KR20110090927A - 선박용 헤비 듀티 변속기를 위한 베어링 장치 - Google Patents

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앤드류 클락
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트윈 디스크, 인코포레이티드
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Abstract

상이한 재료들로 만들어진 변속기 하우징과 축 어셈블리 사이의 열팽창률 차의 효과를 줄여주는 베어링 장치 (1) 가 제공된다. 축 어셈블리 (102) 와 베어링 장치 (1) 가 다른 열팽창 계수를 갖는 재료로 만들어진 하우징 (104) 내에 장착되더라도, 공통된 열팽창 계수를 갖는 재료로 만들어진 구성품들을 따르는 베어링 세팅 스택 경로가 형성되도록 베어링 장치 (1) 가 축 어셈블리 (102) 의 다른 구성품들에 대해 베어링을 위치시켜 준다.

Description

선박용 헤비 듀티 변속기를 위한 베어링 장치{BEARING ARRANGEMENT FOR HEAVY DUTY MARINE TRANSMISSION}
본 발명은 일반적으로 변속기, 보다 구체적으로는 선박용 변속기내의 축 어셈블리의 베어링 장치에 관한 것이다.
변속기의 전체 중량을 줄이기 위해 선박용 변속기 하우징을 알루미늄 주물로 제작하는 것이 일반적이다. 그럼에도 불구하고, 예컨대 클러치 축 어셈블리 및 그들의 각 베어링 장치와 같은 변속기 축 어셈블리의 구성품들은 전형적으로 강철로 만들어진다. 그러나, 알루미늄은 강철과는 다른 열팽창 계수를 가지고있는데, 그래서 알루미늄으로 만들어진 구성품들은 강철로 만들어진 구성품보다 더 크게 팽창하는 경향이 있다.
따라서, 변속기 내에서 강철로 만들어진 축 어셈블리 및 그들의 베어링 장치는 단위 온도의 증가 당 알루미늄 변속기 하우징 구성품들보다 상대적으로 적게 팽창한다. 이렇게 다른 재료 특성 때문에, 예컨대 강철 축 어셈블리를 지지하는 베어링 장치의 강철 베어링이 알루미늄 변속기 하우징의 대향 알루미늄 벽 내에 세팅 또는 안착 될 때 문제가 일어날 수 있다. 이는 변속기가 온도를 증가시킬 때 상기 대향 알루미늄 벽들 사이의 거리가 강철 축 어셈블리의 길이 및 알루미늄 벽 내에 세팅되어 축 어셈블리를 지지하는 베어링들 사이의 거리 보다 더 크게 증가하기 때문이다.
다르게 말하면, 알루미늄 벽과 각각의 베어링 사이의 거리로 정해지는 "세팅" 또는 틈 값이 온도의 증가와 함께 증가하게 된다. 이러한 추가적인 틈 또는 베어링 세팅의 증가로 인해 베어링과 축 어셈블리 구성품들이 축방향으로 유동할 수 있게 되며 따라서 축은 단부 유격(play)이 현저하게 증가하게 된다. 이렇게 되면, 베어링 롤러 하중이 불균일하게 되고 또한 축 어셈블리에 의해 구동되는 기어의 하중도 불균일하게 되어, 축 중심선과의 정렬이 요구되는 변속기 내의 베어링, 기어 및/또는 다른 구성품들의 조기 마모가 일어나게 된다.
하우징과 베어링 사이의 열팽창 계수의 불일치와 관련된 이러한 문제를 해결하기 위한 많은 시도가 있어 왔다. 이들 시도 중의 대부분은 폴리머, 탄성중합체 또는 다양한 신종의 재료로 만들어진 스러스트 와셔 및/또는 다른 구성품들을 갖는 복잡한 어셈블리를 포함하는 것이다. 그러나, 이러한 재료로 만들어진 구성품들은 비쌀 수 있으며 다른 변속기 구성품보다 빨리 마모되어 그들 자신의 고장 또는 상호 협력하는 구성품들의 고장으로 이어질 수 있다.
본 발명의 목적은 변속기 하우징 구성품과 축 어셈블리 또는 베어링 구성품 사이의 열팽창률 차의 효과를 줄여주는 베어링 장치를 제공하는 것이다.
이는 축 어셈블리와 베어링 장치(들)가 다른 열팽창 계수를 갖는 재료로 만들어진 하우징 내에 장착되더라도, 공통된 열팽창 계수를 갖는 재료로 만들어진 구성품들을 따르는 베어링 세팅 스택 경로가 형성되도록 축 어셈블리의 다른 구성품들에 대해 베어링을 위치시키는 베어링 장치를 제공하여 달성될 수 있다. 따라서, 베어링 세팅 스택 경로의 구성품들은 온도 변화에 반응하여 단일체로 작용하게 되어 베어링 장치 내의 베어링은 타이트하게 세팅되거나 느슨하게 세팅되는 일은 없게 된다. 이와 관련하여, 베어링은 변속기 내의 회전 구성품의 정렬 및 정합 무결성을 유지하는 축 어셈블리의 다른 구성품들에 대해 축을 일정한 위치에 유지시켜 준다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 제 1 열팽창 계수를 갖는 제 1 재료로 만들어진 하우징 및 이 하우징 내에 제공되는 클러치 어셈블리를 갖는 선박용 또는 다른 헤비 듀티 변속기가 제공된다. 회전축이 상기 클러치 어셈블리와 구동 연결되어 있으며 상기 제 1 열팽창 계수보다 작은 제 2 열팽창 계수를 갖는 제 2 재료로 만들어진다. 따라서, 주어진 온도 증가에 대해 상기 하우징은 상기 회전축보다 더 큰 양의 열팽창을 받게 된다. 상기 하우징 내에 상기 회전축을 지지하는 베어링 장치는 상기 회전축의 일 단부에 동심으로 안착되어 축방향으로 그 단부에 고정되는 단부 베어링을 포함한다. 중간 베어링이 상기 단부 베어링과 동축으로 정렬되어 상기 회전축으로부터 동심으로 이격되어있다. 상기 단부 베어링의 적어도 일부를 동심으로 수용하는 카운터보어를 갖는 베어링 유지기가 제공된다. 이 베어링 유지기는 또한 단부 베어링과 중간 베어링 사이에 개재되는 립을 갖는다.
이 실시 형태의 다른 양태에 있어서, 상기 베어링 장치는 단부 베어링 및 중간 베어링으로부터 축방향으로 이격되어 장착되는 클러치 베어링을 포함하며, 이 클러치 베어링은 상기 회전축에 동심으로 안착되어 축방향으로 그 회전축에 고정된다. 베어링 장치는 회전축에 부착되는 유지기 너트를 또한 포함하며, 이 너트는 상기 단부 베어링에 접하여 회전축에 대한 그 단부 베어링의 제 1 방향으로의 축방향 움직임을 방지하게 된다. 또한, 숄더가 상기 회전축에 제공될 수 있으며, 이 숄더는 회전축에 대한 클러치 베어링의 제 2 반대 방향으로의 축방향 움직임을 방지하도록 상기 클러치 베어링에 접한다. 심(shim)이 상기 베어링 장치 내에, 예컨대 클러치 베어링과 회전축의 숄더 사이에 또는 단부 베어링과 중간 베어링 중의 하나와 베어링 유지기 사이에 제공될 수 있다.
이 실시 형태의 다른 양태에 따르면, 기어, 예컨대 피니언 기어가 축방향으로 상기 중간 베어링과 클러치 베어링 사이에서 회전축의 외부에 동심으로 장착될 수 있으며, 상기 기어는 클러치 어셈블리의 다양한 구성품들을 구동한다. 상기 기어는 그의 일 단부에서 직경 축소부를 가질 수 있으며, 상기 중간 베어링의 내륜은 상기 기어의 직경 축소부에 안착된다.
또 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 베어링 유지기는 원통형 측벽을 포함한다. 플랜지가 상기 원통형 측벽으로부터 반경방향 외측으로 형성되어 있으며 립이 상기 원통형 측벽으로부터 반경방향 내측으로 형성되어 있다. 한쌍의 베어링이 상기 베어링 유지기의 립의 한쌍의 반대 표면에 접하게 된다.
이 실시 형태의 다른 양태에서, 상기 베어링 유지기는 그의 일단부에 형성된 고리 형상의 턱을 가지며, 심이 베어링 유지기의 상기 고리 형상의 턱에 그리고 따라서 베어링 유지기와 예컨대 중간 베어링 사이에 안착된다.
이 실시 형태의 또 다른 양태에 따르면, 상기 베어링 유지기의 플랜지는 변속기의 하우징에 연결된다. 상기 플랜지는 변속기 하우징의 외면 또는 다른 적절한 표면에 장착될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 한 쌍의 베어링은 상이한 외경을 가지고 있어, 그 한쌍의 베어링은 소경 베어링과 대경 베어링을 포함한다. 상기 베어링 유지기는 이 베어링 유지기에 축방향으로 형성된 카운터보어를 더 포함할 수 있으며, 이 카운터보어는 상기 소경 베어링을 적어도 부분적으로 수용할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 양태와 목적은 다음의 상세한 설명과 첨부 도면을 통해 더 잘 알 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내는 다음의 설명은 실례를 들기 위해 주어진 것이지 한정적인 것은 아님을 이해해야 한다. 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 상태에서 많은 변경과 수정이 본 발명의 범위내에서 이루어질 수 있으며, 본 발명은 그러한 모든 수정을 포함하는 것이다.
본 발명의 바람직한 대표적인 실시 형태가 첨부 도면에 도시되어 있으며, 이 도면에서 같은 참조 번호는 전체에 걸쳐 같은 부분을 나타낸다.
도 1 은 종래 기술의 선박용 변속기의 클러치 축 어셈블리의 단면도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 베어링 장치의 선박용 변속기의 단부도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 베어링 장치의 선박용 변속기의 단면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 베어링 장치를 갖는 선박용 변속기의 클러치 축 어셈블리의 확대 단면도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 베어링 장치를 갖는 선박용 변속기의 출력축 어셈블리의 확대 단면도이다.
도 6 은 도 3 의 베어링 장치의 제 1 변형예를 포함하는 선박용 변속기의 단면도이다.
도 7 은 도 6 의 선박용 변속기와 베어링 장치의 단면도로, 베어링 세팅 스택 경로를 보여준다.
도 8 은 도 3 의 베어링 장치의 제 2 변형예를 포함하는 선박용 변속기의 단면도이다.
도 9 는 도 8 의 선박용 변속기와 베어링 장치의 단면도로, 베어링 세팅 스택 경로를 보여준다.
도 10 은 도 6 의 베어링 유지기의 그림도이다.
도 11 은 도 6 의 베어링 유지기의 다른 그림도이다.
도 12 는 도 10 의 베어링 유지기를 선 12 - 12 을 따라 취한 단면도이다.
도면, 특히 도 1 을 참조하면, 선박용 변속기 (100) 의 종래 기술의 클러치 축 어셈블리 (102) 의 단면도가 나타나 있다. 이 클러치 축 어셈블리 (102) 의 구성품, 예컨대 클러치 축 (110) 은 강으로 만들어지며, 변속기 하우징 (104) 은 알루미늄으로 만들어진다. 클러치 축 어셈블리 (102) 의 열팽창 길이는 온도 변화로 인한 클러치 축 (110) 의 단부 사이의 거리 변화로 규정된다. 변속기 하우징 (104) 에서의 열팽창 길이는 그 변속기 하우징 (104) 의 끝벽(여기에 스러스트 베어링 (106, 108) 의 외륜이 설치되어 있음)들 사이의 거리 변화로 규정된다. 알루미늄은 강 보다 더 큰 열팽창 계수를 가지므로, 변속기 하우징 (104) 의 열팽창 길이는 클러치 축 어셈블리 (102) 의 열팽창 길이 보다 더 크다.
도 1 의 종래 기술의 베어링 장치를 계속 참조하면, 세팅 스택 경로는 폐경로를 규정하는 일련의 화살표로 나타나 있다. 이 세팅 스택 경로는 베어링 장치가 그의 단부에서 변속기 하우징 (104) 에 의해 축방향으로 구속되어 있음을 나타낸다. 알루미늄 변속기 하우징 (104) 은 클러치 축 어셈블리 (102) 보다 더 큰 열팽창 길이를 가지므로, 변속기 (100) 의 온도가 증가하면 스러스트 베어링 (106, 108) 의 세팅이 증가하여 스러스트 베어링 (106, 108) 과 변속기 하우징 (104) 사이의 틈이 더 커지게 된다. 이렇게 되면 변속기 (100) 에 있는 구성품의 정렬 불량 및/또는 그 구성품에 대한 손상이 생길 수 있다.
도 2 는 알루미늄 하우징 (20) 을 포함하는 선박용 변속기 (10) 의 단부도를 나타낸다. 절단면선 (12) 은 주 클러치 축 어셈블리 (14) 와 출력축 어셈블리 (16) 의 중심선을 통과한다. 선박용 변속기 (10) 는 또한 부 클러치 축 어셈블리 (18) 와 변속기 하우징 (20) 을 포함한다. 도 3 - 9 는 본 발명의 다양한 베어링 장치 (1) 를 보여준다. 이 베어링 장치 (1) 는 변속기 (10) 내에 회전 구성품을 위치시켜 사용중에 그들 각각의 위치를 유지하는데 사용된다. 이는 베어링 세팅 스택을 목적에 맞게 설계하여 이루어지며, 이러한 베어링 세팅 스택은 함께 베어링을 세팅하여 그 베어링의 축방향 움직임을 위치시키거나 제한하는 축방향 접촉 구성품인데, 따라서 베어링 세팅 스택의 상이한 부분들이 상이한 열팽창률로 온도 변화에 반응하는 대신에, 전체 베어링 세팅 스택은 열팽창에 있어서 단일체로서 반응하게 된다.
예컨대, 상기 베어링 장치 (1) 는, 비슷한 열팽창 계수를 갖는 재료로 만들어진 구성품들로 조립된 베어링 세팅 스택에 제공된다. 이러면 스택의 구성품 사이의 틈이 사용중에 일반적으로 일정하게 유지되며 따라서 스택이 온도 변화에 노출될 때 지나치게 느슨해지거나 조여지지 않게 된다. 바람직하게는, 베어링 장치 (1) 는 베어링 세팅 스택의 양 단부가 축 어셈블리의 중심 축선을 규정하는 회전축과 같은 공통 구성품에 직접 또는 간접적으로 축방향으로 고정되도록 구성되어 있다.
이제 도 3 - 4 를 참조하면, 상기 베어링 장치 (1) 는 피니언 기어 스러스트 (또는 중간) 베어링 (22), 피니언 기어 롤러 베어링 (49), 클러치 축 스러스트 (또는 단부) 베어링 (24), 축 롤러 베어링 (26) 및 스러스트 와셔 (30) 를 포함한다. 주 클러치 축 어셈블리 (14) 는 베어링 장치 (1) 에 의해 회전가능하게 지지되며, 클러치 축 (32), 피니언 기어 (34), 유지기 너트 (55), 피니언 유지기 (28) 및 클러치 어셈블리 (36) 를 포함한다. 클러치 축 스러스트(단부) 베어링 (24) 의 내륜 (38) 은 클러치 축 (32) 의 일 단부에 유지되며, 타단부는 유지기 너트 (55) 에 의해 유지되고, 축 롤러 베어링 (26) 의 내륜 (40) 은 클러치 축 (32) 의 타단부에 유지된다. 클러치 축 스러스트(단부) 베어링 (24) 의 외륜 (42) 은 일단부에서 변속기 하우징 (20) 의 제 1 단부 근처에 있는 엔드 캡 또는 콜렉터에 의해 유지되며, 축 롤러 베어링 (26) 의 외륜 (44) 은 변속기 하우징 (20) 의 타단부에서 유지된다. 피니언 기어 (34) 는 클러치 물림에 따라 클러치 축 (32) 에 대해 어느 방향으로도 회전할 수 있다. 피니언 기어 스러스트(중간) 베어링 (22) 의 내륜 (46) 은 피니언 베어링 유지기 (28) 로 피니언 기어 (34) 의 일단부에 유지된다. 피니언 기어 스러스트(중간( 베어링 (22) 의 외륜 (48) 은 변속기 하우징 (20) 에 유지된다. 피니언 베어링 유지기는 (28) 는 바람직하게는 체결구(미도시) 등으로 피니언 기어 (34) 의 일단부에 부착된다. 피니언 기어 롤러 베어링(또는 클러치)(49)이 실질적으로 피니언 기어 (34) 의 타단부에 배치된 피니언 보어 (51) 에 유지되며, 따라서 피니언 기어 (34) 는 클러치 축 (32) 에 대해 회전한다.
스러스트 와셔 (30) 는 적어도 두개의 맞춤못 (50) 등에 의해 피니언 베어링 유지기 (28) 에 유지된다. 클러치 축 스러스트(단부) 베어링 (24)의 내륜 (38) 은 스러스트 와셔 (30) 와 물리적으로 접촉하며 빈번히 그와 반대 방향으로 회전한다. 스러스트 와셔 (30) 는 클러치 축 스러스트(단부) 베어링 (24) 의 내륜 (38) 과의 마찰 접촉 때문에 마모에 견딜 수 있는 특수 재료로 제작된다. 이 특수 재료는 최근까지는 이용 가능하지 않았다. 특수 재료는 적어도 1,000,000 psi-ft/min 의 압력-속도 값을 가져야 한다. 적절한 특수 재료는 Vespel SP-21 이라는 상품명으로 판매되고 있다. 이 Vespel SP-21 은 듀퐁사에서 제조된다. 그러나, 상기 특수 재료는 Vespel SP-21 에 한정되어서는 안되며, 적어도 1,000,000 psi-ft/min 의 압력-속도 특성을 갖는다면 어떤 재료라도 포함해야 한다. 심지어 과거에 가장 경질인 재료로 제작된 스러스트 와셔도 짧은 시간내에 마모되어 고장나게 될 것이다. (특수 재료로 제작된) 스러스트 와셔 (30) 는 스러스트 (중간 및 단부) 베어링 (22, 24) 의 근접 배치를 가능케 해준다. 열팽창 길이는 두 스러스트(중간 및 단부) 베어링 (22, 24) 의 반대 단부로부터의 거리로 제한된다.
도 5 를 참조하면, 출력축 어셈블리 (16) 는 출력축 (58) 과 출력 기어 (60) 를 포함한다. 출력 기어 (60) 는 피니언 기어 (34) 로 구동된다. 제 1 스러스트 베어링 (52) 과 제 2 스러스트 베어링 (54) 의 내륜은 동일한 방향으로 회전하고 따라서 마모를 유발함이 없이 서로 접촉하여 배치된다. 제 1 스러스트 베어링 (52) 은 제 2 스러스트 베어링 (54) 과 베어링 유지 캡 (64) 사이에 유지된다. 베어링 유지 캡 (64) 은 다수의 체결구 (66) 로 변속기 하우징 (20) 에 부착된다.
제 2 스러스트 베어링 (54) 은 제 1 스러스트 베어링 (52), 관형 스페이서 (66) 및 출력축 (58) 에 있는 제 2 단차부 (68) 사이에 유지된다. 축 롤러 베어링 (56) 은 출력축 (58) 에 있는 제 3 단차부 (71) 와 출력 플랜지 (70) 사이에 유지된다. 출력 플랜지 (70) 는 엔드 플레이트 (72) 와 적어도 두 개의 패스너 (74) 로 출력축 (58) 의 단부에 고정된다 열팽창 길이는 제 1, 2 스러스트 베어링의 반대 단부로부터의 거리로 제한된다.
이제 도 6 - 9 를 참조하면, 몇몇 실시 형태에서는 베어링 장치 (1) 내에 스러스트 와셔 (30) 가 없다. 이러한 실시 형태는 또한 도 4 에 나타난 원통형 롤러(클러치) 베어링 (49) 대신에 (클러치) 베어링 (49) 으로서 테이퍼형 롤러 베어링을 또한 포함한다. 도 6 - 9 의 실시 형태는 각 단부에서 클러치 축 (32) 에 직접 또는 간접적으로 축방향으로 고정되는 베어링 세팅 스택에 통합되어 있는 베어링 장치 (1) 를 포함한다. 도 7 에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 베어링 세팅 스택 경로는 베어링 장치 (1) 의 두 단부 사이에서 베어링 세팅 스택의 구성품을 통과하는 일련의 화살표로 이루어진 폐루프로 나타나 있다.
특히 도 6 및 도 7 을 참조하면, 도 4 에 나타난 장치와 비교하여, 각 베어링 (22, 24) 은 각각의 테이퍼형 부분이 다른 쪽으로 향하도록 서로 반대로 배향되어 있다. 따라서, 베어링 (22) 의 롤러는 도시된 바와 같이 우측 안쪽으로 또는 베어링 (24) 쪽으로 원추형으로 경사져 있다. 베어링 (24) 의 롤러는 도시된 바와 같이 좌측 안쪽으로 또는 베어링 (22) 쪽으로 원추형으로 경사져 있다. 베어링 (49) 의 롤러는 도시된 바와 같이 우측 안쪽으로 또는 베어링 (22) 쪽으로 원추형으로 경사져있다. 베어링 (49) 은 일측의 피니언 기어 (34) 와 클러치 축 (32) 에 있는 숄더 (32A) 와 맞닿는 타측의 심 (shim: 35) 사이에 개재되어 축방향으로 구속되어 있다.
도 6 과 도 7 을 계속 참조하면, 이 구성에서 베어링 (22, 24, 49) 모두는 철제 구성품내에 수용되거나 축방향으로 그 구성품에 접하거나 세팅되며, 그리하여 클러치 축 어셈블리 (14) 의 베어링과 구성품의 열팽창률과 비교해 볼 때 더 큰 알루미늄 하우징의 열팽창률의 효과가 완화된다. 다르게 말하면, 클러치 축 (32) 의 길이를 따라 베어링 (22, 24, 49) 은 바람직하게는 모두가 클러치 축 (32) 자체에 연결되거나 이 축에 의해 고정되는 철제 구성품에 의해 길이방향으로 구속된다. 상기 철제 구성품은 예컨대 (ⅰ) 베어링 유지기 (28), (ⅱ) 클러치 축 어셈블리 (14) 의 가장 끝 부분을 내포하는 엔드캡, (ⅲ) 베어링 유지기 (28) 와 엔드캡에 있는 숄더, 레지(ledge), 립(lip), 돌출부, 카운터보어 또는 다른 적절한 기계식 인터페이싱형 구조, 베어링 유지기 (28) 와 엔드캡상에 있는 숄더, 레지, 립, 돌출부, (ⅳ) 베어링 유지기 (28) 와 엔드캡에 있는 숄더, 레지, 립, 돌출부, 카운터보어 또는 다른 적절한 기계식 인터페이싱형 구조, 클러치 축 (32) 에 있는 숄더, 레지, 립, 돌출부, 피니언 기어 (34), 및/또는 클러치 축 어셈블리 (14) 에 적절히 가까이 있어 베어링 지지형 구조로서 역할하게 되는 다른 철제 구조중의 다양한 것들을 포함한다.
이제 도 6 - 7 및 10 - 12 를 참조하면, 베어링 유지기 (28) 는 바람직하게는 베어링 세팅 스택의 일부로 되어 있으며 베어링 장치 (1) 및 클러치 축 어셈블리 (14) 와 변속기 (10) 의 알루미늄 하우징 (20) 사이의 천이 매체로서 역할한다. 베어링 유지기 (28) 는 원통형 측벽 (130) 을 갖는 몸체를 갖고 있으며, 그리고 클러치 어셈블리 (36) 로부터 멀어지는 방향으로 향하는 후방측 (132) 과 클러치 어셈블리 (36) 쪽으로 향하는 전방측 (134) 을 규정한다. 카운터보어 (140) 가 베어링 유지기 (28) 의 몸체의 후방측 (132) 에 형성되어 있다.
도 6 - 7 및 도 10 - 12 를 계속 참조하면, 측벽 (130) 의 카운터보어 (140) 반대측에서 플랜지 (145) 가 상기 측벽 (130) 의 외측면에서 바깥으로 반경방향으로 형성되어 있다. 플랜지 (145) 의 전방면에는 홈 (148) 이 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있는데 측벽 (130) 으로부터 반경방향으로 떨어져 있으며, 베어링 유지기 (28) 와 알루미늄 하우징 (20) 사이에 놓이는 오링 또는 다른 시일을 보유하도록 구성되어 있다.
몇몇 실시 형태에서, 상기 플랜지 (145) 는 베어링 유지기 (28) 가 클러치 축 어셈블리 (14) 의 알루미늄 변속기 하우징 (20) 과 다양한 철제 구성품 사이의 열팽창률들 사이의 차를 수용할 수 있도록 베어링 유지기 (28) 의 다른 부분과 상호 협력하도록 구성된다. 예컨대, 플랜지 (145) 의 직경 및 플랜지 (145) 가 측벽 (130) 으로부터 연장되는 반경방향 거리는 베어링 유지기 (28) 의 나머지에 대한 원하는 굴곡량 또는 휨량을 제공하도록 플랜지 (145) 의 두께 치수에 따라 선택된다.
이러한 구성에서, 베어링 유지기 (28) 의 몸체의 나머지가 예컨대 베어링(22, 24) 사이에 고정되어 있는 경우, 알루미늄 하우징 (20) 이 베어링 장치 (1) 또는 베어링 세팅 스택(stack)의 구성품들이 받는 것보다 더 큰 양의 열팽창을 받으면 플랜지 (145) 는 그가 설치되어 있는 알루미늄 하우징 (20) 에 의해 밀리고 있을 때 클러치 어셈블리 (36) 로부터 멀어지게 휠 수 있다. 그러므로, 플랜지 (145) 의 가요성은 알루미늄 하우징 (20) 의 더 큰 양의 열팽창이 베어링 세팅 스택에 전달되지 않도록 열팽창률의 차를 흡수 및 수용하게 되며, 그리하여 베어링 세팅은 증가되지 않으며 베어링 세팅 스택이 느슨해 지지 않는다.
또 계속 도 6 -7 및 10 - 12 를 참조하면, 립 (150) 이 베어링 유지기 (28) 의 측벽 (130) 의 내측면으로부터 반경방향 안쪽으로 형성되어 있다. 이 립 (150) 은 베어링 유지기 (28) 의 몸체의 전방측 (134) 으로부터 축방향으로 떨어져 있어 제 1 고리 형상의 턱 (155) 가 립 (150) 의 전방면에 의해 형성되어 있다. 제 2 고리 형상의 턱 (158) 가 립 (150) 의 반대측, 다시 말해, 베어링 유지기 (28) 의 몸체의 후방측 (132) 을 향하는 측에서 형성되어 있다.
도 7 에서 보는 바와 같이, 심 (160) 이 제 1 고리 형상의 턱 (158) 에 안착될 수 있다. 이 심 (160) 은 베어링 유지기 (28) 의 각 부분과 베어링 (24) 사이에 끼워 맞춰지며, 전방측 (155) 의 외측면은 외륜 (48) 의 측면에 접한다. 또한 도 7 에서 보는 바와 같이, 베어링 (24) 은 립 (150) 의 제 2 고리 형상의 턱 (158) 에 안착되는데, 즉 외륜 (42) 의 측면이 제 2 고리 형상의 턱 (158) 에 접하며, 그리 하여 베어링 유지기 (28) 의 립 (150) 이 베어링 세팅 스택에 결합 된다.
계속 도 7 을 참조하면, 베어링 세팅 스택은 축방향으로 서로 접하여 베어링 어셈블리 (1) 의 베어링을 위치시키는 구성품들로 형성된다. 베어링 세팅 스택의 그러한 구성품들은 (ⅰ) 베어링 (49) 및 그의 각각의 롤러와 궤도, 그리고 선택적으로는, 그의 심 (35), (ⅱ) 클러치 축 (32), (ⅲ) 유지기 너트 (55), (ⅳ) 베어링 (24) 및 그의 각각의 롤러 및 궤도 (38, 42), (ⅴ) 립 (150) 및/또는 베어링 유지기 (28) 의 다른 부분, 그리고 선택적으로는 그의 심 (160), (ⅵ) 베어링 (22) 및 그의 각각의 롤러 및 궤도 (48, 46), 및 (ⅶ) 피니언 기어 (34) 를 포함한다. 다시 한번, 바람직한 실시 형태에서, 베어링 세팅 스택 내의 이들 모든 또는 실질적으로 모든 구성품들은 철 재료로 만들어지며, 가장 바람직하게는 강으로 만들어진다.
이제 도 8, 9 를 참조하면, 베어링 유지기 (28) 가 베어링 장치 (1) 에서 이용되지 않고 대신에 베어링 (22, 24) 이 직접 서로 접하거나 또는 선택적으로 심을 사이에 두고 서로 접하는 몇몇 대안적인 실시 형태를 생각할 수 있다. 도 8 에는 도 4 에 나타난 장치와 유사하게 롤러들이 서로를 향해 안쪽으로 테이퍼되어 있는 베어링 (22, 24) 이 나타나 있다. 도 9 에는 롤러들이 반대방향으로, 즉 서로를 향해 안쪽으로 테이퍼되어 있는 베어링 (22, 24) 이 나타나 있다.
이제 특히 도 9 를 참조하면, 다른 베어링 세팅 스택 경로가 나타나 있는데, 베어링 (22, 24) 은 베어링 유지기 (28) 의 중간 립이 없이 서로 인접하여 대면하는 관계로 있다. 따라서, 도 9 에 나타난 베어링 세팅 스택 경로는 도 7 에 나타난 것과 크게 유사하며, 단지 베어링 유지기 (28) 의 립 (150) 만 없을 뿐이다.
상기 베어링 장치 (1) 는 선박용 변속기에 한정될 필요는 없으며, 축에서 이 축의 반대방향으로 회전하는 대상물이 있다면 어떠한 축 어플리케이션도 포함할 수 있다. 이 대상물은 기어, 클러치, 클러치 어셈블리 또는 다른 장치일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 그의 요지를 벗어나지 않은 상태에서 많은 변경과 수정을 받을 수 있다. 이들 변경 중의 일부의 범위는 전술한 바와 같다. 다른 범위는 첨부된 청구범위에서 명확히 알 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 헤비 듀티 변속기로서,
    제 1 열팽창 계수를 갖는 제 1 재료로 만들어진 하우징;
    상기 하우징 내에 제공되는 클러치 어셈블리;
    상기 클러치 어셈블리와 구동 연결되는 회전축으로서, 주어진 온도 증가에 대해 상기 하우징이 상기 회전축보다 더 큰 양의 열팽창을 받도록 상기 제 1 열팽창 계수보다 작은 제 2 열팽창 계수를 갖는 제 2 재료로 만들어지는 상기 회전축; 및
    상기 하우징 내에 상기 회전축을 지지하는 베어링 장치를 포함하며,
    상기 베어링 장치는,
    상기 회전축의 일 단부에 동심으로 안착 되어 축방향으로 그 단부에 고정되는 단부 베어링;
    상기 단부 베어링과 동축으로 정렬되어 상기 회전축으로부터 동심으로 이격되어 있는 중간 베어링; 및
    상기 단부 베어링의 적어도 일부를 동심으로 수용하는 카운터보어와, 단부 베어링과 중간 베어링 사이에 개재되는 립을 갖는 베어링 유지기를 포함하는 헤비 듀티 변속기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링 장치는 단부 베어링 및 중간 베어링으로부터 축방향으로 이격되어 장착되는 클러치 베어링을 더 포함하며, 이 클러치 베어링은 상기 회전축에 동심으로 안착되어 축방향으로 그 회전축에 고정되는 헤비 듀티 변속기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 베어링 장치는 회전축에 부착되는 유지기 너트를 더 포함하며, 이 너트는 상기 단부 베어링에 접하여 회전축에 대한 그 단부 베어링의 제 1 방향으로의 축방향 움직임을 방지하게 되는 헤비 듀티 변속기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 회전축은 이 회전축에 대한 클러치 베어링의 제 2 반대 방향으로의 축방향 움직임을 방지하도록 상기 클러치 베어링에 접하는 숄더를 더 포함하는 헤비 듀티 변속기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 베어링 장치는 클러치 베어링과 회전축의 숄더 사이에 개재되는 적어도 하나의 심(shim)을 더 포함하는 헤비 듀티 변속기.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 중간 베어링과 클러치 베어링 사이에서 회전축의 외부에 동심으로 장착되는 기어를 더 포함하는 헤비 듀티 변속기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 기어는 그의 일 단부에서 직경 축소부를 포함하며, 상기 중간 베어링의 내륜은 상기 기어의 직경 축소부에 안착되는 헤비 듀티 변속기.
  8. 헤비 듀티 변속기로서,
    제 1 열팽창 계수를 갖는 제 1 재료로 만들어진 하우징;
    상기 클러치 어셈블리와 구동 연결되는 회전축으로서, 주어진 온도 증가에 대해 상기 하우징이 상기 회전축보다 더 큰 양의 열팽창을 받도록 상기 제 1 열팽창 계수보다 작은 제 2 열팽창 계수를 갖는 제 2 재료로 만들어지는 상기 회전축;
    상기 회전축의 외부에 동심으로 장착되는 베어링 유지기로서, 원통형 측벽, 이 원통형 측벽으로부터 반경방향 외측으로 형성된 플랜지, 및 상기 원통형 측벽으로부터 반경방향 내측으로 형성된 립을 포함하는 상기 베어링 유지기; 및
    상기 베어링 유지기의 립의 한쌍의 반대 표면에 접하는 한 쌍의 베어링을 포함하는 헤비 듀티 변속기.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 한 쌍의 베어링 중의 적어도 한 베어링과 베어링 유지기의 립 사이에 개재되는 적어도 하나의 심을 더 포함하는 헤비 듀티 변속기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 베어링 유지기는 그의 일단부에 형성된 고리 형상의 턱을 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 심이 베어링 유지기의 상기 환상 랜드에 안착되는 헤비 듀티 변속기.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 베어링 유지기의 플랜지는 변속기의 하우징에 연결되는 헤비 듀티 변속기.
  12. 제 11에 있어서, 상기 베어링 유지기의 플랜지는 변속기의 하우징의 외면에 장착되는 헤비 듀티 변속기.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 한쌍의 베어링은 상이한 외경을 가지고 있어, 그 한쌍의 베어링은 소경 베어링과 대경 베어링을 포함하는 헤비 듀티 변속기.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 베어링 유지기는 이 베어링 유지기에 축방향으로 형성된 카운터보어를 더 포함하는 헤비 듀비 변속기.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 베어링 이 유지기는 베어링 유지기에 축방향으로 형성된 카운터보어를 더 포함하는 헤비 듀비 변속기.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 소경 베어링은 베어링 유지기의 상기 카운터보어안에 안착되는 헤비 듀티 변속기.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 회전축의 외부에 동심으로 장착되어 그 회전축에 대해 회전할 수 있는 기어를 더 포함하는 헤비 듀티 변속기.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 대경 베어링의 내륜은 기어의 외면에 안착되는 헤비 듀티 변속기.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 기어와 회전축 사이에 반경방향으로 장착되는 클러치 베어링을 더 포함하는 헤비 듀티 변속기.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 회전축에 연결되어 소경 베어링의 제 1 방향으로의 축방향 움직임을 제한하는 유지기 너트 및 회전축의 외면에 형성되어 클러치 베어링의 제 2 반대 방향으로의 축방향 움직임을 제한하는 숄더를 더 포함하는 헤비 듀티 변속기.
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