KR100763967B1 - 저어널 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저어널 베어링에 관한 것으로, 베어링 자체로 오일의 누설을 최소화하고, 고른 유압 분포 및 자연스러운 유압을 유도 유지 보수가 용이하도록 하기 위한 것으로, 회전축의 회전 방향을 따라 점점 상기 회전축의 외면에 가까워지도록 형성되어, 상기 회전축 외면과의 사이에 유막의 흐름이 형성되도록 하는 적어도 하나 이상의 윤활면과, 상기 윤활면의 양측을 감싸도록 형성된 적어도 하나 이상의 누유 방지부와, 상기 윤활면에 윤활유를 공급하는 적어도 하나 이상의 급유 홀과, 상기 회전축의 회전 방향을 따라 상기 윤활면이 시작되는 부위에 형성되어 상기 윤활면에 공급되는 윤활유가 고일 수 있도록 형성된 고임부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 저어널 베어링에 관한 것이다.

Description

저어널 베어링{Journal bearing}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 저어널 베어링의 사시도이고,

도 2는 도 1의 저어널 베어링의 측단면도이고,

도 3a,3b는 각각 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 저어널 베어링의 패드부의 사시도 및 평면도이고,

도 4는 본 발명에 따라 회전축이 회전할 때의 상태를 도시한 단면도이고,

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 저어널 베어링의 측단면도이다.

〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉

100: 저어널 베어링 200: 회전축

10: 베어링 패드 12: 결합부

13: 지지부 14: 윤활면

15: 단차부 16: 누유 방지부

17: 홈 18: 고임부

19: 급유 홀

본 발명은 저어널 베어링에 관한 것으로서, 더 상세하게는 강성과 진동 감쇠 효과를 향상시킬 수 있고, 오일의 누설을 방지할 수 있으며, 부분 마모시 손쉽게 교체할 수 있도록 그 구조가 개선된 저어널 베어링에 관한 것이다.

고속으로 회전하는 로터와 같이 회전축의 저어널을 지지하여 그 회전운동을 원활하게 유지할 수 있도록 하는 기계 요소로 흔히 저어널 베어링을 사용한다.

이 저어널 베어링은 비디오 헤드의 구동장치, 캠코더 구동모터 등 고정밀의 전자기기에서도 사용되며, 터보차저의 축과 같은 고속, 고하중의 로터에도 사용된다. 이렇게 다양한 방면에서 사용되고 있는 저어널 베어링은 회전축의 외주로부터 일정 간격 이격되어 배치되고, 그 사이를 오일이나 공기와 같은 작동유체가 유입되어, 이 유체의 윤활 상태에서 축의 회전을 지지하는 장치로, 사용되는 용도에 따라 다양한 설계가 이루어지고 있다.

이러한 저어널 베어링은 어떠한 용도로 사용되건 간에, 고속의 회전축을 지지해야 하므로, 이 회전축의 진동을 효과적으로 완화시켜주어야 하며, 베어링 내에서 회전축을 지지하는 유체의 유체압을 일정 정도로 유지시켜 주어 회전축지지 강성을 유지해야 한다.

종래에 일반적으로 사용되고 있는 저어널 베어링의 작동유체는 공기와 오일이 있다. 그런데, 공기는 베어링에 별도의 누설 방지 장치를 구비하지 않고도 일정 정도의 유체압을 유지시킬 수 있다는 장점이 있으나, 공기를 체용하는 저어널 베어링은 공기 자체가 압축성 유체이기 때문에 큰 회전축지지 강성을 갖지 못함으로 비 교적 경량의 하중과 높은 정밀도를 요구하지 않을 경우에 사용하여야 하는 문제가 있다. 따라서, 이러한 이유로 저어널 베어링의 작동유체로 비압축성 유체인 오일을 사용하고 있다.

그런데, 오일을 사용하고 있는 저어널 베어링의 경우에는 오일이 베어링 밖으로 누출되어 주변장치를 오염시키지 않도록 별도의 누유 방지수단을 구비해야 한다. 이러한 누유 방지 수단으로 종래에 개발된 것으로는 저어널 베어링 밖으로 유출되는 오일의 흐름을 그 중심부 방향으로 역류시켜주는 기술이 있다. 그러나, 이는 회전체와의 마찰을 가중시킬 수 있다는 문제가 있다.

또한 저어널 베어링은 회전축과 베어링 내벽과의 사이에 유막을 형성시켜 이를 통해 회전축을 지지해 주는 것인 바, 이 유막은 회전축의 하중 및 진동을 고려하여 회전축 원주방향을 따라 고르게 형성되도록 해야 한다. 이렇게 고른 유막을 형성하기 위하여, 미국 특허 제 6,079,102호에 개시된 바와 같이 단차진 포켓을 구비한 다수의 패드를 사용하여 오일을 회전축 방향으로 밀러 올리는 기술이 있다. 그러나, 이는 패드에 형성된 포켓이 오일의 흐름을 가로막는 형상으로 그 자체로 오일의 누출을 방지할 수 없으며, 진동을 유발하게 된다.

또한 종래의 저어널 베어링은 고속으로 회전하는 회전축을 지지해야 하므로 쉽게 마모가 되며, 이에 따라 베어링 특성이 현저히 저하되는 문제가 발생한다. 이 때에는 베어링 전체를 교체해야 하는 문제가 있게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 베어링 자체로 오일 의 누설을 최소화시킬 수 있으며, 오일의 원활한 흐름을 유도하여 전체적으로 고른 유압 분포를 유도하면서 또한 자연스러운 유압을 유도할 수 있는 저어널 베어링을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 분리 가능한 패드로 구성되어 유지 보수가 용이한 저어널 베어링을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 회전축의 회전 방향을 따라 점점 상기 회전축의 외면에 가까워지도록 형성되어, 상기 회전축 외면과의 사이에 유막의 흐름이 형성되도록 하는 적어도 하나 이상의 윤활면과, 상기 윤활면의 양측을 감싸도록 형성된 적어도 하나 이상의 누유 방지부와, 상기 윤활면에 윤활유를 공급하는 적어도 하나 이상의 급유 홀과, 상기 회전축의 회전 방향을 따라 상기 윤활면이 시작되는 부위에 형성되어 상기 윤활면에 공급되는 윤활유가 고일 수 있도록 형성된 고임부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 저어널 베어링을 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 윤활면의 양측을 감싸는 누유 방지부는 상기 고임부를 포함하여 감싸도록 형성되며, 그 높이는 상기 고임부에서 가장 높고, 상기 회전축의 회전방향을 따라 상기 윤활면이 끝나는 부위로 갈수록 점점 낮아지도록 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 윤활면의 폭은 상기 회전축의 회전방향을 따라 점점 좁아지도록 형성될 수 있다.

또한 본 발명에 따른 저어널 베어링은 적어도 둘 이상의 베어링 패드가 결합되도록 하여 이루어질 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 저어널 베어링(100)은 회전축(200)의 저어널을 감싸도록 형성되며, 베어링과 회전축과의 사이에 유막을 형성하여 회전축을 지지하도록 형성된다. 이 저어널 베어링(100)은 일체로 형성될 수도 있으며, 적어도 2개 이상의 베어링 패드를 결합시켜 형성할 수도 있다. 도 1은 4개의 베어링 패드(10a)(10b)(10c)(10d)를 결합한 저어널 베어링(100)을 나타낸 것이다.

도 2에는 상기와 같은 저어널 베어링의 단면을 나타낸 것으로, 그림에서는 4개의 베어링 패드들(10a)(10b)(10c)(10d)을 결합하여 나타내었으나, 이를 일체로 형성할 수도 있다.

도 2에서 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 저어널 베어링은 회전축(200)을 둘러싸면서 회전축(200)의 회전방향을 따라 점점 회전축의 외면에 가까워지는 윤활면(14)을 네 개 구비한다. 이 윤활면(14)에는 회전축(200)의 회전에 따라 윤활유가 더불어 끌어 올려져 회전축과의 사이에서 유막을 형성하는 곳이다.

각 윤활면(14)이 시작되는 부위에는 윤활면(14)에 윤활유를 공급할 수 있도록 급유 홀(19)이 천설되어 외부와 연통되고, 고임부(18a)가 형성되어 공급되는 윤 활유가 고일 수 있도록 한다. 이렇게 급유 홀(19)을 통해 유입되어 고임부(18a)에 고이게 되는 윤활유는 회전축(200)의 회전에 따라 같이 딸려 올라가 윤활면(14)을 흐를 수 있도록 된다. 그리고, 이 윤활면(14)과 고임부(18)의 양 측면에는 윤활유가 옆으로 누설되는 것을 방지하는 누유 방지부(16)가 형성된다.

이러한 윤활면(14), 고임부(18), 급유 홀(19), 누유 방지부(16)는 하나의 베어링 패드(10a)에 형성되어 이 베어링 패드가 다수 결합되어 동일한 형상을 이룰 수 있다. 참조부호 17은 각 베어링 패드의 위치를 정확히 잡아줄 수 있도록 하는 홈을 나타낸다.

베어링 패드는 도 3a 및 도 3b에서 볼 수 있듯이, 평탄하게 형성된 결합부(12)와 이로부터 연장된 윤활면(14) 및 인접하는 타 베어링 패드의 결합부에 안착되는 지지부(13)를 포함한다. 윤활면(14)이 시작되는 부위에는 소정 깊이로 패여 윤활유가 고일 수 있는 고임부(18)가 형성되고, 그 고임부(18)의 중앙에 급유 홀(19)이 천설되어 있다. 윤활면(14)의 양측에는 이 윤활면(14)을 감싸도록 누유 방지부(16)가 형성되어 있는 데, 이 누유방지부(16)는 상기 결합부(12)로부터 단차지지 않게 연장된다. 윤활면(14)은 그 시작되는 부분에서는 고임부(18)로 말미암아 누유방지부(16)로부터 깊게 패여 있으며, 그 깊이가 점점 얕아져서 윤활면(14)이 끝나는 부위에서는 누유방지부(16)와 같은 높이가 된다. 이에 따라 윤활면(14)이 회전축의 회전방향에 따라 점점 회전축의 외면에 가까워질 수 있게 되는 것이다. 윤활면(14)의 끝나는 부분에서는 지지부(13)가 형성되어 타 베어링 패드와 결합될 수 있도록 하며, 이 윤활면(14)의 끝나는 부분과 지지부(13)와의 사이에는 단차부(15)가 형성되어 지지부(13)가 윤활면(14)과 단차지도록 연결될 수 있게 된다. 이에 따라 도 2에서 볼 수 있듯이, 인접하는 베어링 패드와 결합하였을 경우에, 제 1베어링 패드(10a)의 단차부(15a)가 제 2베어링 패드(10b)의 고임부(18b)와 이어져 윤활면의 시작되는 부위가 더욱 깊어질 수 있도록 하는 것이다.

또한 윤활면(14)의 폭은 도 3b에서 볼 수 있는 바와 같이, 회전축의 회전방향을 따라 점점 더 좁아지도록 형성한다. 곧, 윤활면(14)이 시작되는 부분에서 그 폭이 W 이었으나, 윤활면(14)이 끝나는 부분에서는 그 폭이 X로 짧아지게 된다. 이와 함께 누유방지부(16)의 폭은 점점 넓어지게 된다.

이렇게 구성된 베어링 패드는 도 1 내지 도 3b와 같이 네 개의 베어링 패드로 형성하여 별도의 외부 하우징(미도시)에 의해 결합되어 저어널 베어링을 형성하도록 할 수 있으며, 도 5와 같이 두 개의 베어링 패드(10a)(10b)로 형성하여 외부 하우징에 의해 결합시킬 수도 있고, 도시하지는 않았지만, 그 이외의 수로도 형성하여 결합시켜 저어널 베어링을 형성할 수 있다. 또한 베어링 패드의 결합체의 외곽이 본 발명의 실시예들과 같이, 사각형이 되도록 할 수도 있으며, 이와는 달리 원형이 되도록 할 수도 있다. 이는 본 발명의 저어널 베어링이 장착되는 장치의 설계조건에 따라 변경이 가능한 것이다.

다음으로 상기와 같이 구성된 본 발명의 저어널 베어링의 작용을 설명한다.

도 2와 같이, 다수의 베어링 패드들이 결합되어 형성된 저어널 베어링에서, 각 베어링 패드들에 형성된 급유 홀(19)로부터 윤활유가 공급되면, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 윤활유는 고임부(18)에 일시 저장되었다가, 회전축(200)의 회전력 에 맞물려 윤활면(14)을 따라 흐르게 된다. 이렇게 회전축(200)에 말려져 올라가는 윤활유는 윤활면(14)과 회전축(200)의 외면 사이에 유압을 형성하게 되면서 회전축을 지지한다. 윤활유는 회전축(200)의 회전방향에 맞물리면서 자연스러운 유압을 형성하게 되는 것이다. 곧, 윤활면(14)이 끝나는 부분에서는 윤활유의 양이 처음보다는 다소 감소된 상태가 되며, 따라서 이때에는 윤활면(14)과 회전축(200)의 거리가 가깝게 되도록 하며, 아울러 도 3b에서 볼 수 있는 바와 같이, 윤활면(14)의 폭도 좁게 형성하도록 한 것이다. 이는 유압의 자연스러운 형성과 함께, 윤활유의 양이 감소함에 따라 유압의 감소율을 줄이기 위한 것이다.

또한 윤활면(14)과 고임부(18)의 양측을 누유 방지부(16)가 형성되도록 하고, 이 누유 방지부(16)의 폭도 도 3b에서 볼 수 있듯이 점차적으로 넓게 되도록 함에 따라 윤활유의 양이 윤활면(14)과 회전축의 외면과의 사이에서 옆으로 누설되어 유압이 감소되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이러한 베어링 패드의 결합은 그 클리어런스를 조절할 수 있는 홈(17)으로 말미암아 사용환경에 따라 적절하게 조절할 수 있게 된다.

상기와 같은 작용은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 네 개의 베어링 패드를 구비한 저어널 베어링에 한정되는 것은 아니며, 상술한 바와 같이, 두 개, 세 개, 혹은 그 이상의 베어링 패드를 구비한 저어널 베어링에도 동일하게 적용될 것이다.

곧, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 그로부터 다양 한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 누유 방지부의 형성으로 저어널 베어링의 윤활유가 누설되는 것을 최소화할 수 있다.

둘째, 윤활면을 회전축의 회전방향에 따라 감소하도록 함으로써 자연스러운 유압이 형성되도록 하였다.

셋째, 윤활면의 폭과 깊이 및 누유 방지부의 폭을 조절하여 윤활면과 회전축 외면과의 사이에 유압의 고른 분포가 일어날 수 있다.

넷째, 분리할 수 있는 베어링 패드를 사용함으로써, 유지보수가 용이하게 된다.

다섯째, 베어링 클리어런스를 사용환경에 따라 적절하게 조절할 수 있다.

Claims (4)

1. 회전축의 회전 방향을 따라 점점 상기 회전축의 외면에 가까워지도록 형성되어, 상기 회전축 외면과의 사이에 유막의 흐름이 형성되도록 하는 적어도 하나 이상의 윤활면;

   상기 윤활면의 양측을 감싸도록 형성된 적어도 하나 이상의 누유 방지부;

   상기 윤활면에 윤활유를 공급하는 적어도 하나 이상의 급유 홀; 및

   상기 회전축의 회전 방향을 따라 상기 윤활면이 시작되는 부위에 형성되어 상기 윤활면에 공급되는 윤활유가 고일 수 있도록 형성된 고임부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 저어널 베어링.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 누유 방지부는 상기 고임부를 포함하여 감싸도록 형성되며, 그 높이는 상기 고임부에서 가장 높고, 상기 회전축의 회전방향을 따라 상기 윤활면이 끝나는 부위로 갈수록 점점 낮아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 저어널 베어링.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 윤활면의 폭은 상기 회전축의 회전방향을 따라 점점 좁아지도록 형성된 것을 특징으로 하는 저어널 베어링.
4. 회전축의 원주방향을 따라 배설된 적어도 둘 이상의 베어링 패드를 구비하되, 상기 베어링 패드는 평탄면으로 형성된 결합부와, 상기 결합부로부터 회전축의 회전 방향을 따라 점점 상기 회전축의 외면에 가까워지도록 연장되어 상기 회전축 외면과의 사이에 유막의 흐름이 형성되도록 하는 윤활면과, 상기 윤활면의 양측을 감싸도록 형성된 적어도 하나 이상의 누유 방지부와, 상기 윤활면에 윤활유를 공급하는 적어도 하나 이상의 급유 홀과, 상기 결합부로부터 윤활면이 시작되는 부위에 형성되어 상기 윤활면에 공급되는 윤활유가 고일 수 있도록 형성된 고임부와, 상기 윤활면이 끝나는 부위에 상기 결합부의 면에 대응되는 평탄면으로 형성된 지지부를 구비하며, 상기 베어링 패드의 결합부에는 인접하는 다른 베어링 패드의 지지부가 안착되는 방식으로 결합하는 것을 특징으로 하는 저어널 베어링.

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