KR20040051646A - 축의 편심 보정형 저널 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저널 베어링 내부에서 회전되는 축의 편심을 보정함으로써 회전 특성이 향상되도록 한 축의 편심 보정형 저널 베어링에 관한 것이다.

본 발명에 따른 축의 편심 보정형 저널 베어링은 베어링 하우징의 종방향으로 통공 형성된 베어링 시트의 내면과 저널의 외면 사이에 형성되는 틈새에 유막을 형성하는 오일이 개재되고, 이 유막의 압력에 의해 축을 지지하며 회전되는 저널 베어링에 있어서, 저널 베어링은 내면 원주 방향에 등간격으로 다수개 삽설되고 소정 범위 유동되는 탄성마운트와, 탄성마운트를 서로 연결시키며 회전되는 상기 축의 위치를 보정하는 베어링 패드를 포함하여 구성된다.

Description

축의 편심 보정형 저널 베어링{journal bearing for shaft's uneccentric rotation}

본 발명은 축의 편심 보정형 저널 베어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저널 베어링 내부에서 회전되는 축의 편심을 보정함으로써 회전 특성이 향상되도록 한 축의 편심 보정형 저널 베어링에 관한 것이다.

일반적으로, 베어링은 회전 운동하는 축의 저널 및 왕복 운동하는 축을 지지하여 그 운동을 원활하게 유지하며, 축에 작용하는 하중(荷重)을 받아 주는 역할을 수행하는 기계 요소이다.

베어링의 종류는 축과 베어링의 접촉 종류에 따라 슬라이딩 베어링과 롤링 베어링으로 분류할 수 있으며, 축의 하중 방향에 의하여 저널 베어링(또는 레이디얼 베어링)과 스러스트 베어링으로 분류된다.

상기 슬라이딩 베어링은 축과 베어링 메탈(bearing metal) 사이에 엷은 유막(油膜) 또는 압력기체가 개재되어 상대적 미끄럼운동을 하는 미끄럼 마찰의 베어링이며, 롤링 베어링은 볼이나 롤러의 회전체에 의한 굴림 마찰의 베어링이다.

따라서, 마찰 손실(摩擦 損失)은 슬라이딩 베어링이 롤링 베어링보다 크다.

그러므로, 상기 슬라이딩 베어링에서는 베어링 메탈과 축 사이에 적당한 틈새를 주고, 이 틈새에 윤활유를 공급하여 유막의 형성에 의한 유체 마찰(流體 摩擦)로 축을 지지하도록 한다.

한편, 상기 저널 베어링은 앞에서 설명한 접촉 종류와 하중 방향에 따라 분류한 것이며, 이러한 저널 베어링은 비디오 카세트 레코더(VCR)나 캠코더(camcorder) 등과 같은 테이프 레코더의 헤드 드럼 조립체(head drum assembly)에 채용되어 어퍼 드럼(upper drum)을 정속도로 회전시키게 된다.

그리고, 헤드 드럼 조립체에 채용되는 저널 베어링은 이른바 메탈 베어링 또는 오일리스 베어링이라 부르고 있다.

이와 같은 종래 저널 베어링의 예는, 도 1 내지 도 2b에 도시한 바와 같이, 저널 베어링(10)의 중앙에는 축구멍(12)이 형성되고, 이 저널 베어링(10)은 베어링 하우징(1)의 베어링 시트(2)에 압입되어 장착된다.

상기 베어링 하우징(1)의 베어링 시트(2)에 장착된 저널 베어링(10)에는 종방향으로 축구멍(12)이 형성되는데, 축구멍(12)에는 축(50)의 저널(52)이 위치되게 장착되며, 이때 축구멍(12)의 내면과 저널(52)의 외면 사이에는 적당한 틈새(G)가 유지된다.

그리고, 상기 축구멍(12)과 저널(52) 사이의 틈새(G)에는 베어링 하우징(1)에 통공 형성된 오일 공급홀(4)로부터 유입된 오일(O)이 저널 베어링(10)의 주면에통공 형성된 오일 유입홀(11)로부터 유동되어 개재된다.

따라서, 상기 축구멍(12)의 내면과 저널(52)의 외면 사이의 틈새(G)에는 오일(O)에 의해 유막이 형성되고, 이 유막의 형성에 의해 축구멍(12)과 저널(52)이 직접 접촉함이 없이 축(50)의 회전이 지지되며, 이때의 마찰은 오일(O)의 점성(viscosity)에 의하여 결정된다.

하지만, 산업기계의 고효율 및 경량화를 위해 최근 산업기계의 회전속도는 점차 고속으로 발전하고 있으며 이로 인해 기존의 저널 베어링으로는 고속안정성을 확보할 수 없는 경우가 대다수이다.

그래서, 틸팅 패드(Tilting Pad)형 베어링이 개발되어 사용되고 있다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 베어링 하우징(1)의 베어링 시트(2)에는 저널 베어링(10)이 압입되어 장착되는 것을 종래와 동일하다.

그리고, 상기 저널 베어링(10)의 중앙에는 축구멍(12)이 형성되어 있고, 저널 베어링(10)의 원주 방향으로 내부에는 다수개의 틸팅 패드(tilting pad,14)가 구비되어 있다.

상기 틸팅 패드(14)는 저널 베어링(10)과 동일한 곡률로 이루어져 저널 베어링(10)의 내주면을 형성하고 있다.

그리고, 상기 베어링 하우징(1)에는 외주면에서 틸팅 패드(14)가 접하는 내주면까지 다수개의 오일 공급홀(4)이 통공 형성되어 있다.

상기 오일 공급홀(4)에서부터 공급된 오일(O)이 원심 방향으로 유동되어 축(50)의 회전을 원활히 할 수 있도록 틸팅 패드(14)끼리의 사이에는 소정 거리의유격이 형성되어 있다.

또한, 상기 틸팅 패드(14)가 베어링 하우징(1)의 내면에서 닿거나 일정 범위 이상으로 요동되지 않도록 틸팅 패드(14)의 외주 중앙부는 피벗(pivot,16)으로 지지되도록 바람직하게 설치한다.

상기 틸팅 패드형 베어링은 다수개의 틸팅 패드(14)와 피벗(16)으로 구성되어 있으며, 축(50)에 걸리는 하중방향과 회전속도에 따라 틸팅 패드 (14)내의 피벗점을 중심으로 틸팅 패드(14)가 원주 방향으로 회전하여 최적의 위치를 형성하여 회전안정성을 확보하는 장치이다.

그러나, 상기 틸팅 패드형 베어링은 피벗의 위치를 설정하는 가공 및 제작이 어려운 문제점이 있었다.

그리고, 상기 틸팅 패드형 베어링은 가격이 비싸서 구입 비용 또는 제조 비용이 많이 드는 문제점도 있었다.

또한, 상기 피벗점의 선정이 올바르지 않다면 피벗이 축에 의해 요동되는 틸팅 패드를 간섭하여 베어링을 손상시키는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 종래의 틸팅 패드의 역할을 하는 다수개의 탄성마운트를 다방향으로 요동될 수 있도록 함과 아울러 충격을 흡수할 수 있도록 하여 축과 저널의 안정성을 극대화하고, 탄성마운트 끼리를 연결하는 베어링 패드을 탄성 재질로 구비하여 회전되면서 편심되는 축을편심되지 않게 보정할 수 있는 축의 편심 보정형 저널 베어링을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 축의 편심 보정형 저널 베어링은 베어링 하우징의 종방향으로 통공 형성된 베어링 시트의 내면과 저널의 외면 사이에 형성되는 틈새에 유막을 형성하는 오일이 개재되고, 이 유막의 압력에 의해 축을 지지하며 회전되는 저널 베어링에 있어서, 저널 베어링은 내면 원주 방향에 등간격으로 다수개 삽설되고 소정 범위 유동되는 탄성마운트와, 탄성마운트를 서로 연결시키며 회전되는 축의 위치를 보정하는 베어링 패드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 저널 베어링의 일실시예를 보인 사시도.

도 2a는 종래 저널 베어링의 일실시예에 따른 단면도.

도 2b는 종래 저널 베어링의 일실시예에 따른 평면도.

도 3은 종래 저널 베어링의 다른 실시예를 보인 사시도.

도 4는 종래 저널 베어링의 다른 실시예에 따른 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 저널 베어링의 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 저널 베어링의 평면도.

도 7은 본 발명에 따른 탄성마운트와 베어링 패드를 보인 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100: 베어링 하우징 102: 베어링 시트

104: 오일 공급홀 110: 저널 베어링

111: 오일 유입홀 112: 축구멍

120: 탄성마운트 122: 가이드홈

124: 가이드편 126: 오일 전달홀

128: 체결편 130: 베어링 패드

140: 체결구 150: 축

152: 저널 O: 오일

G: 틈새

이하, 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 저널 베어링의 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 저널 베어링의 평면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 탄성마운트와 베어링 패드를 보인 사시도이다.

종래의 기술과 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 도면 부호나 동일한 도면부호를 부여하기로 하고 그에 대한 상세 설명은 생략한다.

도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 축의 편심 보정형 저널 베어링은 베어링 하우징(100)의 종방향으로 통공 형성된 베어링 시트(102)의 내면과 저널(152)의 외면 사이에 형성되는 틈새에 유막을 형성하는 오일이 개재되고,이 유막의 압력에 의해 축(150)을 지지하며 회전되는 저널 베어링(110)에 있어서, 저널 베어링(110)은 내면 원주 방향으로 등간격 삽설되어 소정 범위 유동되는 다수개의 탄성마운트(120)와, 탄성마운트(120)를 서로 연결시키며 회전되는 축(150)의 편심을 보정하는 베어링 패드(130)를 포함하여 구성된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 베어링 하우징(100)은 통상적으로 원통 형상이며 외부로부터 오일(O)을 공급받을 수 있도록 주면에 다수개의 오일 공급홀(104)이 통공 형성되어 있다.

또한, 상기 저널 베어링(journal bearing,110)은 베어링 하우징(100)보다 직경이 작은 원통 형상으로 이루어져 베어링 하우징(100)에 통공 형성된 베어링 시트(102)에 삽입된다.

이때, 상기 베어링 하우징(100)과 저널 베어링(110)이 접하는 면에는 적당한 틈새가 유지된다.

그리고, 상기 베어링 하우징(100)과 저널 베어링(110) 사이의 틈새에는 오일에 의해 형성된 유막(油膜)이 개재된다.

한편, 상기 저널 베어링(110)은 중앙부에 종방향으로 축구멍(112)이 형성되어 있다.

상기 저널 베어링(110)의 축구멍(112)에는 축(150)의 저널(152)이 끼워지게 된다.

따라서, 상기 축(150)은 베어링 하우징(100)과 저널 베어링(110) 사이의 틈새에 개재된 유막에 의해 축구멍(112)과 저널(152)과의 직접적인 접촉 없이 회전되게 된다.

또한, 상기 저널 베어링(110)의 축구멍(112)에는 다수개의 탄성마운트(120)가 구비된다.

상기 저널 베어링(110)의 축구멍(112) 내면에는 탄성마운트(120)를 수용하면서 일정범위 내에서 슬라이드 되며 원주방향, 원심방향 및 상·하방향으로 자유롭게 유동될 수 있는 가이드홈(122)이 하나 이상 형성된다.

그리고, 상기 가이드홈(122)의 상·하단부에는 각각 탄성마운트(120)의 이탈을 방지하기 위해 가이드편(124)이 형성되어 있다.

이때, 상기 가이드편(124)이 회전되는 축(150)에 간섭을 주지 않도록 하기 위해 탄성마운트(120)의 양 가장자리에는 계단 형상의 단턱(도시하지 않음)을 형성하여 탄성마운트(120)가 가이드편(124)보다 돌출 되어 축(150)과 닿도록 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 탄성마운트(120)는 측면 중앙부에서 원심방향으로 오일 전달홀(126)이 하나 이상 형성된다.

상기 오일 공급홀(104)로부터 베어링 하우징(100) 내주면으로 유입된 오일(O)은 오일 전달홀(126)을 통해 내부로 유입된다.

상기 오일 전달홀(126)은 오일 공급홀(104)에 대략 대응되게 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 탄성마운트(120)는 탄성력을 가진 재질로 제조되어 쉽게 휠 수 있고 가이드홈(122)으로부터 억지 이탈도 가능하도록 한다.

한편, 상기 탄성마운트(120)에는 후술될 베어링 패드(130)를 한 쌍씩 체결구(140)로 체결할 수 있도록 체결편(128)이 연장 형성되어 있다.

즉, 상기 탄성마운트(120)의 전면에는 일정 간격으로 한 쌍의 체결편(128)이 형성되어 대략 '??'자로 형성된다.

상기 체결편(128)은 축구멍(112)에서 회전되는 축(150)에 간섭을 주지 않는 크기로 이루어지는 것이 당연하다.

그리고, 상기 체결구(140)는 볼트와 너트로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 탄성마운트(120)는 저널 베어링(110)의 내부에서 네개 즉, 90°간격으로 설치된다.

또한, 상기 베어링 패드(130)는, 전술한 바와 같이, 탄성마운트(120)의 체결편(128)에 체결되어 탄성마운트(120)를 연결하도록 설치된다.

상기 베어링 패드(130)는 탄성력이 있으며 가요성이 있는 재질을 사용한다.

상기 베어링 패드(130)는 탄성마운트(120)를 연결시 곡률지게 설치된다.

그리고, 상기 베어링 패드(130)는 축(150)이 축구멍(112)으로 끼워질 때 억지 끼움 되지 않도록 곡률을 조절하는 것이 바람직하다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 저널 베어링(110)의 축구멍(112)에 끼움된 축(150)이 외부 전원에 의해 회전되면 저널 베어링(110)도 회전되게 된다.

상기 저널 베어링(110)이 삽입되도록 베어링 시트(102)가 통공 형성된 베어링 하우징(100)은 바람직한 위치에 고정되어 있다.

이때, 상기 베어링 하우징(100)의 주면에는 오일 공급홀(104)이 형성되어 외부로부터 오일(O)을 공급하게 된다.

그리고, 상기 저널 베어링(110)의 내주면에는 가이드홈(122)이 하나 이상 서로 평행하게 형성된다.

상기 가이드홈(122)의 양 가장자리에는 가이드편(124)이 형성되어 있고, 가이드홈(122)에는 다수개의 탄성마운트(120)가 삽입되어 편심되며 회전되는 축에 따라 원주방향, 원심방향 및 상·하방향으로 소정 범위 내에서 이동되게 설치된다.

상기 베어링 하우징(100)의 오일 공급홀(104)과 대략 유사한 위치가 되도록 탄성마운트(120)에는 오일 전달홀(126)이 형성되어 있다.

그래서, 상기 오일 공급홀(104)로부터 가이드홈(122) 내부로 유입된 오일(O)에 의해 탄성마운트(120)는 용이하게 슬라이드(slide)되며 움직이게 된다.

그리고, 베어링 패드(130)는 탄성마운트(120)에서 돌출 형성된 체결편(128)과 체결구(140)에 의해 체결된다.

상기 베어링 패드(130)는 탄성적이기 때문에 회전되는 축(150)의 저널(152)이 편심되며 다수개의 탄성마운트(120)를 연결한 다수개의 베어링 패드(130) 중 어느 하나의 베어링 패드(130)에 닿거나 가압하게 되면 그 베어링 패드(130)는 저널(152)을 축구멍(112)의 중심방향으로 밀게 된다.

또한, 상기 베어링 패드(130)의 표면에는 오일 전달홀(126)로부터 유입된 오일(O)에 의해 유막이 형성되어 저널(152)과 베어링 패드(130)는 직접적으로 접하지않게 된다.

이와 같이, 저널 베어링(110)의 탄성마운트(120) 및 베어링 패드(130)에 의해 축(150)의 회전 흔들림이 현저하게 줄어든 경우에는 고속 회전을 요구하는 장치에 용이하게 적용될 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 축의 편심 보정형 저널 베어링에 의하면, 탄성마운트를 축구멍 내부에 정밀하게 설치하지 않아도 되기 때문에 조립의 시간이 줄어드는 효과가 있다.

그리고, 상기 탄성마운트와 베어링 패드를 탄성 재질로 사용하기 때문에 회전되면서 편심되는 축을 보정하면서 진동의 발생을 줄일 수 있는 효과도 있다.

또한, 상기 탄성마운트와 베어링 패드를 용이하게 교체할 수 있기 때문에 저널 베어링의 사용 연한을 늘릴 수 있는 효과도 있다.

Claims (4)

1. 베어링 하우징의 종방향으로 통공 형성된 베어링 시트의 내면과 저널의 외면 사이에 형성되는 틈새에 유막을 형성하는 오일이 개재되고, 이 유막의 압력에 의해 축을 지지하며 회전되는 저널 베어링에 있어서,

   상기 저널 베어링은 내면 원주 방향으로 삽설되어 소정 범위 유동되도록 구비된 다수개의 탄성마운트와;

   상기 탄성마운트를 서로 연결시키며 회전되는 상기 축의 편심을 보정하는 베어링 패드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 축의 편심 보정형 저널 베어링.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 탄성마운트는 상기 저널 베어링의 내면에 형성된 가이드홈에 삽입되고 상기 베어링 패드와 체결구로 체결되는 것을 특징으로 하는 축의 편심 보정형 저널 베어링.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 탄성마운트는 중앙부에 원심방향으로 오일 전달홀이 통공 형성된 것을 특징으로 하는 축의 편심 보정형 저널 베어링.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 베어링 패드는 탄성력을 지닌 재질인 것을 특징으로 하는 축의 편심 보정형 저널 베어링.