KR20190057431A - 베어링 장치 - Google Patents

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디트마르 메츠
마틴 뮬러
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보르그워너 인코퍼레이티드
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 반경방향 공기 베어링(1) 및/또는 하나의 축방향 공기 베어링(15')을 포함하는 베어링 장치(28)에 관한 것으로, 반경방향 공기 베어링(1)은 내부 환상 베어링 플레이트(7), 및 외부에서 베어링 플레이트(7)를 둘러싸는 스프링 플레이트(10)를 구비하며, 상기 베어링 플레이트 및 상기 스프링 플레이트는 일체형 부품으로 형성된다.

Description

베어링 장치{BEARING ARRANGEMENT}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 베어링 장치에 관한 것이다.
적어도 하나의 반경방향 공기 베어링 및/또는 하나의 축방향 공기 베어링을 포함하는 상기 유형의 베어링 장치는 특히 매우 높은 회전 속도를 가진 회전 부품들과 사용된다.
이를 위해, 하나의 주지의 베어링 장치는 예컨대 샤프트 주위에 배치될 수 있는 내부 슬롯형 베어링 플레이트를 구비한 반경방향 공기 베어링을 포함한다.
상기 베어링 플레이트를 둘러싸는 별개의 스프링 플레이트가 베어링 플레이트의 외측에 구비되며, 휴지 상태에서, 베어링 플레이트는 스프링 플레이트를 샤프트의 외면에 가압한다.
샤프트가 회전하기 시작할 때, 공기 쿠션이 샤프트의 외면과 베어링 플레이트의 내면 사이에 형성되기 시작하여, 베어링 플레이트는 스프링 플레이트의 압력에 반하여 샤프트로부터 상승되고, 그에 따라 샤프트는 공기 쿠션에 의해 사실상 마모 없이 장착된다. 여기서, 베어링 플레이트 및 스프링 플레이트는 예컨대 외부 베어링 슬리브 내에, 또는 예컨대 터보차저에서의 경우와 같이, 추가 베어링 슬리브의 제공 없이 베어링 하우징 내에 직접 배치될 수 있다.
본 발명의 목적은 구성이 더 간단하며 조립이 더 간단한 청구항 1의 전제부에 명시된 유형의 베어링 장치를 제공하는 데에 있다.
상기 목적은 청구항 1의 특징부에 의해 달성된다.
그러므로, 본 발명의 원리에 따르면, 반경방향 공기 베어링의 베어링 플레이트 및 스프링 플레이트가 일체형 부품으로 형성되는 것이 제공된다. 이를 위해, 예컨대 예장형 플레이트 스트립이 절곡되는 것이 가능하며, 이후 외부에 있게 되는 플레이트 스트립 부분은 파형 구조(corrugated structure)를 부여받아 스프링 플레이트를 형성한다.
종속항 2 내지 6은 본 발명의 유리한 개선에 관련된다.
청구항 8 및 10은 각각의 경우 독립적으로 판매 가능한 대상으로서 반경방향 공기 베어링 및 축방향 공기 베어링을 정의한다.
본 발명의 다른 상세들, 특징들, 및 이점들은 도면에 기초한 예시적인 구현예들의 후술하는 설명에서 명확해질 것이다.
도 1은 일 실시예에서 3개의 플레이트 부분들로 분리되는, 본 발명에 따른 반경방향 공기 베어링의 약간 간소화된 부분 개략도를 도시한다.
도 2는 도 1의 플레이트 부분들 중 하나의 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 축방향 공기 베어링의 사시도를 도시한다.
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 베어링 장치의 가능한 용도들을 도시한다.
도 9 내지 도 11은 축방향 공기 베어링의 다른 구현예의 도면들을 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 반경방향 공기 베어링(1)의 부분도로, 본 실시예에서 상기 반경방향 공기 베어링은 도 1에 도시된 공기 베어링(1)의 조립 상태에서 베어링 링을 형성하는 3개의 플레이트 부분들(2, 3, 4)로 이루어지고, 본 실시예에서 이 베어링 링은 샤프트(5) 주위에 배치되며, 베어링 부시 또는 베어링 하우징(6) 내에서 안내된다.
플레이트 부분들(2, 3, 4)은 각각의 경우 동일한 구성으로 이루어지기 때문에, 이하에서는 전체 플레이트 부분들(2~4)에 대한 대표로서 플레이트 부분(2)만을 참조할 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 플레이트 부분(2)은 샤프트(5)의 직경에 대응하는 절곡된 형태로 이루어진 내부 베어링 플레이트(7)를 구비하고, 그에 따라 도 1에 도시된 조립 상태에서, 상기 내부 베어링 플레이트는 샤프트(5)가 회전하지 않을 때 샤프트의 외주(8)에 안착될 수 있다. 베어링 플레이트(7)는 절곡된 연결부(9)를 통해 외부 스프링 플레이트(10)에 연결되고, 그에 따라 베어링 플레이트(7) 및 스프링 플레이트(10)는 일체형 부품을 형성한다. 상기 설계는 또한 도 2의 상세도로부터 확인할 수 있다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 각각의 경우 하나의 리테이닝 러그(11, 12)가 플레이트 부분(2)의 단부 영역들에 각각 구비되어 있고, 이 리테이닝 러그들은 외부로 돌출되어 샤프트(5)로부터 멀리 향한다는 것을 확인할 수 있다. 여기서, 리테이닝 러그(11)는 스프링 플레이트(10)로부터 절곡된 플레이트 스트립인 반면, 리테이닝 러그(12)는 연결부(9)의 영역에서 스프링 플레이트의 일부를 펀칭-아웃(punching out)함으로써 형성되고, 상기 부분은 마찬가지로 펀칭-아웃된 후에 외부로 절곡된다.
도 1은 상기 리테이닝 러그들(11, 12)이 플레이트 스트립(2)의 위치를 고정하기 위해 요홈들(13, 14)에 각각 맞물리는 것을 보여준다. 상기 요홈들은(13, 14)은 베어링 부시에 또는 주변 베어링 하우징(6)에 마련된다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스프링 플레이트(10)는 스프링 작용을 야기할 수 있도록 파형을 구비하고, 이 스프링 작용에 의해, 베어링 플레이트(7)는 샤프트(5)가 휴지 상태일 때 샤프트의 외주(8)에 가압된다.
도 1에 도시된 특히 바람직한 구현예에서, 중간층(15)이 또한 구비되며, 이 중간층의 절곡은 베어링 플레이트(7)의 절곡에 대응하며, 이 중간층은 스프링 플레이트(10)의 파형이 베어링 플레이트(7)에 압입되는 것을 방지하기 위해 베어링 플레이트(7)와 스프링 플레이트(10) 사이에 배치된다. 아울러, 중간층(15)은 마찰을 생성함으로써 베어링 감쇠에 기여한다.
서두에 이미 설명한 바와 같이, 반경방향 공기 베어링(1)이 단일 (즉, 샤프트 시일과 유사한 개방 링의 형태) 플레이트 장치(스프링 플레이트(10), 베어링 플레이트(7), 및 적절한 경우, 중간층(15))에 의해 구성되거나, 또는 도 1의 특히 바람직한 구현예에서 예시 및 도시된 바와 같이, 반경방향 공기 베어링(1)이 적어도 2개의, 바람직하게는 3개의 플레이트 부분들(2, 3, 4)로 분리되는 것이 본 발명에 따라 제공된다.
서두에 설명한 바와 같이, 베어링 플레이트(7)는 샤프트(5)가 휴지 위치일 때 샤프트의 외주(8)에 안착된다.
샤프트(5)가 회전하기 시작할 때, 공기 쿠션이 샤프트(5)의 외주(8)와 베어링 플레이트(7) 사이에 형성되어, 베어링 플레이트(7)는 스프링 플레이트(10)의 압력에 반하여 샤프트(5)의 외주(8)로부터 상승되고, 그 결과로 샤프트(5)는 외주(8)와 베어링 플레이트(7) 사이에 형성된 공기 쿠션에 의해 장착된다.
축방향 공기 베어링은 동일한 작동 모드를 가지는데, 본 발명에 따른 상기 축방향 공기 베어링의 바람직한 구현예가 도 3에 도시되며, 도면부호 15'로 지시된다.
축방향 공기 베어링(15')은 캐리어 플레이트 또는 베어링 플레이트(16)를 구비하고, 이 플레이트는 환형 원반의 형태로 이루어지며, 다수의 돌출부들(17, 18)을 구비하고, 이들 중 돌출부들(17, 18)만이 도 3에서 관찰된다. 이를 위해, 베어링 플레이트(16)는 내부 환상 영역(16A), 및 외부에서 내부 환상 영역을 동심으로 둘러싸는 외부 환상 영역(16B)을 구비한다. 돌출부들(17, 18)을 형성하기 위해, 내부 환상 영역(16A)은 밀링-아웃되고(milled out), 그에 따라 돌출부들(17, 18)이 밀링-아웃된 내부 환상 영역(16A)에 대한 상승 웨브들로서 돌출된다.
스프링 플레이트(19)가 베어링 플레이트(16)에 안착되고, 본 실시예에서, 스프링 플레이트는 다수의 스프링 플레이트 부분들로 이루어지며, 이들 중 도 3에서 관찰되는 스프링 플레이트 부분들은 도면부호 19'로 지시된다. 스프링 플레이트 부분들(19')은 이후 웨브들(20)을 통해 내부 링(21)에 연결된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 축방향 공기 베어링(15')은 외주 상에 배치되는 3개의 회전 방지 수단들을 구비하고, 이들 중 하나가 전체 회전 방지 수단에 대한 대표로서 도면부호 22로 지시된다. 상기 회전 방지 수단(22)은 일 측이 개방된 요홈(23)의 형태로 이루어지며, 그 각각에 핀(상세히 도시되지 않음)이 맞물릴 수 있다.
베어링 플레이트(16) 및 스프링 플레이트(19) 각각은 중앙 요홈(24)을 가지며, 장착될 샤프트가 조립 상태에서 이 중앙 요홈을 통해 연장되는 것이 자명하다.
도 4에 도시된 특히 바람직한 구현예에서, 지지 플레이트(25)가 스프링 플레이트(19) 상에 배치되며, 외부 링(25A)으로부터 내부로 돌출되는 텅(tongue)들을 구비하고, 도 3에서는 이들 중 텅들(25B~25D)만이 관찰되며, 텅들은 스프링 작용을 형성하기 위해 그리고 발생된 하중을 커버 플레이트(38)에 가능한 한 균일하게 도입하기 위해 스프링 플레이트(19)와 부분적으로 중첩된다. 스프링 플레이트 부분(19')을 구비한 스프링 플레이트(19), 돌출부들(17, 18), 및 지지 플레이트(25)는 결과적으로 커버 플레이트(28)가 배치되는 환상 스프링 장치를 형성한다. 전술한 부품들(17, 18, 19, 19', 25)에 의해 형성되는 상기 스프링 장치가 특히 바람직한 구현예를 구성하지만, 스프링 장치가 기타 다른 형태, 예컨대 파형 환상 플레이트로 설계되는 것 역시 가능하다. 커버 플레이트(38)가 상기 환상 플레이트 상에 장착되는 것도 가능할 것이다.
커버 플레이트(38)는 외부 링(39)을 구비하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 외부 링(39)은 조립 상태에서 외부 링(25A)을 덮고, 도 3의 도해로부터 상세히 확인할 수 있는 바와 같이, 외부 링(25A)은 연결부(25E)를 통해 텅들에 연결된다.
커버 플레이트(38)의 외부 링(39)은 연결 웨브들을 통해 내부 링(41)에 연결되며, 도 3에서 선택된 도해로 인해, 상기 웨브들 중 하나만이 관찰되며 도면부호 40으로 지시된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 내부 링(41)은 다수의 나선형 채널들로 이루어진 나선형 장치(42)를 구비한다. 나선형 장치(42)의 상기 나선형 채널들의 도 3에 도시된 설계는, 조립 상태에서 커버 플레이트(38)에 안착되는, 장착될 샤프트의 샤프트 어셈블리와 함께, 공기 전달 수단을 형성하고, 이 공기 전달 수단에 의해 공기는 반경방향 외부로, 즉 축방향 베어링(15')의 외부 가장자리 방향으로 강제되어 공기 쿠션을 형성하며, 이 공기 쿠션에 의해, 장착될 샤프트의 샤프트 어셈블리는 회전에 따라 장착된다. 도 3에 도시된 나선형 채널 장치는 베어링 플레이트(16)와 스프링 장치 사이에 공기 압력을 형성하기 위한 기기의 특히 바람직한 구현예를 구성하고, 이 기기는 축방향 공기 베어링(15')에 의해 장착된 샤프트가 회전함에 따라 공기를 흡입하며, 베어링 플레이트(16)와 스프링 장치 사이에 공기 쿠션을 형성하고, 이 공기 쿠션은 전술한 공기 압력 형성의 결과로 상기 샤프트를 장착하기 위한, 샤프트의 회전 동안 안정적인 쿠션을 형성한다.
이에 대한 대안으로, 외부 공기 공급 기기를, 예컨대 축방향 베어링(15')과 별개로 배치되는 압축기, 또는 스프링 장치와 베어링 플레이트(16) 사이에서 외부로부터 공기를 펌핑하여 상기 공기 쿠션을 형성하는 압축기의 형태로 제공하는 것 역시 가능할 것이다. 이러한 장치의 예로, 도 6에 기초하여 이하에 상세히 설명될 압축기 휠(36)이 있는데, 이는 축방향 공기 베어링에 대한 외부 공기 공급을 실현할 수 있다.
도 3에서 선택된 도해와 관련하여, 베어링 플레이트(16), 스프링 플레이트(19), 지지 플레이트(25), 및 커버 플레이트(38)는 각각의 경우 폐쇄 링인 것이 자명하지만, 도 3에서는 개별 부품들의 도시가 가능하도록 일부만 도시된다는 것을 명시해야 한다.
나선형 장치(42)의 배치 및 설계와 관련하여, 도 3의 도식적 도해를 이에 명시적으로 참조하되, 도 3에 도시된 상기 특히 바람직한 구현예가 하나의 또는 다른 사용 환경에서 필요 시 수정되는 것이 또한 기본적으로 가능하다. 돌출부들(17, 18) 대신에, 내부 링(21) 상의 스프링 플레이트 부분들(19')의 영역에서 내부로 연장되며, 절곡된 상태에서 스프링 부분들(19') 아래에 안착될 수 있도록 절곡될 수 있는 플레이트 스트립들을 구비하는 것 역시 가능하다. 이 경우, 이러한 절곡된 웨브들은 이후 다른 부품들(19, 19', 25)과 함께 스프링 장치를 형성할 것이다.
축방향 공기 베어링(15')은, 샤프트를 양 축방향으로 안내하기 위한 완전 조립 상태에서, 각각의 경우, 샤프트 어셈블리의 양 측에 배치되는 2개의 베어링 플레이트/스프링 플레이트 장치들로 이루어지는 것이 자명하며, 이는 사용예들에 기초하여 이하에 보다 상세히 설명될 것이다.
본 발명에 따른 공기 베어링 장치의 가능한 용도들에 대한 도식적 회로도가 도 4에 도시되어 있다. 이와 관련하여, 도 4는 전기 모터 또는 발전기의 형태로 이루어질 수 있는 전기 기계(26)를 도시한다. 전기 기계(26)의 샤프트(27)는 2개의 블록들로 표현된 본 발명에 따른 공기 베어링 장치(28)에 의해 장착된다.
장치가 예컨대 공기 공급 기기이면, 전기 기계(26)의 샤프트(27)는 압축기(30)에 결합되며, 공기를 전달하기 위해 압축기 휠을 구동시킨다.
선택적으로, 샤프트(27)의 타 단은 터빈(31)에 결합될 수 있고, 이 터빈의 터빈 휠은 예컨대 엔진 또는 기타 다른 연소실의 배기가스 유동에 의해 구동될 수 있다.
전술한 기본 원리는 소위 "범위 확장기(range extender)"를 도시한 도 5에 따른 구현예에서도 발견될 수 있는데, 이 범위 확장기는 차량, 특히 전기 모터에 의해 구동되는 자동차의 범위를 확장시키는 역할을 한다.
상기 실시예에서도, 본 발명에 따른 공기 베어링 장치(28)가 구비될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 도 4와 관련하여 설명된 부품들 외에도, 범위 확장기는 연료가 연소될 수 있는 연소실(32)을 구비하며, 이 연료는 터빈 휠을 구동시키기 위해 터빈(31)에 생성된 연소 가스의 형태로 공급될 수 있다. 이 경우, 전기 기계(29)는 발전기의 형태로 이루어지며, 배터리를 충전하기 위한 전력 생성을 위해 사용될 수 있고, 이 배터리에 의해 차량의 전기 모터 구동부(도 5에 미도시)가 사용될 수 있다. 도 5에 도시된 구현예에서, 발전기(29)는 또한 압축기(30)에 연결되며, 이후 압축기는 압축된 연소 공기를 복열 장치(33)를 통해 연소실(32)로 공급한다.
도 6은 도 4 및 도 5의 도식적 도해들의 실제 구현을 위한 하나의 가능성의 구조적 상세를 도시한다.
도 6의 도해로부터, 본 발명에 따른 베어링 장치(28)는 본 실시예에서 본 발명에 따른 2개의 반경방향 공기 베어링들(1) 및 본 발명에 따른 하나의 축방향 공기 베어링(15')을 포함하는 것이 명확하며, 도 3에 기초하여 전술한 바와 같이, 이들의 2개의 원반 팩들이 샤프트 어셈블리(34)의 양측에 배치되어, 그에 의해 양 축방향으로 샤프트(27)를 장착시킬 수 있다.
도 6에 도시된 구현예에서, 전기 기계(26)가 압축기(30)에 의해 터빈(31)으로부터 분리되고, 이는 터빈(31)에 불가피하게 존재하는 고온이 전기 모터(26)에 전달되지 못한다는 이점을 가져온다는 것을 주목해야 한다.
도 6의 도해에 상세히 도시된 바와 같이, 이는 터빈(31)과 압축기(30)의 터빈 휠(35)과 압축기 휠(36)의 "배면 부착형(back to back)" 배치를 형성한다.
상기 배치에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 베어링 장치들(1, 15')은 전기 기계(26)의 하우징 내에 배치된다.
적어도 하나의 반경방향 공기 베어링(1) 및 하나의 축방향 공기 베어링(15)을 구비한 본 발명에 따른 베어링 장치(28)의 다른 가능한 용도들이 도 7 및 도 8에 도시되어 있다.
여기서, 도 7은 종래의 배기가스 터보차저(37)를 도시하고, 이 터보차저는 2개의 반경방향 공기 베어링들 및 하나의 축방향 공기 베어링을 구비할 수 있거나, 또는 예컨대 2개의 반경방향 공기 베어링들을 하나의 종래의 축방향 베어링과 결합시키는 것이 가능하기 때문에, 공기 베어링들에 의해 일부만 장착된다. 게다가, 본 발명에 따르면, 마찬가지로, 단하나의 반경방향 공기 베어링 및 하나의 종래의 반경방향 베어링을 서로 결합시키는 것 역시 원칙적으로 가능하다. 이후, 상기 베어링 조합은 종래의 축방향 베어링 또는 축방향 공기 베어링과 결합될 수 있다.
도 8은 압축기(30)와 결합되어 압축기를 구동시키는 전기 기계(26)를 도시하고, 그에 따라 도 8의 장치는 전기 충전기를 형성한다.
발전기 형태의 전기 기계와 터빈의 조합 역시 가능하다. 상기 장치는 터빈을 구동시키는 배기가스의 에너지를 활용하기 위해 예컨대 자동차의 배기 선로(exhaust tract)에 배치될 수 있고, 이후 터빈은 전기 에너지를 생성하기 위해 발전기를 구동시킨다. 상기 장치는 종래의 자연-흡기 엔진에, 또는 배기 선로에서 배기가스 터보차저의 하류에 구비될 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 축방향 공기 베어링의 다른 구현예를 도시하되, 상기 공기 베어링은 종래의 하우징 부분들 없이 도시되며, 도 10에서 관찰되는 캐리어 플레이트(43) 및 스프링 플레이트(55)에 의해서만 표현된다. 축방향 공기 베어링의 경우, 상기 부분들은 하우징 내에 배치되고, 각각의 경우, 2개의 캐리어 플레이트들 및 스프링 플레이트들이 해당 하우징 부분들에 배치되며, 이 하우징 부분들은 장착될 샤프트에 회전 결합하여 연결되는 중앙 원반의 양 측에 배치되고, 공기 쿠션이 상기 원반 및 캐리어 플레이트 사이에 형성된다.
도 9 내지 도 11을 같이 참조하면, 상기 도면들에 도시된 특히 바람직한 구현예에서, 캐리어 플레이트(43)는 3개의 분사 및 유입 압력 영역들을 구비한다는 것을 확인할 수 있고, 이들 중 하나의 영역이 도면부호 44로 지시되며, 상기 전체 영역들에 대한 대표로서 이하에 설명될 것이다.
분사 및 유입 압력 영역(44)은 환상 캐리어 플레이트(43)의 평면에 대해 움푹 패인 2개의 하위-영역들(44A, 44B)을 구비한다. 하위-영역들(44A, 44B)은 각각의 경우 중앙 요홈(56)의 방향으로 개구들(45, 46)을 통해 개방된다.
펌핑 효과 및 압력 형성을 야기하는 경사면(ramp; 50)이 하위-영역(44B)에 인접하게 구비된다. 여기서, 경사면은 만곡된 형상으로 이루어지며, 90°가 넘는, 바람직하게는 110° 내지 160°의 각도 범위에 있는 각도(α)만큼 원주방향(U)에 대해 경사지도록 형성된다. 아울러, 개구(58)를 통해 일 측이 개방되도록 형성된 슬롯(57)이 경사면(50)에 인접하게 구비된다. 따라서, 경사면(50)은 하위-영역(44B)과 슬롯(57) 사이에 배치된다.
또한, 축방향 공기 베어링의 하우징의 회전 방지 핀들(도면에 상세히 도시되지 않음)과 상호작용하는 3개의 회전 방지 수단들(47, 48, 49)이 캐리어 플레이트(43)의 외주 상에 구비된다.
각각의 경우, 공냉 영역들이 상기 회전 방지 수단들(47, 49)의 인근에 구비되며, 도 9 및 도 10에서는, 이들 중 하나가 전체 공냉 영역들에 대한 대표로서 도면부호 51로 지시된다. 상기 공냉 영역들은 표면 영역들(59, 60)보다 약 0.5㎜ 더 낮게 놓이고, 도 9에서 상세히 확인할 수 있는 바와 같이, 표면 영역(59)은 경사면(50)과 하위-영역(44B) 사이에 위치하며, 표면 영역(60)은 공냉 영역(51)에 인접한다.
도 10은 또한 스프링들 또는 스프링 영역들(52~54)을 구비한 스프링 플레이트(55)의 제공을 도시하되, 도 10에서 선택된 도해에서, 상기 스프링 플레이트(55)는 캐리어 플레이트(43) 아래에, 즉 도 10의 도면 평면 아래에 배치된다.
따라서, 특히 스프링들 또는 스프링 영역들(52~54)이 펀칭된 영역들, 특히 하위-영역들(44A, 44B) 내로 돌출될 정도로 크다면, 캐리어 플레이트(43)의 후방측은 바람직하게는 평탄한 형태로 이루어진다.
도 9 및 도 10에 도시된, 본 발명에 따른 축방향 공기 베어링의 구성은 바람직하게는 베어링의 냉각에 기여하는 공기 순환을 생성하는데, 이는 상기 공기 순환이 주변 하우징으로 열이 분산되는 것을 가능하게 하기 때문이다.
게다가, 경사면(50)의 만곡된 형태는 유리하게 안정적인 공기 압력 형성을 가져오고, 그에 따라 축방향 공기 베어링을 구비한, 샤프트를 장착하기 위한 안정적인 공기 쿠션을 가져온다.
도 6 내지 도 11에 따른 장치들은 또한, 종래의 반경방향 또는 축방향 베어링들과 함께 또는 이들 없이, 반경방향 및 축방향 공기 베어링들의 전술한 가능한 조합을 포함하는 본 발명에 따른 베어링 장치를 구비할 수 있다.
아울러, 도 6 내지 도 11에 따른 장치들 각각은 본 발명에 따른 별개의 물품들을 구성한다는 것을 주목해야 한다.
본 발명의 앞서 기재된 개시 외에도, 도 1 내지 도 11의 본 발명의 도식적 도해를 이에 명시적으로 참조한다.
1 반경방향 공기 베어링
2, 3, 4 플레이트 부분
5 샤프트
6 베어링 부시 또는 베어링 하우징
7 베어링 플레이트
8 샤프트(5)의 외주
9 연결부
10 스프링 플레이트
11, 12 리테이닝 러그
13, 14 하우징 또는 베어링 부시의 요홈
15 중간층
15' 축방향 공기 베어링
16 축방향 베어링 플레이트
16A 내부 링 영역
16B 외부 링 영역
17 돌출부
18 돌출부
19 축방향 스프링 플레이트
19' 스프링 플레이트 부분
20 연결 웨브
21 내부 링
22 회전 방지 수단
23 요홈
24 베어링 플레이트(16), 스프링 플레이트(19), 지지 플레이트(25), 및 커버 플레이트(38)의 요홈
25 지지 플레이트
25A 외주 링
25B~25D 텅
25E 연결 영역
26 전기 기계(전기 모터 및/또는 발전기)
27 샤프트
28 베어링 장치
29 발전기
30 압축기
31 터빈
32 연소실
33 복열 장치
34 샤프트 어셈블리
35 터빈 휠
36 압축기 휠
37 배기가스 터보차저
38 커버 플레이트
39 외부 링
40 웨브/연결 웨브
41 내부 링
42 나선형 장치
43 캐리어 플레이트
44 분사 및 유입 압력 영역
45, 46 유입 개구
47, 48, 49 회전 방지 수단
50 경사면
51 공냉 영역
52, 53, 54 스프링
55 스프링 플레이트
56 중앙 요홈
57 슬롯
58 개구
59, 60 캐리어 플레이트(43)의 표면 영역

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 반경방향 공기 베어링(1); 및/또는
    하나의 축방향 공기 베어링(15')을 포함하는 베어링 장치(28)에 있어서,
    상기 반경방향 공기 베어링(1)은 내부 환상 베어링 플레이트(7), 및 외부에서 상기 베어링 플레이트(7)를 둘러싸는 스프링 플레이트(10)를 구비하며, 상기 베어링 플레이트 및 상기 스프링 플레이트는 일체형 부품으로 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 베어링 플레이트(7) 및 상기 스프링 플레이트(10)로 이루어진 상기 일체형 부품은 적어도 하나의 리테이닝 러그(11, 12)를 구비하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스프링 플레이트(10)는 파형 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  4. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 플레이트(7) 및 상기 스프링 플레이트(10)는 베어링 링을 형성하도록 조립될 수 있는 적어도 2개의, 바람직하게는 3개의 플레이트 부분들(2, 3, 4)로 분리되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 중간층(15)이 상기 베어링 플레이트(7)와 상기 스프링 플레이트(10) 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 공기 베어링(15')은 환상 베어링 플레이트(16) 및 환상 스프링 장치(17, 18, 19, 19', 25)를 구비하고, 상기 베어링 플레이트(16)와 상기 스프링 장치(17, 18, 19, 19', 25) 사이에 공기 압력을 형성하기 위한 기기(42)를 구비한 커버 플레이트(38)가 상기 환상 스프링 장치(17, 18, 19, 19', 25) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 축방향 공기 베어링은 공기 압력을 형성하기 위한 만곡된 경사면(50)이 배치되는 환상 캐리어 플레이트(43)를 구비하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  8. 내부 환상 베어링 플레이트(7); 및
    외부에서 상기 베어링 플레이트(7)를 둘러싸는 스프링 플레이트(10)를 포함하는 반경방향 공기 베어링(1)에 있어서,
    상기 베어링 플레이트(7) 및 상기 스프링 플레이트(10)는 일체형 부품으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반경방향 공기 베어링.
  9. 제8항에 있어서, 제2항 내지 제5항 중 적어도 한 항을 특징으로 하는 반경방향 공기 베어링.
  10. 축방향 공기 베어링(15')에 있어서,
    환상 베어링 플레이트(16); 및
    환상 스프링 장치(17, 18, 19, 19', 25)로, 그 위에 상기 베어링 플레이트(16)와 상기 스프링 장치(17, 18, 19, 19', 25) 사이에 공기 압력을 형성하기 위한 기기(42)를 구비한 커버 플레이트(38)가 배치되는 환상 스프링 장치(17, 18, 19, 19', 25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 축방향 공기 베어링.
  11. 제10항에 있어서, 상기 스프링 장치(17, 18, 19, 19', 25)는 상기 베어링 플레이트(16) 상에 배치되는 다수의 상승된 돌출부들(17, 18)을 구비하고, 스프링 플레이트(19)의 스프링 플레이트 부분들(19')이 상기 다수의 상승된 돌출부들(17, 18)에 안착되는 것을 특징으로 하는 축방향 공기 베어링.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 회전 방지 수단(22)을 특징으로 하는 축방향 공기 베어링.
  13. 제12항에 있어서, 상기 회전 방지 수단(22)은 회전 방지 핀들을 위한 다수의 수용 요홈들(23)을 구비하고, 상기 다수의 수용 요홈들은 이격되어 있으며, 원주방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 축방향 공기 베어링.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 압력을 형성하기 위한 기기는 나선형 덕트 장치(42)의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 축방향 공기 베어링.
  15. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 압력을 형성하기 위한 기기는 상기 스프링 장치(17, 18, 19, 19', 25)와 상기 베어링 플레이트(16) 사이에서 외부로부터 공기를 펌핑하는 외부 공기 공급 기기의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 축방향 공기 베어링.
  16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 지지 플레이트(25)가 상기 스프링 플레이트(19)와 상기 커버 플레이트(38) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 축방향 공기 베어링.
  17. 공기 압력을 형성하기 위한 만곡된 경사면(50)이 배치되는 환상 캐리어 플레이트(43)를 특징으로 하는 축방향 공기 베어링.
  18. 제17항에 있어서, 상기 만곡된 경사면(50)은 90°가 넘는, 바람직하게는 110° 내지 160°의 각도(α)만큼 상기 지지 플레이트(43)의 원주방향(U)에 대해 경사지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 축방향 공기 베어링.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 스프링 플레이트(55)가 상기 캐리어 플레이트(43) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 축방향 공기 베어링.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어 플레이트(43) 상에 배치되는 적어도 하나의 공냉 영역(51)을 특징으로 하는 축방향 공기 베어링.
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