KR102456964B1 - 스러스트 베어링 및 리테이너 - Google Patents

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데틀레프 해머슈미트
마티아스 루쉬
마르코 브라게
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에스케이에프 마린 게엠베하
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Abstract

본 발명은 회전 몸체에 작용하는 축방향 하중을 지지하기 위한 스러스트 베어링(1)에 관한 것으로서, 상기 스러스트 베어링(1)은 스러스트 피스(8)를 수용하기 위한 2개의 리테이너(10)를 가지며, 각각의 리테이너(10)는 정지 상태로 배열시키기 위한 위치 섹션(14) 및 복수의 스러스트 피스(8) 중 하나 이상에 작용하는 하중 한계를 초과하는 경우에 축방향-탄성 변형을 위한 스프링-링 섹션(12)을 가지되, 스프링-링 섹션(12)과 각각의 뒷쪽 하우징 섹션(32) 사이에 스프링 간격(38)이 형성된다. 또한, 본 발명은 이러한 스러스트 베어링을 위한 리테이너에 관한 것이다.

Description

스러스트 베어링 및 리테이너{AXIAL BEARING AND RETAINER}
본 발명은, 본 발명의 청구항 제1항에 따라 회전 몸체에 작용하는 축방향 하중을 지지하기 위한 스러스트 베어링, 뿐만 아니라 본 발명의 청구항 제10항에 따라 스러스트 베어링 내에 복수의 스러스트 피스를 보유하기 위한 리테이너에 관한 것이다.
이러한 축베어링(axial bearing) 또는 스러스트 베어링(thrust bearing)은 예를 들어 프로펠러 샤프트를 지지하기 위한 선박(watercraft)에 사용된다. 제작 상의 허용오차(manufacturing tolerance), 조립 허용오차(assembly tolerance), 정적 및 동적 샤프트 변형 등에 의해 야기되기 때문에, 스러스트 샤프트 축과 스러스트-베어링-하우징 축 사이에는 각차이(angular difference)가 발생할 수 있다. 이러한 각차이의 크기에 따라, 2개의 축 간의 각차이는 축방향 하중을 스러스트 베어링의 압력 피스(pressure piece) 또는 개별 스러스트 피스(thrust piece) 상에 불균일하게 분배하게 된다(uneven distribution). 축방향으로 하중이 불균일하게 분배됨으로써 큰 하중을 받는 스러스트 피스에는 증가된 열하중(thermal load)이 제공되며 종종 추가적으로 마모가 발생하는데, 이는 유체역학적 윤활(hydrodynamic lubricating)로 인해 슬라이딩 표면과 샤프트 쪽 스러스트 칼라 사이에 충분한 윤활 필름(lubricant film)이 구현될 수 없기 때문이다.
축방향 하중을 지지하기 위한 스러스트 베어링은 DD 209 016 A1에 공지되어 있는데, 상기 스러스트 베어링은 베어링 하우징 내에서 회전 가능하게 지지되는 스러스트 샤프트를 가지며, 상기 스러스트 샤프트는 회전 몸체와 결합되고 하나 이상의 스러스트 칼라를 포함한다. 또한, 스러스트 베어링은 복수의 스러스트 피스를 포함하며, 복수의 스러스트 피스는 각각 하나 이상의 스러스트 칼라와 슬라이딩 접촉하기 위한 전방 슬라이딩 표면을 가진다. 베어링 하우징 축과 스러스트 샤프트 축 사이의 각차이를 상쇄하기(compensate) 위하여, 스러스트 피스는 축방향 유압 실린더 상의 압력 플레이트(pressure plate)를 통해 뒷쪽에서 지지된다. 유압 실린더는 링 라인(ring line)에 의해 서로 유체 연결되며(fluidly connected), 베어링 변화(bearing change)로 인하여, 다른 스러스트 피스에 비해 한 스러스트 피스에 너무 과도한 하중(overload)과 너무 적은 하중(underload)이 제공되면, 상기 링 라인을 통해 유압 하중 밸런싱(hydraulic load balancing)이 구현되며 그에 따라 모든 스러스트 피스의 축방향 위치가 조절된다. 하지만, 이러한 유압 실린더와 링 라인은 장치 기술 및 제작 기술 측면에서 값비싸고, 누출(leakage)되기가 쉽고, 수리-보수가 많이 요구된다. 특히, 이러한 누출은 스러스트 베어링이 완전히 고장나게 할 수 있다.
DE 10 2008 037 677 A1에 기술되어 있는 스러스트 베어링에서도, 스러스트 피스는 유압 실린더 상에서 뒷쪽에 지지된다. DD 209 016 A1에 도시된 스러스트 베어링에 비해, 스러스트 피스는 2-부분으로 구현될 수 있는데, 전방 슬라이딩 표면을 형성하는 스러스트-피스 헤드(head)는 접시 스프링 와셔(Belleville washer)를 통해 스러스트-피스 풋(foot) 상에서 지지된다. 하지만, 장치 기술 및 제작 기술 측면에서 볼 때, 이러한 스러스트 베어링은 위에 기술된 DD 209 016 A1에 따른 스러스트 베어링보다 훨씬 더 복잡하다.
추가적인 선행 기술은 예를 들어 DE 3326415 A1, US 8,439,567 B1, KR 100 748 595 B1, US 2013/0182980 A1, WO 81/00898, JP 2000 065047 A, JP S6337818 U, FR 2 333 156 A1 및 GB 221 789에 기술되어 있다.
본 발명의 목적은, 회전 몸체(rotating body)에 작용하는 축방향 하중을 지지하여, 장치 기술 및 제작 기술의 측면에서 낮은 비용으로, 높은 작업 안정성을 구현하고 균일한 하중 분배를 가능하게 하기 위한 스러스트 베어링을 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 이러한 스러스트 베어링 내에 복수의 스러스트 피스를 보유하기 위한 리테이너(retainer)를 제공하는 데 있다.
상기 목적은 청구항 제1항의 특징을 가진 스러스트 베어링과 청구항 제10항의 특징을 가진 리테이너에 의해 구현된다.
본 발명에는, 회전 몸체에 작용하는 축방향 하중을 지지하기 위한 스러스트 베어링이 제공되는데, 상기 스러스트 베어링은 베어링 하우징(bearing housing) 내에서 회전 가능하게 지지되는(rotatably supported) 스러스트 샤프트를 포함하되, 상기 스러스트 샤프트는 회전 몸체와 결합되고 하나 이상의 스러스트 칼라를 포함한다. 또한, 스러스트 베어링은 복수의 스러스트 피스를 포함하되, 상기 복수의 스러스트 피스는 각각 하나 이상의 스러스트 칼라와 슬라이딩 접촉하기 위한 전방 슬라이딩 표면을 가지며 스러스트 칼라의 양쪽에 배열된 2개의 스러스트-피스 링 조립체를 형성한다. 스러스트 베어링은 스러스트-피스 링 조립체를 보유하기 위한 2개의 리테이너를 포함한다. 본 발명에 따르면, 각각의 리테이너는 정지 상태로 배열시키기 위한 위치 섹션 및 복수의 스러스트 피스 중 하나 이상에 작용하는 하중 한계(load limit)를 초과하는 경우에 축방향-탄성 변형을 위한 스프링-링 섹션을 가지되, 상기 스프링-링 섹션과 각각의 뒷쪽 하우징 섹션 사이에 스프링 간격(spring gap)이 형성되며, 스러스트 샤프트의 세로축에 대해, 스프링-링 섹션들은 반경 방향으로 외부를 향해 배열되고 위치 섹션들은 반경 방향으로 내부를 향해 배열되며, 및/또는 스프링-링 섹션은 외주 방향으로 서로 인접하게 배열된 복수의 스프링-링 세그먼트를 포함하고, 스프링-링 세그먼트를 형성하기 위하여, 반경방향 절단부가 스프링-링 섹션 내에 삽입된다.
본 발명에 따르면, 스러스트 피스를 탄성적으로 보유함으로써(resilient retaining) 복수의 스러스트 피스 상에 균일한 하중 분배가 구현된다. 큰 하중을 받는(highly loaded) 스러스트 피스는 큰 축방향 힘을 탄성의 스러스트-피스 리테이너에 전달하는데, 스러스트 피스는 리테이너 상에서 스프링 특성 곡선(spring characteristic curve)에 상응하는 축방향으로 더 크게 스프링 운동(spring travel)을 구현한다. 작은 하중을 받는(lightly loaded) 스러스트 피스에 의해서는 그에 상응하게 작은 스프링 운동이 구현된다. 스러스트 피스들 간의 하중 밸런싱(load balancing)과 스러스트 피스의 탄성 보유를 한 구성요소(component) 안에 조합하기 때문에, 스러스트-베어링-샤프트 축과 베어링-하우징 축 사이에 각차이가 존재한다 하더라도, 탄성의 스러스트-피스 리테이너, 축베어링 또는 스러스트 베어링의 단순한 구성 및 보다 안정적인 작동이 구현된다. 두 축 사이의 각편차(angular deviation)를 없애기 위해 본 발명의 스러스트 베어링을 정렬할 필요가 없다. 달리 말하면, 본 발명의 해결책으로 인해, 스러스트-베어링 설비에서 필요한 재가공(rework) 또는 정렬 작업(alignment work) 없이도 장치 기술과 제작 기술 측면에서 비용이 저렴하게, 복수의 스러스트 피스에 구현되는 하중 분배가 개선된다. 따라서, 스러스트 베어링 상에 열하중이 구현되고, 스러스트 피스가 과도하게 마모되는 것이 방지되며, 스러스트 베어링이 고장나는 것이 방지되고, 따라서 높은 작업 안정성이 보장된다. 스러스트 샤프트는 양쪽에 배열된 2개의 스러스트-피스 링 조립체를 포함하는 스러스트 칼라를 가질 수 있다. 대안으로, 하지만, 이에만 제한적이지는 않고서, 스러스트 샤프트는 2개의 스러스트 칼라를 포함하는데, 스러스트-피스 링 조립체는 각각의 스러스트 칼라와 연결되고, 상기 스러스트-피스 링 조립체는 뒷쪽의 스러스트 칼라 사이에서 서로를 향해 배열되거나 외부의 스러스트 칼라에서 서로에 대해 앞쪽에 배열된다.
스프링-링 세그먼트를 형성하기 위해 스프링-링 섹션 내에 삽입된 절단부들은 내부 베이스로부터 반경 방향으로 외부를 향해 연장되고 전체의 반경방향 연장부(radial extension)에 걸쳐 축방향으로 개방된다. 바람직하게는 절단부들은 주변 방향으로 이러한 연장부를 가지거나 간격(gap)을 형성하는 폭을 가지는데, 이러한 간격에 의해 각각의 인접한 스프링-링 세그먼트가 서로로부터 이격되어 위치된다. 따라서, 스프링-링 세그먼트는 서로 간섭(interference)되지 않고 탄성 변형될 수 있다. 대안으로 절단부들은, 변형이 되는 경우에, 스프링-링 세그먼트가 가로 방향으로(laterally) 지지되거나 안내될 수 있는 폭을 가진다. 스프링-링 세그먼트의 형상(configuration)으로 인해 더 큰 스프링 효과(spring effect)가 가능하며 그에 따라 스프링-링 세그먼트가 외주에 걸쳐 밀폐된(closed) 것보다 하중 분배로부터 더 민감하게 된다.
스프링-링 세그먼트는 상이한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 스프링-링 세그먼트는 변형 방향(deforming direction)으로 상이한 두께 또는 연장부를 가질 수 있다. 여기서, 변형 방향은 스러스트 샤프트의 축방향이다. 그 외에도 또는 대안으로, 스프링-링 세그먼트를 형성하기 위한 절단부는 반경 방향으로 상이한 길이 또는 연장부를 가질 수 있다. 개별 스프링-링 세그먼트의 상이한 형태들로 인해, 각각의 스프링-링 세그먼트에는 개별 스프링 특성(spring characteristic)이 제공될 수 있으며, 그에 따라 하중 분배는 예를 들어, 샤프트 굽힘 라인(shaft bend line) 등에 꼭 맞을 수 있다(adapted). 이와 비슷하게, 변환 영역(transition region)을 변형-섹션 또는 스프링-섹션으로서 형성하고 스프링-링 세그먼트를 개별적으로 조절하기 위하여, 위치 섹션으로부터 스프링-링 세그먼트로의 변환 영역에서, 예를 들어, 가로 방향으로 제한된 형태로(form of lateral constrictions), 두께를 감소시키거나 및/또는 폭을 감소시키는 것도 고려할 수 있다. 두께 감소는, 제작 기술 측면에서, 예를 들어, 스프링-링 섹션에서 뒷쪽에 삽입된 환형 홈(annular groove)에 의해 구현될 수 있다.
각각의 스프링-링 세그먼트가 스러스트 피스를 보유하는 것이 특히 바람직하다. 각각의 스러스트 피스는 단일의 스프링 효과로 연계되는데, 이러한 스프링 효과는 추가적으로 하중 분배를 균등화하는 효과가 있다.
스프링-링 섹션의 최대 변형을 제한하기 위하여, 스프링-링 섹션들로부터 뒷쪽에 보이는 하우징 섹션들은 각각 스프링-링 섹션을 위한 축방향 한계(axial limit)를 형성할 수 있다. 스프링-링 섹션들은 특정의 탄성 변형으로부터 시작하여 소성 변형(plastic deformation)이 되고, 따라서 스프링-링 섹션이 파손되는 것이 방지된다. 하우징 섹션과 스프링-링 세그먼트 간의 상이한 스프링-간격 두께 때문에, 스프링-링 세그먼트의 탄력성(resilience)은, 예를 들어, 샤프트 굽힘 라인 등에 꼭 맞을 수도 있다.
한 대표적인 실시예에서, 스러스트 피스는 리테이너의 스프링-링 쪽 단부 홈에 삽입되고 핀(pin)에 의해 스프링-링 쪽 단부 홈에서 자체 회전(self-rotating)되지 못하도록 고정된다. 스러스트 피스의 이러한 리테이닝 시스템은 제작 기술의 측면에서 쉽게 형성될 수 있다. 이러한 핀들은 원형의 횡단면을 가지는 것이 바람직하며 따라서 부분들이 추후에 스러스트 피스에 연결될 수 있기 때문에 제작 기술의 측면에서 효율적으로 제작될 수 있다. 자체 회전을 방지하기 위하여, 스러스트 피스는 각각 하나 이상의 추가적인 핀 또는 핀-형태의 요소를 가질 수 있는데, 이러한 핀 또는 핀-형태의 요소는 스러스트 피스가 자체 회전되는 경우에 단부-홈 벽 내에 배열된다. 대안으로, 세로축에 대해 스러스트 피스가 자체 회전되지 못하도록 회전 고정시키는 것은 상응하는 핀 형태에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 핀은 타원형의 횡단면 또는 각도를 이룬 횡단면을 가질 수 있다.
스러스트 피스가 단부 홈 내부 또는 단부 홈을 따라 움직이는 것을 방지하기 위하여, 하나 이상의 스러스트 피스는 스러스트 칼라로 고정시키기 위한 고정 요소(fixing element)를 가질 수 있다. 조립 동안 바람직하게는 고정 요소를 포함하는 스러스트 피스가 단부 홈에 삽입된다.
스러스트 피스를 단부 홈에 삽입하기 위하여, 단부 홈은 반경방향 개구(radial opening)를 가질 수 있다. 그 뒤, 스러스트 피스는 반경방향 개구에 스레드결합되며 단부 홈 내부에서 외주 방향으로 이동된다. 따라서, 스러스트 샤프트가 이미 하부 베어링-하우징 쉘(bearing-housing shell)로 내려갔을 때에만 스러스트 피스를 장착할 수 있다.
위치 섹션은 각각 베어링 하우징의 축방향 리세스(axial recess)에 잠기는(immerse) 뒷쪽의 허브(hub)-타입의 돌출부인 것이 바람직하다. 이러한 위치 섹션 및 리세스들은 용이하게 제작될 수 있으며 베어링 하우징 내에 또는 상에 안정적이면서도 신뢰성있게 위치될 수 있다.
스러스트 베어링 및 특히 리테이너의 조립은 리테이너가 적어도 2개의 링 호(ring arc)로 나뉠 때(divided) 단순하게 될 수 있다. 따라서, 리테이너는 스러스트 샤프트 주위에 반경 방향으로 위치될 수 있으며 축방향으로는 스러스트 샤프트 상에서 밀릴 필요가 없다. 리테이너가 2개의 링 호로 나뉘는 것 외에도, 리테이너를 3개, 4개, 또는 그보다 더 많은 링 호로 나누는 것도 고려할 수 있다.
본 발명에서는, 스러스트 베어링 내에 복수의 스러스트 피스를 보유하기 위한 리테이너가 제공되는데, 상기 리테이너는 스러스트 베어링 내에 정지 상태로 배열시키기 위한 위치 섹션 및 복수의 스러스트 피스 중 하나 이상에 작용하는 하중 한계(load limit)를 초과하는 경우에 축방향-탄성 변형을 위한 스프링-링 섹션을 가지며, 스러스트 샤프트의 세로축에 대해, 스프링-링 섹션들은 반경 방향으로 외부를 향해 배열되고 위치 섹션들은 반경 방향으로 내부를 향해 배열되며, 및/또는 스프링-링 섹션은 외주 방향으로 서로 인접하게 배열된 복수의 스프링-링 세그먼트를 포함하고, 스프링-링 세그먼트를 형성하기 위하여, 반경방향 절단부가 스프링-링 섹션 내에 삽입된다. 장치 기술 및 제작 기술의 측면에서 매우 견고하면서도 저렴한 비용으로, 이러한 리테이너는 스러스트 피스에 작용하는 하중을 안정적으로 균등하게 분배할 수 있게 한다. 리테이너는 금속 또는 금속 합금으로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 그 외의 다른 바람직한 대표 실시예들은 종속항들의 주제가 된다.
하기에서, 본 발명의 바람직한 한 대표 실시예가 첨부도면들을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 스러스트 베어링의 스러스트-피스 링 조립체의 한 영역을 도시한 투시도,
도 2는 스러스트-피스 링 조립체의 영역에서 본 발명의 스러스트 베어링을 따라 절단한 세로 단면도,
도 3은 도 1 및 2에 도시된 스러스트-피스 링 조립체를 상세하게 도시한 도면.
도 1에 따르면, 회전 몸체에 작용하는 축방향 하중을 지지하기 위하여, 본 발명의 스러스트 베어링(1)이 회전 몸체와 결합하기 위해 스러스트 샤프트(2)를 가진다. 회전 몸체는 도 1에 도시되지 않는다. 이와 마찬가지로, 베어링 하우징도 도시되지는 않았지만, 스러스트 샤프트(2)는 세로축(3) 주위로 회전 가능하게 지지된다.
스러스트 베어링(1)은, 예를 들어, 선박의 프로펠러 샤프트로서 프로펠러의 추력(thrust force)을 지지한다. 스러스트 샤프트(2)는 단부(end) 쪽에 결합되며 프로펠러 샤프트 및 구동 샤프트와 정렬된다(aligned). 터빈, 송풍기(blower), 커터 준설기(cutter dredger), 및, 예를 들어, 원심 펌프들도 적용분야이다. 스러스트 샤프트(2)는 스러스트 샤프트(2)와 함께 회전되도록 연결되거나 일체형으로 구성된 스러스트 칼라(4) 및 상기 스러스트 칼라(4)의 양쪽에 배열된 2개의 스러스트-피스 링 조립체(6)를 가지며, 도 1에서는, 명확성을 위해, 2개의 스러스트-피스 링 조립체(6) 중 오직 좌측 스러스트-피스 링 조립체(6)만이 도시된다.
이제부터, 도 1에 도시된 좌측 스러스트-피스 링 조립체(6)에 대해 기술될 것이다. 도시되지 않은 우측 스러스트-피스 링 조립체는 정확히 동일하게 형성되며, 따라서 밑에 기술되는 내용은 우측 스러스트-피스 링 조립체에도 적용된다.
스러스트-피스 링 조립체(6)는 복수의 스러스트 피스(8)와 상기 스러스트 피스(8)를 보유하기(retaining) 위한 링-타입의 리테이너(1)를 가진다. 리테이너(10) 자체는 스프링-링 섹션 또는 스러스트 샤프트(2)의 세로축(3)에 대해 반경 방향으로 외부에 위치된 스프링 링(12) 및 반경 방향으로 내부에 위치된 섹션 또는 허브(14)를 가진다. 스러스트 피스(8)는 리테이너(12)의 외주 방향으로 서로 인접하게 위치되며, 스프링 링(12)의 영역에서는, 리테이너(10)와 스러스트 칼라(4) 사이에 배열된다.
도 2에 도시된 바에 따르면, 스러스트 피스(8)는 각각 스러스트 칼라(4)를 따라 슬라이딩 이동되는 전방 슬라이딩 표면(18)을 포함하는 플레이트-형태 몸체(16)를 가진다. 그 외에도, 스러스트 피스(8)는 각각 리테이너(10) 상에 위치시키기 위한 핀(20)을 가지되, 핀(20)은 그로부터 중앙 방향으로 뒷쪽으로 연장된다.
스러스트 피스(8)를 보유하거나 핀(20)을 수용하기 위하여, 리테이너(10)는 스프링 링(12)에 단부 홈(22)을 가지며, 단부 홈(22)의 축방향 연장부(axial extension) 또는 깊이는 핀(20)이 단부 홈 베이스(24) 상에서 단부 쪽과 접하도록 설정되고 플레이트-형태 몸체(16)가 리테이너(10)의 전방 표면(28)으로부터 뒷쪽(26)과 이격되도록 설정되는데, 상기 전방 표면(28)은 단부 홈(22)을 수용한다. 리테이너의 단부 홈(22)은 링을 형성하고 직사각형의 횡단면을 가진다(도 3 참조). 단부 홈(22)은 도시되지 않은 반경방향 개구(radial opening)를 통해 리테이너(10) 또는 스프링 링(12)의 외주(30)에 대해 개방된다. 반경방향 개구는 스러스트 피스(8)가 단부 홈(22)에 제공되고 핀(20)과 스레드결합될 수 있도록(threaded) 형성된다.
바람직하게는, 플레이트-형태 몸체(16)와 핀들은 원형의 횡단면을 가지며, 플레이트-형태 몸체의 직경은 삽입된 상태에서 스러스트 피스(8)가 가로방향으로 접촉되도록(laterally contact) 선택된다(도 3 참조). 핀 직경은 스러스트 피스가 단부 홈(22)에서 틈에 꽉 껴서(clearance-restricted manner) 안내되기 때문에(guided) 스러스트 피스가 반경 방향으로 약간의 운동을 수행할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 상기 틈(clearance)은 스러스트 피스(8)가 단부 홈(22) 내에 삽입되는 것을 용이하게 한다.
스러스트 피스(8)는 도시되지는 않았지만 예를 들어 핀(20)에 대해 배열된 평행 핀과 같은 회전 로크(rotation lock)를 가지는데, 이러한 회전 로크를 사용하면 축방향 축(29) 주위로 자체 회전되는 것이 방지된다. 스러스트 피스(8)는 단부 홈(22) 내에 마지막으로 장착되거나 마지막으로 삽입되며, 도시되지는 않았지만, 스러스트 피스(8)가 단부 홈(22)에서 이동하는 것을 방지하기 위하여 스러스트 피스(8)를 단부 홈(22)에 고정시키기 위한 고정 요소(fixing element)를 가진다. 이러한 회전 로크는, 또한, 억지 끼워맞춤(interference fit) 방식으로 각각의 리테이너(10) 또는 로크의 상응하는 고정 홈(securing groove)에 결합되는 핀 또는 핀-타입의 요소로 구성될 수 있다.
위치 섹션(14)은 뒷쪽 허브로서 구성되며, 베어링 하우징의 섹션(32)의 반경 방향으로 내부의 축방향 리세스(31) 내에 제공된다. 리세스(31)의 축방향 연장부 또는 깊이는 위치 섹션 또는 허브(14)가 리세스 베이스(33) 상에서 단부 쪽에 접하며 축방향 스프링 간격(38)이 스프링 링(12)의 뒷쪽(34)과 맞은편에 있는 하우징-링 표면(36) 사이에 형성되도록 구성된다. 바람직하게는, 점선으로 표시된 것과 같이, 리테이너(10)는 위치 섹션(14)의 영역에서 하우징 섹션(32)에 조여진다(screwed). 베어링 하우징에 위치된 윤활유가 리세스 베이스(33)에 침투하는 것을 방지하기 위하여, 밀봉 링(40)이 허브(14)의 외주 홈에 삽입되는데, 상기 밀봉 링(40)은 하우징 섹션(32)의 맞은편 내측 외주 표면(42)과 밀봉되어 접한다(sealingly abut).
스프링 간격(38)은 축방향의 링 간격으로서, 상기 대표적인 실시예에서는, 내부로부터 외부로 웨지-형태로 확대되거나 내부로부터 외부로 반경 방향으로 개방된다.
도 3에 도시된 것과 같이, 스프링 링은 내부로부터 외부로 반경 방향으로 연장되는 복수의 반경방향 절단부(44)를 가진다. 리테이너(10) 내의 모든 절단부들 중, 명확성을 위해, 오직 하나의 절단부(44)만 도시된다.
절단부(44)는 반경 방향으로 내부로는 밀폐되고 스프링 링(12)의 외주(30)로는 개방된다. 각각의 절단부(44)는 반경 방향으로부터 내부를 향해 배열된 베이스(48)를 가지되, 상기 베이스(48)는 가상의 원(virtual circle) 위에서 나머지 절단된 베이스(48)와 함께 위치되며, 상기 가상의 원은 위치 섹션(14)으로부터 스프링 링(12)으로 변경되는 변환 영역(transition region)에 위치된다(도 2 참조). 노치 효과(notch effect)를 피하기 위하여 절단된 베이스(48)는 둥글게 형성된다. 상기 실시예에서, 복수의 동일하게 커다란 스프링 링 세그먼트(50)는 절단부(44)에 의해 형성되는데, 각각의 스프링-링 세그먼트(50)는 스러스트 피스(8)를 수용하는 것이 바람직하다. 명확성을 위해, 리테이너(10)의 모든 스프링 링 세그먼트들에 대해 오직 하나의 스프링 링 세그먼트(50)만이 도시된다. 적어도 복수의 스러스트 피스(8)에 작용하는 하중 한계(load limit)를 초과하는 경우, 각각의 스프링-링 세그먼트(50)는 축방향-탄성 변형을 수행하며, 이때 스러스트 샤프트(2)에 작용하는 축방향 하중 분배 효과는 동일하게 된다.
조립을 간단하게 하기 위하여, 도시된 리테이너는 2개 이상의 링 호(52, 54)로 나뉜다. 링 호(52, 54)는 각각 180°에 걸쳐있는(span) 2개의 링 절반부(ring halve)이다. 이 링 절반부들을 조립된 상태로 정렬하기 위하여, 링 절반부들은 그들의 분리 평면(56) 또는 분리 표면 영역에 도시되지는 않았지만 상응하는 외주쪽 센터링 요소(centering element)를 포함할 수 있다.
작동 시에, 스러스트 샤프트(2)는 회전을 시작하며(set into), 스러스트-피스 링 조립체(6)는 정지된 상태로 베어링 하우징 내에 지지된다. 스러스트 칼라(4)는 스러스트 피스(8)의 슬라이딩 표면(18)을 따라 슬라이딩 이동되며, 회전 운동을 할 때 각각 베어링 하우징(32)에 위치된 오일 배쓰(oil bath) 내에 적어도 부분적으로 잠긴다(immerse). 이때, 윤활 필름(lubricant film)이 각각의 슬라이딩 표면(18) 상에 형성되며, 그 결과, 스러스트 피스(8)와 스러스트 칼라(4) 사이의 마찰이 최소화되며 슬라이딩 표면(18)도 냉각된다. 정상적으로 로딩된 상태(normally loaded state)에서 또는 스러스트 샤프트(2)의 세로축이 베어링 하우징 축에 대해 동축으로 배열될 때, 스프링 링 세그먼트(50)들은 똑같거나 또는 실질적으로 똑같은 방향으로 배열된다.
하지만, 축들 간의 각차이(angular difference)로 인해 하중 한계를 초과하는 경우, 축방향 하중이 스러스트 피스(8)에 동일하지 않게 분배되면, 스프링 링(12) 또는 그들의 스프링-링 세그먼트(50)의 축방향-탄성 변형이 구현된다. 큰 하중을 받는 스러스트 피스(8)는 큰 축방향 힘을 전달하며, 스러스트 피스(8)는 스프링 특정 곡선(characteristic curve)에 상응하는 축방향으로 큰 스프링 운동(spring travel)을 구현한다. 작은 하중을 받는 스러스트 피스(8)에 의해서는 그에 상응하게 작은 스프링 운동이 구현된다. 이러한 스프링-링 세그먼트(50)의 상이한 하중에 따른 변형은 축방향 하중이 복수의 스러스트 피스(8)에 보다 더 균일하게 분배될 수 있게 한다. 또한, 스프링 링 세그먼트(50)의 스프링 특성 곡선은 윤활 필름이 확실하게 형성될 수 있도록 구성된다.
스프링-링 세그먼트(50)의 최대 축방향-탄성 변형은 뒤쪽(34)에 의해 각각의 맞은편 하우징-링 표면(36)으로 형성된 뒷쪽에 의해 제한되며, 스프링-링 세그먼트(50)가 소성 변형(plastic deformation)되고 이에 따라 리테이너(10)가 파손되는 것이 방지된다. 개별 스프링-링 세그먼트(50)의 상이한 형상으로 인해, 예를 들어, 절단부(44)의 상이한 두께 또는 길이로 인해, 각각의 스프링-링 세그먼트(50)는 개별의 스프링 특성값(characteristic value)을 제공할 수 있으며, 따라서, 예를 들어, 샤프트 굽힘 라인(bend line) 등에 꼭 맞을 수 있다(adapted). 대안으로 및/또는 그 외에도, 스프링-링 세그먼트(50)의 탄력성(resilience)은, 예를 들어, 하우징 링 표면(36)과 스프링 링 세그먼트(50) 사이의 상이한 스프링 간격 폭들에 의해 샤프트 굽힘 라인에 꼭 맞을 수도 있다.
회전 몸체에 작용하는 축방향 하중을 지지하기 위해 스러스트 베어링이 기술되었는데, 스러스트 베어링은 스러스트 피스를 수용하기 위해 링 리셉터클(ring receptacle)을 포함하되, 상기 링 리셉터클은 각각 정지 위치에 배열하기 위한 위치 섹션 및 적어도 복수의 스러스트 피스에 작용하는 하중 한계를 초과하는 경우 축방향-탄성 변형을 위한 스프링-링 섹션을 가지며, 스프링-링 섹션 및 각각 한 뒤쪽 하우징 섹션 사이에 스프링 간격이 형성될 뿐만 아니라 이러한 스러스트 베어링을 위한 리테이너를 포함한다.
1 : 스러스트 베어링 2 : 스러스트 샤프트
3 : 세로축 4 : 스러스트 칼라
6 : 스러스트-피스 링 조립체 8 : 스러스트 피스
10 : 리테이너 12 : 스프링-링 섹션/스프링 링
16 : 플레이트-형태 몸체 18 : 슬라이딩 표면
20 : 핀 22 : 단부 홈
24 : 단부-홈 베이스 26 : 뒷쪽
28 : 전방 표면 29 : 축방향 축
30 : 외주 31 : 축방향 리세스
32 : 섹션/하우징 섹션 33 : 리세스 베이스
34 : 뒷쪽 36 : 하우징-링 표면
38 : 스프링 간격/축방향 간격 39 : 라인
40 : 밀봉 링 42 : 내측 외주 표면
44 : 절단부 48 : 베이스
50 : 스프링-링 세그먼트 52 : 링 호
54 : 링 호 56 : 분리 평면

Claims (11)

  1. 회전 몸체에 작용하는 축방향 하중을 지지하기 위한 스러스트 베어링(1)으로서, 상기 스러스트 베어링(1)은 베어링 하우징 내에서 회전 가능하게 지지되는 스러스트 샤프트(2)를 포함하되, 스러스트 샤프트(2)는 회전 몸체와 결합되고 복수의 스러스트 피스(8)를 포함하는 하나 이상의 스러스트 칼라(4)를 가지며, 복수의 스러스트 피스(8)는 각각 하나 이상의 스러스트 칼라(4)와 슬라이딩 접촉하기 위한 전방 슬라이딩 표면(18)을 가지며 스러스트 칼라(4)의 양쪽에 배열된 2개의 스러스트-피스 링 조립체를 형성하고, 각각의 스러스트-피스 링 조립체(6)를 보유하기 위한 2개의 리테이너(10)를 포함하는 스러스트 베어링(1)에 있어서,
    각각의 리테이너(10)는 정지 상태로 배열시키기 위한 위치 섹션(14) 및 스러스트 피스(8) 중 하나 이상에 작용하는 하중 한계를 초과하는 경우에 축방향-탄성 변형을 위한 스프링-링 섹션(12)을 가지되, 스프링-링 섹션(12)과 각각의 뒷쪽 하우징 섹션(32) 사이에 스프링 간격(38)이 형성되고,
    스러스트 샤프트(2)의 세로축(3)에 대해, 스프링-링 섹션(12)들은 반경 방향으로 외부를 향해 배열되고 위치 섹션(14)들은 반경 방향으로 내부를 향해 배열되며, 또는
    스프링-링 섹션(12)은 외주 방향으로 서로 인접하게 배열된 복수의 스프링-링 세그먼트(50)를 포함하고, 스프링-링 세그먼트(50)를 형성하기 위하여, 반경방향 절단부(44)가 스프링-링 섹션(12) 내에 삽입되는 되는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링(1).
  2. 제1항에 있어서, 스프링-링 세그먼트(50)는 상이한 두께를 가지거나 또는 상이한 길이의 스프링-링 세그먼트(50)를 형성하기 위한 절단부(44)를 갖는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링(1).
  3. 제1항에 있어서, 각각의 스프링-링 세그먼트(50)는 스러스트 피스를 보유하는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링(1).
  4. 제1항에 있어서, 뒷쪽 하우징 세그먼트(32)는 각각 스프링-링 섹션(12)을 위한 축방향 한계(axial limit)를 형성하는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링(1).
  5. 제1항에 있어서, 스러스트 피스(8)는 뒷쪽의 스프링-링 쪽 단부 홈(22)에 삽입되고 핀(20)에 의해 스프링-링 쪽 단부 홈(22)에서 자체 회전되지 못하도록 고정되는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링(1).
  6. 제1항에 있어서, 하나 이상의 스러스트 피스(8)는 스러스트 칼라(4)로 고정시키기 위한 고정 요소를 가지는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링(1).
  7. 제5항에 있어서, 단부 홈(22)은 스러스트 피스(8)를 삽입하기 위한 반경방향 개구를 가지는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링(1).
  8. 제1항에 있어서, 위치 섹션(14)은 각각 베어링 하우징의 축방향 리세스(31)에 잠기는 뒷쪽의 허브-타입의 돌출부인 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링(1).
  9. 제1항에 있어서, 리테이너(10)는 적어도 2개의 링 호(52, 54)로 나뉘는 것을 특징으로 하는 스러스트 베어링(1).
  10. 스러스트 베어링(1) 내에 복수의 스러스트 피스(8)를 보유하기 위한 리테이너(10)에 있어서,
    상기 리테이너(10)는 스러스트 베어링(1) 내에 정지 상태로 배열시키기 위한 위치 섹션(14) 및 복수의 스러스트 피스(8) 중 하나 이상에 작용하는 하중 한계를 초과하는 경우에 축방향-탄성 변형을 위한 스프링-링 섹션(12)을 가지며,
    스러스트 샤프트(2)의 세로축(3)에 대해, 스프링-링 섹션(12)들은 반경 방향으로 외부를 향해 배열되고 위치 섹션(14)들은 반경 방향으로 내부를 향해 배열되며, 또는
    스프링-링 섹션(12)은 외주 방향으로 서로 인접하게 배열된 복수의 스프링-링 세그먼트(50)를 포함하고, 스프링-링 세그먼트(50)를 형성하기 위하여, 반경방향 절단부(44)가 스프링-링 섹션(12) 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 리테이너(10).
  11. 삭제
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