KR101825800B1 - 틸팅패드 스러스트 베어링 - Google Patents

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박상신
장대겸
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영남대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 틸팅패드 스러스트 베어링에 관한 것으로서, 원형 베이스; 상기 원형 베이스의 외주면 상단으로부터 중심을 향하여 오목하게 형성되어 있는 피봇홈; 판형 패드부와, 상기 판형 패드부 하면에 마련되며 상기 피봇홈의 길이방향을 중심으로 회전가능하게 상기 피봇홈에 안착되는 피봇부를 구비하는 틸팅패드;및 상기 틸팅패드의 적어도 일부분을 상기 원형 베이스의 중심을 향하여 지지하는 제1 지지부;를 포함하며, 상기 제1 지지부는, 상기 틸팅패드를 교체할 수 있도록 상기 원형 베이스와 분리가능한 것을 특징으로 한다.

Description

틸팅패드 스러스트 베어링{THRUST BEARING WITH TILTING PAD}
본 발명은 틸팅패드 스러스트 베어링에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 틸팅패드를 교체할 수 있는 틸팅패드 스러스트 베어링에 관한 것이다.
일반적으로 런너를 구비하는 회전축을 포함하는 소정의 장치에는 회전축을 축방향으로 지지하기 위한 스러스트 베어링(Thrust bearing)을 사용한다.
이러한 스러스트 베어링(Thrust bearing)은 회전축의 추력하중을 흡수하기 위해 사용되기 때문에, 추력 베어링이라고도 한다.
한편, 스러스트 베어링 중 소위 틸팅패드 스러스트 베어링으로 일컬어지는 베어링은, 상기 회전축의 런너를 상방으로 지지하되, 틸팅되면서 자동조심작용에 의하여 회전축의 회전중심이 가상의 중심을 지속적으로 유지할 수 있도록 틸팅패드를 구비한다.
종래에는 틸팅패드를 스러스트 베어링의 중심방향으로 지지하는 구조물이 스러스트 베어링으로부터 분리불가능하게 마련되어 있는 것이 일반적이었다.
종래기술에 따른 틸팅패드 스러스트 베어링은, 마모 및 파손 등으로 틸팅패드를 교체하여야 하는 경우, 베어링 자체를 상기 소정의 장치로부터 분리하야여하는 불편이 있었다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 틸팅패드 스러스트 베어링이 설치된 장치로부터, 스러스트 베어링을 분리하지 않고, 틸팅패드만을 교체할 수 있도록 하는 틸팅패드 스러스트 베어링을 제공하기 위함이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 틸팅패드 스러스트 베어링은, 원형 베이스; 상기 원형 베이스의 외주면 상단으로부터 중심을 향하여 오목하게 형성되어 있는 피봇홈; 판형 패드부와, 상기 판형 패드부 하면에 마련되며 상기 피봇홈의 길이방향을 중심으로 회전가능하게 상기 피봇홈에 안착되는 피봇부를 구비하는 틸팅패드;및 상기 틸팅패드의 적어도 일부분을 상기 원형 베이스의 중심을 향하여 지지하는 제1 지지부;를 포함하며, 상기 제1 지지부는, 상기 틸팅패드를 교체할 수 있도록 상기 원형 베이스와 분리가능한 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 지지부는, 상기 피봇부의 일단부를 지지할 수 있도록 상기 원형 베이스의 외주면에 결합되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 원형 베이스 상면에 배치되며 상기 피봇부 양측면 각각을 지지하도록 한 쌍이 마련되어 상기 틸팅패드가 상기 피봇홈으로부터 이탈하는 것을 방지하는 제2 지지부;를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 피봇부는, 상기 판형 패드부 하면으로부터 미리 정한 폭으로 돌출되어 있는 돌출부; 및 외주면의 적어도 일부분이 상기 피봇홈의 곡률에 대응되며, 상기 돌출부가 삽입될 수 있는 삽입홈이 형성되어 있는 틸팅축;을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 피봇부의 양단부에는 길이방향을 따라 돌출연장되어 있는 피봇핀이 마련되어 있으며, 상기 원형 베이스의 중심에 인접하는 상기 피봇홈의 단부 및 상기 제1 지지부 내측면 각각에는 상기 피봇핀이 삽입될 수 있는 핀홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 틸팅패드 스러스트 베어링에 따르면, 틸팅패드의 적어도 일부분을 원형 베이스의 중심을 향하여 지지하는 제1 지지부가, 원형 베이스와 분리가능하도록 결합되어 있으므로, 런너를 구비하는 회전축을 포함하는 소정의 장치로부터 틸팅패드 스러스트 베어링 전체를 분리시키지 않고, 제1 지지부를 원형 베이스로부터 분리시키기만 해도, 간편하게 틸팅패드의 교체가 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 틸팅패드 스러스트 베어링의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 틸팅패드가 틸팅되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 틸팅패드 스러스트 베이링의 분리사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 틸탱패드를 교체하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 틸팅패드 스러스트 베어링의 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시된 틸팅패드가 틸팅되는 모습을 나타낸 도면이며 도 3은 도 1에 도시된 틸팅패드 스러스트 베이링의 분리사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 틸팅패드 스러스트 베어링(100)은, 런너(미도시)가 구비된 회전축(미도시)의 추력하중을 흡수할 수 있는 베어링으로서, 원형 베이스(10), 피봇홈(30, 틸팅패드(50), 제1 지지부(70) 및 제2 지지부(90)를 포함할 수 있다.
여기서, 런너는 회전축과 동심을 이루며 회전축에 결합되어 있는 원판으로서, 후술하는 복수의 틸팅패드(50)에 의해 지지될 수 있다. 런너가 틸팅패드(50)에 의해 지지됨으로써, 회전축의 추력하중이 흡수될 수 있다.
원형 베이스(10)는, 금속 재질의 원형의 베이스로서, 후술하는 틸팅패드(50), 제1 지지부(70), 제2 지지부(90)이 결합될 수 있는 기본 골격을 제공할 수 있다.
원형 베이스(10)의 외주면에는 후술하는 피봇홈(30)을 사이에 두고 소정의 간격을 두고 이격되어 있는 제1 결합공(11)이 형성되어 있을 수 있으며, 원형 베이스(10)의 상면에는 후술하는 피봇홈(30)을 사이에 두고 소정의 간격을 두고 이격되어 있는 제2 결합공(13)이 형성되어 있을 수 있다.
제1 결합공(11)은, 후술하는 제1 체결공(71)과 연통되도록 제1 지지부(70)가 원형 베이스(10)에 배치된 뒤, 제1 지지부(70)를 원형 베이스(10)에 고정시키는 고정부재(미도시)가 삽입될 수 있는 구멍일 수 있다.
제2 결합공(13)은, 후술하는 제2 체결공(93)과 연통되도록 제2 지지부(90) 가 원형 베이스(10)에 배치된 뒤, 제2 지지부(90)를 원형 베이스(10)에 고정시키는 고정부재(미도시)가 삽입될 수 있는 구멍일 수 있다.
피봇홈(30)은, 후술하는 틸팅패드(50)의 피봇부(53)가 안착되는 공간을 형성하는 부분으로서, 원형 베이스(10) 의 외주면 상단으로부터 중심을 향하여 오목하게 형성될 수 있다. 여기서, 피봇홈(30)이 이루는 오목면 형상은, 원기둥외주면의 일부분에 대응되는 형상일 수 있다. 이 때, 피봇홈(30)은, 원형 베이스(10)의 원주 방향을 따라 복수 개 마련될 수 있다. 본 실시예에서 피봇홈(30)은, 원형 베이스(10)의 중심을 중심으로 하여 소정의 위치에서 90*n°(n=0, 1, 2, 3)만큼 회전된 위치에 하나씩 4개가 마련되어 있다.
여기서, 원형 베이스(10)의 중심에 인접하는 피봇홈(30)의 단부에는 후술하는 피봇핀(535a)이 삽입될 수 있는 핀홈(31)이 형성되어 있을 수 있다. 이 때, 핀홈(31)은 후술하는 틸팅패드(50)의 틸팅시 피봇핀(535a)을 지지할 수 있다.
틸팅패드(50)는, 회전축의 런너를 상방으로 지지하되, 회전축의 회전시 원형 베이스(10)에 대하여 틸팅되면서 자동조심작용에 의하여 회전축의 회전중심이 가상의 중심을 지속적으로 유지할 수 있도록 한다. 이 때, 틸팅패드(50)는, 원형 베이스(10)에 형성되어 있는 피봇홈(30) 수량과 동일한 수량으로 마련될 수 있다. 본 실시예에서 틸팅패드(50)는, 피봇홈(30)과 마찬가지로 4개 마련된다.
여기서, 틸팅패드(50)는, 판형패드부(51)와 피봇부(53)를 포함할 수 있다.
판형패드부(51)는, 회전축의 런너와 대면될 수 있는 부재로서, 도넛 형상과 같은 환형 판재의 일부분에 해당하는 형상일 수 있다.
피봇부(53)는, 틸팅패드(50)의 틸팅중심추 역할을 하는 부분으로서, 판형패드부(51)의 하면에 연결되어, 피봇홈(30)의 길이방향을 중심으로 회전가능하게 피봇홈(30)에 안착될 수 있다. 이 때, 피봇부(53)의 적어도 일부분은 피봇홈(30) 오목면 형상에 대응되는 형상일 수 있다. 다시 말해, 피봇부(53)의 적어도 일부분은 원기둥의 외주면의 일부분에 대응되는 형상일 수 있다.
피봇부(53)의 양단부에는 각각 길이방향을 따라 돌출연장되어 있는 피봇핀(535a, 535b)이 마련되어 있을 수 있다. 이 때, 원형 베이스(10)의 중심을 향하는 피봇부(53)의 일단부에 마련되어 있는 피봇핀(535a)은, 피봇홈(30)에 형성되어 있는 핀홈(31)에 삽입되어 지지되며, 원형 베이스(10)의 외주면을 향하는 피봇부(53)의 타단부에 마련되어 있는 피봇핀(535b)은, 후술하는 제1 지지부(70)에 형성되어 있는 핀홈(73)에 삽입되어 지지될 수 있다.
여기서, 피봇부(53)는, 서로 분리가능한 돌출부(531)와 틸팅축(533) 및 고정핀(535)을 포함할 수 있다.
돌출부(531)는, 판형패드부(51) 하면 중심부로부터 미리 정한 폭을 가지며 하방으로 돌출되어 있을 수 있다.
틸팅축(533)은, 원형 베이스(10)의 반경 방향을 따라 길게 형성된 원기둥 형상의 부재로서, 외주면의 적어도 일부분은 피봇홈(30) 오목면의 곡률에 대응되는 곡률을 가질 수 있으며, 외주면에 돌출부(531)가 삽입될 수 있는 삽입홈(533a)이 형성되어 있을 수 있다.
한편, 돌출부(531)와 틸팅축(533) 각각에는, 돌출부(531)가 삽입홈(533a)에 삽입되어 있을 때, 원형 베이스(10)의 반경 방향을 따라 서로 연통되는 핀공(531a, 533b)이 형성되어 있을 수 있다. 여기서, 핀공(531a, 533b)은, 돌출부(531)가 삽입홈(533a)에 삽입된 상태에서 돌출부(531) 및 틸팅축(533)이 분리되지 않도록 고정시키는 고정핀(535)이 삽입고정되는 관통공일 수 있다. 이 때, 돌출부(531)에 형성되는 핀공은 제1 핀공(531a)으로 지칭되며, 틸팅축(533)에 형성되는 핀공은 제2 핀공(533b)으로 지칭될 수 있다.
고정핀(535)은, 전술하였듯이, 돌출부(531)가 삽입홈(533a)에 삽입된 상태에서 제1 핀공(531a) 및 제2 핀공(533b)에 관통삽입되어 돌출부(531) 및 틸팅축(533)이 분리되지 않도록 고정시킬 수 있다. 이 때, 고정핀(535)의 양단부는, 전술한 피봇핀(535a, 피봇핀(535b))으로 구성될 수 있다.
제1 지지부(70)는, 원형 베이스(10)의 외주면에 대응되는 곡률로 형성되어 원형 베이스(10)의 외주면에 결합되는 부재로서, 틸팅패드(50)의 적어도 일부분을 원형 베이스(10)의 중심을 향하여 지지할 수 있다. 이 때, 제1 지지부(70)는 피봇부(53)의 타단부를 지지할 수 있다. 더욱 상세하게는, 제1 지지부(70) 내측면에는 피봇핀(535b)이 삽입될 수 있는 핀홈(73)이 형성되어 있을 수 있으며, 핀홈(73)이 틸팅패드(50)의 틸팅시 피봇핀(535b)을 지지할 수 있다.
제1 지지부(70)는, 틸팅패드(50)를 교체할 수 있도록 원형 베이스(10)와 분리가능하게 결합될 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 틸팅패드 스러스트 베어링(100)은, 제1 지지부(70)를 원형 베이스(10)으로부터 분리시키기만 하면, 틸팅패드(50) 교체가 가능한 구조를 가질 수 있다.
이 때, 제1 지지부(70)는 원형 베이스(10)의 반경 방향을 따라 관통되어 있는 제1 체결공(71)이 형성되어 있을 수 있다. 제1 체결공(71)은, 제1 결합공(11)과 연통되도록 제1 지지부(70)가 원형 베이스(10)에 배치된 뒤, 제1 지지부(70)를 원형 베이스(10)에 고정시키는 고정부재(미도시)가 삽입될 수 있는 구멍일 수 있다.
제2 지지부(90)는, 틸팅패드(50)가 피봇홈(30)으로부터 상방을 향하여 이탈하는 것을 방지하기 위해 마련될 수 있다.
제2 지지부(90)는, 원형 베이스(10) 상면에 피봇홈(30)을 사이에 두고 양쪽에 배치되는 결합되는 대략 직육면체 형상의 부재로서, 피봇부(53) 양측면 각각을 지지하도록 한 쌍이 마련될 수 있다.
제2 지지부(90)는, 원형 베이스(10) 상면에 결합된 상태에서 그 내측면(90a)이 피봇홈(30)의 오목면과 협력하여 소정의 곡률을 형성함으로써, 피봇부(53)의 외주면을 지지할 수 있다.
제2 지지부(90)는 상하 방향을 따라 관통되어 있는 제2 체결공(93)이 형성되어 있을 수 있다. 제2 체결공(93)은, 제2 결합공(13)과 연통되도록 제2 지지부(90)가 원형 베이스(10)에 배치된 뒤, 제2 지지부(90)를 원형 베이스(10)에 고정시키는 고정부재(미도시)가 삽입될 수 있는 구멍일 수 있다.
이하에서는 상술한 틸팅패드 스러스트 베어링(100)의 틸팅패드(50)를 교체하는 방법의 일례를 설명하기로 한다.
도 4는 도 1에 도시된 틸팅패드를 교체하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
우선, 틸팅패드 스러스트 베어링(100)은 런너(미도시)를 구비한 회전축(미도시)을 포함하는 소정의 장치에 회전축을 축방향으로 지지하도록 설치되어 있음을 전제로 한다.
작업자는 틸팅패드(50)의 마모 및 파손 등으로 교체가 필요하다고 판단한 경우, 제1 체결공(71) 및 제1 결합공(11)에 관통 삽입되어 있는 고정부재(미도시)를 제거하여, 제1 지지부(70)를 원형 베이스(10)으로부터 분리시킨다.
그리고, 틸팅패드(50)를 원형 베이스(10)의 반경 방향으로 이동시켜 원형 베이스(10)와 완전히 분리시킨 뒤, 새로운 틸팅패드(50)를 원형 베이스(10) 중심 방향으로 이동시켜 피봇부(53)가 피봇홈(30)에 완전히 삽입 및 안착시킨다.
여기서, 피봇홈(30) 및 한 쌍의 제2 지지부(90) 내측면(90a)의 상호 협력에 의해 형성되는, 피봇부(53)를 지지하는 지지면은, 틸팅패드(50)를 원형 베이스(10)의 반경 방향 또는 중심 방향으로 이동시킬 때 피봇부(53)를 안내하는 역할을 한다.
그 후, 제1 지지부(70)를 원형 베이스(10)에 제1 체결공(71) 및 제1 결합공(11)이 연통되도록 위치시킨 뒤, 고정부재(미도시)를 제1 체결공(71) 및 제1 결합공(11)에 삽입시켜 제1 지지부(70)를 원형 베이스(10)에 고정시킨다.
상술한 구성의 틸팅패드 스러스트 베어링(100)는, 틸팅패드(50)의 적어도 일부분을 원형 베이스(10)의 중심을 향하여 지지하는 제1 지지부(70)가, 원형 베이스(10)와 분리가능하도록 결합되어 있으므로, 런너를 구비하는 회전축을 포함하는 소정의 장치로부터 틸팅패드 스러스트 베어링(100) 전체를 분리시키지 않고, 제1 지지부(70)를 원형 베이스(10)로부터 분리시키기만 해도, 간편하게 틸팅패드(50)의 교체가 가능하다는 장점이 있다.
그리고, 틸팅패드 스러스트 베어링(100)는, 원형 베이스(10) 상면에 배치되며 피봇부(53) 양측면 각각을 지지하도록 한 쌍이 마련되어 틸팅패드(50)가 피봇홈(30)으로부터 이탈하는 것을 방지하는 제2 지지부(90);를 포함하므로, 제2 지지부(90) 및 피봇홈(30)의 상호 협력에 의해 틸팅패드(50)가 피봇홈(30)으로부터 상방으로 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 제1 지지부(70)를 원형 베이스(10)로부터 분리하였을 때는 제2 지지부(90) 및 피봇홈(30)의 상호 협력에 의해 틸팅패드(50) 피봇부(53)의 외주면이 지지되어 틸팅패드(50)를 반경반향으로 슬라이딩이동시키며 안정적으로 분리할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 틸팅패드 스러스트 베어링(100)은, 피봇부(53)가 서로 분리가능하며 단순한 형상을 가지는 돌출부(531) 및 틸팅축(533)을 포함하므로, 틸팅중심추 역할을 하기 위해 판형패드부(51)에 인접하는 일단부의 부피보다 원형 베이스(10)에 인접하는 타단부의 부피를 더 크게 해야하는 피봇부(53)를 일체로 구성한 경우보다, 성형이 용이하다는 장점이 있으며, 마모가 발생한 부분만 교체가 가능하므로 보다 경제적인 이용이 가능하다는 장점이 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
*도면의 주요부위에 대한 부호의 설명*
100 : 틸팅패드 스러스트 베어링 10 : 원형 베이스
11 : 제1 결합공 13 : 제2 결합공
30 : 피봇홈 31 : 핀홈
50 : 틸팅패드 51 : 판형패드부
53 : 피봇부 531 : 돌출부
533 : 틸팅축 535 : 고정핀
70 : 제1 지지부 71 : 제1 체결공
90 : 제2 지지부 93 : 제2 체결공

Claims (5)

  1. 원형 베이스;
    상기 원형 베이스의 외주면 상단으로부터 중심을 향하여 오목하게 형성되어 있는 피봇홈;
    판형 패드부와, 상기 판형 패드부 하면에 마련되며 상기 피봇홈의 길이방향을 중심으로 회전가능하게 상기 피봇홈에 안착되는 피봇부를 구비하는 틸팅패드;및
    상기 틸팅패드의 적어도 일부분을 상기 원형 베이스의 중심을 향하여 지지하는 제1 지지부;
    를 포함하며,
    상기 제1 지지부는, 상기 피봇부의 일단부를 지지할 수 있도록 상기 원형 베이스의 외주면에 결합되며, 상기 틸팅패드를 교체할 수 있도록 상기 원형 베이스와 분리가능한, 틸팅패드 스러스트 베어링.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 원형 베이스 상면에 배치되며 상기 피봇부 양측면 각각을 지지하도록 한 쌍이 마련되어 상기 틸팅패드가 상기 피봇홈으로부터 이탈하는 것을 방지하는 제2 지지부;를 포함하는, 틸팅패드 스러스트 베어링.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 피봇부는,
    상기 판형 패드부 하면으로부터 미리 정한 폭으로 돌출되어 있는 돌출부; 및
    외주면의 적어도 일부분이 상기 피봇홈의 곡률에 대응되며, 상기 돌출부가 삽입될 수 있는 삽입홈이 형성되어 있는 틸팅축;
    을 포함하는, 틸팅패드 스러스트 베어링.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 피봇부의 양단부에는 길이방향을 따라 돌출연장되어 있는 피봇핀이 마련되어 있으며,
    상기 원형 베이스의 중심에 인접하는 상기 피봇홈의 단부 및 상기 제1 지지부 내측면 각각에는 상기 피봇핀이 삽입될 수 있는 핀홈이 형성되어 있는, 틸팅패드 스러스트 베어링.
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