本發(fā)明涉及一種徑向箔片空氣軸承(journal foil air bearing)，并且更具體地，涉及這樣一種徑向箔片空氣軸承，其可容易地預(yù)先裝配并模塊化成一個件，在工作場所中可非常方便地在軸承箱上進(jìn)行安裝或拆卸，并可容易地儲存和管理。

背景技術(shù)：

空氣軸承是指通過由于在旋轉(zhuǎn)軸與軸承之間壓縮的空氣的壓力提升旋轉(zhuǎn)軸來支撐負(fù)載的軸承。

在空氣軸承中，當(dāng)與運動表面一起移動的粘性氣體(諸如，空氣)接觸固定表面并被壓縮時，運動表面與固定表面之間的空氣的壓力上升以將運動表面向上提升。

空氣軸承的實例包括用于支撐在旋轉(zhuǎn)軸的縱向方向上施加的負(fù)載的推力空氣軸承和用于支撐在旋轉(zhuǎn)軸的徑向方向上施加的負(fù)載的徑向空氣軸承。

徑向箔片空氣軸承使用薄箔以便更容易形成壓力并在高速下改善動態(tài)穩(wěn)定性，徑向箔片空氣軸承是徑向空氣軸承的類型。

圖13示出了傳統(tǒng)的徑向箔片空氣軸承1。傳統(tǒng)的徑向箔片空氣軸承1包括頂箔2和波箔3，頂箔定位成面對在預(yù)設(shè)旋轉(zhuǎn)方向W上旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸F的外部周向表面并圍繞旋轉(zhuǎn)軸F，波箔是具有波形形狀的彈性可變形構(gòu)件并定位成圍繞頂箔2。頂箔2和波箔3的一個端部焊接至軸承箱S的內(nèi)表面上的焊接部4。

盡管由于部件的數(shù)量相對減少，傳統(tǒng)的徑向箔片空氣軸承1可更容易地執(zhí)行尺寸控制，但傳統(tǒng)的徑向箔片空氣軸承1的問題在于很難在軸承箱S上對傳統(tǒng)的徑向箔片空氣軸承1進(jìn)行安裝或拆卸，并且還很難在工作場所中儲存和管理傳統(tǒng)的徑向箔片空氣軸承1的元件(即，頂箔2和波箔3)。

傳統(tǒng)的徑向箔片空氣軸承1的問題還在于，由于波箔3直接安裝在軸承箱S的內(nèi)部周向表面上并且軸承箱S的內(nèi)部周向表面必須加工成具有特定粗糙度以及尺寸大小，因此必須另外在軸承箱S的內(nèi)部周向表面上執(zhí)行特定過程(諸如，打磨或涂覆)，從而增加總產(chǎn)品成本。

為了解決傳統(tǒng)的徑向箔片空氣軸承1的問題，已提出一種套筒軸承，其中頂箔2和波箔3預(yù)先裝配并在具有金屬環(huán)狀的套筒的內(nèi)部周向表面上進(jìn)行模塊化，并且然后裝配到軸承箱S上。然而，套筒軸承仍具有以下問題，由于增加了套筒，因此必須更精確地管理部件之間的公差。

盡管傳統(tǒng)的徑向箔片空氣軸承1的頂箔2和波箔3固定焊接到軸承箱S的內(nèi)表面上，但可以通過使用各種其他方法中任一種(例如，通過使用鍵或者通過使用螺栓和銷)固定頂箔2和波箔3。然而，這樣的方法具有技術(shù)不確定性、裝配/拆卸過程困難、以及產(chǎn)品成本增加的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

為了解決問題，本發(fā)明提供一種徑向箔片空氣軸承，其可以容易地預(yù)先裝配并模塊化成一個件，在工作場所中可以非常方便地在軸承箱上進(jìn)行安裝或拆卸，并且可容易地儲存和管理。

技術(shù)方案

為了解決問題，根據(jù)本發(fā)明，一種用于支撐在繞中心線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸的徑向方向上施加的負(fù)載的徑向箔片空氣軸承，包括：頂箔，定位成面對旋轉(zhuǎn)軸的外部周向表面并圍繞旋轉(zhuǎn)軸；波箔，是彈性可變形構(gòu)件并定位成圍繞頂箔；以及基箔，定位成圍繞波箔，其中，頂箔的第一端部和波箔的第一端部定位在基箔的第一端部與基箔的第二端部之間，其中，徑向箔片空氣軸承進(jìn)一步包括耦接單元，耦接單元被配置為耦接頂箔的第一端部、波箔的第一端部、基箔的第一端部、以及基箔的第二端部，其中，基箔、波箔、以及頂箔通過耦接單元模塊化為一個件，然后該一個件被安裝。

在基箔的第一端部上可以形成有接收部，接收部中容納頂箔的第一端部、波箔的第一端部、以及基箔的第二端部，其中，耦接單元將容納在接收部中的頂箔的第一端部、波箔的第一端部、以及基箔的第二端部耦接至基箔的接收部。

接收部可以包括通過將基箔的第一端部彎曲成“∩”形狀而形成的接收空間。

頂箔、波箔、以及基箔可以分別包括通過將頂箔的第一端部、波箔的第一端部、以及基箔的第二端部彎曲成“L”形狀而形成的插入部，使得插入部容納在接收部中。

接收部可以在徑向方向上從基箔的外部周向表面突出。

耦接單元可以包括：耦接孔，形成于接收部、容納在接收部中的頂箔的第一端部、波箔的第一端部、以及基箔的第二端部中；以及耦接構(gòu)件，插入耦接孔中以固定頂箔、波箔、以及基箔。

一對耦接孔可以形成為沿著中心線間隔開預(yù)定間隔，并且耦接構(gòu)件的兩端部可以分別插入一對耦接孔中，然后彎曲以經(jīng)受塑性變形，其中耦接構(gòu)件是具有形狀的薄板構(gòu)件。

用于防止裝配或安裝過程中的誤差的裝配方向識別凹槽可以形成于頂箔、波箔、以及基箔中的至少一個中。

頂箔、波箔、以及基箔中的至少一個可具有可通過使用壓力加工而大量生產(chǎn)的形狀。

包括聚四氟乙烯(PTFE)的涂層材料可以施加于頂箔的面對旋轉(zhuǎn)軸的外部周向表面的一個表面上。

本發(fā)明的有益效果

根據(jù)本發(fā)明，由于徑向箔片空氣軸承包括：頂箔，定位成面對旋轉(zhuǎn)軸的外部周向表面并圍繞旋轉(zhuǎn)軸；波箔，是彈性可變形構(gòu)件并定位成圍繞頂箔；以及基箔，定位成圍繞波箔，其中容納有頂箔的第一端部、波箔的第一端部以及基箔的第二端部的接收部形成在基箔的第一端部上，并且徑向箔片空氣軸承包括耦接單元，該耦接單元將容納于接收部中的頂箔的第一端部、波箔的第一端部、基箔的第二端部耦接至基箔的接收部，因此徑向箔片空氣軸承可以容易地預(yù)先裝配并模塊化成一個件，在工作場所中可以非常方便地在軸承箱上進(jìn)行安裝或拆卸，并且可容易儲存和管理。

另外，根據(jù)本發(fā)明，由于基箔可以維持并支撐波箔和頂箔的外觀，并且基箔的內(nèi)部周向表面由光滑的薄板形成并因此具有比軸承箱的內(nèi)部周向表面的那些更好的形狀公差和表面摩擦，因此，即使當(dāng)軸承箱的內(nèi)表面的表面拋光狀態(tài)不良時，與傳統(tǒng)的徑向箔片空氣軸承不同，徑向箔片空氣軸承可以容易地安裝并且徑向箔片空氣軸承的性能可以幾乎不受影響。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的徑向箔片空氣軸承的立體圖。

圖2是圖1的徑向箔片空氣軸承的分解立體圖。

圖3是圖1的徑向箔片空氣軸承的前視圖。

圖4是示出了圖3的徑向箔片空氣軸承的區(qū)域“A”的放大圖。

圖5是圖3的基箔的前視圖。

圖6是圖3的波箔的前視圖。

圖7是圖3的頂箔的前視圖。

圖8是圖5的基箔的部分放大截面圖。

圖9是示出了在安裝圖1的徑向箔片空氣軸承的耦接構(gòu)件之前的狀態(tài)的視圖。

圖10是圖1的耦接構(gòu)件的立體圖。

圖11是示出了安裝圖10的耦接構(gòu)件的狀態(tài)的視圖。

圖12是示出了圖1的徑向箔片空氣軸承安裝在軸承箱上的狀態(tài)的視圖。

圖13是傳統(tǒng)徑向箔片空氣軸承的截面圖。

具體實施方式

下文將參照附圖更充分地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的徑向箔片空氣軸承100的立體圖。圖2是圖1的徑向箔片空氣軸承100的分解立體圖。圖3是圖1的徑向箔片空氣軸承100的前視圖。

參考圖1到圖3，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的徑向箔片空氣軸承100包括基箔(base foil)10、波箔(bump foil)20、頂箔(top foil)30、以及耦接單元，該徑向箔片空氣軸承為用于支撐在繞中心線C旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸F的徑向方向上施加的負(fù)載的徑向箔片空氣軸承。

如圖5中所示的基箔10包括基箔主體11、插入部12、接收部13、以及裝配方向識別凹槽14，其中基箔是通過對軟彈性金屬薄板執(zhí)行壓力加工而制造的圓管構(gòu)件。

在本實施方式中，通過繞中心線C將壓力加工的矩形金屬薄板卷繞成具有“C”形截面的管形狀而形成基箔10。

中空孔H形成于基箔主體11中，基箔主體是沿著中心線C、繞中心線C延伸預(yù)定長度的圓管構(gòu)件。

由于基箔主體11定位成圍繞如下說明的波箔20，因此波箔20容納在基箔主體11的中空孔H中。

如圖8中所示，插入單元12形成在基箔主體11的左端部上。在本實施方式中，通過將基箔主體11的左端部彎曲成“L”形狀并使基箔主體11的左端部向上延伸而形成插入單元12，使得基箔主體11容納在如下在本發(fā)明中說明的接收部13中。

如圖8中所示，沿著中心線C彼此隔開預(yù)定間隔的一對耦接孔121形成于插入部12中。

如圖8中所示，接收部13形成在基箔主體11的右端部上，并包括水平部131、豎直部132、耦接孔133、以及接收空間134。

如圖8中所示，水平部131是通過將基箔主體11的右端部彎曲成“∩”形狀形成的部分的矩形水平上部。

如圖8中所示，從水平部131的兩端豎直向下延伸的一對豎直部132彼此隔開預(yù)定間隔。

如圖2中所示，分別形成在一對豎直部132中的耦接孔133沿著中心線C彼此隔開預(yù)定間隔。

耦接孔133形成為對應(yīng)于形成于插入部12中的耦接孔121。

如圖4所示，當(dāng)基箔主體11的右端部彎曲成“∩”形狀時，接收空間134形成于水平部131的下面，并朝向中心線C敞開。

接收空間134是用于接收頂箔30的插入部32、波箔20的插入部22、以及基箔10的插入部12的空間。

在本實施方式中，如圖12中所示，接收部13在徑向方向上從基箔主體11的外部周向表面突出，使得接收部13插入形成于軸承箱(bearing housing，軸承座)S的內(nèi)部周向表面中的殼體凹槽P中。

如圖1中所示，裝配方向識別凹槽14防止裝配或安裝徑向箔片空氣軸承100時操作者在裝配或安裝過程中的誤差，其中裝配方向識別凹槽是具有形成于基箔10的前端部中的“L”形狀的凹槽。

如圖6所示，波箔20包括波箔主體21、插入部22、耦接孔23、以及裝配方向識別凹槽24，波箔是通過對軟彈性金屬薄板執(zhí)行壓力加工而制造的圓管構(gòu)件。

波箔主體21是沿著中心線C延伸預(yù)定長度的圓管構(gòu)件，并且中空孔H繞中心線C形成于波箔主體21中。

在本實施方式中，通過繞中心線C將壓力加工的矩形金屬薄板卷繞成具有“C”形截面的管形狀而形成波箔主體21。

容納在基箔10的中空孔H中的波箔主體21定位成圍繞頂箔30。

波箔主體21包括具有波形形狀(其中多個脊部和溝部交替連接)的部分，使得波箔主體在中心線C的徑向方向上彈性變形。

如圖6所示，插入部22形成在波箔主體21的右端部上。在本實施方式中，通過將波箔主體21的右端部彎曲成“L”形狀并使波箔主體21的右端部向上延伸形成插入部22，使得插入部22容納在接收部13中，如以下說明的。

如圖2中所示，沿著中心線C彼此隔開預(yù)定間隔的一對耦接孔23形成于插入部22中。

如圖1中所示，裝配方向識別凹槽24防止裝配或安裝徑向箔片空氣軸承100時操作者在裝配或安裝過程中的誤差，裝配方向識別凹槽是具有形成于波箔20的前端部中的“L”形狀的凹槽。

裝配方向識別凹槽24形成為對應(yīng)于裝配方向識別凹槽14并具有與裝配方向識別凹槽14的形狀相同的形狀。

如圖6所示，波箔主體21的左端部是可以自由移動的自由端。

如圖7中所示，頂箔30定位成面對旋轉(zhuǎn)軸F的外部周向表面并包括頂箔主體31、插入部32、耦接孔33、以及裝配方向識別凹槽34，頂箔是通過對軟彈性金屬薄板執(zhí)行壓力加工而制造的圓管構(gòu)件。

基箔10、波箔20、以及頂箔30可以由具有相同的材料但可具有不同的厚度的金屬薄板形成。

頂箔主體31是沿著中心線C延伸預(yù)定長度的圓管構(gòu)件，并且中空孔H繞中心線C形成于頂箔主體31中。

在本實施方式中，通過繞中心線C將壓力加工的矩形金屬薄板卷繞成具有“C”形截面的管形而形成頂箔主體31。

容納在波箔20的中空孔H中的頂箔主體31定位成圍繞旋轉(zhuǎn)軸F。

如圖7所示，插入部32形成在頂箔主體31的左端部上。在本實施方式中，通過將頂箔主體31的左端部彎曲成“L”形狀并使頂箔主體31的左端部向上延伸形成插入部32，使得插入部32容納在接收部13中，如以下說明的。

如圖2中所示，沿著中心線C彼此隔開預(yù)定間隔的一對耦接孔33形成于插入部32中。

如圖1中所示，裝配方向識別凹槽34防止裝配或安裝徑向箔片空氣軸承100時操作者在裝配或安裝過程中的誤差，裝配方向識別凹槽是具有形成于頂箔30的前端部中的“L”形狀的凹槽。

裝配方向識別凹槽34形成為對應(yīng)于裝配方向識別凹槽14和24中的每一個并具有與裝配方向識別凹槽14和24中的每一個相同的形狀。

如圖7所示，頂箔主體31的右端部是可以自由移動的自由端。

包括聚四氟乙烯(PTFE)的涂層材料(未示出)施加于頂箔30的面對旋轉(zhuǎn)軸F的外部周向表面的表面。PTFE還稱為特氟龍(Teflon)。

耦接單元是用于將容納在基箔10的接收部13中的頂箔30的插入部32、波箔20的插入部22、以及基箔10的插入部12耦接至基箔10的接收部13的單元。

在本實施方式中，耦接單元包括耦接孔121、133、23、和33以及耦接構(gòu)件40。

以上已說明了耦接孔121、133、23、和33，并且因此將不再給出對其的說明。

耦接構(gòu)件40被插入耦接孔121、133、23、和33中以固定頂箔30、波箔20、以及基箔10，如圖10中所示，耦接構(gòu)件是具有形狀的薄板構(gòu)件。耦接構(gòu)件40包括主體部41和穿過部42。

具有長帶形的主體部41沿著中心線C定位在豎直部132中的一個的外表面上。

插入耦接孔121、133、23、和33中的穿過部42定位在主體部41的兩端上。

在本實施方式中，通過將主體部41彎曲成形狀形成穿過部42。

如圖9中所示，由于穿過部42插入一對耦接孔133中，并且然后沿著虛擬彎曲線43彎曲，如圖10和圖11所示，因此穿過部42牢固地耦接至接收部13且不與接收部13分離。

穿過部42充分插入耦接孔133中，使得主體部41緊密附接至一對豎直部132中的一個的外表面，并且穿過部42從其余的豎直部132的耦接孔133向外突出，并且然后沿著虛擬彎曲線43彎曲以經(jīng)受塑性變形。

在本實施方式中，由于頂箔30、波箔20、和基箔10被自動切割并通過使用壓力加工彎曲且不用使用焊接工藝，因此頂箔30、波箔20、和基箔10具有可以大量生產(chǎn)的形狀。

現(xiàn)在將說明裝配和安裝如上構(gòu)造的徑向箔片空氣軸承100的方法。

首先，如圖9中所示，在不安裝耦接構(gòu)件40的情況下，裝配基箔10、波箔20、和頂箔30。在這種情況下，如圖4所示，頂箔30定位成面對旋轉(zhuǎn)軸F的外部周向表面，波箔20定位成圍繞頂箔30，并且基箔10定位成圍繞波箔20。

當(dāng)如圖9所示裝配基箔10、波箔20、和頂箔30時，耦接孔121、133、23、和33對齊。

接下來，如圖10所示，當(dāng)具有形狀的耦接構(gòu)件40的穿過部42插入耦接孔133中時，如圖4所示，穿過部42依次穿過一對豎直部132中的右邊豎直部的耦接孔133、波箔20的耦接孔23、頂箔30的耦接孔33、插入部12的耦接孔121、以及一對豎直部132中的左邊豎直部的耦接孔133，并且然后突出預(yù)定長度。

如圖10和圖11所示，當(dāng)穿過部42沿著虛擬彎曲線43彎曲以經(jīng)受塑性變形時，耦接構(gòu)件40牢固地耦接至接收部13且不與接收部13分離，從而完全裝配徑向箔片空氣軸承100。

當(dāng)以這種方式模塊化的徑向箔片空氣軸承100插入包括形成于軸承箱S的內(nèi)部周向表面的上端部中的殼體凹槽P的軸承箱S中時，如圖12所示，則完全安裝徑向箔片空氣軸承100。在這種情況下，操作者通過使用裝配方向識別凹槽14、24、和34可以準(zhǔn)確地確定徑向箔片空氣軸承100的安裝位置和方向，并可以通過沿著中心線C推動徑向箔片空氣軸承100僅將徑向箔片空氣軸承100安裝在軸承箱S上。接收部13容納在殼體凹槽P中。

由于如上構(gòu)造的徑向箔片空氣軸承100包括定位成面對旋轉(zhuǎn)軸F的外部周向表面并圍繞旋轉(zhuǎn)軸F的頂箔30、作為彈性可變形構(gòu)件并定位成圍繞頂箔30的波箔20、以及定位成圍繞波箔20的基箔10，其中容納有頂箔30的第一端部、波箔20的第一端部、以及基箔10的第二端部的接收部13設(shè)置在基箔10的第一端部上，并且徑向箔片空氣軸承100還包括將容納在接收部13中的頂箔30的第一端部、波箔20的第一端部、以及基箔10的第二端部耦接至基箔10的接收部13的耦接單元，因此徑向箔片空氣軸承100可容易地預(yù)先裝配并模塊化成一個件，在工作場所中可以非常方便地在軸承箱S上進(jìn)行安裝或拆卸，并且可容易存儲和管理。

另外，由于基箔10可以維持并支撐波箔20和頂箔30的外觀，并且基箔10的內(nèi)部周向表面由光滑的薄板形成并因此具有比軸承箱S的內(nèi)部周向表面的那些更好的形狀公差和表面摩擦，因此即使當(dāng)軸承箱S的內(nèi)表面的表面處理狀態(tài)不良時，與圖13中軸承箱S的內(nèi)部周向表面直接接觸波箔3的傳統(tǒng)徑向箔片空氣軸承1不同，徑向箔片空氣軸承100也可以容易地安裝并且徑向箔片空氣軸承100的性能可幾乎不受影響。

由于徑向箔片空氣軸承100的接收部13包括通過將基箔10的端部彎曲成“∩”形狀而形成的接收空間134，因此可以通過使用壓力加工而不用使用焊接工藝來大量生產(chǎn)基箔10。

另外，由于頂箔30、波箔20、以及基箔10分別包括通過將頂箔30的第一端部、波箔20的第一端部、以及基箔10的第二端部彎曲成“L”形狀而形成的插入部32、22、和12，使得插入部32、22、和12容納在接收部13中，因此插入部32、22、和12可以通過使用壓力加工而不用使用焊接工藝而大量生產(chǎn)，并且可以方便地容納在接收部13中。

由于接收部13在徑向方向上從基箔10的外部周向表面突出，因此徑向箔片空氣軸承100可以在準(zhǔn)確的方向上安裝在軸承箱S上，并通過將接收部13插入到形成于軸承箱S中的殼體凹槽P中而安裝至準(zhǔn)確深度。

另外，由于徑向箔片空氣軸承100的耦接單元包括耦接孔121、133、23、以及33和耦接構(gòu)件40，耦接單元可以簡單而廉價的方式設(shè)置在接收部13上，其中這些耦接孔分別形成于容納在接收部13中的頂箔30的插入部32、波箔20的插入部22、以及基箔10的插入部12和接收部13中，耦接構(gòu)件插入耦接孔121、133、23和33中并固定頂箔30、波箔20、以及基箔10。

另外，由于耦接孔121、133、23、以及33各自形成為一對，一對耦接孔沿著中心線C彼此隔開預(yù)定間隔，并且作為具有形狀的薄板構(gòu)件的耦接構(gòu)件40的兩端部分別插入一對耦接孔121、133、23、以及33中的每對中以經(jīng)受塑性變形，因此耦接構(gòu)件40占用比螺栓和螺母小的區(qū)域。在接收部13安裝在軸承箱S的殼體凹槽P中之后，由于耦接構(gòu)件40的塑性變形的兩端部牢固地耦接至殼體凹槽P，因此可不存在耦接構(gòu)件40與接收部13分離的風(fēng)險。

另外，由于裝配方向識別凹槽14、24、以及34(這些裝配方向識別凹槽是用于防止裝配或安裝過程中的誤差的凹槽)形成于頂箔30、波箔20、以及基箔10中至少一個中，因此當(dāng)裝配或安裝徑向箔片空氣軸承100時，操作者可以檢查準(zhǔn)確裝配方向和準(zhǔn)確安裝方向，從而防止操作者的誤差。

由于頂箔30、波箔20、以及基箔10中至少一個具有可以通過使用壓力加工而大量生產(chǎn)的形狀，因此與使用諸如焊接的方法的軸承相比，徑向箔片空氣軸承100可以更適合于大量生產(chǎn)。

另外，由于包括PTFE的涂層材料施加于頂箔30的面對旋轉(zhuǎn)軸F的外部周向表面的表面，因此即使當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸F以高速旋轉(zhuǎn)時，頂箔30的表面也可以幾乎不被損壞。

在本實施方式中，盡管基箔主體11的左端部彎曲成“┗”形狀并向上突出，并且彎曲成“∩”形狀的接收部13形成在基箔主體11的右端部上，但將理解，接收部13可以省去，并且基箔主體11的右端部可以彎曲成“┗”形狀并向上突出。在這種情況下，頂箔30的插入部32和波箔20的插入部22插入基箔主體11的具有“┗”形狀的左端部和具有“┗”形狀的右端部之間。

在本實施方式中，盡管耦接孔121、133、23、以及33沿著中心線C各自形成在兩個位置處，但耦接孔121、133、23、以及33還可以沿著中心線各自形成在三個或更多個位置處。在這種情況下，可以使用多個耦接構(gòu)件40或者耦接構(gòu)件40可具有除形狀以外的形狀。

盡管在本實施方式中安裝有一個頂箔30和一個波箔20，但頂箔30和波箔20中至少一個可以安裝在兩個或更多個位置處。

雖然本發(fā)明已具體地示出并參照本發(fā)明的實施方式進(jìn)行描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)領(lǐng)域人員應(yīng)理解前面是實施方式的說明并不應(yīng)解釋為限于所公開的具體實施方式，并且對所公開的實施方式以及其他實施方式的修改旨在包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。