KR20100038208A - 롤링 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로커 아암용 롤링 베어링(1)에 관한 것이며, 상기 롤링 베어링은 적어도 부분적으로 원형인 외부 부분(2), 적어도 부분적으로 원형인 내부 부분(3) 및 외부 부분(2)과 내부 부분(3) 사이에 끼워지는 다수의 롤링 요소(5)를 포함한다. 이 롤링 베어링의 특징은, 롤링 요소(5) 중 적어도 하나가 적어도 하나의 단면에서 보았을 때 동일한 가상 원(10)의 원주 길이를 구성하고 외부 원형 부분(2)과 내부 원형 부분(3)에 대한 접촉면을 각각 구성하는 2개의 대향 만곡 측면(6, 7) 및 전술된 가상 원(10) 내에 놓이는 적어도 하나의 측부 표면(8, 9)을 포함한다는 것이다. 이로써, 베어링의 롤링 요소의 개수가 증가할 수 있으며, 이에 따라 동일한 총 하중율을 받는 각각의 단일 롤링 요소 상의 하중을 감소시켜, 베어링의 총 하중 지지력을 증가시킨다. 이는, 작은 왕복 각도 회전을 통해 베어링의 외부 부분 또는 내부 부분과 접촉하지 않는 전통적인 원형 롤러의 롤러 면의 적어도 일부가 생략됨으로써 베어링의 원주 방향으로 각각의 롤링 요소에 의해 차지된 공간을 상당히 감소시키기 때문이다.

Description

롤링 베어링{ROLLING BEARING}

본 발명은 로커 아암(rocker arm)용 롤링 베어링에 관한 것이며, 상기 롤링 베어링은 적어도 부분적으로 원형인 외부 부분, 적어도 부분적으로 원형인 내부 부분 및 외부 부분과 내부 부분 사이에 끼워지는 다수의 롤링 요소를 포함한다.

또한, 본 발명은 시멘트 원료, 시멘트 클링커(clinker) 및 유사 재료와 같은 미립자 재료의 그라인딩을 위한 롤러 밀(roller mill)에서의 이러한 롤링 베어링의 사용에 관한 것이며, 상기 롤러 밀은 대체로 수평인 그라인딩 테이블 및 수직 샤프트를 중심으로 회전할 수 있는 롤러 세트를 포함하며, 상기 롤러 세트는 롤러 샤프트의 중심선을 포함하는 평면에서 롤러의 자유 원형 운동을 상하로 허용하는 힌지 연결부를 통해 수직 샤프트에 연결되는 각각의 롤러 샤프트를 중심으로 회전하는 다수의 롤러를 포함하며, 상기 롤러 세트는 그라인딩 테이블과 상호 작용하도록 구성된다.

본 발명에 따른 롤링 베어링은, 로커 아암 또는 샤프트가 비교적 작은 각도 회전으로 전후 이동하는 능력을 가지는 것이 필수적인 어떤 경우에도 사용될 수 있으며, 따라서, 전술한 공지된 종류의 롤러 밀의 힌지 연결부와 관련하여 사용하는데 특히 적절하다.

공지된 롤러 밀에서, 전형적으로 롤러 샤프트를 수직 샤프트와 연결시키는 힌지 연결부는 전형적으로 적절한 윤활유에 의해 윤활될 수 있는 전통적인 활주 베어링으로 구성된다. 힌지 연결부의 기능은, 롤러들이 서로 독립적으로 밀의 작동 동안 그라인딩 테이블 상에 적층된 재료 베드(bed)의 높이 변화를 따르는 능력을 가지는 것을 보장하는 것이다. 방향 및 크기에 대하여, 힌지 연결부에 의해 흡수되는 힘은 베어링 저널(journal)에 대해 사실상 일정하며, 베어링 저널의 각도 회전은 재료 베드의 두께 변화에 의해 발생되고 대체로 ±0.5도 내지 5도 간격 내로 유지된다. 베어링 저널의 각도 회전의 진동수(frequency)는 전형적으로 0.5Hz 내지 1Hz 간격 이내이다. 공지된 롤러 밀이 시멘트 원료, 시멘트 클링커 및 유사 재료와 같은 미립자 재료의 그라인딩을 위해 사용되는 경우, 힌지 연결부는 비교적 높은 압력을 받게 되고, 이 압력은 힌지 연결부의 부품들 사이의 마찰력때문에, 일방향으로 일정한 응력 하중으로 인해 윤활유에 의해 즉시 감소될수 없는 바람직하지 않은 발열을 일으키며, 베어링 저널의 전후방으로의 매우 작은 각도 회전은 윤활유를 하중 영역 내로 끌어당기기에 충분하지 않다. 상용으로 입수가능한 기타 베어링 유형 중에서, 유체동역학적 활주 베어링은 베어링 저널의 연속 회전이 없어서 유체동역학적 윤활 필름의 형성을 방해하기 때문에 사용될 수 없고, 유체정역학적 래디얼(radial) 베어링은 기술적 견지에서 정적 조건 및 회전 모두에 있어서 완전한 지지를 제공하는 완벽한 베어링 방안이지만, 매우 복잡하고 민감하며 비싸다는 것이 단점이다. 외부 링, 내부 링 및 사이에 끼워지는 원통형 롤러를 포함하는 전통적인 롤링 베어링도 본 목적에 적합하지 않은 것으로 간주되는데, 그 이유는, 부분적으로 작은 각도 회전은 롤러가 윤활유를 하중 영역 내로 끌어당기게 허용하지 않기 때문이며, 그리고 부분적으로 롤러의 원통형 형태는 제한된 개수의 지지 롤러만을 베어링에 포함할 수 있게 하여, 각 지지 롤러 상에 상당한 하중율(load rate)을 초래하기 때문이다. 따라서, 전형적이고 상용으로 입수가능한 전통적인 베어링 유형 중 어떤 것도 상당한 단점을 유발하지 않고는 설명된 하중 조건에 바로 적용될 수 없다고 여겨지는 것이 사실이다.

본 발명의 목적은 전술된 단점을 제거하거나 실질적으로 감소시키는 롤링 베어링을 제공하는 것이다.

이는 서두에서 언급된 종류의 롤링 베어링에 의해 달성되며, 이 롤링 베어링은 롤링 요소 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 단면에서 보았을 때 동일한 가상 원의 원주 길이를 구성하고 외부 원형부와 내부 원형부에 대한 접촉면을 각각 구성하는 2개의 대향 만곡 측면 및 전술된 가상 원 내에 놓이는 적어도 하나의 측부 표면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이로써, 베어링의 롤링 요소의 개수가 증가할 수 있으며, 이에 따라 동일한 총 하중율을 받는 각각의 단일 롤링 요소 상의 하중을 감소시켜, 베어링의 총 하중 지지력(bearing capacity)을 증가시킨다. 이는, 작은 왕복 각도 회전을 통해 베어링의 외부 부분 또는 내부 부분과 접촉하지 않는 전통적인 원형 롤러의 롤러 면의 적어도 일부가 생략됨으로써 베어링의 원주 방향으로 각각이 롤링 요소에 의해 차지된 공간을 상당히 감소시키기 때문이다.

가상 원 내에 있는 롤링 요소의 적어도 하나의 측부 표면은 곡면, 평면 등과 같은 임의의 적절한 형상일 수 있다. 그러나, 이러한 측부 표면은 편평하고 가상 단면 원 내에 코드를 구성하는 것이 바람직하다. 측부 표면의 형상이 편평하지 않은 경우, 베어링이 극한 위치를 취할 때, 2개의 인접한 롤링 요소들 사이에 양호한 접촉면을 얻기 위하여 대향 측부 표면은 베어링의 극한 위치에서 상보적이어야 한다.

베어링의 원주 방향으로 롤링 요소에 의해 차지된 공간을 최소화하기 위하여, 롤링 요소는 2개의 대향하는 편평한 측부 표면을 포함하며, 측부 표면 각각은 단면에서 보았을 때, 가상 원 내에 코드를 구성하는 것이 바람직하다. 2개의 코드는 평행할 수 있지만, 베어링이 최대 필요 각도 회전(maximum required angular rotation)을 경험하고 따라서 자체 고정(self-locking) 효과를 경험하는 극한 위치(extreme position)에 있을 때, 2개의 인접한 롤링 요소들 사이에 양호한 접촉면을 제공하기 위하여, 롤링 요소들의 폭이 외부 원형부 근처에서 최대가 되도록 2개의 코드가 서로 작은 각도를 형성하는 것이 바람직하다. 코드들 사이의 각도의 크기는 베어링의 롤링 요소의 개수에 주로 의존하며, 롤링 요소의 개수는 베어링의 필요 최대 각도 회전에 의존한다. 베어링의 필요 각도 회전이 작아질수록, 외부 원형부 및 내부 원형부 각각에 대한 롤링 요소의 만곡 접촉면의 원호 길이는 짧아야 할 것이며, 수용될 수 있는 롤링 요소의 개수는 커지게 된다. 예컨대, 필요 각도 회전이 +/- 3도인 실시예에서, 롤링 요소의 개수는 전통적인 롤링 베어링에 대해 2배가 될 수 있다.

베어링이 일방향 응력 하중을 받을 때 사용하기에 특히 적절한, 본 발명에 따른 롤링 베어링의 특정 실시예에서, 롤링 요소의 일부는, 적절한 수단에 의해 외부 원형 부분 또는 내부 원형 부분에 고정될 수 있거나 이러한 2개의 원형 부분 중 하나의 일체 부분일 수 있는 환형 요소에 의해 대체될 수 있다. 환형 요소는 원주의 약 90%까지의 영역에 걸쳐 연장되도록 형성될 수 있고, 원형 부분들 중 하나와 환형 요소 사이에 환형 간극이 존재하게 하는 반경 방향 범위를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 베어링이 최대 필요 각도 회전을 경험하고 따라서 자체 고정 효과를 경험하는 극한 위치에 있을 때, 인접한 롤링 요소와의 양호한 접촉을 보장하기 위하여 환형 요소는 경사진 단부면을 구비하여 유리하게 형성될 수 있다.

유리하게도, 롤링 요소는 롤러 홀더를 더 포함할 수 있으며, 롤러 홀더는 롤링 요소들의 위치를 서로에 대해 원주 방향으로 유지시킨다.

본 발명은 개략적인 다음의 도면들을 참조하여 더 상세히 설명되어진다.
도 1은 측면에서 본, 본 발명에 따른 롤링 베어링의 단면도를 도시하며,
도 2는 본 발명에 따른 롤링 베어링의 롤링 요소를 도시하며,
도 3은 베어링이 최대 필요 각도 회전을 경험하는 극한 위치에 있는 경우, 본 발명에 따른 롤링 베어링의 단면을 도시하며,
도 4는 본 발명에 따른 베어링의 특정 실실예를 도시하며,
도 5는 본 발명에 따른 베어링을 롤러 밀에서 적용한 것을 도시한다.

도 1에 본 발명에 따른 롤링 베어링(1)이 도시되며, 롤링 베어링은 외부 원형 부분(2), 내부 원형 부분(3) 및 외부 부분(2)과 내부 부분(3) 사이에 끼워지는 다수의 롤링 요소(5)를 포함한다.

도 2에 가장 잘 도시되는 바와 같이, 본 발명의 도시된 실시예의 롤링 요소(5)는 로드(rod)로서 형성되며, 롤링 요소 각각은 4개의 측면(6, 7, 8, 9)을 포함하는데, 이 중 2개의 대향면은 동일한 가상 원(10)의 원호 길이를 구성하고 롤링 베어링에서 외부 원형 부분(2) 및 내부 원형 부분(3)와의 접촉 표면을 각각 형성하는 만곡 측면(6, 7)이며, 다른 2개의 대향 측면(8, 9)은 전술된 가상 원(10) 내에 놓이며, 특히 도 1에 도시된 바와 같이 편평하면서 각각의 인접한 롤링 요소(5)에 대면(facing)하고 있다.

단면을 보면, 편평 측면(8, 9) 각각은 가상 원(10)의 코드(chord; 11, 12)를 설명한다. 도 2를 참조하면, 롤링 요소(5)는 바꿔 말하면, 원(10)으로 도시된 가상 원형 단면을 가지며, 코드(11, 12)와 원(10)의 원호 길이에 의해 각각 형성되는 2개의 대향 원통 구역(13, 14)이 잘려나간 원통형 롤러로서 형성되는 것으로 설명될 수 있다. 그러나, 2개의 코드는 평행할 수 있지만, 베어링이 도 3에 도시된 바와 같이 최대 필요 각도 회전을 경험하고 따라서 자체 고정 효과를 경험하는 극한 위치에 있을 때, 2개의 인접한 롤링 요소들(5) 사이에 양호한 접촉면을 제공하기 위하여, 롤링 요소들의 폭이 외부 원형 부분(2) 근처에서 최대가 되도록 2개의 코드(11, 12)는 서로 작은 각도를 형성한다. 코드들(11, 12) 사이의 각도의 크기는 베어링의 롤링 요소(5)의 개수에 주로 의존하며, 롤링 요소(5)의 개수는 베어링의 필요 최대 각도 회전에 의존한다. 베어링의 필요 각도 회전이 작아질수록, 외부 원형 부분(2) 및 내부 원형 부분(3) 각각에 대한 롤링 요소(5)의 만곡 접촉 표면의 원호 길이는 짧아져야 할 것이며, 수용될 수 있는 롤링 요소의 개수는 커지게 된다.

베어링의 일방향 응력 하중과 관련된 적용예에 특히 적절한 본 발명에 따른 롤링 베어링에 대한 도 4에 도시된 실시예에서, 롤링 요소(5) 중 몇몇은 도시된 실시예에서 내부 원형 부분(3)의 일체형 부분을 구성하는 환형 요소(15)에 의해 대체된다. 환형 요소(15)는 도시된 바와 같이, 2개의 원형 부분들(2, 3) 사이의 거리보다 짧은 반경방향 범위를 갖도록 구성됨으로써, 환형 간극이 환형 요소(15)와 외부 원형 부분(2) 사이에 존재한다. 또한, 환형 요소가 경사진 단부면(16, 17)을 구비함으로써, 베어링이 최대 필요 각도 회전에 경험하는 극한 위치에 있을 때, 인접한 롤링 요소들이 환형 요소(15)와 양호하게 접촉하는 것을 보장하며, 따라서 베어링의 자체 고정 효과를 보장한다.

도 5에는 본 발명에 따른 베어링의 사용에 관한 예가 도시된다. 도 5는 롤러 밀(21)의 단면도를 도시하며, 롤러 밀은 수평 그라인딩 테이블(23) 및 그라인딩 테이블과 상호 작용하고 수직 샤프트(25)에 연결되어 수직 샤프트를 중심으로 회전하는 롤러(24) 세트를 포함한다. 롤러(24)는 각각의 롤러 샤프트(26)를 중심으로 회전하고 롤러 샤프트(26)는 힌지 연결부(27)를 통해 수직 샤프트(25)에 연결됨으로써, 롤러(24)가 힌지 연결부를 중심으로 회전할 때 롤러 샤프트의 중심선(22)을 포함하는 평면에서 상하로 이동하게 한다. 도시된 바와 같이, 힌지 연결부(27)는 본 발명에 따른 롤러 베어링(1)을 포함한다.

제시된 설명에서, 베어링의 외부 부분(2)과 내부 부분(3) 및 롤링 요소(5)는 이들의 전체 길이에 대해 동일한 치수를 가지는 것으로 설명된다. 그러나, 다른 실시예도 본 발명의 틀 내에서 가능할 수 있음이 확실하다. 예컨대, 베어링의 외부 부분(2)과 내부 부분(3) 및 롤링 요소(5)는 이들의 종방향으로 원추형 또는 구형으로 형성될 수 있다.

Claims (8)

1. 로커 아암용 롤링 베어링(1)으로서, 적어도 부분적으로 원형인 외부 부분(2), 적어도 부분적으로 원형인 내부 부분(3) 및 외부 부분(2)과 내부 부분(3) 사이에 끼워지는 다수의 롤링 요소(5)를 포함하는 롤링 베어링에 있어서,
   롤링 요소(5) 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 단면에서 보았을 때 동일한 가상 원(10)의 원호 길이를 구성하고 외부 원형 부분(2)과 내부 원형 부분(3)에 대한 접촉면을 각각 구성하는 2개의 대향 만곡 측면(6, 7) 및 상기 가상 원(10) 내에 놓이는 적어도 하나의 측부 표면(8, 9)을 포함하며,
   가상 원(10) 내에 있는 롤링 요소(5)의 측부 표면(8, 9)은 편평하고, 측부 표면 각각은 가상 단면 원(10) 내에 코드(11, 12)를 구성하는 것을 특징으로 하는
   롤링 베어링.
2. 제1항에 있어서, 롤링 요소(5)는 2개의 대향하는 편평한 측부 표면(8, 9)을 포함하며, 측부 표면 각각은 단면에서 보았을 때, 가상 원(10) 내에 코드(11, 12)를 구성하는 것을 특징으로 하는
   롤링 베어링.
3. 제2항에 있어서, 롤링 요소(5)의 폭이 외부 원형 부분(2) 근처에서 최대가 되도록 2개의 코드(11, 12)는 서로 작은 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는
   롤링 베어링.
4. 제1항에 있어서, 롤링 요소(5) 중 일부를 대체하여 2개의 원형 부분들(2, 3) 사이에 배치되는 환형 요소(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는
   롤링 베어링.
5. 제4항에 있어서, 환형 요소(15)는 원주의 약 90%까지의 영역에 걸쳐 연장되도록 형성되고, 원형 부분들(2, 3) 중 하나와 환형 요소(15) 사이에 환형 간극이 존재하게 하는 반경 방향 범위를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는
   롤링 베어링.
6. 제5항에 있어서, 베어링이 최대 필요 각도 회전을 경험하고 따라서 자체 고정 효과를 경험하는 극한 위치에 있을 때, 인접한 롤링 요소(5)와의 양호한 접촉을 보장하기 위하여 환형 요소(15)는 경사진 단부면(16, 17)을 구비하는 것을 특징으로 하는
   롤링 베어링.
7. 제1항에 있어서, 롤링 요소들(5)의 위치를 서로에 대해 원주 방향으로 유지시키는 롤러 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는
   롤링 베어링.
8. 시멘트 원료, 시멘트 클링커 및 유사 재료와 같은 미립자 재료의 그라인딩을 위한 롤러 밀(21)에서의 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 롤링 베어링의 사용이며,
   상기 롤러 밀(21)은 대체로 수평인 그라인딩 테이블(23) 및 수직 샤프트(25)를 중심으로 회전할 수 있는 롤러 세트를 포함하며,
   상기 롤러 세트는 롤러 샤프트의 중심선(22)을 포함하는 평면에서 롤러의 자유 원형 운동을 상하로 허용하는 힌지 연결부(27)를 통해 수직 샤프트(25)에 연결되는 각각의 롤러 샤프트(26)를 중심으로 회전하는 다수의 롤러(24)를 포함하며, 상기 롤러 세트는 롤링 베어링(1)이 힌지 연결부(27)의 일부를 구성하는 경우에 그라인딩 테이블과 상호 작용하도록 구성되는
   롤링 베어링의 사용.

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