KR102463189B1 - 에어 포일 베어링 조립체 - Google Patents

Abstract

에어 포일 베어링 조립체가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체는 ⅰ)회전 샤프트가 끼워지는 중공을 가지며, 중공의 내주 면에 축 방향을 따라 슬롯을 형성하고 있는 베어링 하우징과, ⅱ)슬롯에 결합되는 절곡 단을 한쪽 단부에 형성하고, 중공의 내측에서 일측 원주 방향으로 말리며 절곡 단 측에 다른 한쪽 단부의 자유 단이 위치하는 범프 포일과, ⅲ)슬롯에 결합되는 절곡 단을 한쪽 단부에 형성하고, 범프 포일의 내측에서 다른 일측 원주 방향으로 말리며 절곡 단 측에 다른 한쪽 단부의 자유 단이 위치하는 탑 포일과, ⅳ)탑 포일의 원주 방향 양측에 각각 구비되며, 범프 포일이 중공으로부터 축 방향 외측으로 돌출되는 것을 저지하는 스토퍼를 포함할 수 있다.

Description

에어 포일 베어링 조립체 {AIR FOIL BEARING ASSEMBLY}

본 발명의 예시적인 실시 예는 회전기기용 저널 베어링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전체와 포일 사이에 점성을 가지는 유체인 공기가 유입되어 압력을 형성함으로써 회전체의 하중을 지지하는 에어 포일 베어링 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 베어링은 회전기기의 회전축을 일정한 위치에 고정시킴과 동시에, 축 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 그 축을 회전 가능하게 지지하는 기계요소이다.

베어링 중 에어 포일 베어링은 로터(또는 회전축)의 고속 회전에 따라 로터 또는 베어링 디스크와 접하는 포일 사이에 점성을 가지는 유체인 공기가 유입되어 압력을 형성함으로써 하중을 지지하는 베어링이다. 이러한 에어 포일 베어링 중 에어 포일 저널 베어링은 수직 방향인 반경방향 하중을 지지하도록 구성되는 베어링이다.

에어 포일 저널 베어링은 베어링 하우징의 중공 원주내면을 따라 설치되는 범프 포일과, 범프 포일의 내측에 설치되는 탑 포일을 구비하고 있다. 탑 포일의 내측에는 로터(또는 회전축)가 배치된다. 로터는 이의 외주 면과 탑 포일의 내주 면이 이격된 상태로 회전한다.

범프 포일 및 탑 포일은 원주방향의 단부가 반경방향 외측으로 절곡된 형태의 절곡부를 형성하고 있다. 절곡부는 베어링 하우징의 내주 면에 축 방향을 따라 형성된 슬롯에 결합된다. 절곡부는 로터의 회전 시 범프 포일 및 탑 포일이 원주방향으로 회전되거나 밀려나지 않고 베어링 하우징에 고정되도록 하고 있다.

범프 포일 및 탑 포일의 절곡부가 결합되는 베어링 하우징의 슬롯은 범프 포일 및 탑 포일의 축 방향 이탈을 막기 위해 축 방향의 전후 양측이 폐쇄된 형태로 구비된다.

따라서, 범프 포일과 탑 포일을 베어링 하우징에 조립하기 위해서는 범프 포일 및 탑 포일을 원주방향으로 말아서 베어링 하우징의 중공에 축 방향으로 삽입한 후, 그 범프 포일 및 탑 포일의 절곡부를 중공의 반경방향으로 슬롯에 결합한다. 이에 범프 포일 및 탑 포일의 절곡부를 축 방향의 전후 양측이 폐쇄된 슬롯에 결합함에 따라, 범프 포일 및 탑 포일은 회전기기의 구동 중, 축 방향 전후 양측으로 이탈되지 않고 베어링 하우징에 고정될 수 있다.

여기서, 범프 포일은 얇은 박판으로 구성되며, 한쪽은 끝은 고정 단으로서 절곡부에 의해 베어링 하우징의 슬롯에 고정되지만, 다른 한쪽 끝은 자유 단으로 이루어진다.

그런데, 종래 기술에서는 회전기기의 운전 시 범프 포일과 탑 포일이 축 방향으로 상호 정렬되며, 회전축의 회전을 지지하지만, 외부에서의 가진이나 충격이 반복적으로 인가될 경우, 비교적 두께가 얇은 범프 포일이 베어링 하우징의 중공 외측(축 방향 전후 양측)으로 돌출되는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 종래 기술에서는 회전기기의 운전 시, 범프 포일이 베어링 하우징의 중공 외측으로 돌출되는 경우, 그 돌출 부분이 회전축과 충돌하면서 회전기기의 운전에 문제를 일으킬 수 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시 예들은 회전기기의 작동 시, 외부 가진이나 충격에 의해 비교적 두께가 얇은 범프 포일이 정 위치를 이탈하는 것을 간단한 구조로서 방지할 수 있도록 한 에어 포일 베어링 조립체를 제공하고자 한다.

본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체는, ⅰ)회전 샤프트가 끼워지는 중공을 가지며, 상기 중공의 내주 면에 축 방향을 따라 슬롯을 형성하고 있는 베어링 하우징과, ⅱ)상기 슬롯에 결합되는 절곡 단을 한쪽 단부에 형성하고, 상기 중공의 내측에서 일측 원주 방향으로 말리며 상기 절곡 단 측에 다른 한쪽 단부의 자유 단이 위치하는 범프 포일과, ⅲ)상기 슬롯에 결합되는 절곡 단을 한쪽 단부에 형성하고, 상기 범프 포일의 내측에서 다른 일측 원주 방향으로 말리며 상기 절곡 단 측에 다른 한쪽 단부의 자유 단이 위치하는 탑 포일과, ⅳ)상기 탑 포일의 원주 방향 양측에 각각 구비되며, 상기 범프 포일이 상기 중공으로부터 축 방향 외측으로 돌출되는 것을 저지하는 스토퍼를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 베어링 하우징의 중공 내측에서 상기 범프 포일의 원주 방향 양단을 지지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 탑 포일의 절곡 단 측에서 원주 방향 양측에 일체로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 탑 포일의 절곡 단 측에서 원주 방향 양단으로부터 중공의 반경방향으로 돌출되게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 탑 포일의 절곡 단 측의 원주 방향 양단에서 축 방향을 따라 설정된 폭으로 연장되며, 상기 중공의 반경방향으로 절곡되게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 범프 포일의 자유 단 측에서 상기 범프 포일의 원주 방향 양단을 지지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 범프 포일은 원주 방향을 따라 중공의 반경방향으로 볼록하게 돌출된 다수 개의 탄성 범프들을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 스토퍼는 2~4개의 탄성 범프들과 중첩되는 폭으로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 스토퍼의 높이는 상기 탄성 범프 높이의 50~100%를 만족할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 스토퍼는 적어도 하나의 그루브를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 그루브는 "V"형으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 탑 포일은 상기 범프 포일 보다 더 두꺼운 두께로 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 범프 포일은 상기 절곡 단을 제외한 부분에 원주 방향을 따라 적어도 하나의 절개 선을 형성할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체는, ⅰ)회전 샤프트가 끼워지는 중공을 가지며, 상기 중공의 내주 면에 축 방향을 따라 슬롯을 형성하고 있는 베어링 하우징과, ⅱ)상기 슬롯에 결합되는 절곡 단을 한쪽 단부에 형성하고, 상기 중공의 내측에서 일측 원주 방향으로 말리며 상기 절곡 단 측에 다른 한쪽 단부의 자유 단이 위치하는 범프 포일과, ⅲ)상기 슬롯에 결합되는 절곡 단을 한쪽 단부에 형성하고, 상기 범프 포일의 내측에서 다른 일측 원주 방향으로 말리며 상기 절곡 단 측에 다른 한쪽 단부의 자유 단이 위치하는 탑 포일과, ⅳ)상기 베어링 하우징의 중공 내주 면 양단 측에 각각 구비되며, 상기 범프 포일이 상기 중공으로부터 축 방향 외측으로 돌출되는 것을 저지하는 스토퍼를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 베어링 하우징의 중공 내주 면에는 상기 범프 포일을 지지하는 지지홈을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 지지홈 양단 측의 단턱으로서 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 범프 포일은 원주 방향을 따라 중공의 반경방향으로 볼록하게 돌출된 다수 개의 탄성 범프들을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체에 있어서, 상기 단턱은 상기 탄성 범프들을 지지할 수 있다.

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본 발명의 예시적인 실시 예는 회전기기의 작동 시, 외부 가진이나 충격에 의해 비교적 두께가 얇은 범프 포일이 베어링 하우징의 중공으로부터 축 방향 외측으로 돌출되는 것을 스토퍼를 통하여 저지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 예시적인 실시 예에서는 회전기기의 작동 시, 범프 포일이 베어링 하우징의 중공 외측으로 돌출되며, 회전 샤프트와 충돌하는 등의 문제를 해결할 수 있고, 회전 샤프트의 회전 지지 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체를 도시한 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체에 적용되는 탑 포일을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체에 적용되는 스토퍼의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체를 도시한 결합 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체를 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체를 도시한 단면 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...부", " "...수단" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체를 도시한 결합 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체를 도시한 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체(100)는 회전체로서의 회전 샤프트(1) (당 업계에서는 "로터"라고도 한다)를 가진 회전기기에 구성된다.

상기 에어 포일 베어링 조립체(100)는 회전기기에서 회전 샤프트(1)의 자중과 그 회전 샤프트(1)에 걸리는 하중을 지지하며, 회전 샤프트(1)를 회전 가능하게 지지하는 기능을 하게 된다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체(100)는 회전기기에서 회전 샤프트(1)의 축 방향에 수직 방향인 반경방향 하중을 지지하는 저널 베어링으로 구성될 수 있다.

이와 같은 에어 포일 베어링 조립체(100)는 고속으로 회전하는 회전 샤프트(1)를 지지하는데 효과적이며, 예를 들면 자동차에 채용되는 터보 압축기, 터보 쿨러, 터보 발전기, 공기 압축기, 공기 블로워 등의 회전기기 내에서 고속으로 회전하는 회전 샤프트(1)에 적용될 수 있다.

그러나, 본 발명의 보호범위가 자동차 분야의 회전기기에 적용되는 것으로 한정되게 이해되어서는 아니되며, 다양한 종류 및 용도의 회전기기라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 회전 샤프트(1)의 축 방향을 전후 방향으로 정의하고, 그 축 방향에 수직한 방향을 반경방향으로 정의하며, 전방 측에 위치하는 면을 전면, 후방 측에 위치하는 면을 후면으로 정의하기로 한다.

상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서, 회전 샤프트(1)의 기준 위치 및 베어링 조립체의 조립 위치 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준 방향이 본 실시 예의 기준 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

그리고, 하기에서의 "단"은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(단부)으로 정의될 수도 있다.

본 발명의 실시 예는 회전기기의 작동 시, 외부 가진이나 충격에 의해 비교적 두께가 얇은 포일 부품이 정 위치를 이탈하는 것을 간단한 구조로 방지할 수 있는 에어 포일 베어링 조립체(100)를 제공한다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 에어 포일 베어링 조립체(100)는 기본적으로, 베어링 하우징(10), 범프 포일(30), 탑 포일(50) 그리고 스토퍼(70)을 포함하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 베어링 하우징(10)은 회전기기에 조립되는 전후 조립 면을 가지며, 회전기기의 회전 샤프트(1)가 끼워지는 중공(11)을 형성하고 있다.

그리고, 상기 베어링 하우징(10)은 뒤에서 더욱 설명될 범프 포일(30) 및 탑 포일(50)을 장착하기 위해, 중공(11)의 내주 면에 축 방향을 따라 슬롯(13)을 전후 방향으로 형성하고 있다. 여기서, 상기 슬롯(13)은 베어링 하우징(10)의 전면 측에서 일측이 폐쇄되고, 후면 측에서 다른 일측이 폐쇄된 형태로 구비된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 범프 포일(30)은 베어링 하우징(10)의 중공(11) 내측에 설치되며, 그 중공(11)의 내주 면에 밀착되게 배치된다. 상기 범프 포일(30)은 두께(예를 들면, 0.1~0.2mm)가 얇은 판형으로 구비된다. 상기 범프 포일(30)은 원형으로 말린 내측으로 볼록하게 돌출된 다수개의 탄성 범프(31)들을 형성하고 있다. 상기 탄성 범프(31)들은 범프 포일(30)의 원주 방향 즉, 중공(11)의 내주 방향을 따라 그 중공(11)의 반경방향으로 볼록하게 돌출 형성된다.

그리고, 상기 범프 포일(30)은 베어링 하우징(10)의 슬롯(13)에 결합되는 제1 절곡 단(33)을 한쪽 단부에 형성하고 있다. 상기 제1 절곡 단(33)은 범프 포일(30)의 한쪽 단부에서 반경방향 외측으로 절곡된 평판부로 구비된다.

이러한 범프 포일(30)은 제1 절곡 단(33)이 슬롯(13)에 결합된 상태로, 중공(11)의 내측에서 일측 원주 방향으로 말리며, 제1 절곡 단(33) 측에 다른 한쪽 단부로서의 자유 단이 위치하도록 배치된다.

더 나아가, 상기 범프 포일(30)은 강성을 조절하기 위해 제1 절곡 단(33)을 제외한 부분에 원주 방향을 따라 적어도 하나의 절개 선(35)을 형성하고 있다. 예를 들면, 상기 절개 선(35)은 제1 절곡 단(33)을 제외한 부분의 중앙에 원주 방향을 따라 단일의 개수로 형성된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 탑 포일(50)은 범프 포일(30)의 내측에 설치되며, 그 범프 포일(30)의 탄성 범프(31)들에 밀착되게 배치된다.

상기 탑 포일(50)은 베어링 하우징(10)의 슬롯(13)에 결합되는 제2 절곡 단(53)을 한쪽 단부에 형성하고 있다. 상기 제2 절곡 단(53)은 탑 포일(50)의 한쪽 단부에서 반경방향 외측으로 절곡된 평판부로 구비된다.

이러한 탑 포일(50)은 제2 절곡 단(53)이 슬롯(13)에 결합된 상태로, 범프 포일(30)의 내측에서 다른 일측 원주 방향(범프 포일의 말림 방향과 반대되는 방향)으로 말리며, 제2 절곡 단(53) 측에 다른 한쪽 단부로서의 자유 단이 위치하도록 배치된다.

여기서, 상기 탑 포일(50)은 범프 포일(30) 보다 상대적으로 더 두꺼운 두께로 구비된다. 그리고 상기 탑 포일(50)의 내측에는 회전 샤프트(1)가 관통되게 삽입되어 배치될 수 있다. 이때, 상기 회전 샤프트(1)는 탑 포일(50)의 내측에 이격되게 배치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 스토퍼(70)는 회전기기의 작동 시, 외부 가진이나 충격에 의해 비교적 두께가 얇은 범프 포일(30)이 정 위치에서 이탈하는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉, 상기 스토퍼(70)는 회전기기의 작동 시, 범프 포일(30)이 베어링 하우징(10)의 중공(11)으로부터 축 방향 외측(전후 양측)으로 돌출되는 것을 저지하는 기능을 하게 된다.

상기 스토퍼(70)는 본 발명의 실시 예에서, 탑 포일(50)의 원주 방향 양측(원주 방향의 가장자리 양측)에 각각 구비된다. 상기 스토퍼(70)는 탑 포일(50)의 제2 절곡 단(53) 측에서 원주 방향 양측에 일체로 형성된다. 상기 스토퍼(70)는 탑 포일(50)의 제2 절곡 단(53) 측에서 원주 방향 양단으로부터 중공(11)의 반경방향으로 돌출되게 형성된다. 이러한 스토퍼(70)는 베어링 하우징(10)의 중공(11) 내측에서 범프 포일(30)의 원주 방향 양단을 지지한다.

구체적으로, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 스토퍼(70)는 탑 포일(50)의 제2 절곡 단(53) 측의 원주 방향 양단에서 축 방향을 따라 설정된 폭으로 연장되며, 베어링 하우징(10)의 중공(11)의 반경방향으로 절곡되게 형성된다.

즉, 상기 스토퍼(70)는 탑 포일(50)의 제2 절곡 단(53) 측의 원주 방향 양단에서 축 방향 양측(전후 방향)으로 연장되며, 중공(11)의 반경방향으로 절곡된 핀(fin) 형태로 구비된다. 상기 스토퍼(70)는 중공(11)의 내측에서 범프 포일(30)의 원주 방향 양단을 지지하는 바, 범프 포일(30)의 자유 단 측에서 그 범프 포일(30)의 원주 방향 양단을 지지한다.

이와 같은 스토퍼(70)는 도 3에 도시된 바와 같이, 범프 포일(30)의 자유 단 측에서 2~4개의 탄성 범프(31)들과 중첩되는 폭(B) 및 그 탄성 범프(31)들 높이의 50~100%를 만족하는 높이(H)를 갖는다.

여기서, 상기 스토퍼(70)의 폭(B)을 1개의 탄성 범프(31)와 중첩되게 설정하는 경우, 스토퍼(70)는 회전기기의 작동 시, 외부 가진이나 충격에 의해 베어링 하우징(10)의 중공(11)으로부터 축 방향 외측으로 돌출되는 범프 포일(30)을 지탱하지 못하고, 축 방향 외측으로 변형되면서 그 범프 포일(30)의 돌출을 허용할 수 있다.

상기 스토퍼(70)의 폭(B)을 5개 이상의 탄성 범프(31)와 중첩되게 설정하는 경우에는, 탑 포일(50)을 동그랗게 말아 범프 포일(30)의 내측에 설치할 때, 스토퍼(70)에 의해 탑 포일(50)을 동그랗게 말지 못하게 되어 그 탑 포일(50)이 범프 포일(30)의 탄성 범프(31)들에 밀착되지 않게 되는 조립 불량을 야기할 수 있다.

그리고, 상기 스토퍼(70)의 높이(H)를 탄성 범프(31)들 높이의 50% 미만으로 설정하는 경우에는, 회전기기의 작동 시, 외부 가진이나 충격에 의해 범프 포일(30)이 베어링 하우징(10)의 중공(11)으로부터 스토퍼(70)를 벗어나 축 방향 외측으로 돌출될 수 있다.

상기 스토퍼(70)의 높이(H)를 탄성 범프(31)들 높이의 100%를 초과하여 설정하는 경우에는, 탑 포일(50)이 범프 포일(30)의 내주 측에 밀착되지 않게 되는 조립 불량을 야기할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체(100)의 조립 과정 및 작용을 앞서 개시한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시 예에서는 범프 포일(30)을 한쪽 방향으로 동그랗게 만 상태에서, 베어링 하우징(10)의 중공(11) 내측에 위치시키며, 그 범프 포일(30)의 제1 절곡 단(33)을 슬롯(13)에 결합한다.

이에 상기 범프 포일(30)은 이의 제1 절곡 단(33)이 슬롯(13)에 결합된 상태로, 베어링 하우징(10)의 중공(11) 내주 면에 밀착되고, 일측 원주 방향으로 말리면서 제1 절곡 단(33) 측에 자유 단이 위치하도록 배치된다.

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 탑 포일(50)을 다른 한쪽 방향으로 동그랗게 만 상태에서, 범프 포일(30)의 내측에 위치시키며, 그 탑 포일(50)의 제2 절곡 단(53)을 슬롯(13)에 결합한다.

이에 상기 탑 포일(50)은 이의 제2 절곡 단(53)이 슬롯(13)에 결합된 상태로, 범프 포일(30)의 내측에서 탄성 범프(31)들에 밀착되고, 다른 일측 원주 방향으로 말리면서 제2 절곡 단(53) 측에 자유 단이 위치하도록 배치된다.

여기서, 상기 탑 포일(50)의 스토퍼(70)는 범프 포일(30)의 자유 단 측에 위치하면서 그 범프 포일(30)의 원주 방향 양단을 지지한다. 상기 스토퍼(70)는 탑 포일(50)의 제2 절곡 단(53) 측의 원주 방향 양단에서 축 방향 양측(전후 방향)으로 연장되며, 중공(11)의 반경방향으로 절곡된 핀(fin) 형태로서, 중공(11)의 내측에서 범프 포일(30)의 원주 방향 양단을 지지한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 회전기기의 작동 시, 외부 가진이나 충격에 의해 비교적 두께가 얇은 범프 포일(30)이 베어링 하우징(10)의 중공(11)으로부터 축 방향 외측(전후 양측)으로 돌출되는 것을 탑 포일(50)의 스토퍼(70)를 통하여 저지할 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 회전기기의 작동 시, 범프 포일(30)이 베어링 하우징(10)의 중공(11) 외측으로 돌출되며, 회전 샤프트(1)와 충돌하는 등의 문제를 해결할 수 있고, 회전 샤프트(1)의 회전 지지 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

한편, 상기에서와 같은 탑 포일(50)은 금형을 통해 가공될 수 있는데, 본 발명의 실시 예에서는 띠 형상의 원 소재에 길이 방향의 양측 가장자리 단으로부터 외측으로 연장된 부분을 형성하고, 그 연장 부분을 상측으로 절곡하여 설정된 폭과 높이를 가진 스토퍼(70)를 구성할 수 있다.

그러나, 이러한 탑 포일(50)을 동그랗게 만 상태에서 범프 포일(30)의 내측에 설치하는 경우, 스토퍼(70)에 의해 탑 포일(50)을 동그랗게 마는 것이 쉽지 않을 수 있다.

이를 방지하기 위해 본 발명의 실시 예에 의한 스토퍼(70)는, 도 4에 도시된 바와 같은 변형 예로서, 적어도 하나의 그루브(75)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 그루브(75)는 "V"형으로 형성될 수 있다.

따라서, 상기 스토퍼(70)에 "V"형의 그루브(75)를 형성함으로써, 본 발명의 실시 예에서는 베어링 하우징(10)에 대한 탑 포일(50)의 조립성을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체를 도시한 결합 사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체를 도시한 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체를 도시한 단면 구성도이다.

도 5 내지 도 7를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체(200)는, 범프 포일(130)이 베어링 하우징(110)의 중공(111)으로부터 축 방향 외측으로 돌출되는 것을 저지하기 위한 스토퍼(170)를 베어링 하우징(110)의 중공(111) 내주 면 양단 측에 구성할 수 있다.

상기에서 범프 포일(130)은 전기 실시 예에서와 같이, 탄성 범프(131)들, 제1 절곡 단(133) 및 절개 선(135)을 포함하며, 본 발명의 실시 예에서 탑 포일(150)은 제2 절곡 단(153)을 포함하고 있다. 이러한 범프 포일(130) 및 탑 포일(150)의 구성은 전기 실시 예에서 설명한 바와 같으므로, 이하에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 베어링 하우징(110)은 중공(111)의 내주 면에 범프 포일(130)을 지지하는 지지 면을 가진 지지홈(115)을 형성하고 있으며, 그 지지홈(115)에 축 방향을 따라 슬롯(113)을 전후 방향으로 형성하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 스토퍼(170)는 베어링 하우징(110)의 중공(111) 내주 면 양단 측에 구비되는 바, 지지홈(115) 양단 측의 단턱(171)으로서 구비된다.

상기 단턱(171)은, 베어링 하우징(110)의 중공(111) 내주 면에 범프 포일(130)을 지지하는 지지홈(115)을 형성함에 따라, 그 지지홈(115)을 구획하는 중공(111) 내주 측의 단차 부분으로 구비된다.

삭제

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에어 포일 베어링 조립체(200)의 조립 과정 및 작용을 앞서 개시한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시 예에서는 범프 포일(130)을 한쪽 방향으로 동그랗게 만 상태에서, 베어링 하우징(110)의 중공(111) 내측에 위치시키며, 그 범프 포일(130)의 제1 절곡 단(133)을 지지홈(115)의 슬롯(113)에 결합한다.

이에 상기 범프 포일(130)은 이의 제1 절곡 단(133)이 슬롯(113)에 결합된 상태로, 베어링 하우징(110)의 중공(111) 내주 측에서 지지홈(115)의 지지 면에 밀착되고, 일측 원주 방향으로 말리면서 제1 절곡 단(133) 측에 자유 단이 위치하도록 배치된다.

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 탑 포일(150)을 다른 한쪽 방향으로 동그랗게 만 상태에서, 범프 포일(130)의 내측에 위치시키며, 그 탑 포일(150)의 제2 절곡 단(153)을 지지홈(115)의 슬롯(113)에 결합한다.

이에 상기 탑 포일(150)은 이의 제2 절곡 단(153)이 슬롯(113)에 결합된 상태로, 범프 포일(130)의 내측에서 탄성 범프(131)들에 밀착되고, 다른 일측 원주 방향으로 말리면서 제2 절곡 단(153) 측에 자유 단이 위치하도록 배치된다.

여기서, 스토퍼(170)는 지지홈(115)의 양단 측에서 단턱(171)을 통해 범프 포일(130)의 원주 방향 양단을 지지한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 회전기기의 작동 시, 외부 가진이나 충격에 의해 비교적 두께가 얇은 범프 포일(130)이 베어링 하우징(110)의 중공(111)으로부터 축 방향 외측(전후 양측)으로 돌출되는 것을 스토퍼(170)의 단턱(171)을 통하여 저지할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1: 회전 샤프트 10, 110: 베어링 하우징
11, 111: 중공 13, 113: 슬롯
30, 130: 범프 포일 31, 131: 탄성 범프
33, 133: 절곡 단 35, 135: 절개 선
50, 150: 탑 포일 53, 153: 절곡 단
70, 170: 스토퍼 75: 그루브
115: 지지홈 171: 단턱
B: 폭 H: 높이
100, 200: 에어 포일 베어링 조립체

Claims (17)

1. 회전 샤프트가 끼워지는 중공을 가지며, 상기 중공의 내주 면에 축 방향을 따라 슬롯을 형성하고 있는 베어링 하우징;
   상기 슬롯에 결합되는 제1 절곡 단을 한쪽 단부에 형성하고, 상기 중공의 내측에서 일측 원주 방향으로 말리며 상기 제1 절곡 단 측에 다른 한쪽 단부의 자유 단이 위치하는 범프 포일;
   상기 슬롯에 결합되는 제2 절곡 단을 한쪽 단부에 형성하고, 상기 범프 포일의 내측에서 다른 일측 원주 방향으로 말리며 상기 제2 절곡 단 측에 다른 한쪽 단부의 자유 단이 위치하는 탑 포일; 및
   상기 탑 포일의 원주 방향 양측에 각각 구비되며, 상기 범프 포일이 상기 중공으로부터 축 방향 외측으로 돌출되는 것을 저지하는 스토퍼;를 포함하고,
   상기 스토퍼는 상기 베어링 하우징의 중공 내측에서 상기 범프 포일의 원주 방향 양단을 지지하는 에어 포일 베어링 조립체.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 스토퍼는,
   상기 탑 포일의 제2 절곡 단 측에서 원주 방향 양측에 일체로 형성되는 에어 포일 베어링 조립체.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 스토퍼는,
   상기 탑 포일의 제2 절곡 단 측에서 원주 방향 양단으로부터 중공의 반경방향으로 돌출되게 형성되는 에어 포일 베어링 조립체.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 스토퍼는,
   상기 탑 포일의 제2 절곡 단 측의 원주 방향 양단에서 축 방향을 따라 설정된 폭으로 연장되며, 상기 중공의 반경방향으로 절곡되게 형성되는 에어 포일 베어링 조립체.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 스토퍼는,
   상기 범프 포일의 자유 단 측에서 상기 범프 포일의 원주 방향 양단을 지지하는 에어 포일 베어링 조립체.
7. 제5 항에 있어서,
   상기 범프 포일은 원주 방향을 따라 중공의 반경방향으로 볼록하게 돌출된 다수 개의 탄성 범프들을 형성하며,
   상기 스토퍼는 2~4개의 탄성 범프들과 중첩되는 폭으로 구비되는 에어 포일 베어링 조립체.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 스토퍼의 높이는 상기 탄성 범프 높이의 50~100%를 만족하는 에어 포일 베어링 조립체.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 스토퍼는,
   상기 탑 포일의 제2 절곡 단 측의 원주 방향 양단에서 축 방향을 따라 설정된 폭으로 연장되며, 상기 중공의 반경방향으로 절곡되게 형성되되,
   적어도 하나의 그루브를 형성하는 에어 포일 베어링 조립체.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 그루브는 "V"형으로 형성되는 에어 포일 베어링 조립체.
11. 제1 항에 있어서,
    상기 탑 포일은 상기 범프 포일 보다 더 두꺼운 두께로 구비되는 에어 포일 베어링 조립체.
12. 제1 항에 있어서,
    상기 범프 포일은,
    상기 제1 절곡 단을 제외한 부분에 원주 방향을 따라 적어도 하나의 절개 선을 형성하는 에어 포일 베어링 조립체.
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