CN112204267B - 箔轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有至少一个箔(3,4)的箔轴承(1)，所述箔布置在轴承套筒(2)内。为了简化所述箔轴承(1)的制造，所述轴承套筒(2)包括至少两个分离并且又重新接合的部分体(31,32)。

Description

箔轴承

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个箔的箔轴承，所述箔布置在轴承套筒内。本发明还涉及一种用于制造用于箔轴承的轴承套筒的方法。

背景技术

由欧洲专利文献EP 0 756 672 B1的美国专利US 5,427,455和同族的德文译本DE695 22 683 T2已知一种具有流体动力流体膜和柔性箔的径向轴承，该径向轴承包括：限界一个开口的插入式套筒的壳体；布置在该插入式套筒的壳体开口的内部的弹簧箔元件；布置在弹簧箔元件内部的流体箔元件，其中，弹簧箔元件和流体箔元件匹配所述开口的形状；转子，该转子这样地定位在弹簧箔元件的流体箔元件内部和插入式套筒的壳体开口中，使得转子可以旋转，其中，转子的旋转在流体膜中产生力，所述力承载并控制转子在开口内部的位置，其中，由插入式套筒的壳体限定的开口具有非圆形的内轮廓，以便在流体箔元件和转子之间形成交替地收敛和发散的流体楔形通道，其中，插入式套筒的开口具有轮廓，以便具有多个收敛的斜面和发散的齿部，它们迫使弹簧箔元件和流体箔元件在流体箔元件和转子之间形成相同的交替地收敛和发散的流体楔形通道，其中，插入式套筒的壳体开口具有狭窄的箔固定缝隙，在那里，弹簧箔元件和流体箔元件中的成形的弯曲部允许箔元件配合到箔固定缝隙中并且抵抗旋转和挤出地被固定。由欧洲专利文献EP 0 927 831 B1的美国专利US 5,915,841和德国译本DE 698 32 579 T2已知一种柔性的箔-流体膜-径向轴承，其包括：套筒，该套筒具有一个内孔并且包括多个轴向延伸的保持器和在相邻的保持器之间的多个突出部，所述保持器具有相同的间距并且突出到内孔中；多个柔性箔，这些柔性箔分别在所述套筒的内孔中布置在各相邻的保持器之间；以及多个箔支撑弹簧，这些箔支撑弹簧分别在各柔性箔下方布置在相邻的保持器之间，其中，所述保持器通常是T形的，所述内孔是柱形的，并且各个箔支撑弹簧在各柔性箔下方在相邻的、通常是T形的保持器之间形成一个会聚的楔形。

发明内容

本发明的任务是简化了具有至少一个布置在轴承套筒内的箔的箔轴承的制造、尤其是装配。

在具有至少一个布置在轴承套筒内的箔的箔轴承中，该任务通过以下方式来解决：轴承套筒包括至少两个分离的并且又重新接合的部分体。箔轴承实施为径向轴承并且也称为空气动力滑动轴承。气态流体、尤其是空气用于润滑空气动力滑动轴承。因此，箔轴承或空气动力滑动轴承也称为空气轴承。箔轴承的轴承套筒基本上具有直的、空心的圆柱或环形体的构型。因此，轴承套筒也可以称为轴承环。箔轴承的轴承套筒首先例如通过铸造一件式地制造。随后，在制造时有意地破坏一件式轴承套筒，例如通过裂解或断裂分离。这尤其提供以下优点：两个分离的部分体可以被更简单地加工、尤其可以被更简单地切削加工。加工过的部分体然后可以又重新接合、尤其材料锁合地接合。

箔轴承的一个优选实施例的特点在于，轴承套筒包括两个沿轴向方向连续的分离线，在所述分离线处，两个部分体材料锁合地相互连接。有利地，分离线实施为断裂线，该断裂线简化了两个部分体在连接之前的限定的组装。正确地相对彼此定位的部分体然后能够以简单的方式材料锁合地、尤其通过焊接彼此固定地连接。此后，由至少两个部分体组成的轴承套筒可以与一件式轴承套筒一样地使用。

箔轴承的另一优选实施例的特点在于，轴承套筒在分离线的端部上分别具有缺口。该缺口以简单的方式确保分离线在轴承套筒断裂分离时具有所希望的走向。

箔轴承的另一优选实施例的特点在于，所述部分体中的至少一个部分体具有用于固定箔的几何形状。用于固定箔的几何形状例如实施为凹槽、尤其实施为轴向槽。用于固定箔的几何形状能够以简单的方式、尤其以切削方式在部分体中产生。

箔轴承的另一优选实施例的特点在于，分离线布置在几何形状的区域中，该几何形状用于在轴承套筒中固定箔。由此，在产生用于固定箔的几何形状时可以进一步简化轴承套筒的部分体的加工、尤其是切削加工。

箔轴承的另一优选实施例的特点在于，这两个部分体大致相同大小。这两个部分体基本上是轴承套筒的两个半部。两个轴承套筒半部为了加工、尤其为了切削加工而比完整的轴承套筒能够更加简单地操作。

在一种用于制造用于箔轴承、尤其是用于前面所说明的箔轴承的轴承套筒的方法中，上述任务替代地或附加地通过以下方式来解决：一件式轴承套筒在分离线处被分离为至少两个部分体，所述两个部分体中的至少一个被加工，然后，加工过的部分体又被接合。部分体可以比一件式轴承套筒更加简单地被加工、尤其被切削加工。

所述方法的一个优选实施例的特点在于，将断裂力沿轴向方向施加到一件式轴承套筒上，以便将轴承套筒分离为至少两个部分体。通过施加断裂力，轴承套筒沿着两个在轴向方向上连续的分离线被分离。

所述方法的另一优选实施例的特点在于，所述部分体中的至少一个部分体被切削加工。在切削加工时，有利地将用于固定箔的几何形状引入到轴承套筒中。替代地或附加地，通过相应地加工两个部分体、尤其通过切削可以产生轴承套筒的内表面的非圆形轮廓。

所述方法的另一优选实施例的特点在于，两个加工过的部分体在分离线处被接合和焊接。由此以简单的方式实现在内部具有复杂几何形状的轴承套筒。

用于在轴承套筒中固定箔的几何形状有利地包括轴向槽，箔的两个周向端部区段嵌接到该轴向槽中。通过所述轴向槽将箔有利地沿径向方向固定在轴向套筒中。

箔轴承的一个优选实施例的特点在于，轴向槽具有沿周向方向彼此相对置的槽侧面，箔的两个周向端部区段支撑在所述槽侧面上。由此能够以简单的方式实现箔在轴承套筒中的稳定支撑。此外，简化了将箔装配到轴承套筒中。

箔轴承的另一优选实施例的特点在于，轴向槽具有一个梯形的槽横截面，该梯形的槽横截面径向向内扩宽。有利地这样选择轴向槽的相对置的槽侧面的倾斜位态，使得箔的周向端部段在装配状态下不从轴向槽中滑出。

箔轴承的另一优选实施例的特点在于，箔的周向端部区段形状锁合地相互连接。形状锁合有利地这样实施，使得箔的周向端部区段在装配状态下沿轴向方向相对彼此固定。术语“轴向”涉及箔轴承的旋转轴线。“轴向”是指沿箔轴承的旋转轴线的方向或平行于该旋转轴线的方向。类似地，“径向”是指横向于箔轴承的旋转轴线。

箔轴承的另一优选实施例的特点在于，所述周向端部区段之一具有插入接片，该插入接片嵌接到另一周向端部区段上的插入槽口中。由此，一方面能够实现将周向端部区段轴向地固定在轴向槽中。此外，显著简化了箔与相互插接的周向端部区段的装配。

箔轴承的另一优选实施例的特点在于，插入接片和插入槽口具有矩形构型。插入接片和插入槽口能够以简单的方式，例如通过冲压在箔中产生。

箔轴承的另一优选实施例的特点在于，插入接片和插入槽口具有梯形构型。梯形构型有利地相反地定向。这意味着，朝端部变短的插入接片与朝端部变短的插入槽口组合，反之亦可。

箔轴承的另一优选实施例的特点在于，箔轴承包括上箔和下箔，该下箔布置在上箔和轴承套筒之间。上箔也称为顶箔。在上箔内布置有借助箔轴承待支承的轴。下箔也称为梁箔或凸箔。有利地，下箔与弹簧装置组合。弹簧装置有利地集成到下箔中，例如以多个弹簧片的形式。

本发明还涉及一种用于前面所说明的箔轴承的箔。该箔能够单独地操作。

在用于将至少一个箔装配在前面所说明的箔轴承中的方法中，上述任务替代地或附加地通过以下方式来解决：在将装配辅助装置从具有被定位的箔的轴承套筒中移除之前，将箔借助该装配辅助装置保持、导入到轴承套筒中并且沿轴向方向定位，所述装配辅助装置具有比轴承套筒的内径更小的外径。由此显著简化了将箔、尤其是两个箔装配在箔轴承中。

本发明必要时也涉及一种用于根据前面所说明的方法将至少一个箔装配在前面所说明的箔轴承中的装配辅助装置。该装配辅助装置能够单独地操作。

附图说明

本发明的另外的优点、特征和细节由下面的说明得出，其中，参照附图详细地说明不同的实施例。

附图示出了：

图1具有两个箔的箔轴承的轴承套筒的立体视图，所述两个箔布置在该轴承套筒内；

图2以前视图示出图1的箔轴承，其中，两个箔仅以它们的面向彼此的周向端部区段示出，所述周向端部区段嵌接到轴承套筒的轴向槽中；

图3以俯视图示出图1和图2的箔轴承的箔；

图4在借助装配辅助装置装配两个箔时，图1和2的箔轴承的简化示图；

图5与图1类似的视图，其中，箔轴承的轴承套筒包括两个分离并且又重新接合的部分体；和

图6以前视图示出图5的箔轴承，其中，仅示出箔的两个面向彼此的周向端部区段。

具体实施方式

在图1和图2中以不同视图示出具有轴承套筒2的箔轴承1。轴承套筒2也称为轴承环并且基本上具有直的空心圆柱的构型。箔轴承1的两个箔3、4布置在轴承套筒2的内部。

箔3也称作梁(Beam)、凸起(Bump)或下箔并且布置在轴承套筒2与也称为顶箔或上箔的箔4之间。轴承套筒2在径向内部并且在图1和2的下方具有轴向槽5，该轴向槽构成用于将箔3、4固定在轴承套筒2中的几何形状。

上箔4在箔轴承1的轴承套筒2中限界出内室6，该内室用于可旋转地支承(在图1和图2中未示出的)轴。该轴例如属于(同样未示出的)流体机械的转子。

流体机械例如是燃料电池系统中的空气供给单元的一部分。在燃料电池系统中，流体机械例如实施为压缩机。该压缩机包括压缩机叶轮，该压缩机叶轮有利地是转子的组成部分。

轴向槽5具有带有基部10的梯形横截面，两个槽侧面8、9从所述基部出发。轴向槽5的槽口径或槽宽由于轴向槽5的梯形横截面而径向向内扩宽。与所示出的那样不同地，轴向槽5也可以具有径向向内变窄的矩形横截面或者梯形横截面。

下箔3具有两个面向彼此的周向端部区段11、17。上箔4具有两个面向彼此的周向端部区段12、18。箔3、4的周向端部段11和12实施为插入接片13、14并且支撑在轴向槽5的槽侧面8上。箔3、4的周向端部区段17、18实施为插入槽口15、16并且支撑在轴向槽5的槽侧面9上。

通过轴向槽5将两个箔3、4沿径向方向固定。轴向槽5可以相对简单且成本低地例如通过拉削工艺制造。

在图3中以俯视图示出两个箔3、4中的一个，在这里是下箔3。下箔3配备有弹簧装置20。该弹簧装置20例如包括多个弹簧片，所述弹簧片从下箔3突起并且用于在箔轴承1中产生弹簧预紧力。弹簧装置20的结构和功能本身是已知的。

在图3中，在俯视图中可看到位于周向端部区段11上的插入接片13和位于周向端部区段17上的插入槽口15。有利地，上箔4的插入接片14和插入槽口16与下箔3的插入接片13和插入槽口15完全一样地实施。

插入接片13和插入槽口15可以具有矩形构型。

在图3中通过虚线和通过点状线示出，插入接片13和插入槽口15也可以梯形地构造。通过虚线示出，插入接片13和插入槽口15朝端部变窄。在图3中通过点状线示出，插入接片13和插入槽口15也可以朝端部变宽。

在图4中简化地示出，有利地在其周向端部区段上插接在一起的两个箔3、4如何能够借助装配辅助装置25装配在轴承套筒2中。装配辅助装置25包括内保持体26和外保持体27。

内保持体26例如具有直圆柱或直圆柱外壳的构型。外保持体27有利地具有带有轴向延伸缝隙的直圆柱外壳的构型。

在装配辅助装置25的外保持体27上的轴向延伸的缝隙沿周向方向有利地具有比轴向槽5略微更大的尺寸。装配辅助装置25的两个保持体26、27例如通过径向连接条在装配辅助装置25的端部上相互连接。

外保持体27的外径小于轴承套筒2的内径，使得装配辅助装置25连同布置在其中的并且插接在一起的箔3、4能够容易地被导入到轴承套筒2中。当到达正确的轴向位置时，通过拔出来移除装配辅助装置25。如在图2中所示的那样，箔3、4的周向端部区段11、12和17、18穿过装配辅助装置25中的缝隙布置在轴向槽5中。

在图5和图6中示出，箔轴承1也可以包括轴承套筒2，该轴承套筒包括两个分离的并且又重新接合的部分体31、32。两件式轴承套筒2例如可以通过裂解或断裂分离来制造。

在图5和图6中示出两个分离线33、34，沿着所述分离线在裂解或断裂分离时分离轴承套筒2。在裂解或断裂分离时，沿轴向方向对轴承套筒2施加断裂力，所述断裂力在图5中通过箭头41至45和51至55表示。

为了简化裂解或断裂分离，有利地，将缺口35、36、37有针对性地引入到轴承套筒2中。如通过在图5和图6中的虚线61、62所示地，缺口35至37可以有利地定位在用于固定箔3、4的几何形状5或轴向槽5的区域中。这提供了以下优点：还可以更简单地制造用于构成用于固定箔3、4的几何形状的轴向槽5，因为可以使用各种工具用于切削加工。

在施加断裂力41至45和51至55时，轴承套筒2沿着断裂线33、34分成两个部分体31、32。然后，用于固定箔3、4的轴向槽5可以被引入到部分体32中。这可以简单并且成本低地通过切削工艺实现，因为通过将轴承套筒2分成两个部分体31、32，对于切削用于构成轴向槽5的面而言是容易接近的。

Claims (9)

1.一种具有至少一个箔(3,4)的箔轴承(1)，所述箔布置在轴承套筒(2)内，其中，所述轴承套筒(2)包括分离并且又重新接合的至少两个部分体(31,32)，其中，所述部分体(31,32)中的至少一个部分体具有用于固定所述箔(3,4)的几何形状(5)，其特征在于，所述几何形状(5)包括轴向槽，所述箔(3,4)的两个周向端部区段嵌接到该轴向槽中，其中，所述轴向槽具有一个梯形的槽横截面，该梯形的槽横截面径向向内扩宽。

2.根据权利要求1所述的箔轴承，其特征在于，所述轴承套筒(2)包括两个沿轴向方向连续的分离线(33,34；61,62)，在所述分离线处，所述两个部分体(31,32)材料锁合地相互连接。

3.根据权利要求2所述的箔轴承，其特征在于，所述轴承套筒(2)在所述分离线(33,34；61,62)的端部上分别具有缺口(35,36,37)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的箔轴承，其特征在于，一个分离线(62)布置在用于在所述轴承套筒(2)中固定所述箔(3,4)的几何形状(5)的区域中。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的箔轴承，其特征在于，所述两个部分体(31,32)大致相同大小。

6.一种用于制造用于根据前述权利要求中任一项所述的箔轴承(1)的轴承套筒(2)的方法，其特征在于，一件式轴承套筒(2)在分离线(33,34；61,62)处被分离为至少两个部分体(31,32)，所述两个部分体中的至少一个部分体被加工，然后，加工过的部分体(31,32)被接合。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将断裂力(41-45,51-55)沿轴向方向施加到所述一件式轴承套筒(2)上，以便将所述轴承套筒(2)分离为至少两个部分体(31,32)。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述部分体(31,32)中的至少一个部分体被切削加工。

9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，两个所述加工过的部分体(31,32)在所述分离线(33,34；61,62)处被接合和焊接。

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