KR20120089358A - 컴플라이언트 베어링 마운트 - Google Patents

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KR20120089358A
KR20120089358A KR1020127016907A KR20127016907A KR20120089358A KR 20120089358 A KR20120089358 A KR 20120089358A KR 1020127016907 A KR1020127016907 A KR 1020127016907A KR 20127016907 A KR20127016907 A KR 20127016907A KR 20120089358 A KR20120089358 A KR 20120089358A
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bearing
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protruding flange
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KR1020127016907A
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조나단 지. 알. 맥아서
매튜 엠 윌킨스
마이클 씨 리
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플라이휠 에너지 시스템스 인코포레이티드
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Abstract

지지 구조에 대해 베어링을 장착하기 위한 컴플라이언트 베어링 마운트. 본 발명의 베어링 마운트 조립체는 베어링 마운트에 가해지는 힘을 흡수하도록 되어 있다. 힘 이동 요소는 가해진 힘의 성분을 전단력 흡수기로 이동시키고, 이 전단력 흡수기는 가해진 힘의 전단 성분을 흡수하고 베어링 마운트를 다시 원래의 위치로 복원시킨다.

Description

컴플라이언트 베어링 마운트{Compliant bearing mount}
본 발명은 고성능 회전 기계용 컴플라이언트 베어링 마운트에 관한 것이다.
고성능 회전 기계류는 전력 생산 및 비행기 추진용 터보기계류(turbomachinery), 우주선 자세 제어 장치들, 및 플라이휠 에너지 저장 장치들과 같은 다양한 산업 응용들에 채용된다.
회전 기계류는 일반적으로 고정 기계 케이싱 내에서 베어링들 위에 회전 가능하게 장착되는 회전 요소(예를 들어, 샤프트, 터빈 또는 플라이휠)로 구성된다.
기계류 자신이 이동식인 응용들에 있어서, 회전 요소를 장착하는 것은 오프-축 모멘트들(off-axis moments)로서 특정 과제들을 제기하고 회전 기계류에 대한 동적 충격들(dynamic shocks)이 동작 효율(operational efficiency) 및 손상 비용 성분들(damage expensive components)을 감소시킨다. 이것은 중요한 경제적 손실들을 가져오고 최악 시나리오의 경우에, 회전 기계류의 재해적 고장(catastrophic failure)으로 이어질 수 있다. 더욱이, 고성능 회전 기계들은 베어링들에 의해 적절히 지지되어야 하는 중요한 축방향 및 반경방향 부하들을 받는다.
이와 같은 과제들을 다루기 위해, 회전하는 기계가 동적 충격들 및 진동들을 흡수하게 하는 컴플라이언트 베어링들이 개발되었다. 하나의 잘 알려진 형태의 컴플라이언트 베어링은 샤프트를 지지하는 스프링 탑재 포일 저널(spring loaded foil journal)을 제공하고, 여기서 작동 유체(working fluid)는 기계가 동작 속도(operational speed)로 회전할 때 포일 저널과 샤프트 사이에 윤활을 제공한다.
동적 충격들을 흡수하기 위해 전략적으로 배치된 엘라스토머들(elastomers)을 사용하는 다른 형태의 컴플라이언트 베어링이 개발되었다. 그러나, 엘라스토머들은 일반적으로 높은 열저항(high thermal resistance)을 가지며, 종래 기술에서 이용 가능한 탄성 중합체 구성들은 열이 베어링으로부터 발산하는 것을 허용하지 않아, 베어링의 과열 및 완전한 고장을 일으킬 수 있다.
능동 마그네틱 서스펜션 베어링들(active magnetic suspension bearings)이 또한 개발되었다. 그러나, 능동 마그네틱 베어링들은 전형적으로 기계 케이싱 내에서 회전 요소의 정확하고 정밀한 위치결정을 보장하기 위해 복잡한 소프트웨어, 액츄에이터들, 위치 센서들 및 제어 하드웨어(control hardware)를 필요로 한다.
회전 기계가 받는 반경방향 및 축방향 부하들 모두를 지지하는 앵귤러 컨택트 롤러 베어링들(angular contact roller bearings)이 개발되었다. 그러나, 이러한 형태들의 베어링들은 추가의 충격 흡수 마운트들을 필요로 할 수 있는데, 그 이유는 이들이 이들 자신 위에 설치될 때 동적 충격 및 진동을 흡수하기에는 불충분할 수 있기 때문이다.
고성능 응용들에서 가장 긴 가능한 동작 수명을 보장하기 위해, 앵귤러 컨택트 롤러 베어링들은 높은 정밀도 맞춤(high precision fit)으로 장착되어야 한다. 그러므로, 정밀도, 원통도(cylindricity), 평탄도(flatness), 런아웃(runout), 동축도(coaxiality) 및 표면 거칠기(surface roughness)에 대한 높은 허용 오차들을 구성요소들에 제공할 수 있는 경질 재료들로부터 앵귤러 컨택트 롤러 베어링을 위한 마운트를 제조하는 것이 바람직하다.
그러므로, 축방향 및 반경방향에서 고 부하 용량(high load capacity)을 제공하고, 기계 케이싱에 대한 동적 충격을 흡수할 수 있고 복잡한 제어 장비를 필요로 하지 않고, 열을 발산시키는 낮은 열저항을 가지거나, 높은 허용오차 맞춤을 허용하는 재료로 구성되는 고성능 회전 기계를 위해 특별히 설계되는 베어링 마운트에 대한 요구가 있다.
일 관점에 있어서, 본 발명은 지지 구조에 대해 베어링을 장착하기 위한 베어링 마운트 조립체를 제공하고, 베어링 마운트 조립체는 베어링 마운트를 포함하고, 베어링 마운트는 힘 이동 요소를 포함하고, 베어링 마운트 조립체는 전단력 흡수기를 더 포함하고 힘이 상기 베어링 마운트를 제 1 위치로부터 제 2 위치로 변위시키도록 베어링 마운트 조립체에 가해질 때, 상기 힘 이동 요소는 상기 힘의 전단 성분을 상기 전단력 흡수기로 이동시킨다. 상기 전단력 흡수기는 상기 힘의 상기 전단 성분을 흡수하고 상기 베어링 마운트를 상기 제 1 위치로 복원시키도록 작동한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들이 더 상세히 설명될 것이고 첨부 도면들과 관련하여 읽을 때 더 잘 이해될 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예의 단면도.
도 1b는 본 발명에 따른 베어링 마운트 조립체의 일 실시예의 사시도.
도 2a는 구면 마운팅 장치를 포함하는 본 발명에 따른 베어링 마운트 조립체의 일 실시예의 단면도.
도 2b는 본 발명에 따른 구형 힘 이동 요소(spherical force translating element)를 포함하는 베어링 마운트 조립체의 일 실시예의 사시도.
도 2c는 본 발명에 따른 원호형 힘 이동 요소(arcuate force translating element)를 포함하는 베어링 마운트 조립체의 일 실시예의 사시도.
도 3a는 원뿔형 마운팅 장치(conical mounting arrangement)의 본 발명에 따른 베어링 마운트 조립체의 일 실시예의 단면도.
도 3b는 본 발명에 따른 원뿔형 이동 요소를 포함하는 베어링 마운트 조립체의 일 실시예의 사시도.
도 3c는 본 발명에 따른 앵귤러 힘 이동 요소를 포함하는 베어링 마운트 조립체의 일 실시예의 사시도.
도 4a, 4b, 4c는 본 발명과 관련하여 사용하기 위한 충격 흡수 조립체들의 다양한 실시예들의 평면도들.
도 5는 2개의 베어링 마운트들이 오정렬되어 있는 상황들에서 사용하기 위한 본 발명의 일 실시예의 단면도.
도 6은 제 1 구성으로 회전하는 외륜(outer race)을 이용하는 구면 마운팅 장치의 본 발명의 일 실시예의 단면도.
도 7은 제 2 구성으로 회전하는 외륜을 이용하는 구면 마운팅 장치의 본 발명의 일 실시예의 단면도.
본 발명은 지지 구조에 대해 베어링을 장착하도록 되어 있는 베어링 마운트를 제공한다. 베어링은, 당업자이 용이하게 알 수 있는 다른 베어링들 중에서 롤러 베어링, 볼 베어링, 앵귤러 컨택트 베어링, 니들 베어링, 및 스러스트 베어링을 포함하는, 응용에 적합한 임의의 베어링일 수 있다. 베어링은 단일, 2중 또는 3중(예컨대, 다중) 베어링 장치일 수 있고, 다른 적합한 재료들 중에서 이 기술분야의 당업자들들에게는 자명한 세라믹, 강철 및 하이브리드 재료들(hybrid materials)을 포함하여 다양한 재료들로 구성될 수 있지만, 이들 재료들에 한정되는 것은 아니다. 다수의 베어링들을 포함하는 실시예들에 있어서, 이들 베어링들은 다른 구성들 중, 페이스-투-페이스(face-to-face), 백-투-백(back-to-back)을 포함하는 임의의 수의 방식들로 배열되지만 이들에 한정되는 것은 아니다. 베어링은 다른 구성들 중, 그리스(grease), 오일, 오일 미스트(oil mist), 그라파이트(graphite), PTFE, MoS2 또는 다른 고체 윤활유들 또는 이들의 조합들에 의해 윤활될 수 있으며, 상기 물질들은 당업자들이라면 이해 가능한 것이다. 베어링은 베어링 슬리브를 포함할 수 있고 포함하지 않을 수도 있다는 것이 예상된다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 베어링은 샤프트, 터빈, 플라이휠, 액슬(axle), 자이로스코프(gyroscope) 또는 이 기술분야의 당업자는 용이하게 알 수 있을 회전 기계류의 임의의 다른 부품일 수 있는 회전 요소를 회전 가능하게 지원한다. 전형적으로, 회전 요소는 2개의 단부들을 포함할 것이고 각각의 단부들에 적어도 하나의 베어링을 필요로 할 것이지만, 회전 요소가 단지 하나의 단부에 지지체를 필요로 하는 것이 고려된다.
베어링 마운트 및 회전 요소는 응용의 조건들에 종속하여 수평, 수직 또는 임의의 다른 방향으로 배향될 수 있다. 베어링 마운트 및 회전 요소는 다른 환경들 중에서 공기, 부분 진공, 완전 진공, 오일 리치(oil rich)를 포함하는 임의의 환경에서 작동될 수 있지만 이들에 한정되지 않는다.
지지 구조는 예를 들어 베어링 페데스탈(bearing pedestal) 또는 기계 케이싱을 포함하지만 이에 한정되지 않는 회전 요소를 지지하는 데 적합한 임의의 구조일 수 있다.
본 발명에 따른 베어링 마운트는 회전 요소 또는 베어링 마운트 조립체에 가해지는 힘의 성분을 이동시키기 위해 설계되는 힘 이동 요소를 포함한다. 이러한 힘은 많은 형태들을 취할 수 있고 오프-축 모멘트, 진동 또는 동적 충격을 포함해서 임의의 방향으로 가해질 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
힘 이동 요소는 이하에 더 상세히 논의될 힘 이동 요소의 형상에 의해 결정되는 방향으로 힘의 전단 성분(shear component)을 이동시킨다. 회전 요소 또는 베어링 마운트 조립체가 힘을 받으면, 베어링 마운트는 지지 구조에 대해 변위될 것이고 힘 이동 요소는 지지점(bearing point)을 그것의 제 1 위치로 복원하기 위해 전단 동작하는 전단력 흡수기로 힘의 성분을 이동시킬 것이다. 힘 이동 요소는 지지 구조에 제공되는 슬롯에 수용될 수 있고 또는 대안으로 표면, 플랜지 또는 지지 구조 위에 제공되는 다른 구조에 직접 부착될 수 있다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 힘 이동 요소는 돌출 플랜지이고 이것은 응용의 요구들에 따라 다양한 형상들을 취할 수 있다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 베어링 마운트는 베어링을 수용하도록 되어 있는 보어(bore)를 포함할 수 있다. 베어링은 보어 내에서 축방향으로 부유하는 것이 허용될 수 있고, 또는 대안으로 이하에 더 상세히 기재되는 것과 같이 보어 내에서 축방향으로 고정될 수 있다. 대안의 실시예들에 있어서, 베어링은 액슬 위에 또는 베어링 마운트 위에 제공되는 수용면 위에 수용된다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 보어는 베어링 마운트의 전체 축방향 폭을 통해 연장할 수 있지만, 대안으로 보어는 베어링 마운트를 통해 단지 부분적으로 연장할 수 있다. 보어는 내부 스레드를 포함할 수 있는 것이 고려된다. 보어는 또는 베어링이 설치되는 카운터보어(counterbore) 또는 숄더를 포함할 수 있다.
전단력 흡수기는 힘 이동 요소에 의해 이동된 힘의 전단 성분을 흡수하기 위해 제공되고 힘 이동 요소를 그것의 제 1의 정지 위치로 복원하는 작용을 한다. 전단력 흡수기는 전단 동작에 의해 힘의 이동된 요소를 흡수할 수 있도록 되어 있다. 전단력 흡수기는 전단력 흡수기를 통한 열 전달이 고속으로 달성될 수 있도록 얇게 설계된다. 그러므로, 회전 요소에 의해 발생된 열은 베어링 마운트로부터 주위 환경으로 발산될 수 있는 지지 구조로 전달될 수 있다.
이 기술분야의 당업자들에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 본 발명은 전단력 흡수기의 이방성들(anisotropic properties)을 이용한다. 즉, 전단력 흡수기의 동적 특성들(즉 스프링 탄성 계수(k) 및 댐핑 계수(c))이 일방향에서(즉, 전단력 흡수기의 넓은 단면 영역에 걸쳐) 결정 및 설계되는 한편, 열 특성들(즉, 열전도율(kth))은 실질적으로 수직인 방향(즉, 전단력 흡수기의 얇은 부분을 통해)에서 결정되고 설계된다.
이러한 방식에서, 이 기술분야의 당업자는 특정 응용에 바람직한 어떤 특성들을 갖는 전단력 흡수기를 제조하기 위한 재료(또는 재료들의 조합)를 사려깊게 선택할 수 있다. 전단력 흡수기의 동적 특성들 및 열적 특성들은 전단력 흡수기 설계의 이방성 속성에 대해 독립적으로 결정되고 설계될 수 있다.
당업자는 또한 특별한 회전 요소와 함께 사용될 때 작동 제한들을 만족시키고 또는 원하는 특징들을 제공하도록 "조정(tuned)" 또는 특히 선택되는 전단력 흡수기를 선택할 수 있다. 예를 들어, 당업자는 제어 필드들에 걸쳐 안정을 기하고 고유 주파수들(natural frequencies)에 대한 양의 붕괴율들(positive decay rates)을 제공하기 위해 전단력 흡수기의 댐핑을 증가시키기를 원할 수 있다. 대안으로, 당업자는 표준 동작 속도 밖에 고유 주파수들을 전략적으로 배치하기를 원할 수 있고, 이 경우에, 전단력 흡수기의 스프링 강성을 변화시키기를 원할 수 있다.
전단력 흡수기는 응용에 대한 필수 댐핑, 강성 및 열전달 특성들을 제공하는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에 있어서, 전단력 흡수기는 이 기술분야의 당업자들에게 자명한 원하는 강성, 댐핑 및 열 저항을 제공하도록 선택된 엘라스토머 재료로 구성되는 엘라스토머 패드(elastomer pad)이다. 엘라스토머 재료는 열을 베어링 마운트로부터 주위 환경으로 발산시키기 위해 전단력 흡수기의 능력을 효율적으로 개선시키는 낮은 열 저항을 가진 재료들로 "도핑(doped)" 또는 주입(impregnated)될 수 있다. 엘라스토머 재료를 도핑하는 데 적합한 재료들은 상업적으로 이용 가능하고 이 기술분야의 당업자들에게는 알려질 것이다.
전단력 흡수기는 2개의 표면들을 포함할 수 있을 것이고, 하나의 표면은 힘 이동 요소와 맞닿고 다른 표면은 지지 구조와 맞닿아 있다. 그러므로, 힘 이동 요소가 지지 구조에 대해 변위될 때, 전단력 흡수기는 이동된 힘을 흡수하고 힘 이동 요소를 그것의 초기 위치로 복원하도록 전단 동작한다.
이러한 방식으로, 본 발명에 따른 베어링 마운트는 매우 헐거운 끼워맞춤을 허용하는 경질 재료들로 제조될 수 있고, 또한 회전 요소의 동작을 심각하게 방해하지 않고 회전 요소 또는 베어링 마운트에 가해지는 힘을 흡수할 수 있다.
더욱이, 적어도 하나의 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 베어링 마운트는 기동 조건들(startup conditions) 동안 크게 증가되는 마찰력을 받지 않고, 과열되는 경향이 적을 수 있다.
도 1a로 돌아가면, 본 발명의 적어도 하나의 실시예가 도시된다. 베어링 마운트 조립체(1)는 베어링 마운트(10), 돌출 플랜지(22) 및 엘라스토머 패드(16)를 포함한다. 베어링 마운트(10)는 지지 구조(4)에 대해 베어링(12)를 장착하도록 되어 있다. 베어링(12)은 회전 요소(2)를 회전 가능하게 지지한다. 엘라스토머 패드(16)는 베어링 마운트 조립체(1)에 가해지는 힘의 전단 성분을 흡수하도록 되어 있다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 베어링 마운트(10)는 또한 도 1b에서 알 수 있는 것과 같은 중앙 허브(20)를 포함할 수 있다. 돌출 플랜지(22)는 수용 슬롯(40)에 수용될 수 있다. 중앙 허브는 베어링(12)을 수용하기 위한 보어(26)를 더 포함할 수 있다. 베어링(12)은 외륜 베어링 너트(30)에 의해 보어(26)에 축방향으로 고정될 수 있고, 또한 대안으로 베어링(12)은 보어(26) 내에서 축방향으로 이동(즉, 부유(float))하는 것이 허용될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에 있어서, 베어링(12)은 내륜 베어링 너트(31)에 의해 회전 요소(2)에 대해 축방향으로 고정될 수 있다.
이 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 것과 같이, 회전 요소(2)는 전형으로 일단부에서 축방향으로 고정된 베어링 마운트에 의해 지지될 수 있고 다른 단부에서 축방향으로 부유하는 베어링 마운트에 의해 지지될 수 있다. 그러나, 다른 장치들이, 다른 장치들 중에서 예컨대 2개의 축방향으로 고정된 베어링 마운트들 또는 대안으로 2개의 축방향으로 부유하는 베어링 마운트들이 고려된다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 자기 스러스트 링(magnetic thrust ring: 50)이 회전 요소(2)에 데해 대향하는 축방향 힘을 가하기 위해 선택적으로 포함될 수 있다. 자기 스러스트 링(50)이 포함되는 실시예들에 있어서, 당업자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 그것은 고정 베어링 마운트 또는 베어링 페데스탈 또는 기계 케이싱의 고정 요소 위에 위치될 수 있다. 자기 스러스트 링(50)은 수동 영구자석 자기 장치(passive permanent magnetic device)를 포함하는 다수의 장치들로 의도되지만 이에 한정되지 않으며, 또는 대안으로 자기 스러스트 링(50)은 제어 시스템을 필요로 하는 능동 장치이다. 적어도 하나의 실시예에 있어서, 자기 스러스트 링(50)은 회전 요소(2)에 대해 축방향 또는 반경방향 위치 제어를 하지 않는다. 적어도 하나의 실시예에 있어서, 자기 스러스트 링(50)에 의해 생성되는 자기장은 공간 및 시간 불변이다.
당업자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 2개의 장착된 베어링들에 의해 매달린 회전 요소가 단일 축에서 가해지는 모멘트를 받을 경우, 2개의 베어링 마운트 중심들 사이의 거리에 의해 미리 규정된 직경을 가진 원(circle)에 대응하는 이상적인 편향 경로(deflection path: 6)가 있다.
베어링 마운트가 다수의 축에서 모멘트를 흡수하도록 설계되는 경우에, 이상적인 편향 경로(6)는 2개의 베어링 마운트 중심들 사이의 거리에 의해 미리 규정된 직경을 가지는 구(sphere)에 대응한다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 적어도 하나의 실시예에 있어서 베어링 마운트가 기계의 회전 축에 대해 반경 방향에서 힘을 흡수하는 것이 바람직한 응용들에 적합한 돌출 플랜지(22)가 제공된다. 이 기술분야의 당업자들에 의해 인식될 수 있는 것과 같이, 이 예에서는 회전 기계가 베어링 각도 오정렬(bearing angular misalignment)을 초래하는 오프-축 모멘트를 받는 이상적인 편향 경로(6) 및 실제 편향 경로(8)로부터 약간의 일탈(divergence)이 있다.
상기한 바와 같이, 힘 이동 요소는 본 출원의 요구들에 종속하여 다수의 형상들을 취할 수 있다. 돌출 플랜지(22)를 포함하는 실시예들에 있어서, 돌출 플랜지(22)는 힘 또는 모멘트가 베어링 마운트 조립체(1) 또는 회전 요소(2)에 가해질 때 지지 구조(4)에 대해 베어링 마운트(10)가 변위되는 방향을 조절할 다수의 형상들을 가질 수 있다.
이 기술분야의 당업자가 이해할 수 있는 것과 같이, 돌출 플랜지(22)는 도 2b, 2c, 3b, 3c에서 알 수 있는 것과 같이, 구형, 원호형, 원뿔형 또는 각이진 형상(angular shape)을 가질 수 있다.
도 2a를 참조하면, 구면 장치는 회전 기계류가 오프-축(off-axis) 모멘트들을 볼 것으로 가장 잘 예상되는 응용들에 매우 적합한, 가해진 모멘트들에 대한 이상적인 편향 경로(6)와 동일한 실제 편향 경로(8)를 제공할 것이다. 이 기술분야의 당업자들에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 구면 장치는 도 2b에서 알 수 있는 것과 같이 다수의 축들에서 지지 구조(4)에 대해 이동하도록 구성될 수 있고, 또는 대안으로 도 2c에서 알 수 있는 것과 같이 단일 축에서 지지 구조(4)에 대해 이동하도록 구성될 수 있다.
도 3a를 참조하면, 원뿔형 장치는 이상적인 구면 편향 경로(6)로부터 아주 약간 벗어나는 실제 편향 경로(8)를 제공할 것이다. 이 기술분야의 당업자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 원뿔형 장치는 도 3b에서 알 수 있는 것과 같이 다수의 축에서 지지 구조(4)에 대해 이동하도록 구성될 수 있고 또는 대안으로 도 3c에서 알 수 있는 것과 같이 단일 축에서 지지 구조(4)에 대해 이동하도록 구성될 수 있다. 이러한 장치는 작은 각도 변위들로 이상적인 구면 경로의 근접 근사를 제공하는 베어링 마운트를 제공하고, 또한 구면 장치보다 더 경제적인 방식으로 제조될 수 있다.
도 1a를 다시 참조하면, 엘라스토머 패드(16)는 돌출 플랜지(22)와 지지 구조(4) 사이에 배치된다. 적어도 하나의 실시예에 있어서, 지지 구조(4)는 돌출 플랜지(22)를 수용하는 수용 슬롯(40)을 더 포함할 수 있지만, 이 기술분야의 당업자에 의해 용이하게 이해될 수 있는 다른 장치들 중에서, 엘라스토머 패드(16)는 외측 표면, 플랜지 또는 지지 구조(4) 위에 제공되는 다른 구조에 힘 이동 요소를 직접 고정할 수 있다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 도 1a에서 알 수 있는 것과 같이, 2개의 엘라스토머 패드들이 채용되는 데, 하나는 회전 요소(2)에 대해 돌출 플랜지(22)의 말단 표면 위에 그리고 하나는 회전 요소(2)에 대해 돌출 플랜지(22)의 근접 표면 위에 채용된다. 그러나, 단지 하나의 엘라스토머 패드가 힘 이동 요소와 지지 구조(4) 사이에 배치되고, 또는 대안으로 2개의 이상의 엘라스토머 패드들이 사용될 수 있는 것을 생각할 수 있다.
도 4a에서 알 수 있는 것과 같이, 적어도 하나의 실시예에 있어서, 엘라스토머 패드(16)는 일련의 동심 엘라스토머 링들(60)일 수 있다. 각각의 동심 엘라스토머 링(60)은 열 전달, 강성 및 댐핑을 위해 상이한 특성들을 제공하는 상이한 엘라스토머 재료일 수 있고, 또는 대안으로 각각의 동심 엘라스토머 링(60)은 동일한 재료로 제조될 수 있다. 다른 장치들에 있어서, 엘라스토머 패드(16)는 일련의 별개의 원호형 세그먼트들(62)(도 4b에 도시된 것과 같은) 또는 사다리꼴 세그먼트들(64)(도 4c에 도시된 것과 같이)일 수 있다. 이들 후자의 예들에 있어서, 세그먼트들(62/64)은 모두 동일한 재료일 수 있고 또는 대안의 장치에 있어서, 세그먼트들은 특정 열 전달, 강성 및 댐핑 특성들에 대해 선택되는 2개 이상의 상이한 재료들일 수 있다.
대안의 실시예들에 있어서, 엘라스토머 패드(16)는, 엘라스토머 패드(16)가 가해진 힘의 전단 성분을 흡수할 수 있고 베어링 마운트(10)를 그것의 제 1의 정지 위치로 복원시키는 작용을 할 수 있다면 다른 형상들 중에서 직사각형들, 솔리드 원들, 정사각형들을 포함하는, 본 출원의 요구들에 적합한 임의의 형상을 취할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 수용 슬롯(40)은 실질적으로 돌출 플랜지(22)와 동일한 형상을 가질 수 있다. 그러므로, 힘이 베어링 마운트 조립체(1) 또는 회전 요소(2)에 가해질 경우, 베어링 마운트(10)는 돌출 플랜지(22)의 형상에 의해 결정되는 경로에서 지지 구조(4)에 대해 수용 슬롯(40) 내에서 변위될 것이다.
베어링 마운트(10)가 제 1 정지 위치로부터 제 2 위치로 변위될 때, 엘라스토머 패드(16)는 가해진 힘의 이동된 성분을 흡수하기 위해 전단 동작을 하고 베어링 마운트(10)를 다시 제 1 정지 위치로 복원시킬 것이다.
도 5를 참조하면, 적어도 하나의 실시예에 있어서, 베어링 마운트(10)는 구형 소켓(92)에 피봇 가능하게 수용되는 구면의 중앙 허브(90)를 포함한다. 당업자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 이러한 장치는 본 발명의 이점들을 제공하면서 2개의 오정렬 베어링 마운트들의 정렬을 허용한다.
도 6을 참조하면, 적어도 하나의 실시예에 있어서, 외륜 회전 베어링 마운트 조립체(100)가 회전 요소(102)를 회전 가능하게 지지하기 위해 고려된다. 이러한 장치에 있어서, 힘 이동 요소는 돌출 플랜지(112)이다. 베어링 마운트(110)는 베어링(116)을 장착하도록 구성되는 중심 액슬(central axle; 114)을 더 포함할 수 있다. 베어링(116)은 회전 요소(102)에 제공되는 보어(120)에 수용된다.
도 7을 참조하면, 적어도 하나의 실시예에 있어서, 큰 보어 외륜 회전 베어링 마운트 조립체(200)가 회전 요소(202)를 회전 가능하게 지지하기 위해 고려된다. 이러한 장치에 있어서, 힘 이동 요소는 내부로 돌출하는 플랜지(212)이다. 베어링 마운트(210)는 큰 보어 베어링(216)을 장착하도록 구성되는 환형 플랜지(214)를 더 포함할 수 있다. 큰 보어 베어링(216)은 회전 요소(202)에 제공되는 보어(220)에 수용된다.
적어도 하나의 실시예에 있어서, 본 발명은 지지 구조에 대해 베어링을 장착하기 위한 베어링 마운트 조립체를 제공하고, 이 베어링 마운트 조립체는 베어링 마운트를 포함하고, 베어링 마운트는 힘 이동 요소를 가지며, 힘 이동 요소는 돌출 플랜지이고, 상기 베어링 마운트 조립체는 전단력 흡수기를 더 포함하고, 이 전단력 흡수기는 엘라스토머 재료로 제조되고 힘이 상기 베어링 마운트를 제 1 위치로부터 제 2 위치로 변위시키기 위해 베어링 마운트 조립체에 가해질 때, 상기 힘 이동 요소는 상기 힘의 전단 성분을 상기 전단력 흡수기로 이동시키고, 상기 전단력 흡수기는 상기 힘의 상기 전단 성분을 흡수하고 상기 베어링 마운트를 상기 제 1 위치로 복원시키도록 작용한다.
본 발명의 상기 실시예들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 예시하는 것을 의미하고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 이 기술 분야에서 당업자이 용이하게 알 수 있는 다양한 변형예들이 본 발명의 범위 내에서 의도된다. 본 발명의 범위에 대한 단지 제한들은 다음에 첨부된 청구항들에 기재된다.

Claims (15)

  1. 지지 구조에 대해 베어링을 장착하기 위한 베어링 마운트 조립체에 있어서,
    상기 베어링 마운트 조립체는,
    힘 이동 요소(force translating element)를 포함하는 베어링 마운트(bearing mount); 및
    전단력 흡수기;를 포함하며,
    힘이 상기 베어링 마운트를 제 1 위치로부터 제 2 위치로 변위시키기 위해 상기 베어링 마운트 조립체에 가해질 때, 상기 힘 이동 요소는 상기 힘의 전단 성분을 상기 전단력 흡수기로 이동시키고, 상기 전단력 흡수기는 상기 힘의 상기 전단 성분을 흡수하고 상기 베어링 마운트를 상기 제 1 위치로 복원시키도록 작용하는, 베어링 마운트 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 힘 이동 요소는 돌출 플랜지를 포함하고, 상기 전단력 흡수기는 상기 돌출 플랜지와 상기 지지 구조 사이에 장착되는, 베어링 마운트 조립체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    자기 스러스트 링(magnetic thrust ring)을 더 포함하는, 베어링 마운트 조립체.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 돌출 플랜지는 반경방향으로 돌출하는 플랜지인, 베어링 마운트 조립체.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 돌출 플랜지는 구형 돌출 플랜지(spherical projecting flange)인, 베어링 마운트 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 구면 돌출 플랜지는 상기 힘을 단일 방향에서 흡수하도록 되어 있는, 베어링 마운트 조립체.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 구면 돌출 플랜지는 상기 힘을 다수의 방향들에서 흡수하도록 되어 있는, 베어링 마운트 조립체.
  8. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 돌출 플랜지는 원뿔형 돌출 플랜지(conical projecting flange)인, 베어링 마운트 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 원뿔형 돌출 플랜지는 상기 힘을 단일 방향에서 흡수하도록 되어 있는, 베어링 마운트 조립체.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 원뿔형 돌출 플랜지는 상기 힘을 다수의 방향들에서 흡수하도록 되어 있는, 베어링 마운트 조립체.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전단력 흡수기는 일련의 동심 링들을 구성되는, 베어링 마운트 조립체.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전단력 흡수기는 일련의 원호형 요소들(arc elements)로 구성되는, 베어링 마운트 조립체.
  13. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전단력 흡수기는 일련의 사다리꼴 요소들(trapezoidal elements)로 구성되는, 베어링 마운트 조립체.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전단력 흡수기는 엘라스토머 재료로 제조되는, 베어링 마운트 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 엘라스토머 재료는 상기 엘라스토머 패드의 열전달 양들을 개선하기 위해 금속 조각들(metal fragments)이 주입되는, 베어링 마운트 조립체.
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