JP2013506805A - トラストフォイルエアベアリング - Google Patents

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Abstract

本発明は、荷重支持力を高められるトラストフォイルエアベアリングベアリングに関するもので、本発明の場合、トラストフォイルエアベアリングのトップフォイル（９００）のランプ（９９０）は、その中心点（Ｏ）が下部に形成されるように曲率を成していて、前記ランプ（９９０）はバンプフォイル（８０）の一番目のバンプ（８１）と水平に接するように設置され、ベアリング全体の空気圧力を向上させ、それによって加重支持力を向上させる。

Description

本発明は、トラストフォイルエアベアリングに関するもので、より詳細には、荷重支持力を向上させることができるトラストフォイルエアベアリングに関するものである。本発明は、トラストフォイルエアベアリングのトップフォイルのランプ構造を提供してベアリング内部に形成される圧力が、ベアリングディスクの回転方向に沿って圧力降下なしに均一に形成されて全体圧力が増加するようにして、それによってベアリングの荷重支持力を向上させる。
フォイルエアベアリング（Ｆｏｉｌ ａｉｒ ｂｅａｒｉｎｇ）は、ローター（ｒｏｔｏｒ）の高速回転によってローターまたはベアリングディスクとそれと接するフォイル間に粘性を有する流体である空気が流入して圧力を形成して荷重を支持するベアリングを意味する。
図１は、従来の一般的なトラストフォイルエアベアリングの分解斜視図で、図２は、トラストフォイルエアベアリングの側面図である。図１及び図２を参照すると、二重トラストフォイルエアベアリング１００は、トラストプレート６０が提供されてその上面にバンプフォイル８０が配置されて、前記バンプフォイル８０の上面に沿ってトップフォイル９０が配置される。ここで、トップフォイル９０は、その一端のエッジ部９４が、前記トラストプレート６０に付着してランプ（ｒａｍｐ）９９を経て前記バンプフォイル８０のバンプ（ｂｕｍｐ）８の上部に延長される。
ローター１０の回転によって、ベアリングディスク２０が回転をするようになると、粘性を有する空気がトップフォイル９０のランプ９９に沿って流入しながら、トップフォイル９０とベアリングディスク２０間に圧力が形成されて荷重を支持するようになる。
図３は、従来の一般的なトラストフォイルエアベアリングのランプ構造と圧力分布図を示したものである。図３を参照すると、一般的にトップフォイルのランプ９９は、ほとんど直線にするか、製作が容易なように任意の形?を与えているが、このような場合には、ランプが終わるＡでは圧力が増加するが、これを越えると部分Ｂでは圧力が降下して全体圧力が下がり、荷重支持力が減少するようになる。
エアベアリングの荷重支持力は、ベアリングの内部に形成される空気の全体圧力によって決定されるもので、全体圧力を高める必要があるが、本発明は、トップフォイルのランプの構造を提供して、ベアリングの全体空気圧力を向上させて、それによって荷重支持力を高める。
本発明の目的は、ベアリングの全体空気圧力を向上させてそれによって荷重支持力を高める、トップフォイルのランプ構造を有するトラストフォイルエアベアリングを提供することである。
このような本発明の目的に沿って本発明は、トラストプレートの上面に配置されるバンプフォイルと、そのエッジ部が前記トラストプレートに付着して前記バンプフォイルのバンプの上部に延長して配置されて前記エッジ部と前記バンプフォイルの一番目のバンプとの間には、ランプが形成されるトラストフォイルエアベアリングにおいて、前記ランプはその中心点が下部に形成されるように曲率を成して、前記ランプは前記バンプフォイルの一番目のバンプと水平に接するように設置され、ここで、前記曲率は下記の数式によって決定される
Figure 2013506805
θＢ：曲率
ＸＢ：前記トップフォイルのエッジ部において前記バンプフォイルに向いた端の点から前記トップフォイルが前記バンプフォイルの一番目のバンプと水平に接する所までの距離の水平距離
ＲＴ：曲率半径
ｈＢ：バンプフォイルのバンプの高さ、
によって決定されることを特徴とするトラストフォイルエアベアリングを提供する。
ここで、前記トップフォイルが前記バンプフォイルの一番目のバンプと水平に接する点を結んだ水平接線が、前記トップフォイルのエッジ部で前記バンプフォイルに向いた端の点を結んだエッジ線と平行でない場合、前記ＸＢは、前記エッジ線と、前記エッジ線と平行な線の中で、前記水平接線と接するエッジ線平行接線との距離の水平距離である。
本発明は、ベアリングの全体空気圧力を向上させてそれによって荷重支持力を高められるようにする、トップフォイルのランプ構造を有するトラストフォイルエアベアリングを提供する。
図１は、従来のトラストフォイルエアベアリングの分解斜視図。 図２は、従来のトラストフォイルエアベアリングの側面図。 図３は、従来のトラストフォイルエアベアリングのランプ構造及び圧力分布図。 図４は、本発明によるトラストフォイルエアベアリングのトップフォイルランプ構造及び圧力分布図。 図５は、本発明によるトラストフォイルエアベアリングにおいて、トップフォイルのエッジ部とバンプフォイルの一番目のバンプとの水平距離を示す概念図。
このような本発明の好ましい実施例を添付した図面を参照しながら説明する。
図４は、本発明によるトラストフォイルエアベアリングのトップフォイルランプ構造及び圧力分布を示した図である。ここで、トラストプレート６０の上面にバンプフォイル８０が配置されていて、エッジ部９４０が前記トラストプレート６０に点溶接などで付着されたトップフォイル９００が、ランプ９９０を経て前記バンプフォイル８０のバンプ（８１、８２、８３、８４、８５）の上部に延長して配置されている。
ここで、前記トップフォイル９００のエッジ部９４０と前記バンプフォイル８０の一番目のバンプ８１との間に、ランプ９９０が形成されている。
本発明の場合、前記ランプ９９０はその中心点Ｏが下部に形成されるように曲率を成していて、前記バンプフォイル８０の一番目のバンプ８１と水平に接するように設置されている。
これによって、前記ランプ９９０が前記バンプフォイル８０の一番目のバンプ８１と水平に接する部分８１８は、前記バンプ８１を二等分する垂直線９と垂直に接するようになる。
この場合、前記曲率は下記の式によって決定される。
Figure 2013506805
θＢ：曲率
ＸＢ：前記トップフォイルのエッジ部９４０において前記バンプフォイルに向いた端の点ａから前記トップフォイル９００が前記バンプフォイル８０の一番目のバンプ８１と水平に接する所８１８までの距離Ｓの水平距離
ＲＴ：曲率半径
ｈＢ：バンプフォイルのバンプの高さ
ここで、ＸＢは実質的にバンプフォイル８０とトップフォイル９００が装着される距離を示す設計因子であり、専用プログラムを通じて最適値を得ることができる。また、一般的にｈＢはベアリングの荷重能力と製作性を考慮して経験的に導出される。
ここで、図４を参照すると三角形Ｏａｂは直角三角形を成すようになり、下記の式が成立して、それによって前記数式が成り立つのである。
Figure 2013506805
ここで、図４の上部の圧力分布図を参考にすると、Ｄ１は本発明による圧力分布図であり、Ｄ２は従来のものによる圧力分布図を示しているが、ランプ９９０が終わるＡで、圧力水準は既存の場合より低いが、Ｂ領域に入っても急激な圧力降下が発生せずに、より高い圧力がトップフォイル９００の全領域に均一に形成されてベアリングの荷重支持力が上昇するようになる。
図５は、本発明によるトラストフォイルエアベアリングにおいて、トップフォイルのエッジ部とバンプフォイルの一番目のバンプとの水平距離を示した概念図である。
図５の（ａ）を参照すると、前記トップフォイル９００が前記バンプフォイル８０の一番目のバンプ８１と水平に接する点を結ぶ水平接線８９０ａが、前記トップフォイル９００のエッジ部９４０において、前記バンプフォイル８０に向いた端の点を結んだエッジ線９４１と平行な場合、前記ＸＢは前記エッジ線９４１と前記水平接線８９０ａ間の水平距離で決定される。
図５の（ｂ）を参照すると、前記トップフォイル９００が前記バンプフォイル８０の一番目のバンプ８１と水平に接する点を結んだ水平接線８９０ｂが、前記トップフォイル９００のエッジ部９４０において、前記バンプフォイル８０に向いた端の点を結んだエッジ線９４１と平行ではない場合、前記ＸＢは前記エッジ線９４１と、前記エッジ線９４１と平行な線の中で前記水平接線８９０ｂと接するエッジ線平行接線８９４０との距離Ｓの水平距離になる。
このように本発明の場合、トップフォイルのランプの曲率構造を定義していて、この場合、図４のＤ１のような圧力分布を示して全体的に圧力が増加して荷重支持力が向上する。
以上で、本発明の目的が達成されたことを理解することができるであろう。
本発明は、実施例を中心に説明したが、これに限定されず、本発明の思想にしたがってその権利範囲は、下記の特許請求の範囲による。
本発明は、トップフォイルのランプ構造を有するトラストフォイルエアベアリングを通じて、ベアリングの全体空気圧力を向上させ、それによって荷重支持力を高めるようにして、従来のトラストフォイルエアベアリングを代替して大きく活用されることが期待される。

Claims (2)

  1. トラストプレートの上面に配置されるバンプフォイルと、そのエッジ部が前記トラストプレートに付着して前記バンプフォイルのバンプの上部に延長して配置され、前記エッジ部と前記バンプフォイルの一番目のバンプとの間にはランプが形成されるトラストフォイルエアベアリングにおいて、前記ランプはその中心点が下部に形成されるように曲率を成し、前記ランプは前記バンプフォイルの一番目のバンプと水平に接するように設置され、ここで、前記曲率が下記の数式によって決定されることを特徴とするトラストフォイルエアベアリング。
    Figure 2013506805
     θＢ：曲率
    ＸＢ：前記トップフォイルのエッジ部において前記バンプフォイルに向いた端の点から前記トップフォイルが前記バンプフォイルの一番目のバンプと水平に接する所までの距離の水平距離
    ＲＴ：曲率半径
    ｈＢ：バンプフォイルのバンプの高さ
  2. 前記トップフォイルが前記バンプフォイルの一番目のバンプと水平に接する点を結んだ水平接線が、前記トップフォイルのエッジ部で前記バンプフォイルに向いた端の点を結んだエッジ線と平行ではない場合、前記ＸＢが、前記エッジ線と、前記エッジ線と平行な線の中で、前記水平接線と接するエッジ線平行接線との距離の水平距離であることを特徴とする、請求項１に記載のトラストフォイルエアベアリング。
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