KR101936310B1 - 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치 - Google Patents

볼 베어링 라이너 내구성 시험장치 Download PDF

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최병화
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한국항공우주산업 주식회사
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Abstract

본 발명은 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치에 관한 것이다. 본 발명의 목적은, 헬기 회전익 댐퍼 등에 구비되는 볼 베어링의 라이너 내구성을 시험함에 있어서, 실제의 조건과 유사한 조건을 구현함으로써 라이너의 내구성을 효과적으로 검증할 수 있도록 해 주는, 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치를 제공함에 있다.

Description

볼 베어링 라이너 내구성 시험장치 {Durability test device for ball bearing liner}
본 발명은 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 헬기에 사용되는 볼 베어링의 라이너 내구성을 효과적으로 시험할 수 있도록 하는 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치이다.
라이너(liner)란 둘 이상의 부품이 상대운동을 하여 서로 마찰하게 되는 부분에 삽입되는 부재를 말하는 것으로서, 거의 모든 기계장치의 운동부, 즉 예를 들면 엔진 실린더나 베어링 등과 같은 운동부에는 이러한 라이너가 거의 필수적으로, 또한 수없이 다양한 형태로 구비된다. 예시적으로 한국특허등록 제1338806호("연결차량용 피봇조인트", 2013.12.02), 한국특허공개 제2008-0103985호("롤 축을 지지하기 위한 세라믹 부재를 가지는 싱크롤 베어링", 2008.11.28) 등에 베어링에 구비되는 라이너의 구비 위치, 역할 등이 개시된다.
도 1은 볼 베어링 및 이에 구비되는 라이너를 상세히 도시한 것이다. 도 1의 상측 도면에 도시된 바와 같이, 볼 베어링(10)은 대략 볼 형태로 되며 내부에 중공이 형성되어 축을 지지하는 볼(1)과, 상기 볼(1)을 둘러싼 형태로 되며 외부의 다른 부품에 지지되는 하우징(2)과, 상기 볼(1)의 외륜 및 상기 하우징(2)의 내륜 사이에 개재되는 라이너(3)를 포함하여 이루어진다. 도 1의 하측 도면은, 도 1의 상측 도면과 약간 하우징(2) 형태가 다르게 형성된 볼 베어링(10)의 실시예로서, 물론 그 구성은 도 1의 상측 도면과 동일하나, 다만 상기 볼(1) 및 상기 하우징(2)이 결합되어 있는 상태이므로 상기 라이너(3)가 보이지 않을 뿐이다. 상기 라이너(3)는 이처럼 외륜 및 내륜 사이에 개재되어, 앞서 설명한 바와 같이 두 모재 간 직접적인 접촉을 방지하고 회전운동을 원활하게 하는 고체 윤활제 역할을 하며, 일반적으로 복합재 재질로 이루어진다.
상기 라이너(3)가 개재됨으로써 상기 볼(1) 및 상기 하우징(2) 간 상대운동 시 움직임을 원활하게 해 줌으로써 저항을 줄여주고, 더불어 마모를 방지시켜 주며, 소음도 저감시켜 주는 등의 다양한 효과를 얻을 수 있다. 반대로, 상기 라이너(2) 자체가 마모되거나 손상되어 외륜 및 내륜 간 유격이 발생하면, 상술한 바와 같은 효과들이 충분히 발생되지 못하여, 상기 볼 베어링(10)이 구비된 기계장치의 운용에 악영향이 발생하게 된다.
한편 헬기에 구비되는 회전익에는 플랩(flap) 모션의 완충을 위한 댐퍼나, 피치(pitch)를 조절하는 피치로드 등과 같은 구조물들이 연결 구비되며, 여기에 도 1에 도시된 바와 같은 볼 베어링이 구비된다. 도 2는 이처럼 헬기에 장착되는 댐퍼에 구비되는 볼 베어링의 구비 위치를 도시하고 있다. 헬기를 운용하는 과정에서 이러한 볼 베어링의 라이너가 마모되어 헬기의 작동 성능이 불량해지면 라이너를 교체하여야 하는데, 이러한 라이너의 교체 작업이 잦을수록 운용에 드는 시간, 인력, 비용 등이 상승하는 문제가 있다. 따라서 라이너의 내구성을 개선시킬 필요가 있으며, 이에 따라 라이너의 형상이나 재질의 설계 변경, 나아가 이런 사항들을 고려한 제조업체의 적절한 선정 등을 위해서, 실제 현장에서는 라이너의 내구성을 검증할 수 있는 정확한 시험 결과가 요구되고 있다.
그러나 라이너의 내구성 시험 장치 자체가 기존에 제시되어 있지 않으며, 일반적으로 제조업체에서 제공하는 사양 등은 어떠한 특정 조건의 모션(즉 예시적으로 상술한 헬기 회전익 플랩 모션 등)에서 시험된 것이 아니므로 실제 상황에 적용하기 어렵다. 이처럼 원하는 특정 조건의 모션에 있어서의 라이너의 내구성 검증을 위한 기초 데이터 자체나 이러한 데이터를 얻을 방법이 현재 전무하여, 당업자 사이에서는 이러한 문제를 해결하고자 하는 요구가 높아져 가고 있는 실정이다.
1. 한국특허등록 제1338806호("연결차량용 피봇조인트", 2013.12.02) 2. 한국특허공개 제2008-0103985호("롤 축을 지지하기 위한 세라믹 부재를 가지는 싱크롤 베어링", 2008.11.28)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 헬기 회전익 댐퍼 등에 구비되는 볼 베어링의 라이너 내구성을 시험함에 있어서, 실제의 조건과 유사한 조건을 구현함으로써 라이너의 내구성을 효과적으로 검증할 수 있도록 해 주는, 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)는, 축이 관통되는 중공(1a)이 형성된 볼(1), 상기 볼(1)의 원주 방향을 감싸는 형태로 이루어져 상기 볼(1)을 수용 구비하며 외부에 고정되는 하우징(2), 상기 볼(1)의 외륜 및 상기 하우징(2)의 내륜 사이에 개재되는 라이너(3)를 포함하여 이루어지는 볼 베어링(10)에서, 상기 라이너(3)의 내구성을 시험하는 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)에 있어서, 상기 볼 베어링(10)이 장착되는 장착부(110); 상기 장착부(110)에 연결되며, 상기 볼 베어링(10)의 축방향에 수직한 어느 일방향으로 상기 볼 베어링(10)에 병진 진동 하중을 인가하는 병진 액추에이터(120); 상기 장착부(110)에 연결되며, 상기 볼 베어링(10)의 축방향 및 상기 병진 액추에이터(120)의 병진 운동 방향에 수직한 방향을 중심축으로 하여 상기 볼 베어링(10)에 회전 진동 하중을 인가하는 회전 액추에이터(130); 상기 병진 액추에이터(120) 및 상기 회전 액추에이터(130)의 운동을 제어하는 제어부(140); 를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 때 상기 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)는, 상기 회전 액추에이터(130)의 회전 운동 각도를 계측하는 각도 센서(135); 를 더 포함하여 이루어지며,
상기 제어부(140)는, 상기 각도 센서(135)로부터 전달받은 각도 정보를 이용하여 상기 회전 액추에이터(130)의 회전 운동 각도 범위를 제어하도록 이루어질 수 있다.
또한 상기 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)는, 복수 개의 상기 볼 베어링(10)의 시험을 동시 수행 가능하도록, 상기 장착부(110)가 복수 개 구비될 수 있다.
이 때 상기 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)는, 복수 개의 상기 장착부(110)들이, 각각의 회전 운동 중심축이 서로 일치하도록 배치되되, 하나의 상기 장착부(110)에 하나의 상기 병진 액추에이터(110)가 연결되며, 적어도 한 쌍의 상기 장착부(110)들 당 하나의 상기 회전 액추에이터(130)가 연결되어, 하나의 상기 병진 액추에이터(120)는 이와 연결된 하나의 상기 장착부(110)에 병진 진동 하중을 인가하고, 하나의 상기 회전 액추에이터(130)는 이와 연결된 적어도 한 쌍의 상기 장착부(110)들에 회전 진동 하중을 인가하도록 형성될 수 있다.
또한 상기 회전 액추에이터(130)는, 크랭크 및 병진구동부를 포함하여 이루어져, 병진구동부의 병진 운동이 크랭크에 전달되어 크랭크가 회전함으로써 크랭크 축의 회전 운동이 발생되도록 이루어질 수 있다.
또한 상기 장착부(110)는, 상기 볼 베어링(10)의 외형에 상응하는 형태의 안착부(111a)가 형성되어 상기 볼 베어링(10)을 수용하며 상기 볼 베어링(10)의 상기 하우징(2)이 고정 연결되는 수용부(111), 상기 병진 액추에이터(120)에서 인가하는 병진 진동 하중을 상기 볼 베어링(10)의 상기 볼(1)에 인가하도록, 상기 병진 액추에이터(120)의 병진 운동 방향으로 연장되는 형태로 형성되며, 일단은 상기 볼 베어링(10)의 상기 볼(1)에 고정 연결되고 타단은 상기 병진 액추에이터(120)에 고정 연결되는 병진연결부(112), 상기 회전 액추에이터(130)에서 인가하는 회전 진동 하중을 상기 수용부(111)에 인가하도록, 상기 수용부(111)의 적어도 일측에 형성되어 상기 회전 액추에이터(130)에 고정 연결되는 회전연결부(113)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 때 상기 장착부(110)는, 상기 볼(1)의 상기 중공(1a)에 끼움 결합되며 상기 병진연결부(112)의 일단을 관통하도록 연장 형성되는 볼트(112a) 및 상기 볼트(112a)에 끼워지는 너트(112b)에 의해, 상기 볼(1) 및 상기 병진 액추에이터(120)의 고정 연결이 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 헬기 회전익 댐퍼 등에 구비되는 볼 베어링의 라이너에 가해지는 하중의 크기, 방향, 주기 등의 여러 조건들을, 실제 사용 현장에서 발생되는 조건과 유사하게 구현할 수 있는 장점이 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 원하는 사용 조건에서의 라이너의 형상 또는 재질 등에 따른 마모 정도, 위치 등의 여러 사항들을 정확히 검증할 수 있는 큰 효과가 있다. 또한 본 발명에 의하면, 이와 같이 라이너의 내구성을 효과적으로 검증함으로써, 라이너의 내구성을 증대하기 위한 형상 설계 개선, 재질 변경, 또는 이러한 사항들을 고려한 제조업체의 선정 등의 작업에 있어서, 이러한 작업을 정확한 검증 데이터를 가지고 수행할 수 있게 해 주는 효과가 있다.
도 1은 볼 베어링 및 이에 구비되는 라이너.
도 2는 헬기에 장착되는 댐퍼에 구비되는 볼 베어링의 구비 위치.
도 3은 댐퍼에 구비되는 볼 베어링에 작용하는 하중성분.
도 4는 본 발명의 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치의 주요 부분.
도 5는 본 발명의 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치의 실시예.
도 6 내지 도 10은 본 발명의 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치의 단계적 분해도.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이 헬기 댐퍼에는 볼 베어링이 장착되는데, 이 때 볼 베어링을 구성하는 볼을 관통하여 볼트가 고정되며, 즉 주변 구조물이 운동을 하더라도 볼 베어링의 볼 내륜은 볼트에 의하여 고정된다. 한편 하우징은 주변 구조물에 고정되어 주변 구조물과 같이 운동하게 된다. 따라서 볼 베어링을 구성하는 볼과 하우징 간에 상대운동이 발생하고, 이에 따라 볼 및 하우징 사이에 개재된 라이너에 하중이 작용하게 된다.
도 3은 댐퍼에 구비되는 볼 베어링에 작용하는 하중성분을 정리하여 간략하게 표시한 것이다. 도시된 바와 같이 볼 베어링에는, 댐퍼의 플랩 모션에 의하여 상하 방향(X-X 방향)으로 댐퍼의 동하중이 인가되며, 또한 축 방향(Z-Z 방향) 및 상하 방향에 수직인 방향(Y-Y 방향)을 중심으로 한 회전 진동이 인가된다. 즉 앞서 설명한 바와 같이 실제 현장에서 라이너에 가해지는 실제 모션의 조건을 구현하고자 한다면, 도 3에 도시된 바와 같은 형태의 하중성분을 모두 구현할 수 있도록 설계되어야 한다.
도 4는 본 발명의 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치의 주요 부분이며, 도 5은 도 4에 도시된 주요 부분이 포함되어 있는 본 발명의 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치의 실시예이다. 도 4 및 도 5를 통해 본 발명의 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치의 구성을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 시험대상인 볼 베어링(10)은, 도 1 등에 도시된 바와 같이, 축이 관통되는 중공(1a)이 형성된 볼(1), 상기 볼(1)의 원주 방향을 감싸는 형태로 이루어져 상기 볼(1)을 수용 구비하며 외부에 고정되는 하우징(2), 상기 볼(1)의 외륜 및 상기 하우징(2)의 내륜 사이에 개재되는 라이너(3)를 포함하여 이루어진다. 이 때 본 발명의 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)는, 앞서 설명한 바와 같은 볼 베어링(10)에 포함되는 상기 라이너(3)의 내구성을 시험하는 장치이다. 본 발명의 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)는, 기본적으로 장착부(110), 병진 액추에이터(120), 회전 액추에이터(130), 제어부(140)를 포함하여 이루어질 수 있다. 더불어, 각도 센서(135)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이하에서 각부에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치의 실시예
상기 장착부(110)는 상기 볼 베어링(10)이 장착되는 부품이다. 상기 장착부(110)에 상기 볼 베어링(10)이 장착된 후, 상기 병진 액추에이터(120) 및 상기 회전 액추에이터(130)가 여기에 연결되어 (앞서 설명의 댐퍼 동하중에 해당하는) 병진 진동 하중 및 (앞서 설명에서의 회전 진동에 해당하는) 회전 진동 하중이 인가된다. 상기 볼 베어링(10)과 상기 장착부(110)의 연결관계에 대해서는 이후 [ 볼 베어링 장착 실시예 ]에서 보다 상세히 설명한다.
상기 병진 액추에이터(120)는, 상기 장착부(110)에 연결되어, 상기 볼 베어링(10)의 축방향에 수직한 어느 일방향으로 상기 볼 베어링(10)에 병진 진동 하중을 인가한다. 여기에서 병진 진동 하중의 인가 방향은 상기 볼 베어링(10)의 축방향에 수직한 방향 중 하나라면 어느 방향이어도 무방하나, 실제 장치의 구현이나 운용의 용이성 등을 고려할 때 지면을 기준으로 상하 방향인 것이 바람직하다. 도 4 및 도 5에서도 병진 운동 방향은 상하 방향으로 도시되어 있다.
상기 병진 액추에이터(120)의 실제 구현에 있어서, 필요한 하중 크기, 운동 속도 등을 고려할 때, 상기 병진 액추에이터(120)는 유압 실린더 등과 같은 장치로 구현될 수 있다. 물론 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 전기적으로 구동되는 병진 운동 장치를 사용하는 등 다양한 변경 실시가 가능하다.
상기 회전 액추에이터(130)는 상기 장착부(110)에 연결되어, 상기 볼 베어링(10)의 축방향 및 상기 병진 액추에이터(120)의 병진 운동 방향에 수직한 방향을 중심축으로 하여 상기 볼 베어링(10)에 회전 진동 하중을 인가한다. 여기에서 상기 볼 베어링(10)의 축방향은 도 3의 Z-Z 방향에 해당하며, 상기 병진 액추에이터(120)의 병진 운동 방향은 도 3의 X-X 방향에 해당한다. 따라서 상기 회전 액추에이터(130)의 회전 운동 중심축 방향은 도 3의 Y-Y 방향에 해당한다.
상기 회전 액추에이터(130)의 실제 구현에 있어서, 도 5에는 예시적으로 크랭크 및 병진구동부를 포함하여 이루어져, 병진구동부의 병진 운동이 크랭크에 전달되어 크랭크가 회전함으로써 크랭크 축의 회전 운동이 발생되도록 이루어지는 구조가 개시된다. 그러나 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 전기 모터 등과 같은 다른 형태의 회전 운동 장치를 채용하는 것도 가능함은 물론이다.
상기 제어부(140)는, 상기 병진 액추에이터(120) 및 상기 회전 액추에이터(130)의 운동을 제어하는 역할을 한다. 상기 제어부(140)에서 인가하는 운동은 실제 헬기 댐퍼에서 발생하는 모션을 고려하여 설계될 수 있는데, 구체적인 예를 들자면, 실제 헬기에서 병진 또는 회전 진동이 약 4.5~5Hz 정도의 주파수를 가진다는 점이 알려져 있으므로, 상기 제어부(140)도 그러한 주파수의 진동 하중을 인가하도록 제어를 수행할 수 있다. 물론 운동 범위 등도 실제 모션을 잘 모사하여 구현하도록 적절히 설계될 수 있다. 한편 실제 헬기 댐퍼에서 발생하는 회전 진동은 360도 전체로 회전하는 것이 아니라 예를 들어 ㅁ30도 등과 같은 범위로 발생한다. 이러한 회전 운동을 보다 용이하게 구현 제어하기 위하여, 상기 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)는, 상기 회전 액추에이터(130)의 회전 운동 각도를 계측하는 각도 센서(135)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때 상기 제어부(140)는, 상기 각도 센서(135)로부터 전달받은 각도 정보를 이용하여 상기 회전 액추에이터(130)의 회전 운동 각도 범위를 제어하게 된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)는, (앞서 설명한 바와 같은 실제 볼 베어링의 장착 조건과 동일하게) 상기 볼(1) 및 상기 하우징(2) 간에 상대운동이 발생시킴으로써, 이에 따라 상기 볼(1) 및 상기 하우징(2) 사이에 개재된 상기 라이너(3)에 하중을 인가한다. 이 때 상기 병진 액추에이터(120)가 (댐퍼 동하중에 해당하는) 병진 진동 하중을 인가하고, 상기 회전 액추에이터(130)가 (회전 진동에 해당하는) 회전 진동 하중을 인가함으로써, 실제 헬기 댐퍼에 구비되는 볼 베어링에 가해지는 하중을 동일하게 모사 구현할 수 있다. 따라서 본 발명의 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)를 이용하면, 실제에 가까운 조건으로 라이너 내구성 시험을 수행할 수 있으며, 따라서 라이너의 형상, 재질 등을 개선 설계하기 위한 최적의 기초 데이터를 얻어낼 수 있다.
한편 이와 같은 시험을 수행함에 있어서, 이러한 라이너 내구성 시험 시간은 약 600시간(약 25일) 정도 소요된다. 그런데 한 번 시험을 수행할 때 한 개의 라이너 시제품에 대한 시험을 수행하게 될 경우, 예를 들어 제품A, B, C, D 4가지 시제품의 시험을 모두 수행하려면 약 2400시간이나 소요되어, 지나치게 많은 시간이 낭비될 수 있다. 또한 시험 조건을 최대한 동일하게 맞추어 시험을 수행한다 하여도, 시험 중간에 예기치 못한 상황이 발생함으로써 제품들 간 시험 조건이 서로 조금씩 달라질 우려도 있다.
이러한 문제를 방지하기 위하여, 본 발명의 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)는, 복수 개의 상기 볼 베어링(10)의 시험을 동시 수행 가능하도록, 상기 장착부(110)가 복수 개 구비되도록 한다. 도 5는 상기 장착부(110)가 2개 구비된 상기 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)의 실시예이다.
도 5에 예시적으로 보이는 바와 같이, 이처럼 상기 장착부(110)가 복수 개 구비될 경우, 복수 개의 상기 장착부(110)들이, 각각의 회전 운동 중심축이 서로 일치하도록 배치되게 하는 것이 바람직하다. 이처럼 서로 회전 운동 중심축이 서로 일치하도록 배치되게 하면, 하나의 상기 회전 액추에이터(130)를 사용하여 복수 개의 상기 장착부(110)들에 동시에 회전 운동을 인가할 수 있다. 보다 상세히 설명하자면, 하나의 상기 장착부(110)에 하나의 상기 병진 액추에이터(110)가 연결되며, 적어도 한 쌍의 상기 장착부(110)들 당 하나의 상기 회전 액추에이터(130)가 연결되게 할 수 있다. 이와 같이 하면, 하나의 상기 병진 액추에이터(120)는 이와 연결된 하나의 상기 장착부(110)에 병진 진동 하중을 인가하고, 하나의 상기 회전 액추에이터(130)는 이와 연결된 적어도 한 쌍의 상기 장착부(110)들에 회전 진동 하중을 인가할 수 있게 된다.
볼 베어링 장착 실시예
도 6 내지 도 10은 본 발명의 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치의 단계적 분해도를 도시한 것으로, 순차적으로 도면을 참조하여 본 발명의 시험장치에 볼 베어링을 장착하는 실시예와, 이에 따라 하중이 가해지는 원리를 보다 상세히 설명한다.
먼저 본 발명의 장착부(110)는, 상기 볼 베어링(10)이 수용되는 수용부(111)와, 상기 병진 액추에이터(120)에 연결되는 병진연결부(112)와, 상기 회전 액추에이터(130)에 연결되는 회전연결부(113)를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 6에는 상기 수용부(111) 및 상기 회전연결부(113)가 일체형으로 이루어져 있는 실시예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 수용부(111)에는 상기 볼 베어링(10)의 외형에 상응하는 형태의 안착부(111a)가 형성되어 상기 볼 베어링(10)을 수용할 수 있게 되어 있다. 상기 수용부(111)에는 상기 볼 베어링(10)의 상기 하우징(2)이 고정 연결되게 된다.
도 7에는 도 6에서와 같이 상기 볼 베어링(10)이 안착된 상기 수용부(111)를 상기 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)에 장착하는 첫 단계가 도시되어 있다. 상기 수용부(111)의 적어도 일측에 형성된 상기 회전연결부(113)는, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 회전 액추에이터(130)에 고정 연결되어 상기 회전 액추에이터(130)에서 인가하는 회전 진동 하중을 상기 수용부(111)에 인가하게 된다. 한편 도 6 또는 도 7에서는 상기 회전연결부(113)가 상기 수용부(111)의 양측에 한 쌍 형성되는 것으로 도시되어 있다. 실제 회전 운동의 인가를 위해서라면, 이상적으로는 상기 회전연결부(113)가 상기 수용부(111)의 일측에만 형성되어 있어도 무방하다. 그러나 형상에 따른 동특성 등을 고려할 때, 일측에서 액추에이터가 연결되어 회전 하중이 인가되게 하되 타측에도 동일한 형상의 지지부를 형성함으로써 균형을 맞추어 주는 것이 바람직하다. 도 6 또는 도 7에서 상기 수용부(111)의 양측에 한 쌍의 상기 회전연결부(113)가 구비되는 것은 이러한 취지의 설계에 따른 것이다.
도 8 및 도 9는 상기 볼 베어링(10)이 안착된 상기 수용부(111)를 상기 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)에 장착하는 다음 단계가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 병진연결부(112)는 상기 병진 액추에이터(120)의 병진 운동 방향으로 연장되는 형태로 형성되며, 일단은 상기 볼 베어링(10)의 상기 볼(1)에 고정 연결되고 타단은 상기 병진 액추에이터(120)에 고정 연결되도록 이루어진다. 이 때, 상기 볼(1) 및 상기 병진 액추에이터(120)의 고정 연결은, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 볼(1)의 상기 중공(1a)에 끼움 결합되며 상기 병진연결부(112)의 일단을 관통하도록 연장 형성되는 볼트(112a) 및 상기 볼트(112a)에 끼워지는 너트(112b)에 의해 이루어지게 된다.
도 10은 이와 같은 단계를 거쳐 상기 볼 베어링(10)이 상기 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)에 완전히 장착된 최종 상태를 도시하고 있다.
먼저 도 7의 단계에서 살핀 바와 같이, 상기 회전 액추에이터(130)는 상기 수용부(111)와 고정 연결된다. 이 때 상기 수용부(111)는 상기 볼 베어링(10)의 상기 하우징(2)과 고정 연결되므로, 상기 회전 액추에이터(130)는 결과적으로 상기 하우징(2)을 회전 운동시키게 된다. 정리하면, 상기 회전 액추에이터(130)에서 인가하는 회전 진동 하중은 상기 볼 베어링(10)의 상기 하우징(2)에 인가되는 것이다.
한편 도 8 및 도 9의 단계에서 살핀 바와 같이, 상기 병진 액추에이터(120)는 상기 볼(1)과 고정 연결된다. 따라서 상기 병진 액추에이터(120)는 결과적으로 상기 볼(1)을 병진 운동시키게 된다. 즉 상기 병진 액추에이터(120)에서 인가하는 병진 진동 하중은 상기 볼 베어링(10)의 상기 볼(1)에 인가되는 것이다.
이처럼 상기 볼(1)에는 병진 진동 하중이 인가되고, 상기 하우징(2)에는 회전 진동 하중이 인가됨으로써, 상기 볼(1) 및 상기 하우징(2)의 사이에 개재된 상기 라이너(3)에는, 상기 볼(1) 및 상기 하우징(2)의 상대 운동에 의하여 병진 진동 하중 및 회전 진동 하중이 한꺼번에 인가된다. 물론, 병진 진동 하중만 인가하고 싶을 경우에는 상기 회전 액추에이터(130)를 정지하면, 상기 볼(1) 및 상기 하우징(2)은 병진 상대 운동만 하게 될 것이며, 그 반대의 경우도 가능하다. 이처럼 필요나 목적에 따라 병진 또는 회전 진동 하중을 독립적으로 인가하여 시험을 수행할 수도 있다. 이처럼, 본 발명의 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)를 사용하면, 실제 헬기 댐퍼에 장착되는 볼 베어링 라이너에 인가되는 하중과 동일 내지 유사한 형태의 하중을 인가함으로써 매우 효과적이고 실제적인 시험 결과를 얻을 수 있게 된다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10: 볼 베어링
1: 볼 1a: 중공
2: 하우징 3: 라이너
100: 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치
110: 장착부
111: 수용부 111a: 안착부
112: 병진연결부 112a: 볼트
112b: 너트 112c: 와셔
113: 회전연결부
120: 병진 액추에이터
130: 회전 액추에이터 135: 각도 센서
140: 제어부

Claims (7)

  1. 축이 관통되는 중공(1a)이 형성된 볼(1), 상기 볼(1)의 원주 방향을 감싸는 형태로 이루어져 상기 볼(1)을 수용 구비하며 외부에 고정되는 하우징(2), 상기 볼(1)의 외륜 및 상기 하우징(2)의 내륜 사이에 개재되는 라이너(3)를 포함하여 이루어지는 볼 베어링(10)에서, 상기 라이너(3)의 내구성을 시험하는 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)에 있어서,
    상기 볼 베어링(10)이 장착되는 장착부(110);
    상기 장착부(110)에 연결되며, 상기 볼 베어링(10)의 축방향에 수직한 어느 일방향으로 상기 볼 베어링(10)에 병진 진동 하중을 인가하는 병진 액추에이터(120);
    상기 장착부(110)에 연결되며, 상기 볼 베어링(10)의 축방향 및 상기 병진 액추에이터(120)의 병진 운동 방향에 수직한 방향을 중심축으로 하여 상기 볼 베어링(10)에 회전 진동 하중을 인가하는 회전 액추에이터(130);
    상기 회전 액추에이터(130)의 회전 운동 각도를 계측하는 각도 센서(135);
    상기 병진 액추에이터(120) 및 상기 회전 액추에이터(130)의 운동을 제어하고, 상기 각도 센서(135)로부터 전달받은 각도 정보를 이용하여 상기 회전 액추에이터(130)의 회전 운동 각도 범위를 제어하는 제어부(140);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)는,
    복수 개의 상기 볼 베어링(10)의 시험을 동시 수행 가능하도록, 상기 장착부(110)가 복수 개 구비되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치(100)는,
    복수 개의 상기 장착부(110)들이, 각각의 회전 운동 중심축이 서로 일치하도록 배치되되,
    하나의 상기 장착부(110)에 하나의 상기 병진 액추에이터(120)가 연결되며,
    적어도 한 쌍의 상기 장착부(110)들 당 하나의 상기 회전 액추에이터(130)가 연결되어,
    하나의 상기 병진 액추에이터(120)는 이와 연결된 하나의 상기 장착부(110)에 병진 진동 하중을 인가하고, 하나의 상기 회전 액추에이터(130)는 이와 연결된 적어도 한 쌍의 상기 장착부(110)들에 회전 진동 하중을 인가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 회전 액추에이터(130)는,
    크랭크 및 병진구동부를 포함하여 이루어져, 병진구동부의 병진 운동이 크랭크에 전달되어 크랭크가 회전함으로써 크랭크 축의 회전 운동이 발생되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 장착부(110)는,
    상기 볼 베어링(10)의 외형에 상응하는 형태의 안착부(111a)가 형성되어 상기 볼 베어링(10)을 수용하며 상기 볼 베어링(10)의 상기 하우징(2)이 고정 연결되는 수용부(111),
    상기 병진 액추에이터(120)에서 인가하는 병진 진동 하중을 상기 볼 베어링(10)의 상기 볼(1)에 인가하도록, 상기 병진 액추에이터(120)의 병진 운동 방향으로 연장되는 형태로 형성되며, 일단은 상기 볼 베어링(10)의 상기 볼(1)에 고정 연결되고 타단은 상기 병진 액추에이터(120)에 고정 연결되는 병진연결부(112),
    상기 회전 액추에이터(130)에서 인가하는 회전 진동 하중을 상기 수용부(111)에 인가하도록, 상기 수용부(111)의 적어도 일측에 형성되어 상기 회전 액추에이터(130)에 고정 연결되는 회전연결부(113)
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 장착부(110)는,
    상기 볼(1)의 상기 중공(1a)에 끼움 결합되며 상기 병진연결부(112)의 일단을 관통하도록 연장 형성되는 볼트(112a) 및 상기 볼트(112a)에 끼워지는 너트(112b)에 의해,
    상기 볼(1) 및 상기 병진 액추에이터(120)의 고정 연결이 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 라이너 내구성 시험장치.
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