KR20120099523A

KR20120099523A - 마모 및 오정렬에 대한 공차 보상성을 갖추어 유지보수가 필요 없는 베어링

Info

Publication number: KR20120099523A
Application number: KR1020127020572A
Authority: KR
Inventors: 요르크 헬트만; 한스-유르겐 예거; 알렉산더 오흐렌
Original assignee: 생―고뱅 퍼포먼스 플라스틱스 팜푸스 게엠베하
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2011-01-19
Publication date: 2012-09-10
Also published as: CA2786848A1; US10253807B2; US9599158B2; US20110176757A1; WO2011089145A1; MX2012007878A; CN102695887A; CN102695887B; MX343182B; CA2786848C; EP2526312B1; US20170146058A1; BR112012016644A2; EP2526312A1

Abstract

마모, 열팽창 및 오정렬을 탄성적으로 보상하는 시스템은 하우징과 하우징의 보어 내의 핀 사이에 위치되는 링을 포함한다. 상기 링은 지지층(63), 복수의 개구를 가진 팽창격자 구조체(65), 팽창격자 구조체의 개구들 내부로 관통되는 저마찰층(67), 및 상기 지지층, 팽창격자 구조체 및 저마찰층을 함께 접합시켜 하우징과 핀 사이에 링의 탄성 변형을 제공하는 접착제를 포함한다.

Description

마모 및 오정렬에 대한 공차 보상성을 갖추어 유지보수가 필요 없는 베어링{MAINTENANCE-FREE BEARING WITH TOLERANCE COMPENSATION PROPERTIES AGAINST WEAR AND MISALIGNMENT}

본 발명은 전반적으로 베어링 및 공차링에 관한 것으로, 특히는 마모 및 오정렬에 대한 공차 보상성을 갖추어 유지보수가 필요 없는 베어링 어셈블리를 위한 개선된 시스템, 방법 및 장치에 관한 것이다.

베어링과 공차링은 하우징 보어 내의 회전 샤프트들과 같이 서로 상대적으로 이동하는 부품들 사이의 움직임을 억제시킨다. 이러한 구조의 한 예로는 샤프트의 외면과 보어의 내면 사이의 간극에 위치되는 환형 밴드가 있다. 이러한 공차링은 보어 내부에서 샤프트의 상대 이동을 여전히 허용하면서 샤프트의 반경방향 또는 축방향 이동을 제한한다.

종래 디자인의 경우는, 내부 구성요소와 외부 구성요소 사이에 억지 끼워맞춤이 이루어지도록 한다. 또한, 최대 마찰 체결을 제공하기 위한 힘을 도모하거나, 슬라이딩력의 변화를 최소화하도록 한다. 이들 구성요소 사이의 억지 끼워맞춤은 두 부품 사이의 상대 진동을 줄여주므로 바람직하다. 공차링은 공차 또는 오정렬을 보상할 수 있고, 토크(회전력)를 발생시킬 수 있으며, 다른 특성들(이를테면, 소음, 진동 및 강도 특성)을 개선시킬 수 있다. 이러한 특성들과 토크는 일반적으로 스테인레스강 또는 탄소강으로만 형성되는 공통 공차링의 재료 특성에 의해 주로 영향받는다. 내부 구성요소와 외부 구성요소간의 이들 요건에는 마찰력을 증가시키는 강하고 실질적인 접촉이 필요하다.

예를 들어, 지지층(33)과 플라스틱 화합물(35)을 포함하는 종래의 부싱(31)(도 3a)은 핀(37)과 하우징(39) 사이에 위치된다. 상당한 힘(F)(도 3b에 과장하여 표시함)이 핀(37)에 가해지면, 부싱(31)이 변형되어 과도하게 마모되며, 핀(37)과 지지층(33) 사이에 바람직하지 않은 접촉 또는 불규칙한 마찰이 발생하게 된다. 일부 적용에 대해 이들 해결책을 실행할 수 있지만, 베어링과 공차링을 개선시키는 것이 계속적인 관심의 대상이다.

마모 및 오정렬에 대한 공차 보상성을 갖추어 유지보수가 필요 없는 어셈블리용 베어링 및 공차링을 위한 개선된 시스템, 방법 및 장치의 구현예들을 제공한다. 예를 들어, 마모, 열팽창 및 오정렬을 탄성적으로 보상하는 시스템은 하우징과 하우징의 보어에 있는 핀 사이에 위치되는 링을 포함한다. 링은 지지층, 복수의 개구를 가진 팽창격자 구조체(expanded grid structure), 및 팽창격자 구조체의 개구들 내부로 관통되는 저마찰층을 구비하며, 지지층을 팽창격자에 접합(bond)하는 하나의 접착층 및/또는 저마찰층을 팽창격자에 접합하는 제2 접착층을 추가로 포함할 수 있다. 팽창격자 구조체와 저마찰층은 함께 하우징과 핀 사이에 있는 링의 탄성변형을 제공한다.

팽창격자 구조체로는 연신 금속, 팽창 금속, 금속 합금 또는 플라스틱 재료, 또는 직포 또는 부직포 메쉬가 포함될 수 있다. 저마찰층은 팽창격자 구조체 내에 적층된다. 또한, 팽창격자 구조체는 그 평면으로부터 벌지(bulge)처럼 돌출되는 여러 가닥으로 웨이브와 유사한 구성을 가져, 하중 하에서 탄성변형을 제공하는 웨이브 및 활 스프링으로 된 패턴을 형성할 수 있다. 팽창격자 구조체는 저마찰층에 완전히 매입되거나, 또는 부분적으로만 매입됨으로써 팽창격자 구조체의 일부가 저마찰층으로부터 돌출되어 핀과 접촉할 수 있다.

링은, 구성요소들 사이의 제조 공차, 간극 공차, 토크 공차, 재료 차이, 온도 차이, 하중 변동, 동적 거동 및 마모에 대한 슬라이딩 특성 및 공차 보상을 제공한다. 링은 또한 반경방향 탄성변형 및 축방향 탄성변형 중 적어도 하나를 제공한다. 핀에 힘이 가해지면, 팽창격자 구조체의 일부 영역들은 압축되고, 다른 영역들은 팽창되어 링의 전체 원주 둘레의 마모 및 오정렬을 보상한다.

첨부된 도면들을 참조함으로써, 당해 기술분야의 숙련자는 본 발명을 더 잘 이해할 수 있으며, 본 발명의 많은 특징 및 이점이 명백해질 것이다.
도 1a와 도 1b는 각각 라미네이트 재료의 일 구현예에 대한 분해 측단면도 및 어셈블리 측단면도이다.
도 2a와 도 2b는 도 1a와 도 1b의 라이네이트로 구성된 부싱의 구현예들에 대한 측단면도이다.
도 3a와 도 3b는 동작 중인 종래 부싱의 측단면도이다.
도 4a와 도 4b는 동작 중인 도 2b의 구현예의 측단면도이다.
도 5는 격자 구조체의 확대 평면도 이미지이다.
도 6은 라미네이트의 다른 구현예에 대한 측단면도이다.
도 7은 라미네이트의 또 다른 구현예에 대한 측단면도이다.
도 8은 라이네이트의 또 다른 구현예에 대한 측단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 동작 중인 도 8의 라미네이트 구현예에 대한 순차적 측단면도들이다.
도 10a 내지 도 10c는 다른 종류의 동작 중에 있는 도 8의 구현예에 대한 순차적 측단면도들이다.
도 11 내지 도 13은 베어링 구성요소들의 다양한 구현예에 대한 하중 및 무하중 주기의 선도이다.
도 14a 내지 도 14c는 다른 종류의 동작 중에 있는 도 8의 구현예에 대한 순차적 측단면도들이다.
다양한 도면들에서 사용된 동일한 참조 번호는 유사하거나 동일한 항목을 가리킨다.

마모 및 오정렬에 대한 공차 보상성을 갖추어 유지보수가 필요 없는 링 어셈블리용 베어링 및 공차링을 위한 시스템, 방법 및 장치의 구현예들을 제공한다. 예를 들어, 도 1a와 도 1b는 지지층(23), 팽창격자 구조체(25), 및 테이프와 같은 저마찰층(27)을 갖는 베어링 또는 공차링 어셈블리(21)를 위한 라미네이트를 도시한다. 라미네이트 구성에 따라, 용융 접착제 재료층들(29)을 상기 구성요소들 사이에 배치하여 구성요소들이 함께 접합되도록 할 수 있다. 어셈블리 과정시, 저마찰층(27)은 도 1b에 보여진 바와 같이 팽창격자 구조체(25)를 관통한다. 일부 구현예에서, 라이네이트는 반경방향 외측(도 2a) 또는 내측(도 2b)을 향하는 저마찰층(27)을 가진 링으로 형성되기도 한다.

다른 구현예에 의하면, 용융 접착제층들(29)(도 1a) 중 하나를 생략할 수 있되, 다른 용융 접착제층이 팽창격자 구조체(25)를 관통하여 상기 팽창격자 구조체의 양면을 적심으로써 양측(즉, 테이프(27)와 지지층(23) 둘 다에 대한 팽창격자(25))에 접착력을 유도한다는 조건이다.

또 다른 구현예에 의하면, 용융 접착제층들(29)(도 1a, 층들(29) 제외)을 생략할 수 있되, 팽창격자(및/또는 지지재)에 대한 저마찰층의 접착 및 팽창격자에서 지지재로의 접착을 대안적인 수단으로 보장한다는 조건이다.

일부 구현예에서, 지지층(23)은 강철, 스테인레스강, 일반강철 합금, 또는 다른 금속 합금이며, 약 0.01mm 내지 5mm 범위의 두께를 가진다. 격자 구조체(25)는 스테인레스강, 스프링강, 알루미늄, 브론즈 또는 기타 금속 합금, 열가소성 또는 세라믹 재료로 형성될 수 있으며, 약 0.05mm 내지 2mm 범위의 두께를 가진다. 저마찰층(27)은 플라스틱 화합물층(이를테면, PTFE) 또는 본원에 기술되는 다른 재료를 포함할 수 있으며, 유기, 무기, 금속성 또는 플라스틱 충전재를 함유할 수 있다. 저마찰층은 격자 구조체 상부에 적층되어 그 내부로 내입될 수 있으며, 약 0.01mm 내지 1mm 범위의 두께를 가진다.

또 다른 구현예에서, 저마찰층(27)은, 예를 들어, 폴리케톤, 폴리아라미드, 열가소성 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르설폰, 폴리설폰, 폴리페닐렌 설폰, 폴리아미드이미드, 초고분자량 폴리에틸렌, 플루오로중합체, 폴리아미드, 폴리벤즈이미다졸 또는 이들의 임의 조합물과 같은 중합체를 비롯한 재료를 포함할 수 있다. 일 예로, 열가소성 재료로는 폴리케톤, 폴리아라미드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리페닐렌 설폰, 플루오로중합체, 폴리벤즈이미다졸, 이들의 유도체, 또는 이들의 조합물이 있다. 구체적인 예로, 열가소성 재료로는 폴리케톤, 열가소성 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르 설폰, 폴리설폰, 폴리아미드이미드, 이들의 유도체, 또는 이들의 조합물과 같은 중합체가 있다. 또 다른 예로, 상기 재료로는 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르 케톤, 폴리에테르 케톤 케톤, 폴리에테르 케톤 에테르 케톤, 이들의 유도체, 또는 이들의 조합물과 같은 폴리케톤이 포함된다. 플루오로중합체의 예로는 불소화 에틸렌 프로필렌(FEP), PTFE, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 퍼플루오로알콕시(PFA), 테트라플루오로에틸렌과 헥사플루오로프로필렌과 비닐리덴 플루오라이드의 삼원 공중합체(THV), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE), 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌 공중합체(ECTFE), 또는 이들의 임의 조합물이 있다. 추가 예에서, 열가소성 중합체는 초고분자량 폴리에틸렌일 수 있다.

슬라이딩 표면의 윤활은, 강한 힘이 적용되는 분야에서 이용될 수 있다. 예시적인 윤활제로는 오일, 그리스, 또는 고형 윤활제, 이를테면 이황화몰리브덴, 이황화텅스텐, 흑연, 그래핀, 팽창흑연, 질화붕소, 탈크, 불화칼슘, 불화세륨, 또는 이들의 임의 조합물이 있을 수 있다. 예시적인 세라믹 또는 미네랄로는 알루미나, 실리카, 이산화티타늄, 불화칼슘, 질화붕소, 운모, 규회석, 탄화규소, 질화규소, 지르코니아, 카본블랙, 안료, 또는 이들의 임의 조합물이 있다.

베어링 재료의 성능은 또한 3차원 팽창격자 구조체(25)의 매개변수들을 어떻게 선택하느냐에 따라 영향받는다. 격자 구조체(25)는 연신 또는 팽창 금속, 금속 합금(예컨대, 스프링강) 또는 플라스틱 재료이거나, 직포 또는 부직포 메쉬(예컨대, Norglide^® M과 같은 용접 접촉점들)이거나, 보상 특성을 가진 기타 다른 직포 또는 부직포 망, 격자 또는 메쉬 구조체일 수 있다. 이러한 구조체는 정의된 기하학적, 기계적 성질을 가진다. PTFE와 같은 플라스틱 재료를 격자 구조체 상 및/또는 둘레에 라미네이트법, 분사법 또는 캘린더링, 및 소결법(또는 플라스틱 재료를 격자 구조체에 적용시키는 기타 다른 방법)으로 적용함으로써 격자 구조체를 플라스틱 재료에 매입시킨다.

격자 구조체와 관련하여 다수의 매개변수를 그 적용분야에 근거하여 선택 및 조절할 수 있다. 이러한 매개변수로는 팽창격자의 3차원 구조, 팽창격자를 형성하는 재료, 및 (만일 금속 또는 다른 재료로 지지된 경우) 기재(substrate) 또는 하우징에 대한 격자의 지지 및 디자인이 포함된다. 팽창격자로의 가공처리는 원료 시트를 절단하고, 그 결과로 얻은 격자를 변형 또는 인출하는 조작을 포함한다. 시트의 절단된 가닥들은 가공처리 도중에 찢어지기 때문에, 팽창격자의 모든 행(row)에서 격자의 단일 가닥들이 꼬여 벌지들을 형성한 후, 상기 팽창격자에 의해 확정된 평면 밖으로 수직방향으로 돌출된다. 이들 벌지는 2차원 팽창격자 메쉬 기하학적 구조와 함께 3차원 구조체를 형성한다.

대안적 구현예들에 의하면, 팽창격자 구조체와 기능적으로 유사한 구조체를 다양한 다른 공정들에 의해, 이를테면, 압출, 캡슐화, 3차원 인쇄 등과 같은 공정을 통해 생성될 수 있으며, 이들은 상기 절단 및 팽창 공정보다 비용이 많이 들 수 있다.

일부 구현예(예컨대, 도 5를 참조)에서, 3차원 구조체(25)는 웨이브와 유사한 외형을 가진다. 가닥(51)이 시트 형태 웨이브들의 평면 밖으로 벌지(53)처럼 돌출되어 활 스프링(55)과 같이 보이면서, 전체 라이네이트에 대해 탄성 및 소성(plastic) 거동을 부여한다. 따라서, 이러한 라미네이트는, 매우 짧은 거리에 걸쳐 스프링과 유사한 거동이 요구되는 상황(즉, 라이네이트의 변형이 작음), 또는 공차를 보상할 필요가 있는 상황에서 사용될 수 있다.

일부 적용분야에서 변형은 베어링 또는 공차링의 직경 퍼센트로 특징지어질 수 있다. 예를 들어, 직경이 10mm인 베어링의 경우, 저마찰층은 탄성변형의 약 5 내지 20m를 보상할 수 있으며, 100% 탄성 복원을 위해 격자 구조체로 전체 어셈블리에 대해 최대 약 0.1 내지 0.2mm를 보상할 수 있다. 이러한 디자인은 상기 라미네이트로 형성된 부싱과 같은 적용분야에 특히 유용하다.

본 발명의 일부 구현예에 따른 PTFE-화합물 라미네이트로 형성된 링은 하우징과 샤프트 어셈블리 사이, 특히는 베어링 표면과 샤프트 사이에서의 세공 또는 적용시 공차를 보상한다. 그러면 부싱은 어셈블리의 글라이딩 및/또는 슬라이딩 특성을 제공할뿐만 아니라, 어셈블리 부품들 사이의 제조 공차, 간극 공차, 토크 공차, 재료 또는 온도 차이, 하중 변동 또는 동적 거동, 노화 또는 마모, 또는 이들의 임의 조합에 대해 공차 보상을 제공한다.

보상은 주로 반경방향에서 일어나지만, 축방향 보상 또한 제공될 수 있으므로 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 부싱이 추가 플랜지를 가지고 있다면, 공차 보상은 축방향에도 제공될 수 있으며, 이때 주요 작동원리는 반경방향 경우와 동일하다.

간극에 따라, 부싱의 라미네이트는 어셈블리 또는 적용시 어느 정도 압축되어, 어셈블리 또는 적용 기간 내내 압축된 형태로 있는다. 어셈블리의 공차가 시간이 경과되면서 (예컨대, 하우징의 변형을 통해) 변하면, 라미네이트의 탄성 거동 부분이 이러한 변화를 수용한다.

예를 들어, 도 4a와 도 4b를 비교하여 보면, 부싱(21)은 동축을 이루는 핀(41) 및 하우징(43) 사이의 보어 내에 위치된다. 핀(41)에 힘(F)이 가해지면, 팽창격자 구조체(25)가 일부 영역들(45)에서 압축되고(즉, 반대측 힘(F), 명확하게 하기 위해 과장되어 표시됨) 다른 영역들(47)에서는 팽창되어, 마모 및 오정렬을 더 잘 보상하게 된다.

공차 보상 재료는 몇가지 기능적 동작을 한다. 이들 동작으로는, 하중 하에서 스프링으로서 작용하여 공차를 보상하는 것과, 온도 차이 또는 두께 변화로 인한(예컨대, 적용시 마모로 인함; 예를 들어 도 9a 내지 도 9c를 참조) 두께 변동을 보상하는 것, 또는 토크 차이를 보상하는 것이 포함된다.

이러한 보상효과들을 달성하기 위해, 라미네이트 및 공차 보상 재료를 여러 방식으로 디자인할 수 있다. 격자 구조체를 저마찰재에 부분적으로 매입시킬 수 있다. 저마찰재와 더불어, 격자 구조체의 피크 또는 다른 부분들을 매입재로부터 돌출시켜, 적용시 또는 어셈블리 후에, 하중 하에서나 무하중 하에서 샤프트와 접촉시킬 수 있다. 대안 또는 조합예로는, 격자 구조체의 다른 피크 또는 부분들을 지지재나 하우징과 접촉시키되, 지지재나 하우징의 전체 표면이 완전히 관여되지 않은 상태로 접촉시킬 수 있다.

재료를 이러한 조성물들로 압축시킬 수 있다. 매입시, 매입재는 격자 구조체가 존재하지 않는 격자 구조체의 용적(이를테면, 공극, 에어버블) 또는 팽창격자보다 더 연성이면서 더 잘 압축될 수 있는 재료가 존재하는 격자 구조체의 용적 내로 이동한다.

다른 구현예에 의하면, 격자 구조체는 저마찰재에 완전히 매입되어, 지지재 또는 하우징과 완전히 접촉된다. 이 경우에 격자 구조체는 완전히 매입된 상태에서 압축된다. 격자와 주변 저마찰재의 전체 복합체는 변형되어, 무하중 이후에 완전히 또는 부분적으로 이완된다.

라미네이트의 소성 및 탄성 거동 부분을 여러 매개변수에 의해 조절할 수 있다. 예를 들면, 성능은 팽창격자 재료, 저마찰층 및 충전재 종류는 물론, 지지재를 어떻게 선택하느냐에 따라 영향받는다. 지지재는 또한 여러 합금들을 포함하거나 재료 복합체를 대표할 수 있다. 팽창격자 구조체, 지지재 및 플라스틱 화합물의 각 두께 역시 성능에 영향을 미친다.

그 외에도, 그리고 도 5에 다시 도시된 바와 같이, 팽창격자 구조체의 2차원 매개변수로서, 기하학적 구조에서의 기타 다른 치수들, 이를테면 다이아몬드의 장축(LWD: 같은 행에 있는 기준점들 사이의 수평거리) 및 다이아몬드의 단축(SWD: 같은 열에 있는 기준점들 사이의 수직거리)을 선택할 수 있다. 팽창격자를 편평하게 만들어 두께를 줄이면 평면외(out-of-plane) 방향으로 팽창격자의 강성이 증가한다. 기타 다른 변수로는, 메쉬 개구와 같은 인접한 구조적 개구들 사이의 평면내 수평 및 수직거리, 매듭 너비(KW)와 가닥 너비(SW) 대 LWD/SWD, 개구의 장축(LWO), 개구의 단축(SWO)의 선택은 물론, 팽창격자가 레미네이트 내로 적층되어 최종적으로 배치되는 방향의 선택이 포함된다.

일부 구현예에 의하면, LWD에 대한 횡방향 메쉬 개구의 관계 및/또는 SWD에 대한 종방향 메쉬 개구의 관계를 줄임으로써, 강성이 증가된 라미네이트를 형성할 수 있다. 다른 선택안으로는, 가닥의 두께 및/또는 매듭 너비를 늘리는 방법, 팽창격자를 편평하게 만드는 방법, 원료 시트의 두께를 늘리는 방법, 및/또는 팽창격자 재료의 경도 및/또는 인장강도를 증가시키는 방법이 포함된다.

도 6은 부싱 및 공차링을 위한 라미네이트 어셈블리(61)의 다른 구현예를 도시한다. 어셈블리(61)는 지지층(63), 격자 구조체(65) 및 저마찰층(67)을 구비한다. 저마찰층(67)은 격자 구조체(65)를 완전히 캡슐화하며, 지지층(63)에 접합된다. 본 구현예에서, 저마찰층(67)은 추가 구조가 없는 매끄러운 표면을 가지고 있다. 격자 구조체(65)는 하중 하에서 압축가능한 다수의 오목한 부분들(69)을 포함하여, 부싱의 반경 및/또는 축 방향으로 반탄성 거동을 제공한다.

도 7은 라미네이트 어셈블리(71)의 또 다른 구현예를 도시하고 있으며, 이때 라미네이트 어셈블리는 지지층(73), 격자 구조체(75) 및 저마찰층(77)을 구비한다. 저마찰층(67)은 격자 구조체(75)를 캡슐화하며, 지지층(73)에 접합된다. 본 구현예에서, 저마찰층(77)은 요홈들(79)을 가진 파도 모양의 표면을 가지며, 이들 요홈은 격자 구조체(75)의 오목 부분들과 상보적인 위치로 정렬되어 있지만 지지층(73)의 반대쪽을 향한다.

도 8에는 이전 구현예의 거꾸로 된 모습이 나타나 있으며, 여기서 격자 구조체(85)의 요홈들(89)과 오목한 부분들은 라미네이트 어셈블리(81)의 지지층(83)을 향해 있어, 그들 사이에 에어포켓 또는 공극을 형성한다. 격자 구조체(75, 85) 및 요홈들(79, 89) 모두는 하중 용량 하에서 반경 및/또는 축 방향으로 압축가능하여, 작동시 탄성 거동을 제공하고, 마모 및 오정렬을 순조롭게 보상한다.

예를 들어, 도 9a는 무하중 상태의 베어링 또는 공차링으로서, 원래의 치수 또는 두께를 가진 어셈블리(81)를 예시한다. 도 9b에서, 베어링 또는 공차링은 하중(91) 및 슬라이딩 속도(93) 하에서 마모되어, 보여진 바와 같이, 저마찰층(87)의 두께가 줄어든다. 그러나, 격자 구조체(85)가 어셈블리를 도 9a에서와 같이 원래 치수로 회복시켜 마모를 보상함에 따라, 베어링 또는 공차링은 적용시 자가조절(도 9c)된다.

유사하게, 도 10a는 무하중 상태의 베어링 또는 공차링으로서 어셈블리(81)를 예시한다. 도 10b에서, 베어링 또는 공차링은 하중(101) 하에 있으면서, 격자 구조체(85)와 저마찰층(87)의 요홈들(89)을 보여진 바와 같이 변형시킨다. 어셈블리(81)가 도 10a에서와 같이 변형을 보상하고 원래 치수로 회복됨에 따라, 베어링 또는 공차링은 적용시 자가조절(도 10c)된다. 하중(101)은 샤프트 및/또는 하우징의 높은 열팽창(또는 수축)을 나타낼 수 있으며, 이 경우에 어셈블리는 압축된 후, 대기 온도까지 냉각되면 자신의 원래 두께로 회복된다.

유사하게, 도 14b는 오정렬 상태의 하중(111)이 어셈블리(81)에 가해지는 것과, 오정렬 상태의 하중(111)이 가해지기 전의 구조체(도 14a)와 가해진 후의 구조체(도 14c)를 나타낸다. 오정렬 상태의 하중이 가해지는 동안(도 14b), 구조체의 용적 및 개구들이 압축되며, 격자는 국부적으로(즉, 점선으로 표시된 바와 같이 베어링/공차링의 한 측면 상에서) 스프링으로서 작용한다. 이완 후(도 14c), 베어링 재료는 이완되고, 두께는 원래의 수준까지 위치 상으로 회복된다.

격자 구조체(85)는, 다양한 베어링을 적용함에 따른 압력(101)(도 10b) 하에서 구조체의 피크들이 원래 위치(도 10a)로부터 변형된 후, 하중(101)이 이완되거나 제거되면 원래 위치(도 10c)로 회복되도록 구성될 수 있다.

힘-신도(force-elongation) 다이어그램(예컨대, 도 11 내지 도 13을 참조)에 의하면, 전형적인 하중 범위 내에서 소성 변형과, 공차링 또는 슬라이딩 베어링에 대한 변형이 전혀 나타나지 않았다. 이러한 완전한 탄성 거동은, 비록 베어링 또는 공차링의 기능적 표면은 그 사용 수명기간 동안에 마모되지만, 베어링 또는 공차링을 또한 조절할 수 있게 한다. 수명기간 동안, 기능성 층의 표면은 언제나 같은 위치에 있다. 예를 들어, 베어링 또는 공차링의 내경은 수명기간에 걸쳐, 그리고 모든 적용 조건 하에서 일정하다.

다른 구현예에서, 팽창 구조체의 기하학적 구조는, 피크들이 원래 위치에 되돌아가지 않지만(즉, 피크들이 소성 변형됨) 전체적으로 링 어셈블리가 여전히 탄성 거동을 유지하도록 구성된다. 이러한 디자인은 링 어셈블리의 수명기간 동안이나, 제조 후 사이징 과정시에 공차 보상을 위해 이용될 수 있다.

도 11 내지 도 13을 다시 참조하면, 하중이 가해진 라미네이트의 탄성 및 소성 거동이 도시되어 있다. 이들은 바람직한 하중이, 예를 들어, 유지보수가 필요 없는 자동 베어링 적용분야에 나타나는 것을 예시한다. 도 11의 경우, 동일한 팽창격자 구조체를 가진 팽창 브론즈 격자와 라미네이트 각각에 압력을 증가/감소시키면서, 2개의 전형적인 부하/무부하 주기(1101, 1103)를 측정하였다. 베어 팽창 브론즈 격자가 라미네이트보다 높은 변형(즉, 하중 주기가 시작할 때와 무하중 주기가 종료될 때의 변형 차이)을 나타내었다. 이러한 차이는 라미네이트 조작시의 힘에 기인한 것으로, 이는 팽창 브론즈 격자를 예비압축시켜, 동일한 압력 조건 하에 있을 때 라미네이트의 전체 변형이 더 적게 된다. 위를 향하거나 오른쪽을 향하고 있는 화살표들은 하중 단계를 가리키며, 아래를 향하거나 왼쪽을 향하고 있는 화살표들은 무하중 단계를 가리킨다. 이들 시험에서 최대 인가 하중은 157.5 N/mm²였다. 마찬가지로, 도 12와 도 13에서의 선도(1201 및 1301)는 강성 스프링과 연성 스프링의 요구조건에 대한 탄성 거동을 각각 예시한다.

일부 구현예에서, 본 발명은 마모 및 오정렬을 탄성적으로 보상하는 시스템을 포함한다. 부싱, 베어링 또는 공차링과 같은 링이 하우징과, 하우징의 보어 내에 있는 핀 사이에 위치된다. 링은 지지층, 복수의 개구를 갖는 팽창격자 구조체, 팽창격자 구조체의 개구들 내부로 관통되는 저마찰층, 및 하우징과 핀 사이에 링의 탄성변형을 제공하도록 상기 지지층, 팽창격자 구조체 및 저마찰층을 함께 접합시키는 하나 이상의 접착층을 포함한다. 상기 하나 이상의 접착층은, 팽창격자 구조체를 관통하여 팽창격자 구조체의 양면을 적심으로써 구조체가 지지층 및 저마찰층 모두에 접착되도록 하는 한 쌍의 용융 접착제층을 포함할 수 있다.

다른 구현예에서, 지지층은 강철, 스테인레스강 및 일반강철 합금 중에서 하나를 포함할 수 있으며, 약 0.01mm 내지 5mm 범위의 두께를 가진다. 격자 구조체는 스테인레스강, 스프링강, 알루미늄, 브론즈, 열가소성 및 세라믹 재료 중의 하나를 포함할 수 있으며, 0.05mm 내지 2mm 범위의 두께를 가진다. 저마찰층은 유기, 무기, 금속성 또는 플라스틱 충전재를 함유하는 플라스틱 화합물을 포함할 수 있으며, 0.01mm 내지 1mm 범위의 두께를 가진다.

팽창격자 구조체는 연신 금속, 팽창 금속, 금속 합금 및 플라스틱 재료 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 저마찰층은 이러한 팽창격자 구조체 내에 적층된다. 또한 팽창격자 구조체는 절단된 원료 시트를 포함할 수 있으며, 이러한 시트의 모든 행에서는 절단된 가닥들이 꼬여 벌지들을 형성한다. 이들 벌지는 팽창격자 구조체에 의해 확정된 평면 밖으로 돌출된다.

또한, 팽창격자 구조체는 그 평면 밖으로 벌지처럼 돌출되는 여러 가닥으로 웨이브와 유사한 구성을 가져, 하중 하에서 탄성변형을 제공하는 웨이브 및 활 스프링으로 된 패턴을 형성할 수 있다. 팽창격자 구조체는 저마찰층에 완전히 매입되거나, 또는 부분적으로만 매입됨으로써 팽창격자 구조체의 일부가 저마찰층으로부터 돌출되어 핀과 접촉할 수 있다. 탄성변형은 링의 직경 퍼센트로 특징지어질 수 있으며, 이때 링은 스플릿링(분리형 링)이다. 예를 들어, 직경이 10mm인 링의 경우, 저마찰층은 탄성변형의 약 5 내지 20m를 보상하며, 전체적으로 링은 탄성변형의 0.1 내지 0.2mm를 보상한다.

일부 구현예에 의하면, 팽창격자 구조체의 기하학적 구조는, 다이아몬드의 장축(LWD), 다이아몬드의 단축(SWD), 두께, 인접한 개구들 사이의 평면내 수평 및 수직거리, 메쉬 개구들, 매듭 너비와 가닥 너비 대 LWD/SWD, 단일가닥의 두께(TSS: 팽창되기 전의 재료 두께), 총 격자 두께(TGT: 팽창된 후의 재료 두께)를 비롯한 개구 치수들, 그리고 팽창격자 구조체가 적층 및 배치되는 방향에 의해 선택되어 형태를 갖추게 된다.

LWD에 대한 횡방향 메쉬 개구의 관계와 SWD에 대한 종방향 메쉬 개구의 관계를 줄이는 방법, 가닥의 두께 또는 매듭 너비를 늘리는 방법, 팽창격자 구조체를 편평하게 만드는 방법, 원료 시트의 두께를 늘리는 방법, 및 팽창격자 구조체의 경도 또는 인장강도를 증가시키는 방법에 의해, 링의 강성을 높일 수 있다.

저마찰층은 추가 구조가 없는 매끄러운 표면을 구비할 수 있으며, 팽창격자 구조체는 하중 하에서 압축가능한 복수의 오목한 부분들을 포함한다. 대안으로, 저마찰층은 요홈들을 가진 파도 모양의 표면을 가질 수 있으며, 이들 요홈은 팽창격자 구조체의 오목 부분들과 상보적인 위치로 정렬된다. 이들 요홈은 지지층의 반대쪽을 향하거나 지지층을 향할 수 있으며, 팽창격자 구조체와 요홈들은 모두 하중 하에서 압축가능하여, 작동시 탄성 거동을 제공하고, 마모 및 오정렬을 보상한다.

일부 버전에 의하면, 링은 자신의 고유 두께를 가지고 있으며, 하중 하에서 변형되면 팽창격자 구조체와 저마찰층 내의 요홈들을 변형시키고, 변형에 대한 탄성적 보상을 위해 자가조절되어 상기 고유 두께로 회복된다. 다른 버전에 의하면, 링은 자신의 고유 두께를 가지고 있으며 하우징과 핀 사이에서 하중 및 슬라이딩 속도 하에 마모되어 저마찰층의 두께를 감소시키는데, 이때 팽창격자 구조체는 마모를 탄성적으로 보상하기 위해 자가조절되어 링을 상기 고유 두께로 회복시킨다.

본원에 기술된 구현예들은 종래 해결책들보다 많은 이점을 가진다. 본원의 베어링과 공차링은 유지보수가 필요 없으며, 오정렬에 대해 공차 보상 특성을 가진다. 이들은 또한 작동 및 적용시 마모가 발생하면 자가조절된다. 또한 베어링 재료는 공차 보상 특성 덕분에 자신의 원래 치수로 탄성복원된다. 또한 본 구현예들은 온도 차이에 기인한 공차를 보상하고, 샤프트와 구성요소들을 위한 부싱에 더 폭넓은 공차를 제공하며, 이로써 제조비용이 절감된다.

캡슐화된 격자 구조체 또는 연신된 금속 시트는, 자가조절 기능을 가능하게 하는 완전한 탄성 거동과 함께, 격자 디자인 및 재료의 스프링 거동을 이용하여 공차 또는, 일반적으로, 공차링 및 베어링 적용분야에서의 반경 또는 축방향 거리를 보상한다. 이러한 어셈블리는 슬라이딩 특성을 가진 공차링으로서 사용하거나, 반경 및/또는 축 방향으로 탄성 공차/거리 보상 기능을 가진 슬라이딩 베어링으로서 사용하기에 매우 적합하다. 이러한 디자인은, 베어링이 마모되는 경우에 자가조절가능하다.

또한, 본 발명은 종래 베어링 또는 공차링 특성의 단점들을 보상한다. 베어링의 경우, 본 발명은 베어링, 하우징 및 샤프트의 제조에서 비롯되는 공차, 적용시의 온도 차이에서 비롯되는 두께 변동, 및 적용시 하중 변화와 같은 동적 영향에 의한 마모 또는 변형을 보상한다.

공차링의 경우, 본 발명은 샤프트와 공차링 사이에 더 낮은 마찰값을 생성하는 화합물에 더 나은 슬라이딩 특성을 부여하고, 더 낮은 마찰로 인해 이동력을 줄이며, 그리고 공차링, 샤프트 및 하우징 사이의 감소된 마모로 인해 수명 주기를 증가시킴으로서 유효수명을 늘린다. 기타 다른 이점으로는, 스프링과 같이 작용하는 베어링과, 베어링 같이 작용하는 공차링때문에, 베어링과 공차링 적용시 거리를 탄성 보상시킨다는 점이 포함된다.

본 문서화된 명세서는 실시예들을 이용하여, 최적의 실시예를 비롯한 구현예들을 기술하고, 또한 당업자가 이러한 구현예들을 제조 및 이용할 수 있도록 한다. 특허대상 범주는 청구범위에 의해 정의하였으며, 당업자가 생각해낼 수 있는 다른 실시예들도 포함할 수 있다. 이러한 다른 실시예들이 본 청구범위의 문자 그대로의 기본적 언어와 상이하지 않은 구조적 요소들을 가지거나, 본 청구범위의 문자 그대로의 기본적 언어와 실질적으로 차이가 없는 대등한 구조적 요소들을 포함한다면, 해당 실시예들은 본 청구범위의 범주 내에 속하는 것으로 의도된다.

일반 설명 및 실시예에서 전술된 모든 작용이 요구되는 것은 아니며, 특정 작용의 일부는 요구되지 않을 수 있고, 기술된 작용들 외에도 하나 이상의 추가 작용이 수행될 수 있다는 것을 주목한다. 더욱이, 열거된 작용들의 순서대로 반드시 수행될 필요는 없다.

전술된 명세서에서는 특정 실시형태를 참조로 여러 개념을 설명하였다. 그러나, 당해 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위에 포함된 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 다양한 변형 및 변경이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적 의미보다는 예시적 의미로 간주되어야 하며, 이들 모든 변형예를 본 발명의 범주에 포함하는 것으로 의도한다.

본원에 사용된 바와 같이, "포함(구비, 함유)하는(하다) (comprises, comprising, includes, including, has, having)" 또는 이들의 기타 다른 변형예는 비배타적 항목들을 포함하고자 의도된다. 예를 들어, 여러 특징들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품 또는 장치는 이들 특징에 반드시 한정되는 것이 아니라 이러한 공정, 방법, 물품 또는 장치에 분명하게 열거되지 않았거나 고유하지 않은 다른 기타 특징들을 포함할 수 있다. 또한, 달리 분명하게 명시하지 않는 한, "또는"이란 포괄적(inclusive-or)이고 배타적이지 않음(exclusive-or)을 가리킨다. 예를 들어, A 또는 B 조건은 하기 중 임의의 것 하나를 만족시킨다: A는 참이고(또는 존재한다), B는 거짓이다(또는 존재하지 않는다), A는 거짓이고 (또는 존재하지 않는다) B는 참이다(또는 존재한다), 및 A와 B 둘 다 참이다(또는 존재한다).

또한, 본원에 기술되는 부재 및 성분을 설명하고자 "하나의, 한(a, an)"을 사용하였다. 이는 오로지 편의를 위한 것이며, 본 발명의 범주의 일반적 의미를 제공하고자 함이다. 본 명세서는 하나 또는 하나 이상을 포함하는 것으로 이해하여야 하며, 명백하게 단수를 의미하지 않는 한 단수는 역시 복수를 포함한다.

이점, 기타 장점 및 문제점에 대한 해결책을 특정 구현예들을 참조로 전술하였다. 그러나, 이점, 장점, 문제점에 대한 해결책, 및 임의의 이점, 장점 또는 해결책이 발생되거나 표명되도록 야기시킬 수 있는 임의의 특징(들)을 어느 하나 또는 모든 청구항의 중요하거나 필요하거나 필수적인 특징으로 이해하여서는 안된다.

본 명세서를 읽은 후에, 숙련자라면 간결성을 위해 별개의 구현예들의 범위 내에서 본원에 기술된 구체적인 특성들을 단 하나의 구현예에서 조합되어 제공할 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 반대로, 간결성을 위해 단 하나의 구현예 범위 내에서 기술된 다양한 특성들을 따로따로 또는 임의의 하부조합으로 제공할 수도 있다. 또한, 범위로 명시된 값들에는 상기 범위 내에 속하는 각각의 모든 값이 포함된다.

Claims

보어를 가진 하우징;
하우징의 보어 내에 보어와 동축으로 위치되는 핀;
하우징과 하우징의 보어 내의 핀 사이에 위치되는 링을 포함하는, 마모 및 오정렬을 탄성적으로 보상하는 시스템이며, 상기 링은
지지층;
복수의 개구를 가진 팽창격자 구조체;
팽창격자 구조체의 개구들 내부로 관통되는 저마찰층을 포함하고,
상기 지지층, 팽창격자 구조체 및 저마찰층이 함께 접합되어 하우징과 핀 사이에 링의 탄성 변형을 제공하는 것인, 마모 및 오정렬을 탄성적으로 보상하는 시스템.
제1항에 있어서, 링은 부싱, 베어링 및 공차링 중 하나를 포함하는 것인, 시스템.
제1항에 있어서, 팽창격자 구조체를 관통하여, 지지층과 저마찰층 둘 다에 대한 상기 팽창격자 구조체의 양면을 적시는(immerse) 하나 이상의 접착제층을 더 포함하는 시스템.
제1항에 있어서, 지지층은 강철, 스테인레스강 및 일반강철 합금 중 하나를 포함하고, 0.01mm 내지 5mm 범위의 두께를 가지며; 팽창격자 구조체는 스테인레스강, 스프링강, 알루미늄, 브론즈, 열가소성 및 세라믹 재료 중 하나를 포함하고, 0.05mm 내지 2mm 범위의 두께를 가지고; 저마찰층은 유기, 무기, 금속성 또는 플라스틱 충전재를 함유하는 플라스틱 화합물을 포함하고, 0.01mm 내지 1mm 범위의 두께를 가지는 것인, 시스템.
제1항에 있어서, 팽창격자 구조체는 연신 금속, 팽창 금속, 금속 합금, 플라스틱 재료, 및 직포 또는 부직포 메쉬 중 하나 이상을 포함하고, 팽창격자 구조체 내에 저마찰층이 적층되는 것인, 시스템.
제1항에 있어서, 팽창격자 구조체는 절단된 원료 시트를 포함하며, 상기 시트의 모든 행에서는 절단된 가닥들이 꼬여 벌지들을 형성하고, 상기 벌지들은 팽창격자 구조체에 의해 확정된 평면 밖으로 돌출되는 것인, 시스템.
제1항에 있어서, 팽창격자 구조체는 평면 밖으로 벌지처럼 돌출되는 여러 가닥으로 웨이브와 유사한 구성을 가져, 하중 하에서 탄성변형을 제공하는 웨이브 및 활 스프링으로 된 패턴을 형성하는 것인, 시스템.
제1항에 있어서, 탄성변형은 링의 직경 퍼센트로 이루어지며, 상기 링은 스플릿링인 것인, 시스템.
제8항에 있어서, 링의 직경이 10mm이고, 저마찰층은 탄성변형의 5 내지 20m를 보상하며, 전체적으로 링은 탄성변형의 0.1 내지 0.2mm를 보상하는 것인, 시스템.
제1항에 있어서, 링은, 구성요소들 사이의 제조 공차, 간극 공차, 토크 공차, 재료 차이, 온도 팽창 및 수축, 하중 변동, 동적 거동 및 마모에 대한 슬라이딩 특성 및 공차 보상을 제공하는 것인, 시스템.
제1항에 있어서, 링은 반경방향 탄성변형 및 축방향 탄성변형 중 적어도 하나를 제공하는 것인, 시스템.
제1항에 있어서, 핀에 힘이 가해지면, 팽창격자 구조체의 일부 영역들은 압축되고, 다른 영역들은 팽창되어 링의 전체 원주 둘레의 마모 및 오정렬을 보상하는 것인, 시스템.
제1항에 있어서, 팽창격자 구조체는 저마찰층에 부분적으로 매입되며, 팽창격자 구조체의 일부가 저마찰층으로부터 돌출되어 핀과 접촉되는 것인, 시스템.
제1항에 있어서, 팽창격자 구조체의 기하학적 구조는, 다이아몬드의 장축(LWD), 다이아몬드의 단축(SWD), 두께, 인접한 개구들 사이의 평면내 수평 및 수직거리, 메쉬 개구들, 매듭 너비와 가닥 너비 대 LWD/SWD를 비롯한 개구 치수들, 그리고 팽창격자 구조체가 적층 및 배치되는 방향에 의해 선택되어 형태를 갖추게 되는 것인, 시스템.
제14항에 있어서, 링은, LWD에 대한 횡방향 메쉬 개구의 관계와 SWD에 대한 종방향 메쉬 개구의 관계를 줄이는 방법, 가닥의 두께 또는 매듭 너비를 늘리는 방법, 팽창격자 구조체를 편평하게 만드는 방법, 원료 시트의 두께를 늘리는 방법, 및 팽창격자 구조체의 경도 또는 인장강도를 증가시키는 방법에 의해 강성이 높아지는 것인, 시스템.
제1항에 있어서, 저마찰층은 추가 구조가 없는 매끄러운 표면을 가지며, 팽창격자 구조체는 하중 하에서 압축가능한 복수의 오목한 부분들을 포함하는 것인, 시스템.
제1항에 있어서, 저마찰층은 요홈들을 가진 파도 모양의 표면을 가지며, 이때 요홈들은 팽창격자 구조체의 오목 부분들과 상보적인 위치로 정렬되는 것인, 시스템.
제17항에 있어서, 요홈은 지지층의 반대쪽을 향하거나 지지층을 향하며, 팽창격자 구조체 및 요홈들은 모두 하중 하에서 압축가능하여 작동시 탄성 거동을 제공하고, 마모 및 오정렬을 보상하는 것인, 시스템.
제17항에 있어서, 링은 고유 두께를 가지고 있으며, 하중 하에서 변형되면 팽창격자 구조체와 저마찰층 내의 요홈들을 변형시키고, 변형에 대한 탄성적 보상을 위해 자가조절되어 상기 고유 두께로 회복되는 것인, 시스템.
제1항에 있어서, 링은 고유 두께를 가지고 있으며, 링은 하우징과 핀 사이에서 하중 및 슬라이딩 속도 하에 마모되어 저마찰층의 두께를 감소시키는데, 이때 팽창격자 구조체는 마모를 탄성적으로 보상하기 위해 자가조절되어 링을 상기 고유 두께로 회복시키는 것인, 시스템.
보어를 가진 하우징;
하우징의 보어 내에 보어와 동축으로 위치되는 핀;
하우징과 하우징의 보어 내의 핀 사이에 위치되는 링을 포함하는, 마모 및 오정렬을 탄성적으로 보상하는 시스템이며, 상기 링은
지지층;
복수의 개구를 가지며, 연신 금속, 팽창 금속, 금속 합금, 플라스틱 재료, 및 직포 또는 부직포 메쉬 중 하나 이상으로부터 형성되고, 그 평면 밖으로 벌지처럼 돌출되는 여러 가닥으로 웨이브와 유사한 구성을 가져 하중 하에서 탄성변형을 제공하는 웨이브 및 활 스프링으로 된 패턴을 형성하는 팽창격자 구조체;
팽창격자 구조체의 개구들 내부로 적층되는 저마찰층; 및
상기 지지층, 팽창격자 구조체 및 저마찰층을 함께 접합시켜 하우징과 핀 사이에 링의 탄성 변형을 제공하는 하나 이상의 접착제층을 포함하는 것인, 마모 및 오정렬을 탄성적으로 보상하는 시스템.
제21항에 있어서, 링은 부싱, 베어링 및 공차링 중 하나를 포함하고, 하나 이상의 접착체층은 팽창격자 구조체를 관통하여 지지층과 저마찰층 둘 다에 대한 상기 팽창격자 구조체의 양면을 적시는 한 쌍의 용융 접착제층을 포함하는 것인, 시스템.
제21항에 있어서, 지지층은 강철, 스테인레스강 및 일반강철 합금 중 하나를 포함하고, 0.01mm 내지 5mm 범위의 두께를 가지며; 팽창격자 구조체는 스테인레스강, 스프링강, 알루미늄, 브론즈, 열가소성 및 세라믹 재료 중 하나를 포함하고, 0.05mm 내지 2mm 범위의 두께를 가지고; 저마찰층은 유기, 무기, 금속성 또는 플라스틱 충전재를 함유하는 플라스틱 화합물을 포함하고, 0.01mm 내지 1mm 범위의 두께를 가지는 것인, 시스템.
제21항에 있어서, 팽창격자 구조체는 절단된 원료 시트를 포함하며, 상기 시트의 모든 행에서는 절단된 가닥들이 꼬여 벌지들을 형성하고, 상기 벌지들은 팽창격자 구조체에 의해 확정된 평면 밖으로 돌출되는 것인, 시스템.
제21항에 있어서, 링의 직경이 10mm이고, 저마찰층은 탄성변형의 5 내지 20m를 보상하며, 전체적으로 링은 탄성변형의 0.1 내지 0.2mm를 보상하고, 링은 구성요소들 사이의 제조 공차, 간극 공차, 토크 공차, 재료 차이, 온도 팽창 및 수축, 하중 변동, 동적 거동 및 마모에 대한 슬라이딩 특성 및 공차 보상을 제공하는 것인, 시스템.
제21항에 있어서, 링은 반경방향 탄성변형 및 축방향 탄성변형 중 적어도 하나를 제공하며, 핀에 힘이 가해지면 팽창격자 구조체의 일부 영역들은 압축되고, 다른 영역들은 팽창되어 링의 전체 원주 둘레의 마모 및 오정렬을 보상하는 것인, 시스템.
제21항에 있어서, 팽창격자 구조체는 저마찰층에 부분적으로 매입되며, 팽창격자 구조체의 일부가 저마찰층으로부터 돌출되어 핀과 접촉되는 것인, 시스템.
제21항에 있어서, 팽창격자 구조체의 기하학적 구조는, 다이아몬드의 장축(LWD), 다이아몬드의 단축(SWD), 두께, 인접한 개구들 사이의 평면내 수평 및 수직거리, 메쉬 개구들, 매듭 너비와 가닥 너비 대 LWD/SWD를 비롯한 개구 치수들, 그리고 팽창격자 구조체가 적층 및 배치되는 방향에 의해 선택되어 형태를 갖추게 되는 것인, 시스템.
제21항에 있어서, 저마찰층은 추가 구조가 없는 매끄러운 표면을 가지며, 팽창격자 구조체는 하중 하에서 압축가능한 복수의 오목한 부분들을 포함하는 것인, 시스템.
제21항에 있어서, 저마찰층은 요홈들을 가진 파도 모양의 표면을 가지며, 이때 요홈들은 팽창격자 구조체의 오목 부분들과 상보적인 위치로 정렬되고, 지지층의 반대쪽을 향하거나 지지층을 향하며, 팽창격자 구조체 및 요홈들은 모두 하중 하에서 압축가능하여 작동시 탄성 거동을 제공하고, 마모 및 오정렬을 보상하는 것인, 시스템.
제30항에 있어서, 링은 고유 두께를 가지고 있으며, 하중 하에서 변형되면 팽창격자 구조체와 저마찰층 내의 요홈들을 변형시키고, 변형에 대한 탄성적 보상을 위해 자가조절되어 상기 고유 두께로 회복되는 것인, 시스템.
제30항에 있어서, 링은, LWD에 대한 횡방향 메쉬 개구의 관계와 SWD에 대한 종방향 메쉬 개구의 관계를 줄이는 방법, 가닥의 두께 또는 매듭 너비를 늘리는 방법, 팽창격자 구조체를 편평하게 만드는 방법, 원료 시트의 두께를 늘리는 방법, 및 팽창격자 구조체의 경도 또는 인장강도를 증가시키는 방법에 의해 강성이 높아지는 것인, 시스템.
제21항에 있어서, 링은 고유 두께를 가지고 있으며, 하우징과 핀 사이에서 하중 및 슬라이딩 속도 하에 마모되어 저마찰층의 두께를 감소시키는데, 이때 팽창격자 구조체는 마모를 탄성적으로 보상하기 위해 자가조절되어 링을 상기 고유 두께로 회복시키는 것인, 시스템.