1.本发明涉及一种配置成支撑转子的径向负载的翼型轴颈轴承。
背景技术：
2.翼型轴承是指当转子(或旋转轴)以高速旋转时，借助在邻接转子或轴承盘的箔之间引入作为具有粘度的流体的空气时产生的压力来支撑负载的轴承。
3.此外，在翼型轴承当中，翼型轴颈轴承是指配置成支撑转子的在垂直于转子的方向上施加的径向负载的轴承。
4.如图1所示出，在一般的翼型轴颈轴承中，凸块箔2沿着轴承壳体1的中空部分1a的内周表面1b安装，并且顶部箔3被布置在凸块箔2内部。转子4(或旋转轴)被布置在顶部箔3内部，使得转子可以在顶部箔3的内周表面和转子4的外周表面彼此间隔开的状态下旋转。此外，凸块箔2和顶部箔3均具有基于周向方向的一端，并且一端具有沿着径向方向向外弯曲的弯曲部分。弯曲部分2a和3a被固定地插入到形成在轴承壳体1中的凹槽1c中。因此，在转子停止的状态下，转子与顶部箔的内周表面的下侧进行接触并被支撑在该下侧上。当转子操作并旋转时，转子的下侧与顶部箔之间的空气压力增大，并且转子从顶部箔的内周表面的下侧漂浮并旋转。
5.然而，在一般翼型轴颈轴承中，顶部箔的一端固定到轴承壳体，顶部箔的另一端被配置为自由端，并且该自由端与一侧间隔开。
6.出于此原因，存在的问题在于，当转子以高速旋转时，沿着转子流动的空气的压力在自由端与顶部箔的一侧之间损失，这导致动态不稳定性并降低刚度和阻尼性能。
7.[相关技术文献]
[0008]
[专利文献]
[0009]
jp 2011-169413 a(2011年9月1日)
技术实现要素：
[0010]
技术问题
[0011]
本发明致力于解决上述问题，并且本发明的目的是提供一种翼型轴颈轴承，其能够减小顶部箔与在顶部箔内部旋转的转子之间的间隙，并且防止当布置在顶部箔内部的转子旋转时沿着转子流动的空气的压力在与顶部箔的自由端相邻的部分处损失。
[0012]
技术方案
[0013]
为了实现上述目的，本发明提供了一种翼型轴颈轴承，所述翼型轴颈轴承包括：凸块箔，所述凸块箔设置在轴承壳体内部，形成在周向方向上，并且联接到所述轴承壳体；以及顶部箔，所述顶部箔设置在所述凸块箔内部，形成在所述周向方向上，并且具有基于所述周向方向固定地联接到所述轴承壳体的一端和被配置为自由端的另一端，其中，作为所述顶部箔的所述自由端的所述另一端形成为基于固定到所述轴承壳体的所述一端在所述顶部箔延伸的方向上超过所述一端，使得所述顶部箔的所述另一端布置成在所述周向方向上
与一侧重叠。
[0014]
此外，所述顶部箔可以被设置为两个或更多个顶部箔，所述两个或更多个顶部箔包括外顶部箔和布置在所述外顶部箔内部的内顶部箔，并且所述外顶部箔和所述内顶部箔中的每一者的另一端可以布置成与所述内顶部箔的一侧重叠。
[0015]
此外，基于固定到固定的所述轴承壳体的所述一端，所述外顶部箔和所述内顶部箔延伸的方向可以彼此相同。
[0016]
此外，所述内顶部箔的所述内顶部箔的另一端与所述内顶部箔的一侧重叠的重叠角度范围θi可以大于所述外顶部箔的所述外顶部箔的另一端与所述内顶部箔的一侧重叠的重叠角度范围θo。
[0017]
此外，所述内顶部箔的重叠角度范围θi可以是12至15度，而所述外顶部箔的重叠角度范围θo可以是5至7度。
[0018]
此外，所述外顶部箔的自由端和所述内顶部箔的自由端可以与所述内顶部箔的一侧的内周表面接触并被支撑在所述内周表面上。
[0019]
此外，所述顶部箔的一个固定端可以被布置在所述轴承壳体的下侧处。
[0020]
此外，所述顶部箔的一个固定端可以被布置在所述轴承壳体的上侧处。
[0021]
此外，所述顶部箔可以基于一个固定端在所述周向方向上延伸成超过360度。
[0022]
此外，所述凸块箔和所述顶部箔可以在所述周向方向上被划分成两个或更多个箔，所划分的凸块箔和所划分的顶部箔中的每一者的范围可以小于360度，所划分的凸块箔和所划分的顶部箔中的每一者的一端可以联接到所述轴承壳体，所划分的凸块箔和所划分的顶部箔中的每一者的另一端可以被配置为自由端，并且一个顶部箔的另一端可以布置成与相邻的另一顶部箔的一侧重叠。
[0023]
此外，在所划分的顶部箔当中，一个顶部箔的一个固定端可以被布置在所述轴承壳体的下侧处，而另一顶部箔的一个固定端可以被布置在所述轴承壳体的上侧处。
[0024]
有益效果
[0025]
根据本发明，在配置成支撑转子的径向负载的翼型轴颈轴承中，当通过转子的高速旋转而允许流动的空气穿过与顶部箔的自由端相邻的部分时，防止了当设置在顶部箔内部的转子旋转时沿着转子流动的空气的压力在与顶部箔的自由端相邻的部分处损失。因此，可以提高翼型轴颈轴承的动态稳定性。
[0026]
此外，可以减小顶部箔与在顶部箔内部旋转的转子之间的间隙，这可以提高由翼型轴颈轴承的流体动压实现的刚度和阻尼性能。
[0027]
此外，通过改变顶部箔在周向方向上的长度而无需处理轴承壳体，可以容易地调节转子与顶部箔之间的间隙。
附图说明
[0028]
图1是示出相关技术中的翼型轴颈轴承的截面图。
[0029]
图2和图3是示出根据本发明的第一实施方式的翼型轴颈轴承的截面图和局部放大图。
[0030]
图4a和图4b是示出根据本发明的第一实施方式的翼型轴颈轴承中具有相对短的长度的顶部箔和具有相对长的长度的顶部箔的截面图。
[0031]
图5a和图5b是示出对于根据本发明的第一实施方式的翼型轴颈轴承中的内部间隙的相应减小量(rp值)的相对于转子的转速的x轴方向刚度和y轴方向刚度的曲线图。
[0032]
图6是示出根据本发明的第二实施方式的翼型轴颈轴承的截面图。
[0033]
图7是示出根据本发明的第三实施方式的翼型轴颈轴承的截面图。
具体实施方式
[0034]
在下文中，将参考附图详细描述如上所述配置的本发明的翼型轴颈轴承。
[0035]
《实施方式1》
[0036]
图2和图3是示出根据本发明的第一实施方式的翼型轴颈轴承的截面图和局部放大图。
[0037]
如图所示，根据本发明的第一实施方式的翼型轴颈轴承可以广义地包括轴承壳体100、凸块箔200和顶部箔。
[0038]
轴承壳体100在其中具有中空部分110，该中空部分具有沿着轴向方向穿透的两个相对的表面。键槽120可以形成为与中空部分110连通。键槽120可以在作为轴向方向的纵向方向上连续地形成，并且在轴承壳体100的下侧的内周表面中在径向方向上凹入地形成。
[0039]
凸块箔200被布置在轴承壳体100的中空部分110内部。凸块箔200的基于周向方向的一端具有在径向方向上向外弯曲的弯曲部分，并且该弯曲部分可以被插入并联接到键槽120中。此外，凸块箔200可以布置在周向方向上，同时与轴承壳体100的内周表面紧密接触。凸块箔200可以以具有小厚度的板状形成，并且具有在周向方向上彼此间隔开并且向内凸形地突出的多个弹性凸块210。此外，如图所示，凸块箔200可以被设置为两个或更多个凸块箔200。此外，凸块箔200可以从固定到轴承壳体100的一端逆时针延伸。此外，凸块箔200可以以各种方式形成。
[0040]
顶部箔可以设置在凸块箔200内部并且在周向方向上形成。此外，可以设置一片或更多片顶部箔。在下文中，将描述其中设置两个顶部箔的实施方式。顶部箔可以包括外顶部箔300a和内顶部箔300b。在径向方向上向外弯曲的弯曲部分310a和310b可以基于周向方向被分别设置在外顶部箔300a的一端和内顶部箔300b的一端处。弯曲部分310a和310b可以被插入到键槽120中，使得外顶部箔300a和内顶部箔300b可以被固定。例如，顶部箔键400可以联接到内顶部箔300b的弯曲部分310b，使得内顶部箔300b的弯曲部分310b和顶部箔键400可以被插入并联接到轴承壳体100的键槽120中。此外，连接部分320a和320b可以从外顶部箔300a和内顶部箔300b的弯曲部分310a和310b的上端逆时针延伸，而弄弯部分330a和330b可以从连接部分320a和320b的端部、即右端逆时针延伸。也就是说，外顶部箔300a和内顶部箔300b的延伸的方向可以基于一个固定端彼此相同。在这种情况下，连接部分320a和320b可以形成为从由弄弯部分330a和330b的内周表面限定的延长线顺时针径向向外逐渐远离。此外，例如，弄弯部分330a和330b的内周表面均可以具有圆弧形状。此外，外顶部箔300a和内顶部箔300b中的每一者的基于周向方向的另一端被配置为自由端，使得弄弯部分330a和330b的端部可以被配置为自由端。因此，外顶部箔300a和内顶部箔300b基于弯曲部分310a和310b在周向方向上逆时针延伸同时超过360度。因此，外顶部箔300a和内顶部箔300b中的每一者的作为超过360度的部分的另一端可以布置成在周向方向上与内顶部箔300b的弯曲部分310b和连接部分320b重叠。也就是说，外顶部箔300a和内顶部箔300b均可以具有一端
和另一端在周向方向上以特定角度彼此重叠的区域。外顶部箔300a和内顶部箔300b中的每一者的另一端可以从内顶部箔300b的一端径向向内布置。在这种情况下，外顶部箔300a和内顶部箔300b中的每一者的另一端、即自由端可以从由内顶部箔300b的弄弯部分330b的内周表面限定的延长线径向向外布置。此外，外顶部箔300a和内顶部箔300b中的每一者的另一端的直线外侧可以在没有施加外力的状态下与连接部分320b接触并被支撑在连接部分320b上。也就是说，外顶部箔300a和内顶部箔300b可以以扁平形状来制造或者外顶部箔300a和内顶部箔300b可以被制造成使得凸块箔200的内径大于外顶部箔300a和内顶部箔300b中的每一者的外径，然后，外顶部箔300a和内顶部箔300b可以通过被插入凸块箔200内部而被轧制并组装。在这种情况下，外顶部箔300a和内顶部箔300b通过弹性展开，使得外顶部箔300a和内顶部箔300b的自由端可以与内顶部箔300b的连接部分320b接触并被支撑在该连接部分320b上。此外，如图所示，仅外顶部箔300a和内顶部箔300b的自由端的端部可以与连接部分320b接触。替代地，自由端的部分区域可以与连接部分320b表面接触并被支撑在该连接部分320b上。替代地，尽管未示出，外顶部箔300a和内顶部箔300b中的每一者的另一端可以布置成在没有施加外力的自由状态下与连接部分320b稍微间隔开。在这种情况下，当转子500旋转时，外顶部箔300a和内顶部箔300b中的每一者的自由端可以通过空气压力径向向外弯曲，使得自由端的端部可以与连接部分320b接触并被支撑在该连接部分320b上。
[0041]
此外，转子500可以被插入内顶部箔300b内部，并布置成与内顶部箔300b间隔开。由特氟隆等制成的涂覆膜可以形成在内顶部箔300b的内周表面上，以减小当转子500旋转时由接触引起的摩擦。因此，当转子500在内顶部箔300b内部顺时针以高速旋转时，转子500通过流动空气的压力而漂浮并与内顶部箔300b间隔开，使得转子500可以平稳地旋转。也就是说，转子500的旋转方向可以是与外顶部箔300a和内顶部箔300b基于固定地联接到轴承壳体100的弯曲部分310a和310b延伸的方向相反的方向。
[0042]
因此，根据本发明，当通过转子的高速旋转而允许流动的空气穿过与顶部箔的自由端相邻的部分时，防止了当布置在顶部箔内部的转子旋转时沿着转子流动的空气的压力在与顶部箔的自由端相邻的部分处损失。因此，可以提高翼型轴颈轴承的动态稳定性。此外，可以减小顶部箔与在顶部箔内部旋转的转子之间的间隙，这可以提高由翼型轴颈轴承的流体动压实现的刚度和阻尼性能。
[0043]
此外，内顶部箔的内顶部箔300b的另一端与内顶部箔300b的一侧重叠的重叠角度范围θi可以大于外顶部箔的外顶部箔300a的另一端与内顶部箔300b的一侧重叠的重叠角度范围θo。因此，可以最小化对穿过与外顶部箔300a和内顶部箔300b的自由端相邻的部分的空气的流动的阻碍。
[0044]
此外，内顶部箔的重叠角度范围θi可以是12到15度，而外顶部箔的重叠角度范围θo可以是5到7度。在这种情况下，如果内顶部箔的重叠角度范围θi为20度或更大，则驱动扭矩增大，这在性能方面是不利的。此外，如果外顶部箔的重叠角度范围θo小于5度并且等于0度，则可能发生异常接合，其中，外顶部箔300a通过凸块箔的运动而展开，自由端被径向向外推动并且不与一侧重叠，并且自由端被内顶部箔300b的弯曲部分310b的横向侧卡住。
[0045]
此外，外顶部箔300a和内顶部箔300b中的每一者的一个固定端可以布置在轴承壳体100的下侧处。因此，可以防止空气压力在具有200度的角度的部分处损失，在该部分处，
在当转子500旋转时被施加负载的该部分的空气压力场中产生最大压力。因此，可以阻止在转子的最大速度下的自激振动。
[0046]
图4a和图4b是示出根据本发明的第一实施方式的翼型轴颈轴承中具有相对短的长度的顶部箔和具有相对长的长度的顶部箔的截面图，并且图5a和图5b是示出对于根据本发明的第一实施方式的翼型轴颈轴承中的内部间隙的相应减小量(rp值)的相对于转子的转速的x轴方向刚度和y轴方向刚度的曲线图。
[0047]
参考图4a和图4b，内部间隙可以依据根据本发明的翼型轴颈轴承的外顶部箔300a和内顶部箔300b的长度进行调节。也就是说，当外顶部箔300a和内顶部箔300b的长度如图4b所示出相对较长时，与图4a中的外顶部箔300a和内顶部箔300b的长度相对较短的情况相比，作为转子500与内顶部箔300b之间的距离的内部间隙可以减小。从实验结果可以看出，具有通过增大外顶部箔300a和内顶部箔300b的长度而减小内部间隙的明显效果。内部间隙的减小立即意味着翼型轴颈轴承的刚度和阻尼性能的提高。此外，根据图5a和图5b中的曲线图，rp值是指示内部间隙减小的值的数值。可以看出，根据内部间隙提高x轴方向刚度(kxx)和y轴方向刚度(kyy)的效果随着转子转速的增大而增加。
[0048]
图6是示出根据本发明的第二实施方式的翼型轴颈轴承的截面图。
[0049]
如图所示，在根据本发明的第二实施方式的翼型轴颈轴承中，外顶部箔300a和内顶部箔300b中的每一者的一个固定端可以被布置在轴承壳体100的上侧处。因此，可以防止当转子500旋转时在空气压力场中产生负压的具有20度的角度的部分处的空气压力的不稳定性。因此，可以提高动态稳定性。
[0050]
图7是示出根据本发明的第三实施方式的翼型轴颈轴承的截面图。
[0051]
如图所示，在根据本发明的第三实施方式的翼型轴颈轴承中，凸块箔200以及外顶部箔300a和内顶部箔300b可以在周向方向上被划分成两个或更多个箔。此外，所划分的凸块箔200、所划分的外顶部箔300a和所划分的内顶部箔300b均可以形成在360度的形成角度范围内。所划分的凸块箔200、所划分的外顶部箔300a和所划分的内顶部箔300b中的每一者的一端可以固定到轴承壳体，而所划分的凸块箔200、所划分的外顶部箔300a和所划分的内顶部箔300b中的每一者的另一端可以被配置为自由端。因此，布置在彼此对应的角度范围内的一个凸块箔200、一个外顶部箔300a和一个内顶部箔300b可以限定一组箔。在这种情况下，一组中的外顶部箔300a和内顶部箔300b中的每一者的另一端可以布置成与另一组中的内顶部箔300b的一侧重叠。
[0052]
在这种情况下，一组中的凸块箔200以及外顶部箔300a和内顶部箔300b中的每一者的一个固定端可以被布置在轴承壳体100的上侧处，而另一组中的凸块箔200以及外顶部箔300a和内顶部箔300b中的每一者的一个固定端可以被布置在轴承壳体100的上侧处。因此，本发明的第三实施方式可以具有第一实施方式和第二实施方式的所有效果。
[0053]
本发明不限于上述实施方式，并且应用范围是多样的。当然，在不脱离权利要求书中所要求保护的本发明的主题的情况下，本发明所属领域的任何技术人员可以进行各种修改和实现。
[0054]
[附图标记的描述]
[0055]
100：轴承壳体，110：中空部分，120：键槽
[0056]
200：凸块箔，210：弹性凸块
[0057]
300a：外顶部箔，300b：内顶部箔
[0058]
310a、310b：弯曲部分，320a、320b：连接部分
[0059]
330a、330b：弄弯部分
[0060]
400：顶部箔键，500：转子