軸頸軸承套的制作方法
【專利摘要】一種軸頸軸承，其包括圓柱形襯套結(jié)構(gòu)，所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)具有用于收納箔層的一部分的防旋轉(zhuǎn)狹槽。所述防旋轉(zhuǎn)狹槽相對(duì)于由所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)界定的軸從所述內(nèi)徑表面徑向延伸至所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)中。
【專利說明】軸頸軸承套

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開大體上涉及用于空氣機(jī)的軸頸軸承組件，并且更具體來說，涉及適用于所 述空氣機(jī)的軸頸軸承套。
[0002] 發(fā)明背景 商用飛機(jī)通常包括空氣機(jī)，如沖壓空氣風(fēng)扇、空氣循環(huán)機(jī)和機(jī)艙空氣壓縮機(jī)。空氣機(jī)利 用旋轉(zhuǎn)軸，通過將所述軸的旋轉(zhuǎn)施加在空氣機(jī)中各部件的一部分上來驅(qū)動(dòng)空氣機(jī)。為支撐 并引導(dǎo)旋轉(zhuǎn)軸，將軸頸軸承放置在所述軸上并且連接至空氣機(jī)。
[0003] 典型的軸頸軸承包括圓柱形襯套，所述圓柱形襯套圍繞所述軸來裝配并且與所述 軸軸向?qū)R。介于襯套與軸之間的是流體，如空氣或另一潤(rùn)滑劑。所述流體產(chǎn)生用于所述 軸的最小摩擦旋轉(zhuǎn)環(huán)境。
[0004] 發(fā)明概述 本發(fā)明公開一種軸頸軸承襯套，其包括：具有內(nèi)徑表面和外徑表面的圓柱形襯套結(jié)構(gòu)， 其中所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)界定了軸線；防旋轉(zhuǎn)狹槽，所述防旋轉(zhuǎn)狹槽相對(duì)于所述軸線從所 述內(nèi)徑表面徑向延伸至所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)中，并且所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)具有第一軸向末 端和第二軸向末端，并且所述外徑表面在所述第二軸向末端處被倒角加工（chamfered)。
[0005] 本發(fā)明還公開一種軸頸軸承組件，其包括圓柱形軸承襯套和箔層，所述圓柱形軸 承襯套具有：具有內(nèi)徑表面和外徑表面的圓柱形襯套結(jié)構(gòu)，其中所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)界定 了軸線；防旋轉(zhuǎn)狹槽，所述防旋轉(zhuǎn)狹槽相對(duì)于所述軸線從所述內(nèi)徑表面徑向延伸至所述圓 柱形襯套結(jié)構(gòu)中，并且所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)具有第一軸向末端和第二軸向末端，并且所述 外徑表面在所述第二軸向末端處被倒角加工；所述箔層相鄰于所述內(nèi)徑表面，其中所述箔 層至少具有第一波狀箔亞層和第二平滑箔亞層，并且其中箔層的一部分收納在所述防旋轉(zhuǎn) 狹槽中，從而防止所述箔層旋轉(zhuǎn)。
[0006] 本發(fā)明還公開一種安裝軸頸軸承的方法，所述方法包括以下步驟：將箔層相鄰于 軸頸軸承襯套的內(nèi)表面定位，以使得所述箔層的一部分收納在所述軸頸軸承襯套的防旋轉(zhuǎn) 狹槽中，以及將軸收納在所述軸頸軸承的開口中，所述開口由所述軸頸軸承襯套的內(nèi)徑界 定，并且其中所述軸被設(shè)定大小來配合所述開口。
[0007] 本發(fā)明的這些和其它特征可根據(jù)以下說明書和附圖來最好地理解，以下內(nèi)容是簡(jiǎn) 要描述。
[0008] 附圖簡(jiǎn)述 圖la示出軸頸軸承組件的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0009] 圖lb示出圖la的軸頸軸承組件的端視圖。
[0010] 圖2示出圖la和圖lb的軸頸軸承組件的沿觀察線B-B的部分橫截面視圖。
[0011] 圖3示出軸頸軸承襯套的等角視圖。
[0012] 圖4示出軸頸軸承襯套的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0013] 圖5示出圖3的軸頸軸承襯套的內(nèi)表面沿觀察線F-F的部分徑向向外視圖。
[0014] 圖6示出圖3的軸頸軸承襯套沿觀察線D-D的部分橫截面端視圖。
[0015] 圖7示出安裝軸頸軸承的方法。
[0016] 實(shí)施方案的詳述 圖la和圖lb示出適用于空氣機(jī)的軸頸軸承組件10,所述空氣機(jī)如用于商用飛機(jī)的空 氣循環(huán)機(jī)、沖壓空氣風(fēng)扇或機(jī)艙空氣壓縮機(jī)。圖la示出軸頸軸承組件10的橫截面?zhèn)纫晥D， 并且圖lb示出軸頸軸承組件10的端視圖。軸頸軸承組件10包括界定了軸線A的圓柱形 軸頸軸承襯套20。在已裝配的空氣機(jī)中，軸被插入到由軸頸軸承襯套界定的開口 22中并 且與軸線A對(duì)齊。箔層40被安置在軸與軸頸軸承襯套20之間，并且在軸旋轉(zhuǎn)時(shí)輔助所述 軸與箔層40之間的空氣層的產(chǎn)生。軸頸軸承襯套20具有防旋轉(zhuǎn)狹槽30,所述防旋轉(zhuǎn)狹槽 被安置在內(nèi)徑表面50上。防旋轉(zhuǎn)狹槽30相對(duì)于軸線A朝軸頸軸承襯套20的外徑表面60 徑向向外延伸。防旋轉(zhuǎn)狹槽30與軸線A對(duì)齊并且收納箔層40的一部分，從而防止箔層40 隨軸一起旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，軸頸軸承襯套20的一端包括處于外徑表面60上的倒角 外徑部分。
[0017] 圖2示出軸頸軸承組件110沿圖la的觀察線B-B的部分橫截面端視圖。如圖la 和圖lb的軸頸軸承組件10的情況一樣，箔層140相鄰于軸頸軸承襯套120的內(nèi)徑表面150 來安置。箔層140包括徑向內(nèi)部平滑箔亞層144和徑向外部波狀箔亞層142。箔亞層142、 144中的每一個(gè)包括防旋轉(zhuǎn)部分146,所述防旋轉(zhuǎn)部分延伸至安置在軸頸軸承襯套120中的 防旋轉(zhuǎn)狹槽130中。防旋轉(zhuǎn)部分146防止箔層140在空氣機(jī)的操作期間隨軸一起旋轉(zhuǎn)。
[0018] 波狀箔層142和平滑箔層144的組合允許在軸旋轉(zhuǎn)時(shí)在箔層140與軸之間產(chǎn)生空 氣層。空氣層充當(dāng)潤(rùn)滑劑并且允許軸在最小摩擦環(huán)境中旋轉(zhuǎn)，同時(shí)還允許軸頸軸承組件110 支撐并引導(dǎo)旋轉(zhuǎn)軸。
[0019] 如圖la和圖lb的實(shí)施例的情況一樣，圖2的軸頸軸承襯套120具有內(nèi)徑表面150 和外徑表面160,并且防旋轉(zhuǎn)狹槽130是處于軸頸軸承襯套120的內(nèi)徑表面150上的狹槽， 所述狹槽從由軸頸軸承襯套120界定的軸線朝外徑表面160徑向向外延伸。在一個(gè)實(shí)施例 中，防旋轉(zhuǎn)狹槽130僅僅部分地延伸至軸頸軸承襯套10中，從而界定軸頸軸承襯套120的 一部分，所述部分的徑向厚度比軸頸軸承襯套120的剩余部分的徑向厚度小。
[0020] 圖3示出軸頸軸承襯套200的三維等角視圖，所述軸頸軸承襯套可用于軸頸軸承 組件中，如圖la、圖lb和圖2中示出的軸頸軸承組件10、110。軸頸軸承襯套200為圓柱形 部件，其具有穿過軸頸軸承襯套200并界定軸線B的開口 202。軸頸軸承襯套200具有處于 軸頸軸承襯套200內(nèi)側(cè)的內(nèi)徑表面220和處于軸頸軸承襯套200外側(cè)的外徑表面210。
[0021] 單個(gè)防旋轉(zhuǎn)狹槽240位于軸頸軸承襯套200中，并且從內(nèi)徑表面220朝外徑表面 210徑向向外延伸，以使得內(nèi)徑表面220的在防旋轉(zhuǎn)狹槽240中的半徑大于內(nèi)徑表面220 在其它處的半徑。或者，防旋轉(zhuǎn)狹槽240可被描述為軸頸軸承襯套200的一部分，其中外徑 (由軸頸軸承襯套200的外表面210界定的直徑）與內(nèi)徑（由軸頸軸承襯套200的內(nèi)表面 220界定的直徑）之間的差值相對(duì)于軸頸軸承襯套200的剩余部分來說較低。這個(gè)差值稱 為軸頸軸承襯套200的徑向厚度。
[0022] 防旋轉(zhuǎn)狹槽240與軸線B對(duì)齊，并且僅僅延伸軸頸軸承襯套200的軸向長(zhǎng)度的一 部分。防旋轉(zhuǎn)狹槽240偏離軸頸軸承襯套200的每個(gè)軸向末端。在一個(gè)實(shí)施例中，防旋轉(zhuǎn) 狹槽240并不是軸向地位于軸頸軸承襯套200的內(nèi)表面220的中心。
[0023] 在一個(gè)實(shí)施例中，軸頸軸承襯套200包括處于一個(gè)軸向末端上的倒角部分230。
[0024] 圖4示出示例性軸頸軸承襯套300的沿軸線C的橫截面視圖。示例性軸頸軸承襯 套300包括內(nèi)徑表面320,其界定圓形橫截面并具有在2. 0235英寸至2. 0245英寸（5. 1396 厘米至5. 1423厘米）的范圍內(nèi)的內(nèi)徑322。示例性軸頸軸承襯套300具有界定圓形橫 截面的外徑表面310,所述圓形橫截面具有在2. 2495英寸至2. 2505英寸（5. 7137厘米 至5. 71627厘米）的范圍內(nèi)的外徑312。在一個(gè)實(shí)施例中，外徑312與內(nèi)徑322的比率在 2. 2495:2. 0245至2. 2505:2. 0235的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，這個(gè)比率范圍界定軸頸軸承 襯套300的所有位置處的厚度，防旋轉(zhuǎn)狹槽部分340和倒角部分330除外。
[0025] 倒角部分330具有朝軸線C成角的外徑表面310。在一個(gè)實(shí)施例中，外徑表面310 的倒角部分330相對(duì)于軸線C的角度在14度至16度的范圍內(nèi)。
[0026] 在一個(gè)實(shí)施例中，軸頸軸承襯套300具有在2. 150英寸至2. 160英寸（5. 461厘米 至5. 487厘米）的范圍內(nèi)的軸向長(zhǎng)度302。在一個(gè)實(shí)施例中，防旋轉(zhuǎn)狹槽340具有在1.630 英寸至1. 640英寸（4. 1402厘米至4. 1656厘米）的范圍內(nèi)的軸向防旋轉(zhuǎn)狹槽長(zhǎng)度342。在 一個(gè)實(shí)施例中，軸頸軸承襯套長(zhǎng)度302與防旋轉(zhuǎn)狹槽襯套長(zhǎng)度342的比率在1. 640:2. 150 英寸至1. 630:2. 160英寸的范圍內(nèi)。
[0027] 防旋轉(zhuǎn)狹槽340具有深度344,其界定為從軸線C到防旋轉(zhuǎn)狹槽340的內(nèi)徑表面 345的徑向距離。在一個(gè)實(shí)施例中，防旋轉(zhuǎn)狹槽深度340在1.095英寸至1. 105英寸（2. 781 厘米至2. 807厘米）的范圍內(nèi)。
[0028] 關(guān)于防旋轉(zhuǎn)狹槽340并續(xù)接參看圖4,圖5示出圖3的軸頸軸承襯套300的內(nèi)表面 沿觀察線F-F的部分徑向向外正面視圖。類似地，圖6示出圖3的軸頸軸承襯套300沿觀 察線D-D的部分橫截面視圖。如圖5和圖6中可見，防旋轉(zhuǎn)狹槽340具有寬度346,其界定 為防旋轉(zhuǎn)狹槽340的兩個(gè)面對(duì)的軸向?qū)R壁之間的最短距離。在一個(gè)實(shí)施例中，防旋轉(zhuǎn)狹 槽寬度346在.036英寸至.046英寸（.0914厘米至.1169厘米）的范圍內(nèi)。
[0029] 在一個(gè)實(shí)施例中，防旋轉(zhuǎn)狹槽340具有在.046:1. 630英寸至.036:1. 640英寸范 圍內(nèi)的寬度346與軸向長(zhǎng)度342比率。在一個(gè)實(shí)施例中，防旋轉(zhuǎn)狹槽340具有在.046:1. 095 至.036:1. 105范圍內(nèi)的寬度346與防旋轉(zhuǎn)狹槽深度344比率。
[0030] 在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)徑322與防旋轉(zhuǎn)狹槽長(zhǎng)度342的比率在2. 0235:1. 640 至2. 0245:1.的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，外徑312與防旋轉(zhuǎn)狹槽長(zhǎng)度342的比率在 2. 2495:1. 640 至 2. 2505:1. 630 的范圍內(nèi)。
[0031] 雖然上述尺寸和比率是關(guān)于多個(gè)示例性軸頸軸承襯套來列出，但是應(yīng)理解的是， 以上長(zhǎng)度和比率的任何組合可被利用來設(shè)計(jì)單個(gè)軸頸軸承襯套并且仍落入本公開內(nèi)容內(nèi)。
[0032] 圖7描述用于在空氣機(jī)中安裝根據(jù)以上描述的軸頸軸承的方法。最初，在"將箔層 覆裝至圓柱形軸頸軸承襯套"610中，將箔層覆裝在圓柱形軸頸軸承襯套的內(nèi)徑表面。在箔 層的覆裝期間，使箔層的一部分收納在軸頸軸承襯套中的防旋轉(zhuǎn)狹槽內(nèi)，從而防止箔隨軸 一起旋轉(zhuǎn)。一旦箔層被覆裝，就在"將軸收納在軸頸軸承中"的步驟620中，將軸頸軸承襯 套滑動(dòng)到軸上。上述具體范圍和比率（單獨(dú)地或組合地）提供改進(jìn)的軸承支撐結(jié)構(gòu)，使軸 頸軸承襯套偏轉(zhuǎn)最小化，并且增加包括軸頸軸承的系統(tǒng)在軸頸軸承斷裂之后的堅(jiān)固性。
[0033] 應(yīng)進(jìn)一步理解的是，上述概念中的任何概念可單獨(dú)使用，或與其它上述概念中的 任何概念或所有概念組合使用。盡管已公開了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域的一般 技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，某些修改方案將歸入本發(fā)明的范圍內(nèi)。由于這個(gè)原因，應(yīng)研習(xí)以下權(quán)利 要求書來確定本發(fā)明的真實(shí)范圍和內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1. 一種軸頸軸承襯套，其包括： 具有內(nèi)徑表面和外徑表面的圓柱形襯套結(jié)構(gòu)，其中所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)界定了軸線； 防旋轉(zhuǎn)狹槽，所述防旋轉(zhuǎn)狹槽相對(duì)于所述軸線從所述內(nèi)徑表面徑向延伸至所述圓柱形 襯套結(jié)構(gòu)中；并且 所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)具有第一軸向末端和第二軸向末端，并且所述外徑表面在所述第 二軸向末端處被倒角加工。
2. 如權(quán)利要求1所述的軸頸軸承襯套，其中所述防旋轉(zhuǎn)狹槽具有兩個(gè)面對(duì)的軸向?qū)R 壁和界定為所述面對(duì)的軸向?qū)R壁之間的最短距離的寬度，所述寬度在.036英寸至.046 英寸（.0914厘米至.1169厘米）的范圍內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求1所述的軸頸軸承襯套，其中所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)具有在2. 150英寸至 2. 160英寸（5. 461厘米至5. 487厘米）的范圍內(nèi)的軸向襯套長(zhǎng)度。
4. 如權(quán)利要求1所述的軸頸軸承襯套，其中所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)具有在2. 2495英寸 至2. 2505英寸（5. 7137厘米至5. 71627厘米）的范圍內(nèi)的外徑。
5. 如權(quán)利要求1所述的軸頸軸承襯套，其中所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)具有在2. 0235英寸 至2. 0245英寸（5. 1396厘米至5. 1423厘米）的范圍內(nèi)的內(nèi)徑半徑。
6. 如權(quán)利要求1所述的軸頸軸承襯套，其中所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)的外徑與所述圓柱形 襯套結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑的比率在2. 2495:2. 0245至2. 2505:2. 0235的范圍內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求1所述的軸頸軸承襯套，其中所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑與所述防旋轉(zhuǎn) 狹槽的軸向狹槽長(zhǎng)度的比率在2. 0245:1. 630至2. 0235:1. 640的范圍內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求1所述的軸頸軸承襯套，其中所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)的外徑與所述防旋轉(zhuǎn) 狹槽的軸向狹槽長(zhǎng)度的比率在2. 2505:1. 630至2. 2495:1. 640的范圍內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求1所述的軸頸軸承襯套，其中所述防旋轉(zhuǎn)狹槽的軸向狹槽長(zhǎng)度與所述防 旋轉(zhuǎn)狹槽的徑向防旋轉(zhuǎn)狹槽深度的比率在1.630:1. 105至1.640:1.095的范圍內(nèi)。
10. 如權(quán)利要求1所述的軸頸軸承襯套，其中防旋轉(zhuǎn)狹槽寬度與徑向防旋轉(zhuǎn)狹槽深度 比率在.046:1. 095至.036:1. 105的范圍內(nèi)。
11. 一種軸頸軸承組件，其包括： 圓柱形軸承襯套，所述圓柱形軸承襯套具有：具有內(nèi)徑表面和外徑表面的圓柱形襯套 結(jié)構(gòu)，其中所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)界定了軸線；防旋轉(zhuǎn)狹槽，所述防旋轉(zhuǎn)狹槽相對(duì)于所述軸線 從所述內(nèi)徑表面徑向延伸至所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)中，并且所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)具有第一軸 向末端和第二軸向末端，并且所述外徑表面在所述第二軸向末端處被倒角加工； 箔層，所述箔層相鄰于所述內(nèi)徑表面，其中所述箔層至少具有第一波狀箔亞層和第二 平滑箔亞層，并且其中所述箔層的一部分收納在所述防旋轉(zhuǎn)狹槽中，從而防止所述箔層旋 轉(zhuǎn)。
12. 如權(quán)利要求11所述的軸頸軸承襯套，其中所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑與所述防旋 轉(zhuǎn)狹槽的軸向狹槽長(zhǎng)度的比率在2. 0245:1. 630至2. 0235:1. 640的范圍內(nèi)。
13. 如權(quán)利要求11所述的軸頸軸承襯套，其中所述圓柱形襯套結(jié)構(gòu)的外徑與所述防旋 轉(zhuǎn)狹槽的軸向狹槽長(zhǎng)度的比率在2. 2505:1. 630至2. 2495:1. 640的范圍內(nèi)。
14. 如權(quán)利要求11所述的軸頸軸承襯套，其中所述防旋轉(zhuǎn)狹槽的軸向狹槽長(zhǎng)度與所述 防旋轉(zhuǎn)狹槽的徑向防旋轉(zhuǎn)狹槽深度的比率在1.630:1. 105至1.640:1.095的范圍內(nèi)。
15.如權(quán)利要求11所述的軸頸軸承襯套，其中防旋轉(zhuǎn)狹槽寬度346與徑向防旋轉(zhuǎn)狹槽 深度比率在.046:1. 095至.036:1. 105的范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】F04D29/056GK104100633SQ201410132491
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月3日
【發(fā)明者】C.M.比爾斯, D.A.科爾森 申請(qǐng)人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司