KR20230026718A - Structure for preventing devation of foil in airfoil bearing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조에 관한 것으로서, 특히 결합 수단을 통해 베어링 하우징의 키홈 내에 탑 포일 및 범프 포일을 고정하여 포일이 베어링 하우징으로부터 이탈되는 것을 억제하는 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a foil separation prevention structure of an air foil bearing, and more particularly, to a foil separation prevention structure of an air foil bearing which suppresses separation of a foil from a bearing housing by fixing a top foil and a bump foil in a keyway of a bearing housing through a coupling means. It's about rescue.
에어포일베어링(air foil bearing)은 에어 베어링(air bearing)의 일종으로서, 회전축과 베어링과의 사이에서 압축된 공기의 압력으로 회전축을 뜨게 하여 하중을 지지하는 베어링이다. 회전축과 베어링 사이의 압력 형성을 좀 더 유리하게 하고 고속에서의 동적 안정성을 높이기 위해서 얇은 소재의 포일(foil)을 사용한다. An air foil bearing is a type of air bearing, and is a bearing that supports a load by floating a rotating shaft with pressure of compressed air between the rotating shaft and the bearing. A foil made of thin material is used to make the pressure formation between the rotating shaft and the bearing more favorable and to increase dynamic stability at high speed.
이러한 에어 포일 베어링은 미리 정한 회전 방향으로 회전하는 회전축의 외주면을 둘러싸는 탑 포일과, 탄성 변형이 가능한 물결 형상 부재로서 탑 포일을 둘러싸도록 배치되는 범프 포일을 구비한다. 탑 포일과 범프 포일은 베어링 하우징의 중공에 배치되고 하우징의 내경에 조립되어 축 회전시 하중을 지지한다. 대표적으로 공기 압축기에 에어포일베어링을 채용하고 있다.Such an air foil bearing includes a top foil surrounding an outer circumferential surface of a rotating shaft rotating in a predetermined rotational direction, and a bump foil arranged to surround the top foil as a corrugated member capable of elastic deformation. The top foil and the bump foil are disposed in the hollow of the bearing housing and assembled to the inner diameter of the housing to support a load during shaft rotation. Typically, air foil bearings are used in air compressors.
그런데, 에어포일베어링이 공기 압축기에 조립되었을 때 베어링 조립체가 축 방향으로 이탈하는 문제점이 발견되었다. 베어링 조립체의 이탈은 축 회전 중 내부 구조물의 손상을 야기하고 품질과 기능상의 문제를 일으킬 수 있으므로, 베어링 조립체의 이탈 문제를 해결할 필요가 있다.However, when the air foil bearing is assembled to the air compressor, a problem has been found in which the bearing assembly is disengaged in the axial direction. Separation of the bearing assembly may cause damage to the internal structure during rotation of the shaft and may cause quality and functional problems, so it is necessary to solve the problem of separation of the bearing assembly.
종래에는 탑 포일과 범프 포일을 베어링 하우징의 내면에 용접으로 고정하는 방식을 채용하였다. 그 밖에도 키(Key)를 이용한 포일 고정, 볼트와 핀(pin)을 이용한 포일 고정 등 다양한 방법으로 베어링 조립체의 이탈을 억제하였다.Conventionally, a method of fixing the top foil and the bump foil to the inner surface of the bearing housing by welding has been adopted. In addition, the separation of the bearing assembly was suppressed by various methods such as fixing the foil using a key or fixing the foil using a bolt and a pin.
그러나, 이러한 방법들은 용접과 같은 추가적인 공정이 요구되어 제품 단가가 상승하는 문제가 있었고, 포일을 하우징에 조립한 이후 분해하기 곤란하는 등의 여러가지 문제점이 있다.However, these methods have various problems such as an increase in product cost due to the need for additional processes such as welding, and difficulty in disassembly after assembling the foil into the housing.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 에어포일베어링 조립체, 특히 범프 포일과 탑 포일이 이탈되는 문제를 해결할 수 있는 이탈 방지 구조를 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an air foil bearing assembly, in particular, a separation preventing structure capable of solving the problem of separation of bump foils and top foils.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시에 따른 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조는, 내부의 중공에 회전축을 수용하는 베어링 하우징; 상기 중공 내에서 상기 회전축을 감싸도록 배치되는 탑 포일; 및 상기 중공 내에서 상기 탑 포일을 둘러 감싸도록 배치되는 범프 포일;을 포함하고, 상기 베어링 하우징의 내주면에는 상기 중공의 축방향을 따라 키홈이 형성되고, 상기 탑 포일은 일단이 절곡된 절곡부가 형성되어 상기 키홈에 삽입되고 상기 범프 포일은 일단이 절곡된 절곡부가 형성되어 상기 키홈에 삽입되며, 상기 키홈에는 키 부재가 삽입되며, 상기 탑 포일의 절곡부, 상기 범프 포일의 절곡부 및 상기 키 부재는 서로 포개어진 상태에서 결합 수단에 의해 상호 고정되어 이탈이 방지된다.In order to achieve the above object, a foil separation prevention structure of an air foil bearing according to an embodiment of the present invention includes a bearing housing for accommodating a rotating shaft in a hollow therein; a top foil disposed to surround the rotating shaft within the hollow; and a bump foil disposed within the hollow to surround and surround the top foil, wherein a key groove is formed on an inner circumferential surface of the bearing housing along an axial direction of the hollow, and a bent portion having one end bent in the top foil is formed. is inserted into the key groove, and the bump foil has a bent portion having one end bent and inserted into the key groove. A key member is inserted into the key groove, and the bent portion of the top foil, the bent portion of the bump foil, and the key member are inserted into the key groove. are fixed to each other by a coupling means in a mutually overlapping state to prevent separation.
또한, 상기 탑 포일은 상기 중공의 축방향을 중심으로 제1 방향을 따라 상기 회전축을 둘러싸고, 상기 범프 포일은 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향을 따라 상기 탑 포일을 둘러싸며, 상기 키홈 내에서 상기 범프 포일의 일단 절곡부, 상기 탑 포일의 일단 절곡부 및 상기 키 부재 순으로 배치될 수 있다.In addition, the top foil surrounds the rotation shaft along a first direction centered on the axial direction of the hollow, the bump foil surrounds the top foil along a second direction opposite to the first direction, and , the bent end of the bump foil, the bent end of the top foil, and the key member may be disposed in that order.
또한, 상기 결합 수단은 탄성을 지닌 클립으로서, 상기 범프 포일의 절곡부, 상기 탑 포일의 절곡부 및 상기 키 부재로 구성된 적층체에 대하여 상기 적층체의 길이 방향 일단에서 상기 축방향으로 끼워져 상기 키홈의 축방향 단부에 배치될 수 있다.In addition, the coupling means is a clip having elasticity, which is inserted in the axial direction at one end of the laminated body in the longitudinal direction of the laminated body composed of the bent portion of the bump foil, the bent portion of the top foil, and the key member in the key groove. It can be disposed at the axial end of.
또한, 상기 클립의 범프 포일측 가압부의 길이는 상기 클립의 키 부재측 가압부의 길이 보다 짧은 형상을 가질 수 있다.Also, the length of the pressing portion on the bump foil side of the clip may be shorter than the length of the pressing portion on the key member side of the clip.
또한, 상기 결합 수단은 탄성을 지닌 클립으로서, 상기 범프 포일의 일단 절곡부, 상기 탑 포일의 일단 절곡부 및 상기 키 부재로 구성된 적층체에 대하여 상기 적층체의 폭방향 일단에서 상기 축 중심을 향해 끼워져 상기 키홈의 축방향 양 단부로부터 내측에 배치될 수 있다.In addition, the coupling means is a clip having elasticity, and with respect to a laminate composed of one end bent portion of the bump foil, one end bent portion of the top foil, and the key member, from one end of the laminate body toward the center of the axis in the width direction of the laminate body. It can be inserted and disposed inside from both ends in the axial direction of the keyway.
또한, 상기 클립의 범프 포일측 가압부의 폭은 키 부재측 가압부의 폭보다 좁은 형상을 가질 수 있다.Also, the width of the pressing portion on the bump foil side of the clip may be narrower than the width of the pressing portion on the key member side.
또한, 상기 범프 포일은 타단의 적어도 일부분이 절곡된 절곡부가 형성되어 상기 키홈에 삽입되며, 상기 키홈 내에서 상기 범프 포일의 일단 절곡부, 상기 탑 포일의 일단 절곡부, 상기 키 부재 및 상기 범프 포일의 타단 절곡부 순으로 배치될 수 있다.In addition, the bump foil has a bent portion in which at least a portion of the other end is bent and is inserted into the key groove, and in the key groove, one end of the bump foil, one end of the top foil, the key member, and the bump foil are formed. It may be arranged in the order of the other end of the bent portion.
또한, 상기 키 부재에는 체결편이 상방으로 벌어져 돌출 형성되어 있고, 상기 클립에는 상기 체결편이 수용되어 걸릴 수 있는 고정홈이 형성되며, 상기 클립이 상기 적층체의 길이 방향 일단에서 축방향으로 끼워지면, 상기 체결편이 상기 고정홈에 결합되어 상기 클립이 상기 적층체에 견고하게 체결될 수 있다.In addition, the key member has a fastening piece protruding upwardly, and a fixing groove in which the fastening piece can be accommodated and hung is formed in the clip, and when the clip is axially inserted at one end of the laminate in the longitudinal direction, The fastening piece is coupled to the fixing groove so that the clip can be firmly fastened to the laminated body.
또한, 상기 체결편은 상기 키 부재에서 절개된 일부분으로서 상기 키 부재로부터 탄력적으로 돌출되어 외력에 의해 체결편상으로 가압되더라도 돌출 위치로 탄성 복귀 가능할 수 있다.In addition, the fastening piece is a part cut from the key member, and elastically protrudes from the key member so that it can be elastically returned to the protruding position even when pressed onto the fastening piece by an external force.
또한, 상기 키 부재의 일면에는 홀이 구비된 탄성편이 탄력적으로 배치되고, 상기 클립의 내면에는 핀이 구비된 결합편이 형성되며, 상기 클립이 상기 적층체의 길이 방향 일단에 끼워지면, 상기 결합편의 핀이 상기 탄성편의 홀에 삽입되어 상기 클립과 상기 적층체의 결속력을 견고할 수 있다.In addition, an elastic piece having a hole is elastically disposed on one surface of the key member, a coupling piece having a pin is formed on an inner surface of the clip, and when the clip is inserted into one end of the laminate in the longitudinal direction, the coupling piece A pin may be inserted into the hole of the elastic piece to secure a binding force between the clip and the laminate.
또한, 상기 결합편의 핀이 상기 탄성편의 홀에 걸림으로써, 상기 클립의 진입이 미리 정해진 거리로 제한되고, 상기 클립의 진입 방향 반대 방향으로 탈거가 저지될 수 있다.In addition, when the pin of the coupling piece is caught in the hole of the elastic piece, the entry of the clip is limited to a predetermined distance, and removal in a direction opposite to the entry direction of the clip can be prevented.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 탑 포일과 범프 포일이 결합 수단을 통해 베어링 하우징의 키홈에 견고하게 고정되므로, 에어포일베어링의 이탈 문제를 해결할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, since the top foil and the bump foil are firmly fixed to the keyway of the bearing housing through the coupling means, it is possible to solve the problem of separation of the air foil bearing.
또한, 포일을 베어링 하우징으로부터 결합 해제시에도 결합 수단을 결합 반대 방향으로 쉽게 뽑아내어 탈거 가능하므로 조립 해제가 용이한 이점이 있다.In addition, even when the foil is disengaged from the bearing housing, since the coupling means can be easily pulled out in the opposite direction to the coupling and detached, there is an advantage in that assembly and disassembly are easy.
또한, 용접과 같은 추가 공정 없이 클립과 같은 단순한 결합 수단을 채용하여 포일 조립 및 조립 해제가 가능하기 때문에, 종래의 에어포일베어링과 동일한 제조비용으로 이탈 방지 효과를 구현할 수 있는 경제적인 이점이 있다.In addition, since the foil can be assembled and disassembled by employing a simple coupling means such as a clip without an additional process such as welding, there is an economical advantage in that the separation prevention effect can be realized at the same manufacturing cost as the conventional air foil bearing.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포일 이탈 방지 구조가 적용된 에어포일베어링의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 포일 이탈 방지 구조가 적용된 포일 조립체의 개념도이다.
도 2b는 본 발명의 제1 실시예의 변형례이다.
도 2c는 본 발명의 제1 실시예의 또 다른 변형례이다.
도 2d는 본 발명의 제1 실시예의 또 다른 변형례이다.
도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 포일 이탈 방지 구조가 적용된 포일 조립체의 개념도이다.
도 3b는 본 발명의 제2 실시예의 변형례이다.
도 3c는 본 발명의 제2 실시예의 또 다른 변형례이다.
도 3d는 도 3a의 일부 단면도이다.
도 3e는 본 발명의 제2 실시예에 따른 결합 수단의 또 다른 변형례이다.
도 4a는 본 발명의 제3 실시예이다.
도 4b는 본 발명의 제3 실시예의 변형례이다.
도 4c는 도 4a에서 결합 수단이 제거된 상태의 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 일부 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 포일 이탈 방지 구조가 적용된 포일 조립체의 개념도이다.
도 5b는 도 5a에서 키 부재의 일부 사시도이다.
도 5c는 도 5a에서 클립의 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 제5 실시예에 따른 포일 이탈 방지 구조가 적용된 포일 조립체의 개념도이다.
도 6b는 도 6a에서 키 부재의 일부 사시도이다.
도 6c는 도 6a에서 클립의 사시도이다.1 is a cross-sectional view of an air foil bearing to which a foil separation prevention structure according to an embodiment of the present invention is applied.
2A is a conceptual diagram of a foil assembly to which a foil detachment prevention structure according to a first embodiment of the present invention is applied.
2B is a modified example of the first embodiment of the present invention.
Fig. 2c is another modification of the first embodiment of the present invention.
Fig. 2d is another modification of the first embodiment of the present invention.
3A is a conceptual diagram of a foil assembly to which a foil detachment prevention structure according to a second embodiment of the present invention is applied.
3B is a modified example of the second embodiment of the present invention.
3C is another modification of the second embodiment of the present invention.
Figure 3d is a partial cross-sectional view of Figure 3a.
Figure 3e is another modification of the coupling means according to the second embodiment of the present invention.
4a is a third embodiment of the present invention.
4B is a modified example of the third embodiment of the present invention.
Figure 4c is a perspective view of a state in which the coupling means in Figure 4a is removed.
Figure 4b is a partial cross-sectional view of Figure 4a.
5A is a conceptual diagram of a foil assembly to which a foil separation prevention structure according to a fourth embodiment of the present invention is applied.
Figure 5b is a partial perspective view of the key member in Figure 5a.
Fig. 5c is a perspective view of the clip in Fig. 5a;
6A is a conceptual diagram of a foil assembly to which a foil separation prevention structure according to a fifth embodiment of the present invention is applied.
Fig. 6B is a partial perspective view of the key member in Fig. 6A;
Fig. 6c is a perspective view of the clip in Fig. 6a;
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다. 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.In addition, in the following drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of explanation, and the same reference numerals refer to the same elements in the drawings. As used herein, the term "and/or" includes any one and all combinations of one or more of the listed items. In addition, the meaning of "connected" in the present specification means not only when member A and member B are directly connected, but also when member A and member B are indirectly connected by interposing member C between member A and member B. do. Terms used in this specification are used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. As used herein, the singular form may include the plural form unless the context clearly indicates otherwise. Also, when used herein, “comprise, include” and/or “comprising, including” refers to a referenced form, number, step, operation, member, element, and/or group thereof. presence, but does not preclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, operations, elements, elements and/or groups.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.In this specification, terms such as first and second are used to describe various members, components, regions, layers and/or portions, but these members, components, regions, layers and/or portions are limited by these terms. It is self-evident that These terms are only used to distinguish one element, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, a first member, component, region, layer or section described in detail below may refer to a second member, component, region, layer or section without departing from the teachings of the present invention.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.Space-related terms such as “beneath,” “below,” “lower,” “above,” and “upper” are associated with an element or feature shown in a drawing. It can be used for easy understanding of other elements or features. Terminology related to this space is for easy understanding of the present invention according to various process conditions or use conditions of the present invention, and is not intended to limit the present invention. For example, if an element or feature in a figure is turned over, an element or feature described as "lower" or "below" becomes "above" or "above." Accordingly, "below" is a concept encompassing "upper" or "below".
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조에 대하여 설명한다. Hereinafter, a foil separation prevention structure of an air foil bearing according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포일 이탈 방지 구조가 적용된 에어포일베어링의 단면도이고, 도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 포일 이탈 방지 구조가 적용된 포일 조립체의 개념도이다. 이들 도면을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 포일 이탈 방지 구조는, 내부의 중공에 회전축(R)을 수용하는 베어링 하우징, 중공 내에서 회전축(R)을 감싸도록 배치되는 탑 포일(130), 및 중공 내에서 탑 포일(130)을 둘러 감싸도록 배치되는 범프 포일(150)을 포함한다.1 is a cross-sectional view of an air foil bearing to which a foil separation prevention structure according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2A is a conceptual diagram of a foil assembly to which a foil separation prevention structure according to a first embodiment of the present invention is applied. Referring to these drawings, the foil detachment prevention structure according to the first embodiment of the present invention includes a bearing housing for accommodating the rotating shaft R in a hollow therein, and a top foil arranged to surround the rotating shaft R in the hollow ( 130), and a
탑 포일(130)은 회전축(R)을 지지하는 포일로서, 회전축(R)과 공기 윤활층을 사이에 두고 배치된다. 특히, 탑 포일(130)은 도 1에 도시된 바와 같이, 중공의 축방향을 중심으로 제1 방향(즉, 베어링 하우징(110)의 키홈(111)에 고정되는 일단을 기준으로 회전축(R)이 회전하는 방향과 반대 방향)을 따라 회전축(R)을 둘러싸도록 배치되는 것이 바람직하다. 탑 포일(130)의 타단은 자유단으로서 회전축(R)을 감싼 후 탑 포일(130) 일단의 근방에 배치된다. The
범프 포일(150)은 제1 방향과 반대되는 제2 방향(즉, 베어링 하우징(110)의 키홈(111)에 고정되는 일측을 기준으로 탑 포일(130)의 연장 방향인 제1 방향과 반대 방향)을 따라 탑 포일(130)을 둘러싸도록 배치되는 것이 바람직하며, 범프 포일(150)의 타단은 자유단으로서 탑 포일(130)을 감싼 후 범프 포일(150) 일단의 근방에 배치된다. 참고로, 범프 포일(150)은 외측 및 내측 범프 포일(150)이 포개어진 2중 구조로 구성된다. The
탑 포일(130)과 범프 포일(150)을 각각 원형으로 말고, 범프 포일(150) 내부에 탑 포일(130)을 끼운 후 베어링 하우징(110)에 조립한다. 베어링 하우징(110)의 내주면에는 중공의 축방향(중공의 연장 방향)을 따라 키홈(111)이 형성되어 있다. 키홈(111)은 베어링 하우징(110)의 양단에서 개방된 구조로 형성될 수 있다. 이러한 키홈(111)에는 탑 포일(130)과 범프 포일(150)의 절곡된 일단이 삽입 조립된다. 구체적으로, 탑 포일(130)의 일단은 만곡 방향의 반경 방향 외측으로 절곡된 절곡부(131)를 구성하며, 탑 포일(130)의 절곡부(131)는 키홈(111)에 삽입된다. 마찬가지로, 범프 포일(150)의 일단도 만곡 방향의 반경 방향 외측으로 절곡된 절곡부(151)를 구성하며 범프 포일(150)의 절곡부(151)가 키홈(111)에 삽입된다.Each of the
한편, 키홈(111)의 내부 공간에 삽입된 두 포일의 절곡부를 보다 견고하게 고정시키기 위해 별도의 키 부재(170)가 마련된다. 키 부재(170)는 키홈(111)의 내부 공간에 대응하는 형상을 갖는 바 형태의 구조물로서, 키홈(111)에 삽입되어 키홈(111)의 내부 공간을 메꾼다. 이러한 키 부재(170)는 예컨대 도 3 등에 도시된 것처럼, 탑 포일(130) 절곡부(131)의 일면에 배치될 수 있다. 즉, 키홈(111) 내에서는 범프 포일(150)의 일단 절곡부(151), 탑 포일(130)의 일단 절곡부(151) 및 키 부재(170) 순으로 배치된다. Meanwhile, a separate
이와 같은 구조에 따르면, 두 포일의 일단이 키홈(111) 내에 배치되었을 때 키홈(111) 내부에 잔여 공간을 채워 두 포일을 강제로 위치 고정시킴에 따라, 탑 포일(130)과 범프 포일(150)이 회전축(R)의 회전 방향으로 이탈하는 것을 방지할 수 있다. According to this structure, when one end of the two foils is placed in the
한편, 본 발명에 따르면, 두 포일이 축 방향으로 이탈하는 것을 방지하기 위한 결합 수단(190)을 포함한다. 즉, 탑 포일(130)의 절곡부(131), 범프 포일(150)의 절곡부(151) 및 키 부재(170)는 키홈(111)의 내부 공간에서 서로 포개어진 상태에서 결합 수단(190)에 의해 상호 고정되며, 이에 따라 이들 구성의 축 방향 이탈이 방지될 수 있다.On the other hand, according to the present invention, it includes a coupling means 190 for preventing the two foils from departing in the axial direction. That is, the
결합 수단(190)은 탄성을 지니며, 도 2a에 도시된 바와 같은 클립 형태로 이루어질 수 있다. 특히, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 클립은 범프 포일(150)의 절곡부(151), 탑 포일(130)의 절곡부(131) 및 키 부재(170)로 구성된 적층체에 대하여 적층체의 길이 방향 일단에서 축방향을 따라 끼워진다. 끼움 조립이 완료되면 클립은 키홈(111)의 축방향 단부에 배치된다. 클립은 구체적으로 베이스부 및 베이스부의 양측에서 연장되는 한 쌍의 가압부로 구성된다. 클립이 키홈(111)에 끼워졌을 때, 베이스부는 적층체의 길이 방향 일단의 노출 영역을 포위하고, 가압부는 적층체의 폭 방향 양단을 지지한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 한쪽 가압부는 키 부재(170)의 일면에 평행하게 연장되어 키 부재(170)를 지지하고 다른 쪽 가압부는 범프 포일(150) 절곡부(151)의 일면에 평행하게 연장되어 범프 포일(150)을 지지한다.The coupling means 190 has elasticity and may be formed in the form of a clip as shown in FIG. 2A. In particular, according to the first embodiment of the present invention, the clip is laminated to a laminate composed of the
구체적인 조립 방식에 대하여 설명하면, 먼저, 포일을 베어링 하우징(110)의 내부 중공에 조립하는데, 우선 범프 포일(150)과 탑 포일(130)을 각각 원형으로 말고 범프 포일(150)의 안쪽으로 탑 포일(130)을 배치한 뒤 범프 포일(150)의 절곡부(151)와 탑 포일(130)의 절곡부가 서로 포개어지도록 배치를 조정한다. 이후, 두 포일의 절곡부의 끝단이 키홈(111)의 축방향 단부에 배치되도록 범프 포일(150)과 탑 포일(130)을 베어링 하우징(110)의 중공에 배치한다. 이 상태에서, 키홈(111)의 단부를 통해 키 부재(170)를 삽입하여 키홈(111) 내부 공간을 메꾼다. 물론, 포일을 중공에 배치하기 전에 키 부재(170)를 절곡부 인근에 선배치하는 것도 가능하다. 이와 같이 포일 조립이 진행되면, 포일이 축 방향으로 이탈하는 문제를 방지하기 위해 결합 수단(190)을 키홈(111)에 끼운다. 결합 수단(190)이 키홈(111)에 삽입되면서 결합 수단(190)의 양쪽 가압부가 키홈(111)의 비좁은 틈새에 삽입되어 기 조립된 베어링 조립체(범프 포일(150) 및 탑 포일(130))와 키홈(111) 내벽 사이의 간극을 채워주고 각각 키 부재(170) 및 범프 포일(150)을 두께 방향으로 압박한다. 이때, 베이스부의 각 가압부에 연결되는 부분은 도시된 바와 같이 내측으로 경사진 테이퍼 구조로 되어 있어 견고한 끼움 결합을 구현한다. 또, 결합 수단(190)의 베이스부는 키홈(111)의 단부에서 적층체의 단부를 포위하여 베어링 조립체를 길이 방향으로 구속한다.Describing a specific assembly method, first, the foil is assembled in the inner hollow of the bearing
이와 같이 결합 수단(190)을 키홈(111)에 조립하면, 베어링 조립체가 베이스부에 면접촉함으로써 키홈(111)의 단부 밖으로 돌출되지 않도록 위치 정렬할 수 있고, 범프 포일(150)이나 탑 포일(130)의 한 끝단이 불균일하게 튀어나왔을 때 결합 수단(190)을 삽입함으로써 양 포일의 끝단을 정렬할 수 있다.When the coupling means 190 is assembled to the
한편, 키홈(111)에 조립된 결합 수단(190)을 제거할 때에는 베이스부를 잡고 뽑아낸다. On the other hand, when removing the coupling means 190 assembled in the
한편, 도 2b는 본 발명의 제1 실시예의 변형예이다. 도시된 바와 같이, 클립의 일측(예컨대, 범프 포일측) 가압부의 길이는 클립의 타측(예컨대, 키 부재(170)측) 가압부의 길이 보다 짧을 수 있다. 적층체가 키홈(111)의 내부 공간을 점유하여 클립이 삽입될 여유 공간이 좁을 경우, 가압부의 진입시 가압부와 키홈(111) 내벽 사이의 마찰으로 진입이 어렵다. 이 경우에, 클립의 일측 가압부의 길이를 짧게 변형함으로써 클립과 키홈(111) 내벽 사이의 저항을 줄인다.Meanwhile, FIG. 2B is a modified example of the first embodiment of the present invention. As shown, the length of the pressing portion on one side (eg, the bump foil side) of the clip may be shorter than the length of the pressing portion on the other side (eg, the
한편, 도 2c는 본 발명의 제1 실시예의 또 다른 변형예로서, 결합 수단(190)의 폭 방향 치수를 좁혀 결합 수단(190)의 삽입 저항을 줄이면서 베어링 조립체 고정에 필요한 가압력을 유지하는 변형 실시도 가능하다. 도 2d는 본 발명의 제1 실시예의 또 다른 변형예로서, 결합 수단(190)의 가압부 중 일부 영역을 제거함으로써, 결합 수단(190)의 삽입 저항을 줄이면서 베어링 조립체 고정에 필요한 가압력을 유지하는 변형 실시도 가능하다.On the other hand, Figure 2c is another modification of the first embodiment of the present invention, a modification of maintaining the pressing force necessary for fixing the bearing assembly while reducing the insertion resistance of the coupling means 190 by narrowing the width direction dimension of the coupling means 190 implementation is also possible. Figure 2d is another modified example of the first embodiment of the present invention, by removing a portion of the pressing portion of the coupling means 190, thereby reducing the insertion resistance of the coupling means 190 while maintaining the pressing force necessary for fixing the bearing assembly. A modified implementation is also possible.
도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 포일 이탈 방지 구조가 적용된 포일 조립체의 개념도이다. 결합 수단(190)의 조립 위치를 제외하고 나머지 구성은 제1 실시예와 동일하므로, 반복 설명은 생략한다.3A is a conceptual diagram of a foil assembly to which a foil detachment prevention structure according to a second embodiment of the present invention is applied. Except for the assembly position of the coupling means 190, the rest of the configuration is the same as that of the first embodiment, so a repeated description is omitted.
도시된 바와 같이, 제2 실시예에서 결합 수단(190)은 적층체에 대하여 적층체의 폭방향에서 축 중심을 향해 끼워져 키홈(111)의 축방향 양 단부로부터 내측에 배치된다.As shown, in the second embodiment, the coupling means 190 is fitted toward the axial center in the width direction of the laminate with respect to the laminate and is disposed inward from both ends of the
구체적인 조립 방식에 대하여 설명하면, 먼저, 제1 실시예와 동일한 방법으로 탑 포일(130), 범프 포일(150) 및 키 부재(170)를 서로 포갠다. 이후, 결합 수단(190)을 적층체의 길이 방향 양단 사이의 일 영역에서 끼운다. 이와 같이 조립된 적층체를 베어링 하우징(110)의 중공에 배치하고 두 포일의 절곡부를 키홈(111)에 삽입한다. Describing a specific assembly method, first, the
도 3b는 본 발명의 제2 실시예의 변형례로서, 결합 수단(190)의 가압부 일부 영역을 제거함으로써, 결합 수단(190)의 삽입 저항을 줄이면서 베어링 조립체 고정에 필요한 가압력을 유지하는 변형 실시도 가능하다. 도 3c에 도시된 제2 실시예의 또 다른 변형례와 같이, 결합 수단(190)을 적층체의 길이 방향을 따라 길게 연장한 변형 실시도 가능하다.Figure 3b is a modification of the second embodiment of the present invention, by removing a partial region of the pressing part of the coupling means 190, reducing the insertion resistance of the coupling means 190 while maintaining the pressing force necessary for fixing the bearing assembly. It is also possible. As in another modification of the second embodiment shown in FIG. 3C, a modified implementation in which the coupling means 190 is extended along the longitudinal direction of the laminate is also possible.
한편, 본원발명의 제2 실시예에 따른 결합 수단(190)은 도 3d에 도시된 것처럼, 베이스부 양측의 가압부가 동일한 형태와 동일한 치수로 구성될 수 있고, 도 3e에 도시된 바와 같이 결합 수단(190)(클립)의 일측 가압부의 폭이 타측 가압부의 폭보다 좁은 형상을 갖도록 변형할 수도 있다.On the other hand, the coupling means 190 according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3D, the pressing parts on both sides of the base portion may be configured with the same shape and the same dimensions, and as shown in FIG. 3E, the coupling means (190) (clip) may be modified to have a shape in which the width of one side of the pressing portion is narrower than that of the other side of the pressing portion.
한편, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제3 실시예이다. 제1 및 제2 실시예에서는, 범프 포일(150)의 일단은 절곡부(151)로서 키홈(111)에 조립되는 고정단이고 타단은 자유단으로서 범프 포일(150) 일단의 근방에 배치된다. 이에 반해, 제3 실시예는 범프 포일(150)의 타단도 그 적어도 일부분이 절곡된 절곡부(151)로 형성되고 일단 절곡부와 함께 베어링 하우징(110)의 키홈(111)에 삽입 조립된다. 구체적으로, 도 4c 및 도 4d를 참조하면, 범프 포일(150)의 타단 절곡부(151)는 탑 포일(130)을 감싼 후 적층체 상의 키 부재(170) 상에 안착된다. 도면에는 범프 포일(150)의 타단 일부가 절곡되는 형태가 도시되어 있으나, 이에 국한되지 않고, 타단 전체가 절곡부를 구성할 수 있다. 전체적으로, 키홈(111) 내에는 범프 포일(150)의 일단 절곡부(151), 탑 포일(130)의 일단 절곡부(131), 키 부재(170) 및 범프 포일(150)의 타단 절곡부(151) 순으로 배치된다.Meanwhile, FIGS. 4A and 4B are a third embodiment of the present invention. In the first and second embodiments, one end of the
도 5a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 포일 이탈 방지 구조가 적용된 포일 조립체의 개념도이다. 도 5b는 도 5a에서 키 부재(170)의 일부 사시도이고, 도 5c는 도 5a에서 클립의 사시도이다.5A is a conceptual diagram of a foil assembly to which a foil separation prevention structure according to a fourth embodiment of the present invention is applied. 5B is a partial perspective view of the
본 발명의 제4 실시예에 따른 포일 이탈 방지 구조는 클립을 포일 조립체에 견고하게 고정하는 구조물을 더 포함한다. 구체적으로 도면을 참조하면, 키 부재(170)에는 체결편(171)이 상방으로 벌어져 돌출 형성되어 있고, 클립에는 체결편(171)이 수용되어 걸릴 수 있는 고정홈(195)이 형성된다. The foil detachment prevention structure according to the fourth embodiment of the present invention further includes a structure firmly fixing the clip to the foil assembly. Specifically, referring to the drawings, the
체결편(171)은 일종의 힌지 부재로서 키 부재(170)의 일부분이 절개되고 절개된 일부분이 절개 라인을 중심으로 상방 회동하여 경사지게 돌출될 수 있다. 이때 체결편(171)은 키 부재(170)로부터 탄력적으로 돌출되어 외력에 의해 체결편(171)상으로 가압되더라도 돌출 위치로 탄성 복귀 가능하다. 이와 같은 실시예에 따르면, 클립이 적층체의 길이 방향 일단에서 축방향으로 끼워지면서 체결편(171)이 고정홈(195) 하방에 위치할 때 고정홈(195)에 결합되며, 이에 따라 클립이 적층체에 견고하게 체결될 수 있다.The
한편, 도 6a는 본 발명의 제5 실시예에 따른 포일 이탈 방지 구조가 적용된 포일 조립체의 개념도이다. 도 6b는 도 6a에서 키 부재(170)의 일부 사시도이고, 도 6c는 도 6a에서 클립의 사시도이다. 본 발명의 제5 실시예에 따른 포일 이탈 방지 구조는 클립을 포일 조립체에 견고하게 고정하는 구조물을 더 포함한다. Meanwhile, FIG. 6A is a conceptual diagram of a foil assembly to which a foil separation prevention structure according to a fifth embodiment of the present invention is applied. 6B is a partial perspective view of the
구체적으로, 키 부재(170)의 일면에는 홀이 구비된 탄성편(173)이 탄력적으로 배치되고, 클립의 내면에는 핀이 구비된 결합편(197)이 형성된다. 먼저, 도 6b를 참조하면, 탄성편(173)은 예컨대 판 스프링을 사용할 수 있고, 클립의 진입 방향과 동일한 방향을 향하여 경사지도록 구성하는 것이 바람직하다. 도 6c를 참조하면 클립의 한쪽 가압부의 내면에 결합편(197)이 가압부의 내면에서 하방, 즉 적층체를 향하는 방향으로 돌출되어 있다. 클립이 적층체의 길이 방향 일단에 끼워지면서 결합편(197)과 탄성편(173)이 위치 정렬되었을 때, 결합편(197)의 핀이 탄성편(173)의 홀에 삽입되며, 이에 따라 클립이 적층체에 견고하게 체결되도록 한다. 특히, 제5 실시예에 따르면, 결합편(197)의 핀이 탄성편(173)의 홀에 걸림으로써, 클립의 진입이 미리 정해진 거리로 제한되고, 또한 클립의 진입 방향 반대 방향으로 탈거가 저지될 수 있다.Specifically, an
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for implementing the foil separation prevention structure of the air foil bearing according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as claimed in the following claims Anyone with ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention will say that the technical spirit of the present invention exists to the extent that various changes can be made.
110: 베어링 하우징
130: 탑 포일
131: 절곡부
150: 범프 포일
151: 절곡부
170: 키 부재
190: 결합 수단110: bearing housing 130: top foil
131: bent portion 150: bump foil
151: bent portion 170: key member
190 coupling means
Claims (11)
상기 중공 내에서 상기 회전축을 감싸도록 배치되는 탑 포일; 및
상기 중공 내에서 상기 탑 포일을 둘러 감싸도록 배치되는 범프 포일;
을 포함하고,
상기 베어링 하우징의 내주면에는 상기 중공의 축방향을 따라 키홈이 형성되고, 상기 탑 포일은 일단이 절곡된 절곡부가 형성되어 상기 키홈에 삽입되고 상기 범프 포일은 일단이 절곡된 절곡부가 형성되어 상기 키홈에 삽입되며, 상기 키홈에는 키 부재가 삽입되며,
상기 탑 포일의 절곡부, 상기 범프 포일의 절곡부 및 상기 키 부재는 서로 포개어진 상태에서 결합 수단에 의해 상호 고정되어 이탈이 방지되는 것을 특징으로 하는, 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조.A bearing housing for accommodating the rotating shaft in a hollow therein;
a top foil disposed to surround the rotating shaft within the hollow; and
a bump foil disposed to surround and surround the top foil within the hollow;
including,
A key groove is formed on an inner circumferential surface of the bearing housing along an axial direction of the hollow, the top foil has a bent part having one end bent and is inserted into the key groove, and the bump foil has a bent part having one end bent and is formed in the key groove. is inserted, and a key member is inserted into the keyway,
Wherein the bent portion of the top foil, the bent portion of the bump foil, and the key member are fixed to each other by a coupling means in a state of being overlapped with each other to prevent separation of the foil of the air foil bearing.
상기 탑 포일은 상기 중공의 축방향을 중심으로 제1 방향을 따라 상기 회전축을 둘러싸고, 상기 범프 포일은 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향을 따라 상기 탑 포일을 둘러싸며,
상기 키홈 내에서 상기 범프 포일의 일단 절곡부, 상기 탑 포일의 일단 절곡부 및 상기 키 부재 순으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조.According to claim 1,
The top foil surrounds the rotating shaft along a first direction centered on the axial direction of the hollow, and the bump foil surrounds the top foil along a second direction opposite to the first direction;
The foil separation prevention structure of the air foil bearing, characterized in that the one end bent portion of the bump foil, the one end bent portion of the top foil, and the key member are arranged in the order in the key groove.
상기 결합 수단은 탄성을 지닌 클립으로서, 상기 범프 포일의 절곡부, 상기 탑 포일의 절곡부 및 상기 키 부재로 구성된 적층체에 대하여 상기 적층체의 길이 방향 일단에서 상기 축방향으로 끼워져 상기 키홈의 축방향 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조.According to claim 2,
The engaging means is a clip having elasticity, which is axially fitted at one end of the longitudinal direction of the laminated body to the laminated body composed of the bent portion of the bump foil, the bent portion of the top foil, and the key member, thereby forming an axis of the keyway. A foil separation prevention structure of an air foil bearing, characterized in that disposed at the end of the direction.
상기 클립의 범프 포일측 가압부의 길이는 상기 클립의 키 부재측 가압부의 길이 보다 짧은 형상을 갖는 것인, 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조.According to claim 3,
The foil separation prevention structure of the air foil bearing, wherein the length of the bump foil-side pressing portion of the clip has a shorter shape than the length of the key member-side pressing portion of the clip.
상기 결합 수단은 탄성을 지닌 클립으로서, 상기 범프 포일의 일단 절곡부, 상기 탑 포일의 일단 절곡부 및 상기 키 부재로 구성된 적층체에 대하여 상기 적층체의 폭방향 일단에서 상기 축 중심을 향해 끼워져 상기 키홈의 축방향 양 단부로부터 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는, 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조.According to claim 2,
The engaging means is a clip having elasticity, which is inserted toward the axial center from one end of the laminate in the width direction of the laminate composed of the bent end of the bump foil, the bent end of the top foil, and the key member. A foil separation prevention structure of an air foil bearing, characterized in that disposed inside from both ends in the axial direction of the keyway.
상기 클립의 범프 포일측 가압부의 폭은 키 부재측 가압부의 폭보다 좁은 형상을 갖는 것인, 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조.According to claim 5,
The foil separation prevention structure of the air foil bearing, wherein the width of the bump foil-side pressing portion of the clip has a shape narrower than the width of the key member-side pressing portion.
상기 범프 포일은 타단의 적어도 일부분이 절곡된 절곡부가 형성되어 상기 키홈에 삽입되며,
상기 키홈 내에서 상기 범프 포일의 일단 절곡부, 상기 탑 포일의 일단 절곡부, 상기 키 부재 및 상기 범프 포일의 타단 절곡부 순으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조.According to claim 5,
The bump foil has a bent portion in which at least a portion of the other end is bent and is inserted into the key groove;
The foil separation prevention structure of the air foil bearing, characterized in that the one end bent part of the bump foil, the one end bent part of the top foil, the key member and the other end bent part of the bump foil are arranged in the order in the key groove.
상기 키 부재에는 체결편이 상방으로 벌어져 돌출 형성되어 있고,
상기 클립에는 상기 체결편이 수용되어 걸릴 수 있는 고정홈이 형성되며, 상기 클립이 상기 적층체의 길이 방향 일단에서 축방향으로 끼워지면, 상기 체결편이 상기 고정홈에 결합되어 상기 클립이 상기 적층체에 견고하게 체결되도록 하는 것을 특징으로 하는, 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조.According to claim 3,
In the key member, a fastening piece is formed to protrude upward and protrude,
A fixing groove in which the fastening piece can be accommodated and hung is formed in the clip, and when the clip is axially inserted at one end of the laminate in the longitudinal direction, the fastening piece is coupled to the fixing groove so that the clip is attached to the laminate. A foil separation prevention structure of an air foil bearing, characterized in that it is firmly fastened.
상기 체결편은 상기 키 부재에서 절개된 일부분으로서 상기 키 부재로부터 탄력적으로 돌출되어 외력에 의해 체결편상으로 가압되더라도 돌출 위치로 탄성 복귀 가능한 것을 특징으로 하는, 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조.According to claim 8,
The fastening piece is a part cut from the key member and elastically protrudes from the key member and can be elastically returned to the protruding position even when pressed onto the fastening piece by an external force.
상기 키 부재의 일면에는 홀이 구비된 탄성편이 탄력적으로 배치되고,
상기 클립의 내면에는 핀이 구비된 결합편이 형성되며,
상기 클립이 상기 적층체의 길이 방향 일단에 끼워지면, 상기 결합편의 핀이 상기 탄성편의 홀에 삽입되어 상기 클립과 상기 적층체의 결속력을 견고하게 하는 것을 특징으로 하는, 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조.According to claim 3,
An elastic piece having a hole is elastically disposed on one surface of the key member,
A coupling piece equipped with a pin is formed on the inner surface of the clip,
When the clip is inserted into one end of the laminate in the longitudinal direction, the pin of the coupling piece is inserted into the hole of the elastic piece to strengthen the binding force between the clip and the laminate. structure.
상기 결합편의 핀이 상기 탄성편의 홀에 걸림으로써, 상기 클립의 진입이 미리 정해진 거리로 제한되고, 상기 클립의 진입 방향 반대 방향으로 탈거가 저지되는 것을 특징으로 하는, 에어포일베어링의 포일 이탈 방지 구조.According to claim 10,
When the pin of the coupling piece is caught in the hole of the elastic piece, the entry of the clip is limited to a predetermined distance, and the separation in the direction opposite to the entry direction of the clip is prevented. .
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