KR101412844B1 - 베어링 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베어링 구조에 관한 것이다. 본 발명은 회전하는 샤프트를 감싸는 베어링부; 및 상기 베어링부에 수용되어 온도가 올라가면 팽창하는 팽창부재, 상기 팽창부재에 밀려서 상기 샤프트에 접촉하여 상기 샤프트와 상기 베어링부 사이에 위치한 오일이 누설되는 것을 방지하는 밀봉부재를 구비하는 밀봉부;를 포함하는 베어링 구조를 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면 샤프트가 고속으로 회전하는 동안에도 샤프트와 베어링 사이에 오일막이 안정적으로 형성될 수 있다.
베어링, 오일막, 팽창부재

Description

베어링 구조{Bearing structure}
본 발명은 베어링 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오일이 누설되는 것을 방지할 수 있는 베어링 구조에 관한 것이다.
베어링은 회전하고 있는 기계의 샤프트(축:軸)를 일정한 위치에 고정시키고 샤프트의 자중과 샤프트에 걸리는 하중을 지지하면서 샤프트를 회전시키는 역할을 하는 기계요소를 말한다.
이러한 베어링은 축받이라고도 한다. 베어링과 접촉하고 있는 샤프트의 부분을 저널(journal)이라고 하며, 그 접촉상태에 따라 미끄럼베어링(sliding bearing)과 구름베어링(rolling bearing)의 두 종류로 분류할 수 있다.
한편, 베어링은 샤프트가 원활하게 회전할 수 있도록 오일막(oil film)을 제공한다.
도 1에 도시된 바처럼, 베어링에는 'a'라는 크러시 릴리프가 형성된다. 상기 크러시 릴리프는 샤프트와 베어링 끝단면이 접촉하지 못하게 미리 일정량을 커팅하는 방식으로 형성될 수 있다. 이는, 샤프트가 회전할 때 베어링(2)이 변형될 것이 에상되기 때문이다.
그러나, 크러시 릴리프 양이 과다할 경우에는 베어링에 공급된 오일이 'a' 영역에 의해 누설되고, 베어링과 샤프트 사이에 오일막이 원활하게 형성되지 못해 샤프트의 회전이 안정적으로 이루어질 수 없다는 문제가 있다.
도 2는 종래 기술에 따른 베어링 구조를 도시한 단면도이다. 이하, 도 2를 참조해서 오일의 누설에 대해 상세히 설명한다.
베어링은 상부 베어링(2) 및 하부 베어링(4)로 이루어지고, 그 내부에는 샤프트(8)가 회전가능하게 설치된다.
샤프트(8)가 설치되기 전에 베어링의 중심은 'c1'이지만, 샤프트(8)의 회전에 의한 힘 및 자중 때문에 중심이 'c2'로 이동될 것이다. 오일홀(6)으로부터 배출된 오일은 상기 샤프트(8)의 외면을 둘러싼다.
상기 상부 베어링(2)와 상기 오일막(7) 사이에 틈(빗금친 부분인 상부 베어링과 오일막 사이의 공간을 의미함)(9)이 벌어지게 되어, 오일막(7)의 오일이 다른 곳으로 누설될 수 있다. 그래서, 상기 오일막(7)이 상기 상부 베어링(2) 및 상기 샤프트(8) 사이에 안정적으로 형성될 수 없다.
또한, 오일 누설로 인해 오일막에 추가적으로 오일을 공급해야 하므로 오일 펌프에 추가적인 부담이 될 수 있다. 그러므로, 오일 펌프의 용량을 크게 하여야 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 엔진의 운전시 엔진오일의 온도가 상승됨에 따라 밀봉부재 내에 충진된 팽창부재가 팽창되면서 밀봉부재를 샤프트측 방향으로 이동되며 샤프트와 베어링 사이의 벌어진 공간을 메워 오일이 누설되는 것을 방지하고 오일막이 안정적으로 형성될 수 있도록 하는 베어링 구조를 제공하는 데에 목적이 있습니다
본 발명의 또 다른 목적은 복수의 밀봉부재를 나란히 배치하여 이를 통해 상,하부 베어링과 샤프트 사이에 형성되는 각각의 공간을 통해 일정수준의 밀폐공간을 형성하여 이 밀폐공간 내에 오일이 수용되도록 함으로써 오일막을 추가적으로 형성할 수 있도록 하는 베어링 구조를 제공하는 데에 목적이 있습니다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 회전하는 샤프트를 감싸는 베어링부; 및 상기 베어링부에 수용되어 온도가 올라가면 팽창하는 팽창부재, 상기 팽창부재에 밀려서 상기 샤프트에 접촉하여 상기 샤프트와 상기 베어링부 사이에 위치한 오일이 누설되는 것을 방지하는 밀봉부재를 구비하는 밀봉부;를 포함하는 베어링 구조를 제공한다.
또한, 상기 밀봉부재는 상기 샤프트에 접촉하는 접촉면 및 상기 접촉면으로부터 수직하게 연장되는 가이드면을 구비하고, 상기 베어링부는 상기 가이드면이 인입 또는 인출되도록 가이드하는 가이드홈을 구비하는 것이 가능하다.
그리고, 상기 팽창부재는 상기 접촉면과 상기 가이드면이 형성하는 공간에 마련될 수 있다.
특히, 상기 팽창부재는 왁스로 이루어지고, 상기 밀봉부재는 고무재질로 이루어지는 것이 가능하다.
물론, 상기 밀봉부는 복수 개가 평행하게 구비되어, 상기 복수 개의 밀봉부에 의해 형성된 공간으로부터 오일이 누설되는 것을 방지될 수 있다.
본 발명에 따르면, 샤프트와 베어링 사이의 오일이 누설되는 것이 방지되어, 샤프트와 베어링 사이에 오일막이 안정적으로 형성될 수 있다.
또한, 오일 누설량을 줄일 수 있으므로 누출된 오일을 보충하기 위해 오일펌프를 구동해야 하는 부하를 경감시킬 수 있다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 베어링 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 A-A 단면도이다. 이하, 도 3 및 4를 참조해서 설명한다.
본 발명에 따른 베어링 구조는 회전하는 샤프트(미도시)를 감싸는 베어링부(10,20)를 포함한다.
상기 베어링부(10,20)는 상기 샤프트의 상면을 감싸는 상부 베어링(10) 및 상기 샤프트의 하면을 감싸는 하부 베어링(20)으로 구성될 수 있다. 한편, 상기 상부 베어링(10) 및 상기 하부 베어링(20)은 볼트에 의해서 결합될 수 있다.
또한, 상기 상부 베어링(10) 및 상기 하부 베어링(20)에는 'a'의 크러시 릴리프가 형성되는 것이 가능하다. 상기 크러시 릴리프는 샤프트가 회전할 때에 샤프트와 상기 베어링부(10,20)가 접촉하지 못하도록 일정량을 미리 자르는 방식으로 형성될 수 있다.
도 4는 도 3의 A-A 평면에서 상기 상부 베어링(10)과 밀봉부를 분해한 단면도이다. 한편, 상기 밀봉부는 상기 상부 베어링(10)은 물론, 상기 하부 베어링(20) 에도 설치되지만, 설명의 편의상 도 4에는 상기 상부 베어링(10)의 단면만을 도시한다.
밀봉부는 상기 상부 베어링(10)에 수용되어 온도가 올라가면 팽창하는 팽창부재(40)를 포함한다. 상기 팽창부재(40)는 직육면체의 형상으로 도시되어 있으나, 이러한 형상에 한정된 것은 아니고, 상기 팽창부재(40)가 수용되는 공간에 따라 변형될 수 있다.
상기 밀봉부는 상기 상부 베어링(10)과 결합되어, 상기 팽창부재(40)를 외부로부터 밀폐시키는 밀봉부재(30)를 구비한다.
상기 밀봉부재(30)는 상기 팽창부재(40)가 팽창하는 경우에 샤프트에 접촉하여 샤프트와 상기 상부 베어링(10) 사이에 위치한 오일이 누설되는 것을 방지한다. 즉, 상기 밀봉부재(30)가 상기 샤프트 쪽으로 밀려나면서, 샤프트와 상기 밀봉부 사이의 거리가 줄어들어 그 사이에 오일막이 용이하게 형성될 수 있다.
상기 밀봉부재(30)는 상기 샤프트에 접촉하는 접촉면(32) 및 상기 접촉면(32)으로부터 수직하게 연장되는 가이드면(34)이 구비된다.
즉, 상기 밀봉부재(30)는 대략 'ㄷ'자의 형상을 이루는 것이 가능하다.
상기 가이드면(34)은 상기 접촉면(32)을 중심으로 양쪽 방향으로 수직하게 연장되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가이드면(34)은 복수 개가 구비될 수 있다.
한편, 상기 상부 베어링(10)에는 상기 가이드면(34)이 수용되어 인입 또는 인출될 수 있도록 가이드하는 가이드홈(12)을 구비하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 가이드홈(12)은 상기 가이드면(34)과 동일한 숫자로 복수 개가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 가이드홈(12)의 중간에는 상기 가이드홈(12) 보다 소정 높이 만큼 돌출된 돌출부(14)가 형성된다.
상기 팽창부재(40)는 상기 돌출부(14)에 일면이 안착되도록 충진될 수 있다.
상기 팽창부재(40)는 상기 접촉면(32), 상기 접촉면(32)의 양쪽으로 연장된 가이드면(34) 및 상기 돌출부(14)에 의해서 형성된 공간(36)에 충진될 수 있다. 또한, 상기 팽창부재(40)는 상기 공간(36) 내에 밀폐되어 외부로 누출되지 않는 것이 바람직하다.
한편, 상기 돌출부(14)가 상기 가이드홈(12)으로부터 돌출된 높이(h1)는 상기 가이드면(34)이 상기 접촉면(32)으로부터 연장된 높이(h2)보다 짧아, 상기 팽창부재(40)가 일정량 이상이 수용될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이는 상기 팽창부재(40)는 온도가 상승하지 않은 경우에도 일정한 크기의 체적을 가지고 있기 때문이다.
특히, 상기 팽창부재(40)는 왁스로 이루어지는 것이 가능하다.
이때, 사용되는 왁스는 펠릿형 서모스탯에 사용되는 왁스와 유사한 재질로 이루어질 수 있다.
펠릿형 서모스탯은 수온이 약 80℃ 까지 높아지면 펠릿안의 왁스가 팽창하여 고무부분을 압축하는 방식으로 작동한다. 본 발명에서 사용되는 팽창부재(40) 즉, 왁스 또한 대략 80℃가 되면 소정 크기로 팽창할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 밀봉부재(30)는 고무재질로 이루어지는 것이 가능하다. 상기 밀 봉부재(30)는 상기 팽창부재(40)를 안정적으로 수용하고, 상기 팽창부재(40)가 팽창되는 경우 용이하게 이동될 수 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 밀봉부는 상기 상부 베어링(10)에 복수 개가 평행하게 구비되는 것이 바람직하다. 상기 상부 베어링(10)의 길이방향을 따라 상기 밀봉부가 길이방향으로 복수 개가 설치될 수 있다.
상술한 설명은 상기 상부 베어링(10)만을 설명했으나, 상기 하부 베어링(20)에도 동일하게 상기 팽창부재(40) 및 상기 밀봉부재(30)를 구비하는 밀봉부가 마련되는 것이 바람직하다.
도 5는 밀봉부의 작용을 도시한 도 3의 B-B 단면도이다. 이하, 도 5를 참조해서 설명한다.
도 5의 좌측에 도시된 도면은 상기 샤프트(8)가 회전하지 않는 상태이거나, 회전하더라도 저속으로 회전하는 상태를 도시한다.
즉, 상기 샤프트(8)가 저속으로 회전하기 때문에 상기 상부 베어링(10) 및 상기 하부 베어링(20)의 변형이 이루어지지 않아, 상기 샤프트(8)와 상기 상부 베어링(10) 및 상기 하부 베어링(20) 사이에 틈(g1)이 작게 형성될 것이다.
따라서, 그 틈(g1) 사이에 오일막이 형성될 수 있다.
또한, 상기 샤프트(8)에 부하가 많이 걸리지 않기 때문에 열이 많이 발생하지 않으므로 상기 팽창부재(40)에 충분한 열이 전달되지 않아 상기 팽창부재(40)는 팽창되지 않을 것이다.
도 5의 우측에 도시된 도면은 상기 샤프트(8)가 고속으로 회전하는 상태를 도시한다.
즉, 상기 샤프트(8)가 고속으로 회전하기 때문에 상기 샤프트(8)에는 저속으로 회전할 때보다 큰 힘이 걸리고, 상기 상부 베어링(10) 및 상기 하부 베어링(20)의 변형량 또한 커지게 된다. 따라서, 상기 샤프트(8)와 상기 상부 베어링(10) 및 상기 하부 베어링(20) 사이의 틈(g2)이 커지게 되어 원활한 오일막이 형성되지 않을 수 있다.
이 경우에 상기 샤프트(8)에는 큰 부하가 걸리기 때문에 열이 발생되고, 이런 열은 대략 섭씨 80도 정도에 달할 수 있다.
그러면 상기 팽창부재(40)는 원래의 체적보다 일정량만큼 팽창되어 상기 밀봉부재(30)를 밀어낸다. 상기 밀봉부재(30)의 상기 가이드면(34)은 상기 가이드홈(12)으로부터 멀어진다. 따라서, 상기 밀봉부재(30)의 접촉면(32)과 상기 샤프트(8)는 근접하게 되어 오일막의 형성이 원활하게 이루어질 수 있다.
나아가, 상기 밀봉부재(30) 및 상기 팽창부재(40)는 복수 개가 나란히 구비되어, 상기 상부 베어링(10)과 상기 샤프트(8) 사이에는 제1공간(11)이 형성될 수 있다. 상기 하부 베어링(20)과 상기 샤프트(8) 사이에는 제2공간(21)이 형성될 수 있다.
상기 제1공간(11) 및 상기 제2공간(21)은 일정수준으로 밀폐된 공간을 형성하므로 오일을 어느 정도 수용할 수 있어, 상기 샤프트(8)가 회전할 때 오일막을 형성하는 데에 도움을 줄 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
도 1은 종래 기술에 따른 베어링의 일부를 도시한 단면도.
도 2는 종래 기술에 따른 베어링 구조를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 베어링 구조를 도시한 도면.
도 4는 도 3의 A-A 단면도.
도 5는 밀봉부의 작용을 도시한 도 3의 B-B 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
8: 샤프트 10: 상부 베어링
12: 가이드홈 20: 하부 베어링
30: 밀봉부재 32: 접촉면
34: 가이드면 40: 팽창부재

Claims (5)

  1. 회전하는 샤프트를 감싸는 베어링부; 및
    상기 베어링부의 내부면에 수용되며, 온도 상승시 팽창되는 팽창부재와, 상기 팽창부재가 수용되며 상기 팽창부재의 열팽창시 상기 샤프트측 방향으로 밀려 이동됨으로써 상기 샤프트와 상기 베어링부 사이의 간극을 줄여주는 밀봉부재를 구비하는 밀봉부;를 포함하는 베어링 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부재는 상기 샤프트에 접촉하는 접촉면 및 상기 접촉면으로부터 수직하게 연장되는 가이드면을 구비하고,
    상기 베어링부는 상기 가이드면이 인입 또는 인출되도록 가이드하는 가이드홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 베어링 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 팽창부재는 상기 접촉면과 상기 가이드면이 형성하는 공간에 마련되는 것을 특징으로 하는 베어링 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 팽창부재는 왁스로 이루어진 것을 특징으로 하는 베어링 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부는 복수 개가 평행하게 구비되어,
    상기 복수 개의 밀봉부에 의해 형성된 공간으로부터 오일이 누설되는 것을 방지되는 것을 특징으로 하는 베어링 구조.
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