記連結部の他端から前記第２支持部までの前記回転体の前記径方向の高さよりも低くなるように配置されていてもよい。

【0013】

これによれば、トップフォイルから入力される荷重が高まって連結部の両端が屈曲すると、高さの低い第１支持部側へ屈曲した連結部の他端が、第２支持部側へ屈曲した連結部の一端よりも先にトップフォイルの外周面に接触する。このため、連結部の他端を第１支持部としてトップフォイルに接触させることができる。そして、連結部の他端が第１支持部としてトップフォイルに接触した後、さらに、荷重が高まると、連結部の一端を第２支持部としてハウジングに接触させることができる。

【0014】

フォイル軸受について、前記連結部の一端は、前記第１支持部にかけて円弧状に屈曲し、前記連結部の他端は、前記第２支持部にかけて円弧状に屈曲し、前記バンプフォイルは、前記連結部の一端の円弧半径が前記連結部の他端の円弧半径よりも大きくなるように配置されていてもよい。

【0015】

これによれば、連結部の他端よりも一端の方が屈曲しやすいため、連結部の他端が、連結部の一端よりも先にトップフォイルの外周面に接触する。このため、連結部の他端を第１支持部としてトップフォイルに接触させることができる。そして、連結部の他端が第１支持部としてトップフォイルに接触した後、さらに、荷重が高まると、連結部の一端を第２支持部としてハウジングに接触させることができる。

【0016】

フォイル軸受について、前記バンプフォイルは、拡径するように前記ハウジングと前記トップフォイルとの間に円弧状に配置され、前記回転体からの荷重が高まると、前記連結部の前記第１支持部側の一端が前記第２支持部となり、前記連結部の前記第２支持部側の他端が前記第１支持部となり、前記連結部の一端が前記ハウジングの内周面に接触した後に、前記連結部の他端が前記トップフォイルの外周面に接触してもよい。

【0017】

これによれば、バンプフォイルのトップフォイル側の面には引張応力が発生するとともにハウジング側の面には圧縮応力が発生している。また、バンプフォイルに荷重が入力されると、第１支持部のトップフォイル側の面には圧縮応力が発生するとともに第１支持部のハウジング側の面には引張応力が発生する。同時に、バンプフォイルに荷重が入力されると、第２支持部のトップフォイル側の面には引張応力が発生するとともに第２支持部のハウジング側の面には圧縮応力が発生する。つまり、第２支持部のトップフォイル側の面には、バンプフォイルの弾性変形に伴う引張応力に加え、荷重の入力に伴う引張応力が発生する。同時に、第２支持部のハウジング側の面には、バンプフォイルの弾性変形に伴う圧縮応力に加え、荷重の入力に伴う圧縮応力が発生する。

【0018】

このようなバンプフォイルにおいて、回転体からの荷重が高まると、連結部の一端が第２支持部となるため、荷重は、第２支持部だけでなく、連結部の一端側にも支承される。その後、連結部の他端が第１支持部となる。したがって、連結部の両端を利用して荷重を支承できる。

【0019】

このため、連結部の一端を利用して荷重を支承するまで、第２支持部だけで荷重を支承し続ける場合と比べると、第２支持部に発生する応力を低減できる。その結果、バンプフォイルの湾曲に伴って発生する応力と、荷重の入力に伴って発生する応力とが、圧縮方向又は引張方向に一致する第２支持部であっても、その損傷を抑制しやすくなる。

【0020】

フォイル軸受について、前記バンプフォイルは、前記連結部の他端から前記第２支持部までの前記回転体の径方向の高さが、前記連結部の一端から前記第１持部までの前記回転体の前記径方向の高さよりも低くなるように配置されていてもよい。

【0021】

これによれば、トップフォイルから入力される荷重が高まって連結部の両端が屈曲すると、高さの低い第２支持部側へ屈曲した連結部の一端が、第１支持部側へ屈曲した連結部の他端よりも先にハウジングの内周面に接触する。このため、連結部の一端を第２支持部としてハウジングに接触させることができる。そして、連結部の一端が第２支持部としてハウジングに接触した後、さらに、荷重が高まると、連結部の他端を第１支持部としてトップフォイルに接触させることができる。

【0022】

フォイル軸受について、前記連結部の一端は、前記第１支持部にかけて円弧状に屈曲し、前記連結部の他端は、前記第２支持部にかけて円弧状に屈曲し、前記バンプフォイルは、前記連結部の他端の円弧半径が前記連結部の一端の円弧半径よりも大きくなるように配置されていてもよい。

【0023】

これによれば、連結部の一端よりも他端の方が屈曲しやすいため、連結部の一端が、連結部の他端よりも先にハウジングの内周面に接触する。このため、連結部の一端を第２支持部としてハウジングに接触させることができる。そして、連結部の一端が第２支持部としてハウジングに接触した後、さらに、荷重が高まると、連結部の他端を第１支持部としてトップフォイルに接触させることができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、第１支持部及び第２支持部の各々について信頼性の低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１は、フォイル軸受が搭載された遠心圧縮機を示す概略構成図である。

【図2】図２は、弾性変形する前のバンプフォイルを示す図である。

【図3】図３は、フォイル軸受の断面図である。

【図4】図４は、第１所定値に到達する前のバンプフォイルの部分断面図である。

【図5】図５は、第１所定値に到達したバンプフォイルの部分断面図である。

【図6】図６は、第２所定値に到達したバンプフォイルの部分断面図である。

【図7】図７は、第２実施形態のバンプフォイルの部分断面図である。

【図8】図８は、弾性変形する前のバンプフォイルの断面図である。

【図9】図９は、第３の実施形態のバンプフォイルの部分断面図である。

【図10】図１０は、第１所定値に到達したときのバンプフォイルを示す部分断面図である。

【図11】図１１は、第２所定値に到達したときのバンプフォイルを示す部分断面図である。

【図12】図１２は、第４の実施形態のバンプフォイルを示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

（第１の実施形態）
以下、フォイル軸受を具体化した第１の実施形態を図１～図６にしたがって説明する。なお、本実施形態のフォイル軸受は、遠心圧縮機に搭載されている。

【0027】

＜遠心圧縮機＞
図１に示すように、遠心圧縮機１００は、２つのフォイル軸受１０と、ハウジング１０１と、電動モータ１０２と、回転体１０３と、インペラ１０４と、を備えている。ハウジング１０１には、モータ室１０１ａと、インペラ室１０１ｂとが形成されている。電動モータ１０２は、モータ室１０１ａに収容されている。回転体１０３は、電動モータ１０２の駆動によって回転する回転軸である。回転体１０３は、モータ室１０１ａ及びインペラ室１０１ｂに延在する。インペラ１０４は、回転体１０３に取り付けられている。

【0028】

インペラ１０４は、インペラ室１０１ｂに収容されている。電動モータ１０２、回転体１０３、及びインペラ１０４は、ハウジング１０１に収容されている。電動モータ１０２の駆動により回転体１０３が回転すると、インペラ１０４が回転する。インペラ１０４が回転すると、ハウジング１０１の外部からインペラ室１０１ｂに流体が引き込まれる。インペラ室１０１ｂ内に引き込まれた流体は、インペラ１０４の回転に伴い圧縮される。圧縮された流体は、ハウジング１０１の外部に吐出される。

【0029】

２つのフォイル軸受１０は、回転体１０３をラジアル方向Ｒｄに支持している。ラジアル方向Ｒｄは、回転体１０３の径方向である。２つのフォイル軸受１０は、回転体１０３の軸方向において電動モータ１０２を挟む位置に設けられている。２つのフォイル軸受１０は、ハウジング１０１に固定されている。

【0030】

＜フォイル軸受＞
図３に示すように、フォイル軸受１０は、筒状のハウジング２０と、薄板状のトップフォイル３０と、３つの薄板状のバンプフォイル４０と、を備えている。なお、図３に示すフォイル軸受１０は、回転体１０３が回転していないときの状況を記載している。

【0031】

＜軸受ハウジング＞
ハウジング２０には、回転体１０３が挿通される挿通孔２０ｃが形成されている。ハウジング２０の挿通孔２０ｃには、回転体１０３が挿通されている。以下の説明では、ハウジング２０の軸方向を単に「軸方向Ａ」と記載するとともに、ハウジング２０の周方向を回転体１０３の回転方向として単に「回転方向Ｂ」と記載する。また、ハウジング２０の径方向を単に「径方向Ｃ」と記載する。

【0032】

ハウジング２０は、内周面２０ａを備えている。ハウジング２０の内周面２０ａには、保持溝２０ｂが形成されている。保持溝２０ｂは、内周面２０ａに３つ形成されている。３つの保持溝２０ｂは、回転方向Ｂに等間隔おきに配置されている。保持溝２０ｂは、軸方向Ａに延びている。なお、ハウジング２０を形成する材料は、例えばアルミニウムである。

【0033】

＜トップフォイル＞
トップフォイル３０は、ハウジング２０の内側に配置されている。トップフォイル３０は、回転体１０３に対向する軸受面３０ｂを備えるとともに、トップフォイル３０の板厚方向における軸受面３０ｂの反対面に外周面３０ａを備える。ハウジング２０の内周面２０ａと、トップフォイル３０の外周面３０ａとの間には、空隙Ｋが画定されている。トップフォイル３０は、回転体１０３とハウジング２０との間に配置される薄板状である。トップフォイル３０は、可撓性を有する長尺状の金属板材を湾曲させることにより形成されている。トップフォイル３０は、略円筒状である。トップフォイル３０の軸方向は、軸方向Ａと一致している。トップフォイル３０の軸方向を「軸方向Ａ」と記載する。トップフォイル３０の周方向は、回転方向Ｂと一致している。トップフォイル３０の周方向を「回転方向Ｂ」と記載する。トップフォイル３０の径方向は、径方向Ｃと一致している。トップフォイル３０の径方向を「径方向Ｃ」と記載する。トップフォイル３０は、長尺状の金属板材の長縁を回転方向Ｂに延ばすとともに短縁を軸方向Ａに延ばすように筒状に湾曲させることで形成されている。トップフォイル３０を形成する金属板材は、例えば、ステンレス鋼やインコネル（登録商標）型のニッケル合金により形成されている。すなわち、トップフォイル３０は、ハウジング２０を形成する材料よりも硬度が高い材料により形成されている。

【0034】

トップフォイル３０は、固定端部３１と、自由端部３２と、を備えている。固定端部３１は、トップフォイル３０を形成する金属板材の長辺方向の両端部のうちの一方の端部に位置するとともに、自由端部３２は他方の端部に位置する。固定端部３１は、回転方向Ｂにおけるトップフォイル３０の一方の端部に位置するとともに、自由端部３２は、回転方向Ｂにおけるトップフォイル３０の他方の端部に位置する。固定端部３１は、トップフォイル３０を形成する金属板材を折り曲げることにより形成されている。固定端部３１は、３つの保持溝２０ｂのうちの１つに挿入されている。固定端部３１は、例えばサークリップ等の軸方向抜け止め部材により保持溝２０ｂに固定されている。自由端部３２は、固定端部３１の基端に対して回転方向Ｂで離れた状態で対向している。したがって、トップフォイル３０は、一部が切り欠かれた非環状である。

【0035】

＜バンプフォイル＞
３つのバンプフォイル４０は、ハウジング２０とトップフォイル３０との間の空隙Ｋに配置されている。３つのバンプフォイル４０の各々は、トップフォイル３０よりも径方向Ｃの外側、かつハウジング２０よりも径方向Ｃの内側に配置されている。３つのバンプフォイル４０の各々は、ハウジング２０とトップフォイル３０との間において、トップフォイル３０を弾性的に支持している。３つのバンプフォイル４０は、回転方向Ｂに所定の間隔を空けて配置されている。３つのバンプフォイル４０の各々の板厚は、トップフォイル３０の板厚よりも薄い。つまり、３つのバンプフォイル４０の各々は、薄板状である。

【0036】

３つのバンプフォイル４０の各々は、可撓性を有する長尺状の金属板材４９に第１支持部５０、第２支持部６０及び連結部７０を形成しつつ、略円弧状に弾性変形させることにより形成されている。つまり、３つのバンプフォイル４０の各々は、トップフォイル３０の外周面３０ａに接触する第１支持部５０、ハウジング２０の内周面２０ａに接触する第２支持部６０、及び第１支持部５０と第２支持部６０とが回転体１０３の回転方向Ｂに沿って交互に配置されるように連結する連結部７０を備える。

【0037】

３つのバンプフォイル４０の各々は、回転体１０３の回転方向Ｂへ湾曲するように弾性変形している。金属板材４９は、板厚方向の両面のうちの一方面に第１面４９ａを備えるとともに他方面に第２面４９ｂを備えている。第１面４９ａは、板厚方向の両面のうちハウジング２０側の面である。第２面４９ｂは、板厚方向の両面のうちトップフォイル３０側の面である。

【0038】

バンプフォイル４０の周方向は、回転方向Ｂと一致している。バンプフォイル４０の周方向を「回転方向Ｂ」と記載する。バンプフォイル４０の径方向は、径方向Ｃと一致している。バンプフォイル４０の径方向を「径方向Ｃ」と記載する。金属板材４９の短辺方向は、軸方向Ａに一致している。金属板材４９の長辺方向は、回転方向Ｂに一致している。金属板材４９は、例えば、ステンレス鋼やインコネル型のニッケル合金により形成されている。金属板材４９は、ハウジング２０を形成する材料よりも硬度が高い材料によって形成されている。

【0039】

３つのバンプフォイル４０の各々は、固定端部４１と、自由端部４２と、を備えている。固定端部４１は、金属板材４９の長辺方向の両端部のうちの一方の端部に位置するとともに、自由端部４２は他方の端部に位置する。各バンプフォイル４０の固定端部４１は、各保持溝２０ｂに挿入されている。１つの固定端部４１は、トップフォイル３０の固定端部３１とともに１つの保持溝２０ｂに挿入されている。トップフォイル３０の固定端部３１とともに保持溝２０ｂに挿入された固定端部４１は、例えばサークリップ等の軸方向抜け止め部材によりトップフォイル３０の固定端部３１とともに保持溝２０ｂに固定されている。残り２つの固定端部４１は、残り２つの保持溝２０ｂの各々に例えばサークリップ等の軸方向抜け止め部材により固定されている。回転方向Ｂで隣り合うバンプフォイル４０において、一方のバンプフォイル４０の自由端部４２は、他方のバンプフォイル４０の固定端部４１と所定の間隔を空けて配置されている。なお、固定端部３１，４１の保持溝２０ｂへの固定手段は適宜変更してもよい。

【0040】

３つのバンプフォイル４０は、全て同じ形状であるため、１つのバンプフォイル４０を例に挙げて具体的に説明するとともに、残りの２つのバンプフォイル４０の具体的な説明は省略する。

【0041】

以下の説明では、回転体１０３が回転していないときのバンプフォイル４０について説明する。
バンプフォイル４０は、複数の第１支持部５０と、複数の第２支持部６０と、複数の連結部７０と、複数の第１屈曲部７１と、複数の第２屈曲部７２と、第１端板部８１と、第２端板部８２と、を備えている。

【0042】

複数の第１支持部５０の各々は、トップフォイル３０の外周面３０ａと接触している。複数の第２支持部６０の各々は、ハウジング２０の内周面２０ａと接触している。複数の連結部７０の各々は、第１支持部５０と第２支持部６０とが回転体１０３の回転方向Ｂに沿って交互に配置されるように第１支持部５０と第２支持部６０とを連結する。バンプフォイル４０は、第１支持部５０及び第２支持部６０が、回転体１０３の回転方向Ｂに伸長することでトップフォイル３０を弾性的に支持する。

【0043】

連結部７０は、径方向Ｃに見て長四角形状である。連結部７０を径方向Ｃに見て、長四角の長辺は、軸方向Ａに延びるとともに、長四角の短辺は、回転方向Ｂに延びている。軸方向Ａに見て、連結部７０は、ほぼ回転方向Ｂに延びている。

【0044】

図４に示すように、空隙Ｋにおいて、連結部７０は、径方向Ｃでの中間位置よりもトップフォイル３０の外周面３０ａ寄りに位置している。空隙Ｋにおいて、連結部７０は、径方向Ｃでのハウジング２０の内周面２０ａよりもトップフォイル３０の外周面３０ａ寄りに位置している。連結部７０での第１面４９ａとハウジング２０の内周面２０ａとの間の距離は、距離Ｋ１である。連結部７０での第２面４９ｂとトップフォイル３０の外周面３０ａとの間の距離は、距離Ｋ２である。トップフォイル３０に回転体１０３からの荷重が入力されていないとき、連結部７０における回転方向Ｂでのいずれの位置でも、距離Ｋ１は、距離Ｋ２より長い。

【0045】

複数の第１支持部５０の各々は、連結部７０での第２面４９ｂからトップフォイル３０の外周面３０ａに向けて突出している。複数の第１支持部５０の各々は、一対の連結部７０によって挟まれている。複数の第１支持部５０の各々は、バンプフォイル４０を形成する金属板材４９を折り曲げて形成されている。複数の第１支持部５０の各々は、連結部７０からの突出方向の先端に第１円弧部５０ａを備えている。軸方向Ａに第１支持部５０を見て、第１円弧部５０ａの内面及び外面は円弧状に屈曲している。第１円弧部５０ａは、第１円弧部５０ａでの第２面４９ｂにてトップフォイル３０の外周面３０ａに接触している。

【0046】

複数の第２支持部６０の各々は、連結部７０での第１面４９ａからハウジング２０の内周面２０ａに向けて突出している。複数の第２支持部６０の各々は、一対の連結部７０によって挟まれている。複数の第２支持部６０の各々は、バンプフォイル４０を形成する金属板材４９を折り曲げて形成されている。複数の第２支持部６０の各々は、連結部７０からの突出方向の先端に第２円弧部６０ａを備えている。軸方向Ａに第２支持部６０を見て、第２円弧部６０ａの内面及び外面は円弧状に湾曲している。第２円弧部６０ａは、第２円弧部６０ａでの第１面４９ａにてハウジング２０の内周面２０ａに接触している。

【0047】

複数の連結部７０の各々は、バンプフォイル４０を形成する金属板材４９に第１支持部５０及び第２支持部６０を形成すると、第１支持部５０と第２支持部６０の間に形成される。

【0048】

第１屈曲部７１は、第１支持部５０と連結部７０との境界に設けられるとともに、第２屈曲部７２は、第２支持部６０と連結部７０との境界に設けられている。第１屈曲部７１は、金属板材４９に第１支持部５０を形成するために金属板材４９を折り曲げることによって形成される。第１屈曲部７１は、連結部７０の一端に形成されているとともに、第２屈曲部７２は、連結部７０の他端に形成されている。第１屈曲部７１、つまり連結部７０の一端は、第１支持部５０にかけて円弧状に屈曲している。第２屈曲部７２、つまり連結部７０の他端は、第２支持部６０にかけて円弧状に屈曲している。第１屈曲部７１及び第２屈曲部７２は、トップフォイル３０からの荷重を受けて屈曲することで弾性力を発生させる２段ばね構造である。回転体１０３が回転していない場合、第１屈曲部７１は、ハウジング２０及びトップフォイル３０と非接触であるとともに、第２屈曲部７２はハウジング２０及びトップフォイル３０と非接触である。

【0049】

連結部７０は、第１屈曲部７１側を第２屈曲部７２側よりもハウジング２０に近付けるように傾斜している。つまり、連結部７０は、回転方向Ｂにおいて第１屈曲部７１から第２屈曲部７２に向かうにつれて徐々にトップフォイル３０に近づくように延びている。

【0050】

バンプフォイル４０は、第１境界Ｔ１と、第２境界Ｔ２とを備えている。第１境界Ｔ１は、金属板材４９の第２面４９ｂにおいて、連結部７０と第１支持部５０との境界である。第１境界Ｔ１は、金属板材４９において第１支持部５０を形成するために折り曲げられた箇所である。第２境界Ｔ２は、金属板材４９の第１面４９ａにおいて、連結部７０と第２支持部６０との境界である。第２境界Ｔ２は、金属板材４９において第２支持部６０を形成するために折り曲げられた箇所である。

【0051】

バンプフォイル４０の第１境界Ｔ１を回転方向Ｂに沿って繋いだ仮想線を仮想円Ｆとする。バンプフォイル４０は、弾性変形させた状態で空隙Ｋに配置されている。
図２に示すように、空隙Ｋに配置される前のバンプフォイル４０、つまり、弾性変形させる前のバンプフォイル４０は、軸方向Ａに見た場合、ほぼ平板に近い円弧状である。空隙Ｋに配置される前のバンプフォイル４０の仮想円Ｆの半径は、空隙Ｋに配置させるために弾性変形させた後のバンプフォイル４０の半径よりも大きい。このため、空隙Ｋに配置させるために弾性変形させた後のバンプフォイル４０の円弧の半径は、空隙Ｋに配置される前のバンプフォイル４０の円弧の半径よりも小さい。したがって、空隙Ｋに配置されたバンプフォイル４０は、縮径するようにハウジング２０とトップフォイル３０との間に円弧状に配置されている。

【0052】

図３に示すように、空隙Ｋに配置されたバンプフォイル４０は、弾性変形した状態から原形状への復帰力により、径方向Ｃの外側に向けて付勢されている。バンプフォイル４０の付勢方向Ｎは、トップフォイル３０からハウジング２０に向かう方向である。

【0053】

図４に示すように、空隙Ｋへの配置のために、バンプフォイル４０は縮径されている。このため、矢印Ｙ１に示すように、バンプフォイル４０の第１面４９ａ側には引張応力が発生しているとともに、矢印Ｙ２に示すように、バンプフォイル４０の第２面４９ｂ側には圧縮応力が発生している。

【0054】

第１境界Ｔ１からトップフォイル３０の外周面３０ａまでの径方向Ｃへの寸法は、第１支持部５０の連結部７０からの高さＨ１である。高さＨ１は、連結部７０の一端から第１支持部５０までの回転体１０３の径方向Ｃの高さである。第１支持部５０の高さＨ１は、径方向Ｃにおける第１屈曲部７１から第１支持部５０の先端までの長さである。第２境界Ｔ２からハウジング２０の内周面２０ａまでの径方向Ｃへの寸法は、第２支持部６０の連結部７０からの高さＨ２である。高さＨ２は、連結部７０の他端から第２支持部６０までの回転体１０３の径方向Ｃの高さである。第２支持部６０の高さＨ２は、径方向Ｃにおける第２屈曲部７２から第２支持部６０の先端までの長さである。

【0055】

第１支持部５０の高さＨ１は、第２支持部６０の高さＨ２より低い。言い換えると、第２支持部６０の高さＨ２は、第１支持部５０の高さＨ１より高い。高さＨ１と高さＨ２との関係により、連結部７０は、空隙Ｋにおける径方向Ｃの中間位置よりもトップフォイル３０寄りに位置している。

【0056】

第１支持部５０の高さＨ１と第２支持部６０の高さＨ２との差をΔＨとする。また、第１支持部５０及び第２支持部６０について、荷重を入力させたときの損傷のし難さを安全率とする。第１支持部５０の安全率、及び第２支持部６０の安全率は、高さＨ１，Ｈ２が高いほど低く、高さＨ１，Ｈ２が低いほど高い。また、バンプフォイル４０を湾曲させたときに発生する応力が大きいほど、第１支持部５０及び第２支持部６０の安全率は低くなる。

【0057】

バンプフォイル４０の配置される空隙Ｋの寸法の上限は、トップフォイル３０に荷重が入力されていないときである。つまり、空隙Ｋの上限は予め決まっている。したがって、高さＨ１及び高さＨ２は、バンプフォイル４０の湾曲度合いと、空隙Ｋの上限によって決まる。高さＨ１及び高さＨ２の一方の値が大きくなれば、他方の値は小さくなる。したがって、ΔＨが大きくなるほど、高さの高い支持部の安全率は低くなるとともに、高さの低い支持部の安全率は高くなる。

【0058】

具体的には、第１支持部５０の高さＨ１は、第２支持部６０の高さＨ２より低い。第１支持部５０の高さＨ１が低いほど、第１支持部５０の安全率は高くなる。第１支持部５０の高さＨ１が低くなれば、第２支持部６０の高さＨ２は高くなるため、第２支持部６０の安全率は低くなる。高さＨ１と高さＨ２は、第１支持部５０の安全率と、第２支持部６０の安全率とが同じになるように設定されている。ただし、所望する安全率の範囲内であって、第１支持部５０及び第２支持部６０のいずれも損傷し難いのであれば、第１支持部５０の安全率と、第２支持部６０の安全率とは異なっていてもよい。

【0059】

図３に示すように、第１端板部８１は、バンプフォイル４０の固定端部４１の基端と第２支持部６０との間に設けられている。第２端板部８２は、バンプフォイル４０の自由端部４２と第２支持部６０との間に設けられている。

【0060】

＜トップフォイルの変形及びバンプフォイルの変形＞
遠心圧縮機１００が駆動し始めると、回転体１０３が回転する。回転体１０３の回転数が所定の回転数に到達したとき、回転体１０３とトップフォイル３０との間に流体膜が形成される。この流体膜の動圧によって、回転体１０３がトップフォイル３０に対して浮上する。この流体膜により回転体１０３がトップフォイル３０と非接触である状態でラジアル方向Ｒｄに支持される。

【0061】

回転体１０３が回転して流体膜が形成されると、流体膜によりトップフォイル３０がハウジング２０の径方向Ｃ外側方向に向けて膨らむように弾性変形する。径方向Ｃ外側方向とは、径方向Ｃのうちハウジング２０の軸線から内周面２０ａに向かう方向である。すると、トップフォイル３０におけるハウジング２０の径方向Ｃ外側方向への変位によってトップフォイル３０から第１支持部５０に荷重が入力される。第１支持部５０への荷重の入力に伴い、第２支持部６０にも荷重が入力される。

【0062】

回転体１０３の回転数が所定の回数数から上昇していくと、荷重も上昇していく。荷重が上昇していくことにより、トップフォイル３０がバンプフォイル４０の第１支持部５０をハウジング２０に向けて押圧する。

【0063】

図５に示すように、第１支持部５０が回転方向Ｂに伸長するように弾性変形するとともに、第１屈曲部７１及び第２屈曲部７２が屈曲して、第１屈曲部７１がハウジング２０の内周面２０ａに徐々に近づく。同時に、第２屈曲部７２が屈曲して、第２屈曲部７２がトップフォイル３０の外周面３０ａに徐々に近付いていく。つまり、トップフォイル３０から入力される荷重が高まって連結部７０の両端が屈曲する。

【0064】

このような弾性変形に伴い、第１支持部５０のトップフォイル３０側の面たる第２面４９ｂ側には矢印Ｙ３に示す圧縮応力が発生するとともに、第１支持部５０のハウジング２０側の面たる第１面４９ａ側には矢印Ｙ４に示す引張応力が発生する。同時に、第２支持部６０のトップフォイル３０側の面たる第２面４９ｂ側には矢印Ｙ４に示す引張応力が発生するとともに、第２支持部６０のハウジング２０側の面たる第１面４９ａ側には矢印Ｙ３に示す圧縮応力が発生する。つまり、矢印Ｙ２及び矢印Ｙ３に示すように、第１支持部５０の第２面４９ｂ側には、バンプフォイル４０の弾性変形に伴う圧縮応力に加え、荷重の入力に伴う圧縮応力が発生する。同時に、矢印Ｙ１及び矢印Ｙ４に示すように、第１支持部５０の第１面４９ａ側には、バンプフォイル４０の弾性変形に伴う引張応力に加え、荷重の入力に伴う引張応力が発生する。つまり、第１支持部５０においては、バンプフォイル４０の湾曲に伴って発生する応力と、荷重の入力に伴って発生する応力とが、圧縮方向又は引張方向に一致する。

【0065】

そして、図５に示すように、荷重が第１所定値に到達すると、連結部７０の他端である第２屈曲部７２がトップフォイル３０の外周面３０ａに接触する。つまり、連結部７０の他端である第２屈曲部７２が、第１支持部５０としてトップフォイル３０の外周面３０ａに接触する。荷重が第１所定値に到達するまでは、トップフォイル３０の外周面３０ａとの接触箇所は第１支持部５０のみであったが、荷重が第１所定値に到達すると、トップフォイル３０の外周面３０ａとの接触箇所は、第１支持部５０及び第２屈曲部７２となる。つまり、回転体１０３からの荷重が高まると、トップフォイル３０の外周面３０ａに接触する第１支持部５０の数が増加する。

【0066】

また、荷重が第１所定値に到達すると、荷重は、第１支持部５０及び第２支持部６０だけでなく、第２屈曲部７２にも支承される。このとき、第１屈曲部７１は、ハウジング２０に非接触であるため、第１屈曲部７１には応力集中が発生しない。

【0067】

図６に示すように、荷重がさらに第１所定値を上回って回転体１０３からの荷重が高まると、第１支持部５０及び第２支持部６０は回転方向Ｂに伸長するように弾性変形するとともに、第１屈曲部７１及び第２屈曲部７２の屈曲が進む。そして、荷重が第２所定値に到達すると、第１屈曲部７１がハウジング２０の内周面２０ａに接触する。つまり、連結部７０の一端である第１屈曲部７１が、第２支持部６０としてハウジング２０の内周面２０ａに接触する。その結果、回転体１０３からの荷重が高まると、ハウジング２０の内周面２０ａに接触する第２支持部６０の数が増加する。よって、バンプフォイル４０は、回転体１０３からの荷重が高まると、トップフォイル３０の外周面３０ａに接触する第１支持部５０の数が増加した後に、ハウジング２０の内周面２０ａに接触する第２支持部６０の数が増加するように変形する。これにより、荷重は、第１支持部５０、第２支持部６０、第１屈曲部７１、及び第２屈曲部７２によって支承される。

【0068】

上記第１の実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１－１）フォイル軸受１０は、回転体１０３からの荷重が高まると、荷重が高まる前に比べて、トップフォイル３０の外周面３０ａに接触する第１支持部５０の数が増加する。さらに、フォイル軸受１０は、回転体１０３からの荷重がさらに高まると、ハウジング２０の内周面２０ａに接触する第２支持部６０の数が増加する。このため、第１支持部５０及び第２支持部６０の各々について、荷重を支承できる数が増えるため、信頼性の低下を抑制できる。

【0069】

（１－２）回転体１０３からの荷重が高まると、第２屈曲部７２が第１支持部５０となるため、荷重は、第１支持部５０だけでなく、第２屈曲部７２にも支承される。その後、第１屈曲部７１が第２支持部６０となる。したがって、連結部７０の両端を利用して荷重を支承できる。このため、第２屈曲部７２を利用して荷重を支承するまで、第１支持部５０だけで荷重を支承し続ける場合と比べると、第１支持部５０に発生する応力を低減できる。その結果、バンプフォイル４０の湾曲に伴って発生する応力と、荷重の入力に伴って発生する応力とが、圧縮方向又は引張方向に一致する第１支持部５０であっても、その損傷を抑制しやすくなる。

【0070】

（１－３）第１支持部５０の高さＨ１は、第２支持部６０の高さＨ２よりも低いため、トップフォイル３０から入力される荷重が高まって連結部７０の両端が屈曲すると、高さの低い第１支持部５０側へ屈曲した第２屈曲部７２が、第２支持部６０側へ屈曲した第１屈曲部７１よりも先にトップフォイル３０の外周面３０ａに接触する。このため、第２屈曲部７２を第１支持部５０としてトップフォイル３０に接触させることができる。

【0071】

（１－４）フォイル軸受１０は、３枚のバンプフォイル４０を備え、縮径している。例えば、１枚のバンプフォイル４０だけとする場合と比べて、バンプフォイル４０における自励振動を抑制できる。

【0072】

（１－５）バンプフォイル４０の縮径に伴って発生する応力と、荷重の入力に伴って発生する応力とが、圧縮方向又は引張方向に一致する第１支持部５０であっても、トップフォイル３０の外周面３０ａに接触するタイミングをずらすことができる。これにより、トップフォイル３０の損傷を抑制しやすくなる。

【0073】

（第２の実施形態）
次に、フォイル軸受１０を具体化した第２の実施形態を図７にしたがって説明する。なお、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

【0074】

バンプフォイル４０の付勢方向Ｎは、第１の実施形態と同様に、トップフォイル３０からハウジング２０に向かう方向である。
図７に示すように、ハウジング２０の内周面２０ａと、トップフォイル３０の外周面３０ａとの間の空隙Ｋにおいて、連結部７０は、径方向Ｃでの中間位置に位置している。連結部７０での第１面４９ａとハウジング２０の内周面２０ａとの間の距離は、距離Ｋ１である。連結部７０での第２面４９ｂとトップフォイル３０の外周面３０ａとの間の距離は、距離Ｋ２である。距離Ｋ１と距離Ｋ２は同じである。

【0075】

第１支持部５０の第１円弧部５０ａは、円弧半径ｒ１の円弧である。第２支持部６０の第２円弧部６０ａは、円弧半径ｒ２の円弧である。第２円弧部６０ａの円弧半径ｒ２は、第１円弧部５０ａの円弧半径ｒ１より小さい。このため、荷重が入力されたとき、第２支持部６０は、第１支持部５０よりも回転方向Ｂに広がり難い。

【0076】

回転方向Ｂへの第１支持部５０の寸法は、幅Ｗ１である。第１支持部５０の幅Ｗ１は、回転方向Ｂへの第１支持部５０の両端の第１屈曲部７１同士の間隔である。回転方向Ｂへの第２支持部６０の寸法は、幅Ｗ２である。第２支持部６０の幅Ｗ２は、回転方向Ｂへの第２支持部６０の両端の第２屈曲部７２同士の間隔である。第２支持部６０の円弧半径ｒ２は、第１支持部５０の円弧半径ｒ１より小さいため、幅Ｗ２は、幅Ｗ１より小さい。第１屈曲部７１は、円弧半径ｒ３の円弧である。第２屈曲部７２は、円弧半径ｒ４の円弧である。

【0077】

第１屈曲部７１の円弧半径ｒ３は、第２屈曲部７２の円弧半径ｒ４より大きい。言い換えると、第２屈曲部７２の円弧半径ｒ４は、第１屈曲部７１の円弧半径ｒ３より小さい。このため、荷重が入力されたとき、第１屈曲部７１は、第２屈曲部７２よりも屈曲しやすい。

【0078】

＜トップフォイルの変形及びバンプフォイルの変形＞
荷重が第１所定値未満である場合、第１屈曲部７１はトップフォイル３０の外周面３０ａと非接触であるとともに、第２屈曲部７２はハウジング２０の内周面２０ａに非接触である。

【0079】

第１支持部５０の第１円弧部５０ａの円弧半径１は、第２支持部６０の第２円弧部６０ａの円弧半径２より大きく、かつ、第１屈曲部７１の円弧半径３は、第２屈曲部７２の円弧半径４より大きい。このため、第１支持部５０は、第２支持部６０より弾性変形し易いとともに、第１屈曲部７１は、第２屈曲部７２より屈曲しやすい。このため、荷重が第１所定値に到達すると、第１支持部５０は、第２支持部６０よりも回転方向Ｂへ伸長するように変形するとともに、第１屈曲部７１は、第２屈曲部７２よりも屈曲する。

【0080】

その結果、図５に示すように、荷重が第１所定値に到達すると、第２屈曲部７２がトップフォイル３０の外周面３０ａに接触する。つまり、連結部７０の他端である第２屈曲部７２が、第１支持部５０としてトップフォイル３０の外周面３０ａに接触する。荷重が第１所定値に到達するまでは、トップフォイル３０の外周面３０ａとの接触箇所は第１支持部５０のみであったが、荷重が第１所定値に到達すると、トップフォイル３０の外周面３０ａとの接触箇所は、第１支持部５０及び第２屈曲部７２となる。つまり、回転体１０３からの荷重が高まると、トップフォイル３０の外周面３０ａに接触する第１支持部５０の数が増加する。

【0081】

また、荷重が第１所定値に到達すると、荷重は、第１支持部５０及び第２支持部６０だけでなく、第２屈曲部７２にも支承される。このとき、第１屈曲部７１は、ハウジング２０に非接触であるため、第１屈曲部７１には応力集中が発生しない。

【0082】

荷重がさらに第１所定値を上回って回転体１０３からの荷重が高まると、第１支持部５０及び第２支持部６０は、さらに回転方向Ｂに伸長するように弾性変形するとともに、第１屈曲部７１及び第２屈曲部７２の屈曲が進む。そして、荷重が第２所定値に到達すると、図６に示すように、第１屈曲部７１がハウジング２０の内周面２０ａに接触する。つまり、連結部７０の一端である第１屈曲部７１が、第２支持部６０としてハウジング２０の内周面２０ａに接触する。その結果、回転体１０３からの荷重が高まると、ハウジング２０の内周面２０ａに接触する第２支持部６０の数が増加する。よって、バンプフォイル４０は、回転体１０３からの荷重が高まると、トップフォイル３０の外周面３０ａに接触する第１支持部５０の数が増加した後に、ハウジング２０の内周面２０ａに接触する第２支持部６０の数が増加するように変形する。

【0083】

上記第２の実施形態によれば、第１の実施形態の（１－１）、（１－２）、（１－４）及び（１－５）に記載の効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
（２－１）第１屈曲部７１の円弧半径ｒ３は、第２屈曲部７２の円弧半径ｒ４より大きい。このため、第２屈曲部７２よりも第１屈曲部７１の方が屈曲しやすいため、第２屈曲部７２が、第１屈曲部７１よりも先にトップフォイル３０の外周面３０ａに接触する。このため、第２屈曲部７２を第１支持部５０としてトップフォイル３０に接触させることができる。そして、第２屈曲部７２が第１支持部５０としてトップフォイル３０に接触した後、さらに、荷重が高まると、第１屈曲部７１を第２支持部６０としてハウジング２０に接触させることができる。

【0084】

（第３の実施形態）
次に、フォイル軸受１０を具体化した第３の実施形態を図８～図１１にしたがって説明する。なお、第３の実施形態では、第１の実施形態と同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

【0085】

図８に示すように、空隙Ｋに配置される前のバンプフォイル４０、つまり、弾性変形させる前のバンプフォイル４０は、軸方向Ａに見た場合、円弧状である。空隙Ｋに配置される前のバンプフォイル４０の仮想円Ｆの半径は、空隙Ｋに配置させるために弾性変形させた後のバンプフォイル４０の半径よりも小さい。このため、空隙Ｋに配置させるために弾性変形させた後のバンプフォイル４０の円弧の半径は、空隙Ｋに配置される前のバンプフォイル４０の円弧の半径よりも大きい。したがって、空隙Ｋに配置されたバンプフォイル４０は、拡径するようにハウジング２０とトップフォイル３０との間に円弧状に配置されている。

【0086】

図９に示すように、バンプフォイル４０は、円弧の半径を、空隙Ｋへの配置前より大きくするように湾曲した状態で空隙Ｋに配置されている。空隙Ｋに配置されたバンプフォイル４０は、弾性変形した状態から原形状への復帰力により、径方向Ｃの内側に向けて付勢されている。バンプフォイル４０の付勢方向Ｎは、ハウジング２０からトップフォイル３０に向かう方向である。

【0087】

空隙Ｋへの配置のために、バンプフォイル４０は拡径されている。このため、矢印Ｙ１に示すように、バンプフォイル４０の第２面４９ｂ側には引張応力が発生しているとともに、矢印Ｙ２に示すように、バンプフォイル４０の第１面４９ａ側には圧縮応力が発生している。

【0088】

第１境界Ｔ１からトップフォイル３０の外周面３０ａまでの径方向Ｃへの寸法は、第１支持部５０の連結部７０からの高さＨ１である。高さＨ１は、連結部７０の一端から第１支持部５０までの回転体１０３の径方向Ｃの高さである。第２境界Ｔ２からハウジング２０の内周面２０ａまでの径方向Ｃへの寸法は、第２支持部６０の連結部７０からの高さＨ２である。高さＨ２は、連結部７０の他端から第２支持部６０までの回転体１０３の径方向Ｃの高さである。

【0089】

第１支持部５０の高さＨ１は、第２支持部６０の高さＨ２より高い。言い換えると、第２支持部６０の高さＨ２は、第１支持部５０の高さＨ１より低い。高さＨ１と高さＨ２との関係により、連結部７０は、径方向Ｃの中間位置よりもハウジング２０寄りに位置している。

【0090】

＜トップフォイルの変形及びバンプフォイルの変形＞
回転体１０３の回転数が所定の回数数から上昇していくと、荷重も上昇していく。荷重が上昇していくことにより、トップフォイル３０がバンプフォイル４０の第１支持部５０をハウジング２０に向けて押圧する。

【0091】

図１０に示すように、第１支持部５０及び第２支持部６０が回転方向Ｂに伸長するように弾性変形するとともに、第１屈曲部７１及び第２屈曲部７２が屈曲して、第１屈曲部７１がハウジング２０の内周面２０ａに徐々に近づく。同時に、第２屈曲部７２が屈曲して、第２屈曲部７２がトップフォイル３０の外周面３０ａに徐々に近付いていく。

【0092】

このような弾性変形に伴い、第１支持部５０の第２面４９ｂ側には矢印Ｙ３に示す圧縮応力が発生するとともに第１支持部５０の第１面４９ａ側には矢印Ｙ４に示す引張応力が発生する。同時に、第２支持部６０の第２面４９ｂ側には矢印Ｙ４に示す引張応力が発生するとともに第２支持部６０の第１面４９ａ側には矢印Ｙ３に示す圧縮応力が発生する。つまり、矢印Ｙ１及び矢印Ｙ４に示すように、第２支持部６０の第２面４９ｂ側には、バンプフォイル４０の弾性変形に伴う引張応力に加え、荷重の入力に伴う引張応力が発生する。同時に、第２支持部６０の第１面４９ａ側には、矢印Ｙ２及び矢印Ｙ３に示すように、バンプフォイル４０の弾性変形に伴う圧縮応力に加え、荷重の入力に伴う圧縮応力が発生する。つまり、第２支持部６０においては、バンプフォイル４０の湾曲に伴って発生する応力と、荷重の入力に伴って発生する応力とが、圧縮方向又は引張方向に一致する。

【0093】

そして、図１０に示すように、荷重が第１所定値に到達すると、第１屈曲部７１がハウジング２０の内周面２０ａに接触する。つまり、連結部７０の一端である第１屈曲部７１が、第２支持部６０としてハウジング２０の内周面２０ａに接触する。荷重が第１所定値に到達するまでは、ハウジング２０の内周面２０ａとの接触箇所は第２支持部６０のみであったが、荷重が第１所定値に到達すると、ハウジング２０の内周面２０ａとの接触箇所は、第２支持部６０及び第１屈曲部７１となる。つまり、回転体１０３からの荷重が高まると、ハウジング２０の内周面２０ａに接触する第２支持部６０の数が増加する。

【0094】

また、荷重が第１所定値に到達すると、荷重は、第１支持部５０及び第２支持部６０だけでなく、第１屈曲部７１にも支承される。このとき、第２屈曲部７２は、トップフォイル３０に非接触であるため、第２屈曲部７２には応力集中が発生しない。

【0095】

図１１に示すように、荷重がさらに第１所定値を上回って回転体１０３からの荷重が高まると、第１支持部５０及び第２支持部６０は回転方向Ｂに伸長するように弾性変形するとともに、第１屈曲部７１及び第２屈曲部７２の屈曲が進む。そして、荷重が第２所定値に到達すると、第２屈曲部７２がトップフォイル３０の外周面３０ａに接触する。つまり、連結部７０の他端である第２屈曲部７２が、第１支持部５０としてトップフォイル３０の外周面３０ａに接触する。その結果、回転体１０３からの荷重が高まると、トップフォイル３０の外周面３０ａに接触する第１支持部５０の数が増加する。よって、バンプフォイル４０は、回転体１０３からの荷重が高まると、ハウジング２０の内周面２０ａに接触する第２支持部６０の数が増加した後に、トップフォイル３０の外周面３０ａに接触する第１支持部５０の数が増加するように変形する。これにより、荷重は、第１支持部５０、第２支持部６０、第１屈曲部７１、及び第２屈曲部７２によって支承される。

【0096】

上記第３の実施形態によれば、第１の実施形態の（１－１）及び（１－４）に記載の効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
（３－１）回転体１０３からの荷重が高まると、第１屈曲部７１が第２支持部６０となるため、荷重は、第２支持部６０だけでなく、第１屈曲部７１にも支承される。その後、第２屈曲部７２が第１支持部５０となる。したがって、連結部７０の両端を利用して荷重を支承できる。このため、第１屈曲部７１を利用して荷重を支承するまで、第２支持部６０だけで荷重を支承し続ける場合と比べると、第２支持部６０に発生する応力を低減できる。その結果、バンプフォイル４０の湾曲に伴って発生する応力と、荷重の入力に伴って発生する応力とが、圧縮方向又は引張方向に一致する第２支持部６０であっても、その損傷を抑制しやすくなる。

【0097】

（３－２）第２支持部６０の高さＨ２は、第１支持部５０の高さＨ１よりも低い。トップフォイル３０から入力される荷重が高まって連結部７０の両端が屈曲すると、高さの低い第２支持部６０側へ屈曲した第１屈曲部７１が、第１支持部５０側へ屈曲した第２屈曲部７２よりも先にハウジング２０の内周面２０ａに接触する。このため、第１屈曲部７１を第２支持部６０としてハウジング２０に接触させることができる。そして、第１屈曲部７１が第２支持部６０としてハウジング２０に接触した後、さらに、荷重が高まると、第２屈曲部７２を第１支持部５０としてトップフォイル３０に接触させることができる。

【0098】

（第４の実施形態）
次に、フォイル軸受１０を具体化した第４の実施形態を図１２にしたがって説明する。なお、第４の実施形態では、第３の実施形態と同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。

【0099】

バンプフォイル４０の付勢方向Ｎは、第３の実施形態と同様に、ハウジング２０からトップフォイル３０に向かう方向である。
ハウジング２０の内周面２０ａと、トップフォイル３０の外周面３０ａとの間の空隙Ｋにおいて、連結部７０は、径方向Ｃでの中間位置に位置している。連結部７０での第１面４９ａとハウジング２０の内周面２０ａとの間の距離は、距離Ｋ１である。連結部７０での第２面４９ｂとトップフォイル３０の外周面３０ａとの間の距離は、距離Ｋ２である。距離Ｋ１と距離Ｋ２は同じである。

【0100】

第１支持部５０の第１円弧部５０ａは、円弧半径ｒ１の円弧である。第２支持部６０の第２円弧部６０ａは、円弧半径ｒ２の円弧である。第２円弧部６０ａの円弧半径ｒ２は、第１円弧部５０ａの円弧半径ｒ１より大きい。つまり、第１円弧部５０ａの円弧半径ｒ１は、第２円弧部６０ａの円弧半径ｒ２より小さい。このため、荷重が入力されたとき、第２支持部６０は、第１支持部５０よりも回転方向Ｂに広がりやすい。また、第２支持部６０の幅Ｗ２は、第１支持部５０の幅Ｗ１より大きい。

【0101】

第１屈曲部７１は、円弧半径ｒ３の円弧である。第２屈曲部７２は、円弧半径ｒ４の円弧である。第１屈曲部７１の円弧半径ｒ３は、第２屈曲部７２の円弧半径ｒ４より小さい。このため、荷重が入力されたとき、第２屈曲部７２は、第１屈曲部７１よりも屈曲しやすい。

【0102】

＜トップフォイルの変形及びバンプフォイルの変形＞
荷重が第１所定値未満である場合、第１屈曲部７１はトップフォイル３０の外周面３０ａと非接触であるとともに、第２屈曲部７２はハウジング２０の内周面２０ａに非接触である。

【0103】

第１支持部５０の第１円弧部５０ａの円弧半径ｒ１は、第２支持部６０の第２円弧部６０ａの円弧半径ｒ２より小さく、かつ、第２屈曲部７２の円弧半径ｒ４は、第１屈曲部７１の円弧半径ｒ３より大きい。このため、第２支持部６０は、第１支持部５０より弾性変形し易いとともに、第２屈曲部７２は、第１屈曲部７１より屈曲しやすい。このため、荷重が第１所定値に到達すると、第２支持部６０は、第１支持部５０より回転方向Ｂへ伸長するように変形するとともに、第２屈曲部７２は、第１屈曲部７１よりも屈曲する。

【0104】

その結果、図１０に示すように、荷重が第１所定値に到達すると、第１屈曲部７１がハウジング２０の内周面２０ａに接触する。つまり、連結部７０の一端である第１屈曲部７１が、第２支持部６０としてハウジング２０の内周面２０ａに接触する。荷重が第１所定値に到達するまでは、ハウジング２０の内周面２０ａとの接触箇所は第２支持部６０のみであったが、荷重が第１所定値に到達すると、ハウジング２０の内周面２０ａとの接触箇所は、第２支持部６０及び第１屈曲部７１となる。このため、荷重が第１所定値に到達すると、荷重は、第１支持部５０及び第２支持部６０だけでなく、第１屈曲部７１にも支承される。このとき、第２屈曲部７２は、トップフォイル３０に非接触であるため、第２屈曲部７２には応力集中が発生しない。

【0105】

荷重がさらに第１所定値を上回ると、第１支持部５０及び第２支持部６０は回転方向Ｂに伸長するように弾性変形するとともに、第１屈曲部７１及び第２屈曲部７２の屈曲が進む。そして、図１１に示すように、第２屈曲部７２がトップフォイル３０の外周面３０ａに接触する。その結果、荷重は、第１支持部５０、第２支持部６０、第１屈曲部７１、及び第２屈曲部７２によって支承される。

【0106】

上記第４の実施形態によれば、第１の実施形態の（１－１）、（１－４）及び第３の実施形態の（３－１）に記載の効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
（４－１）第２屈曲部７２の円弧半径ｒ４は、第１屈曲部７１の円弧半径ｒ３より大きい。第１屈曲部７１よりも第２屈曲部７２の方が屈曲しやすいため、第１屈曲部７１が、第２屈曲部７２よりも先にハウジング２０の内周面２０ａに接触する。このため、第１屈曲部７１を第２支持部６０としてハウジング２０に接触させることができる。そして、第１屈曲部７１が第２支持部６０としてハウジング２０に接触した後、さらに、荷重が高まると、第２屈曲部７２を第１支持部５０としてトップフォイル３０に接触させることができる。

【0107】

なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。
○連結部７０は、第１屈曲部７１側を第２屈曲部７２側よりもトップフォイル３０に近付けるように傾斜していなくてもよい。つまり、連結部７０は、傾斜することなく回転方向Ｂに延びていてもよい。

【0108】

○ 第１の実施形態のバンプフォイル４０は、第２支持部６０の第２円弧部６０ａにおける円弧半径ｒ２を、第１支持部５０の第１円弧部５０ａにおける円弧半径ｒ１より小さくしつつ、第２屈曲部７２の円弧半径ｒ４を、第１屈曲部７１の円弧半径ｒ３より小さくしてもよい。

【0109】

○ 第３の実施形態のバンプフォイル４０は、第１支持部５０の第１円弧部５０ａにおける円弧半径ｒ１を、第２支持部６０の第２円弧部６０ａにおける円弧半径ｒ２より小さくしつつ、第１屈曲部７１の円弧半径ｒ３を、第２屈曲部７２の円弧半径ｒ４より小さくしてもよい。

【0110】

○ 各バンプフォイル４０において、第１支持部５０の数及び第２支持部６０の数は適宜変更してもよい。
○ ３つのバンプフォイル４０が採用されたが、１つの略円筒状のバンプフォイル４０を採用してもよい。この場合、ハウジング２０の保持溝２０ｂは、１つのみでよい。なお、第１支持部５０の数及び第２支持部６０の数は、バンプフォイル４０がトップフォイル３０を適切に弾性的に支持できる程度の数に変更する。

【0111】

○ バンプフォイル４０の第１端板部８１及び第２端板部８２は、省略してもよい。
○ フォイル軸受１０は、遠心圧縮機１００の回転体１０３をラジアル方向Ｒｄに支持するもの限らない。フォイル軸受１０の適用先は、適宜変更してもよい。

【符号の説明】

【0112】

Ｃ…径方向、Ｈ１，Ｈ２…高さ、Ｒｄ…ラジアル方向、ｒ１～ｒ４…円弧半径、１０…フォイル軸受、２０…ハウジング、２０ａ…内周面、３０…トップフォイル、３０ａ…外周面、３０ｂ…軸受面、４０…バンプフォイル、５０…第１支持部、６０…第２支持部、７０…連結部、１０３…回転体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】