KR100473411B1 - Bearing assembly with slotted groove - Google Patents

Abstract

선박의 구동축(223)을 지지하기 위한 베어링 조립품(210)으로서, 상기 축은 수평으로 연장되는 위치에서 상기 베어링 조립품에 의하여 지지된다. 베어링 조립품은 길이방향으로 뻗어있는 중앙축을 가지는 중앙 보어를 구비하며 원통형 외피(shell)를 내부에 장착하는 하우징(215)을 가진다. 외피는 구동축을 지지하기 위하여 중앙 보어내로 돌출하고, 외주에 서로 떨어져 배치되는 복수의 가로대(240)를 가진다. 가로대는 그 내부에 횡단홈을 가진다. Bearing assembly 210 for supporting a drive shaft 223 of a ship, the shaft being supported by the bearing assembly in a horizontally extending position. The bearing assembly has a central bore having a central axis extending in the longitudinal direction and having a housing 215 therein for mounting a cylindrical shell therein. The sheath projects into the central bore to support the drive shaft, and has a plurality of rungs 240 disposed on the outer periphery. The crosspiece has a transverse groove therein.

Description

홈이 파진 가로대를 구비하는 베어링 조립품Bearing assembly with grooved crossbar

본 발명은 베어링 조립품, 더 상세하게는 대형 해군 함정 등의 물 윤활 프로펠레축을 지지하는 데 사용하기 위한 신규한 베어링 조립품에 관한 것이다. The present invention relates to a novel bearing assembly for use in supporting bearing assemblies, more particularly water lubricated propeller shafts, such as large naval vessels.

탄성 베어링 요소를 구비하는 베어링 조립품은, 축과 베어링 조립품이 작동하게 되는 바닷물 속에서 부유 운반되는 이질물 입자 때문에 생기는 침식 및 부식성 유체의 영향에 대한 내성이 우수하기 때문에, 특히 전술한 목적에 적합하다. Bearing assemblies with resilient bearing elements are particularly suitable for the above-mentioned purposes because they have good resistance to the effects of erosive and corrosive fluids caused by foreign particles suspended in the seawater in which the shaft and bearing assembly are operated. .

탄성 베어링 요소를 구비하는 이러한 베어링 조립품은 외부의 비부식성 지지부 또는 외주에 균일하게 떨어져 있는 복수의 탄성 가로대(stave)를 내부에 구비하는 외피(shell)로 만들어 진다. Such bearing assemblies with resilient bearing elements are made of an outer noncorrosive support or shell having therein a plurality of resilient staves uniformly spaced apart from the periphery.

도 1은 본 발명에 의한 베어링 조립품에 대한 횡단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a bearing assembly according to the present invention.

도 2는 본 발명에 의한 베어링 가로대(stave)의 동일축척 도면이다. 2 is a co-scale view of a bearing stave according to the present invention.

도 3a-3b는 본 발명에 의한 베어링 조립품에 사용하기 위한 베어링 재료의 다른 실시예에 대한 동일 축적 도면이다. 3A-3B are the same accumulation diagrams of another embodiment of a bearing material for use in a bearing assembly according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 베어링 조립품의 제 2 실시예에 대한 횡단면도이다. 4 is a cross-sectional view of a second embodiment of a bearing assembly according to the invention.

본 발명은 축과 접촉하고 원주방향으로 서로 떨어져 있는 복수의 베어링 요소 및 외부 외피를 이용하는 신규한 베어링을 제공하는 것을 목적으로 하며, 상기 베어링 요소는 가로방향의 홈 또는 그 내부에 제공되는 유체역학적 패턴을 가짐으로써 베어링 마찰 토오크를 감소시켜 베어링의 성능을 향상시킬 수 있다. It is an object of the present invention to provide a novel bearing utilizing a plurality of bearing elements and outer sheaths in contact with an axis and spaced apart from each other in a circumferential direction, the bearing elements being provided in a transverse groove or in a hydrodynamic pattern By reducing the bearing friction torque can improve the performance of the bearing.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 베어링 조립품(210)은 하우징(215)과 그의 지름방향으로 내부부분 주위에 제공되는 3개의 가로대(240)를 구비한다. As shown in FIG. 1, the bearing assembly 210 according to the present invention has a housing 215 and three crosspieces 240 provided around its inner portion in the radial direction thereof.

각 가로대(240)는 한 쌍의 탄성 부재(260)에 의하여 제위치에서 지지된다. Each crossbar 240 is supported in place by a pair of elastic members 260.

단단한 판이나 막대(264)가 각각의 탄성부재(260)의 상단에 배치되어 있다.A rigid plate or rod 264 is disposed on top of each elastic member 260.

나사 또는 볼트(266)는 각각의 막대(264) 및 탄성부재(260)내의 틈새축(clearance shaft ; 미도시)을 통하여 뻗어있고, 하우징(215) 내의 나사 구멍(267)과 결합된다. Screw or bolt 266 extends through a clearance shaft (not shown) in each rod 264 and elastic member 260 and engages a screw hole 267 in the housing 215.

조임나사(266)는 단단한 판(264)을 하우징(215)쪽으로 잡아당김으로써, 각각의 탄성부재(260)를 압박하고 변형하여 측방으로 팽창하게 하고, 각각의 가로대(240)상에 압력을 주어 제위치에 지지한다. Tightening screw 266 pulls the rigid plate 264 toward the housing 215 to squeeze and deform each elastic member 260 to expand laterally, applying pressure on each crossbar 240. Support in place.

각각의 가로대(240)는 실질적으로 편평한 후방측(282)인 홈이 파인 베어링 표면(241)을 구비하고, 하나 이상의 쐐기나 판(284,286)에 의하여 지지된다. Each rung 240 has a grooved bearing surface 241 that is a substantially flat rear side 282 and is supported by one or more wedges or plates 284, 286.

각각의 가로대(240) 후방측(282)은 단단한 재료(금속, 합성물질 또는 다른 단단한 플라스틱과 같은)로 이루어지는 상단 쐐기(284)와 접촉하는 것이 바람직하며, 상기 상단 쐐기는(부드러운 플라스틱, 고무 또는 다른 엘라스토머와 같은) 탄성 또는 압축성 재료로 이루어지는 바닥 패드(286)에 의하여 지지된다. Each rung 240 rear side 282 is preferably in contact with a top wedge 284 made of a hard material (such as metal, synthetic or other hard plastic), the top wedge (soft plastic, rubber or Supported by a bottom pad 286 made of an elastic or compressible material (such as another elastomer).

편평한 후방을 가지는 가로대는 만곡된 후방을 가지는 가로대에 비하여 경제적으로 생산할 수 있다. A rung with a flat rear can be economically produced compared to a rung with a curved rear.

하부 가로대(240)는 구동축(223)을 지지하고, 두 개의 상부 가로대(240)는, 구동축(223)이 외적인 요인으로 휘어지는 것을 방지하기 위하여, 하부 가로대(240)와 공동으로 작용하도록 구동축(223)에 접선방향으로 맞물린다. The lower rung 240 supports the drive shaft 223, and the two upper rungs 240 drive the drive shaft 223 to cooperate with the lower rung 240 to prevent the drive shaft 223 from being bent due to external factors. ) In a tangential direction.

하우징(215)은 황동(brass)과 같은 금속구조, 플라스틱 외피 또는 합성 비금속 구조로 만들어지는 것이 바람직하다. The housing 215 is preferably made of a metal structure such as brass, a plastic sheath or a synthetic nonmetallic structure.

하우징(215)은 중량비로 70%대의 유리를 함유하는 유리섬유 강화 에폭시수지로 구성되는 것이 가장 바람직하다. The housing 215 is most preferably composed of glass fiber reinforced epoxy resin containing 70% glass by weight.

가로대(240)는 본 출원인의 특허인 미국특허 제3,993,371호에 개시되어 있는 것과 같은 엘라스토머/플라스틱 요소, 미국특허 제4,725,151호 및 미국특허 제4,735,982호에 개시되어 있는 것과 같은 균일한 미끄러운 고분자 혼합물(SPA)로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 언급한 문헌들은 본 출원의 참고자료로서 통합되어 있다. Rungs 240 are elastomeric / plastic elements, such as those disclosed in Applicant's patent US Pat. No. 3,993,371, and homogeneous slippery polymer mixtures (SPA, as disclosed in US Pat. No. 4,725,151 and US Pat. No. 4,735,982). ), And the aforementioned documents are incorporated by reference in the present application.

SPA는 열가소성 물질 및 열경화 고무성분의 합성물이며, 소량의 윤활제를 함유하고 있다. SPA is a composite of thermoplastic and thermoset rubber components and contains a small amount of lubricant.

SPA는 이질적인 합성물로서, 열가소성 물질은 연속적인 상(continuous phase)으로 존재하고 있고, 열경화성 수지는 불연속적인 상으로 그 속에 분산되어 있다. SPA is a heterogeneous compound in which thermoplastics are present in a continuous phase and thermosets are dispersed therein in discontinuous phases.

다시 말하면, 혼합물과는 달리, 열경화성 수지 및 그 내부에 있는 윤활제를 가지는 열가소성 물질 매트릭스가 형성된다. In other words, unlike the mixture, a thermoplastic matrix is formed having a thermosetting resin and a lubricant therein.

열가소성 물질성분은 단단하고, 마찰이 작으며 물에 대하여 우수한 내성을 가지는 어떠한 폴리머가 될 수 있다. The thermoplastic component can be any polymer that is hard, low in friction and has good resistance to water.

그러한 폴리머의 특정 그룹은 여러 논문에 개시되어 있을 뿐 아니라 관련분야에서 잘 알려져 있는 다양한 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)일 수도 있다. A particular group of such polymers may be a variety of ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) as well known in the art as well as disclosed in various papers.

초고분자량 폴리에틸렌은 일반적으로 분자량을 기준으로 2500000이상, 즉 용액 점도법(solution viscosity method)를 사용하는 약 3000000 내지 7000000까지의 분자량을 가지는 것으로 분류된다. Ultra high molecular weight polyethylene is generally classified as having a molecular weight of 2500,000 or more based on molecular weight, that is, from about 3000000 to 7000000 using the solution viscosity method.

바람직한 범위는 약 4000000 내지 6500000이고, 더욱 바람직한 범위는 약 5000000 내지 6000000이다. The preferred range is about 4000000 to 6500000, and more preferred ranges are about 5000000 to 6000000.

이러한 폴리에틸렌은 GUR 413이라는 이름으로 Hoechst Celanese Corporation사에 의하여 상용화되어 있다. Such polyethylene is commercialized by Hoechst Celanese Corporation under the name GUR 413.

일반적으로, 다른 폴리머 뿐 아니라 초고분자량 폴리에틸렌은, 0 rpm인 상태에서 0.25이하, 바람직하게는 0.2이하, 더 바람직하게는 0.15이하의 정지마찰계수와 같이 저마찰 특성을 가져야 하는 본 발명에 사용하기에 적합하다. In general, ultrahigh molecular weight polyethylene as well as other polymers, for use in the present invention, which should have low frictional properties, such as a static friction coefficient of 0.25 or less, preferably 0.2 or less, more preferably 0.15 or less, at 0 rpm. Suitable.

본 발명에 사용되는 바람직한 열가소성 물질은 아이조드 노치 충격 시험(ASTM D256)에 의하여 측정했을 때 20 피트-파운드/인치(foot-pound/inch)이상, 바람직하게는 30 피트-파운드/인치(foot-pound/inch)이상의 인성(toughness)을 가진다. Preferred thermoplastics for use in the present invention are at least 20 foot-pounds / inch, preferably 30 foot-pounds / inch, as measured by the Izod Notch Impact Test (ASTM D256). / inch) toughness (toughness) or more.

그러나, 노치를 가하지 않은 시험 샘플에 대해서도 만족스러운 결과가 얻어졌다. However, satisfactory results have also been obtained for test samples without addition of notches.

본 발명에 사용되는 열가소성 물질은 모래 현탁액 침식 테스트에 의하여 측정한 결과, 물에 대한 우수한 내성을 갖는다. Thermoplastic materials used in the present invention have excellent resistance to water as measured by the sand suspension erosion test.

모래 현탁액 침식 테스트는 Hoechst Celanese Corporation사의 시험이며, 일반적으로 상기 시험에서는 시험표본(1"×3"×1/4")이 물과 모래가 2:3으로 섞인 현탁액 속에서 24시간 이상동안 1200rpm으로 회전된다. The sand suspension erosion test is a test of Hoechst Celanese Corporation, in which the test specimen (1 "x 3" x 1/4 ") is generally 1200 rpm for at least 24 hours in a suspension of water and sand 2: 3. Is rotated.

SPA에서 연속적인 상을 형성할 수 있을 만큼의 적당한 초고분자량 폴리에틸렌이 사용된다. Appropriate ultrahigh molecular weight polyethylene is used that is capable of forming a continuous phase in SPA.

일반적으로, 열가소성 물질 성분의 양은, 보통 입자 형태로 존재하는 열경화성 고무성분을 코팅할 정도로도 충분하지만, 고무 입자를 코팅하는 데 필요한 양을 초과하는 것이 바람직하다. In general, the amount of the thermoplastic component is sufficient to coat the thermosetting rubber component, which is usually present in the form of particles, but preferably exceeds the amount necessary to coat the rubber particles.

SPA의 총중량을 기준으로, 열가소성 물질의 양은 약 25 내지 90중량%, 바람직하게는 약 40 내지 75중량%, 더 바람직하게는 약 55 내지 65중량%이 사용된다. Based on the total weight of the SPA, the amount of thermoplastic is from about 25 to 90% by weight, preferably from about 40 to 75% by weight, more preferably from about 55 to 65% by weight.

열경화성 성분은 일반적으로 물 및 기름에 대하여 우수한 내성을 가질뿐 아니라 저마찰을 가지는 경화된 고무성분이다. Thermosetting components are generally cured rubber components that not only have good resistance to water and oil, but also have low friction.

"저마찰"이란 원하는 두께 범위의 고무 베어링이, 물윤활되었을 때 통상적인 저널(축) 동작속도에서 유체역학적인 윤활을 나타내는 것을 의미한다. By "low friction" is meant that rubber bearings in the desired thickness range exhibit hydrodynamic lubrication at normal journal (axial) operating speeds when water lubricated.

유체 탄소성 역학적인 효과로 인하여, 얇은 고무베어링은 낮은 축속도에서 어떠한 공지 베어링 물질보다 유체역학적인 마찰을 나타낸다. Due to the fluid elastodynamic effect, thin rubber bearings exhibit hydrodynamic friction at higher axial speeds than any known bearing material.

유체역학적 윤활은 베어링과 회전축 사이에 유체막을 형성하는 것이다. Hydrodynamic lubrication is the formation of a fluid film between the bearing and the axis of rotation.

"물 및 기름에 대한 내성"이라는 용어는, 엘라스토머가 유체속에서 영향을 받지 않으며(분해되거나 약해지지 않음), 수중 팽창에 의한 체적 증가가 5%이하이고, 바람직하게는 3%이하인 것을 의미한다. The term "resistance to water and oil" means that the elastomer is unaffected (not decomposed or weakened) in the fluid, and the volume increase due to underwater expansion is less than 5%, preferably less than 3%. .

일반적으로, 그러한 마찰 및 내수특성을 가지는 어떠한 고무성분도 사용될 수 있다. In general, any rubber component having such friction and water resistance properties can be used.

그러한 성분의 한 특정 실시그룹은 문헌 및 관련분야에서 일반적으로 알려져 있는 다양한 니트릴 고무이다. One particular embodiment of such components is a variety of nitrile rubbers generally known in the literature and in the art.

예를 들면, BF굿리치 컴파니에 의하여 제조되는 다양한 하이카(Hycar) 니트릴 고무가 사용될 수 있다. For example, various Hycar nitrile rubbers manufactured by BF Goodrich Company can be used.

단단한 니트릴 고무성분이 일반적으로 바람직하다. Hard nitrile rubbers are generally preferred.

이와 같은 고무의 일 예로서 BF굿리치 컴파니에 의하여 제조되는 성분 H-201(85 ± 5 의 쇼어경도)이 적합하다. As an example of such rubber, component H-201 (Shore hardness of 85 ± 5) manufactured by BF Goodrich Company is suitable.

다른 실시예는 역시 BF굿리치 컴파니에서 제조되는 성분 H-203과 같은 더 부드러운 니트릴 고무가 있으며, 그 쇼어 경도는 약 65±5이다. Another example is a softer nitrile rubber, such as component H-203, also manufactured by BF Goodrich Company, whose Shore hardness is about 65 ± 5.

다른 고무로는 부틸고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(diene monomer)로 만들어지는 고무인 EPDM, 전체에 걸쳐 반복되는 -CF-CH-CF-CF(CF)-구조를 가지는 비닐리덴 플루오라이드 및 헥사플루오르프로필렌의 코폴리머를 기저로하는 플루오르엘라스토머가 있다. Other rubbers include butyl rubber, EPDM, a rubber made from ethylene-propylene-diene monomer, vinylidene fluoride and hexafluoride with a repeating -CF-CH-CF-CF (CF) -structure There is a fluoroelastomer based on a copolymer of propylene.

이러한 코폴리머는 듀퐁사에 의하여 "비톤(Viton)"이라는 상표명으로 판매된다. Such copolymers are sold under the trade name "Viton" by DuPont.

이러한 다른 고무성분이 사용될 수 있으나, 니트릴 고무가 훨씬 바람직하다.These other rubber components can be used, but nitrile rubber is much preferred.

본 발명의 중요한 특징은 고무성분이 초기에 건조 블렌드(dry blend)되거나, 합금이 형성되기 이전에 열가소성 성분과 혼합될 수 있다는 것이다. An important feature of the present invention is that the rubber component may be initially dry blended or mixed with the thermoplastic component before the alloy is formed.

따라서, 고무성분이 경화되고, 두 성분을 혼합하기 위하여 적당한 크기로 분쇄된다. Thus, the rubber component is cured and pulverized to a suitable size for mixing the two components.

통상적인 기계적 또는 극저온 분쇄가 분쇄방법으로 이용될 수 있다. Conventional mechanical or cryogenic grinding may be used as the grinding method.

경화된 고무성분의 입자크기가 일반적으로 중요하다. The particle size of the cured rubber component is generally important.

입자크기는 일반적으로 입자가 통과할 수 있는 더 촘촘한 특정 타일러 메쉬 스크린으로 측정된다. Particle size is generally measured with a finer specific Tyler mesh screen through which particles can pass.

경화된 고무성분은 일반적으로 35메쉬보다 작은, 바람직하게는 65메쉬보다 작은, 더 바람직하게는 100메쉬보다 작은 입자크기를 가진다. The cured rubber component generally has a particle size smaller than 35 mesh, preferably smaller than 65 mesh, more preferably smaller than 100 mesh.

SPA 내에서의 경화된 고무성분의 양은 일반적으로 SPA의 총중량을 기준으로 약 10 내지 70 중량%, 바람직하게는 약 12 내지 40중량%, 더 바람직하게는 약 15 내지 30중량%이다. The amount of cured rubber component in the SPA is generally about 10 to 70% by weight, preferably about 12 to 40% by weight, more preferably about 15 to 30% by weight, based on the total weight of the SPA.

윤활제는 일반적으로 고체상태, 즉 비액체상태로 첨가된다. Lubricants are generally added in a solid state, ie in a non-liquid state.

이러한 윤활제가 잘 분산되도록 하기 위하여, 윤활제는 보통 분말의 형태를 가진다. In order for these lubricants to disperse well, the lubricants usually take the form of powders.

분말이라 함은 대부분, 즉 적어도 70%, 80% 또는 90%, 더 바람직하게는 95%의 분말이 타일러 100메쉬보다 작은, 즉 150마이크론 보다 작은 것을 의미한다. By powder is meant that most, ie at least 70%, 80% or 90%, more preferably 95% of the powder is smaller than Tyler 100 mesh, ie smaller than 150 microns.

바람직하게는 분말의 대부분, 즉 적어도 70%, 80% 또는 90%, 더 바람직하게는 95%의 분말이 200메쉬보다 작은, 즉 75마이크론 보다 작다. Preferably most of the powder, ie at least 70%, 80% or 90%, more preferably 95% of the powder is smaller than 200 mesh, ie smaller than 75 microns.

대부분의 흑연분말, 즉 70%, 80% 또는 90%의 흑연분말이 325메쉬, 44마이크론보다 작은 것이 바람직하다. It is desirable that most graphite powders, i.e., 70%, 80% or 90% graphite powder, are smaller than 325 mesh, 44 microns.

SPA에 윤활특성을 줄 수 있다면, 문헌 및 관련분야에서 널리 알려진 어떠한 윤활제도 사용될 수 있다. If lubricating properties can be given to the SPA, any lubricant well known in the literature and in the art can be used.

"윤활특성"이라 함은 마모가 시작되었을 때, 형성된 SPA의 표면 마찰계수가 예를 들면 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 20% 또는 30% 감소하는 것을 의미한다. By "lubrication properties" is meant that when the wear begins, the surface friction coefficient of the formed SPA decreases, for example, by at least 10%, preferably at least 20% or 30%.

윤활제는 또한 비침식성이어야 한다. The lubricant should also be non-erosive.

흑연성분이 바람직한 윤활제이다. 흑연의 한 예로는 아스베리 그라파이트 밀스 인코포레이티드(Asbury Graphite Mills, Inc)에서 제조하는 등급 117-A가 있다.Graphite components are preferred lubricants. One example of graphite is grade 117-A manufactured by Asbury Graphite Mills, Inc.

윤활제의 다른 실시예로서는 몰리브덴 디설파이드(disulfide)가 있다. Another example of a lubricant is molybdenum disulfide.

일반적으로 바람직하지는 않으나, 몰리브덴 디설파이드는 대기 수증기 정도의 수분도 없는 건조한 상태에서 사용될 때 바람직하다. Although not generally preferred, molybdenum disulfide is preferred when used in a dry state with no moisture as atmospheric vapor.

SPA의 총중량을 기준으로 약 2 내지 10%중량%, 바람직하게는 약 3 내지 6 중량%의 실리콘 오일이 사용될 수도 있다. About 2 to 10% by weight, preferably about 3 to 6% by weight, based on the total weight of the SPA, silicone oil may be used.

실리콘 오일의 일 예로는 다우 코닝사에서 제조하는 200유체(200 Fluid)가 있다. An example of silicone oil is 200 Fluid, manufactured by Dow Corning Corporation.

윤활제의 양은 일반적으로 SPA의 총중량을 기준으로, 약 0.5 또는 3중량%에서 약 25중량%, 바람직하게는 약 1.0 내지 20 중량%, 더 바람직하게는 약 2 내지 10중량%이다. The amount of lubricant is generally from about 0.5 or 3 weight percent to about 25 weight percent, preferably from about 1.0 to 20 weight percent, more preferably from about 2 to 10 weight percent, based on the total weight of the SPA.

따라서, 가로대(240)을 위한 특정 재료요인이 중요하다는 것이 밝혀졌다. Thus, it has been found that certain material factors for rung 240 are important.

우선, 소수성재료가 바람직하다. 둘째로, 엘라스토머의 경도가 약 70쇼어 A 경도가 되어야 한다. 셋째로, 가로대의 상단 폭에 대한 축의 저널직경의 비가 약 4 내지 7이 되어야 한다. 넷째로, 엘라스토머의 두께가 약 0.125 내지 0.312인치가 되어야 한다. 다섯째로, 가로대의 표면마무리가 10마이크론 이하이어야 한다. 여섯째로, 전술한 SPA재료와 같은 단단한 폴리머합금 베어링 접촉 물질이 바람직한 마모 및 마찰특성을 제공하여야 한다. First, hydrophobic materials are preferred. Second, the elastomer should have a hardness of about 70 Shore A. Third, the ratio of the journal diameter of the axis to the top width of the rungs should be about 4-7. Fourth, the thickness of the elastomer should be about 0.125 to 0.312 inches. Fifth, the surface finish of the rungs should be less than 10 microns. Sixth, a rigid polymer alloy bearing contact material, such as the SPA material described above, should provide desirable wear and friction properties.

탄성부재(260)는 천연 또는 니트릴 고무 성분으로 이루어지는 것이 바람직하며, 압축 이전에 약 0.75 내지 1.5인치의 폭을 가지는 것이 바람직하다. The elastic member 260 preferably consists of a natural or nitrile rubber component and preferably has a width of about 0.75 to 1.5 inches prior to compression.

단단한 판(264)은 스테인레스강과 같은 금속, 섬유 강화 에폭시수지와 같은 단단한 플라스틱으로 구성되는 것이 바람직하다. The rigid plate 264 is preferably composed of a metal such as stainless steel, or a rigid plastic such as fiber reinforced epoxy resin.

압축된 탄성부재(260)는 가로대(240)의 측면을 잡기 위하여 팽창되며, 축방향 고정 특성을 제공하기 위하여 가로대의 단부 주위로 비틀린다.The compressed elastic member 260 expands to grab the side of the rung 240 and twists around the end of the rung to provide an axial fixation characteristic.

바닥 패드(286)는 조정능력을 제공한다. 베어링 재생 또는 교체작업을 간단하게 하고 가로대의 임계 표면(critical surface)의 분쇄를 제거하기 위하여, 베어링 보어 및 축(223) 사이의 작동 틈새를 제어하는 데 상단 쐐기(284)가 이용된다. Bottom pad 286 provides adjustment. Top wedges 284 are used to control the working clearance between bearing bore and shaft 223 to simplify bearing regeneration or replacement and to eliminate crushing of critical surfaces of the crosspieces.

가로대 형태의 베어링에 있는 각각의 가로대는 개별적이고 독립적인 베어링 표면 기능을 가진다. Each crossbar in the crossbar bearing has a separate and independent bearing surface function.

베어링(210)의 처짐 능력이 제로 틈새 베어링(ZCB)를 위하여 제공된다. The deflection capacity of the bearing 210 is provided for the zero clearance bearing ZCB.

하중지지 가로대 상에 유체역학적으로 가압된 발진압력(lift-off pressure)을 나타내기 때문에, 하중을 받지 않는 가로대가 회전축(223)에 의하여 눌려질 수 있어서, ZCB는 가장 안정되어 있다. Since the lift-off pressure is hydrodynamically pressurized on the load bearing crossbar, the unloaded crossbar can be pressed by the rotating shaft 223, so that the ZCB is most stable.

또한, 축(저널)이 모든 가로대와 접촉하고 있을 때(하중을 받지 않은 틈새공간이 없을 때), 역류 입자 방출공정이 가장 효율적으로 일어나기 때문에, ZCB에서의 모래가 든 물에 대한 가로대 마모는 획기적으로 감소될 수 있다. Also, when the axis (journal) is in contact with all the rungs (no unloaded gaps), the runoff wear on the sanded water in the ZCB is significant because the countercurrent particle release process occurs most efficiently. Can be reduced.

ZCB에서는, 모든 가로대와 축 사이에 제로 틈새(zero clearance)가 있다. In ZCB, there is a zero clearance between all rungs and axes.

초기 틈새를 가지도록 설계된 종래의 가로대 베어링에서는, 측면 및 상단 가로대는 축과 접촉되지 않으므로 하중을 받지 않는다. In conventional crossbar bearings designed to have an initial clearance, the side and top crossbars are not in contact with the shaft and therefore are not loaded.

역류 입자 방출공정의 효율은 틈새가 형성됨으로써 감소되고, 따라서 측면 또는 상단 가로대의 표면의 마모를 유발한다. The efficiency of the countercurrent particle release process is reduced by the formation of gaps, thus causing wear of the surface of the side or top crossbars.

모래 입자를 후방으로 방출되지 않고 틈새 공간을 통하여 지나가도록 함으로써, 물 홈을 통하여 외부로 흘러나오게 한다. By allowing sand particles to pass through the interstitial space without being discharged backwards, they flow out through the water grooves.

약 120°(각도 A)만큼 떨어져 있는 세 개의 가로대를 구비하는 것이 바람직하며, 두 개의 상부 가로대는 수평선(280) 위로 약 30°(각도 B)에 위치하고 있고, 하부 가로대는 수평선(280) 아래 90°위치에 있다. It is desirable to have three rungs spaced about 120 ° (angle A), with the two top rungs positioned about 30 ° (angle B) above the horizontal line 280 and the bottom rungs 90 below the horizontal line 280. In position

도 2는 도 1의 베어링(210)을 위한 가로대(240)가 도시한다. 가로대(240)는 가로대 내부에 제공되고, 가로대의 축방향 길이를 따라 분포되는 복수의 횡단 홈(290)을 구비하고, 따라서 축방향 중심선쪽으로 돌출하는 복수의 둑(land) 또는 돌기(241)를 구비한다. FIG. 2 shows a crossbar 240 for the bearing 210 of FIG. 1. The crossbar 240 is provided inside the crossbar and has a plurality of transverse grooves 290 distributed along the axial length of the crossbar, thus forming a plurality of weirs or protrusions 241 projecting toward the axial centerline. Equipped.

홈은 적당한 방법을 택하여, 어떠한 재료로 주조를 이용하여 조형(molding)되거나, 기계 가공으로 만들어 질 수도 있다. 가로대의 크기는 각각의 응용에 따라서 달라진다. 0.75인치 정도의 가로대의 경우, 홈(290)은 0.25인치 정도의 깊이와, 0.33인치 정도의 폭을 가지며, 홈 사이의 거리는 약 1인치 정도이다. 가로대 내에 홈을 기계 가공하는 것은 홈 사이에 접촉압력의 크기를 증가시킨다. 가로대 크기 및 홈의 크기는 인가되는 하중이 저마찰 및 저마모를 유발시키기에 충분히 높고, 가로대가 윤활제 보유 포켓(lubricant trapping pocket)을 형성하고 조정하도록 충분히 낮은 팽창비율을 가지도록 정해진다. The grooves may be molded using any casting, molded into any material, or machined. The size of the rungs depends on the respective application. For a rung of about 0.75 inches, the groove 290 has a depth of about 0.25 inches, a width of about 0.33 inches, and the distance between the grooves is about 1 inch. Machining the grooves in the rungs increases the magnitude of the contact pressure between the grooves. The crossbar size and groove size are determined such that the load applied is high enough to cause low friction and low wear, and that the crossbar has a low enough expansion ratio to form and adjust a lubricant trapping pocket.

도 3a 내지 도 3b 에서는, 가로대(240)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 베어링 재료는 유연한 큰 판(slab)으로 조형된다. 재료는 다수의 돌기 또는 접촉점(414,424)를 가지는 판 또는 거친 바탕에 접하여 조형되고 성형되며, 돌기 각각은 유체 윤활될 때 유체 역학적인 베어링 표면이 된다. 재료는 많은 돌기를 가지는 판이나 거친 바탕(도 3a)과 맞대어져서 조형되고 성형된다. 조형된 가로대는, 본 출원인의 특허인 미국특허 제3,993,371호에 개시되어 있는 것과 같은 엘라스토머/플라스틱 합성물은, 가장 바람직하게는 미국특허 제4,725,151호 및 제4,735,982호에 개시되어 있는 것과 같은 균일한 미끄러운 고분자 혼합물(SPA)으로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 언급한 문헌들은 본 출원의 참고자료로서 통합되어 있다. SPA 베어링 재료층은 0.125인치 정도의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 이는 판(slab)이 경화되는 동안 니트릴 고무 후방 시트에 접착된다. 후방의 고무는 판을 유연하게 해주고, 침식되었을 때 상온 경화 에폭시 접착제 또는 접촉 시멘트를 사용하여 금속 또는 합성물 베어링 하우징을 접착하는 것을 용이하게 한다. 후방 고무는 특정한 베어링 크기를 위하여 전반적인 판의 두께를 보정하는 기계를 통하여 신속하고 용이하게 모래로 닦이거나, 연마될 수 있다. 접착제 층은 베어링의 총 두께에 0.001인치 정도를 더한다. 따라서, 베어링 표면을 연마하거나 기계 가공할 필요가 없다. 베어링 표면을 연마하는 것은 마찰 및 마모를 더 증가시킨다. 판(slab)의 총 두께는 0.625 내지 1.1인치인 것이 바람직하다. 3A-3B, another embodiment of the crossbar 240 is shown. The bearing material is molded into a flexible large slab. The material is molded and shaped in contact with a plate or rough ground having a plurality of protrusions or contact points 414 and 424, each of which becomes a hydrodynamic bearing surface when fluid lubricated. The material is shaped and molded against a plate or a coarse ground (FIG. 3A) having many projections. Molded rungs are elastomeric / plastic composites, such as those disclosed in US Pat. No. 3,993,371, and most preferably, uniform slippery polymers, such as those disclosed in US Pat. Nos. 4,725,151 and 4,735,982. It is preferably composed of a mixture (SPA), the documents cited above being incorporated as references of the present application. The SPA bearing material layer preferably has a thickness of about 0.125 inches. It adheres to the nitrile rubber back sheet while the slab is cured. The rubber at the back softens the plate and, when eroded, facilitates bonding the metal or composite bearing housing using a room temperature hardening epoxy adhesive or contact cement. The rear rubber can be sanded or polished quickly and easily through a machine that corrects the overall plate thickness for a particular bearing size. The adhesive layer adds about 0.001 inch to the total thickness of the bearing. Thus, there is no need to grind or machine the bearing surface. Grinding the bearing surface further increases friction and wear. The total thickness of the slab is preferably between 0.625 and 1.1 inches.

도 3a 내지 도 3b 도시된 가로대는 완전히 전술한 SPA 재료로 이루어질 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 즉, 가로대(240)는 바닥층(410)을 가지지 않을 수 있으며, 따라서 층(412)을 위한 재료로 이루어진 단일층으로 구성될 수 있다. It should be appreciated that the rungs shown in FIGS. 3A-3B may be made entirely of the SPA material described above. That is, rung 240 may not have bottom layer 410, and thus may consist of a single layer of material for layer 412.

도 3a을 참고하면, 몰드(mold) 내에 엘라스토머로 이루어진 패턴을 가지는 바닥층(410)을 제공함으로써 다른 형태의 가로대를 제조할 수 있다. 바람직한 엘라스토머로는 BF굿리치 컴파니에 의하여 상용화된 카탈로그 번호 H-201가 있다. 다음으로, 미끄러운 고분자 혼합물(SPA)의 상단층(412)이 엘라스토머 상에 제공된다. 열가소성 물질 및 열경화성 고무 성분이 소량의 윤활제와 함께 SPA를 형성한다. SPA는 이질적인 합성물로서, 열가소성 물질이 연속적인 상(continuous phase)으로 존재하고 있고, 열경화성 수지는 불연속상으로 그 속에 분산되어 있다. 다시 말하면, 혼합물과는 달리, 열경화성 수지 및 그 내부에 있는 윤활제를 가지는 열가소성 물질 매트릭스가 형성된다. Referring to FIG. 3A, a crossbar of another type may be manufactured by providing a bottom layer 410 having a pattern of elastomer in a mold. Preferred elastomers are catalog number H-201, which is commercially available from BF Goodrich Company. Next, a top layer 412 of slippery polymer mixture (SPA) is provided on the elastomer. Thermoplastics and thermoset rubber components form SPA with a small amount of lubricant. SPA is a heterogeneous compound, in which thermoplastics are present in a continuous phase, and thermosetting resins are dispersed therein in discontinuous phases. In other words, unlike the mixture, a thermoplastic matrix is formed having a thermosetting resin and a lubricant therein.

열가소성 물질성분은 단단하고, 마찰이 작으며 물에 대하여 우수한 내성을 가지는 어떠한 폴리머가 될 수 있다. 그러한 폴리머의 특정 그룹은 여러 논문에 개시되어 있을 뿐 아니라 관련분야에서 잘 알려져 있는 다양한 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)일 수 있다. 초고분자량 폴리에틸렌은 일반적으로 분자량을 기준으로 2500000이상, 즉 용액 점도법(solution viscosity method)를 사용하는 약 3000000 내지 7000000까지의 분자량을 가지는 것으로 분류된다. 바람직한 범위는 약 4000000 내지 6500000이고, 더욱 바람직한 범위는 약 5000000 내지 6000000이다.The thermoplastic component can be any polymer that is hard, low in friction and has good resistance to water. A particular group of such polymers can be a variety of ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE), as well as those described in various papers, as well known in the art. Ultra high molecular weight polyethylene is generally classified as having a molecular weight of 2500,000 or more based on molecular weight, that is, from about 3000000 to 7000000 using the solution viscosity method. The preferred range is about 4000000 to 6500000, and more preferred ranges are about 5000000 to 6000000.

이러한 폴리에틸렌은 GUR 413이라는 Hoechst Celanese Corporation사에 의하여 사용화되어 있다. Such polyethylene is used by Hoechst Celanese Corporation, GUR 413.

다른 폴리머 뿐 아니라 초고분자량 폴리에틸렌은, 일반적으로, 0rpm인 상태에서 0.25이하, 바람직하게는 0.2이하, 더 바람직하게는 0.15이하의 정지마찰계수와 같이 저마찰 특성을 가져야 하는 본 발명에 사용하기에 적합하다. 본 발명에 사용되는 바람직한 열가소성 물질은 아이조드 노치 충격 시험(ASTM D256)에 의하여 측정했을 때 20 피트-파운드/인치(foot-pound/inch)이상, 바람직하게는 30 피트-파운드/인치(foot-pound/inch)이상의 인성(toughness)을 가진다. 그러나, 노치를 가하지 않은 시험샘플은 대해서도 만족스런 결과가 얻어졌다. 본 발명에 사용되는 열가소성물질은 모래 현탁액 침식테스트에 의하여 측정한 결과, 물에 대하여 우수한 내성을 가지고 있었다. 모래 현탁액 침식 테스트는 Hoechst Celanese Corporation사의 시험이고, 일반적으로 상기 시험에서는 시험 표본(1"×3"×1/4")이 물과 모래가 2:3으로 섞인 현탁액 속에서 24시간 이상동안 1200rpm으로 회전한다. Ultra-high molecular weight polyethylene as well as other polymers are generally suitable for use in the present invention, which should have low frictional properties, such as a static friction coefficient of 0.25 or less, preferably 0.2 or less, more preferably 0.15 or less, at 0 rpm. Do. Preferred thermoplastics for use in the present invention are at least 20 foot-pounds / inch, preferably 30 foot-pounds / inch, as measured by the Izod Notch Impact Test (ASTM D256). / inch) toughness (toughness) or more. However, satisfactory results were obtained for test samples without notches. The thermoplastic material used in the present invention had excellent resistance to water as measured by the sand suspension erosion test. The sand suspension erosion test is a test of Hoechst Celanese Corporation, in which the test specimen (1 "x 3" x 1/4 ") is generally used at 1200 rpm for at least 24 hours in a suspension of water and sand 2: 3. Rotate

SPA에서 연속적인 상을 형성할 수 있을 만큼의 적당한 양의 초고분자량 폴리에틸렌이 사용된다. 일반적으로, 열가소성 물질 성분의 양은, 보통 입자 형태로 존재하는 열경화성 고무성분을 코팅할 정도로 충분하나, 고무 입자를 코팅하는 데 필요한 양을 초과하는 것이 바람직하다. SPA의 총중량을 기준으로, 열가소성 물질의 양은 약 25 내지 90 중량%, 바람직하게는 약 40 내지 75 중량%, 더 바람직하게는 약 55 내지 65 중량%가 사용된다. Appropriate amounts of ultra high molecular weight polyethylene are used to form a continuous phase in SPA. In general, the amount of thermoplastic component is sufficient to coat the thermosetting rubber component, which is usually present in the form of particles, but preferably exceeds the amount necessary to coat the rubber particles. Based on the total weight of the SPA, the amount of thermoplastic is used from about 25 to 90 weight percent, preferably from about 40 to 75 weight percent, more preferably from about 55 to 65 weight percent.

열경화성 성분은 일반적으로 물 및 기름에 대하여 우수한 내성을 가질뿐 아니라 저마찰을 가지는 경화된 고무성분이다. "저마찰"이라 함은 원하는 두께범위의 고무 베어링이, 물윤활되었을 때 통상적인 저널(축) 동작속도에서 유체역학적인 윤활을 나타내는 것을 의미한다. 유체 탄소성 역학적인 효과 때문에 얇은 고무베어링은 낮은 축속도에서 어떠한 공지 베어링 물질보다 유체역학적인 마찰을 나타낸다. 유체역학적 윤활은 베어링과 회전축 사이에 유체막을 형성하는 것이다. "물 및 기름에 대한 내성"이라는 용어는, 엘라스토머가 유체속에서 영향을 받지 않으며(분해되거나 약해지지 않은), 수중 팽창에 의한 체적 증가가 5%, 바람직하게는 3%이하인 것을 의미한다. Thermosetting components are generally cured rubber components that not only have good resistance to water and oil, but also have low friction. By "low friction" is meant that a rubber bearing in the desired thickness range exhibits hydrodynamic lubrication at the normal journal (axial) operating speed when water lubricated. Because of the fluid elastodynamic effect, thin rubber bearings exhibit hydrodynamic friction at lower axial speeds than any known bearing material. Hydrodynamic lubrication is the formation of a fluid film between the bearing and the axis of rotation. The term "resistance to water and oil" means that the elastomer is not affected (not degraded or weakened) in the fluid, and the volume increase due to underwater expansion is less than 5%, preferably less than 3%.

일반적으로, 그러한 마찰 및 내수특성을 가지는 어떠한 고무성분도 사용될 수 있다. 그러한 성분의 한 특정 실시그룹은 문헌 및 관련분야에서 일반적으로 알려져 있는 다양한 니트릴 고무이다. 예를 들면, BF굿리치 컴파니에 의하여 제조되는 다양한 니트릴 고무가 사용될 수 있다. 단단한 니트릴 고무성분이 일반적으로 바람직하다. 그러한 고무의 일 예는 BF굿리치 컴파니에 의하여 제조되는 성분 H-201(85 ± 5 의 쇼어 A 경도)이다. 다른 실시예는 역시 BF굿리치 컴파니에서 제조되는 성분 H-203과 같은 더 부드러운 니트릴 고무가 있으며, 그 쇼어 A 경도는 약 65 ±5이다. 다른 고무로는 부틸고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(diene monomer)로 만들어지는 고무인 EPDM, 전체에 걸쳐 반복되는 -CF-CH-CF-CF((CF)-구조를 가지는 비닐리덴 플루오라이드 및 헥사플루오르프로필렌의 코폴리머를 기저로하는 플루오르엘라스토머가 있다. 이러한 코폴리머는 듀퐁사에 의하여 "비톤(Viton)"이라는 상표명으로 판매된다. 이러한 다른 고무성분이 사용될 수 있으나, 니트릴 고무가 훨씬 바람직하다.In general, any rubber component having such friction and water resistance properties can be used. One particular embodiment of such components is a variety of nitrile rubbers generally known in the literature and in the art. For example, various nitrile rubbers manufactured by BF Goodrich Company can be used. Hard nitrile rubbers are generally preferred. One example of such a rubber is component H-201 (Shore A hardness of 85 ± 5) manufactured by BF Goodrich Company. Another example is a softer nitrile rubber, such as component H-203, also manufactured by BF Goodrich Company, with Shore A hardness of about 65 ± 5. Other rubbers include butyl rubber, EPDM, a rubber made from ethylene-propylene-diene monomer, vinylidene fluoride and hexa having a repeating -CF-CH-CF-CF ((CF)-structure). There are fluoroelastomers based on copolymers of fluoropropylene, which are sold by DuPont under the trade name “Viton.” These other rubber components may be used, but nitrile rubber is much preferred.

본 발명의 중요한 특징은 고무성분이 초기에 건조 블렌드(dry blend)되거나, 합금이 형성되기 이전에 열가소성 성분과 혼합될 수 있다는 것이다. An important feature of the present invention is that the rubber component may be initially dry blended or mixed with the thermoplastic component before the alloy is formed.

따라서, 고무성분이 경화되고, 두 성분을 혼합하기 위하여 적당한 크기로 분쇄된다. 통상적인 기계적 또는 극저온분쇄가 분쇄방법으로 이용될 수 있다. 경화된 고무성분의 입자크기가 일반적으로 중요하다. 입자크기는 일반적으로 입자가 통과할 수 있는 더 촘촘한 특정 타일러 메쉬 스크린으로 측정된다. 경화된 고무성분은 일반적으로 35메쉬보다 작은, 바람직하게는 65메쉬보다 작은, 더 바람직하게는 100메쉬보다 작은 입자크기를 가진다. SPA 내에서의 경화된 고무성분의 양은 일반적으로 SPA의 총중량을 기준으로 약 10 내지 70 중량%, 바람직하게는 약 12 내지 40 중량%, 더 바람직하게는 약 15 내지 30 중량%이다. Thus, the rubber component is cured and pulverized to a suitable size for mixing the two components. Conventional mechanical or cryogenic grinding can be used as the grinding method. The particle size of the cured rubber component is generally important. Particle size is generally measured with a finer specific Tyler mesh screen through which particles can pass. The cured rubber component generally has a particle size smaller than 35 mesh, preferably smaller than 65 mesh, more preferably smaller than 100 mesh. The amount of cured rubber component in the SPA is generally about 10 to 70% by weight, preferably about 12 to 40% by weight, more preferably about 15 to 30% by weight, based on the total weight of the SPA.

윤활제는 일반적으로 고체상태, 즉 비액체상태로 첨가된다. 이러한 윤활제가 잘 분산되도록 하기 위하여, 윤활제는 보통 분말의 형태를 가진다. 분말이라 함은 대부분, 즉 적어도 70%, 80% 또는 90%, 더 바람직하게는 95%의 분말이 타일러 100메쉬보다 작은, 즉 150마이크론보다 작은 것을 의미한다. 바람직하게는 분말의 대부분, 즉 적어도 70%, 80% 또는 90%, 더 바람직하게는 95%의 분말이 200메쉬보다 작은, 즉 75마이크론보다 작다. 대부분의 흑연분말, 즉 70%, 80% 또는 90%의 흑연분말이 325메쉬, 44마이크론보다 작은 것이 바람직하다. SPA에 윤활특성을 줄 수 있다면, 문헌 및 관련분야에서 널리 알려진 어떠한 윤활제도 사용될 수 있다. "윤활특성"이라 함은 마모가 시작되었을 때, 형성된SPA의 표면 마찰계수가 예를 들면, 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 20% 또는 30% 감소하는 것을 의미한다. 윤활제는 또한 비침식성이어야 한다. 흑연성분이 바람직한 윤활제이다. 흑연의 한 예로는 아스베리 그라파이트 밀스 인코포레이티드(Asbury Graphite Mills, Inc)에서 제조하는 등급 117-A가 있다. 윤활제의 다른 실시예로서는 몰리브덴 디설파이드(disulfide)가 있다. 일반적으로 바람직하지는 않으나, 몰리브덴 디설파이드는 대기 수증기 정도의 수분도 없는 건조한 상태에서 사용될 때 바람직하다. SPA의 총중량을 기준으로 약 2 내지 10 중량%, 바람직하게는 약 3 내지 6 중량%의 실리콘 오일이 사용될 수도 있다. 실리콘 오일의 일 예로는 다우 코닝사에서 제조하는 200유체(200 Fluid)가 있다. Lubricants are generally added in a solid state, ie in a non-liquid state. In order for these lubricants to disperse well, the lubricants usually take the form of powders. By powder is meant that most, ie at least 70%, 80% or 90%, more preferably 95% of the powder is less than Tyler 100 mesh, ie less than 150 microns. Preferably most of the powder, ie at least 70%, 80% or 90%, more preferably 95% of the powder is smaller than 200 mesh, ie smaller than 75 microns. It is desirable that most graphite powders, i.e., 70%, 80% or 90% graphite powder, are smaller than 325 mesh, 44 microns. If lubricating properties can be given to the SPA, any lubricant well known in the literature and in the art can be used. By "lubrication properties" is meant that when the wear begins, the surface coefficient of friction of the formed SPA decreases, for example, by at least 10%, preferably at least 20% or 30%. The lubricant should also be non-erosive. Graphite components are preferred lubricants. One example of graphite is grade 117-A manufactured by Asbury Graphite Mills, Inc. Another example of a lubricant is molybdenum disulfide. Although not generally preferred, molybdenum disulfide is preferred when used in a dry state with no moisture as atmospheric vapor. About 2 to 10% by weight, preferably about 3 to 6% by weight, of silicone oil may be used based on the total weight of the SPA. An example of silicone oil is 200 Fluid, manufactured by Dow Corning Corporation.

윤활제의 양은 일반적으로 SPA의 총중량을 기준으로, 약 0.5 또는 3 중량%에서 약 25 중량%, 바람직하게는 약 1.0 내지 20 중량%, 더 바람직하게는 약 2 내지 10 중량%이다. The amount of lubricant is generally from about 0.5 or 3% by weight to about 25% by weight, preferably about 1.0 to 20% by weight, more preferably about 2 to 10% by weight, based on the total weight of the SPA.

다음으로, 패턴이 베어링 재료(22)의 베어링 표면의 상단층으로 전사된다. 패턴을 전사하는데 바람직한 방법으로는, 무겁고 성긴 니트(knit) 또는 성기게 짜여진 직물 조각 사이에 폴리에스테르 시트를 위치시킴으로써, 용융 및 조형이 일어나기 이전에 성긴 니트 또는 직물이 폴리에스테르 시트 또는 직물을 SPA베어링 재료의 표면속으로 내리 누르게 한다. 이러한 직물로는 조지아 덕(Georgia Duck)에 의하여 상용화된 카탈로그 번호 8708이 사용되는 것이 바람직하다. 폴리에스테르 방출 시트(release sheet)는 0.003인치 두께의 마일러(Mylar)인 것이 바람직하다. 폴리에스테르 시트는 결과적인 SPA층을 고르고, 가장자리를 둥글게 함으로써, 유체 윤활되었을 때, 돌기, 둑(land) 또는 접촉점(414)이 각각 유체역학적 베어링 표면이 되도록 한다. 폴리에스테르 및 직물을 재료내부로 누르기 이전에, 경화후에 직물이 쉽게 제거될 수 있도록 하는 공지의 조형 제거제(mold release), 예를 들면 켐-트렌드(Chem-Trend)사가 제조하는 카탈로그 번호 RTC 9110과 같은 조형 제거제(molding release)를 직물에 뿌려주어야 한다는 것을 인식하여야 한다. 경화되지 않은 베어링 부분의 상단에 직물과 폴리에스테르 시트가 위치한 이후에, 예를 들면, 몰드를 밀폐함으로써 가압된다. 약 1000 내지 1500psi의 압력과 약 350℉의 온도에서 재료가 약 4.5시간 동안 경화된다. 이러한 경화 공정 이후에, 압력은 유지하면서, 몰드의 온도를 상온으로 복귀시킨다. 경화 이후에 몰드가 약 1시간동안 냉각되어야 한다. 압력하에서 합성물을 냉각함으로써, 최종 제품의 휘어짐을 예방하는 데 도움이 된다는 것이 알려졌다. 몰드 외부에 인가함으로써, 몰드 냉각시간을 1시간으로 줄이고, 최종 제품의 휘어짐을 방지할 수 있다. Next, the pattern is transferred to the top layer of the bearing surface of the bearing material 22. A preferred method for transferring a pattern is to place a polyester sheet between a piece of heavy, coarse knit or coarse woven fabric so that the coarse knit or fabric SPA bearing the polyester sheet or fabric before melting and shaping occurs. Press down into the surface of the material. As such a fabric, catalog number 8708, which is commercially available from Georgia Duck, is preferably used. The polyester release sheet is preferably a Mylar of 0.003 inches thick. The polyester sheet picks the resulting SPA layer and rounds the edges so that when fluid lubricated, the protrusions, weirs or contact points 414 become hydrodynamic bearing surfaces, respectively. Prior to pressing polyester and fabric into the material, known mold releases, such as catalog number RTC 9110, manufactured by Chem-Trend, which allow the fabric to be easily removed after curing; It should be recognized that the same molding release should be sprayed onto the fabric. After the fabric and polyester sheet are placed on top of the uncured bearing portion, it is pressed, for example by sealing the mold. The material cures for about 4.5 hours at a pressure of about 1000 to 1500 psi and a temperature of about 350 ° F. After this curing process, the temperature of the mold is returned to room temperature while maintaining the pressure. After curing, the mold should be cooled for about 1 hour. It has been found that by cooling the compound under pressure, it helps to prevent warpage of the final product. By applying to the outside of the mold, it is possible to reduce the mold cooling time to 1 hour and to prevent warping of the final product.

도 3b을 참고로 하면, 도 3a에 도시된 합성물을 위한 공정에 따라 다른 형태의 베어링 재료가 제작됨으로써, 엘라스토머로 된 바닥층(420) 및 그 내부에 제공되는 다이아몬드 형태의 돌기, 둑(land) 또는 접촉점(424)을 가지는 SPA로 된 상단층(422)을 구비할 수 있다. 돌기(424)는 축방향 안쪽으로 돌출되며, 유체 윤활되었을 때 각각이 유체역학적인 베어링 표면이 될 수 있다. 상단층(422)내에 있는 다이아몬드 형상의 패턴은, 적당한 압흔(impression) 또는 패턴이 제공되어 있는 고무 몰드를 이용하여 제공될 수 있다. 마일러(Mylar)와 같은 폴리에스테르 시트가 경화 이전에 고무 몰드 및 SPA 사이에 위치할 수 있다. 폴리에스테르 시트는 0.003인치 정도의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 폴리에스테르 시트는 결과적인 SPA 층을 고르게 하고, 돌기의 구석부분을 둥글게 한다. Referring to FIG. 3B, a bearing material of another type is manufactured according to the process for the composite shown in FIG. 3A, whereby an elastomeric bottom layer 420 and diamond shaped protrusions, weirs, or the like are provided therein. A top layer 422 of SPA with contact points 424 can be provided. The protrusions 424 protrude axially inwards, and each can be a hydrodynamic bearing surface when fluid lubricated. The diamond shaped pattern in the top layer 422 may be provided using a rubber mold provided with a suitable impression or pattern. Polyester sheets, such as Mylar, may be placed between the rubber mold and the SPA prior to curing. The polyester sheet preferably has a thickness of about 0.003 inches. The polyester sheet evens the resulting SPA layer and rounds the corners of the projections.

본 명세서에 특정되어 기재되지 않은 다른 형상 및 크기의 패턴이 베어링을 유체역학적으로 만들기 위하여 상단 합금층내에 제공될 수 있다는 것을 인식하여야 한다. It should be appreciated that other shapes and sizes of patterns not specified and described herein may be provided in the top alloy layer to make the bearing hydrodynamic.

도 4에 도시된, 본 발명의 다른 실시예에 의한 베어링 조립품(310)은 일반적으로 이전 도면에 도시된 베어링 조립품과 유사하고, 따라서 맨 앞자리를 300단위로 한 것을 제외하고는 앞에서 언급된 것에 대응되도록 도면부호를 사용한다. The bearing assembly 310 according to another embodiment of the present invention, shown in FIG. 4, is generally similar to the bearing assembly shown in the previous figures, and therefore corresponds to that mentioned above except that the front seat is 300 units. Use reference numbers whenever possible.

하우징(315)은 그 방사상 내부부분 주위에 제공되는 세 개의 가로대 또는 둑(land; 340)을 가진다. 가로대(340)는 단일 또는 일체형의 내부 하우징 또는 내면(lining; 390)으로 형성되며, 앞에서 언급한 것과 같은 SPA 엘라스토머/플라스틱 요소로 이루어지는 것이 바람직하다. 하우징(315) 역시 앞에서 언급한 하우징 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 내면(390)은 앞에서 언급한 미국특허 제4,735,982호에 개시되어 있는 방식으로 제작되고, 내면은 여전히 뜨거운 상태에서 조형 공정으로부터 상기 하우징(315)내에 설치되는 것이 바람직하다. 알.티.반드빌트(R.T.Vanderbilt Co.)사에 의하여 상용화된 반켐(Vanchem) HM-50와 같은 접착 증진제 및 교차결합제를 사용함으로써 내면(390)이 하우징에 부착되는 것이 바람직하다. 그러나, 내면을 하우징에 부착하기 위하여 다른 부착수단이 사용될 수도 있다. Housing 315 has three crossbars or lands 340 provided around its radially inner portion. Rung 340 is formed from a single or integral inner housing or lining 390, preferably consisting of SPA elastomer / plastic elements as mentioned above. The housing 315 is also preferably composed of the aforementioned housing materials. The inner surface 390 is fabricated in the manner disclosed in the aforementioned US Pat. No. 4,735,982, and the inner surface is preferably installed in the housing 315 from the molding process while still hot. The inner surface 390 is preferably attached to the housing by using an adhesion promoter and crosslinker such as Vanchem HM-50, which is commercially available from R. T. Vanderbilt Co. However, other attachment means may be used to attach the inner surface to the housing.

종래의 엘라스토머 돌기 가로대 형태의 베어링의 직경 대 길이비율(L/D)은 마모 및 수명을 이유로 4 : 1 정도가 요구되었다. 베어링(310)은 훨씬 낮은 L/D비, 즉 2:1또는 1:1를 가능하게 함으로써, 제조비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 내면(390)은 비교적 제작하기 용이하고, 하우징(315) 보어(bore)의 기계마무리에 대한 요구를 완화시킬 수 있다. 각각의 둑(340)의 베어링 표면(341)은 도 2 및 도 3a 내지 도 3b 에 도시되고 설명된 가로대에 따라 홈 또는 패턴을 내부에 구비한다. The diameter-to-length ratio (L / D) of a conventional elastomeric protrusion cross-shaped bearing is required to be about 4: 1 due to wear and life. Bearing 310 can reduce manufacturing costs by enabling a much lower L / D ratio, ie 2: 1 or 1: 1. In addition, the inner surface 390 is relatively easy to fabricate and can alleviate the need for mechanical finishing of the housing 315 bore. The bearing surface 341 of each weir 340 has a groove or pattern therein according to the crossbars shown and described in FIGS. 2 and 3A-3B.

지금까지 비록 본 발명이 특정한 실시예 및 특정한 변용을 통하여 상세하게 설명되었으나, 본 발명의 기본원리로부터 벗어나지 않은 변경이 가능하므로, 본 발명은 명세서에 도시되고 설명된 특정한 예시에 한정되지 않을 것이다. Although the present invention has been described in detail through specific embodiments and specific modifications, modifications can be made without departing from the basic principles of the invention, and therefore, the present invention should not be limited to the specific examples shown and described in the specification.

Claims (11)

축을 지지하기 위한 베어링 조립품으로서,Bearing assembly for supporting the shaft, 중앙축을 갖는 중앙 개구 및 상기 중앙 개구에 의하여 한정된 내부표면을 구비하는 외부 외피와,An outer shell having a central opening having a central axis and an inner surface defined by the central opening; 상기 축과 접촉하여 지지하기 위한 상기 내부표면 상에 배치된 베어링 요소를 포함하여 이루어지고, 상기 베어링 요소는 상기 축에 접하여 접촉하는 복수의 접촉 위치들을 갖는 비연속 표면을 구비하며,A bearing element disposed on said inner surface for supporting in contact with said shaft, said bearing element having a discontinuous surface having a plurality of contact positions in contact with said shaft, 유체 윤활제 내에서 상기 베어링 요소에 대한 축의 회전에 대응하여 유체 탄소성 역학적인 윤활 효과로부터 상기 접촉 위치상에 동적 윤활제 보유 포켓이 형성되고,Dynamic lubricant retention pockets are formed on the contact location from fluid elastodynamic lubrication effects corresponding to rotation of the axis relative to the bearing element within the fluid lubricant, 상기 베어링 요소는 열가소성-고무 폴리머 혼합물로 구성되며,The bearing element consists of a thermoplastic-rubber polymer mixture, 상기 혼합물은 아이조드 언노치(un-notched) 충격 시험기(ASTM 256)를 기초하여 20피트-파운드/인치(foot-pound/inch) 이상의 인성과, 0 rpm인 상태에서 0.25이하의 정지 마찰 이탈 계수와, 모래 현탁액 침식 테스트를 통과하는 내마모성을 갖는 열가소성 플라스틱과, 최소 시스템 마모를 갖는 상기 축을 지지하기 위해서 상기 베어링 요소가 유체역학적 윤활(유체 탄소성 역학적인 윤활)작용을 수행할 수 있도록 상기 베어링 요소에 충분한 가요성을 추가하는 열경화성 고무 합성물을 포함하고,The mixture is based on an Izod un-notched impact tester (ASTM 256) with a toughness of at least 20 feet-pounds / inch and a static frictional release coefficient of 0.25 or less at 0 rpm. The bearing element is subjected to hydrodynamic lubrication (hydrodynamic elastodynamic lubrication) to support the axle with minimal wear and tear; Includes a thermosetting rubber composite that adds sufficient flexibility, 상기 시스템 마모는 베어링 마모와 축 마모를 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 조립품.And the system wear includes bearing wear and axial wear. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열가소성-고무 폴리머 혼합물은 연속상의 열가소성 물질, 불연속상인 상기 열가소성 물질 내에 분산된 열경화성 고무 합성물, 및 상기 열가소성 물질 내에 분산된 윤활제의 이질적인 조성물로 이루어진 미끄러운 폴리머이고, 상기 윤활제는 흑연, 몰리브덴 디설파이드(disulfide) 및 실리콘 오일로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 베어링 조립품.The thermoplastic-rubber polymer mixture is a slippery polymer consisting of a heterogeneous composition of a continuous thermoplastic material, a thermoset rubber compound dispersed in the discontinuous thermoplastic material, and a lubricant dispersed in the thermoplastic material, the lubricant being graphite, molybdenum disulfide. And silicone oil). 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 열가소성 물질은 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 조립품.And the thermoplastic material comprises ultra high molecular weight polyethylene. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 열경화성 고무 합성물은 저마찰 특성을 가지고, 기름 및 물에 대하여 내성이 있는 미리 경화된 고무 합성물인 것을 특징으로 하는 베어링 조립품.Wherein said thermosetting rubber compound is a precured rubber compound having low friction properties and resistant to oil and water. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 베어링 요소는 복수개의 베어링 가로대인 것을 특징으로 하는 베어링 조립품 .And the bearing element is a plurality of bearing crosspieces. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불연속 표면은 상기 베어링 조립품내의 축을 향하여 안쪽으로 뻗어 있는 상기 베어링 요소 상의 복수의 벽으로 구성되고, 상기 벽은 상기 접촉 위치를 한정하고, 상기 접촉 위치는 상기 축이 유체 윤활될 때 유체-보유(fluid-trapping)유체역학적 베어링 표면으로 기능하는 것을 특징으로 하는 베어링 조립품.The discontinuous surface consists of a plurality of walls on the bearing element extending inwardly toward an axis in the bearing assembly, the walls defining the contact location, the contact location being fluid-retained when the axis is fluidly lubricated. bearing assembly, which functions as a hydrodynamic bearing surface. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 베어링 요소는, 미끄러운 폴리머 혼합물로 구성된 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 조립품.And the bearing element comprises a layer consisting of a slippery polymer mixture. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불연속 표면은 상기 베어링 조립품내의 축을 향하여 안쪽으로 뻗어 있는 상기 베어링 요소상에 복수의 돌기를 포함하고, 상기 돌기는 상기 접촉 위치를 한정하는 것을 특징으로 하는 베어링 조립품.The discontinuous surface includes a plurality of protrusions on the bearing element extending inwardly toward an axis within the bearing assembly, the protrusions defining the contact position. 물에서 회전하는 베어링 조립품 가로대로서, 상기 베어링 가로대는 축에 접하여 접촉하고 윤활제 공급 포켓을 형성하는 복수의 불연속 표면을 포함하여 이루어지고,A bearing assembly crosspiece that rotates in water, the bearing crossbar comprising a plurality of discontinuous surfaces in contact with an axis and forming a lubricant supply pocket, 유체 탄소성 역학적인 윤활제로부터 상기 불연속 표면상에 윤활제를 형성하는 포켓이 형성되며,Pockets are formed from the fluid elastodynamic lubricant to form lubricant on the discontinuous surface, 상기 불연속 표면은 고무 폴리머 혼합물과, 상기 베어링 가로대가 상기 축과의 접촉을 유지할 수 있도록 상기 베어링 가로대에 유연성을 추가하기 위한 열경화성 고무 합성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 베어링 조립품 가로대.Wherein the discontinuous surface is comprised of a rubber polymer mixture and a thermoset rubber composite for adding flexibility to the bearing rungs such that the bearing rungs maintain contact with the shaft. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 열가소성-고무 폴리머 혼합물로 연속상의 열가소성 물질, 불연속상인 상기 열가소성 물질 내에 분산된 열경화성 고무 합성물, 및 상기 열가소성 물질 내에 분산된 윤활제의 이질적인 조성물로 이루어진 미끄러운 폴리머 혼합물인 것을 특징으로 하는 베어링 조립품 가로대.And a slippery polymer mixture consisting of a heterogeneous composition of thermoplastics in a continuous phase in the thermoplastic-rubber polymer mixture, a thermoset rubber composite dispersed in the thermoplastic material in a discontinuous phase, and a lubricant dispersed in the thermoplastic material. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 베어링 요소는, 엘라스토머로 구성된 바닥층과, 미끄러운 폴리머 혼합물로 구성되고 상기 벽을 구비한 상단층을 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 조립품.The bearing element comprises a bottom layer comprised of an elastomer and a top layer comprised of a slippery polymer mixture and having the wall.