KR20040046355A - 밀폐식 액압 베어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐식 액압 베어링 장치로서, 축심의 축방향 내부를 따라 최소 하나의 내공유조를 설치하고, 윤활유를 주입할 수 있고, 그 한 개구부를 밀봉함으로써 윤활유가 내공유조 중에 저장되도록 한다. 또한, 축심의 외경상에 최소 하나의 환요부형유구를 설치하고, 환요부형유구와 내공유조의 사이에 최소 하나의 기름유통공을 설치함으로써, 상호 관통케하고 베어링 커버를 축심의 외경상에 설치함으로써 환요부형유구, 내공유조와 베어링 커버의 내벽 사이에 윤활유 저장의 밀폐식 공간을 형성하게 하여, 윤활유가 내부에 밀폐되어 있도록 하고, 또한 내공유조로부터 환요부형유구에 이르는 사이에서 상호유통 할 수 있도록 한 것이다.

Description

밀폐식 액압 베어링 장치{hermetic centrifugal hydraulic bearing method}

본 발명은 밀폐식 액압 베어링 장치에 관한 것으로 좀더 상세하게는 베어링 장치 외부에 별도로 액압 공급장치를 설치하지 않고 윤활유 등을 베어링 커버 내에밀폐시켜 축심의 회전시 원심력 작용을 이용하여 액압윤활 작업을 원활히 할 수 있게 한 것이다.

종래의 베어링 장치는 고도의 회전 및 부하를 감당할 수 있게 하거나 또는 그 정밀성 및 사용 수명의 제고를 위해서는 그 축심과 베어링 커버간의 윤활성이 극히 중요하나 각종 베어링에 따른 단점은 아래와 같다.

첫째, 분말야금 윤활 베어링은 기름 성분을 함유하고 있는 베어링 커버를 사용하는 방식으로 축심이 회전할때에 발생하는 고열을 이용하여 기름 성분이 유출되게 하였으므로써 윤활 효과를 내게 하는 것으로 가격은 저렴하나 자체 윤활 베어링 내부에 함유된 윤활유의 양이 비교적 적으므로 인하여, 축심의 회전속도는 윤활유의 유출량에 따라 제한을 받는다. 만약 축심의 회전 속도가 너무 높으면 윤활부족으로 인하여 운전불량을 일으킬 수 있고, 유출유량이 적으므로 인하여 축심 회전 마찰로 발생되는 고열을 효과적으로 낮추어주지 못하므로, 윤활유가 쉽게 증발하며 그 윤활성이 떨어지게 하므로, 축심 회전불량 현상을 일으키게 하고, 축심 회전 마찰이 일으키는 고온으로 인하여, 베어링으로 하여금 열 팽창현상을 일으키게 하고 베어링 커버 및 축심의 사이즈에 변화를 일으키며 일정기간 사용 후에는 자체 윤활베어링 내부에 함유된 윤활유는 소실되어 말라버리기 쉽거나, 먼지와 이물질 등이 윤활유 유출공을 막거나 하여 운전불량의 현상을 일으킨다. 그리고, 베어링은 축심이 부하를 받았을 때 발생하는 측방향 힘(側向力) 작용을 효과적으로 낮춰줄 수 없으므로 인하여 베어링 커버는 축심과 상호 마모가 쉽게 발생한다. 이러한 이유로, 자체 윤활 베어링은 사용수명이 비교적 짧으며, 감당할 수 있는 회전속도 및 부하도 역시 비교적 낮으므로 인하여, 그 응용범위는 극히 제한을 받고 있다.

둘째, 홈방식 베어링류를 예로 들면, 이 방법은 베어링 커버 내벽 혹은 축심의 바깥 고리에 각종 형식의 홈을 설치하고, 그 홈에 윤활유를 도포하여, 축심과 베어링 커버 사이에 비교적 다량의 윤활유를 수용할 수 있게 함으로써 운전불량 현상을 낮추어 준다. 홈방식의 베어링은 금속재료 또는 세라믹 재료 등 다양한 종류의 재질에 적용이 가능하나, 그 결점은 아래와 같다.

축심 회전시에는 윤활유는 정(靜)압력 상태에 놓이므로, 축심이 부하를 받을 때 발생하는 측방향 힘(側向力) 작용을 효과적으로 낮추어 줄 수 없으므로, 베어링 커버가 축심과 상호 마모가 쉽게 일어나며, 비록 홈 내부에 비교적 다량의 윤활유가 함유되어 있으나, 윤활유는 원심력 작용으로 인하여 윤활이 필요한 부위를 이탈하기 쉽다. 이러한 이유로 홈방식 베어링도 역시 전통적인 회전속도와 부하한계를 극복할 수 없으며, 또한 마찰로 인한 고열과 열팽창현상을 막을 수 없다.

셋째, 볼베어링(볼이 구르는 형식) 및 기둥베어링(기둥같은 판이 구르는 형식)을 예로 들면, 이러한 베어링 류의 내구성 및 내부하성은 모두 일반 베어링에 비해 높은 편이나, 그 결점은 아래와 같다.

부품이 비교적 많고, 생산의 정밀도 요구가 비교적 높다. 가격이 비교적 비싸다. 본류의 베어링은 고속회전 또는 고부하시의 열팽창 현상을 일으키는 사이즈 변화 영향을 받아서 그 정밀도와 안정성(安定性)이 이에 따라 낮아진다.

넷째, 현행 전통적인 액압 베어링의 장치는 외부장치 등을 통하여 윤활유를 베어링 구조 내부에 주입하는 것으로서, 동시에 윤활유를 가압하여 윤활유가 정(正) 압력이 발생되도록 하여 베어링 커버와 축심 사이에 작용하도록 함으로써 액압 윤활의 효과를 달성할 수 있게 해야만 한다. 윤활유의 정(正)압력 작용은 베어링으로 하여금 충분한 윤활성을 달성할 수 있게하여 장기간 양호한 회전을 유지할 수 는 있으나 베어링 외부에 급유관로 및 가압동력장치 등과 같은 액압유 공급장치를 설치해야 하므로 비교적 큰 설치공간을 필요로 하고, 가압동력장치를 구동시키기 위하여 별도의 동력원을 필요로 할 뿐만 아니라 설치비가 많이 소요되는 단점이 있어 체적이 크고 또한 고부가가치의 기계 공구류에만 응용되고 일반적인 미소형(微小型) 베어링에는 적용되지 못하고 있는 등의 폐단이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 폐단을 해소하기 위해 베어링 외부에 별개의 액압공급장치를 설치할 필요없이 윤활유를 축심내부의 내공유조(內孔油槽)에 저장, 밀폐시키고 축심 회전시 발생하는 원심력으로 하여금 윤활유를 내공유조로부터 축심과 베어링 커버내벽 사이의 고리형 유구(油溝)로 흘러가게 하며 당해 장소에 한 정압력(正壓力)이 생기게 하므로써 액압윤활의 효과를 일으키고, 축심의 회전이 정지 되었을때는 원심력이 소실되어 고리형 유구의 윤활유는 축심의 내공유조 내부의 부압력(負壓力)을 받아 되돌아가므로 윤활유는 축심 내공유조 중에 다시 저장되게 하는 밀폐식 액압 윤활액 저장장치를 개발하여 일반 베어링 및 미소형(微小型) 베어링에도 적용할 수 있게 하므로써 유지, 보수 관리비를 절감시키고 베어링의 성능과 수명을 향상시키면서 오랫동안 사용할 수 있도록 발명한 것으로 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 분리 사시도.

도 2 의 (a),(b) 는 본 발명의 종단면도.

도 3 은 본 발명의 타실시예의 분리 사시도.

도 4 의 (a),(b) 는 본 발명의 타실시예의 종단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1; 액압 베어링 장치 2; 베어링 커버 3,11; 내공유조 4; 기름유통공

5; 출유구 6,12; 환요부형유구 7; 축심 8; 흡유재료 9; 개구부

10; 기름마개

본 발명의 이상적 실시예의 하나인 도 1, 도 2 (a),(b)를 참고로 하면 액압베어링 장치(1)는 축심(7)과 베어링 커버(2)로 조합되어 이루어진 것으로서 베어링 커버(2)는 금속류 또는 세라믹 등 각종 재질류로 될 수 있으며, 축심(7)의 외경 위에 덮어져 있고, 축심(7)은 그 한 끝부분의 개구부(9)로부터 그축의 안쪽방향을 따라 일정길이의 최소 하나의 내공유조(3)를 만들고, 개구부(9)를 통해 내공유조(3) 내부로 윤활유 류를 삽입(도면에 미표시)한 후, 개구부(9)를 기름마개(10)로 밀봉시켜 일종의 밀폐기름 저장실을 형성하고 내공유조(3)가 미소(微小)할 때는 모세관 흡입작용으로 윤활유를 흡착할 수 있으므로 흡유재료(8)(흡유솜, 또는 스펀지 봉등)를 넣을 필요가 없고 내공유조(3)가 비교적 큰 상태일때는 흡유재료(8)를 넣어 윤활유의 흡수 및 저장에 도움이 되도록 할 수 있다. 본 실시예 중에서 내공유조 (3)의 내부 단부에서 직각방향으로 기름유통공(4)을 교차, 연통되게 뚫고 기름유통공 (4)의 단부 출유구(5)는 환요부형유구(6)와 서로 대응되게 하며 환요부형유구( 6)는 축심(7)의 외경상(도 1, 도 2 (a) 참조) 또는 베어링 커버(2)의 내벽상(도 2 (b) 참조)에 설치할 수 있고 또한 환요부형유구(6)는 기름유통공(4)의 다른 한방향끝단과 서로 관통하여 끝단부가 하나의 출유구(5)가 형성되도록 하므로써 베어링 커버(2)가 축심(7)의 외경에 씌워지면 환요부형유구(6)와 기름 유통공(4), 내공유조(3)와 베어링 커버(2)의 내벽 사이에는 일종의 윤활유를 저장하는 밀폐식 공간이 형성되게 한다. 위와 같은 구조체를보면 축심(7)이 회전할 때 내공유조(3) 내부의 윤활유는 원심력 작용을 받아 출유구(5)로부터 밖으로 향하여 유출되어 환요부형유구(6) 내부로 흘러들고, 윤활유가 환요부형유구(6)를 다 채운 후에는, 흘러나온 윤활유의 원심력작용으로 지속적으로 압력을 증가시키므로, 환요부형유구(6) 내부에 일종의 정압력(正壓力)을 만들어 고도의 윤활작용과 측방향 힘(側向力) 작용의 감소 및 마찰소모 감소, 온도 상승 저감, 내부하 능력제고 및 사용수명 연장 등의 액압윤활 효과에 이를 수 있게한다. 또한, 내공유조(3) 내부의 윤활유는 원심력 작용을 받아 출유구(5) 밖으로 향하여 유출되므로 일종의 부압력(負壓力:진공 및 모세관 현상)을 만들므로, 축심(7)이 회전을 정지할 때 원심력 작용이 정지함으로써, 내공유조(3)의 부압력 현상으로 인하여, 환요부형유구(6) 내부의 윤활유로 하여금 출유구(5)로부터 내공유조(3) 내부로 빨려 돌아오게 되어 저장되므로 마르지 않게하며, 이는 내공유조(3) 내부의 부압력현상이 없어질 때까지 계속되어, 내공유조 (3)와 환요부형유구(6)가 등압의 상태를 유지하도록 형성하고, 또는 일부의 윤활유는 환요부형유구(6) 내부에 머물러 있도록 하여, 축심(7)이 다시 회전을 개시할 때 윤활용도로 사용되는데 도움이 되도록 한다. 이와같이 전술한 작용을 반복함으로써, 액압 베어링장치(1)가 장기간 회전시에 액압 윤활작용이 유지되도록 한다.

도 3, 도 4 (a),(b)를 보면 이는 본 발명의 또다른 실시예로서, 액압 베어링장치(1)는 역시 축심(7)과 베어링 커버(2)의 조합으로 구성된 것으로, 그중의 베어링 커버(2)는 금속류 또는 세라믹등 각종 재질로 만들 수 있고, 축심(7)의 외경상에 뒤집어 씌워지고, 축심(7) 지름을 따라 위쪽으로 최소 1개의 내공유조(11)를 설치하고, 내공유조(11)는 축심(7) 내의 제 1 방향을 따라 설치할 수 있고, 이를 이해의 편리를 위해 타 실시예 중에서는 제 1 방향을 X 방향이라 하고, 또는 축심(7) 내의 제 2 방향을 따라 설치할 수도 있고, 다른 실시예 중에서는 제 2 방향을 Y 방향이라고 하고, 또한 내공유조(11)는 각기 제 1 방향 X와 제 2 방향 Y와 일정한 거리를 띄운후에 더불어 설치할 수도 있고(도 3, 도 4 (a),(b) 참조), 또한 내공유조(11) 내부에 윤활유 류를 주입하고(도면중 미표시), 내공유조 (11)의 크기를 보아 흡유재료(예: 흡유면 또는 스폰지봉등, 본 항의 기술에 익숙한 기술자는 다른 물체로 대체도 가능함)를 삽입할 수 있으며 즉, 내공유조(11)가 일종의 미소(微小) 상태시에는 모세관 작용으로 윤활유를 흡착할 수 있으므로 별도로 흡유재료(8)를 넣을 필요가 없고, 또한 내공유조(3)가 비교적 큰 상태일때는 필요에 따라 흡유재료(8)를 넣을 수 있고, 흡유재료(8)는 윤활유의 흡수와 저장을 도와준다. 타 실시예 중에서, 내공유조(11)의 두 끝단은 각각 환요부형유구(12)와 서로 대응을 이루고, 그중 환요부형유구(12)는 축심(7)의 외경상에 설치할 수 있고 (도 1, 도 4 (a) 참조), 혹은 베어링 커버(2)의 내벽상에도 설치할 수 있으며(도 4 (b) 참조), 또한 환요부형유구(12)와 내공유조(11)의 최소한 한쪽끝단은 서로 관통하여 끝단부는 출유구(5)를 형성하고(도 3, 도 4 (a),(b) 참조) 이렇게 함으로써 베어링 커버(2)가 축심(7)의 외경상에 덮일 때 환요부형유구(12), 내공유조 (11) 및 베어링 커버(2)의 내벽간에 하나의 윤활유를 저장하는 밀폐식 공간을 형성하게 한다.(도 4 (a),(b) 참조) 위에 서술한 구조를 보면, 액압 베어링장치(1)의 회전시, 앞의 한 실시예에 서술한 작용원리와 차이없이, 윤활유는 내공유조(11), 출유구(5)와 환요부형유구(12)의 사이에서 반복 유동하게 함으로써, 액압 베어링 장치(1)는 장기간 회전시에도 액압윤활작용을 원활히 유지할 수 있게되는 것이다.

이와같이 된 본 발명은 액압 베어링 장치(1) 외부에 별개의 액압공급장치를 설치할 필요가 없으므로 시설비가 절감되고 체적을 줄일 수 있으며 유지 보수 관리비를 감소시키고, 일반 베어링 및 미소(微小) 베어링에도 통용할 수 있을 뿐만 아니라 장기간 회전하여도 윤활유가 유실되지 않는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 액압 베어링 장치(1)의 외부 베어링 커버(2)의 내입부로 축방향을 따라 내공유조(3)가 형성되고 내단부와 직각방향으로 기름 유통공(4)을 통하게 뚫어 단부의 출유구 (5)와는 연통되게 환요부형유구(6)가 형성된 축심(7)을 끼워 넣되 내공유조(3)의 내부로는 흡유재료(8)를 내장하고 개구부(9)에는 기름마개(10)를 끼워 밀폐하여서 된 밀폐식 액압 베어링 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 축심(7)의 지름을 따라 내공유조(11)를 별개로 형성하고 각각의 출유구 대향면 베어링 커버의 내벽으로는 환요부형유구(12)를 형성하여서 된 밀폐식 액압 베어링 장치.