径向箔片空气轴承的制作方法

本发明涉及一种径向箔片空气轴承(journal foil air bearing)，并且更具体地，涉及这样一种径向箔片空气轴承，其可容易地预先装配并模块化成一个件，在工作场所中可非常方便地在轴承箱上进行安装或拆卸，并可容易地储存和管理。

背景技术：

空气轴承是指通过由于在旋转轴与轴承之间压缩的空气的压力提升旋转轴来支撑负载的轴承。

在空气轴承中，当与运动表面一起移动的粘性气体(诸如，空气)接触固定表面并被压缩时，运动表面与固定表面之间的空气的压力上升以将运动表面向上提升。

空气轴承的实例包括用于支撑在旋转轴的纵向方向上施加的负载的推力空气轴承和用于支撑在旋转轴的径向方向上施加的负载的径向空气轴承。

径向箔片空气轴承使用薄箔以便更容易形成压力并在高速下改善动态稳定性，径向箔片空气轴承是径向空气轴承的类型。

图13示出了传统的径向箔片空气轴承1。传统的径向箔片空气轴承1包括顶箔2和波箔3，顶箔定位成面对在预设旋转方向W上旋转的旋转轴F的外部周向表面并围绕旋转轴F，波箔是具有波形形状的弹性可变形构件并定位成围绕顶箔2。顶箔2和波箔3的一个端部焊接至轴承箱S的内表面上的焊接部4。

尽管由于部件的数量相对减少，传统的径向箔片空气轴承1可更容易地执行尺寸控制，但传统的径向箔片空气轴承1的问题在于很难在轴承箱S上对传统的径向箔片空气轴承1进行安装或拆卸，并且还很难在工作场所中储存和管理传统的径向箔片空气轴承1的元件(即，顶箔2和波箔3)。

传统的径向箔片空气轴承1的问题还在于，由于波箔3直接安装在轴承箱S的内部周向表面上并且轴承箱S的内部周向表面必须加工成具有特定粗糙度以及尺寸大小，因此必须另外在轴承箱S的内部周向表面上执行特定过程(诸如，打磨或涂覆)，从而增加总产品成本。

为了解决传统的径向箔片空气轴承1的问题，已提出一种套筒轴承，其中顶箔2和波箔3预先装配并在具有金属环状的套筒的内部周向表面上进行模块化，并且然后装配到轴承箱S上。然而，套筒轴承仍具有以下问题，由于增加了套筒，因此必须更精确地管理部件之间的公差。

尽管传统的径向箔片空气轴承1的顶箔2和波箔3固定焊接到轴承箱S的内表面上，但可以通过使用各种其他方法中任一种(例如，通过使用键或者通过使用螺栓和销)固定顶箔2和波箔3。然而，这样的方法具有技术不确定性、装配/拆卸过程困难、以及产品成本增加的问题。

技术实现要素：

技术问题

为了解决问题，本发明提供一种径向箔片空气轴承，其可以容易地预先装配并模块化成一个件，在工作场所中可以非常方便地在轴承箱上进行安装或拆卸，并且可容易地储存和管理。

技术方案

为了解决问题，根据本发明，一种用于支撑在绕中心线旋转的旋转轴的径向方向上施加的负载的径向箔片空气轴承，包括：顶箔，定位成面对旋转轴的外部周向表面并围绕旋转轴；波箔，是弹性可变形构件并定位成围绕顶箔；以及基箔，定位成围绕波箔，其中，顶箔的第一端部和波箔的第一端部定位在基箔的第一端部与基箔的第二端部之间，其中，径向箔片空气轴承进一步包括耦接单元，耦接单元被配置为耦接顶箔的第一端部、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、以及顶箔通过耦接单元模块化为一个件，然后该一个件被安装。

在基箔的第一端部上可以形成有接收部，接收部中容纳顶箔的第一端部、波箔的第一端部、以及基箔的第二端部，其中，耦接单元将容纳在接收部中的顶箔的第一端部、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。

接收部可以包括通过将基箔的第一端部弯曲成“∩”形状而形成的接收空间。

顶箔、波箔、以及基箔可以分别包括通过将顶箔的第一端部、波箔的第一端部、以及基箔的第二端部弯曲成“L”形状而形成的插入部，使得插入部容纳在接收部中。

接收部可以在径向方向上从基箔的外部周向表面突出。

耦接单元可以包括：耦接孔，形成于接收部、容纳在接收部中的顶箔的第一端部、波箔的第一端部、以及基箔的第二端部中；以及耦接构件，插入耦接孔中以固定顶箔、波箔、以及基箔。

一对耦接孔可以形成为沿着中心线间隔开预定间隔，并且耦接构件的两端部可以分别插入一对耦接孔中，然后弯曲以经受塑性变形，其中耦接构件是具有形状的薄板构件。

用于防止装配或安装过程中的误差的装配方向识别凹槽可以形成于顶箔、波箔、以及基箔中的至少一个中。

顶箔、波箔、以及基箔中的至少一个可具有可通过使用压力加工而大量生产的形状。

包括聚四氟乙烯(PTFE)的涂层材料可以施加于顶箔的面对旋转轴的外部周向表面的一个表面上。

本发明的有益效果

根据本发明，由于径向箔片空气轴承包括：顶箔，定位成面对旋转轴的外部周向表面并围绕旋转轴；波箔，是弹性可变形构件并定位成围绕顶箔；以及基箔，定位成围绕波箔，其中容纳有顶箔的第一端部、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，并且径向箔片空气轴承包括耦接单元，该耦接单元将容纳于接收部中的顶箔的第一端部、波箔的第一端部、基箔的第二端部耦接至基箔的接收部，因此径向箔片空气轴承可以容易地预先装配并模块化成一个件，在工作场所中可以非常方便地在轴承箱上进行安装或拆卸，并且可容易储存和管理。

另外，根据本发明，由于基箔可以维持并支撑波箔和顶箔的外观，并且基箔的内部周向表面由光滑的薄板形成并因此具有比轴承箱的内部周向表面的那些更好的形状公差和表面摩擦，因此，即使当轴承箱的内表面的表面抛光状态不良时，与传统的径向箔片空气轴承不同，径向箔片空气轴承可以容易地安装并且径向箔片空气轴承的性能可以几乎不受影响。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的径向箔片空气轴承的立体图。

图2是图1的径向箔片空气轴承的分解立体图。

图3是图1的径向箔片空气轴承的前视图。

图4是示出了图3的径向箔片空气轴承的区域“A”的放大图。

图5是图3的基箔的前视图。

图6是图3的波箔的前视图。

图7是图3的顶箔的前视图。

图8是图5的基箔的部分放大截面图。

图9是示出了在安装图1的径向箔片空气轴承的耦接构件之前的状态的视图。

图10是图1的耦接构件的立体图。

图11是示出了安装图10的耦接构件的状态的视图。

图12是示出了图1的径向箔片空气轴承安装在轴承箱上的状态的视图。

图13是传统径向箔片空气轴承的截面图。

具体实施方式

下文将参照附图更充分地描述本发明的优选实施方式。

图1是根据本发明的实施方式的径向箔片空气轴承100的立体图。图2是图1的径向箔片空气轴承100的分解立体图。图3是图1的径向箔片空气轴承100的前视图。

参考图1到图3，根据本发明的优选实施方式的径向箔片空气轴承100包括基箔(base foil)10、波箔(bump foil)20、顶箔(top foil)30、以及耦接单元，该径向箔片空气轴承为用于支撑在绕中心线C旋转的旋转轴F的径向方向上施加的负载的径向箔片空气轴承。

如图5中所示的基箔10包括基箔主体11、插入部12、接收部13、以及装配方向识别凹槽14，其中基箔是通过对软弹性金属薄板执行压力加工而制造的圆管构件。

在本实施方式中，通过绕中心线C将压力加工的矩形金属薄板卷绕成具有“C”形截面的管形状而形成基箔10。

中空孔H形成于基箔主体11中，基箔主体是沿着中心线C、绕中心线C延伸预定长度的圆管构件。

由于基箔主体11定位成围绕如下说明的波箔20，因此波箔20容纳在基箔主体11的中空孔H中。

如图8中所示，插入单元12形成在基箔主体11的左端部上。在本实施方式中，通过将基箔主体11的左端部弯曲成“L”形状并使基箔主体11的左端部向上延伸而形成插入单元12，使得基箔主体11容纳在如下在本发明中说明的接收部13中。

如图8中所示，沿着中心线C彼此隔开预定间隔的一对耦接孔121形成于插入部12中。

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

如图8中所示，水平部131是通过将基箔主体11的右端部弯曲成“∩”形状形成的部分的矩形水平上部。

如图8中所示，从水平部131的两端竖直向下延伸的一对竖直部132彼此隔开预定间隔。

如图2中所示，分别形成在一对竖直部132中的耦接孔133沿着中心线C彼此隔开预定间隔。

耦接孔133形成为对应于形成于插入部12中的耦接孔121。

如图4所示，当基箔主体11的右端部弯曲成“∩”形状时，接收空间134形成于水平部131的下面，并朝向中心线C敞开。

接收空间134是用于接收顶箔30的插入部32、波箔20的插入部22、以及基箔10的插入部12的空间。

在本实施方式中，如图12中所示，接收部13在径向方向上从基箔主体11的外部周向表面突出，使得接收部13插入形成于轴承箱(bearing housing，轴承座)S的内部周向表面中的壳体凹槽P中。

如图1中所示，装配方向识别凹槽14防止装配或安装径向箔片空气轴承100时操作者在装配或安装过程中的误差，其中装配方向识别凹槽是具有形成于基箔10的前端部中的“L”形状的凹槽。

如图6所示，波箔20包括波箔主体21、插入部22、耦接孔23、以及装配方向识别凹槽24，波箔是通过对软弹性金属薄板执行压力加工而制造的圆管构件。

波箔主体21是沿着中心线C延伸预定长度的圆管构件，并且中空孔H绕中心线C形成于波箔主体21中。

在本实施方式中，通过绕中心线C将压力加工的矩形金属薄板卷绕成具有“C”形截面的管形状而形成波箔主体21。

容纳在基箔10的中空孔H中的波箔主体21定位成围绕顶箔30。

波箔主体21包括具有波形形状(其中多个脊部和沟部交替连接)的部分，使得波箔主体在中心线C的径向方向上弹性变形。

如图6所示，插入部22形成在波箔主体21的右端部上。在本实施方式中，通过将波箔主体21的右端部弯曲成“L”形状并使波箔主体21的右端部向上延伸形成插入部22，使得插入部22容纳在接收部13中，如以下说明的。

如图2中所示，沿着中心线C彼此隔开预定间隔的一对耦接孔23形成于插入部22中。

如图1中所示，装配方向识别凹槽24防止装配或安装径向箔片空气轴承100时操作者在装配或安装过程中的误差，装配方向识别凹槽是具有形成于波箔20的前端部中的“L”形状的凹槽。

装配方向识别凹槽24形成为对应于装配方向识别凹槽14并具有与装配方向识别凹槽14的形状相同的形状。

如图6所示，波箔主体21的左端部是可以自由移动的自由端。

如图7中所示，顶箔30定位成面对旋转轴F的外部周向表面并包括顶箔主体31、插入部32、耦接孔33、以及装配方向识别凹槽34，顶箔是通过对软弹性金属薄板执行压力加工而制造的圆管构件。

基箔10、波箔20、以及顶箔30可以由具有相同的材料但可具有不同的厚度的金属薄板形成。

顶箔主体31是沿着中心线C延伸预定长度的圆管构件，并且中空孔H绕中心线C形成于顶箔主体31中。

在本实施方式中，通过绕中心线C将压力加工的矩形金属薄板卷绕成具有“C”形截面的管形而形成顶箔主体31。

容纳在波箔20的中空孔H中的顶箔主体31定位成围绕旋转轴F。

如图7所示，插入部32形成在顶箔主体31的左端部上。在本实施方式中，通过将顶箔主体31的左端部弯曲成“L”形状并使顶箔主体31的左端部向上延伸形成插入部32，使得插入部32容纳在接收部13中，如以下说明的。

如图2中所示，沿着中心线C彼此隔开预定间隔的一对耦接孔33形成于插入部32中。

如图1中所示，装配方向识别凹槽34防止装配或安装径向箔片空气轴承100时操作者在装配或安装过程中的误差，装配方向识别凹槽是具有形成于顶箔30的前端部中的“L”形状的凹槽。

装配方向识别凹槽34形成为对应于装配方向识别凹槽14和24中的每一个并具有与装配方向识别凹槽14和24中的每一个相同的形状。

如图7所示，顶箔主体31的右端部是可以自由移动的自由端。

包括聚四氟乙烯(PTFE)的涂层材料(未示出)施加于顶箔30的面对旋转轴F的外部周向表面的表面。PTFE还称为特氟龙(Teflon)。

耦接单元是用于将容纳在基箔10的接收部13中的顶箔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的单元。

在本实施方式中，耦接单元包括耦接孔121、133、23、和33以及耦接构件40。

以上已说明了耦接孔121、133、23、和33，并且因此将不再给出对其的说明。

耦接构件40被插入耦接孔121、133、23、和33中以固定顶箔30、波箔20、以及基箔10，如图10中所示，耦接构件是具有形状的薄板构件。耦接构件40包括主体部41和穿过部42。

具有长带形的主体部41沿着中心线C定位在竖直部132中的一个的外表面上。

插入耦接孔121、133、23、和33中的穿过部42定位在主体部41的两端上。

在本实施方式中，通过将主体部41弯曲成形状形成穿过部42。

如图9中所示，由于穿过部42插入一对耦接孔133中，并且然后沿着虚拟弯曲线43弯曲，如图10和图11所示，因此穿过部42牢固地耦接至接收部13且不与接收部13分离。

穿过部42充分插入耦接孔133中，使得主体部41紧密附接至一对竖直部132中的一个的外表面，并且穿过部42从其余的竖直部132的耦接孔133向外突出，并且然后沿着虚拟弯曲线43弯曲以经受塑性变形。

在本实施方式中，由于顶箔30、波箔20、和基箔10被自动切割并通过使用压力加工弯曲且不用使用焊接工艺，因此顶箔30、波箔20、和基箔10具有可以大量生产的形状。

现在将说明装配和安装如上构造的径向箔片空气轴承100的方法。

首先，如图9中所示，在不安装耦接构件40的情况下，装配基箔10、波箔20、和顶箔30。在这种情况下，如图4所示，顶箔30定位成面对旋转轴F的外部周向表面，波箔20定位成围绕顶箔30，并且基箔10定位成围绕波箔20。

当如图9所示装配基箔10、波箔20、和顶箔30时，耦接孔121、133、23、和33对齐。

接下来，如图10所示，当具有形状的耦接构件40的穿过部42插入耦接孔133中时，如图4所示，穿过部42依次穿过一对竖直部132中的右边竖直部的耦接孔133、波箔20的耦接孔23、顶箔30的耦接孔33、插入部12的耦接孔121、以及一对竖直部132中的左边竖直部的耦接孔133，并且然后突出预定长度。

如图10和图11所示，当穿过部42沿着虚拟弯曲线43弯曲以经受塑性变形时，耦接构件40牢固地耦接至接收部13且不与接收部13分离，从而完全装配径向箔片空气轴承100。

当以这种方式模块化的径向箔片空气轴承100插入包括形成于轴承箱S的内部周向表面的上端部中的壳体凹槽P的轴承箱S中时，如图12所示，则完全安装径向箔片空气轴承100。在这种情况下，操作者通过使用装配方向识别凹槽14、24、和34可以准确地确定径向箔片空气轴承100的安装位置和方向，并可以通过沿着中心线C推动径向箔片空气轴承100仅将径向箔片空气轴承100安装在轴承箱S上。接收部13容纳在壳体凹槽P中。

由于如上构造的径向箔片空气轴承100包括定位成面对旋转轴F的外部周向表面并围绕旋转轴F的顶箔30、作为弹性可变形构件并定位成围绕顶箔30的波箔20、以及定位成围绕波箔20的基箔10，其中容纳有顶箔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设置在基箔10的第一端部上，并且径向箔片空气轴承100还包括将容纳在接收部13中的顶箔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的耦接单元，因此径向箔片空气轴承100可容易地预先装配并模块化成一个件，在工作场所中可以非常方便地在轴承箱S上进行安装或拆卸，并且可容易存储和管理。

另外，由于基箔10可以维持并支撑波箔20和顶箔30的外观，并且基箔10的内部周向表面由光滑的薄板形成并因此具有比轴承箱S的内部周向表面的那些更好的形状公差和表面摩擦，因此即使当轴承箱S的内表面的表面处理状态不良时，与图13中轴承箱S的内部周向表面直接接触波箔3的传统径向箔片空气轴承1不同，径向箔片空气轴承100也可以容易地安装并且径向箔片空气轴承100的性能可几乎不受影响。

由于径向箔片空气轴承100的接收部13包括通过将基箔10的端部弯曲成“∩”形状而形成的接收空间134，因此可以通过使用压力加工而不用使用焊接工艺来大量生产基箔10。

另外，由于顶箔30、波箔20、以及基箔10分别包括通过将顶箔30的第一端部、波箔20的第一端部、以及基箔10的第二端部弯曲成“L”形状而形成的插入部32、22、和12，使得插入部32、22、和12容纳在接收部13中，因此插入部32、22、和12可以通过使用压力加工而不用使用焊接工艺而大量生产，并且可以方便地容纳在接收部13中。

由于接收部13在径向方向上从基箔10的外部周向表面突出，因此径向箔片空气轴承100可以在准确的方向上安装在轴承箱S上，并通过将接收部13插入到形成于轴承箱S中的壳体凹槽P中而安装至准确深度。

另外，由于径向箔片空气轴承100的耦接单元包括耦接孔121、133、23、以及33和耦接构件40，耦接单元可以简单而廉价的方式设置在接收部13上，其中这些耦接孔分别形成于容纳在接收部13中的顶箔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，耦接构件插入耦接孔121、133、23和33中并固定顶箔30、波箔20、以及基箔10。

另外，由于耦接孔121、133、23、以及33各自形成为一对，一对耦接孔沿着中心线C彼此隔开预定间隔，并且作为具有形状的薄板构件的耦接构件40的两端部分别插入一对耦接孔121、133、23、以及33中的每对中以经受塑性变形，因此耦接构件40占用比螺栓和螺母小的区域。在接收部13安装在轴承箱S的壳体凹槽P中之后，由于耦接构件40的塑性变形的两端部牢固地耦接至壳体凹槽P，因此可不存在耦接构件40与接收部13分离的风险。

另外，由于装配方向识别凹槽14、24、以及34(这些装配方向识别凹槽是用于防止装配或安装过程中的误差的凹槽)形成于顶箔30、波箔20、以及基箔10中至少一个中，因此当装配或安装径向箔片空气轴承100时，操作者可以检查准确装配方向和准确安装方向，从而防止操作者的误差。

由于顶箔30、波箔20、以及基箔10中至少一个具有可以通过使用压力加工而大量生产的形状，因此与使用诸如焊接的方法的轴承相比，径向箔片空气轴承100可以更适合于大量生产。

另外，由于包括PTFE的涂层材料施加于顶箔30的面对旋转轴F的外部周向表面的表面，因此即使当旋转轴F以高速旋转时，顶箔30的表面也可以几乎不被损坏。

在本实施方式中，尽管基箔主体11的左端部弯曲成“┗”形状并向上突出，并且弯曲成“∩”形状的接收部13形成在基箔主体11的右端部上，但将理解，接收部13可以省去，并且基箔主体11的右端部可以弯曲成“┗”形状并向上突出。在这种情况下，顶箔30的插入部32和波箔20的插入部22插入基箔主体11的具有“┗”形状的左端部和具有“┗”形状的右端部之间。

在本实施方式中，尽管耦接孔121、133、23、以及33沿着中心线C各自形成在两个位置处，但耦接孔121、133、23、以及33还可以沿着中心线各自形成在三个或更多个位置处。在这种情况下，可以使用多个耦接构件40或者耦接构件40可具有除形状以外的形状。

尽管在本实施方式中安装有一个顶箔30和一个波箔20，但顶箔30和波箔20中至少一个可以安装在两个或更多个位置处。

虽然本发明已具体地示出并参照本发明的实施方式进行描述，本领域普通技术领域人员应理解前面是实施方式的说明并不应解释为限于所公开的具体实施方式，并且对所公开的实施方式以及其他实施方式的修改旨在包括在本发明的技术范围内。