KR100304418B1 - 제로간극베어링 - Google Patents

Abstract

축에 대하여 축방향 및 회전운동하는 하중물을 지지하는 베어링은 축과 맞물림하기 위하여 원주방향으로 간격을 둔 복수 아치형 베어링 패드를 지지하는 원통형 내벽을 가진 외부셸을 포함하는 것으로서 개시되어 있다.

각각의 베어링 패드는 축상에 정적 예압을 가하도록 축에 억지끼워맞춤을 하기 위하여 배열되고 탄성적으로 변형가능한 한쌍의 측방향 팁부분, 및 축과 헐거움 끼워맞춤을 하기 위하여 배열된 측방향 팁부분의 중간에 있는 중간부분을 포함하고 있다.

복수의 윤활유 채널은 분리 베어링 패드 사이의 갭을 통하여 축과 연통하고 있다.

Description

제로 간극 베어링

제1도는 본 발명에 따라 형성된 베어링의 사시도.

제2도는 베어링에 의해 축의 수용전에 베어링과 축 사이의 상대 끼워맞춤을 나타내기 위하여 이점쇄선으로 축을 도시한 끝면도.

제3도는 축의 삽입에 따라 그 휨을 예시하기 위하여 실선과 이점쇄선으로 베어링 패드의 일부를 도시한 본 발명에 따라 형성된 베어링의 확대부분 끝면도.

제4(a)도 및 제4(b)도는 공차 일치를 검사하는 한쌍의 플러그 게이지를 도시한 제2도의 것과 유사한 끝면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 축 6 : 중심축선

10 : 베어링 12 : 외부셸

16 : 복수의 베어링 패드 18 : 핑거

20 : 축개방부 22 : 팁부분

32, 34 : 플러그 게이지

[발명의 배경]

[발명의 분야]

본 발명은 축에 대해 축방향과 회전운동하는 하중물(load)을 지지하는 베어링에 관한 것이며, 보다 상세하게는 축과 베어링 패드 사이의 제로 간극 끼워맞춤을 달성하기 위하여 축상에 정적 예압을 가하도록 설계된 복수의 베어링 패드를 가진 베어링에 관한 것이다.

[종래기술의 설명]

부하하에서 형상이 휘어져서 변형되도록 설계된 외부 원통형 셸에 연결되고 원주방향으로 간격을 두고 있는 베어링 패드를 구비한 베어링을 제공하는 것은 종래기술에서 잘 알려져 있다. 예컨대, 아이드(Ide)에게 허여된 미합중국 특허 제 5,112,143호 및 제 5,284,392호에는 집중하는 하이드로 다이나믹 웨지의 형성을 최적화하고 베어링 패드상의 부하를 균등하게 하고 어떤 측의 오정렬에 대해 보정하도록 부하하에서 임의의 방향으로 이동하게 구성된 베어링 패드를 가진 하이드로 다이나믹 베어링 실시예가 개시되어 있다.

하지만, 아이드의 베어링 실시예는 일반적으로 고 rpm 회전축 운동에 문제점이 있으나 고정밀 선형(축방향) 운동에는 문제점이 없다.

톰슨사에서 제조된 선형보올 베어링과 같은 고정밀 축방향 운동용으로 특별하게 설계된 선형보올 베어링은 고가이다.

덜비싼 표준 슬리브 베어링은 정밀한 운동에 필요한 "제로 간극 끼워맞춤"을 달성하기 위하여 축과의 랩핑작동을 필요로 한다.

[발명의 요약]

그러므로, 본 발명의 목적은 축에 대해 정밀한 축방향 및 회전운동을 하는 하중물을 지지하는 제로 간극 베어렁을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 축에 대해 자동중심조정하는 베어링을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 시간이 경과함에 따라 베어링의 마모에도 불구하고 축과의 제로 간극을 유지할 수 있는 베어링을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 제조가 간단하고 저렴한 베어링을 제공하는데 있다. 간단하게, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 형성된 베어링은 원통형 내벽을 가진 외부셸 및 축과 맞물리기 위한 핑거를 방사상 방향으로 연장시킴으로써 내벽에 연결되고 원주방향으로 간격을 두고 있는 복수의 아치형 베어링 패드를 포함하고 있다.

각각의 베어링 패드는 축상에 정적 예압이 가해지도록 축과의 억지 끼워맞춤하기 위하여 배열되고 탄성적으로 변형가능한 한쌍의 측방향 팁부분, 및 축과의 헐거움 끼워맞춤하기 위하여 배열된 측방향 팁부분의 중간에 있는 중간부분을 포함하고 있다.

복수의 윤활유 채널은 분리 베어링 패드 사이의 갭을 통하여 축과 연통하도록 셸의 내벽과 협동하게 핑거에 의해서 형성된다.

본 발명의 특성 및 작동모드는 수반한 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명에서 구체적으로 설명된다.

[상세한 설명]

제1도에는 참조번호 10으로 표시된 베어링이 도시되어 있다. 베어링(10)은 원통 내벽(14)을 가진 외부셸(12)과 축개구부(20)를 형성하도록 원주방향으로 간괴을 둔 관계로 각각의 핑거(18)에 의해서 내벽에 연결되는 복수의 베어링 패드(16)를 포함하고 있다.

제2도를 참조하면, 원통형 축(5)은 이점쇄선으로 표시되어 있고 축 개구부(20)내에 수용된다. 이해되는 바와 같이, 각각의 베어링 패드(16)는 베어링내에 축을 결합시키기 전에 축(5)과 억지 끼워맞춤하기 위하여 배열된 한쌍의 측방향 팁부분(22) 및 베어링내에서 축을 결합시키기 전에 축(5)과의 헐거움 끼워맞춤을 하기 위하여 배열된 팁부분(22)의 중간에 있는 중간부분(24)을 포함하고 있다.

핑거(18)가 내벽(14)과 각각의 중간부분(24) 사이에 연장되어 팁부분(22)이 중간부분(24)으로부터 캔틸레버 식으로 형성된다.

제3도에 잘 도시된 바와 같이, 축(5)이 축 개구부(20)내에 삽입되면 팁부분(22)은 축을 수용하도록 내벽(14)을 향해 이점쇄선으로 표시된 위치로 휘어지게 된다.

베어링(10) 보다 상세하게는, 베어링 패드(16)는 축(5)에 의해서 필요한 휨범위에 걸쳐 탄성변형을 하는 재료로 형성되어 있다. 결과적으로, 휘여진 팁부분(22)은 축(5)상에 정적 예압을 가하도록 가압되며, 이에 따라 제로 간극 끼워맞춤을 제공하고 축(5)의 중심축선(6)을 베어링(10)의 중심축선에 정렬시킨다. 팁부분(22)이 축(5)에 따른 축방향 이동 및/또는 중심축선(6) 둘레의 회전운동으로 인해 마모됨에 따라, 예압상태는 축과의 연속된 맞물림을 위하여 팁부분을 가압함으로써 제로 간극 끼워맞춤 및 축(5)과 베어링(10) 사이의 축방향 정렬을 유지하는데 사용된다. 팁부분(22)의 가압특성은 물론 팁부분의 유효길이 및 두께를 포함하는 여러가지 요소에 영향을 받는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는, 3개의 베어링 패드(16)가 제공되어 있고 각각의 베어링 패드(16)의 내부 패드 표면(26)은 측면에서 보았을 때 아치형으로 되어 있다. 제4(a)도에 도시된 바와 같이, 내부패드 표면(26)의 중간지점(28) 각각은 중간부분(24)과 연결되어 있고 축(5)의 직경보다 더 큰 제1 직경(D1)의 원을 형성하고 있다.

더욱이, 제4(b)도에 도시된 바와 같이 패드 표면(26)상의 각각의 측방향지점은 팁부분(22)과 연결되어 있고 축(5)의 직경보다 더 작은 제2 직경(D2)의 다른 원을 형성하고 있다. 그러므로, 각각의 패드 표면(26)의 아치형상은 대응 중간지점(28)과 함에 2개의 대응 측면지점(30)에 의해서 형성된다. 베어링(10)을 이러한 방식으로 형성함으로써 직경(D1,D2)에 각각 대응하는 한쌍의 플러그 게이지(32, 34)는 설계 공차와 일치시키기 위하여 베어링(10)을 검사하는데 사용될 수 있다.

플러그 게이지(32)가 중간지점(28)을 검사하기 위하여 사용되는 경우에, 베어링 패드(16)는 축 개구부(20)내로의 플러그 게이지의 삽입에 의해서 발생되는 휨의 범위에 걸쳐 탄성변형하는 재질로 형성되어야 한다.

핑거(18)는 축(5) 둘레에 있고 각각의 베어링 패드(16) 사이의 갭(38)을 통하여 축과 연통하는 복수의 윤활유 통로(36)를 형성하도록 내벽(14)으로부터 뻗어 내벽과 협동하게 원주방향으로 간격을 두고 있다.

본 발명의 베어링은 주요한 축방향 운동을 포함하는 정밀응용 예컨대 가이드 로드를 따라 이동하는 마이크로스코프의 줌렌즈 캐리어를 지지하는데 특히 적합하다.

레이저 절단 또는 사출성형에 의해서 일체적 유니트로서 베어링(10)을 ABS 공중합체로부터 제조하는 것이 현재에는 바람직하며, 하지만 다른 재료 및 제조방법은 베어링(10)의 특정적용 및 치수요건에 좌우될 수 있다.

본 발명의 베어링은 종래기술의 베어링에 비해 가격이 저렴하고 축에 대한 하중물의 안정한 축방향 운동 및 회전운동을 제공한다. 다양한 베어링의 형상은 본 발명의 범위내에 있으며 하지만 바람직한 실시예와 다른 것은 특정응용에 적합하게 채용될 수 있다.

본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 의해서 간주된다.

Claims (7)

1. 중심축선을 가진 원통형 축에 대해 축방향 및 회전운동하는 하중물을 지지하는 베어링에 있어서, 상기 베어링은, 원통형 내벽을 가진 외부셸 상기 축과 맞물림하기 위하여 상기 내벽에 연결되고 한쌍의 탄성적으로 변형가능한 측 방향 팁부분과 상기 팁부분의 중간에 있는 중간부분을 각각 가진 복수의 원주방향으로 간격을 두고 있는 베어링 패드;를 포함하고 있으며, 상기 복수의 베어링 패드의 각각의 상기 팁부분은 상기 베어링내에 상기 축을 결합시키기 전에 상기 축과 억지끼워맞춤하기 위하여 배열되고 상기 복수의 베어링 패드의 각각의 상기 팁부분은 결합맞물림상태로 상기 축을 수용하도록 휘어져서 정적예압을 상기 축에 가하며, 상기 복수의 베어링 패드의 상기 중간부분은 상기 축을 상기 베어링내에 결합시키기 전에 상기 축과 헐거움 끼워맞춤하기 위하여 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링.
2. 제1항에 있어서, 상기 베어링 패드의 상기 중간부분은 상기 축의 직경보다 더 큰 제1 직경의 원을 형성하고 있으며 상기 베어링 패드의 상기 팁부분은 상기 축의 상기 직경 보다 더 작은 제2 직경의 원을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 베어링.
3. 제1항에 있어서, 상기 베어링 패드는 아치형상을 가진 내부 패드 표면을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 베어링.
4. 제1항에 있어서, 각각의 상기 복수의 베어링 패드는 상기 내벽으로부터 상기 베어링 패드의 상기 중간부분으로 방사상 방향으로 연장된 핑거에 의해서 상기 내벽에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링.
5. 제4항에 있어서, 상기 핑거는 상기 축과 연통상태로 상기 축둘레의 복수의 윤활유 채널을 형성하기 위하여 원주방향으로 간격을 두고 있고 상기 내벽과 협동하고 있는 것을 특징으로 하는 베어링.
6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 베어링 패드는 3개의 베어링 패드인 것을 특징으로 하는 베어링.
7. 제1항에 있어서, 상기 베어링은 일체적인 유니트로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 베어링.