特許 7476983 スラスト空気軸受

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-22

(45)【発行日】2024-05-01

(54)【発明の名称】スラスト空気軸受

(51)【国際特許分類】

   F16C 27/02 20060101AFI20240423BHJP

   F16C 17/04 20060101ALI20240423BHJP

【ＦＩ】

F16C27/02 A

F16C17/04 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022563648

(86)(22)【出願日】2021-10-19

(86)【国際出願番号】 JP2021038633

(87)【国際公開番号】W WO2022107534

(87)【国際公開日】2022-05-27

【審査請求日】2023-04-26

(31)【優先権主張番号】P 2020191066

(32)【優先日】2020-11-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(74)【代理人】

【識別番号】100133307

【弁理士】

【氏名又は名称】西本 博之

(72)【発明者】

【氏名】迫田 晃司

【審査官】中野 裕之

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５２－１４３３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１３９５７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ ２７／０２

Ｆ１６Ｃ １７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

径方向に張り出すように設けられているスラストカラーを備えた回転軸を支持するスラスト空気軸受であって、
環状に並んで配置されると共に、前記スラストカラーに対面するように配置される複数のフォイルユニットを備え、
前記フォイルユニットは、
トップフォイル部と、
前記トップフォイル部に一体的に設けられると共に、前記トップフォイル部に対して、前記環状を形成する周方向の反対側に配置されたバンプフォイル部と、を備えており、
前記フォイルユニットは、隣接する他の前記フォイルユニットの前記バンプフォイル部上に前記トップフォイル部が重なるように配置されている、スラスト空気軸受。

【請求項2】

前記複数のフォイルユニットが固定された環状のベースプレートと、
前記フォイルユニットを前記ベースプレートに固定しているフォイル固定部と、を更に備え、
前記フォイルユニットは、前記トップフォイル部と前記バンプフォイル部との間に設けられると共に、前記フォイル固定部によって前記ベースプレートに取り付けられる固定受け部を備えている、請求項１記載のスラスト空気軸受。

【請求項3】

前記フォイルユニットは、前記ベースプレートに、着脱自在に取り付けられている、請求項２記載のスラスト空気軸受。

【請求項4】

回転軸を支持するスラスト空気軸受であって、
環状に並んで配置された複数のフォイルユニットと、
前記複数のフォイルユニットが固定された環状のベースプレートと、
前記フォイルユニットを前記ベースプレートに固定しているフォイル固定部と、を備え、
前記フォイルユニットは、
トップフォイル部と、
前記トップフォイル部に一体的に設けられると共に、前記トップフォイル部に対して、前記環状を形成する周方向の反対側に配置されたバンプフォイル部と、
前記トップフォイル部と前記バンプフォイル部との間に設けられると共に、前記フォイル固定部によって前記ベースプレートに取り付けられる固定受け部と、を備えており、
前記フォイルユニットは、隣接する他の前記フォイルユニットの前記バンプフォイル部上に前記トップフォイル部が重なるように配置されており、
前記ベースプレートには、前記固定受け部が収まる位置決め溝が設けられており、
前記位置決め溝は、環状の前記ベースプレートの径方向に延在するように設けられており、
前記固定受け部は、前記位置決め溝に嵌合される嵌合凸部と、前記嵌合凸部の反対側で、前記フォイル固定部が嵌合される受入凹部とを備えている、スラスト空気軸受。

【請求項5】

前記ベースプレートは、外周縁と、前記径方向で前記外周縁とは反対側の内周縁とを備えており、
前記位置決め溝は、前記内周縁に近い内端部から前記外周縁に近い外端部にかけて、前記ベースプレートの周方向の幅が拡がるテーパ状であり、
前記嵌合凸部は、前記位置決め溝に嵌合するテーパ状であり、前記フォイル固定部によって前記位置決め溝に圧着されている、請求項４記載のスラスト空気軸受。

【請求項6】

前記位置決め溝は、底部と、前記底部から立ち上がり、前記周方向で対向する一対の側部と、を備えており、
前記一対の側部は、前記底部から離れるほど、前記周方向の幅が拡がるように傾斜した一対の傾斜面を備えており、
前記嵌合凸部は、前記一対の傾斜面に嵌合するように傾斜すると共に、前記フォイル固定部によって前記傾斜面に圧着されている、請求項５記載のスラスト空気軸受。

【請求項7】

前記位置決め溝は底部を備え、
前記底部と前記嵌合凸部との間には隙間があり、前記隙間は前記径方向に延在している、請求項４～６のいずれか一項記載のスラスト空気軸受。

【請求項8】

前記位置決め溝には、前記嵌合凸部に対して前記周方向に離間して隙間領域を形成する膨らみ部が設けられている、請求項４～７のいずれか一項記載のスラスト空気軸受。

【請求項9】

前記ベースプレートは、外周縁と、前記径方向で前記外周縁とは反対側の内周縁とを備えており、
前記位置決め溝は、前記外周縁で開放された挿入口を備えており、前記嵌合凸部は前記挿入口から挿入可能である、請求項４～８のいずれか一項記載のスラスト空気軸受。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スラスト空気軸受に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、スラスト空気軸受の一例が記載されている。この種のスラスト空気軸受は、スラスト面上に等間隔で配置された複数のバンプフォイルを備え、更にバンプフォイルに重なるように配置されたトップフォイルを備えている。バンプフォイルおよびトップフォイルは、スラスト面に溶接等で個別に固定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開昭６３－１９５４１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来のスラスト空気軸受では、バンプフォイルやトップフォイルを所定位置に正確に位置決めした後で、バンプフォイルやトップフォイルを、それぞれ個別に溶接等する必要があった。したがって、バンプフォイルやトップフォイルの取り付けに熟練を要し、また歩留まりが悪くなる可能性もあり、効率的な製造に不利であった。

【0005】

本開示は、バンプフォイルやトップフォイルを個別に取り付ける場合と比べ、バンプフォイルやトップフォイルの取り付けが容易なスラスト空気軸受を説明する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、回転軸を支持するスラスト空気軸受であって、環状に並んで配置された複数のフォイルユニットを備えている。フォイルユニットは、トップフォイル部と、トップフォイル部に一体的に設けられると共に、トップフォイル部に対して、環状を形成する周方向の反対側に配置されたバンプフォイル部と、を備えている。フォイルユニットは、隣接する他のフォイルユニットのバンプフォイル部上にトップフォイル部が重なるように配置されている。

【発明の効果】

【0007】

本開示のいくつかの態様によれば、バンプフォイル部やトップフォイル部の取り付けが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係るスラスト空気軸受が設置された回転機械の一例を示す断面図である。

【図2】図２は、実施形態に係るスラスト空気軸受の平面図である。

【図3】図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図4】図４は、スラスト空気軸受の一部であり、（ａ）の図はフォイル固定部を示す斜視図であり、（ｂ）の図はフォイルユニットを示す斜視図である。

【図5】図５は、ベースプレートの斜視図である。

【図6】図６は、スラスト空気軸受の一部分を示す分解斜視図である。

【図7】図７は、回転機械に設置されたスラスト空気軸受を示し、（ａ）の図は、スラスト空気軸受の一部分を拡大して示す断面図であり、（ｂ）の図は、（ａ）の図のｂ－ｂ線に沿った断面図である。

【図8】図８は、他の実施形態に係るスラスト空気軸受のベースプレートを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の一例は、回転軸を支持するスラスト空気軸受であって、環状に並んで配置された複数のフォイルユニットを備えている。フォイルユニットは、トップフォイル部と、トップフォイル部に一体的に設けられると共に、トップフォイル部に対して、環状を形成する周方向の反対側に配置されたバンプフォイル部と、を備えている。フォイルユニットは、隣接する他のフォイルユニットのバンプフォイル部上にトップフォイル部が重なるように配置されている。

【0010】

一例において、スラスト空気軸受は、複数のフォイルユニットを備えており、フォイルユニットのトップフォイル部とバンプフォイル部とは一体的に設けられている。つまり、一つのフォイルユニットを取り付けることで、トップフォイル部とバンプフォイル部とを、ずれなく取り付けることができる。また、複数のフォイルユニットを所定位置に並べながら配置することで、全てのトップフォイル部とバンプフォイル部との設置が完了する。その結果として、バンプフォイルやトップフォイルを個別に取り付ける場合と比べ、バンプフォイルやトップフォイルの取り付けが容易になる。

【0011】

いくつかの例において、複数のフォイルユニットが固定された環状のベースプレートと、フォイルユニットをベースプレートに固定しているフォイル固定部と、を更に備えていてもよい。フォイルユニットは、トップフォイル部とバンプフォイル部との間に設けられると共に、フォイル固定部によってベースプレートに取り付けられる固定受け部を備えていてもよい。

【0012】

いくつかの例において、フォイルユニットは、ベースプレートに、着脱自在に取り付けられていてもよい。フォイルユニットに不具合があった場合に、不具合が生じているフォイルユニットをベースプレートから取り外し、新たなフォイルユニットに容易に交換できる。

【0013】

いくつかの例において、ベースプレートには、固定受け部が収まる位置決め溝が設けられており、位置決め溝は、環状のベースプレートの径方向に延在するように設けられていてもよい。固定受け部は、位置決め溝に嵌合される嵌合凸部と、嵌合凸部の反対側で、フォイル固定部が嵌合される受入凹部とを備えていてもよい。複数のフォイルユニットは、周方向に適切に並べて配置する必要がある。フォイルユニットは、位置決め溝に収められた固定受け部によって位置決めされており、位置決め溝は、環状のベースプレートの径方向に延在するように設けられている。その結果、フォイルユニットは、径方向に交差する方向への位置ズレ、例えば、周方向への位置ズレが抑えられる。

【0014】

いくつかの例において、ベースプレートは、外周縁と、径方向で外周縁とは反対側の内周縁とを備えていてもよい。位置決め溝は、内周縁に近い内端部から外周縁に近い外端部にかけて、ベースプレートの周方向の幅が拡がるテーパ状であってもよい。嵌合凸部は、位置決め溝に嵌合するテーパ状であり、フォイル固定部によって位置決め溝に圧着されていてもよい。固定受け部は、径方向でテーパ状の位置決め溝に嵌合される嵌合凸部を備えており、嵌合凸部は、位置決め溝に嵌合するテーパ状である。したがって、嵌合凸部がフォイル固定部によって位置決め溝に圧着される際に、嵌合凸部のテーパ状と位置決め溝のテーパ状との相乗効果によって適切な位置に位置補正が行われ、径方向の位置ズレを抑制できる。

【0015】

いくつかの例において、位置決め溝は、底部と、底部から立ち上がり、周方向で対向する一対の側部と、を備えていてもよい。一対の側部は、底部から離れるほど、周方向の幅が拡がるように傾斜した一対の傾斜面を備えていてもよい。嵌合凸部は、一対の傾斜面に嵌合するように傾斜すると共に、フォイル固定部によって傾斜面に圧着されていてもよい。位置決め溝の傾斜面は、周方向で対向する一対の側部に、それぞれ設けられており、嵌合凸部は、一対の傾斜面に嵌合するように傾斜している。したがって、嵌合凸部がフォイル固定部によって位置決め溝に圧着される際に、嵌合凸部の傾斜と位置決め溝の傾斜面との相乗効果によって適切な位置に位置補正が行われ、周方向の位置ズレを抑制できる。

【0016】

いくつかの例において、位置決め溝は底部を備え、底部と嵌合凸部との間には隙間があり、隙間は径方向に延在していてもよい。この隙間によって空気が通過可能な冷却流路を形成でき、その結果、抜熱機能を発揮させることができる。

【0017】

いくつかの例において、位置決め溝には、嵌合凸部に対して周方向に離間して隙間領域を形成する膨らみ部が設けられていてもよい。嵌合凸部を引き抜く必要がある場合に、隙間領域を形成することで引き抜き易くなる。

【0018】

いくつかの例において、ベースプレートは、外周縁と、径方向で外周縁とは反対側の内周縁とを備えていてもよい。位置決め溝は、外周縁で開放された挿入口を備えており、嵌合凸部は挿入口から挿入可能であってもよい。フォイルユニットは、他のフォイルユニットのバンプフォイル部上にトップフォイル部が重なるように配置する必要がある。上記態様であれば、フォイルユニットの嵌合凸部を、他のフォイルユニットに干渉しない側方から挿入口に挿入して取り付けることができるので、スラスト空気軸受の組み立てが容易になる。

【0019】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0020】

図１は、回転機械１の一例を示しており、例えば、電動ターボチャージャーである。回転機械１は、タービン２とコンプレッサ３とを備えており、タービン２とコンプレッサ３との間に、回転軸６を駆動する電動モータ５を備えている。タービン２は、タービンハウジング２１内に配置されたタービンインペラ２２を備えている。コンプレッサ３は、コンプレッサハウジング３１内に配置されたコンプレッサインペラ３２を備えている。タービンハウジング２１とコンプレッサハウジング３１との間には、電動モータ５のステータ５１が固定されたモータハウジング４が設置されている。

【0021】

コンプレッサインペラ３２の回転軸６には、タービンインペラ２２が固定されている。タービンインペラ２２の回転は、回転軸６を介してコンプレッサインペラ３２に伝わり、電動モータ５と協働してコンプレッサインペラ３２を駆動する。回転軸６には、ステータ５１との協働によって回転軸６の回転を補助するロータ５２が固定されている。回転軸６は、複数の軸受によって回転自在に支持されており、少なくとも一つは本開示の実施形態に係るスラスト空気軸受７である。スラスト空気軸受７によって回転軸６を支持する構造について、説明する。

【0022】

回転軸６は、径方向に張り出すように設けられたスラストカラー６１を備えている。本開示において、スラストカラー６１は、ロータ５２とコンプレッサインペラ３２との間に配置されている。スラストカラー６１は、一対のスラスト空気軸受７の間に、挟まれるように配置されている。スラスト空気軸受７は、スラストカラー６１に対面する軸受面７ａと、軸受面７ａに対して反対側の裏面７ｂとを備えている（図７の（ａ）図参照）。

【0023】

一対のスラスト空気軸受７は、回転軸６の軸線Ｌ方向に並んで配置されている。一対のスラスト空気軸受７同士の間には、スラストカラー６１を収める隙間を形成するためのスペーサ８１が配置されている。一対のスラスト空気軸受７は、スペーサ８１を挟持するような態様で、複数の締結ボルト８２によって一体となるように締結されている。複数の締結ボルト８２は、スラスト空気軸受７の周方向ＣＤに等間隔で設置されている。スラスト空気軸受７は、それぞれ回転軸６を回転自在に支持している。また、一対のスラスト空気軸受７は、協働してスラストカラー６１が軸線Ｌ方向にずれるのを抑制する軸支持構造７０を形成する。

【0024】

以下の説明において、一対のスラスト空気軸受７のうち、例えば、ロータ５２に近い方を第１のスラスト空気軸受７と称し、コンプレッサインペラ３２に近い方を第２のスラスト空気軸受７と称する場合がある。第１のスラスト空気軸受７の裏面７ｂは、モータハウジング４を形成する部材に支持され、所定位置に位置決めされている（図７の（ａ）図参照）。また、第２のスラスト空気軸受７の裏面７ｂは、コンプレッサハウジング３１の一部を形成する部材の一部に支持され、所定位置に位置決めされている。第１のスラスト空気軸受７と第２のスラスト空気軸受７とは、基本的に同一の構造を備えているため、第１のスラスト空気軸受７を代表して説明する。

【0025】

図２、図３及び図６に示されるように、スラスト空気軸受７は、土台となる環状のベースプレート７１と、ベースプレート７１に取り付けられる複数のフォイルユニット９と、フォイルユニット９をベースプレート７１に固定するフォイル固定部１０と、を備えている。ベースプレート７１を基準にして、複数のフォイルユニット９が設置される面は、スラストカラー６１に対面する軸受面７ａとなり、反対側は裏面７ｂとなる。

【0026】

ベースプレート７１は（図５参照）、環状（ドーナツ状）であり、回転軸６が挿通される略円形の中央孔ＣＨを備えている。本開示において、ベースプレート７１の径方向ＲＤとは、回転軸６が中央孔ＣＨに挿通された状態を想定して回転軸６の軸線Ｌを中心とした場合の遠心方向及び遠心方向とは逆方向の双方を意図している。例えば、径方向ＲＤは、軸線Ｌに直交する方向を意図している。また、ベースプレート７１の周方向ＣＤとは、回転軸６が回転する方向を意図している。なお、本開示では、ベースプレート７１の外形が実質的に円形であると想定できる。したがって、ベースプレート７１の径方向ＲＤとは、ベースプレート７１の半径方向と説明することもでき、ベースプレート７１の周方向ＣＤとは、ベースプレート７１の略円形の外形に沿った方向と説明することもできる。

【0027】

ベースプレート７１は、略円形の外形を形成する外周縁７１ａと、径方向ＲＤにおいて外周縁７１ａとは反対側であり、中央孔ＣＨを形成する内周縁７１ｂとを備えている。ベースプレート７１は、径方向ＲＤで二つの領域に分けて把握することができ、例えば、外周縁７１ａを含む環状の外領域７１ｘと、内周縁７１ｂを含む環状の内領域７１ｙとを備えている。この外領域７１ｘと内領域７１ｙとの間には段差が形成されていてもよい。本開示では、軸受面７ａにおいて外領域７１ｘから内領域７１ｙに落ち込む段差が形成されている。ベースプレート７１の外領域７１ｘには、締結ボルト８２（図１参照）が挿通される複数の貫通孔７１ｃが設けられている。ベースプレート７１の内領域７１ｙには、複数のフォイルユニット９が周方向ＣＤに並んで配置される。

【0028】

ベースプレート７１の内領域７１ｙには、フォイルユニット９を位置決めするための複数の位置決め溝７２と、複数の貫通孔７３とが設けられている。貫通孔７３は、ベースプレート７１の裏面７ｂから位置決め溝７２の底部７２ａに抜けるように形成されている。フォイルユニット９を固定する皿ネジ１９（締結部）は、貫通孔７３を挿通する（図３参照）。貫通孔７３の裏面７ｂ側には、皿ネジ１９の頭部１９ａが収まる座ぐり７１ｄが形成されている。皿ネジ１９は、裏面７ｂから貫通孔７３に向けて差し込まれる。

【0029】

フォイルユニット９（図４の（ｂ）図及び図６参照）は、可撓性を有する葉状（板状）である。平面視において、ベースプレート７１の内領域７１ｙは環状（ドーナツ状）である。平面視において、フォイルユニット９は、内領域７１ｙを周方向ＣＤで均等に分割したような形状である。なお、以下の説明において、フォイルユニット９の周方向ＣＤとは、ベースプレート７１に設置された状態を想定して、実質的にベースプレート７１の周方向ＣＤと同じ方向を意図している。フォイルユニット９は、周方向ＣＤの一方側にトップフォイル部９１を備えており、トップフォイル部９１とは反対側にバンプフォイル部９２を備えている。また、トップフォイル部９１とバンプフォイル部９２との間には固定受け部９３が設けられている。固定受け部９３は、トップフォイル部９１とバンプフォイル部９２とを一体的に接続している。

【0030】

固定受け部９３は、トップフォイル部９１およびバンプフォイル部９２に対して突出するように屈曲した嵌合凸部９４を備えている。嵌合凸部９４は、ベースプレート７１の位置決め溝７２に収まるような寸法及び形状を呈する。フォイルユニット９は、嵌合凸部９４を位置決め溝７２に嵌め込むことで、ベースプレート７１の所定位置に位置決めされる。固定受け部９３において、嵌合凸部９４の裏側、つまり、嵌合凸部９４の反対側には、フォイル固定部１０が嵌合される受入凹部９５が形成されている。なお、受入凹部９５の底である底板部９３ｂには、皿ネジ１９の軸部１９ｂが挿通する連結孔９３ａが形成されている。

【0031】

フォイル固定部１０（図４の（ａ）図及び図６参照）は、受入凹部９５に収まるような寸法及び形状であり、実質的に受入凹部９５に嵌合する。フォイル固定部１０には、皿ネジ１９の軸部１９ｂが螺合されるネジ孔１１が形成されている。皿ネジ１９をフォイル固定部１０に螺合して締結することで、フォイル固定部１０は、受入凹部９５に圧着され、位置決め溝７２との間で固定受け部９３を挟持する。

【0032】

図２に示されるように、複数のフォイルユニット９は、ベースプレート７１の内領域７１ｙにおいて、周方向ＣＤに均等に並び、全体として環状の内領域７１ｙの全部または一部を覆うように配置されている。具体的に説明すると、一のフォイルユニット９のトップフォイル部９１は、隣接する他のフォイルユニット９のバンプフォイル部９２の上に重なるように配置されている。本開示では、例えば六枚（複数）のフォイルユニット９を環状に並べて配置している。

【0033】

図３及び図６に示されるように、バンプフォイル部９２は断面視で波状の板部分であり、ベースプレート７１の内領域７１ｙの表面に沿うように配置されている。トップフォイル部９１は、バンプフォイル部９２上に配置されている。トップフォイル部９１は、固定受け部９３に接続された根元部分９１ａよりも、先端部分９１ｂの方がバンプフォイル部９２から離間するように傾斜している。ベースプレート７１に設置された一枚のフォイルユニット９を基準にした場合に、周方向ＣＤにおけるバンプフォイル部９２の位置は、回転軸６の回転方向の前側である。逆に、周方向ＣＤにおけるトップフォイル部９１の位置は回転方向の後側である。

【0034】

次に、図３～図６を参照し、ベースプレート７１の位置決め溝７２、フォイルユニット９の固定受け部９３及びフォイル固定部１０の形状、及び嵌合関係についてさらに詳しく説明する。

【0035】

ベースプレート７１には、フォイルユニット９の設置枚数と同数の複数の位置決め溝７２が設けられている。位置決め溝７２は、環状のベースプレート７１の径方向ＲＤ（遠心方向）に延在するように設けられている。複数の位置決め溝７２は、周方向ＣＤで等間隔に配置されている。位置決め溝７２は、ベースプレート７１の内周縁７１ｂに近い内端部７２ｃと、内端部７２ｃに対して径方向ＲＤで反対側であり、ベースプレート７１の外周縁７１ａに近い外端部７２ｄとを備えている。なお、本開示の内端部７２ｃは、ベースプレート７１の内周縁７１ｂまで達して開放されている。本開示の外端部７２ｄは、ベースプレート７１の内領域７１ｙと外領域７１ｘとの境界まで達している。位置決め溝７２は、平面視した場合に、内端部７２ｃの幅に比べて、外端部７２ｄの幅の方が大きなっており、内端部７２ｃから外端部７２ｄにかけて周方向ＣＤの幅が拡がるテーパ状になっている。

【0036】

位置決め溝７２は、底部７２ａと、底部７２ａから立ち上がる一対の側部７２ｂとを備えている。底部７２ａには、皿ネジ１９の軸部１９ｂが挿通される貫通孔７３が連通されている。一対の側部７２ｂは（図５参照）、ベースプレート７１の周方向ＣＤで対向して設けられており、それぞれ径方向ＲＤに延在して内端部７２ｃと外端部７２ｄとに接続されている。

【0037】

本開示の側部７２ｂは（図３参照）、底部７２ａに対して略垂直に立ち上がっている直壁面７２ｅと、直壁面７２ｅから屈曲し、直壁面７２ｅに対して傾斜して立ち上がっている傾斜面７２ｆとを備えている。傾斜面７２ｆは、内領域７１ｙのバンプフォイル部９２を支持する面に接続されている。一対の傾斜面７２ｆは、互いに対向するように配置されており、一対の傾斜面７２ｆは、底部７２ａから離れるほど、互いの距離が離れるように傾斜している。例えば、一対の傾斜面７２ｆは、底部７２ａから離れるほど、ベースプレート７１の周方向ＣＤの幅が拡がるように傾斜している。

【0038】

フォイルユニット９の固定受け部９３は、トップフォイル部９１及びバンプフォイル部９２から屈曲され、断面視で略台形となるように形成されている。例えば、固定受け部９３は、底板部９３ｂと、一対の側板部９３ｃとを備えている。底板部９３ｂは、位置決め溝７２の底部７２ａに対向している。一対の側板部９３ｃは、底板部９３ｂから屈曲されてトップフォイル部９１及びバンプフォイル部９２に接続されている。一対の側板部９３ｃは、平面視で位置決め溝７２に嵌合するテーパ状を呈する（図６参照）。固定受け部９３を位置決め溝７２に嵌合した際、位置決め溝７２に接する外側の表面部分は嵌合凸部９４であり、反対側である内側の表面部分は受入凹部９５である。

【0039】

底板部９３ｂは、平面視で位置決め溝７２のテーパ状に倣った形状であり、例えば、長さの等しい二つの長辺部と、短辺部とを備えた略二等辺三角形状である。底板部９３ｂの頂角部は、位置決め溝７２の内端部７２ｃに沿うように配置され、短辺部は、位置決め溝７２の外端部７２ｄに沿うように配置される。一対の側板部９３ｃは、底板部９３ｂの二つの長辺部から立設され、底板部９３ｂから離れるほど、互いの距離が離れるように傾斜している。側板部９３ｃの傾斜角度は、位置決め溝７２の傾斜面７２ｆの傾斜角度に実質的に同一である。その結果、側板部９３ｃの外側、つまり、嵌合凸部９４の一部は、位置決め溝７２の傾斜面７２ｆに嵌合するように傾斜している。なお、本開示の底板部９３ｂは、位置決め溝７２の壁面と離隔している。

【0040】

固定受け部９３の受入凹部９５には、フォイル固定部１０が嵌合される。フォイル固定部１０は、平面視で、例えば、略等脚台形状であり、位置決め溝７２の内端部７２ｃに沿うように設置される内端面部１０ａと、外端部７２ｄに沿うように設置される外端面部１０ｂと、長さの等しい一対の側面部１０ｃとを備えている。一対の側面部１０ｃは、平面視で固定受け部９３の一対の側板部９３ｃに倣ったテーパ状であり、一対の側板部９３ｃに沿って当接するように設置される。

【0041】

フォイル固定部１０は、断面視で（図３参照）、例えば、略等脚台形状である。フォイル固定部１０は（図６参照）、固定受け部９３の底板部９３ｂに対面する下面部１０ｄと、下面部１０ｄとは反対側の上面部１０ｅと、一対の側面部１０ｃとを備えている。一対の側面部１０ｃは、下面部１０ｄから離れるほど、幅が拡がるように傾斜している。側面部１０ｃの傾斜角度は、側板部９３ｃの傾斜角度に実質的に同一である。その結果、側面部１０ｃは、側板部９３ｃに嵌合するように傾斜している。

【0042】

図３に示されるように、位置決め溝７２に嵌合凸部９４を嵌合させた際に、位置決め溝７２の底部７２ａと嵌合凸部９４との間には隙間Ｓが生じる。つまり、位置決め溝７２と嵌合凸部９４とは、隙間Ｓが生じる程度の余裕を持たせた寸法で形成されている。その結果、フォイル固定部１０によって嵌合凸部９４を押圧した際に、多少のズレは補正され、嵌合凸部９４を位置決め溝７２の側面部１０ｃに適切に圧着させることができる。

【0043】

また、この隙間Ｓは、ベースプレート７１の内周縁７１ｂから外周縁７１ａにかけて径方向ＲＤに延在している。この隙間Ｓによって空気が通過可能な冷却流路を形成でき、その結果、抜熱機能を発揮させることができる。

【0044】

図２及び図６に示されるように、位置決め溝７２の外端部７２ｄには膨らみ部７２ｇが設けられている。膨らみ部７２ｇは、位置決め溝７２に連通する溝である。膨らみ部７２ｇは、嵌合凸部９４に対して周方向ＣＤに離間するように設けられており、嵌合凸部９４に対して非接触となる隙間領域ＡＲを形成する。嵌合凸部９４を引き抜く必要がある場合に、隙間領域ＡＲに工具等を差し入れることで、嵌合凸部９４を容易に引き抜くことができる。更に、この隙間領域ＡＲと、位置決め溝７２の底部７２ａに形成される隙間Ｓとを連通させて空気が通過可能な冷却流路を形成することにより、抜熱機能を発揮させることができる。なお、本開示では、膨らみ部７２ｇと隙間Ｓが連通している。

【0045】

図６を参照し、ベースプレート７１に対するフォイルユニット９の組み付け方法の一例について説明する。複数のフォイルユニット９は、ベースプレート７１の内領域７１ｙ上で環状に並んで配置される。ここで、複数のフォイルユニット９は、それぞれ固定受け部９３を位置決め溝７２に差し入れて仮置きすることで、フォイルユニット９の向き、周方向ＣＤ及び径方向ＲＤの位置を簡単に合わせることができる。

【0046】

次に、フォイルユニット９の受入凹部９５にフォイル固定部１０を圧入し、合せてベースプレート７１の裏面７ｂから皿ネジ１９を挿入してフォイル固定部１０に螺合させる。皿ネジ１９の締め付けにより、フォイル固定部１０は、フォイルユニット９の受入凹部９５を押し広げるように受入凹部９５に嵌合する。その結果、受入凹部９５の裏側である嵌合凸部９４は位置決め溝７２の傾斜面７２ｆに圧着され、適切に嵌合される。

【0047】

皿ネジ１９及びフォイル固定部１０による全てのフォイルユニット９の締結が完了すると、ベースプレート７１に対するフォイルユニット９の組み付けが完了する。フォイルユニット９の組み付けが完了した一対のスラスト空気軸受７は、スラストカラー６１を挟むようにして回転機械１に設置される。ここで一対のスラスト空気軸受７の裏面７ｂには、それぞれ皿ネジ１９の頭部１９ａが配置されている。第１のスラスト空気軸受７の裏面７ｂ側に存在する皿ネジ１９の頭部１９ａはモータハウジング４によって押さえ込まれるように配置されている（図３及び図７の（ａ）図参照）。また、第２のスラスト空気軸受７の裏面７ｂに存在する皿ネジ１９の頭部１９ａはコンプレッサハウジング３１によって押さえ込まれるように配置されている。その結果、皿ネジ１９が緩んで、フォイルユニット９がベースプレート７１からズレてしまうことを抑止でき、スラスト空気軸受７の軸受機能を安定して維持することができる。

【0048】

次に、図７を参照し、スラスト空気軸受７によって回転軸６を回転自在に支持する作用について説明する。図７の（ａ）図に示されるように、一対のスラスト空気軸受７は、回転軸６に固定されたスラストカラー６１を挟みように配置されており、軸支持構造７０を形成している。静置状態、つまり、回転していない状態において、フォイルユニット９のトップフォイル部９１の先端部分９１ｂは、スラストカラー６１に接触している。

【0049】

図７の（ｂ）図に示されるように、回転軸６の回転に伴って回転すると、トップフォイル部９１には根元部分９１ａ側から空気圧がかかり、くさび効果が生じる。このくさび効果により、トップフォイル部９１の先端部分９１ｂは、スラストカラー６１から離間して保持される。回転軸６が軸線Ｌ方向（スラスト方向）にずれようとすると、スラストカラー６１が一方のトップフォイル部９１に接近する。その結果、トップフォイル部９１は波状のバンプフォイル部９２の緩衝を受けることになるので回転軸６のスラスト方向へのズレは抑止される。

【0050】

上述したスラスト空気軸受７の作用、効果を説明する。スラスト空気軸受７は、複数のフォイルユニット９を備えており、フォイルユニット９のトップフォイル部９１とバンプフォイル部９２とは一体的に設けられている。つまり、一つのフォイルユニット９を取り付けることで、トップフォイル部９１とバンプフォイル部９２とを、ズレなく取り付けることができる。そのため、バンプフォイルやトップフォイルを個別に取り付ける場合と比べ、バンプフォイル部９２やトップフォイル部９１の取り付けが容易となる。そして、複数のフォイルユニット９を所定位置に並べながら配置することで、全てのトップフォイル部９１とバンプフォイル部９２との設置が完了する。

【0051】

また、スラスト空気軸受７のフォイルユニット９は、ベースプレート７１に対して着脱自在である。その結果、フォイルユニット９に不具合があった場合に、不具合が生じているフォイルユニット９をベースプレート７１から取り外し、新たなフォイルユニット９に容易に交換できる。例えば、静置状態において、トップフォイル部９１はバンプフォイル部９２に接触しており、回転軸６が回転すると離間する。つまり、トップフォイル部９１は、バンプフォイル部９２に対する接触、離間を繰り返すため、表面のメッキ等が剥がれてしまう可能性がある。このような場合にスラスト空気軸受７によれば、メンテナンス時に、不具合が生じたフォイルユニット９のみを交換できるので、非常に効率がよい。

【0052】

また、スラスト空気軸受７の位置決め溝７２は、環状のベースプレート７１の径方向ＲＤに延在するように設けられている。固定受け部９３は、位置決め溝７２に嵌合される嵌合凸部９４を備えている。フォイルユニット９は、位置決め溝７２に収められた固定受け部９３によって位置決めされており、位置決め溝７２は、径方向ＲＤに延在するように設けられている。その結果、径方向ＲＤに交差する方向、例えば、周方向ＣＤの位置ズレを抑えることができる。

【0053】

また、フォイルユニット９の固定受け部９３は、径方向ＲＤでテーパ状の位置決め溝７２に嵌合される嵌合凸部９４を備えている。嵌合凸部９４は、位置決め溝７２に嵌合するテーパ状である。したがって、嵌合凸部９４がフォイル固定部１０によって位置決め溝７２に圧着される際に、嵌合凸部９４のテーパ状と位置決め溝７２のテーパ状との相乗効果によって適切な位置に位置補正が行われ、径方向ＲＤの位置ズレを抑止できる。

【0054】

また、位置決め溝７２の傾斜面７２ｆは、周方向ＣＤで対向する一対の側部７２ｂに、それぞれ設けられている。嵌合凸部９４は、一対の傾斜面７２ｆに嵌合するように傾斜している。したがって、嵌合凸部９４がフォイル固定部１０によって位置決め溝７２に圧着される際に、嵌合凸部９４の傾斜と位置決め溝７２の傾斜面７２ｆとの相乗効果によって適切な位置に位置補正が行われ、周方向ＣＤの位置ズレを抑止できる。

【0055】

また、位置決め溝７２の底部７２ａと嵌合凸部９４との間には隙間Ｓがあり、隙間Ｓは径方向ＲＤに延在している。この隙間Ｓによって空気が通過可能な冷却流路を形成でき、その結果、抜熱機能を発揮させることができる。

【0056】

また、位置決め溝７２の外端部７２ｄには隙間領域ＡＲを形成する膨らみ部７２ｇが設けられており、嵌合凸部９４を引き抜く必要がある場合に、隙間領域ＡＲを利用して容易に引き抜くことができる。

【0057】

次に、図８を参照し、本開示の他の実施形態に係るスラスト空気軸受７について説明する。他の実施形態に係るスラスト空気軸受７は、上述の実施形態に係るスラスト空気軸受７と共通の構造や要素を備え、共通の構造や要素によって奏される作用、効果も共通する。具体的には、ベースプレート７１Ａの位置決め溝７２Ａの構造のみが上述のスラスト空気軸受７と異なる。したがって、図８を参照し、他の実施形態に係るスラスト空気軸受７のベースプレート７１Ａを中心に主に相違点を説明し、共通する構造や要素については同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

【0058】

ベースプレート７１Ａは、外周縁７１ａと、径方向ＲＤで外周縁７１ａとは反対側の内周縁７１ｂとを備えている。位置決め溝７２Ａの外端部７２ｄは、ベースプレート７１Ａの外周縁７１ａまで達して開放されており、挿入口７２ｊを形成している。フォイルユニット９の嵌合凸部９４は挿入口７２ｊから挿入可能である。

【0059】

他の実施形態によれば、フォイルユニット９の嵌合凸部９４を、他のフォイルユニット９に干渉しない側方から挿入口７２ｊに挿入して取り付けることができるので、スラスト空気軸受７の組み立てが容易になる。

【0060】

本開示は、上記の実施形態のみに限定されない。例えば、上記の実施形態では、回転機械の一例として電動アシスト型のターボチャージャーに設置されるスラスト空気軸受について説明したが、回転軸を回転自在に支持するスラスト空気軸受に広く適用できる。

【符号の説明】

【0061】

６ 回転軸
７ スラスト空気軸受
７１ ベースプレート
７１Ａ ベースプレート
７２ｊ 挿入口
７１ａ 外周縁
７１ｂ 内周縁
７２ 位置決め溝
７２Ａ 位置決め溝
７２ａ 底部
７２ｃ 内端部
７２ｄ 外端部
７２ｆ 傾斜面
７２ｇ 膨らみ部
９ フォイルユニット
９１ トップフォイル部
９２ バンプフォイル部
９３ 固定受け部
９４ 嵌合凸部
９５ 受入凹部
１０ フォイル固定部
ＡＲ 隙間領域
ＲＤ 径方向
ＣＤ 周方向
Ｓ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】