KR20060032031A - 하이브리드형 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드형 베어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전동력을 전달하는 회전축의 외측면에 끼워져서 함께 회동하는 베어링내륜과 상기 베어링내륜과 일정 간격을 두고 설치된 베어링외륜 사이에는 리테이너에 다수개의 볼이 장착된 베어링에 있어서, 상기 볼에 가해지는 충격을 흡수하기 위하여 상기 베어링외륜의 외측면을 감싸고 설치되어, 상기 볼에 의하여 압축과 복원 동작이 이루어지도록 일정 탄성력을 갖는 탄성부재와; 상기 탄성부재의 외측에 위치하여 상기 탄성부재가 상기 베어링외륜에 접하여 설치되도록 하는 케이스로 구성된다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 고속으로 회전되는 베어링에 오일을 사용하지 않게 되어, 오일펌프를 포함한 복잡한 윤활라인을 필요하지 않게 되며, 이로 인하여 제조원가가 절감되며 유지보수가 간편하게 된다.

베어링, 볼, 탄성부재, 세라믹

Description

하이브리드형 베어링{Hybrid type bearing}

도 1은 종래 미끄럼 베어링을 도시한 도면.

도 2는 본 발명 실시예에 의한 하이브리드 베어링을 도시한 도면.

도 3은 도 2에 도시된 하이브리드 베어링의 단면을 도시한 도면.

도 4는 도 3에서 굽힘탄성판의 압축전 상태를 도시한 도면.

도 5는 도 3에서 굽힘탄성판의 압축된 상태를 도시한 도면.

도 6은 본 발명 실시예에 의한 굽힘탄성판에 완충부재가 부착된 상태를 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 하이브리드형 베어링 20 : 회전축

30 : 베어링내륜 40 : 리테이너

45 : 볼 50 : 베어링외륜

60 : 굽힘탄성판 62 : 상측절곡부

64 : 하측절곡부 66 : 공간부

70 : 케이스 72 : 통기공

80 : 완충부재

본 발명은 하이브리드형 베어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저속회전 뿐만 아니라 고속회전에서도 회전축의 마찰을 감소하기 위하여 세라믹볼을 사용하며, 상기 세라믹볼에 가해지는 충격을 완충시키기 위하여 다수회 절곡 형성된 굽힘탄성판을 베어링외륜에 접하여 설치하여 별도의 윤활오일의 공급이 필요하지 않게 되는 베어링 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 베어링은 회전하고 있는 기계의 축(軸)을 일정한 위치에 고정시키고, 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전시키는 역할을 하는 기계요소를 말한다.

상기와 같은 베어링은 축 부분의 접촉상태에 따라서 구름베어링(rolling bearing)과 미끄럼베어링(sliding bearing)으로 분류된다.

상기 구름베어링은 축이 회전되는 것에 의하여 전동체인 볼이 베어링의 내외륜 사이에서 동작되며 마찰에 의한 열과 진동등이 발생하게 된다.

이로 인하여 구름베어링은 저속 회전에서는 적용 가능하나 고속 회전에서는 적용함에 어려움이 발생된다.

그리고, 상기 미끄럼베어링(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 오일공급홀(3)이 형성된 저널베어링(5) 내측에 회전축(7)이 설치되며, 상기 회전축(7)과 저널베어링(5) 사이에는 윤활막을 형성하기 위한 윤활오일(9)이 충진된다.

상기와 같은 구성을 갖는 저널베어링(5)은 오일주입구가 형성된 하우징의 내측에 설치된다.

상기 회전축(7)과 저널베어링(5) 사이에는 항상 윤활막이 형성될 수 있도록, 상기 오일공급홀(3)을 통하여 윤활오일을 공급해주어야 한다.

상기 미끄럼베어링(1) 동작에 있어서 상기 회전축(7)과 저널베어링(5) 사이에는 윤활오일(9)에 의한 오일막이 형성되며, 상기 오일막에 의하여 발생된 부력(wedge force)으로 상기 회전축(7)은 저널베어링(5)과 이격된 상태로 회전동작을 갖게 된다.

그러나, 상기와 같은 미끄럼베어링(1)의 동작중에는 항상 상기 저널베어링(5) 내측으로 오일을 공급해야 된다.

그리고, 상기 회전축(7)의 회전속도가 증가하여 고속회전을 할수록 상기 회전축(7)과 저널베어링(5)의 상대속도가 상승하게 되며, 이로 인하여 오일막을 형성하는 상기 윤활오일(9)의 온도도 상승하게 된다.

이로 인하여, 상기 윤활오일(9)에 의하여 생성된 오일막은 불안정한 상태를 이루게 되며, 고속 회전시 상기 오일막이 깨지게 되는 현상이 발생된다.

그래서, 상기 윤활오일(9)을 사이에 두고 동작되는 회전축(7)은 상기 저널베어링(5)과 접하게 되어 부품간의 손상이 발생하게 된다.

한편, 오일막을 형성하는 상기 윤활오일(9)은 유체로 이루어진 것에 의하여, 외부 충격등이 가해질 경우에도 상기 오일막이 깨지게 되는 현상이 발생된다.

상기 열거된 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고온이나 고속회전시에도 사용가능하며 지속적인 윤활공급이 필요하지 않는 하이브리드형 베어링을 제공하는 것이다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 회전동력을 전달하는 회전축의 외측면에 끼워져서 함께 회동하는 베어링내륜과 상기 베어링내륜과 일정 간격을 두고 설치된 베어링외륜 사이에는 리테이너에 다수개의 볼이 장착된 베어링에 있어서, 상기 볼에 가해지는 충격을 흡수하기 위하여 상기 베어링외륜의 외측면을 감싸고 설치되어, 상기 볼에 의하여 압축과 복원 동작이 이루어지도록 일정 탄성력을 갖는 탄성부재와; 상기 탄성부재의 외측에 위치하여 상기 탄성부재가 상기 베어링외륜에 접하여 설치되도록 하는 케이스로 구성된다.

바람직하게, 상기 볼은 내열성이 높은 재질로 이루어진 세라믹을 사용하게 된다.

그리고, 상기 탄성부재는 지그재그 형상으로 절곡 형성되어 탄성을 갖는 굽힘탄성판으로 이루어지게 된다.

그리고, 상기 굽힘탄성판의 일면 또는 양면에 충격흡수를 위한 완충부재가 부착된다.

그리고, 상기 탄성부재를 냉각시키기 위한 공기가 유입되도록 상기 케이스에는 다수개의 통기공이 형성된다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 고속으로 회전되는 베어링에 오일을 사용하지 않게 되어, 오일펌프를 포함한 복잡한 윤활라인을 필요하지 않게 되며, 이로 인하여 제조원가가 절감되며 유지보수가 간편하게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명 실시예에 의한 하이브리드 베어링을 도시한 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 하이브리드 베어링의 단면을 도시한 도면이며, 도 4는 도 3에서 굽힘탄성판의 압축전 상태를 도시한 도면이며, 도 5는 도 3에서 굽힘탄성판의 압축된 상태를 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명 실시예에 의한 굽힘탄성판에 완충부재가 부착된 상태를 도시한 도면이다.

하이브리드형 베어링(10)에 회전동력을 전달하는 회전축(20)은 베어링내륜(30)에 삽입되어 설치되며, 상기 회전축(20)과 베어링내륜(30)은 함께 회동하게 된다.

상기 베어링내륜(30) 외측에 설치된 리테이너(40)에는 볼(45)이 일정 간격을 이루며 설치된다.

상기 볼(45)에 접하여 설치된 베어링외륜(50)은 띠 형상을 이루며 상기 베어링내륜(30)과 일정 간격을 두고 설치된다.

상기에서 볼(45)은 고속회전에 의한 마찰로 인해서 발생된 높은 열에도 안정된 동작성능을 갖도록 내열성이 높은 재질로 이루어짐이 바람직하며, 본 발명 실시예에서는 상기 볼(45)의 재질은 세라믹으로 한다.

상기 베어링외륜(50)의 외측면에 접하여 설치된 탄성부재인 굽힘탄성판(60)은 지그재그 형상으로 절곡 형성되며, 탄성 성질을 갖는 재질로 이루어진 판이다.

상기 굽힘탄성판(60)의 절곡된 위치의 상하에 따라서 상측절곡부(62)와 하측절곡부(64)로 구분되며, 상기와 같은 형상에 의하여 상기 볼(45)에 가해지는 충격을 흡수하기 위한 탄성을 갖게 된다.

상기와 같은 굽힘탄성판(60)이 일측은 일정 간격 떨어져서 공간부(66)를 형성하게 되며, 상기와 같은 공간부(66)는 상기 굽힘탄성판(60)이 압축과 복원 동작시 이동되는 공간부(66)가 된다.

그리고, 상기 회전축(20)의 회전속도가 빠르게 될 경우, 상기 굽힘탄성판(60)은 얇은 탄성판을 사용하며, 절곡된 굽힘수를 증가시켜 방열면적이 극대화 되도록 한다.

상기 굽힘탄성판(60)의 외측에 위치하는 케이스(70)는 상기 굽힘탄성판(60)이 상기 베어링외륜(50) 외측면에 접하여 설치되도록 위치를 잡아주는 역할을 하게 되며, 탄성부재인 상기 굽힘탄성판(60)을 냉각시키기 위한 공기가 유입되도록 다수개의 통기공(72)이 형성된다.

상기와 같은 굽힘탄성판(60)에는 도 6에 도시된 바와 같이, 하측에 고무등을 재질로 하는 완충부재(80)가 부착되어, 상기 굽힘탄성판(60)에 전달되는 충격을 흡 수하게 된다.

상기와 같은 완충부재(80)는 상기 굽힘탄성판(60)의 일면 또는 양면에 설치할 수 있으며, 그 재질은 탄성을 갖는 고무로 이루어진다.

상기 구성을 갖는 본 발명 실시예에 의한 하이브리드형 베어링의 작용을 설명하기로 한다.

상기 회전축(20)이 회전되면서 상기 회전축(20) 외측면에 접하여 설치된 베어링내륜(30)도 회전하게 된다.

상기 베어링내륜(30)과 접한 볼(45)의 회전에 의하여 상기 베어링내륜(30)은 상기 베어링외륜(50)과 일정 간격 이격된 상태로 회전하게 되며, 상기 볼(45)의 재질이 열에 강한 세라믹으로 이루어지게 되어, 고속 회전시 발생된 고열에도 견딜수 있게 된다.

그리고, 상기 하이브리드형 베어링(10)에 정적인 하중을 받거나, 회전에 따른 진동등을 받게 될 경우 굽힘탄성판(60)의 작용에 의하여 충격등이 흡수된다.

도 4는 볼에 하중이 전달되기 전의 모습으로서 굽힘탄성판(60)이 원형의 모습으로 설치된 상태이고, 도 5는 볼에 전달된 하중에 의하여 굽힘탄성판(60)이 하측으로 압축된 상태이다.

상기와 같은 굽힘탄성판(60)의 동작에 의하여 내열성이지만 비교적 약한 강도를 갖는 세라믹으로 만들어진 상기 볼(45)의 파손을 막게 된다.

그리고, 상기 굽힘탄성판(60)은 굽혀진 형상에 의하여 방열면적이 비교적 넓게 형성되어, 공냉식의 방열효과를 갖게 된다.

상기와 같은 굽힘탄성판(60)의 성능을 향상시키기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 굽힘탄성판(60) 일측 또는 양측에 점탄성 재료 또는 고무 재질 등의 완충부재(80)를 부착하며, 상기 완충부재(80)에 의하여 향상된 진동흡수 기능을 갖게 된다.

한편, 상기 케이스(70)에도 통기공(72)을 다수개 형성하여 상기 굽힘탄성판(60)에서 방열작용이 더욱 원활하게 이루어지게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 하이브리드형 베어링에 의하면, 고속 회전에 의한 고온 발생시에도 내열성이 높은 볼을 사용하는 것과 굽힘탄성판에 의한 방열구조로 인하여 별도의 윤활오일 공급없이 비교적 고온에서도 안정적인 동작 상태를 갖게 되는 효과가 있다.

그리고, 탄성부재인 굽힘탄성판에 의한 충격흡수 구조에 의하여 회전축이 보다 안정적으로 회전동작을 하게 되며, 이로 인하여 동력손실이 감소되는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 회전동력을 전달하는 회전축의 외측면에 끼워져서 함께 회동하는 베어링내륜과 상기 베어링내륜과 일정 간격을 두고 설치된 베어링외륜 사이에는 리테이너에 다수개의 볼이 장착된 베어링에 있어서,

   상기 볼에 가해지는 충격을 흡수하기 위하여 상기 베어링외륜의 외측면을 감싸고 설치되어, 상기 볼에 의하여 압축과 복원 동작이 이루어지도록 일정 탄성력을 갖는 탄성부재와;

   상기 탄성부재의 외측에 위치하여 상기 탄성부재가 상기 베어링외륜에 접하여 설치되도록 하는 케이스를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 하이브리드형 베어링.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 볼은 내열성이 높은 재질로 이루어짐을 특징으로 하는 하이브리드형 베어링.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 볼의 재질은 세라믹인 것을 특징으로 하는 하이브리드형 베어링.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성부재는 지그재그 형상으로 절곡 형성되어 탄성을 갖는 굽힘탄성판으로 이루어짐을 특징으로 하는 하이브리드형 베어링.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 굽힘탄성판의 일면 또는 양면에 충격흡수를 위한 완충부재가 부착됨을 특징으로 하는 하이브리드형 베어링.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성부재를 냉각시키기 위한 공기가 유입되도록 상기 케이스에는 다수개의 통기공이 형성됨을 특징으로 하는 하이브리드형 베어링.

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