装有梁的自位轴承和包含同样结构的轴承和轴的组件的制作方法

专利名称：装有梁的自位轴承和包含同样结构的轴承和轴的组件的制作方法
技术领域：
本发明揭示了一种轴瓦型轴承及其制造方法，这种轴瓦型轴承，最好是整体式的，它最好由一段厚壁管材或一圆柱形的轴颈制成，它们被机加工或形成许多穿过或位于轴承壁上的小槽和狭长切口，还有一些孔眼或切口，以便确定出一个柔性的轴颈轴瓦或止推轴瓦以及一支撑构件，该构件能支撑住轴瓦在6个自由度上运动(即在+X，-X，+Y，-Y，+Z和-Z方向上转移或运动)，并且能环绕X、Y和Z轴转动，以便形成最佳流体的压楔。
本发明的轴承被设计成三维式的，可提供6个自由度的偏转，以便确保在任何时候都能形成最佳流体楔。具体说来，业已发现，当一个流体动压楔具有几个特点的时候，该流体动力轴承的运转最为有效。具体说就是流体楔应当延伸穿过整个轴瓦表面;流体楔应当在任何时间都有一适当的厚度;流体楔的形状应能尽可能减少流体泄漏;流体楔应当能对非线性作出调整，以便使轴承的主轴线与轴的轴心线共线或基本平行;并且流体楔在可能发生的最低速情况下也能形成，以便於防止破坏流体楔形成表面，这种情况一般发生在低速情况下，是由于轴与轴瓦表面相接触而造成的。进一步说，对於止推轴承，施加在分离开的轴瓦上的负荷应当是相等的。
考虑到流体膜的厚度，应当懂得，最佳厚度是随负荷而变化的。在高或重负荷下，希望流体膜相对厚一些，以便充分支撑住负荷。然而厚膜将增大摩擦并损失动力。因此，轴承最好被设计成具有最小的流体膜厚度，只要能在最大的负荷情况下支撑住轴即可。
支撑构件最好是整体的并且包括支柱、梁和/或连接一箱体的隔板，所说的隔板对轴颈轴承来说是由轴承径向最外层的部分确定的，对於止推轴承来说，轴承被安装在该箱体的内部。
发明人已经实现，在许多特别的应用场合，例如在高速情况下，必须测量并判断整个系统的动态柔性，该系统包括轴或转子，以及流体动压润滑膜和轴承。在使用有限元件模型对该系统的计算机分析中，业已确定，必须使整个轴承成为一个完全柔性的元件，它在操作负荷下可以改变其形状。通过对基本结构的机加工可以或多或少地增加一些柔性，从而使轴承具有一些特性，这些特性可以确保在广泛的操作范围内提供一个稳定的低摩擦操作。已经发现有几个变量对轴承的操作特性有实质性的影响。其中最重要的变量是轴瓦和支撑元件的形状、尺寸、位置及材料特性(例如弹性模量等)，支撑元件是由轴承上的孔、狭缝或切口以及沟槽确定的。已经发现支撑元件的形状最为重要。同时，通过给柔性元件一流体支撑，可以实现一高度缓冲，它进一步增强了系统的稳定性。在有些情况下，这一缓冲已经取代了第二压缩膜缓冲，当油膜存在於轴承的外壳和箱体之间时，这第二压缩膜缓冲作用是存在的。
已经发现，在有些情况下，依照类似於操作条件而设计的轴承，在实际的操作条件下，并不能最适当地进行工作。这样就需要轴承能根据感受到的操作条件进行调节。
本发明还进一步涉及一类流体动力轴承，其支撑构件包括一个或多个压电元件，它们存在於轴承支撑构件内部的间隙之中以及存在於支撑构件和轴瓦之间的间隙之中。以这种方式提供的压电元件，能够积极有效地控制或调节轴瓦的形状及取向，还能影响支撑构件的偏转特性。这一点可以通过将某一精确大小的电流施加到某些适当位置的压电元件上去，以改变楔形或轴瓦的表面状态，使摩擦减至最小，实现最大的荷能力，并改进支撑结构的刚性或阻尼性，消除共鸣及轴旋流，也就是说，根据实际操作条件，通过精细调节轴瓦及支撑构件来实现最佳轴承操作状态。
根据本发明的另一个方面，施加到每一个压电元件上的电流可以借助一个中心操作单元(CPU)来控制，其功能是依照感受到的条件对楔的形状进行优化。进一步说，CPU可以接受来自传感器的信号，可以检测到一些物理特性。例如温度、轴与轴瓦的接触情况，噪音、引起动力消耗的摩擦状况(即ampdraw)等。这样流体楔就可以被朝着承担最大负荷或提供最小的动力损失等方面进行调节，这些物理量反应出流体楔的质量好坏。CPU对这些信息进行处理，从而控制施加到每个压电元件上的电流，以便改善楔的质量，或者是当楔处於满意的工作范围时，保持其现有状态。CPU也可以根据人工输入的指令，对压电元件提供电流，以便进行变形或偏转。例如，操作者可以输入一个“增加刚性”或“提高尾部边缘”的指令，CPU将把电流供给到适当的压电元件上去，以实现予定的目标。
流体楔的质量也可以通过一个顶起螺丝或液压流体以机械的方式进行改变，以便用物理的方式改变轴承支撑构件的偏转特性。这二种系统都可以根据感受到的条件或根据人工输入的信号通过电路来进行控制。然而，据认为采用压电元件，依照感受到的条件或其他方式来改变轴承的特性是最有效的途径。
发明人同时还发现，就气体或空气润滑偏转轴瓦的轴承而言、在某些情况下，负荷或速度会超过气体膜的承受能力。在这种情况下，必须将一种流体润滑剂引入到不具有液体槽或液体浴的收敛楔中去。本发明提供了一种轴承，在必要的情况下，可以通过提供液体润滑剂来解决这一问题。
本发明轴承的特别用途包括电机、风扇、涡轮增压器，内燃机，外装马达以及压缩机/扩张器。试验速度已经超过300，000转/分。已经注意到，切口、沟槽和开口除了可以允许轴瓦运动以形成用於流体动压润滑的收敛楔之外，还允许轴瓦本身偏转和改变形状，例如通过展平来予以实现。尤其是通过改变轴承的偏心度而改进了其操作性能。
轴承可以用金属，粉末金属、塑料、陶瓷或合成材料制造。当小批量生产时，可以对坯料利用刮、车削、铣等典型的机加工手段来加工出具有大的沟槽或开口的轴承;小的沟槽可以采用水流切削、电火花或激光等机加工方法来实现，而且总体设计挠性能够对轴承进行调节使轴承具有期望的特性。协调将基本上改变其刚性，从而也就消除了震动。大批量生产一种型号轴承时，最好通过注模法，挤压成形，粉末金属模铸法，熔模铸造法或一些类似制造技术来完成。根据本发明的一个观点，中等批量的轴承可以采用将机加工和熔模铸造技术结合在一起的一种新方法来完成。本发明也设想了一种易於模塑的轴承，该轴承不包括隐藏开口，这样就可以用简单的二件模来成形。一般来说本发明的轴承的造价只有同类轴承的几分之一。
与先有轴瓦型轴承有所不同，先有轴承具有一个基本上沿着负荷方向取向的支撑构件，而本发明所提供的取向允许在一个较小的壳层内(即轴颈轴承中径向内轴颈表面与径向外轴颈表面之间不同)产生类似的偏转，尤其是对於轴颈轴承更是如此;为允许轴瓦在任何方面上的运动(即6个自由度)提供条件，以便形成收敛楔的形状;为轴瓦本身改变形状(如展平)提供条件，从而改进性能;为隔板阻尼系统的发展提供条件，以便改善其稳定性;为轴承对其支撑部件或轴的不同轴性进行补偿提供条件，以及为在一个止推轴承中，均衡其轴瓦中所承受的负荷提供条件。所有这些特性都有助於形成一个最佳的流体动压楔。
虽然孔、槽、切口或沟槽的排布有多种方法，但重要存在二种形式的偏转，即单线或多线的或单隔板或多隔板的，它们以弯曲的模式沿着负荷的主要方向进行偏转，其次是在轴颈轴承中，横梁或隔板沿着轴的纵轴，以从轴瓦向外延伸的方向进行扭力偏转。在弯曲模式中，其偏转度数，就一部分来说，是支撑构件在径向上刚度的函数。轴瓦本身可以制成在一定负荷下可偏转的，以便能变成不同的形状，这可以借助在轴瓦的下方提供一些内切口或通过下切轴瓦的边部来予以实现。在这二种情况下，切口的特别制作都应该使轴瓦在负荷条件下形成予定的形状。用润滑流体环绕或顶靠确定的线或隔板时，一阻尼元件还应被加入设计方案。
类似的切口同时被用於轴颈轴承和止推轴承。最主要的决定因素是借助偏转实现理想的性能。然而由於轴颈轴承和止推轴承表现出明显不同的功能，因此就理想的特性而言，也需要有不同的理想偏转。这样，尽管本发明的轴颈轴承和止推轴承之间总的概念是类似的，但二者之间也存在显著的概念差别及十分明显的结构不相似性。
本发明的轴承包括一个轴瓦，它可以改变形状并沿任何方向运动(即它被支撑着沿6个自由度运动)。该轴承还可具有一内部的阻尼系统，它最好是一体的或单体结构，以便具有较高的经济制造价值。本发明的轴颈轴承还适应一相当小的壳层(即箱体的外径与轴瓦内径之间的间隙)。
根据本发明，轴瓦和被支撑的轴部之间的紧公差的要求可以通过选定轴承的尺寸来予以满足，这样就可以消除轴瓦和被支撑的轴部之间的间隙，在这同时，对支撑构件的尺寸进行确定，这样轴承的径向(在轴颈轴承的情况下)或轴向(在止推轴承的情况下)刚性就小於支撑流体的流体膜的刚性。无论是全部的轴瓦或仅仅其局部，都可以被予加偏压使之与轴相接触。例如，对於挠性极大的轴承，最好是对整个轴瓦进行予扭转使之与轴相接触，另一方面，在某些情况下，仅仅予扭转轴瓦的尾部边缘使之与轴相接触是有利的，从而确定一个流体动压楔。这样，本发明的轴承可以设计成在往轴上安装时具有压配合。在一个实施例中，由於轴承是加力装在轴上的，轴瓦支撑构件稍稍偏转，以便在安装时形成一收敛楔形，在静止位置轴瓦和轴在其尾部边缘处相接触。在这种情况下，轴承被设计成可以提供一静态负荷楔，借助流体膜的刚性，轴瓦和轴之间的适当间隙将在轴的旋转中立即建立起来。这是由於流体膜进入楔内并建立起流体压力，导致轴和轴瓦的分离。具体说，比较刚性的流体导致了比较挠性的梁支撑构件的偏转，直到支撑构件的刚性与流体膜的刚性相等为止。流体膜的迅速形成使轴瓦的表面免於损坏，这种损坏往往发生在低起动速度，轴处於一种直接接触的情况下。
前述的压配合型轴承，在机加工公差方面允许很大的变化范围，例如，对一个压配合来说，即使变化范围设计相当大时(例如0.003英寸)，对流体楔也不会有明显的影响。这一点对气体润滑轴承来说是极危险的，本发明对其他的轴承形式，要想达到适宜的操作，要求进行极其精确的机械加工。而本发明却放松了机加工的要求。
本发明的止推轴承可以作类似地设计，使之具有一静态负荷的楔。具体说，在本发明的止推轴承的设计中，轴瓦是偏压的，这样，轴瓦的内圆周边缘从轴部延伸出来，以至其尾部边缘朝着轴延伸。借助这种安排，在静负荷的情况下，轴瓦沿着径向(当从轴线向外运动时)朝向轴倾斜。而且轴瓦从前部边缘到尾部边缘都朝着轴倾斜。按照这种方式，近似於最值流体楔的静态负荷楔就形成了，而且轴瓦和轴之间的适当间隙，在轴旋转时就立即形成了。
在本发明的轴承中，轴瓦的运动方向可以是朝向轴的，以便将轴保持就位并且给轴瓦以调节能力，对轴的非线性进行调节并且使轴瓦的荷载均一。当然，本发明可以用於任何径向的止推的或径向与止推结合在一起的轴承形式，而且就性质来说，可以是一向或二向的，这取决於轴承的结构。更具体地说，如果轴承支承构件相对於轴承瓦圆周的中心线是对称的，轴承将为双向的，即能够支撑轴沿二个方向以相同的形式旋转。然而，如果轴承支撑构件并不是相对於轴瓦圆周的中心线对称，当轴被支撑着沿第一方向旋转时，与轴被支撑着沿相反方向旋转时相比较，轴承的偏转情况将有所不同。对於轴颈或径向轴承以及止推轴承来说，其主轴线都是用於制造轴承的圆柱形坯料的中轴线。
根据本发明轴承的另一个重要观点，轴瓦能够被支撑进行偏转，以便保留住动压流体，这样就消除了流体泄漏的问题。就径向或轴颈轴承来说，支撑构件是如此设计的，即在负荷情况下，轴瓦偏转以形成一个流体的蓄油凹槽。一般说来，当主要的支撑部位与轴瓦在靠近其轴线边缘处相连接的时候，轴瓦的中心并不直接被支撑，即可以自由地沿径向朝处偏转，这时就实现了这种支撑。换种情况或增加一种情况;在支撑构件内部或在支撑构件与轴瓦之间，可以放置一个或多个压电元件，以便能够迫使轴瓦变形，从而创造或支持一个流体蓄油凹槽的形成。
就止推轴承而言，轴瓦被支撑着，在承压的情况下，它向着轴承的内径倾斜，以便阻止离心泄漏。一般情况下，当被主要支撑构件支撑着的轴瓦支撑表面位於靠近轴承的外径处而不是其内径处时，上述目的就实现了。当主要支撑构件包括二个或更多径向间隔开的梁的时候，所有的支撑构件必须被设计成能使轴瓦在内端部偏转的形式。进一步说，当轴瓦被多个径向间隔开的梁支撑着，而且梁之间的区域并没被直接支撑的时候，轴瓦将趋向偏转，以便形成一个中凹的流体保留腔。再者，可以在支撑构件内放置一些压电元件，以便有选择地创造或有选择地支持一个流体动压楔的形成。
根据本发明的另一个观点，本发明的流体动力轴承被固定在旋转轴上，以便与轴一起相对於箱体内的静止支撑表面一起运动。适合於安装在旋转轴上的轴承的一般构造是与用来装在静止箱体上的轴承相类似的，只不过带有一个径向倒置的构造。当然，由於支撑物倒转了方位，也会带来一些差别。与轴瓦相对应的轴瓦的工作部分被支撑在沿径向向内的支撑构件上。该支撑构件支撑着轴瓦，使之沿径向向内和向外偏转，以便相对於箱体的平滑部分而言建立起一个流体动压楔。此外，当轴承与轴一起旋转时，离心力作用於轴瓦上，力图对轴瓦施加一个对着箱体的平滑表面向外的作用力。这种构造一般来说最适合小负荷的情况。
本发明还涉及密封轴承箱体组合件，它包括一种或多种流体动力轴承，最好是本发明或发明人先前申请过的那些类型的轴承。总的来讲密封轴承组件包括一密封的箱体，它具有一静止的箱体部分，一可转动的箱体部分和一个在静止及转动箱体部分之间延伸的密封，当转动箱体部分相对於静止箱体部分运动时，该密封可以维持箱体的流体密封性。
转动箱体部分装在轴上并随轴转动。可以用任何方式将转动箱体部分安装在轴上，例如用花键配合、丝扣配合、销配合、粘接、焊接、热收缩或类似的方法。静止箱体部分固定在箱体上，不随之旋转。静止部也可以用已知的任何方式固定在箱体上，例如花键、销、粘接、焊接等。
一般情况下，无论静止箱体部分还是转动箱体部分(通常是静止部分)都是由二件或多件构成的。这就使轴承组件的组装更为简单，尤其是当多个轴承被密封在箱体组件内时，更是如此。
密封可以采用已知的任何形式的密封，包括O型环、载体密封，填料密封，唇密封，压缩填料密封，U形环密封件密封、法兰或帽填料密封，V形环密封件密封，O形环密封件密封，T形环密封件密封，杯密封件密封以及封密填料密封。具体的密封结构根据维持严密密封和获得低摩擦密封这二个要求的平衡关系来确定。
根据本发明的一个重要观点，在静箱体部分和转动箱体部分之间能够设置铁磁流体密封。具体地讲，两箱体部分中的一个，最好是静箱体部分上装有永磁铁、电磁铁、或其他装置，用于在转动箱体部分和静箱体部分之间的间隙中生产磁场。铁磁流体填充在箱体内，并作为动压流体。一些铁磁流体流入间隙中。由于磁场的存在，铁磁流体呈现为O形环的形状，完全地填充该间隙，并且提供一个密封隔档，从而使转动箱体部分能相对于静止箱体部分转动，而不会使含在箱体中的铁磁流体泄漏。可以容易地理解到，这样的密封不会象弹性或其他固体密封那样磨损。
密封件、静箱体和转动箱体结合在一起形成一个环形的腔室。一种或多种流体动力轴承，最好是本发明所公开的这种，被放置在腔室内部。腔室内充满了动压流体。流体动力轴承与转动箱体部分或静箱体部分组合起来或固定安装在其上，以便相对於其他部分作相对运动。在靠近轴瓦表面的另外部分，有一平滑的支撑表面。轴承作如下设计，即当轴旋转时，一流体动压楔即在轴瓦和支撑表面之间立即形成。这样，轴就被薄膜内的流体支撑住了。
任何形式的流体动力轴承都可安装在腔内。这些轴承可以包括径向轴承、止推轴承、径向与止推相结合的轴承或这三种轴承任意结合在一起的轴承。进一步说，依照本发明的一个重要观点，单一的止推轴瓦可以取代本发明的止推轴承。止推轴瓦可以是本发明人在前申请的4，676，668号美国专利中所公开的那种。位於箱体内的各种轴承将被密封住，尤其在轴向上，形成一种紧封的关系，以确保能恰当地进行运转。
根据本发明的另一个观点，本发明的密封流体动力轴承单元具有这样一种部件，即根据不同的要求，一个标准的箱体可以被用於各种不同的标准轴承。这一部件结构的基本组成部分是箱体组件，即静箱体部分，密封件及转动箱体，一批径向、止推及二者结合在一起的轴承和一批用於将箱体径向密封住的卡箍和/或垫片能确保其进行适当的运转。这一部件结构能够使用标准部件，以便达到各种各样不同的结果并为流体动力轴承的制造提供一种节约的机会。这样，这种部件结构就为节省造价提供了很大的潜力。
本发明也提供了一种通常与滚珠轴承的应用有关的轴承。在一实施方案中，可以将该轴承安装在一个按照本发明的密封轴承组件中。在不太要求大量使用，不需要最佳性能的情况下，按照本发明另一观点的一种单一的自动对位轴和轴承组件能被用于代替现有的滚动轴承组件。这种轴承能用模注或模压的方法制成单一的一件式塑料元件，其造价仅是已知的滚动轴承组件造价的几分之一。此外，该轴承能被设计成无间隙地支撑轴，以达到更好的轴对位。轴承能被模塑在箱体中或作为箱体的整体部分而形成。由于它仅涉及一件，因此这样的轴承的使用明显地降低了组装时间，并且能简单和精确地装配到位。
该轴和轴承组件包括一个通常为园柱形的轴，该轴上形成或被固定上一个滑圈。该滑圈最好是渐缩的锥形，使得它能传送轴向和径向负荷。该轴承包括一组用于支撑轴的滑圈的周向间隔的轴瓦。每一轴瓦均具有一槽(最好是渐缩的锥形)，其形状与滑圈的形状基本上是互补的(即槽的成形是使滑圈和槽表面呈表面接触，但并不需要遍及整个槽表面的接触)，以使得滑圈能被安放和支撑在槽中。当在槽中时，滑圈向轴瓦上传送径向和轴向负荷。这些轴瓦由一些轴向的梁支撑，而这些梁由安装在箱体中的底座支撑。这些纵向梁从底座沿轴向延伸，以便对轴瓦提供一个悬臂梁型支撑。纵向梁是具有足够的弹性的，使轴瓦能径向向外偏转，以便滑圈表面能被安放在轴瓦的槽中。当滑圈被安放在槽中时，它们在轴和轴瓦之间沿一倾斜面接触，使得轴瓦反抗加在轴上的径向和轴向负荷。
该轴承也包括一组用于对轴提供径向支撑的径向轴瓦。这些径向轴瓦可以通过轴向梁以悬臂形式支撑，其支撑方式类似于可以支撑在梁的网络上的径向止推轴瓦或径向轴瓦，以便在负荷作用下形成流体动压楔。轴承的底座支撑件可以包括一个装有梁的径向轴承，该轴承可以具有在此所描述的各种装有梁的轴承的特性。
轴和轴承组件的组装，仅需简单地使轴承和轴相互滑动，直至径向止推轴瓦的轴端接触滑圈。当与滑圈接触时，轴瓦被径向向外偏转，直至滑圈被安放在轴瓦的槽中为止，这样，轴承相对于轴在轴瓦处精确对位。或使轴或轴承或两者移动，以完成上述组装。
这样，本发明提供了一个适于装在箱体中的轴和轴承组件。该轴包括一个通常为园柱形的细长元件和至少一个可随细长元件转动的滑圈。该滑圈最好具有至少一个以预定渐缩的锥形表面。该轴承包括许多轴瓦和一个用于支撑轴瓦的支撑结构。每一轴瓦包括一个支撑轴的表面，至少一个轴瓦的支撑轴的表面是以一角度锥形倾斜的，其倾斜角与轴的滑圈的锥形表面的角度互补。支撑结构包括一个底座和许多悬臂梁，该底座具有一个与箱体接触的外周边。每一悬臂梁与轴和箱体两者是有间隔的，并且它具有第一和第二两个相对的轴端。悬臂梁的第一端联于轴瓦，并且用于支撑该轴瓦。悬臂梁的第二端联于底座。纵向的支撑梁支撑轴瓦，使得轴瓦能径向向外地弹性偏转，以便使得具有锥形表面的轴瓦能被装配在轴的滑圈上。
轴和轴承组件的轴承能够包括另外的梁或膜片，以便在负载作用下提供所希望的偏转。如果转动箱体部分包括一个滑圈的话，则该轴承也能用于密封轴承组件。此外，新式的材料可用于优化轴承的性能。该轴承能够包括吸有润滑剂的多孔塑料部分，以便易于提供润滑剂。另一种方案是轴承可由自润滑塑料模塑制成。
根据本发明，设想了多个制造本发明所述轴承的方法，特殊制造方法的选择在很大程度上取决於所制具体轴承的用量及所使用的材料。在少量使用的场合，或者是生产用於实验和/或模具生产之类时，最好使用金属的圆柱坯料来制造，例如厚壁管或其他轴颈，通过机加工使之具有径向和/或表面上的孔或槽，然后通过数控电火花制造技术、数控激光切割技术或数控喷水切割来加工径向切口或沟槽。对於中等用量的产品，本发明的轴承最好依照本发明使用熔模铸建方法。对於大量应用，本发明的轴承可以使用各种不同的材料来制造，例如塑料、陶瓷、粉末及非粉末的金属以及复合材料。在大量应用时，可以十分经济地采用包括注模法、铸造法、粉末金属法，压铸法以及挤压法在内的多种方法为完成。本发明的轴承可以被制成易於成模的形状。
简而言之，本发明有关径向，止推及二者组合式的流体动力轴承它比现有的各种轴承都要明显好用而且其造价只相当於同类轴承的几分之一。进一步说，本发明涉及一种密封轴承组合件，以前凡使用滚动元件轴承的场合都可以很容易地使用这类轴承。
下面将结合附图对本发明作详细描述，其中

图1A是装在一个密封箱体组合体内的径向轴承的断面概述图;
图1B是图1A的箱体组合体的断面概述图，其内封有一个止推轴承全体;
图1C是图1A的箱体组合体的断面概述图，其内封有止推轴承和颈向轴承;
图1D是图1A的箱体组合体的断面概述图，其内封有一对径向和止推结合在一起的轴承;
图1E是使用铁磁流体密封的密封轴承组件的结构的断面概述图;
图2是体现本发明的一种形式的一轴颈轴承的局部断面图;
图2A是根据图2所述实施例制成的单轴瓦的概述3是图2所述轴瓦的边部图，描述了在负荷情况下轴瓦随支承构件进行取向;
图4是根据本发明制出的第二个轴颈轴承实施例的局部断面图;
图5是图4的单轴瓦的局部断面图;
图5A是图4所示轴承的一种改进形式的断面透视图;
图5B是图4所示轴承的一种改进形式的透视图;
图6是图4所示轴承的端视图;
图6A是图6所示轴承在密封箱体组合体内的断面图;
图7是一个梁发生扭转的示意图，它被大大扩大了;
图8是一个轴颈轴承的断面图，它描述了一个具有本发明特点的轴承的实施例，它包括二个梁;
图9是图1所述轴瓦的边部视图，它描述了轴瓦表面的局部偏转情况，没有支撑构件的偏转，它被夸大了;
图10是图8中的轴瓦的边缘视图，描述了在负荷情况下轴瓦随支撑构件一起取向;
图10A是图8中的轴瓦的边缘视图，描述了轴瓦表面的局部偏转，它被夸大了。
图11A和图11B是进行机加工之前的圆柱形轴或坯料的断面图;
图12A和图12B是机加工后的轴或坯料的断面图;
图13A和图13B是进一步机加工过的轴颈或坯料的断面图;
图14A和14B是另一种机加工过的轴颈或坯料的断面图;
图14C和14D是用图14A和14B所示的另一种机加工过后的轴颈或坯料制成的轴承的断面图;
图15是一个止推轴承的顶部视图，它具有安装着轴瓦的梁;
图15A是图15所示形式的二个轴承的断面图，它被装在一密封的箱体组合件中;
图16是图15中止推轴承的边部断面图;
图17是图15的止推轴承的底部视图;
图18是图15的止推轴承的局部透视图;
图19是现有技术中止推轴承的顶部视图;
图20是图19的现有技术的止推轴承断面图;
图20(A)是图19和20中现有技术止推轴承的局部透视概图，表明了横贯轴瓦表面的压力分布情况;
图21是根据本发明制造的一种止推轴承的顶视图，它具有二个支撑腿;
图22是图21中止推轴承的侧断面图;
图23是图21中轴承的底视图;
图23(A)是图21中轴承的变形的底视图;
图24是图21轴承的局部透视概图;
图25是根据本发明另一个轴承的断面图;
图26是根据本发明的又一个轴承的断面图;
图26A是图26所示轴承被封在箱体组合件中的断面图;
图27是根据本发明另一种轴承结构的侧断面图;
图28是图27所示轴承结构的顶部断面图;
图29是根据本发明另一种轴承结构的侧断面图;
图29A是根据本发明又一种止推轴承结构的断面图;
图29B是图29A所示轴承的另一个断面图;
图29C是图29A所示的轴承封在箱体组合件中的断面图;
图30是图29中轴承结构的顶部断面图;
图30A是图29A中轴承的一个顶视图;
图30B是图29A中轴承的一个底视图;
图31是根据本发明另一种轴颈轴承结构的侧视图;
图31A是图31所示的轴承的局部径向断面图;
图31B是图31所示的轴承被封在箱体组合件中的断面图;
图32是根据本发明另一种轴颈轴承结构的侧视图;
图32A是图32中轴承的径向断面图;
图32B是图32中轴承的透视图;
图32C是图32中轴承被封在箱体组合件中的断面图;
图33是根据本发明又一种轴颈轴承结构的侧视图;
图33A是图33的轴承的外圆周局部细节图;
图33B是图33的轴承的断面图;
图33C是图33轴承的另一个断面图;
图33D是图33轴承装在密封箱体组合件内的断面图;
图34是根据本发明另一个轴颈轴承的侧视图;
图34A是图34轴承的外圆周的局部细节图;
图34B是图34轴承的断面图;
图34C是图34轴承的另一个断面图;
图34D是图34轴承的另一个断面图;
图35是根据本发明径向与止推相结合的轴承的侧视图;
图35A是图35中轴承的断面图;
图35B是图35轴承的另一个断面图;
图36是根据本发明径向与止推相结合的另一种轴承的侧视图;
图37是图36中轴承的示意断面图，它描述了作用于轴瓦上力的情况;
图37A是图37轴承在密封箱体组合件中的断面图;
图38A是根据本发明一种很容易模塑的止推轴承的顶视图;
图38B是图38A轴承的底视图;
图38C是沿图38A中的指示线分解的断面图;
图38D是图38A-C中描述的轴承的改型的底视图;
图38E是图38A的轴承在密封箱体组合件中的局部断面图;
图39A是根据本发明另一种易于模塑的止推轴承的顶视图;
图39B是图39A的轴承的底视图;
图39C是表明用于装配图39A和39B所示轴承的轴瓦的支撑构件的局部断面图;
图40是根据本发明一种自润滑轴承的侧视图;
图40A是图40轴承的断面图;
图41是根据本发明一种径向与止推相结合的自润滑轴承的侧视图;
图41A是图41轴承的断面图;
图42是密封轴承组合件的断面图，其中分离式的轴瓦被固定在静箱体部分;
图42A是沿图42的指示线断面图;
图43是根据本发明一种径向-止推结合在一起的轴承的侧视图;
图43A是图43轴承的断面图;
图44是一个适合于装在轴上以便随轴一起相对于箱体进行旋转的轴承断面图;以及图45是另一个适合于装配在轴上的轴承的断面图。
图46是按照本发明的自对位轴承和轴组件剖视的局部侧视图;
图46A是沿图46中的指示线的端视图;
图46B是沿图46中的指示线的端面图;
图47是图46的轴和轴承组件的部件分解透视图，其所具有的轴承已被拆下，以便显示其细节;
图48是一个局部透视图，用以说明按照本发明的轴瓦和纵向横梁;
图48A是轴瓦和滑圈变型结构的剖视的局部详图;
图49是按照本发明另一自对位轴承和轴组件的剖视的局部侧视图;
图49A是沿图49中的指示线的端视图。
为了以一种容易理解的方法对本发明的轴承作详述，采用从圆柱形坯料开始，经过对该坯料进行刻槽、开沟、打孔及其他方式开口来描述轴承结构是有帮助的。如下所指明的，这一点对于制造一种样机轴承有时是一种很有用的方法。然而，对圆柱形坯料的参考主要是为了帮助对本发明的理解。应当注意，虽然本发明的许多轴承可以从圆柱形坯料开始制造，但是它们之中的任何一种都不是说必须采用这种方法来制造。轴承的制造实际上可以采用多种方法来制造，其中一些方法将在后面讨论到。
首先参照附图2，其中所描述的结构是一种轴颈轴承的局部，其中具有槽和切口，从而确定了一个箱体10和若干呈环形排布的轴瓦12，每一个轴瓦都由支撑构件所支撑，支撑构件包括箱体、一个梁14及一个柱段126。轴承由轴瓦的环形中线13a(如图3所示)所限定。当然该轴承是径向单方向性的轴承，即它适合于仅仅沿一个方向即从径向对轴进行支撑以供其旋转。在所述的实施例中，轴承支撑着轴5，仅沿前头所示的反时针方向旋转。另一方面，如果轴承轴对称于轴瓦的中线，它将能支撑轴5沿顺时针和逆时针二个方向旋转，即轴承是双向的。
每一个轴瓦12都包括一个导入边15和一个尾边17。导入边是连续旋转过程中，轴的圆周上的一点首先接触到的边沿，同理，尾边是连续旋转过程中，轴的圆周上的一点较后接触到的边沿。当轴5沿一定方向旋转时，轴在一流体膜上从导入边穿过轴瓦再脱离开尾边进行运动，当柱段16支撑着轴瓦12时，在一点16a(图3)处，该点位于轴瓦12的圆周中线13a和尾边17之间为宜，任何负荷都将更靠近中线13a，这时是最佳操作状态。梁14将绕一点14a作枢轴运动，该点成一定角度地位于导入边和尾边之间，这样就造成如下一个结果，即梁14发生偏转，尾边17向内偏斜。当然偏转的度数取决于许多因素，其一便是梁的形状和位于轴承上的切口或缝隙的长度。
尽管对轴颈轴承和止推轴承二者都作了一些具体参照，这有助于对本发明的理解，但是有一些轴承设计的共同原理是可以不考虑轴承的具体设计形式而采用的。例如，二种类型的轴承都是以流体动压楔形成的原理为基础进行操作的。而且，无论轴颈轴承还是止推轴承，其主轴线都是制作该轴承的圆柱形坯料的中心轴线。圆周形的轴瓦中心线是一条穿过轴瓦的几何中心及轴承的主轴线的径向延伸线。当然，如果止推轴承和轴颈轴承二者都轴对称于中心轴线，即主轴线，轴承将是双向的。
在止推轴承和轴颈或径向轴承之间也存在明显差别。当然最主要的差别是所支撑轴的位置及由之引起的轴瓦支撑件的取向和/或姿态。例如，当轴颈轴承支撑着轴的圆周部分时，止推轴承支撑着轴的肩部或轴向端部。由这一基本差别带来其他一些不同点。例如，在径向或轴颈轴承中，沿负荷方向的轴瓦得到或支撑负荷;而此时对于止推轴承来说，全部轴瓦将同样分担负荷。而且，轴颈轴承一般具有一个内楔，这是由于轴和轴承直径不相同造成的。相反，对于止推轴承来说就不存在这种内楔。此外，轴颈或径向轴承控制旋转的稳定性以及负荷，而止推轴承典型地仅承担负荷，还应当明白，轴颈轴承，尤其是对流体动压轴颈轴承来说，其设计比止推轴承显然要复杂得多。其部分原因是由于要限制轴颈轴承的径向空隙而带来的制约造成的。为了适应这些差别，止推轴承的形状自然与轴颈轴承有所不同。尽管从这一揭示中得到的差别是很明显的，但在此讨论的原理对于止推或轴颈轴承二者都是可以采用的。
图1A-1D概述了本发明的密封轴承单元的结构。如这些附图所示，密封箱体组合件1包括一静箱体部分2，它固定在箱体上，还有一转动箱体部分3，它通过花键、螺纹、键、焊接、粘接、热缩等方式固定在轴5上，还包括密封件7，它为转动箱体部分3和静箱体部分2二者之间提供一密封，还有一动压流体4，它位于密封的箱体1内部，以及一个或多个流体动力轴承，它为转动箱体部分3和静箱体部分2之间提供径向和/或止推支撑。
一般情况下，二个箱体部件2、3中至少有一个是可分离式的。通常静箱体部分2被沿径向劈开，或具有一个可卸下的端帽，如图1A-1D所示。箱体的可分离性使轴承组件在密封箱体内组装更为容易。从附图中可以理解到，在一些情况下，如果缺少这种可分离的箱体部件，在箱体内安装轴承不可能的。另一方面，有时也可能使用一种二部件内锁箱体，如图6A、26A、29C、31B、32C、33D和37A所示。
图1A-1D描述了流体动力轴承在标准轴承箱体结构中的各种结合方式。轴承被大致表示出来，并以标号TB表示止推轴承，RB表示径向轴承，TR表示二者结合的轴承。如同这些附图中所示，依照不同的支撑要求，可以提供许多种可能的轴承结合。如果在箱体内没有轴向的运动，轴承单元可以实现较好的操作，尤其对止推轴承来说。当然，可以采用垫片来处理任何轴向运动。在这些概述中，轴承组件还包括垫片S和夹片C，以便保持轴承与箱体的相对位置。箱体部件2和3也可以具有丝扣、花键或类似结构，以便将组件部分牢牢固定住。垫片S也可以起到止推、径向或二者结合的滑圈的作用，此时它们应具有一个表面，对着这个表面，轴瓦可以升起。
图1A-D还表明密封的轴承单元可以具有一种部件结构。具体说，如同图1A-1D所示的标准箱体可以适应各种不同的轴承排布方式。使用标准箱体，各种各样的标准流体动压止推、径向以及二者结合的轴承，还有用于消除轴向运动及保持轴承位置的夹片和垫片，各种各样的轴承的特点都可以得到适应和满足。垫片具有一个平滑的表面，对着该平面，止推元件可以升起。
当然，密封轴承单元可以设计用于特别轴承。特殊密封轴承结构的例子将在下面叙述。这时，箱体可以根据需要加工成所需尺寸，以便对封在里面的轴承实现最佳支撑。这样，通常需要的垫片和夹片就可以取消。
各种类型的密封件都可以用于密封处，即在附图中7的位置。这些密封件可以包括任何已知的填料密封件、唇密封件、面密封件、叶片密封件等等。
根据本发明，也可应用铁磁流体密封。图1E示出了一种合适的铁磁流体密封结构的实例。一开始就应当理解，类似的密封结构可以作为在本发明所示的任何充满动压流体的密封轴承组件1中的密封件7。
如图1E所示，应用铁磁流体密封的密封轴承组件的结构普遍与本发明所示的其他密封轴承组件的结构相同;它包括一固定在箱体上的静箱体部分2，一固定在轴5上的转动箱体部分3，一充在密封箱体中的动压流体4，一位于组件的各轴向端的密封构件7，以及一流体动力轴承，在本例中，一径向轴承RB提供转动箱体部分3和静箱体部分2之间的支撑。应注意，在图1E的视图中，动压流体4充在径向轴承RB的支承结构的空间中，使得轴承显得不连续。
为提供铁磁流体密封，必需在转动箱体部分和静箱体部分之间的间隙中导入铁磁流体，在上述间隙必须建立磁场以准确地定位铁磁流体。现在，优选的方案是，通过在转动箱体部分3或静箱体部分2上安置永磁铁或电磁铁在间隙区域建立磁场。在图示的实施例中，磁铁安置在静箱体部分2的径向最内边。磁铁的北极N和南极S分开安放，以在静箱体部分和转动箱体部分之间的间隙区域建立定位铁磁流体的磁场。根据本发明，在密封箱体中的动压流体4是铁磁流体。由于密封箱中充满铁磁流体，在上述的间隙中引入铁磁流体就很容易实现。如图1E所示，少量的铁磁流体的动压流体4流进上述的间隙，在磁场的作用下，形成O形环状并完全地充满上述的间隙。
铁磁流体在磁场作用下的环形提供了一个密封障，使转动箱体部分3相对于静箱体部分2的转动不会造成箱体中的铁磁流体4的泄漏。
上述的密封方式相比于固体接触密封，例如合成橡胶密封，所表露出的优点使之很易被接受。当然，其中的重要优点是没有磨损。并且由于许多铁磁流体的包覆磁粒子的载体是一种人造的润滑剂，铁磁流体可很好地作为动压流体。这样，具有铁磁流体密封结构的密封轴承组件具有广泛的应用。在这方面，应注意铁磁流体密封可用作本发明所述任一密封轴承组件1中的密封件7。
应该知道，图1A-1D中所述的箱体的特殊形状并非必须的。例如，如果箱体只需支撑一个径向轴承，箱体可能具有一个径向较长的矩形断面。一般，一个轴向箱体，例如图1A-1D所示，可以在包容多个轴承或轴承组合件时使用。当涉及多个独立轴承时，箱体在径向上应短缩。如上所述，箱体部分可以被分成许多部分，如果需要，可以组成所期望的轴承形状。可转动箱体部分可以简单地是一种圆筒形的轴套，静箱体部分可以是一个带有一组或多组端壁的圆筒形元件，如图1A-1D所示。静箱体部分2具有一个可移开的端壁，以便组装。另一种箱体结构具有一组内锁式圆筒形状，如图6A所示，这是其他各种形式的一种。
此外，静箱体部分可以为圆筒形的轴套，而转动箱体部分可以为一个内轴套并带有向外伸出的法兰或端壁，它们与圆筒形轴套的内圆周相密封。而且，虽然没在附图中示出，无论静箱体部分还是转动箱体部分都可以有一个向中心伸出的法兰，这对于提供一个止推滑圈表面是很有帮助的。当然，止推滑圈表面可以借助垫片来实现，垫片借助夹持或楔的作用与旋转表面或静箱体部分相接触，也可以通过丝扣固接在一个表面上。
这样，可以看出，有多种方式可以提供一个密封箱体，它包围了一个普通的圆筒形的空间，并且具有二部分，这二部分可以彼此相对旋转，它允许在圆筒形的空间内组成一个或多个流体动力轴承。任何特殊箱体构件的选择，取决于封在箱体内的轴承组件的性质以及取决于轴承使用环境。
动压流体的选择取决于具体的应用。然而，一般的马达/锭子油或传送用流体是较好的流体。
特殊轴承的选择也取决于具体的应用。自然，已知的流体动力轴承是可以使用的。然而，本发明提供了一些具有改进效果的轴承。
现在参照图2、2A和3，可以看出，轴瓦12具有一个弧形面13，它基本上相应于轴瓦所支撑着的轴的外径的半径或弧度(支撑经由流体膜实现)，每一块轴瓦被轴向延伸和径向延伸的边缘所限定。轴向延伸的边缘包括导入边和尾边。在图3中梁被示为一静止位置(实线)和一偏转位置(虚线)。支撑构件的基本构造如图1所示。它是通过使用一些壁面上的小沟槽或切口来完成的。典型地说，这些沟槽或径向切口的宽度在0.002″～0.125″。作为许多方式的一种，偏转度数可以借助改变切口长度的方式来改变。比较长的切口提供一种比较长的运动臂，它造成比较大的偏转。比较短的切口所产生的梁，其挠性较小且有较高的负荷能力。在选择切口或缝隙长度时，必须小心，要避免共振。而且，一个压电元件100或其他一些用力改变轴承偏转特性的其他手段可以放置在轴瓦和支撑构件之间(如图)，正如放在支撑构件内一样。如果提供了一种压电元件，导线，金属条或其他一些向压电元件供电的手段必须被提供。
如图所示，通过固定梁14的端部，沿着连接点16a的向下偏转将导致轴瓦12的尾边17的向内运动，导入边15的向外运动，以及轴瓦的稍稍展平，如同图9中的点划线所示。这种偏转的结果，使轴瓦表面13和轴5的外表面之间的缝隙变成了楔形，缝隙之间有流体流动，从而产生了众所周知的流体动压支撑效应。理想条件下，尾边和轴之间的间隙与导入边和轴间间隙的比值为1∶2到1∶5之间。换句话说，导入边与轴间的间隙应比尾边与轴间的间隙大2～5倍。为了对于任何特殊情况都能达到这一理想的间隙或楔率，适当的偏转变量，包括单一元件的数量，尺寸、位置、形状和材料性能必须进行选择。业已证明，帮助有限元件分析的计算机是优选这些变量的最有效的手段。还应注意，所谓“理想楔形”取决于所期望的表现特性。例如，对于最大限度负荷能力的理想楔形与最小限度摩擦的理想楔形是不同的，后者牵涉到动力消耗。在一个轴承中，例如上述类型的轴承，它允许在所有六个方向运动(六个自由度)，计算机辅助分析是特别有用的。
尽管这一技术提供了很好的结果，但也已经发现，在某些情况下，一种轴承被设计成在相似的操作条件下具有最佳性能，而在实际操作条件下并不能实现最佳操作。本发明的轴承可以根据探测到的操作条件进行调节，修改任何操作缺陷。更具体地说，本发明的轴承可以包括物理改变楔形、轴瓦表面，和/或支撑构件偏转特性的分离元件。分离元件可以由中心处理单元(CPU)进行控制，该单元依次接收指明楔的质量的信号。例如，传感器可以探测出一些物理特性，例如温度，轴与轴瓦的接触，扭力、噪音、动力消耗等。来自传感器的信号被传到CPU并与指示最佳楔形的条件相比较。当实际探测到的条件与最佳楔形质量的条件存在实质性偏差时，CPU就传递一个信号提供对楔形、轴瓦表面、和/或支撑构件的偏转特性进行物理方式调节的手段，以便通过作用力调节楔形、使之达到最佳化。下述方式可以作为取代或附加方式来使用，即CPU可以对直接的人工输入指令，例如“增大刚度”或“提高尾边”作出反应。当这些指令接受到之后，CPU即进行予先确定的程序，以达到予想的结果。
各种手段可以被用来物理地改变楔的质量。例如，可以借助用力将动压流体送入缓冲腔内(下面将讨论)，改变轴承支撑构件的缓冲特性，从而使楔的质量用物理的方式得到改变。或者是使一根机械杆或支撑螺丝与支撑构件相接触，使之物理地改变支撑螺丝的偏转特性。这几种方式都可采用电控。
虽然许多种方式都可以根据控测到的操作情况来物理调节楔形，据信，眼下最好的方式是在轴承支撑构件的间隙内或在支撑构件与轴瓦之间放置一个或多个压电元件。以这种方式提供压电元件，能够积极控制或调节轴瓦的形状和取向，进而影响支撑构件的偏转特性。更具体地说，已经知道，把电流施加到一定的晶体和陶瓷材料上，可以产生机械膨胀力。当采用一变化的电压时，晶体或陶瓷材料发生厚度振荡。然而，当一直流电被持续施加，其厚度不发生变化。所以，大半都知道，当施加一定电压时，某些材料能够改变尺寸。这些材料中已知的有石英、罗谢尔盐(酒石酸钾、钠)，适当极化的酒石酸钡、磷酸二氢铵、普通的糖及某些陶瓷。所有这些表现出压电效应的材料，设有一种具有全部希望具有的性质，诸如稳定性，高输出，对温度两个极端条件及湿度的敏感性还有能被制成任何希望形状的能力。罗谢尔盐具有最高的输出，但需要保护避免潮湿和空气，而且不能在高于45℃(115°F)情况下使用。石英无疑是最稳定的，但其输出很低。由于其稳定性好，石英被相当普遍地使用在电振荡中，使之实现稳定化。石英经常被制成一种薄圆片。其每一个侧面都镀上银，以便电极的接触。板的厚度被磨至这样一个尺寸，即能提供一种机械共振频率，该频率与希望的电的频率相响应。于是这种晶体可以被引入到一带有频率控制的适当电路中去。
许多压电材料不是作为单晶体存在的，酒石酸钡是多晶体的，它可以被制成各种尺寸和形状。只有当元件经过极化处理之后，它才具有压电效应。
压电元件可以被放置在本发明的任何流体动力轴承的间隙中。然而，将一压电元件放置到支撑构件中或放置到支撑构件与轴瓦之间的方便性自然取决于支持构件和轴瓦之间的间隙或支撑构件内部的间隙。由于后面叙述的轴承具有十分不同的间隙空间，而且由于空间的实际大小取决于轴承的尺寸，因而，从后面叙述到的种类中选择出一种轴承形式，用于压电控制的轴承，这就要依据被使用的轴承的直径大小来选择，当然还有其他因素作为依据。
对于一个相当大的轴承，在其支撑构件内的开口是相当大的，按照图2、8、25、31和37所描述的轴承草图来制造的轴承将是适宜的。另外，对非常小的轴承来说，其中的间隙或空间相应的也非常小，图32或图38所示的种类的轴承将更为适宜。应当记住，当压电元件的尺寸变得接近支撑构件元件本身的尺寸时，压电元件作用在整个轴承结构上的效应将相应变得更大些。在正常的环境中，压电元件仅仅倾向于对轴承的运转性能提供很小的变化，因为轴承甚至没有压电元件功能，也可接近最佳状态。所以将一压电元件填入图32所示轴承的支撑构件的缝隙里，将改变该轴承的基本特性，从一个流体动力轴承变为压电控制轴承。在某些情形中，这种方式可能是希望的。
例如，图2和2A中所示的轴承可以包括有压电元件100，它位于支撑元件内部以及支撑元件和轴瓦之间。电导线(未示出)被接到每一压电元件上。对导线的电流供应受一控制系统控制。控制系统最好包括一台中心处理单元(CPU)，它控制所有的压电元件，使之对来自负责监测流体动压楔情况的传感器的信号作出反应，或者对人工输入的信号作出反应。
对本发明轴承中的压电元件18进行控制的控制系统的一个例子，包括一个CPU，它接收来自各个传感器的输入信号，传感器负责监测表明流体动压楔质量好坏的各种状态情况。例如，CPU能接受来自温度传感器、噪音传感器轴与轴瓦接触传感器，动力消耗传感器，扭矩传感器和/或弯曲传感器的信号。接受了来自每一个传感器的信号，而后与储存在只读存储器(ROM)中的数值作比较，这些数值代表适宜的楔形。ROM可以包括用于一种或多种最佳楔形的存储数值，例如“最大负荷能力”或“低摩擦/低动力”。当断定测得的情况超出了适合的范围时，诊断分析将执行，以便确定适合的纠正措施。依照这种诊断分析的结果，可以做出一个判断，根据需要压电元件被充电的决定以及被充电到任何程度的决定都可做出。
图8中的轴承可以包括压电元件100，它位于所选定的区域以便对流体动压楔作细微的调节。另外，一些导线(未示出)连在每一个压电元件上，电流对压电元件的控制是通过上述形式的控制系统处理单元来进行的。
图25中的轴承可以包括压电元件100，它位于支撑构件和轴瓦132之间，以便对轴瓦132的向下偏转量进行选择性的精细的控制，在这种特殊情况下，压电元件100相对每一个轴瓦都处于一相同的位置，这样，压电元件就具有单一功能，即控制轴瓦的向下偏转。自然，如果需要的话，另外的电压元件100也可以装在其他位置来实现其他目的。另外，压电元件100具有与之相连的电线(未示出)，导入的电流受上述中央处理单元的控制。
图31的轴承能够包括压电元件18，它位于选定的区域，以便根据探测到的操作情况对楔形进行选择性的调节。还有，电线被接到各压电元件18上并且通过电线进入压电元件的电流可以由上述类型的控制系统进行控制。还应注意，进入压电元件的电流也可以通过人工操作的电控制系统进行控制。然而据信，比较理想的结果来自于中央处理单元的使用。
图37中径向与止推相结合的轴承能够包括压电材料100，它位于支撑构件和轴瓦之间的间隙内。有电线接在压电材料100上，将电流选择性地施加到压电材料上去，以便引起压电材料尺寸的变化，从而使轴承的偏移转性得到控制。进入导线及压电材料的电流最好也由中央处理单元进行控制。
按照类似的方式，本发明的任何轴承都能包括一个或多个压电元件，以便调节轴承的偏转特性。
参照图4和5，它们表示出具有本发明特点的轴承的第二个解释例，其中轴承带有缝隙或切口及沟槽，以限定一轴承箱体30，还带有一轴瓦32，它被一支撑构件从该箱体里支撑着，支撑构件包括一梁，梁上有一对梁部件34A、34B、它们沿一条单线从轴瓦中延伸出来。而且，轴瓦可以被切去下部，以便被梁仅仅支撑在一个轴瓦支撑表面34ps上。参照图5可以看出，梁34，34a带有一个合适的柱形梁端部件，表示为36，36a，它们对梁起到悬臂支撑的作用。
从图4中可以明显看出，图5的透视图仅仅表示出轴瓦32的局部。完整的轴瓦在图5A和5O中得到描述，它们表示了图4所示轴承的一些可能有的变化形式。从附图中可以清楚知道，轴瓦支撑表面34ps的位置离尾边37近一些，离导入边35远一些。借助于这种结构，如图7所示，梁的扭曲将发生。在中间梁并造成所述的扭曲偏转。此时，柔性的获得也主要借助于轴承箱体壁上的小切口或缝隙而得以实现的。这些切口为轴瓦提供了6个自由度(即轴瓦可以沿+x，-x，+y，-y，+z和-z的方向转移并且可以绕x，y和z三个轴旋转)，而且其目的是达到最理想的流体动压楔。如果切口或缝隙在横贯形成梁部位34a和34b之前就终止了，轴瓦32将被一连续的圆柱形隔板34m所支撑，如图5A所示。隔板是作为一种流体缓冲器使用的，轴瓦32被支撑在其上。开口的端点应处于点A及点B上，如图4所示。隔板的挠性与流体润滑剂结合在一起，提供了一种改变缓冲作用的手段，并且使轴瓦与轴承座相分离。缓冲采用缓冲筒的形式，它表现出高缓冲特性。正如图1-3所示的轴承，图4-7所示的轴承是不对称于其轴瓦中心线的，因此是单向轴承。当然，该轴承具有一个导入边35，它能向外发生偏转，还有一个尾边37，它可向内偏转，从而形成一楔形。同样，尾边与轴间的间隙和导入边与轴间的间隙的楔形比率应在1∶2到1∶5之间。进一步说，负荷作用的中心位置也应当落在轴瓦面的圆周形的中心与尾边之间，它最好更接近于轴瓦表面上的圆周形中心，该负荷中心的位置主要取决于梁34上的轴瓦支撑部件34ps相对于轴瓦的位置。
如图5B所示，该梁可以比图5中所示的梁更为简单地被限定出来，只要借助于切口或缝隙从点A和点B简单地向下延伸即可。
图6A表示了将图6所示那种轴承放置在密封轴承组件内的情形。如同图中所示，轴承以一种已知的方式，例如花键、丝扣、夹子、粘接，焊接或其任意结合的方式被固定在静箱体部分2。轴瓦32适合于对转动箱体部分3的旋转表面进行支撑。转动箱体部分3借助于花键、丝扣、热缩或类似地被可旋转地紧固在轴上。轴承被动压流体4环绕着，密封件7将静箱体部分2和转动箱体部分3之间进行密封。如上所述，静箱体部件2被固定住了，它相当于静止箱体的一部分，转动箱体部件3被固定在轴5上，它相当于轴5的延伸。这样，当轴5旋转时，箱体部件3相对于箱体部件2以及与之相连的轴承作旋转运动。这样，轴就借助于转动箱体部件而被轴承所支撑。
参照图8，图中示出了具有本发明特点的轴承的第三个说明例。在该例中，通过内缝隙或切口而在梁支撑构件上制造出一个梁。具体说，轴承被加工出槽、缝或切口，从而限定一个轴瓦40，它借助于梁42和44从箱体中被支撑着。轴瓦在支撑柱40a和40b处与梁相连接。在支撑柱46和48处，梁附着于箱体。该轴承也包括一些穿过轴承壁面切出的细切口或狭缝。切口或缝隙60在轴瓦表面的下方，引入了额外的挠性，于是，在有负荷的情况下，轴瓦改变形状，形成一翼面以便润滑剂的进入。这样，由于梁之间的二点支撑，使轴瓦成为一个类似弹簧的隔板。
作为图8中示出的轴承类型的一个例子，可以使用于径向-止推相结合的单元中，下面将结合附图43和43A对其进行叙述。
图10A表明在负荷状态下轴瓦40的偏转形状。如同附图所示(夸大化了)，轴瓦的构造和支撑情况可以使之在负荷时偏转成翼面形状，翼面显著地改进了运转性能。从图中可以明显看出，轴瓦能够在X、Y和Z的方向上移动，并且可以沿X、Y和Z轴旋转，也就是说，轴瓦具有6个自由度。这种结构允许形成最佳流体动压楔形。
参照图9，图中表示出表面轴瓦50的本身固有的偏转，即在负荷情况下轴瓦展平了。这些偏转是与图3和10中所示的支撑构件的偏转相结合的，但它们是属于一种低量级的偏转。其最终结果是如图3和10所示的形状，而不是一种被连续展平的表面弯曲。
图31和31A描述了与本发明有关的一种轴颈轴承的另一个例子。图31和31A所示的轴承结构与先前所述轴颈轴承结构有所不同，该轴承是双向的，即轴承能够支撑一根轴使之朝顺时针或反时针二个方向旋转，如图31所见。轴承之所以是双向的，是因为轴瓦是对称于其中心线的，该线是经过轴承的主轴线(606)及轴瓦的几何中心，沿径向延伸的线。如同先前所述的轴颈轴承一样，图31和31A中的轴承也是由许多径向和圆周方向的细缝形成的，它们限定出许多沿圆周方向间隔开的轴瓦632。
每一个轴瓦632的支撑构件都与图8所示的轴颈轴承的支撑构件有些相类似。具体说，每一个轴瓦632都被一梁支撑构件在二个轴瓦支撑表面632ps上支撑着。梁网络在每个轴瓦支撑表面632ps上都与轴瓦相连接，它们同样为轴承提供了一种对称结构，这一对称性使轴承成为双向的。为了使这一说明更简单化，仅仅对那种在一个轴瓦支撑表面上对轴承进行支撑的梁网络进行一下描述，因为另外一个轴瓦支撑表面也是以同样的方式被支承着。如图31所示，第一条基本上是沿径向延伸的梁640在轴瓦支撑表面632ps上与轴瓦632相连接。第二条基本上为圆周形的梁642与梁640的径向最外端相连。第三条基本上是径向延伸的梁644从梁642处沿径向向内延伸。第四条基本上为圆周形的梁646从梁644的径向最内端延伸。第5条基本上为径向延伸的梁648从一条梁644处沿径向向外延伸，直到支撑构件的箱体部件处。总之，图31所示的每个轴瓦632和轴承都被10条梁和轴承箱体所支撑。而且，如同下面将要讨论的，通过形成若干沿径向延伸而在圆周方向有间隔的沟槽或在支撑构件的箱体部分内形成若干连续延伸的圆周形沟槽，支撑构件中箱体部件的作用如同许多梁或隔板的作用。还应注意到，如图8所示的轴承一样，在轴瓦表面下方形成的切口或缝隙导入了额外的挠性，因此在有负荷时，轴瓦就改变形状形成一个翼面，以便润滑剂的进入。因此，作为这样一种梁间二点支撑的结果，轴瓦的作用犹如一种类似弹簧隔板的作用。
图31A是图31的径向断面图，它表示出第三条梁644，轴瓦632以及箱体的情况。
图31B描述了图31和图31A中的一种轴承在密封轴承组件中的情况，如图所示，轴承的外圆周是可旋转地固定在静箱体部件2上。轴瓦632适合于对转动箱体部件3的一个旋转表面进行支撑。轴承被动压流体4包围着，密封件7对静箱体部件2和转动箱体部件3相互之间进行了密封。如上所述，静箱体部件2被紧固，而且起到了静止轴箱体的一个部件的作用，转动箱体部件3被紧固在轴5上，起到了轴5的延伸部分的作用。所以，当轴5旋转时，箱体部件相对箱体部件2以往与之相连的轴承作旋转运动。这样，轴承就通过转动箱体部件对旋转轴进行着支撑。
图32、32A以及32B描述了根据本发明设计的另一种轴颈轴承的结构。这种轴承的结构与前述的轴承结构有所不同，在该轴承中，轴瓦及支撑构件是由形成在圆柱坯料上相当大的沟槽和开口限定的。通常，这种类型的结构可以通过铣削坯料而不是借助电火花加工或其他类似技术完成的，后者往往用于加工细小的沟槽，如同前述实施例描述的一样。图32所述的轴承结构的优点之一是在需要极小的轴承的场合，精细地制成相比之下比较大的切口或开口是比较容易的，这类切口对于制造图32，32A，以及32B中的轴承是必须的，所谓容易，是与图1和图8等所示的轴承结构相比较而言的，按比例来说，后者的切口和开口更小一些。而且，大的沟槽或开口一般容易进行模塑或挤压加工，由大切口形成的轴承还可以使用于一些需要大轴承的场合，该类轴承具有刚性的轴瓦支撑结构。
图32所示的轴瓦是对称于其轴瓦中心线706A的。因此该轴承是双向的。而且图32B的透视图清楚地表明轴承具有一连续的断面，不存在隐藏的开口。因此，这种轴承是很容易挤压和模塑的。自然，这种支撑构件也可以用横断面上不连续的结构来代替，例如，提供一些径向延伸的圆周形的沟槽或不对称性地排列的径向延伸的开口，以便取代这种支撑构件，由此也改变了其运转性能。该轴承的主轴线是706。
如图32所示该轴承包括多个在圆周方向上相互隔开的轴瓦732。每个轴瓦732都被一支撑构件支撑，支撑构件包括一对大致呈径向排布的梁740，它们在轴瓦支撑表面处与轴瓦732相连接。第二条大致沿圆周方向延伸的梁742支撑着每一条梁740。梁742以悬臂梁的状态与箱体或支撑柱744相连接。在这种轴承中，梁740可以被看作第一支撑构件，梁742可以被看作为第二支撑构件，梁744可被看作第三支撑构件。
在图32中所示的第二梁742是借助支撑构件的箱体内所形成的许多轴向延伸的圆周形的沟槽750而确定的。为了保持双向轴承的对称性，这些沟槽环绕着轴瓦中心线706A，沿圆周被分割开，这种方式如同轴瓦732在圆周方向的间隔。自然，上述的任何形式的轴承结构都可以具有类似的在圆周方向上被间隔开的径向沟槽。例如如同上面所提到的，这些沟槽可以在轴承结构的圆周表面上形成，如同图31和31A所示，以便提供另一种类似梁的支撑。
图32A是图32所述轴承的局部径向断面图。在该断面中，轴瓦732及第一梁740可以看得见。
图32B是图32中轴承的透视图。应该注意，虽然轴承的圆周表面，环形的以及圆柱体的部分被绘成具有一些被分割开的样子，以便强化弯曲部分，但这些弯曲表面实际上是连续弯曲的。
图32C描述了一种图32，32A及32B所示类型的轴承被放在密封轴承单元内的情形。如图所示，轴承的支撑柱74是可旋转地固定在静箱体部件2上。轴瓦732可以支撑住转动箱体部件3的旋转表面。轴承被动压流体4所环绕，密封件7将静箱体部件2和转动箱体部件3相互之间进行密封。如上所述，静箱体部件2被固定住而且起到静止轴箱体的一个部件作用，转动箱体3被固定在轴5上，相当于轴5的延伸部分。于是，当轴5旋转时，箱体部件3就相对于箱体部件2以及与之相连的轴承进行旋转。
图33描述了一种按照本发明设计的轴颈轴承结构。如图32的轴承一样，图33的轴承也是由按照比例来说比较大的沟槽及孔构成的。具体说，多条相等间隔的沿径向延伸的圆周沟槽确定了多个圆周方向被间隔开的轴瓦832。轴瓦832进一步被一对沿轴向延伸的圆周沟槽所限定，这些沟槽从圆柱形坯料的平面表面对称延伸，这一点从图33B中可清楚看到，在这些图中，这类沟槽用标号834和835表示。该轴承支承构件除了被上述的结构特点所限定以外，还被许多圆周方向间隔开的呈对称排布的浅孔浅孔838以及许多圆周方向间隔开的呈对称排布的深孔837所限定。由于“隐”孔837、838的存在，图33的轴承结构不可能进行挤压成形，也不能在一种简单的二件式铸模内成形，换言之，是不易铸造的。
如图33A中清楚表明的，深孔837横切轴向沟槽836，这样就对每一个轴瓦的支承构件进行了限定。支承构件还受到一个从圆柱形坯料的外圆周表面延伸出来的圆周沟槽839的限制。
参照图33-33C可看出，上述结构元件为轴瓦832提供了一个支承构件，它包括一条梁840，该梁直接支承着轴瓦，即所谓的第一支承构件。二条连续的梁882，即所谓第三支承构件，包括多条梁的第二支承构件，它们部分地被孔837和838所限定，这些孔将梁840与连续梁882相连接。
由于图33-33C所述的轴承的支承构件不对称于从主轴线806延伸出来的轴瓦中心线806A，所以轴承是单向的。而且，象图32中的轴承一样，该轴承特别适于需要极少的轴承的场合，这是因为用于限定该轴承及其支承构件的按比例来说比较大的沟槽和孔较容易加工制造。
图33D描述了一种图33和33C所述类型轴承放置在一密封轴承单元内的情况。如图所示，轴承的连续梁882是固定在静箱体部分2上的。轴瓦832可以对转动箱体部件3的旋转表面进行支承。轴承被动压流体4所环绕，并且密封件7将静箱体部件2和转动箱体部件3相互间进行密封。如上所述，静箱体部件2是固定的，并起到静止箱体的一部分作用，转动箱体部件3固定在轴5上，并起到轴5延伸部分的作用。因此，当轴5转动时，箱体部件3就相对于箱体部件2以及与其相连的轴承作旋转运动。这样，轴就可通过转动箱体部件3被轴承支承着进行旋转。
图34及34A-34D描述了与本发明有关的另一种轴颈轴承结构。图34中的轴承结构就轴瓦及其支承构件来说，与图33的轴承结构相似，它们都是由按比例来说比较大的沟槽和孔所限定，如图中所表示的一样。轴瓦932的支承构件类似于轴瓦832的支承构件。具体说，由于每一个轴瓦932的支承构件都是相同的，支承构件相对每一轴瓦来说是非对称的。因此，如图34所述的轴承是单向的。而且，由于支承构件中含有“隐”开口，这类轴承也不易进行挤压成形或在一简单的两片式模具中进行铸塑。
如这些附图所示，轴承支承构件包括第一支承构件，它包括一对类似梁的元件940，该元件与轴瓦932相连，并部分地被对称排布的开口942所限定。在轴承的外圆周表面上有一圆周上的浅槽，该槽限定了第三支承构件，该构件包括一对连续的梁形元件982。第二支承构件包括一梁和隔板网络960，它用于将梁940连接到连续梁982上，该第二支承构件由所提供的多个呈对称排布的大孔944及轴对称排布的小孔946，还有不对称排布的小孔948所限定。借助不对称排布的孔948的作用，支承构件在这些孔的方向上变得更加富于挠性，也就是更易于偏移。
如上文所述，有多种方式采用本发明的轴承替换滚动轴承。在某些应用中，本发明的轴承能简单地用于替换滚动轴承，在另一些应用中，可采用本文所述的密封轴承箱体来达到这一效果。但是，在某些应用中，不需要通过使用本文所述的密封轴承组件而取得高性能的特性，而是把质量改进放在简化和易于装配上面。这种应用的一个例子是该轴承组件被用在大量生产的低价产品中，例如用在计算机及其外围设备以及其它办公设备中的“轴流”风扇的高速/低负载的轴上，据估计这种风扇每年生产超过11000万台。一般来说，高速低负载风扇不需要最佳油楔形成。实际上，如轴瓦表面是由自润滑塑料或类似的耐磨材料构成的，那么轴和轴瓦之间就容易纯润滑接触，但是，由于这种风扇的制造量大约每周装配几十万台，因而把质量改进的重点放在易于装配上。制造或装配成本的降低可显著节约资金。装配本文所述的密封轴承组件比装配普通的滚动轴承组件容易得多，为了支承某一根轴，普通滚动轴承组件通常需要安两个轴承，两个垫片和两个锁紧环。因为装配容易，所以本文所述的密封轴承给使用提供了某些潜在能力，其中容易装配是很重要的。尽管制造费用很高，但使用时密封轴承组件较滚动轴承经济效益更高。
按照本发明的另一重要目标，使用一根廉价梁安装在轴承上可以取得极佳的效果，该梁可以但最好是注塑或压制而成。图46、46A、46B和47表示本发明第一种自位轴和轴承组件。如图46和47所示，该组件包括一根旋转地安装在轴承70中的轴5，轴承70依次不转动地安装在箱体10内。轴承70可与箱体10制成一体-模压或简单地装在箱体10中，普通的圆柱轴5包括一个非圆柱形的滑环5R，它即可与轴5制成一体，也可固定在轴5上。在图示的实施例中，滑环5R有两个相对的圆锥形表面。
轴承70包括第一组沿圆周相间布置的轴瓦75、第二组沿圆周相间布置的轴瓦72和支承轴瓦75、72的支承构件71、74。该支承构件包括一个连续的环形底座71、第一组纵梁74，其一端固定到底座71上，另一端固定到轴瓦75上，以便以悬臂梁的方式支承轴瓦75。同样，第二组纵梁74也以悬臂梁方式支承第二组轴瓦72。
如图47所示，第一组轴瓦75的每一块都有一个槽75G，它是与滑环5R互补的锥形表面，以便在装配时滑环5R的圆锥形表面与槽75G的表面相接触。这样，加在轴上的轴向和径向负载通过滑环5R作用在轴瓦75上，因此，轴瓦75称作“径向-止推”轴瓦。
重要的是滑环无需填满整个槽，事实上，最好是只使滑环5R的锥形侧边与槽相接触，以便使全部负载传给槽的斜面，而不是沿径向方向传给轴瓦。因此，本文所用的“互补形状”仅指使滑环斜面和槽的斜面之间的表面相接触的一种形状。
轴瓦72的每一块都有一个与轴5的圆柱部分相接触的光滑的环形轴瓦表面。该光滑轴瓦表面只承受径向负载，所以轴瓦72是径向轴瓦。
在图46所示的装配状态，第一组轴瓦75以本文所述的径向轴承和推力轴承相组合的方式支承轴5承受径向力和推力，第二组轴瓦72只提供径向支承。由于轴承74所提供的是悬臂支承，所以每组轴瓦75、72的支承是挠性的。这种挠性对一些诸如小风扇一类的高速、低负载的使用来说，可认为是足够的。当然如果需要，这种支承结构可按照本文所描述的与其它一些轴承有关的方式加以改进，以取得较大的挠性和最佳的液动性能。例如，底座71上可以备有切口或槽，以便形成一种挠性固定梁支承。更确切地说，如果要求底座71具有径向挠性，可按本文所述的方式在底座71的外圆上设置径向向内伸展的槽，将底座71分割成具有所需径向挠性的隔膜式的固定梁支承。此外，正如下文结合附图48所述的那样，纵梁74相对轴瓦75、72可偏心设置，以使轴瓦75、72按预定方式随负载挠曲。
图46、46A、46B和47所示的轴承组件，代替普通的滚动轴承组件提供了一种极廉价的方式。特别是轴承70能注塑或压制成一整件的情况。这个整件同时起径向轴承和止推轴承的作用，因而不需要分开的轴承件。此外，按照本发明的一个重要目标，轴承70可与箱体10制成一体，换言之，轴承70可以模压在箱体10内。
另外，按照本发明的一个重要目标，当该轴承与具有图47所示的滑环5R那样的轴一起使用时，装配过程可一步装成并精确定位，因而能显著节约资金，为了将轴承70装在轴5上并精确定位，只需要使轴承70滑过轴端直至轴瓦75的轴端与滑环5R接触为止。当接触到滑环5R时，轴瓦75向斜面上浮动，即轴瓦涨大，梁74偏转使轴瓦75径向向外移动滑过滑环5R。当轴瓦75的槽75G座在滑环5R上时，轴瓦75即卡入需使轴承精确定位的位置。当然，为了能够进行这种简单的装配，支承轴瓦75的梁74必须具有足够的弹性，以使轴瓦75向外偏转。轴瓦75和梁74在箱体内也必须留有足够的允许这种偏转的间隙。另一个结构条件是滑环5R的圆锥面的倾斜角度应足够地小，以便当轴瓦75接触滑环5R时，轴瓦能有效地向上和径向向外涨大，使之快速装配。
正如上文所指出的那样，该轴承可与箱体制成一体，即在装配轴和轴承组件之前将其模压入箱体中，在这种情况下，轴被滑入轴承内。因此，不难理解，装配只需要轴承和轴相对运动，实际移动哪一个零件都没关系。
制造和装配这种整体轴承和轴组件，除成本特别低以外，该组件还提供了许多性能优于滚珠轴承组件的优点，特别是由于支承梁74具有弹性，所以轴瓦75受偏压进入与轴5的圆柱部分接触的状态。靠纵梁74的足够的弹性轴被固定到准确位置直到轴承没有间隙。使用滚动轴承达到同样的效果是非常困难的，制造紧公差的滚动轴承非常不容易。因此，从使轴定位的观点来看，轴承70提供了优于滚动轴承的效果。如前文所述，图46所示的轴承70的支承结构不具有本文所述的其它一些轴承的挠度，特别是轴瓦75靠简单的悬臂梁支承的情况。但图46所示的轴承70最适合不要求最佳性能的低价使用的场合。此外，如需要轴承70可很容易地按照本文所示的其它一些轴承结构加以改进，以提供或改善每块轴瓦的液动支承结构。另外，如果价格合理，轴承70可用在本文所述的轴承密封箱体中，还可包括本文所述的手动或自动控制的一些部件。此外，按照本发明的一个重要目标，模压在箱体内的塑料轴承或其它开孔的空隙可按本文结合附图40、40A、41和41A所述的方式充填盛有润滑剂的多孔塑料，用模制的自润滑塑料轴承也能取得同样的效果。
图48表示改型的纵梁74和轴瓦75的详细透视图，纵梁74和轴瓦75基本与图46、46A、46B和47所示的相同，但梁74相对轴瓦75的圆周尺寸有偏心，具体说，梁74比对面边更靠近轴瓦的一个边。如上文结合附图3和18所述那样，例如这种型式偏心支承可用于在负载下沿所需的方向产生偏移，以保证单向液动轴承中的适当油楔的形成。
如本文所说明那样，锥形滑环是较好的，因为简化了装配(靠涨大作用)并改善了负载支承。但是，本发明不限于锥形滑环和槽表面。图48A表示图46所示的轴和轴承组件一部分改型的例子。这种改型包括轴5上的圆柱形滑环5R和轴瓦75内的圆筒形槽75G。在这种情况下，滑环5R包括以直角伸至圆柱表面的止推表面和径向圆柱表面，这样，加在轴上的径向负载作用在槽底部，推力负载则作用在槽侧壁上。尽管这种组件可能提供相当好的效果，只有在轴的滑环5R和槽75G的止推表面受偏压压向另一侧时，才有可能象锥形组件那样传递推力负载。此外，因为滑环5R不能象锥形结构那样使轴瓦向外涨开，所以装配比较复杂。
图49和49A表示改型的本发明的自位轴承和轴组件。图49和49A所示的轴承和轴承组件大体类似于图46、46A、46B和47所示的轴和轴承组件，但径向支承轴瓦72和纵梁74可用和底座71制成一体安装到径向轴承组件上的梁来代替，如下文所述。此外，梁73的改进形式可用来支承与前述实施例相同的轴瓦75。如图49A所示，梁73相对轴瓦75在圆周方向上略有偏移。如前文所述，这种向轴瓦75的尾边的周向偏移，在加载情况下能使轴瓦的负载边偏离轴的滑环5R。
如上文所述，图49所示的轴承70包括一根安装到径向支承件上的梁，特别是轴承70包括一个基本上与前文所述的示于图4-6上的相同的径向轴承构件，该径向轴承和底座71制成一体，该径向轴瓦和支承构件32、34、36和36A的工作方式基本与结合附图4-6所述的轴承中的对应零件相同，因而，整体轴承70可包含一根安装在轴承上的液动梁。
尽管这里所给出的特定的实施例包括一个象图4-6所示的轴承，但应理解可采用本文所公开的任何径向轴承构件。实际上，如果轴承70是注塑或模压的，采用更易模制的其它轴承构件更有效。同样，如需要，径向-推力组合轴瓦75可装有另外的支承梁。
尽管采用的径向支承的形式不同，但应懂得图49和49A所示的轴承具有和图46及47所公开的轴承相同的加工和装配优点。此外，和前面所述的轴和轴承组件一样，如果价格合理，这种轴和轴承组件可采用手动或自动控制的新式部件，以取得最佳的轴承性能。而且，该轴承可用于密封轴承组件，在该组件中，旋转箱体部件有一个适宜的滑环。轴承70也可由自润滑塑料制成，或者为提高性能而包含有多孔的充有润滑剂的塑料部分。
图15-18描述了一种本发明的整体式流体动压止推轴承。如前所述，本发明的止推轴承具备某些如同本发明的轴颈轴承所具备的特点。例如，象轴颈轴承一样，本发明的止推轴承具有一条主轴线，该线就是用来制造轴承用的坯料的中心轴线。轴瓦有一条圆周形中心线，从主轴线沿径向延伸出来，穿过轴瓦的几何中心。当止推轴承对称于其圆周形中心线时，就是双向型的，如果轴承不对称于其圆周中心线，就是单向的。然而由于各类轴承的功能不同，止推轴承在结构形状上也略有不同。例如，图15-18所示的止推轴承包括多个具有基本相同形状的轴瓦132。图18示出了轴瓦132的圆周的分割线CDL和半径的分割线RDL。轴瓦132面瓦位于一个平面内，该平面基本垂直于被支承的轴的轴心线以及轴承的主轴线。当然，当轴瓦表面在负荷作用下发生偏转时，或者在进行安装或在静止状态时希望轴承稍稍扭曲以便与轴相接触时，轴瓦的表面可能有些不太平，并且相对于主轴线或所支承轴的轴线有些歪斜。
在设计本发明的止推轴承中特别重要的是考虑防止流体泄漏。在很大程度上该目的通过设计支承结构来达到，这样，承载时轴瓦内边缘向下偏斜(如图16所示)，外边缘向上偏斜。本文所述的全部止推轴承都设计成这种形式。例如图16中的轴承。梁134在轴瓦支承表面134PS处与轴瓦132连接，此处和轴瓦内边缘比较，更靠近轴瓦外边缘。于是轴瓦支承表面134PS位于图18所示的径向分界线RDL外。因此，在承载情况下轴承的设计使轴承内边缘向下偏斜。
如上所述，可以强制改变轴瓦的形状和/或偏斜特征。如采用压电元件来强制改变轴承的形状或偏斜特性。在止推轴承中，可应用压电元件使轴瓦向下偏斜。如需要压电元件支承件(未示出)可安置在支承构件内。
实际上，轴瓦内边向下偏斜相当于向远离被支承轴的方向偏斜，而轴瓦外边向上偏斜相当于朝向轴偏斜。轴瓦偏斜取向有效地防止了由于作用在流体上的离心力而造成的流体的损失。
液动流体的损失还可通过支承轴瓦而减少，承载时轴瓦变形从而形成润滑剂存储槽。通常，当用许多径向或周向相间的梁支承轴瓦，梁之间地带不被直接支承时，轴瓦上未支承的中央地区将有趋势向外变形，因此构成储存流体的沟槽，这样可达到上述目的。下面将描述的图29则表明带有所需的径向相间梁的轴承例子。在梁相隔距离较大时，油槽较大。同样，轴颈轴承通过提供轴向或周向相间的梁支承件，并在梁之间有未支承地区的方式而构成沟槽。压电元件或其它分离装置也可用来形成或有助于形成流体储存槽。
图15和16中表明，每个轴瓦的整个周边上都有倒棱或斜边132b。倒棱的目的是减少进入和外出润滑剂的损失。
每个轴瓦132由第一支承部分支承，在实施例中它包括在轴瓦支承表面134PS处支承轴瓦的梁形支承件134。各个梁134依次由第二支承部分支承，如支承梁或隔板136。梁或隔板136依次被第三支承元件，如一对梁形柱138a，138b所支承。
梁或隔板部分136上安设孔或开口142，连续的隔板136成为一组梁136。当然，如隔板136上不设置孔或开口142，那么隔板的功能如同一连续隔板，内梁形柱138a则由短柱形梁代替，甚至可取消以便构成第三支承，这样第二支承件以悬臂方式被支承着。最后，因为孔和开口相对主轴线呈对称安排，所以轴承围绕主轴线对称并因此呈双向安置。
如图15、17和18所示;将连续隔板分成单个梁的孔或开口142呈圆形。采用圆开口有利于制造轴承模型，因为圆开口容易在轴承材料上进行钻孔。本文所述的全部轴承都适宜用圆孔。一旦提供了圆孔，这对于使开口通过梁或隔板件136延伸至轴瓦132下部分也是有利的，以便确定梁形件134。这就是为什么图15中，轴瓦支承面134PS的横截面以及梁134的侧壁是弧形的原因。
尽管梁的形状由便于制造所决定，但其形状也影响各个轴承的性能。虽然本文所述的轴承具体形状，包括图15-18所示的止推轴承形状，主要由易于制造模型所造成的，但发现对于具体应用来说也提供了良好结果。当然，形状上的任何变化都影响轴承性能，如改变支承轴瓦的梁的弯曲或扭转特性。梁、瓦和隔板的其它形状当然要仔细考虑，必须考虑容易制造同时也考虑梁、瓦和隔板形状对轴承性能的影响。
图15A表示在图15-18中密封轴承部件的两种辆承类型。如图所示，轴承的柱形梁138固定到静止的箱体部分2上。转动箱体部分3包括与其形成整体的或用花键螺纹等和其转动连接的止推滑环3R。轴瓦适于支承箱体部分3的转动止推转子3R的对面。轴承被液动流体4包围，密封件7密封相对的静箱体部分2和转动箱体部分3。如上所述，静箱体部分2固定到静止轴箱体上并作为静止轴箱体的一部分，转动箱体部分3固定到轴5上并作为轴5的延伸部分。于是当轴5转动时，箱体部分3相对箱体部分2和连接其上的轴承产生转动。用这种方式通过轴转子使轴承吸收作用在轴上的推力负荷。当然，如果在一个方向上止推支承件足够用的话，有可能在箱体内装入单个止推轴承。止推轴承形状的其它实例在图21-30和38-39中表示。图15-18中所示的这些轴承和轴承结构的区别主要在于第一支承部分，第二支承部分和第三支承部分的不同。
图21-24中显示其他轴承形状的一种形状。图21表示轴承的顶视图;其横截面图在22中表示，图23表示轴承的底视图，图24表示轴承的透视图。图21-24的轴承除两个明显的区别外与图15-18相同。第一，图21-24的轴承包括一个有角度的或倾斜的支承梁134A，而不是如图15中那样是垂直的支承梁。第二，轴承包括附加孔144，它通过支承梁136延伸以形成一个通过倾斜的或有角度的梁134的柱形开口，从而在支承梁中构成椭圆形开口。椭圆形开口把梁分割成一对复合韧带，它的形状参照透视图24可以了解。设置开口144和随后将倾斜的或成角度的梁134A分割成复合韧带，与图15-18所示轴承相比，明显增加图21-24中轴承构件的挠性。这样，根据较小负载，图21-24的轴瓦132产生偏斜，以便形成液动楔，该负载比图15-18轴瓦132中所需负载小。随之图21-24的轴承更适于支承轻载，而图15-18的轴承更适于重载。此外，具有开口或无开口以将梁分割成复合韧带的，有角度的或倾斜的支承梁，如梁134A，增加轴瓦垂直方向的挠性，因为施加的垂直载荷产生力矩，此力矩有趋向造成使梁向中心或轴承内直径方向偏斜，由此防止润滑流体的离心泄漏。
图23A表示图21-24所示轴承的底视图，其中为更进一步加大梁或隔板136的挠性，在隔板或支承梁136上形成附加孔146。如图23A所示，相对每个轴承块来说孔146是非对称的。这些孔如此安排成非对称方式，致使轴瓦在一个方向上比在另一方向上更容易偏斜。换言之，通过支承构件上非对称的开口，轴瓦在一个方向上产生偏移。自然，要求轴瓦在一个方向上偏移的本发明的任何轴承结构都可提供这种非对称安置的开口。甚至可以要求提供仅选择某些轴瓦产生偏移的非对称安置的孔或开口。
图25是本发明另一种轴承的横截面图。根据这种结构，轴瓦132支承在支承柱134S上，134S依次支承在水平方向的梁134H上，134H依次支承在向里转角的梁134i上。其他方面与上述轴承相同。按照这种结构，轴承在一个方面上具有较大的挠性，而在相反方向则具有极大的刚性。压电元件100位于水平梁和轴瓦之间如图所示。
图26显示相类似的结构，图26和图25中的轴承结构上的区别在于图26采用垂直梁134V而不是采用倒角度梁134i。两图的轴承在其它方面相同。图26轴承的梁没有角度使在垂直方向上提供更大的刚性。
图26A显示在密封轴承部件中的图26类型的轴承。如图中所示，圆周的轴承柱或固定到静箱体部分2上。轴瓦适于支承转动箱体部分3的转动表面。轴承被液动流体4包围，密封件7密封彼此相对的静箱体2和转动箱体3。如上述，静箱体部分2固定到静轴箱体上并起部分静轴箱体的作用，转动箱体部分3固定在轴5上并起延伸轴5的作用。于是当轴5转动时，箱体部分3相对箱体部分2和与其连接的轴承进行转动。采用这种方法轴承对于通过转动箱体部分3的轴提供了止推支承。
图27-28说明本发明的另一个轴承结构实施例。
如图所示，轴承包括许多轴瓦321-326(图28中用虚线表示)。每个轴瓦321-326都支承在轴承支承构件的轴瓦支承表面342上。轴承支承构件包括由一对叠式锥台构成的第一支承部分，支承在第二支承部分上的叠式锥台包括由第三支承部分支承的圆周剖分隔板360，第三支承件含有一对圆周梁382。圆周梁380和382与上述结构的梁相似。因隔板360被形成叠式锥台的轴承支承构件底部形成的构槽径向剖分，所以隔板360与上述结构的隔板不同。内锥台相对外锥台倒置，这样锥台的平均中心线汇集在轴瓦支承表面342上的一点350，锥台具有倒“V”字形的横截面形状。由于锥台中心线相交于轴瓦表面上的点350，为了绕轴瓦表面上的点转动，第一支承构件支承轴瓦。这就确保了适宜的偏斜。
支承轴瓦的梁346与344可以相同的角度彼此相对倾斜，也可以不同的角度相对倾斜。瞪使一梁倾斜而另一梁不倾斜，也可以相同方向倾斜。当然，第一支承构件上梁倾斜角度的不同，影响轴承的偏斜性质。
围绕轴承支承构件对称安置的许多孔或开口420将叠式锥台或倒“V”形结构分割成许多支承梁344，346，并分割叠式锥台的锥顶，从而限定轴瓦支承表面342。因此，例如轴瓦321被一对复合支承梁344和346支承在轴瓦支承表面342上，梁344和346相互呈锥形，并具有由穿过叠式锥台截面的柱形延伸开口而限定的复合几何构形。如图27所示，为确保适当的转动支承，梁344和346的中心线相交在轴瓦表面上的点350。单个梁344和346支承在用沟槽剖分的圆周隔板360上，沟槽确定了锥台。隔板用圆周梁380，382支承。如上所说，圆周梁380，382和圆周隔板360可在圆周上剖分以限定各个梁支承件。
有可能将轴承支承构件进行一些改型。如支承构件的偏斜可通过变化梁的角度，可通过改变确定柱脚的孔或开口的位置，更改任一梁或隔板的长度，以及改变任一梁或隔板的宽度或厚度而改变。为说明这些可能性，图27和28描述了每一个轴瓦321-326的各种支承构件。应该理解，为说明本发明，这些不同的支承构件是以单个轴承表示。在正常应用中，虽然不需要一致，但每一个轴瓦321-326都应具有相同的支承构件，以保证均匀一致的性能。
依据设置的孔或开口422，轴瓦322的支承构件与轴瓦321的支承构件不同，孔或开口穿过梁346延伸，以便将梁346分割成许多梁或子梁346(a)和346(b)。象开口422那样，如开口的直径和位置使梁整个切断，那么梁则被分割成单独的梁。换言之，若开口仅仅切断一部分梁，(如开口423)，则梁被分割成子梁。如图27所示，开口422在梁346侧而形成椭圆开口，如图27中视图所示可见到径向外梁344。按照这种结构，轴瓦322由三个倾斜的韧带或梁344，346(A)和346(B)支承。
轴瓦323由四个倾斜的梁或韧带344(a)，344(b)，346(a)和346(b)支承。这种结构通过孔或开口423达到，孔423穿过梁344和346延伸，并将轴瓦支承表面342分割成两段。
应注意，就有关本文所述的全部改型来说，开口尺寸应以将梁344和346分割成单独梁的程度为基础进行选择。在某些情况下，可要求将梁段完全分离，此时应采用较大开口。另一种情况，如轴瓦323的支承件那样，要求沿梁侧壁一些点进行细分。也应注意，附图只表示为分割梁344和346的轴瓦支承构件的一个开口。有可能提供和图28所示的开口422-426相同的两个或两个以上的开口，以便将梁344，346分割成三个或三个以上的梁或子梁。通常支承类型的确定总是依据所要求的性能特征。一般来说;把梁分割成单独梁或子梁使支承构件更加富于挠性。通过使支承构件的轴瓦322，324和326在一个方向上更富于挠性的方式，轴瓦在预定方向上产生偏移。
除去开口424通过外支承梁344延伸而不是通过内支承梁346延伸这一点外，轴瓦324的支承构件与轴瓦322的相同。这样如轴瓦322一样，轴瓦324由三个倾斜柱324支承。
除去在非对称位置上通过外圆周梁380和圆周隔板360设置开口425以外，轴瓦325的支承构件与轴瓦321的支承构件相同。这样，轴瓦325在预定方向上，即由开口425造成的最大挠性的方向上，产生偏移。
除去以非对称方式设置将梁346分割的开口426以外，轴瓦326的支承构件与轴瓦322的支承构件相同，以便使轴瓦326在较大挠性方向上偏移，即在易弯梁的方向上偏移。
自然，可采用图27，28所示的支承构件的任意组合以达到所要求的性能特征。
图29-30表明本发明的另一轴承实施例。如附图所示，轴承包括许多轴瓦521-526(处于图30中虚线表示位置上)。521-526中的每个轴瓦都与轴瓦支承构件形成整体，并支承在轴瓦支承构件上。通常，轴瓦支承构件至少包括含有内圆周支承梁546和外圆周支梁544的一个第一支承构件，一个包括内圆周隔板362的第二支承部分，以及一个包括外圆周隔板364和内圆周支承梁382和外圆周支承梁380的第三支承部分。如图29所示，圆周支承梁544，546部分地被从轴承底到轴瓦延伸的圆周深沟槽所限定。支承梁还被许多孔或开口620所限定，孔或开口围绕轴瓦支承构件对称配置，支承构件自相邻梁分离成梁544，546。例如，轴瓦521由一对梁544和546支承，这些梁侧壁一般呈弧形。如上述，梁支承构件也包括隔板364，362和圆周梁380，382。
对轴承支承构件进行一些改型是可能的。为说明数个改型的可能性，图29和30描述了521-526中每个轴瓦的不同支承构件。如上述图27-28实施例一样，为说明本发明，各种支承构件以单个轴承表示。在正常应用中，为确保均匀一致的性能;虽然不必须是一致的，但每个轴瓦521-526具有相同的支承构件。
轴瓦522的支承构件对于孔或开口622的安排来说，与轴瓦521不同，孔或开口通过内圆周梁546延伸，以便将梁546分割成许多梁546a和546b。根据这种结构，轴瓦522由三个垂直延伸的梁或韧带544，546a和546b支承。
轴瓦523由4个垂直延伸的梁或韧带544a，544b，546a和546b支承。这个结构可通过提供孔或开口623达到，孔或开口穿过梁544和梁546延伸。改型后的较薄梁自然比轴瓦522和521的支承构件具有较大的挠性。
轴瓦524由5个相当薄的垂直延伸梁或韧带支承。这种结构通过设置孔或开口624以便将内梁546分割成二个梁，以及通过设置两个孔624以便将外梁544分割成三个梁而达到。
除去附加孔635将外梁544非对称地分割成两个梁以外;轴瓦525的支承构件与轴瓦522的支承构件相同。根据外梁544为非对称安置，轴瓦在较大挠性方向上产生偏斜。
除去将外梁544剖分而不是将内梁546部分以外，轴瓦526的支承构件与轴瓦522的支承构件相同，此外，开口626稍大于开口622，于是在内梁546的外圆周上构成沟槽，以致使内梁546更富于挠性。
自然，为达到所要求的性能特性，图29，30所示支承构件的任何组合均可采用。
图29A、29B、30A和30B表明止推轴承的细节，其中支承构件的每个轴瓦521A与图29和30中的支承轴瓦521都非常相似。但轴承结构是不同的，梁544A和546A比图29和30所示的轴承的圆周较窄垂直方向较短。自然，较短的梁比较长梁的刚性更大，窄梁比宽梁刚性小。此外，在径向方向梁544A比梁546A较窄;图29和30所示轴承中，梁544和546的宽度相等。由于设置了限定梁544A和546A圆周延伸的大开口620，所以补偿了径向厚度的差别，于是梁544A的圆周方向宽度明显大于梁546A的宽度。最后，应注意，开口620明显大于图29和30中轴承构件的相应开口620。自然，大开口增加由该开口确定的支承构件的挠性。
图29C表示图29A和29B所示的在密封轴承部件中的轴承类型。如图中，轴承柱脚380A，382A固定到静箱体部分2上。轴瓦321A适于支承转动箱体部分3的转动表面。轴承被液动流体4包围，密封件7密封彼此相对的静箱体2和转动箱体3。如上所述，静箱体部分2固定并起部分静轴箱体10的作用，转动箱体部分3固定到轴5上并起使轴5延伸的作用。于是当轴5转动时，箱体部分3相对箱体部分2和连接的轴承转动。采用这种方式，轴的推力通过转动箱体部分由轴承所支承。
图35-37表示本发明的止推和径向流体动力轴承组合。图35中的轴承与图34的轴承十分相似，并采用相同数字表示相同构件。同样，如图37中横截面视图，除去轴瓦1032和包括梁和/或隔板1034，1036和1038的轴瓦支承构件是由比较大的槽和沟槽所确定以外，图36-37的轴承与图4和14P中的径向轴承有些相似。然而径向止推轴承与径向轴承的区别在于轴瓦表面1032PS相对主轴线1006是倾斜的。由于倾斜的轴瓦表面，图35-37轴承支承着沿主轴线1006和自轴线1006径向方向的载荷。可装设压电元件100以便有选择地调节轴承的偏斜特性。
为了用倾斜轴瓦支承表面1032PS进行支承，轴必须装配滑环它倾斜与轴瓦支承表面形成余角a。轴承的轴向负荷和径向负荷部分依据轴瓦表面1032PS的角度。例如轴瓦相对主轴线1006成一定角度a，则施加到轴承上的轴向负荷可由下式确定施加的轴向负荷＝总轴向负荷(Sina)。
同理，施到轴承的径向负荷下式确定;
施加的径向负荷＝总径向负荷(cosa)。
图35所示的轴承支承构件与图34所示的相似。
图36和37所示的轴承支承构件包括带有梁1034的相隔轴瓦1032的第一支承构件，梁1034支承轴瓦1032，包括一对可以连续的圆周梁1038的第三支承构件。第二支承构件包含隔板1036或梁1036的网络，以便将梁1034连接梁1038。图36更清楚表示，每个轴瓦1032的支承构件是非对称的。当然图36和37的轴承是单向的。
图37A表示图37所示的在密封轴承部件中的轴承类型。如图示，轴承柱脚1038固定到静箱体部分2上。轴瓦1032适于支承转动箱体部分3的倾斜转动表面。轴承被液动流体4包围，密封件7密封彼此相对的静和动箱体部分2和3。如上所述，静箱体部分固定并起部分静轴箱体的作用，转动箱体部分3固定到轴5并起到延伸轴5的功能。这样，当轴5转动时，箱体部分3相对箱体部分2和相连的轴承转动。采用这种方式，轴承通过倾斜箱体部分在径向和轴向上支承着轴。
通常，本申请中所述的任何通用轴承结构可采用图36和37所示的径向一止推组合轴承类型。当然为了达到径向一止推轴承性质的组合，轴瓦表面必须相对主轴线呈0至90°的角度。此外，为适应径向和轴向负荷，需要影响轴瓦支承构件的设计。
图43和43A表示另一种径向一止推轴承的组合形式。如图所示，轴承由分散的轴承另件组装而形成。通常这种类型的径向一止推轴承组合包括具有两个轴向表面、一个内圆周和一个适于安装在箱体内的外圆周面的托架。至少有一个径向轴承RB支承、连接在托架内圆周面上，或与其构成整体，以便提供径向轴支承。至少在托架的两个轴向表面之一形成许多周向相间的开口。许多轴瓦位于这些开口中。采用这种方法，在轴承上提供了推力面。
在图43和43A的具体实例中，轴承包括图8和上述类型的两个径向轴承RB。如上面所看到的。这种类型轴承提供了双向支承。当然，本发明的任何流体动力轴承均能采用单向或双向的方式。如示，径向轴承是被托架110支承的分散的元件。轴承也可与托架110形成整体或固定在托架上。推力轴瓦112连同下述的图42具有上述类型。具体说，轴瓦包括瓦114，第一支承部分116，第二支承部分118和第三支承部分120。第一支承部分116可以是许多斜柱脚或单独空心锥形(或弧形、锥台形)元件。第二118和第三120支承部分可以是连续的或分成单个元件。
本发明的一个重要方面是公开了可机加工的轴承形状。换言之，轴承形状可以通过机加工厚壁管或类似的圆柱轴颈采用标准的通用机加工工艺制造。这种轴承的特征是由厚壁管或类似柱形轴颈通过钻孔，剖分和挖槽制成。该轴承的优点是容易制造标准型并容易在试验后进行改型。自然，当大量生产轴承时，如采用模压或铸造工艺生产时，不同的加工方法确定不同的形状。应认识到形状的变化影响轴承的性能，这一点很重要。
其他制造方法考虑的问题是易于模压。自然，本发明的大多数轴承结构是可以通过某些模压工艺制造的。然而只有某种形状才能在一个简单的对开型中，即在不包含挡销的型中喷射模压。本发明轴承的另一优点是轴承具有可容易模压成形的形状，此形状可用一简单的对开型喷射模压。易模压成形的形状一般特征是没有“隐藏的”需用挡销模制的凹穴。例如，对径向轴承来说，容易模压的形状包括在内和外径和连续轴向横截面上没有径向延伸的沟槽。图32、32A和32B所示的轴承是容易模压的径向或轴颈轴承的例子。
同样，容易模压的止推轴承的特征在于他们可用单缝线模压，如全部表面仅从顶和底部可见。
图38A-38C表示易模压的止推轴承。轴承包括许多圆周隔离的轴瓦132m和支承每个轴瓦132m的支承构件。支承构件包括有圆周梁134mb和134ma的第一支承部分，带有径向延伸梁136m的第二支承部分以及包含短柱形成对梁138m的第三支承部分。应注意，为清楚起见，图38A-38C中支承构件的尺寸有些变形。如图38C所示，圆周梁134ma和134mb很厚。这种梁结构对轴瓦132m来说提供了较大刚度的支承，实际上，这样大的刚度支承大概是不必要的或不需要的。
可能有各种不同的特殊模制梁结构。如一个或两个周向相间的弓形梁134ma和134mb构成了连续的圆周梁元件。此外每个轴瓦132m之间第二支承部分可包括许多径向延伸梁。另外，第一支承构件可改型，包括三个或三个以上连接每对相邻轴瓦的圆周弓形梁，以及/或可采用不同径向宽度的弓形梁。短柱梁部分138m沿梁136的径向棱边延伸而不是圆周端部延伸。最后，本发明的任一轴承结构也可通过改变支承构件中任何元件的长度或厚度而变化，以便改进支承构件的偏斜特性。
为说明支承构件结构的几种可能性，图38D描述每个轴瓦321m-326m的各种支承构件。特别是图38P是上述改型的底视图。应理解，为阐明本发明，这些不同的支承构件是以单个轴承表示。正常使用中，尽管不需要使每个轴瓦支承构件相同，但每个轴瓦321-326m具有类似的支承构件，以保证一致的性能。
轴瓦322m的支承与轴瓦132m的区别在于椭圆突台从轴瓦表面后延伸，从而对轴瓦321m的外圆周边棱提供刚性支承。按照这种结构，轴瓦321m的外圆端处的刚度非常大。
除去不是单个大突台以外，轴瓦322m的支承与321m类似，两个较小突台122m从轴承底部大约在轴瓦外周边延伸。如同突台120m，这两突台122m对轴瓦322m的外周边缘来说提供了刚度。但是，这种结构使轴承在突台之间的无支承地区产生偏斜。
轴瓦323m由在第一支承部分中包括连续圆周梁134ma的改型的支承构件支承。同样，轴瓦324m包括连续的内圆周梁134mb。连续梁的设置增加轴承支承构件的刚度。
改型的轴瓦325的支承构件内梁134mb上设置较大开口142m和在外梁134ma上设置较小开口144。这些开口的设置增加了梁的挠性。当然，大开口增加的梁的挠性程度比小开口144要大。各种支承构件包括采用不同的开口尺寸或不同数量的开口，以使轴瓦325m在预定方向上产生偏移。
轴瓦326m由改型的支承构件支承，其中第一支承部分包括隔板134m而不是一对梁。在已述的例子中，一个隔板装设一开口146，以使轴瓦326m在予定方向偏移。当然，并不是必须设置开口146m，如需要可设置数个开口。
从这些附图中明显看出，可模压的轴承不包括任何隐藏的凹穴，这些凹穴必须使用复合模具和/或包含可转换档销的模具。具体是说，由于轴承构件的每个表面在图38A顶视图或图38B底视图上都是可见的，所以可采用两块模具进行简单地模压。第一块模具确定仅在图38A顶视图上直接可见的那些表面。第二块模具确定仅在图38B底视图上可见到的那些表面。具有在38A和38B中可见边棱的表面能采用一个或两个模具模压。在所述轴承中，因为第二和第三支承部分圆周地位于轴瓦之间的空间，所以很容易模压。图38D的改型轴承并不改变轴承的易模压性能。
图38E表示装在一个密封轴承组件内的如图38A-D所示的那种类型的轴承。如图所示，轴承被固定到静止的箱体部分2上。轴瓦232m用于支承旋转箱体部分3的旋转表面。该轴承由液动流体4包围，密封装置7使静止箱体部分2和旋转箱体部分3相对密封。如上文所述，静止箱体部分2被固定到静止轴箱的一部分上并起部分静止轴箱的作用;转动箱体部分3被固定到轴5上并起延伸轴5的作用，因此，当轴5旋转时，箱体部分3即相对箱体部分2和与其相连的轴承转动。这样，作用在轴上的推力负载通过旋转箱体部分3由轴承承受。
有可能对图38A-38D中的可模压止推轴承进行更复杂的改变。具体说，上述适合易于模压的轴承构件的任一改型都可采用。如，第一支承梁可以是连续的。这样易模压轴承装置不需要求单个轴承结构。图39A-39C表示较复杂的轴承构件实例。
如图39A-C所示，轴承包括由轴瓦支承构件支承的许多圆周隔开的轴瓦232m。支承构件的第二和第三部分与图38中轴瓦支承构件的对应部分类似。但是，图39的轴承与图38轴承区别在于图39轴承的第一支承部分包括许多复合梁234。特别是每个轴瓦由径向连续外复合圆周梁234ma支承。轴瓦还由许多间隔的圆周复合梁234mb支承。参照图39C可了解连续梁234ma和弓形梁234mb的复杂形状，图中示意地表示复合梁234的输廓。在实用中，梁234ma和234mb起到梁网络的作用。这样，能看出可提供数个复合止推轴承结构，同时仍保持具有用简单两块模具模压轴承的能力，即容易模压。自然，每构件提供一致的偏斜特性，该特性对于形成适宜的流体楔来说在设计轴承时必须考虑。
采用一定气体或空气润滑的偏斜轴瓦轴承时，会有负荷或速度超过空气膜能力的情况。在此情况下，需要将液态型润滑剂引入收敛的流体楔而不设置液体槽或池。图40，40A，41和41A表示为达到此目的的轴承结构。具体说，这些附图表示根据发明的另一重要方面而设置的新型自润滑偏斜轴瓦轴承。该轴承基本上是已改型的上述类型的偏斜轴瓦轴承，在它的各开口上包含润滑塑料。
轴承中使用的塑料是通用的可铸多孔塑料，当浸泡在润滑液中时塑料可吸收润滑液。这种塑料的一种是出售牌号为POREX。通常多孔塑料可由各种塑料通过将空气喷射到塑料中形成孔隙制成。具体说，液体以类似油心的方式吸收到多孔塑料中并保留在塑料中。
润滑偏斜轴瓦轴承采取上述类型的通用的轴颈，止推或径向和止推组合偏斜轴瓦轴承构成，在偏斜元件之间的间隙中和围绕该间隙铸造或喷射通用多孔塑料。在运转中因为这种结构使轴的运动和偏斜元件的压缩造成润滑液离开多孔塑料吸入收敛流体楔的导入边。填充液体的流体楔的形成大大增加轴承的负荷和速度能力。液体通过轴瓦表面以后，离开尾边后再被多孔塑料吸收。
本发明的一个重要方面内容是标准轴承材料与多孔塑料组合的合成结构。由于这种合成，有可能具备这两种材料的单独特性的优点。更具体说;通用的多孔塑料单独使用时为不良的偏斜轴瓦材料，因为塑料内的孔实际上应避免出现，他对非常薄的流体膜的形成有害。另方面，通用的塑料或金属轴承材料没有孔不能在大范围内吸收润滑剂。然而，通过应用上述的两种材料可获得有效的自润滑流体动力轴承。此外，使用标准轴承材料和吸收润滑剂的多孔塑料组合造成复合效果。例如轴承表面的偏斜有助于推动液体润滑流体润滑剂进入引导边。另外，轴承表面沟槽或润滑剂槽的变形有助于保留液体。
图40和41表示两个本发明自润滑偏移轴瓦轴承的例子。具体说;附图显示与上述轴承类似的轴承，他们进行了改型包括充填在偏斜元件间空间的液体吸收多孔塑料。在某些程度上，轴承用作骨架部分，多孔塑料部分作为润滑剂储存和去除的泡沫材料。
具体说，图40和40A表示具有基本上与图32和32A所示相同的轴承构件的自润滑轴承。然而图40的轴承构件是改型的，致使多孔塑料充填轴承和支承构件内开口之间的开口，开口用轴瓦732间的间隙连续。自然，轴瓦下的间隙可用多孔塑料等填充。但是，除非多孔塑料和轴瓦表面之间是连通的，否则设置这种多孔塑料地区是无效的。
同样，图41和41A表示具有与图36和37完全相同的径向和止推轴承组合结构的轴承。但是多孔塑料再一次喷射入轴瓦的端部之间的支承构件内的空间或间隙中。多孔塑料再一次喷射造成带有连续内直径的轴承。如同图40的轴承，内直径上材料的特性非常重要。
特别是如图40的轴承，图41轴承内径包括流体楔支承轴瓦表面和周向间隔的逸出和吸收以及储存部分的润滑剂。实际中，轴运动和偏斜元件的压缩使润滑液离开多孔塑料并吸入收敛楔的导入边。充填了液体的楔的形成大大增加轴承的负荷和速度能力。
制造自润滑偏斜轴瓦轴承包括三个普通的步骤。第一，基本轴承或骨架部分由标准轴承材料制成。第二，将多孔塑料喷射到轴承构件内要求喷射的空间。为使制造方便，塑料作用到最终没有润滑剂的轴承上，带有喷射到所要求空间的多孔塑料的轴承由液态润滑剂承载。
为使带液态润滑剂的塑料承受适当负荷，需要从一侧细化润滑剂。在液体内浸泡造成未充填的内部。这是由于未使孔穴从一侧排气造成的。图40的基本轴承构件是与图36相似的径向和推力结构的组合。因此，将多孔塑料充填到支承结构内的各空间。多孔塑料的安排提供一个具有连续内直径表面的复合轴承。但横贯表面的偏斜特性很大。特别是由如金属或无孔塑料等标准轴承材料制造的偏斜轴瓦适合于偏斜和产生流体楔。换言之，多孔塑料部分适于压缩，以便在轴瓦的导入边逸出润滑剂以及在轴瓦的尾边吸收润滑剂。
注意到上述每个实例，本发明的轴承可提供流体楔比为1∶2至1∶5，具有可变形的轴承表面，其形状可改型，使轴瓦有六个自由度，并提供冲击槽型减振作用。轴承具有典型的整体结构。
根据由轴瓦偏斜而形成的流体楔和轴瓦六个自由度的运动，本发明的轴承具有特殊的性能特征。具体说，轴承尺寸和偏斜变量包括单个轴承限定元件的数量、尺寸、形状、位置和材料特征，为支撑大范围变化的负荷，对于任何特殊应用都可灵活。这些变量中，支承元件的形状特别重要。如惯性力矩的变量公式为bh3/12英寸(英国单位)(对正方形截面的截面模数主分力，Z＝I/C＝bh2/6)，支承元件的形状对支承构件偏移特性的影响已知。此外，轴瓦六个自由度运动的能力可使轴承补偿和校正轴的不对中度。关于这方面，注意到本发明的轴承具有自校正特征，这是由于因为轴承的刚性而使轴承有回到其不偏斜位置的倾向而造成的。当然，轴承的刚性主要是支承构件形状的函数，在较小程度上其他偏斜变量包括元件的数量，尺寸、位置和材料性质，该元件由单个元件上构成的沟槽和缺口或缝隙确定。刚度较大的轴承自校正倾向大，但对不对中轴来说调节能力小。
实验表明本发明轴承的有关特征与本发明人在先专利No.4，496，251中公开的构件相比较显现出性能上有极大改善。近期实验中，本发明的轴颈轴承应用于带0.091英寸(2.31mm)的带径向外壳的径向轴承。轴瓦向内偏移0.0003英寸(0.0076mm)，偏移提供优良的稳定性和轴承性能。采用本发明人在先专利No.4，496，251中所示的装置进行等价置换需要径向间隙为0.3英寸(7.6mm)。
在通用的流体动力轴颈轴承中，特别需要在轴瓦表面和被支承的轴之间产生流体一膜间隙。这要求非常严格的制造公差，对于大量生产来说是一个障碍。
本发明的轴承设计避免了这种严格制造公差的需要。特别是通过提供适当的孔，沟槽和切口或缝，有可能确定实际上具有任何所要求的性能特征的轴承。这种特征之一是轴瓦在承载方向上的刚度或弹性，即在轴颈轴承的径向上(径向刚度)，以及在止推轴承的轴向上(轴向刚度)的刚度。在轴承技术中已知轴与轴承之间的流体膜可以模拟弹簧，因为他有可计算的径向或轴向流体膜刚度或弹簧特性。这对压缩和未压缩流体来说果然不错，但涉及到气体流体润滑也特别有用。流体膜刚度和轴承刚度彼此作用相反，因此如果流体膜刚度或弹簧特征超过轴承刚度或弹簧特性，那么轴承将在流体膜刚度方向上(即轴颈轴承的径向，推力轴承的轴向)偏斜，一直到流体和轴承的刚度平衡为止。于是发现，如设计轴颈轴承的径向刚度小于流体膜的径向刚度，则不需在轴和轴承之间提供精确的间隙，因为根据轴的转动，流体膜的径向刚度将自动地和瞬时地，产生适当的轴颈轴承径向偏斜。在流体膜形成时，真正的瞬时流体楔形成导致真正的瞬时保护流体膜的形成，因之防止流体楔表面的破坏，膜的破坏一般发生在低速情况。
轴承的径向刚度当然是支承构件另件的主要函数或支承构件的挠性模数，它取决于支承构件的形状。轴瓦的径向刚度也取决于轴承上形成的缝或切口的长度。除了轴承的轴向刚度是临界的以外止推轴承也是如此。当然，采用本发明，在没有流体动力轴承一般所需要的严格的制造公差条件下，有可能达到高性能。
例如，设计本发明的轴承在装配在轴上时具有过盈配合，于是当轴承推到轴上时轴瓦偏斜，尽管在静止装配位置上也慢慢形成收敛流体楔形。轴瓦和轴之间的接触是在尾边，开始一刹那，流体膜进入流体楔并建立使轴和轴瓦分离的流体压力。这样，依照发明的另一重要方面，本发明轴承设计尺寸使轴在停止转动时，轴承尾边与被支承的轴接触。
本发明止推轴承设计也可提供静止承载流体楔。为设置静止承载流体楔，轴承的支承构件的设计使轴瓦从轴瓦的径向内周边到径向外周边朝向轴倾斜。此外，支承构件的设计使轴瓦从径向延伸导入边至尾边朝着轴倾斜。用这种方式，静止承载流体楔大约形成为最佳流体楔。另外轴瓦在外圆周也朝向轴倾斜，以便提供所要求的保存流体的特征。支承构件的刚度也可设计成使轴瓦和轴之间的适宜间隙在轴转动过程中瞬时建立。
此外，轴承可以设计成使轴处于静止时整个轴瓦与被支承的轴接触。本发明的这方面内容在大量生产轴承中和用气体润滑的轴承中特别有用，因为这样可允许加工公差有更大的变化。在实例中，0.003英寸变化的公差设计对流体楔无大影响，而普通已知气体轴承的机加工需0.00000X的公差，这样的公差只能用高级的和昂贵的加工工艺，如蚀刻法的微英寸加工。
按照本发明的另一方面内容，根据上述流体动力轴承的方式可构成流体动力径向轴承，以适合固定到转动轴上与轴运动或相对箱体内静止支承表面运动。适合安装在转动轴上的轴承一般形状除有径向反向结构外类似于上述一般的轴承。因为是反向支承，在结构上自然有差别。如与轴一起转动的轴承的转环轴瓦部分支承在径向向内支承构件上。支承构件支承径向向内和向外偏斜的轴瓦，以便相对箱体的光滑部分建立流体动力楔，当轴承和轴一起转动时，离心力作用在轴瓦上有迫使瓦向外朝向箱体光滑表面的倾向。
图44所示这种轴承结构的一个例子。该轴承基本上是图4-6轴承的径向倒转形式。轴承130包括大体呈柱形的外径，但被分割成许多周向轴瓦131。由于两个原因所示轴瓦很厚。第一，厚轴瓦131防止其变形。第二，厚轴瓦增加轴瓦131的质量，因此轴转动时，拉轴瓦131向外的离心力增大。因为轴瓦131有向外偏斜的趋向，轴承可确定尺寸使其与轴承箱间有间隙。当然如果需要，轴瓦131可以薄些以使轴瓦产生变形和/或限制离心力的影响。
上述考虑涉及本发明中设计安装在轴上的任何轴承。这种类型各轴承的区别在于用于支承轴瓦的支承构件。通常，上述任一径向轴承支承构件都适用于轴瓦131的支承构件。然而由于支承反向所以有区别。在图44所示的轴承结构中，轴瓦131支承在第一支承部分132上，该支承部分包括许多第一柱形或径向梁132a，圆周梁132b以及第二柱形或径向梁132c，第一支承部分132和轴瓦131支承连续隔板133上，隔板起第二支承部分的功能。如示，在径向方向隔板很薄(这样在径向方向具有挠性)，并在起第三支承部分作用的支承梁或柱脚134之间伸展。采用图4-6的轴承。隔板133被穿过隔板的径向切口分割成许多轴向延伸的梁。图43A和43B的实施例中，支承梁或柱脚134是连续的柱形元件，并具有相当大的刚性，因此薄隔板133以蹦床形式被支承。采用上述其他轴承时，支承柱脚可有不同的结构。
图43所示轴承结构是为单向支承而设计的。具体说，只有当轴承以指示方向转动时，图44所描述的支承构件支承适当偏移的轴瓦转动中，导入边(离支承构件的最远边)远离箱体向里偏移，尾边朝向箱体向外偏移，以便在轴瓦和箱体之间形成流体动力楔。
适于同轴转动安装的另外轴承示于图45。该轴承是图32描述的轴承的径向倒转方式。轴承和图44相关的轴承类似。两种结构的区别主要在于支承构件结构。例如图45结构包括轴向延伸梁或柱脚部分134，而不包括图44中连续圆周柱脚。第一支承也包括对称的倾斜梁132d和132e。由于轴承是对称结构，所以是双向的。因为轴承没有“隐藏的”开口，所以轴承也容易模压。
轴承相对箱体转动时，支承构件偏斜，因此轴瓦箱体之间形成流体动力楔。
同样，上述任何一般的轴承结构可适用于安装到相对固定表面转动的轴上的轴承。通常，只需要构件沿上述线倒转。
通常，上述轴承或轴承组合可装入本文介绍的密封箱体中。一般情况下，设计密封轴承部件时每个轴承都有其箱体或固定到箱体静止部分上的基础部分，轴瓦需定位以便支承转动地固定到轴上的表面。当然，其他类型的流体动力轴承可封装入密封箱体中。例如确信美国专利No.4，676，668中公开的轴瓦特别适用于在密封的轴承外壳中。
图42表示的结构中静箱体部分2作为单独轴瓦420的托架。轴瓦420的表面适于支承转动箱体部分3的平表面。再有，转动箱体部分3相对静箱体部分2随轴5一起转动。这种方式，轴瓦420支承通过转动箱体部分作用在轴上的推力负荷。
小量生产中本文介绍的轴承最好采用电火花加工或激光切割方法。附图中所示双线材或梁的真实通路，标准直径为0.002-0.060英寸(0.50-1.52mm)，流入电火花机加工通路的润滑剂，作为降低共振频率的任何振动或不稳定性的流体减震器。在上述连续柱形隔板形成的情况下，减震成为具有高减震性能的缓冲器形式。设计中主要考虑的是支承构件的长度和提供图3所示的向内偏斜的方向问题。轴瓦本身在图9所示的负荷方向上的瞬时偏移，造成进一步改善轴承性能上的偏心变化。清楚地知道在机器元件设计中轴承中心和轴中心之间的距离称作轴承的偏心。这术语对轴承设计领域中的普通技术人员来说是熟知的。协调或改型轴承结构或构件特别是梁的新的解决方案以适于特殊的轴承应用，容易获得优越的性能。近来计算机分析证明，可完全达到任何的刚度或偏移。
如上，在制造本发明的小量轴承或模型轴承时，轴承最好采用电火花或激光切割成方法加工。这种小量或模型轴承通常由金属制成。然而考虑到大量生产特殊轴承时，其他制造方法如喷射模压、铸造、粉末金属模压铸和挤压法更经济。结合这些制造方法，采用塑料、陶瓷、粉末金属或组合法制造本发明的轴承则更加经济。相信这些方法如喷射模压、铸造、粉末金属压铸烧结和挤压是公知的工艺不需在这里详细介绍。也相信一旦生产了模型轴承，那么大量生产轴承的模压等生产方法对于模压和铸造领域内的技术人员来说也会熟知的。此外，大家了解只有本发明轴承中的某种类型才适合用挤压方法进行大量生产。通常这些轴承只是设置通过整个轴承轴向延伸的周向沟槽和径向和周向的切口或缝构成。换言之，这些轴承具有恒定的或其他可挤压的横截面。
根据本发明的另一方面，发现新型精铸方法特别适用在制造中等产量轴承中，至少于5000轴承的产量。根据这种制造方法，精铸工艺的第一步是制造模型轴承。如上述和下面细节，模型可用数个方法制造，但最好采用加工厚壁管或类似柱型轴颈的另件制造。对于大轴承，一般用车床加工柱形轴颈以形成表面和圆周沟槽，铣床加工轴向和径向孔。加工小柱形轴颈时，更适于采用如喷水切削，激光和线电极工艺。但是其他应用中，为加工大沟槽一般车削和铣削轴颈。
模型轴承制成后，为确定轴承功能以预测方式要求对他进行试验。根据试验结果，有必要改型和改进模型轴承以便得到所希望的结果。一旦获得满意的模型，模型的橡胶模子制成了。该工序一般包括把模型包装在熔融的橡胶中使橡胶硬化，以便制成模型的橡胶模子。为产生一开式橡胶模，然后将装有模型的橡胶分开取出轴承模型。
一旦得到橡胶模子后，用其制造腊铸件。此工序包括将熔融腊浇注橡胶模中，使腊硬化制成腊轴承铸件。
腊铸件得到以后，用来制造塑料模子。此工序一般包括装入腊铸件和塑料件，使塑料件围绕腊铸件硬化，以便制造塑料模子。
然后可用塑料模子制造轴承。具体地说将熔融轴承材料，如表铜，浇注到塑料模子中，以便熔化并置换模子中的腊铸件。这样塑料模子中填充了熔融的轴承材料，将熔化的腊从塑料模中取出。
熔融的轴承材料硬化之后，塑料膜从轴承周围取出，于是制成轴承。
因为制造方法包含损失的腊铸件，所以称为失膜铸造或失掉铸件的铸造。
尽管上述的失蜡铸造或损失铸件方法包括腊铸件的损失和橡胶和塑料模子的生产，且其劳动强度很高，业已证实对于特殊轴承的中批量生产，如少于5.000件，成本效益是必要的。对小量轴承由于该方法的模子比用喷射模压或粉末金属铸造的复合模便宜很多，所以这种工艺成本效益是需要的。
如上述，生产本发明轴承的失膜铸造方法第一步，实际也是采用任何方法的第一步，是制造模型轴承。按照本发明的另一方面内容，发明中的比较复杂的轴颈和止推轴承可用简单的加工工艺制造。类似工艺用于止推和轴颈轴承。
考虑到上述内容，已采用电火花和机加工方法制造单个轴颈轴承的有关描述已足够了。确信这种方法的说明可以制造本发明的相当复杂形状的轴承。
每个轴承原本是由如图11A和11B所示的带柱形孔的柱形坯料形成的。然后加工坯料以提供图12A所示的径向润滑流体沟槽120。对某种应用来说，要求毛坯再加工，为了制造在如图13和13B中所示轴承的径向表面上最好呈对称布置的表面沟槽。设置这种表面沟槽最后造成使轴承容易扭转偏移的后果。虽然图13A所示沟槽130呈柱形，但有可能设置图14A和14B中的锥形沟槽。下面将证实，由于支承梁呈斜角，这种轴承显现出改善的偏移特性。由于这个原因，应注意图14A视图的支承梁最好沿轴中心线附近集中点处的线倾斜。这样通过建立整个系统作用中心确保围绕轴中心产生挠性，于是轴瓦可调节轴的不同心度。实际上，锥度的支承梁使轴承起到类似球轴承的作用，通过集中支承力于一点，轴围绕该点在各个方向上可能转动用以校正偏心度。图14A中的箭头表明偏斜作用线。
带有图12A和14A中所示横截面的轴承对保存动力流体来说特别有效。这是因为轴瓦大约支承在轴瓦的轴端，轴瓦的中央部位不被直接支承。由于这种结构，轴瓦被支承在负荷下变形形成存留流体凹槽，即轴瓦的中央部分径向向外偏移。这就大大的减少流体泄漏。自然，凹槽成形大小取决于轴瓦和支承构件的相对尺寸。轴瓦轴向端头设置较薄的轴瓦表面并且支承轴瓦表面可获得较大的存留流体凹槽。
图12A所示柱形毛坯120机加工以后，沿机加工后的毛坯径向表面形成图13A和13B或14A和14B的径向和/或周向缝隙或沟槽，以确定轴瓦、梁支承件和箱体。图14C和14D说明在图14A中机加工后的毛坯上形成的沟槽140。当制造小量轴承或用模压制造的轴承模型时，切口或缝隙最好采用电火花或用激光加工。利用通用机床如车床等能加工柱形毛坯以便得到图12A和12B，13A和13B，14A和14B或类似型状。
虽然上述介绍主要指轴颈轴承，对止推轴承正好也可采用这些原则。如图15-18的止推轴承可用机加工厚壁管的方法成形，以提供径向内和外沟槽、表面沟槽、轴向孔、径向切口和槽，从而确定轴瓦和支承构件。
本发明轴承的性能特征由轴瓦和梁的支撑相对形状、尺寸、位置和材料特性决定，梁支撑由在机加工的毛坯上形成的孔和切口或缝隙确定。这些参数主要由轴承上的径向圆周孔，切口或缝隙的尺寸和位置，连同为制造轴承有孔或缝隙的机加工毛坯的形状而限定。
如上述，通过参照加工工艺过程可更易于了解本发明的轴承结构，大量生产最好采用本发明的失蜡铸造方法，大批量生产轴承考虑采用喷射模压、铸造、粉末金属，压铸挤压等则更加经济。
用管状柱形毛坯挤压大数量轴承时，在挤压工序前沿管状柱形毛坯长度方向，可加工出图12A中的径向润滑流体沟槽120。但如果在轴承上要求有表面沟槽，在从挤压的和机加工的毛坯上切开单个轴承后单独加工这些表面的沟槽。为此最好不选用挤压法制造为加强扭转挠性需要有表面沟槽的轴承。
权利要求
1.一种适于安装在一箱体中的轴和轴承组件；该轴包括一个通常为园柱形的细长元件和至少一个可随该细长元件转动的滑圈，该滑圈至少具有一个以预定角向所述细长元件的表面延伸的表面，该轴承包括许多轴支撑轴瓦，每一轴瓦包括一轴支撑表面，至少轴瓦的轴支撑表面的一部分以一个与轴滑圈的成角度的表面的角度互补的角度延伸；一个用于支撑轴瓦的支撑结构，该支撑结构包括一个具有一与箱体接触的外周边的底座和许多纵向的支撑悬臂梁，每一梁具有第一和第二两个相对的纵向端部，并且与轴和箱体两者是隔开的，悬臂梁的第一端联于并支撑轴瓦，而悬臂梁的第二端联于底座，该纵向支撑梁支撑所述的轴瓦，使得轴瓦能被弹性地径向向外偏转，以使得轴瓦能被组装在滑圈部分上。
2.如权利要求1所述的轴和轴承组件，其特征在于，该底座包括一个装有横梁的径向轴承。
3.如权利要求1所述的轴和轴承组件，其特征在于，它进一步包括许多用于支撑所述轴的园柱形部分的径向轴瓦。
4.如权利要求3所述的轴和轴承组件，其特征在于，所述轴瓦均由一个具有第一和第二端的悬臂梁支撑。
5.如权利要求1所述的轴和轴承组件，其特征在于，该轴承是由塑料形成的。
6.如权利要求1所述的轴和轴承组件，其特征在于，该轴承是由注模法制成的。
7.如权利要求1所述的轴和轴承组件，其特征在于，轴瓦、梁和底座是整体式的。
8.如权利要求1所述的轴和轴承组件，其特征在于，每一轴瓦包括两个周边，并且纵向梁离一周边近一些，离另一周边远一些。
9.如权利要求1所述的轴和轴承组件，其特征在于，所述轴承是流体动力轴承，并且轴瓦被支撑，使得在由轴的旋转引起的摩擦力和压力作用下，在轴瓦和轴之间形成流体动压楔。
10.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述轴滑圈是园柱形的，并且包括一个以直角延伸至所述细长元件的表面的表面。
11.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述轴滑圈包括一个以锐角延伸至细长元件的表面的渐缩锥形表面。
12.一种适于装在一箱体中的轴和轴承组件，所述轴包括一个具有一园柱形外表面区域的通常为园柱形的细长件和至少一个非园柱形表面部分，该非园柱形表面部分从该园柱形外表面径向向外延伸，并且具有一个预定的外侧径向尺寸，该非园柱形元件包括至少一个非园柱形的表面;该轴承包括一组用于支撑轴的非园柱形部分的周向间隔的轴瓦，每一轴瓦具有一个在其上形成的槽，槽的形状与轴的非园柱形部分的形状相一致，使得非园柱形部分能被安放在轴瓦的槽中并能在槽中转动;这些轴瓦具有一个预定的径向最靠内的尺寸，该尺寸小于非园柱形轴部分的径向最靠外的尺寸;一个用于支撑每一轴瓦的支撑结构，该支撑结构包括一个周向连续地底座和一组纵向的梁，这些梁从底座轴向地延伸，每一纵向的梁具有一支撑在底座上的第一轴端和一与底座轴向相隔的第二纵向端，该梁相对于底座以悬臂梁形式支撑轴瓦;该支撑结构具有足够的弹性，以使轴瓦能径向向外偏转，从而使得非园柱形轴部分能被安放在轴瓦的槽中，使得轴瓦能沿一个渐缩的锥形表面接触该轴，用以将作用在轴上的轴向和径向负荷传送到轴瓦上。
13.如权利要求12所述的轴和轴承组件，其特征在于，周向连续地底座支撑件包括装有梁的径向轴承。
14.如权利要求12所述的轴和轴承组件，其特征在于，它进一步包括第二组周向间隔的轴瓦，该第二组周向间隔的轴瓦支撑轴的园柱形部分;和第二组纵向梁，这些梁从底座沿轴向延伸，并且以悬臂梁形式支撑第二组轴瓦。
15.如权利要求12所述的轴和轴承组件，其特征在于，所述轴承是一个整体模塑件。
16.如权利要求12所述的轴和轴承组件，其特征在于，每一轴瓦包括一导入周向边和一尾部周向边，并且纵向梁支撑每一轴瓦，其位置离尾边近一些，离导入边远一些。
17.如权利要求12所述的轴和轴承组件，其特征在于，该轴承是流体动力轴承，并且轴瓦被支撑，以使得在轴转动引起的摩擦力和压力作用下，在轴瓦和轴之间形成流体动压楔。
18.如权利要求12所述的轴和轴承组件，其特征在于，连续的底座包括一个外侧周边上的槽，它将底座的外周边分成两个周向的梁。
19.一种自对位轴承，它与一个箱体和一个轴相配合，该箱体具有一个在其上形成的基本为园柱形的孔，该轴具有一细长的园柱形部分和至少一个渐缩的锥形滑圈表面，该表面从园柱形部分向外延伸，所述自对位轴承用于支撑所述轴使之在所述园柱形孔中转动，该轴承包括;一个周向连续的底座，该底座具有适于装在箱体上形成的园柱形孔中的大体上为园柱形的外周边，许多纵向延伸的梁，这些梁从底座的至少一侧沿轴向延伸，每一纵向梁具有一固定于底座的第一纵向端和一与底座具有轴向间隔的第二纵向端，该纵向梁与轴和箱体两者具有径向间隔;和许多轴瓦，每一轴瓦支撑在一个纵向梁上，该支撑位于与底座有间隔的纵向梁端部，并且每一轴瓦具有一个在其上形成的槽，该槽的形状与轴滑圈的形状互补，使得轴滑圈能被安放在轴瓦的槽中，并且其中的纵向梁具有足够的弹性，以使得轴瓦能被径向向外偏转，以便轴瓦能被组装在轴滑圈上。
20.如权利要求19所述的轴承，其特征在于，它进一步包括第二组周向间隔的轴瓦，每一轴瓦具有一基本平滑的园周表面;和第二组纵向梁，它从底座沿轴向延伸并且在纵向梁与底座有间隔的那一端部支撑第二组轴瓦。
21.如权利要求19所述的轴承，其特征在于，第二组被支撑，使得在轴转动引起的摩擦力和压力作用下，轴瓦的园周表面偏转，以便在轴瓦表面和转轴之间形成流体动压楔。
22.如权利要求19所述的轴承，其特征在于，所述轴承是整体模塑件。
23.如权利要求19所述的轴承，其特征在于，底座包括一个装有梁的径向轴承。
全文摘要
一种替代常规滚动轴承、衬垫和锁环组件的轴承与轴与轴承组件。轴承能在壳体内对轴精确定位并同时提供径向及止推支承。组件特别适用于计算机、外围设备及其它办公设备的小型高速低负荷风扇。轴包括最好带拔梢的径向外伸滑圈。最好是模塑的轴承包括含有梁装径向轴承的底座与多个从底座轴向外伸悬臂地支承着具有形状与滑圈互补以将其支撑在槽面的槽的轴瓦的、具有足以让轴瓦装到滑圈上的弹性使装配时轴承对轴精确定位的纵向梁。轴承亦可包括可支承在从底座对侧外伸的纵向梁上的梁装径向支承轴瓦。底座亦可自身是梁装的并具多个轴向轴瓦。
文档编号F16C32/06GK1063747SQ9110885
公开日1992年8月19日 申请日期1991年8月23日 优先权日1990年8月24日
发明者罗素·D·艾迪 申请人:罗素·D·艾迪