KR200153260Y1 - 스러스트 베어링 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스러스트 베어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마찰면(12)에 만곡부(14)를 형성하여 실제 비회전체(2)를 지지하는 부분에 압력을 집중시키게 된다. 따라서 축(1)방향부하에 대한 지지능력을 크게 향상시키고, 또한 내주연 및 외주연의 압력을 상대적으로 낮추므로써 유체마찰면적을 감소시켜 기계적진동을 최소화하고 축방향부하에 대한 지지능력을 향상시키게 된다.

Description

스러스트 베어링

본 고안은 스러스트 베어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속회전하는 회전체와 비회전체사이에 제공되어 비회전체에 유막을 형성하여 유체마찰을 이루며 축방향부하를 지탱하는 스러스트 베어링의 부하지지능력을 향상시킬 수 있는 스러스트 베어링에 관한 것이다.

일반적으로 스러스트 베어링은 축방향부하를 지지하는 것으로서, 이러한 스러스트 베어링은 여러가지 형태가 개발되어 있는데, 예를들면, 볼베어링을 이용하는 것과 메탈베어링을 이용하는 것이 개발되어 있다. 상기 전자의 경우는 리테이너에 의해 원주상으로 지지되는 다수의 볼 양측에 링을 제공하여 이루어지는 것으로 큰 부하용으로 적합하나 주기적인 오일보충을 필요로 하고, 볼의 유동갭을 필요로 하므로 소음 및 진동에 약한 문제를 갖고 있고, 상기 후자의 경우는 주로 다공질형태의 소결합금으로 제작되어 일정량의 오일을 함유하고 있으므로 일정기간 동안 오일보충없이 베어링기능을 수행할 수 있으며, 회전체와 면접촉을 이루게되므로 안정된 회전을 이루게되어 작은 하중체의 축방향부하 지지용으로 주로 사용된다.

또한, 상기 후자의 메탈베어링은 오일을 함유하고 있으므로 일명 함유베어링(Oilless Bearing)이라고 일컫는데, 회전체와의 사이에 유막을 형성하여 회전체와 유체마찰을 이루며 마찰 및 마모를 감소시키고 축방향부하를 지탱하게 된다.

이하에서 스러스트 베어링이라 함은 메탈베어링을 의미한다.

제1도 및 제2도를 참고하여 종래의 스러스트 베어링의 일례가 도시되어 있다. 이에 따르면 축(1)에 고정되는 축공(11)을 갖으며 적어도 어느 일면에 마찰면(12)을 갖는 스러스트 베어링(10)이 도시된다. 마찰면(12)은 정도높은 평면형태로 이루어지며 마찰면(12)상에 오일이 공급되어 회전체와의 사이에 유막을 형성하게 된다. 또한 제1도와 같이 마찰면(12)에 소정 형태의 헤링본그루브(13)를 형성하여 회전시 오일을 마찰면(12)의 중심으로 유도시켜 내경단과 외경단으로부터 그들사이의 중간지점으로 향할수록 압력이 커지도록하여 부하지지력을 향상시킬 수 있도록 구성된다.

그러나 상기와 같은 구성을 갖는 스러스트 베어링은 마찰면이 평면형태를 이루고 있으므로 상대적으로 지지능력이 떨어지는 문제를 갖고 있었다.

즉, 유체마찰을 이루는 마찰면(12)상에 헤링본그루브(13)를 형성하여 마찰면(12)의 중심부상에 상대적으로 높은 유압이 발생하여 지지력을 향상시키고 있으나, 이는 스러스트 베어링(10) 회전시 오일이 헤링본그루브(13)를 따라 내측으로 이동하는 것에 의해 얻어지는 것으로 그 효과가 크지 않으며, 특히, 내주연부와 외주연부에 발생하는 지지력과 중심부에 발생하는 지지력의 차이가 크지 않으므로 오히려 마찰면(12)의 증가를 초래하여 기계적진동 및 축(1)방향부하 지탱의 안정성을 저하시키는 문제를 갖고 있었다.

이에, 본 고안은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 내주연부 및 외주연부에 대한 중심부의 지지력 차이를 크게하여 기계적 진동의 감소 및 축방향부하 지지능력을 향상시킬 수 있는 스러스트 베어링을 제공함에 있다.

제1도는 종래의 스러스트 베어링의 구성을 보인 평면도.

제2도는 종래의 스러스트 베어링의 구성을 보인 정면도.

제3도는 본 고안에 따른 스러스트 베어링의 구성을 보인 정면도.

제4도는 본 고안에 따른 스러스트 베어링의 작용을 설명하기 위한 예시도.

제5도는 종래기술과 본 고안에 따른 스러스트 베어링의 압력변화곡선을 비교하는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 축 2 : 비회전체

10 : 스러스트 베어링 11 : 축공

12 : 마찰면 13 : 헤링본그루브

14 : 만곡부

본 고안의 목적은 회전체와 비회전체 사이에 개재되어 회전체와 접하는 마찰면을 갖는 스러스트 베어링을 구성함에 있어서, 상기 마찰면에 중앙부가 상부로 돌출되도록 만곡부를 구성하여 달성될 수 있다.

이하, 본 고안에 따른 스러스트 베어링의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.(종래와 동일한 구성은 그 도시를 생략하며 부호는 동일하게 설명한다.)

제3도는 본 고안에 따른 스러스트 베어링(10)의 바람직한 실시예의 구성이 도시되어 있는데, 이에 따르면 마찰면(12)상에 헤링본그루브(13)가 형성되어 있는 스러스트 베어링(10)이 구비되어 있다.

본 고안은 상기 마찰면(12)이 상부로 돌출되는 만곡부(14)가 형성된다. 이 만곡부(14)는 내주연과 외주연으로부터 그들의 중심부를 향하여 상부로 돌출되는 것으로, 바람직하게는 만곡부(14)의 최상부가 상기 헤링본그루브(13)의 압력최고점과 동일한 위치에 형성함이 좋다. 이때 헤링본그루브(13)는 상기 마찰면(12)을 따라 곡선형으로 형성된다.

본 고안에 따르면 상기 만곡부(14)는 도면상 다소 과장되게 표현되어 있으나 실제 그 만곡부(14)의 곡률반경은 매우 큰 것으로 예컨대, 만곡부(14)의 최저부와 최고부의 높이차이는 미크론()단위인 것으로 이해되어야 한다.

제4도에는 본 고안에 따른 스러스트 베어링(10)의 실시상태의 일례가 도시되어 있는데, 도시한 바와 같이 회전하는 축(1)상에 스러스트 베어링(10)이 고정되고, 스러스트 베어링(10)의 마찰면(12)에 비회전체(2)가 위치한다. 이때 비회전체(2)는 소정의 압력을 유지하며 마찰면(12)측으로 가압되는 상태를 유지한다. 이러한 상태에서 축(1)이 회전을 이루게 되면 스러스트 베어링(10)이 축(1)과 함께 회전을 이루며 상기 비회전체(2)와 유체마찰을 이루게 된다. 이때 마찰면(12)상의 오일은 헤링본그루브(13)를 따라 중심부, 즉 만곡부(14)의 마루부분으로 이동하게 된다.

또한, 헤링본그루브(13)는 그 형상의 특성상 외측에서 내측으로 협소해지는 형상이므로 외측에 위치한 오일이 마루부분으로 이동될 때에 더욱 높은 압력을 발생시키게 된다.

상술하면, 스러스트 베어링(10)의 윗면은 대략 만곡형상이므로 스러스트 베어링(10)이 고속회전되며, 스러스트 베어링(10)의 윗면에 위치된 오일은 만곡부(14)의 마루부분으로 이동되고, 이렇게 마루부분으로 이동되는 오일은 결국 비회전체(2)를 밀쳐내는 기능을 하게 되며, 이러한 오일의 집중현상에 의해 축(1)방향부하에 대한 지지력을 향상시키게 되는 것이다.

제5도에는 종래의 평면형태의 마찰면(12)을 갖는 스러스트 베어링(10)과 본 고안에 따라 만곡부(14)를 갖는 스러스트 베어링(10)의 내주연 및 외주연 그리고 중심부의 압력변화상태를 비교하는 그래프가 도시되어 있다. 이에 따르면, 본 고안의 내주연부 및 외주연부의 압력 P1이 종래 내주연부 및 외주연부의 압력 P2보다 작게 나타남을 알 수 있다. 그러나 본 고안의 중심부에서의 압력 P4는 종래 중심부에서의 압력 P3보다 크게 나타나게 된다.

따라서 본 고안에 따른 스러스트 베어링(10)의 압력분포는 종래에 비해 변화의 폭이 크며, 만곡부(14)의 마루부분, 즉 비회전체(2)와 접촉되는 부분에 오일집중도가 더욱 증대되므로 제5도에서 나타낸 바와 같이 최대 지지력이 크게 된다. 부연하면, 증대된 오일의 집중력만큼 유체마찰 접촉면적이 줄어들어 축(1)의 회전마찰저항을 줄이고, 또한 만곡부(14)의 마루부분에 집중되는 오일의 압력에 의해 회전체(2)의 지지능력이 증대되어 축(1)방향의 부하에 대한 지탱력이 향상되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 스러스트 베어링은 마찰면에 만곡부를 형성하여 실제 비회전체를 지지하는 부분에 압력을 집중시키게 되므로 축방향부하에 대한 지지능력을 크게 할 수 있게되는 것은 물론 내주연 및 외주연의 압력을 상대적으로 낮추므로써 유체마찰면적을 감소시켜 기계적진동을 최소화하게 되고 축방향부하에 대한 지지능력을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다.

Claims (2)

1. 회전체와 비회전체 사이에 개재되어 회전체와 접하는 마찰면을 갖는 스러스트 베어링을 구성함에 있어서, 상기 스러스트 베어링(10)의 마찰면(12)은 회전시 오일이 집중되도록 중앙부가 상부로 돌출되게 만곡부(14)를 구성함을 특징으로 하는 스러스트 베어링.
2. 제1항에 있어서, 상기 만곡부(14)는 내주연 및 외주연으로부터 그 사이의 중심부를 향해 점차 상향하는 곡성형으로 구성됨을 특징으로 하는 스러스트 베어링.