JP7490041B2 - フォイル軸受 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載したフォイル軸受に関する。

このようなフォイル軸受は特許文献１により公知である。このフォイル軸受は軸受スリーブを有しており、この軸受スリーブ内に少なくとも１つのフォイルが配置されていて、このフォイルは軸受スリーブ内に固定されている。少なくとも１つのフォイルを固定するために、軸受スリーブはその内周壁に、軸受スリーブの縦軸線の方向に延在するＴ字形の複数のウエブを有している。少なくとも１つのフォイルはその周方向端部区分がそれぞれ、Ｔ字形のウエブの１つの下に押し込まれ、次いで隣接し合う２つのウエブ間で周方向に固定されている。Ｔ字形のウエブを有する軸受スリーブの製造は高価である。何故ならば、軸受スリーブはそのためにその内周壁を切削加工しなければならないからである。従ってフォイル軸受の製造も高価である。

欧州特許出願公開第０９２７８３１号明細書

請求項１の特徴を有する本発明によるフォイル軸受は、簡単な形式で少なくとも１つのフォイルの固定が可能である、という利点を有している。凹部または開口の製造は非常に簡単に可能であるので、このようなフィル軸受は安価に製造することができる。

従属請求項に、本発明の好適な実施形態および発展形態が提示されている。

請求項２および請求項３に記載した構成によって、少なくとも１つのフォイルの固定はさらに改善されている。請求項５に従って開口を孔として構成したことによって、軸受スリーブの特に簡単な製造が可能である。何故ならば軸受スリーブはその内周壁を加工する必要がないからである。請求項７乃至９による構成は、少なくとも１つのフォイルを、軸受スリーブの半径方向でも縦軸線の方向でも、確実に固定することを可能にする。

本発明のその他の利点、特徴および詳細は、図面を参照して様々な実施例の詳細が記載されている以下の説明から得られる。

軸受スリーブおよびこの軸受スリーブ内に配置されたフォイルを有するフォイル軸受の横断面図である。 フォイルなしの軸受スリーブの横断面図である。 軸受スリーブの側面図である。 軸受スリーブ内に配置する前のフォイルの初期状態を示す図である。 図４に示したフォイルの変化実施例を示す部分図である。 図４に示したフォイルのさらに別の変化実施例を示す部分図である。

本発明の一実施例を図面に示し、以下の記述において詳しく説明する。

図１乃至図６に、中空円筒形状の軸受スリーブ１２を有するフォイル軸受１０が示されている。軸受スリーブ１２は、軸受リングとも呼ばれ、縦軸線１４を有する概ね直中空円筒形の形態を有している。軸受スリーブ１２内に、フォイル軸受１０の２つのフォイル１６，１８が配置されている。フォイル１６は、ビーム、バンプまたはアンダーフォイルとも呼ばれ、軸受スリーブ１２とフォイル１８との間に配置されており、フォイル１８はトップフォイルまたはオーバーフォイルとも呼ばれる。フォイル軸受１０は、フォイル１８に当接する図示していない軸を回転可能に軸受けするために用いられる。

軸受スリーブ１２はその周壁に、図１乃至図３に示されている開口２０，２２，２４を有しており、これらの開口２０，２２，２４は、軸受スリーブ１２内でフォイル１６，１８を固定するための幾何学的形状を形成している。開口２０，２２，２４は好適な形式で、外側から軸受スリーブ１２内に形成される孔として構成されている。開口２０，２２，２４は、それぞれ直径ｄを有している。

以下では第１の開口２０および第２の開口２２と呼ばれる２つの開口２０，２２は、図３に示されているように、軸受スリーブ１２の縦軸線１４の方向で互いにずらして、縦軸線１４に対して平行にラインＬ上に配置されている。開口２４は、以下では第３の開口２４と呼ばれていて、第１および第２の開口２０，２２に関連して軸受スリーブ１２の周方向でずらして配置されている。第１および第２の開口２０，２２と第３の開口２４との間に、図２に示されているように軸受スリーブ１２の縦軸線１４に関連して角度αが存在する。好適な形式で、第３の開口２４は、軸受スリーブ１２の縦軸線１４の方向で見て第１の開口２０と第２の開口２２との間に配置されていて、特に図３に示されているように第１の開口２０と第２の開口２２との間の少なくとも概ね中央に配置されている。第１の開口２０および第２の開口２２は、軸受スリーブ１２の第１の周方向位置に配置されていて、第３の開口２４は軸受スリーブ１２の第２の周方向位置に配置されている。

貫通開口２０，２２，２４の代わりに、図２で軸受スリーブ１２の下の領域内に破線で示されているように、軸受スリーブ１２の内周壁に凹部１２０，１２２，１２４が設けられていてもよい。しかしながら、これらの凹部１２０，１２２，１２４は、軸受スリーブ１２の内側から設ける必要があり、例えば座繰り穴として形成され得る。

図４では、フォイル１６，１８は、軸受スリーブ１２内に配置する前の展開された状態で示されている。周方向で逆向きの両方の周方向端部区分１６ａ，１８ａおよび１６ｂ，１８ｂに、フォイル１６，１８はそれぞれ少なくとも１つの差し込み舌片２６を有しており、これらの差し込み舌片２６はそれぞれ、軸受スリーブ１２の縦軸線１４の方向で見てフォイル１６，１８の幅Ｂよりも小さい幅ｂを有している。フォイル１６，１８の一方の周方向端部区分１６ａ，１８ａに、縦軸線１４の方向で互いにずらして配置された２つの差し込み舌片２６が設けられていて、フォイル１６，１８の他方の周方向端部区分１６ｂ，１８ｂには１つの差し込み舌片２６が設けられているだけである。フォイルの両方の周方向端部区分に、１つの差し込み舌片２６だけが設けられているか、またはそれぞれ複数の、２つより多くの差し込み舌片２６が設けられていてもよい。

差し込み舌片２６は好適な形式で、これらの差し込み舌片２６がその自由端部に向かって先細りするように、つまりその幅ｂが小さくなるように構成されている。この場合、差し込み舌片２６は、図４に示されているように少なくとも概ね台形に構成されていてよい。選択的に、これらの差し込み舌片２６は、図５に示されているように、概ね三角形または歯形に構成されているか、または図６に示されているように、丸味の付けられた端部を有する概ね長方形に構成されていてもよい。

差し込み舌片２６を備えたフォイル１６，１８は、例えば金属フォイルとして構成されていて、打ち抜き成形によって製造されてよい。２つのフォイル１６，１８の間に、さらに第３のフォイルが配置されていてもよい。

軸受スリーブ１２内にフォイル１６，１８を配置するために、これらのフォイル１６，１８は、軸受スリーブ１２の内径よりも小さい直径に巻かれ、縦軸線１４の方向で軸受スリーブ１２内に挿入される。フォイル１６，１８の周方向端部区分１６ａ，１８ａに設けられた差し込み舌片２６は、軸受スリーブ１２の第１の開口２０若しくは第２の開口２２内に挿入され、フォイル１６，１８の他方の周方向端部区分１６ｂ，１８ｂの差し込み舌片２６は、軸受スリーブ１２の第３の開口２４内に挿入される。この場合、フォイル１６，１８は、軸受スリーブ１２の周方向にばね弾性的に広がり、差し込み舌片２６は開口２０，２２，２４内に引っ掛かり、それによってフォイル１６，１８は、半径方向および縦軸線１４の方向で軸受スリーブ１２内に固定されている。差し込み舌片２６は、縦軸線１４の方向で互いにずらして配置されているので、互いに衝突することがなく、開口２０，２２，２４内に挿入され得る。

開口２０，２２，２４の角度αおよび直径ｄの大きさ、並びに差し込み舌片２６の幅ｂは、開口２０，２２，２４内での差し込み舌片２６の確実な保持およびひいてはフォイル１６，１８の確実な固定を可能にするために、適切に規定されている。

軸は、例えば流体機械の（同様に図示していない）ロータに所属している。流体機械は、例えば燃料電池システム内の空気供給ユニットの一部である。燃料電池システム内の流体機械は例えば圧縮機として構成されている。圧縮機は、好適にはロータの構成部分である圧縮機ホイールを含む。

１０ フォイル軸受
１２ 軸受スリーブ
１４ 縦軸線
１６ フォイル
１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂ 周方向端部区分
１８ フォイル
２０ 第１の開口
２２ 第２の開口
２４ 第３の開口
２６ 差し込み舌片
１２０，１２２，１２４ 凹部
ｄ 直径

Claims (6)

1. 軸受スリーブ（１２）内に配置され、かつこの軸受スリーブ（１２）内で固定されている少なくとも１つのフォイル（１６，１８）を有するフォイル軸受（１０）において、
   前記軸受スリーブ（１２）が、該軸受スリーブ（１２）の周方向で互いにずらして配置された少なくとも２つの開口（２０，２２，２４）を含む少なくとも３つの開口（２０，２２，２４）を有しているか、または前記軸受スリーブ（１２）の内周壁に設けられた少なくとも２つの凹部（１２０，１２２，１２４）を含む少なくとも３つの凹部（１２０，１２２，１２４）を有しており、前記開口または前記凹部内に、少なくとも１つの前記フォイル（１６，１８）の対置する２つの周方向端部区分（１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂ）が係合し、
   少なくとも２つの開口（２０，２２）または凹部（１２０，１２２）が、前記軸受スリーブ（１２）の縦軸線（１４）の方向で互いにずらして配置されていて、
   第１の周方向位置に少なくとも１つの第１の開口（２０）または凹部が設けられていて、前記軸受スリーブ（１２）の前記縦軸線（１４）の方向で前記第１の開口（２０）または前記凹部（１２０）に対してずらして少なくとも１つの第２の開口（２２）または凹部（１２２）が設けられており、第２の周方向位置に少なくとも１つの第３の開口（２４）または凹部（１２４）が設けられていて、これらの開口または凹部が、前記軸受スリーブ（１２）の前記縦軸線（１４）の方向で前記第１および第２の開口（２０，２２）または前記凹部（１２０，１２２）に関連してずらして配置されていることを特徴とする、フォイル軸受。
2. 少なくとも１つの前記第３の開口（２４）または前記凹部（１２４）が、前記軸受スリーブ（１２）の前記縦軸線（１４）の方向で見て、少なくとも１つの前記第１の開口（２０）または前記凹部（１２０）と少なくとも１つの前記第２の開口（２２）または前記凹部（２２）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１記載のフォイル軸受。
3. 少なくとも１つの前記フォイル（１６，１８）の前記周方向端部区分（１６ａ，１６ｂ，１８ａ，１８ｂ）の少なくとも１つが少なくとも１つの差し込み舌片（２６）を有していて、該差し込み舌片（２６）が、前記開口（２０，２２，２４）または前記凹部（１２０，１２２，１２４）の少なくとも１つに係合することを特徴とする、請求項１または２項記載のフォイル軸受。
4. 少なくとも１つの前記差し込み舌片（２６）が、周方向でこの差し込み舌片（２６）の自由端部に向かって先細りしていて、前記フォイル軸受（１）が、オーバーフォイル（４）およびアンダーフォイル（３）を有しており、該アンダーフォイル（３）は、前記オーバーフォイル（４）と前記軸受スリーブ（２）との間に配置されていることを特徴とする、請求項３記載のフォイル軸受。
5. 少なくとも１つの前記差し込み舌片（２６）が、少なくとも概ね台形または三角形または丸味を付けられた端部を有する長方形に形成されていることを特徴とする、請求項４記載のフォイル軸受。
6. 前記フォイル軸受（１０）が、少なくとも１つのオーバーフォイル（１８）およびアンダーフォイル（１６）を有しており、該アンダーフォイル（１６）は、前記オーバーフォイル（１８）と前記軸受スリーブ（１２）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のフォイル軸受。

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