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KR101464401B1 - 방향타 베어링용 베어링 요소 - Google Patents

방향타 베어링용 베어링 요소 Download PDF

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KR101464401B1
KR101464401B1 KR1020110088425A KR20110088425A KR101464401B1 KR 101464401 B1 KR101464401 B1 KR 101464401B1 KR 1020110088425 A KR1020110088425 A KR 1020110088425A KR 20110088425 A KR20110088425 A KR 20110088425A KR 101464401 B1 KR101464401 B1 KR 101464401B1
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South Korea
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bearing
rudder
annular
annular segments
segments
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KR1020110088425A
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마티아스 클루게
모니카 장트
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베커 마린 시스템즈 게엠베하 운트 콤파니 카게
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Abstract

용이하게 설치 및 제거될 수 있거나 저렴하게 생산 및 장착될 수 있는 선박의 방향타의 방향타 스톡(50) 또는 방향타 트렁크(51)를 장착하기 위하여 방향타 베어링(10)의 베어링 요소, 즉 베어링 링(15a, 15b) 또는 베어링 부시(13a, 13b)를 제공하기 위해, 베어링 요소(15a, 15b, 13a, 13b)는 세그먼트형으로 형성되고, 균일하고 본래 고정된 베어링 요소를 형성하도록 각각 조합되는 적어도 3개의 개별적인 환형 세그먼트(17)를 포함하며, 개별적인 환형 세그먼트(17)는 적어도 2개의 다른 환형 세그먼트(17)와 접촉하고, 환형 세그먼트(17)는 연결 수단에 의해 상호연결된다.

Description

방향타 베어링용 베어링 요소{BEARING ELEMENT FOR A RUDDER BEARING}
본 발명은 선박의 방향타의 방향타 스톡(stock) 또는 방향타 트렁크(trunk)를 장착하기 위한 방향타 베어링의 베어링 요소에 관한 것이다.
선박을 위한 공지의 방향타는 방향타 블레이드와, 방향타 주위로 회전할 수 있도록 상기 방향타 블레이드에 연결된 방향타 스톡을 포함한다. 방향타 스톡은 일반적으로 하나 또는 2개의 베어링에 의해 선체에 장착된다. (상부)방향타 캐리어 베어링은 배의 내부에 배치된 스티어링 엔진과 마주보는 방향타 스톡의 상단부에 배치된다. 다른(하부의) 방향타 캐리어 베어링은 방향타 블레이드측상에서, 특히 선체 또는 스케그(skeg)로부터 방향타 스톡의 비상구 바로 앞에서 방향타 스톡의 다른쪽 단부의 방향으로 선택적으로 배치된다. 실제로, 상이한 형태의 방향타, 예를 들어 플로팅 방향타, 세미 밸런스드 방향타, 선미의 바닥에 장착되는 방향타는 방향타 캐리어 베어링 또는 방향타 스톡 베어링을 갖는다. 또한, 방향타 장치는 방향타 트렁크를 갖거나 갖지 않을 수 있다. 방향타 트렁크는 배 구조물에 연결되는 중공 본체이며, 방향타 블레이드의 내부로 돌출되고 그 내부에서 방향타 스톡이 배치되는 캔틸레버 비임으로서 형성된다. 베어링은 방향타 트렁크와 방향타 스톡 사이, 특히 하부 영역, 즉 배 구조물로부터 거리를 두고 배치되는 영역에 배치되며; 상기 베어링은 특히 "네크 베어링(neck bearing)" 으로 불리운다. 또한, 방향타 트렁크의 방향타 스톡의 장착에 있어 추가적으로 또는 선택적으로, 방향 트렁크 자체는 적절한 베어링에 의해 방향타 블레이드상에 장착된다. 본 발명에 있어서, "방향타 베어링" 은 방향타 스톡 또는 방향타 트렁크의 모든 베어링, 예를 들어 상부 방향타 캐리어 베어링, 하부 방향타 캐리어 베어링, 네크 베어링, 방향타 트렁크와 방향타 블레이드 사이의 베어링 등을 포함할 수 있는 방식으로 이해되어야 한다.
종래기술로부터 알려진 방향타 베어링은 통상적으로 라디얼(radial) 베어링을 포함하거나 또는 레이디얼 베어링으로 구성되어 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 방향타 베어링은 축 베어링도 포함한다. 그러나, 원래 레이디얼 베어링 및 축 베어링은 2개의 분리된 베어링으로 서로 분리되어 형성될 수도 있다.
방향타 베어링은 일반적으로 마찰 베어링으로서 형성되며, 즉 장착되는 방향타 베어링의 라디얼 또는 축 베어링(베어링 요소들)은 서로를 지나 직접 운동하거나, 단지 윤활막에 의해서만 분리된다. 따라서, 방향타 베어링에는 통상적으로 추가적인 롤러 본체 등이 제공되지 않는다. 방향타 베어링의 라디얼 및/또는 축 베어링은 통상적으로 서로에 대해 운동가능한 2개의 베어링 요소를 각각 포함한다.
방향타의 동작중 방향타를 세팅할 때 방향타 스톡의 빈번한 회전으로 인해, 방향타 베어링의 라디얼 및/또는 축 베어링의 베어링 요소는 마모되고, 매우 자주 교체되어야만 한다. 매우 크고 무거운 베어링 요소의 제조 및 빈번한 설치는 기술적으로 복잡하고 이에 따라 비용이 소요된다.
따라서, 본 발명의 목적은 방향타 베어링용 베어링 요소 또는 용이하게 설치 및 제거되거나 또는 더욱 저렴하게 제조 및 장착될 수 있는 방향타 베어링을 제공하는 것이다. 이러한 목적은 청구범위 제1항에 따른 베어링 요소와 또는 이러한 베어링 요소를 갖는 방향타 베어링으로 달성된다.
따라서, 본 발명에 따르면, 방향타 베어링의 라디얼 또는 축 베어링의 베어링 요소는 세그먼트 형태로 형성되며, 베어링 요소를 형성하도록 조합되는 적어도 3개의 분리된 세그먼트를 포함한다. 베어링 요소를 적어도 3개의 분리된 세그먼트로 분할함으로써, 하나의 부재로 형성된 베어링 요소에 비해 적어도 3개의 상당히 가볍고 작은 세그먼트가 적절한 조립 인원에 의해 사용되기 때문에, 조립체는 상당히 간단해진다. 그후, 이들 개별적인 세그먼트는 베어링 요소를 형성하도록 방향타 스톡 주위에서 삽입기(fitter)에 의해 조합된다.
베어링 요소의 개별적인 세그먼트는 환형 세그먼트로서 형성되며, 즉 개별적인(indivisual) 환형 세그먼트는 환형으로 형성된 베어링 요소의 부분, 즉 베어링 링 또는 환형 베어링 디스크 또는 베어링 부시이다. 각각의 개별적인 환형 세그먼트로 구성된 베어링 요소는 균일하며, 본질적으로 고정된다. 이것은 개별적인 환형 세그먼트가 서로를 향해 또는 서로에 대해 운동할 수 없다는 것을 의미한다. 따라서, 개별적인 환형 세그먼트는 개별적인 베어링 요소가 각각의 베어링에 대해(만일 이것이 각각의 베어링에 제공된 경우) 개별적인 세그먼트가 서로 독립적이 아닌 전체로서 선택적으로 운동할 수 있도록 서로에 대해 고정된다. 개별적인 환형 세그먼트는 특히 기울이거나 회전할 수 있도록 형성되지 않는다. 본래의 고정된 균일의 베어링 요소는 적어도 2개의 다른 환형 세그먼트와 접촉하며 연결 수단을 제공하고 상기 수단에 의해 연속한 또는 인접한 환형 세그먼트가 단단히 상호연결될 수 있는 개별적인 환형 세그먼트에 의해 달성된다. 균일의 베어링 요소란 개별적인 환형 세그먼트가 완전한 베어링 링 또는 완전한 베어링 부시를 형성하는 것을 의미하며, 상기 완전한 베어링 링 또는 완전한 베어링 부시는 그 기능적 모드가 일체형 베어링 링 또는 일체형 베어링 부시의 기능과 상이하지 않거나 상당히 상이하지 않다. 따라서, 베어링 요소는 일체형으로 형성되지 않지만, 다수의 기본적으로 독립적인 환형 세그먼트로 구성된다. 본 명세서에서 균일하며 본질적으로 고정된 베어링 요소란 각각의 구성이 서로 움직이지 않고 일체로 하나의 베어링 요소를 이룬다는 것을 의미한다.
개별적인 환형 세그먼트는 적어도 2개의 다른 환형 세그먼트에 대해 접촉하며, 즉 이들은 이들과 적어도 2개의 다른 환형 세그먼트와의 접촉점을 갖는다. 환형 세그먼트는 인접한 환형 세그먼트에 대해 각각 평탄하게 접촉하는 방식으로 형성되며, 하나의 환형 세그먼트는 2개의 인접한 환형 세그먼트 사이에 놓이고 이들 2개의 환형 세그먼트에 대해 평탄하게 접촉된다. 이 방식으로, 개별적인 환형 세그먼트는 예를 들어 환형 베어링 디스크 형태를 취하는 베어링 링으로서 형성되거나 또는 베어링 부시로 형성되는 밀집된 환형 조합체로 형성된다.
베어링 요소는 배치된 베어링의 다른 요소에 대해 전체로서 운동할 수 있는 방식으로 또는 그 반대의 방식으로 형성된다.
이런 베어링 요소의 형성은 종래기술에서는 알려져 있지 않다. 공지의 베어링 요소는 그 반대로 일체형으로 형성된다. 특히, 환형 세그먼트는 단단히 상호연결되며, 이에 따라 다른 수단없이 그 자체로 고정되는 독립적인 베어링 요소를 함께 형성한다.
적어도 3개의 서브 세그먼트로의 베어링 요소의 분할로 인해, 베어링 요소의 저장이 간단해졌으며, 제조비용도 절감된다. 제조 및 저장 비용의 절감에 관해, 베어링 요소는 통상적으로 매우 크며, 예를 들어 이들은 1 미터 이상의 직경을 가질 수 있으므로, 소형의 단일 세그먼트는 취급 및 제조가 더욱 간단하다.
베어링 요소는 특히 축 베어링의 경우 베어링 링으로서 형성되며, 또는 특히 레이디얼 베어링의 경우 베어링 부시 또는 슬리브로서 형성된다. 원칙적으로, 이런 베어링은 임의의 방식으로 적어도 3개의 개별적인 환형 세그먼트로 분할될 수 있다. 베어링 부시의 경우, 개별적인 세그먼트는 평면도로 보았을 때 환형 세그먼트로서 형성되며, 베어링 링의 경우 그 세그먼트는 베어링 부시의 상부로부터 하부측까지 연속해서 형성된다. 환형 세그먼트가 조합가능하거나 또는 베어링 요소를 형성하기 위해 방향타 스톡 주위에 조합될 수 있는 방식으로 환형 세그먼트를 제공할 수도 있다. 이에 대해, 장착된 상태에서 개별적인 환형 세그먼트 사이의 분할선은 통상적으로 적절히 수직으로 형성되고 수평으로는 적절히 형성되지 않는다.
베어링 요소의 개별적인 환형 세그먼트는 본래 종래기술로부터 알려진 적절한 방법에 의해 생산될 수 있다. 특히, 개별적인 환형 세그먼트는 일체형 베어링 요소 또는 다른 작업부재로부터 밀링 및 절삭에 의해 생산될 수 있으며, 또는 사출성형에 의해 직접 개별적인 환형 세그먼트로서 생산될 수 있다.
원칙적으로, 개별적인 환형 세그먼트는 단일의 베어링 요소를 형성하기 위한 조합을 위해 적절한 연결수단에 의해 함께 접합된다. 개별적인 환형 세그먼트의 칫수 또는 형상은 환형 세그먼트를 조합할 때 이들이 형태 또는 강제 폐쇄(force closure)에 의해 상호연결되는 방식으로 선택될 수 있다.
베어링 요소는 취급의 단순화 및 제조 비용의 절감 등에 의해 달성되는 이점이 특히 강하게 나타나기 때문에 다수의 개별적인 환형 세그먼트를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 상기 다수의 환형 세그먼트는 예를 들어 5 내지 100개, 10 내지 65개, 64개, 40 내지 80개, 50 내지 70개, 또는 심지어 15 내지 40개의 세그먼트일 수도 있으며, 이들 각각은 단일의 베어링 요소를 형성한다. 또한, 예를 들어 베어링 요소당 환형 세그먼트는 예를 들어 5 내지 30개, 10 내지 20개, 10 내지 25개, 15 내지 20개, 16개가 적당하다.
환형 세그먼트들을 서로 연결하기 위한 연결 수단이 제공된다. 환형 세그먼트는 견고한 조합 및 이에 따른 단일의 고형 베어링 요소를 형성하는 방식으로 상기 연결 수단에 의해 서로 고정될 수 있다. 연결 수단은 특히 환형 세그먼트 사이의 포지티브(positive) 연결을 형성하도록 및/또는 비 포지티브(non-positive) 연결을 형성하도록 형성될 수 있다. 특히, 연결은 포지티브 및 비 포지티브로 이루어질 수 있다. 연결 수단은 상기 수단으로 분리가능한 연결이 이루어질 수 있는 방식으로 형성되며, 즉 환형 세그먼트는 분리가능하게 상호연결된다. 그 결과, 베어링 요소는 유지보수 작업 등의 중간에 개별적인 환형 세그먼트로 다시 쉽게 벗겨질 수 있다. 참고로, 본 발명에서 비-포지티브 연결이란 적절한 예응력 또는 예압에 의해 생성된 힘이 적용되는 연결, 즉 연결 부위에 탄성적으로 압축되는 요소에 의하여 예응력 또는 예압이 발생한 상태에서의 연결을 의미하고 포지티브 연결이란 포개지거나 서로 걸리는 형식으로 탄성적 압축 요소 없이 연결되는 것을 의미한다.
만일 비 포지티브 연결을 형성하기 위해 연결 수단이 제공된다면, 이들 연결 수단은 탄성적으로 형성되거나 또는 탄성 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 탄성 수단의 제공으로 인해, 특히 간단한 방식으로 비 포지티브 연결의 형성이 달성될 수 있다.
원칙적으로, 연결 수단은 종래기술로부터 알려져 있고 개별적인 환형 세그먼트를 연결하기에 적절한 그 어떤 수단을 포함할 수 있다. 양호한 실시예에서, 연결 수단은 환형 세그먼트에 오목부와, 상기 오목부에 삽입될 수 있는 대응부를 포함한다. 서로 계합(engage)되는 오목부 및 대응부(counterpart)는 예를 들어 서로 인접하여 배치된 상이한 환형 세그먼트상에 제공되거나 이에 부착된다. 선택적으로, 상기 대응부는 환형 세그먼트에 단단히 부착되지 않는 분리된 부분으로서 형성될 수 있으며, 상기 대응부는 상기 2개의 환형 세그먼트를 상호연결하기 위해 상이한 환형 세그먼트의 적어도 2개의 오목부에 양호하게 도입될 수 있다. 여기서 대응부는 오목부에 포지티브하게 삽입될 수 있는 방식으로 형성되는 것이 바람직하다. 원칙적으로, 오목부에의 대응부의 비 포지티브 삽입이 적당하다. 예를 들어, 대응부는 환형 세그먼트로부터 돌출된 웨브(web), 또는 돌출된 캠 등으로서, 개별적인 오목부와 계합된다. 편의상, 오목부 및 대응부는 환형 세그먼트의 개별적인 엣지의 영역에 또는 횡방향 영역에 제공되며, 이에 의해 환형 세그먼트는 다른 환형 세그먼트에 대해 인접하거나 접촉된다.
오목부는 원칙적으로 세그먼트 본체에서 예를 들어 홈, 개구, 막힌 구멍, 만곡부 등과 같은 오목부의 형태를 취할 수 있다. 오목부 및 대응부 모두는 추가의 부품등이 제공되지 않도록 일 실시예에서 각각의 환형 세그먼트상에서 일체형으로 형성된다. 환형 세그먼트 본체는 통상적으로 채워져 형성되며, 즉 중공이 아니다.
연결 수단은 래칭 연결부를 포함한다. 이 수단에 의해, 2개의 환형 세그먼트 사이의 연결은 예를 들어 유지보수 작업중 래칭 연결을 언래칭함으로써 다시 해제될 수 있다. 래칭 연결부는 기본적으로 그 어떤 적절한 방식으로 형성될 수 있다. 래칭 연결부는 적어도 하나의 탄성 래칭 요소를 포함한다. 오목부와 상기 오목부에서 계합가능한 대응부를 연결 수단으로서 제공하는 경우, 래칭 연결부는 홈 또는 다른 만곡부(indentation) 및 탄성을 갖도록 형성되는 것이 바람직한 홈 또는 만곡부에 도입될 수 있는 대응 래잉 부분에 의해 형성될 수 있다.
다른 양호한 실시예에서, 대응부는 적어도 하나의 언더컷(undercut)을 갖는다. 이것은 특히 제비꼬리 형상의 단부 영역을 갖는 또는 전체적으로 제비꼬리 형상으로서 형성되는 대응부에 의해 달성될 수 있다. 선택적으로, 예를 들어 대응부의 T 형상의 단부 영역 또는 단순히 일반적으로 대응부의 단부 영역의 확대부가 제공될 수도 있다. 만일 오목부가 대응하여 형성된다면, 즉 대응부의 형상에 적용된다면, 언더컷이나 제비꼬리를 제공함으로써 간단한 방식으로 포지티브 연결이 달성될 수 있다. 연결부의 개량된 강도는 대응부나 오목부의 영역 또는 어떤 탄성을 갖는 오목부 및 대응부에 의해 달성될 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 오목부 및 대응부는 비 포지티브 연결을 형성하기 위해 간섭삽입의 형태로 설계될 수 있다.
일실시예에서, 각각의 환형 세그먼트는 동일한 갯수, 특히 2개의 오목부 및 대응부를 가지며, 하나의 환형 세그먼트의 오목부 및 대응부는 각각의 환형 세그먼트상에서 서로 마주보며 배치된다. 다른 환형 세그먼트는 그 형상과 오목부 및 대응부의 배치와 관련하여 동일하게 형성되는 것이 바람직하므로, 제1환형 세그먼트의 대응부는 제2환형 세그먼트의 오목부에 계합되고, 제3환형 세그먼트의 대응부는 제1환형 세그먼트의 오목부에 계합될 수 있다. 환형 세그먼트는 2개의 다른 환형 세그먼트에 대해 각각 접촉된다. 이런 실시예에서, 대응부는 제1접촉 영역에 제공되어야 하고 오목부는 제2접촉 영역에 제공되어야 하며, 그 반대일 수도 있다.
다른 실시예에서, 각각의 경우에 있어서 오목부 및 대응부는 개별적인 환형 세그먼트에 제공되며, 각각의 경우에 있어서 하나의 환형 세그먼트의 하나의 오목부는 연속하거나 인접한 환형 세그먼트의 다른 오목부에 인접하여 또는 연속해서 배치되는 것이 바람직하다. 이 실시예에서, 분리된 부품으로서 형성된 대응부가 추가로 제공되어야 하며, 대응부는 상이한 인접하여 배치된 환형 세그먼트의 2개의 오목부와 계합되며, 이에 따라 환형 세그먼트를 서로에 대해 고정한다.
강제 폐쇄를 개량하기 위해, 대응부에 공동, 오목부, 또는 개구가 제공될 수 있다. 이 수단에 의해, 대응부의 탄성이 증가되며, 이것은 대응의 오목부로의 삽입중 압축되고 압축후 오목부에서 팽창되어 오목부의 측벽상에서 비 포지티브로 자리잡게 된다. 이것은 비 포지티브 연결 및/또는 래칭 연결을 형성하는데 특히 바람직하다.
다른 양호한 실시예에서, 환형 세그먼트는 통상적으로 아치형의 또는 직선형으로 형성되는 내측 엣지와, 통상적으로 아치형의 또는 직선형으로 형성되는 외측 엣지와, 2개의 횡방향의 직선형으로 형성되는 엣지를 갖는다. 환형 세그먼트의 내측 엣지는 다른 환형 세그먼트의 다른 내측 엣지와 함께 내측 환형 엣지를 형성한다. 따라서, 외측 엣지는 외측 환형 엣지를 형성한다. 이런 환형 세그먼트는 베어링 링으로서 형성되는 베어링 요소를 생산하는데 특히 바람직하다. 그러나, 원칙적으로 이런 환형 세그먼트는 환형 부시를 위해 사용될 수 있으며, 그후 상기 환형 세그먼트는 상부로부터 하부로 부시의 축방향으로 연속해서 양호하게 신장된다. 단일의 베어링 요소를 형성하는 개별적인 환형 세그먼트의 비 포지티브 연결은 개별적인 환형 세그먼트의 연속한 횡방향 엣지에 의해 비 포지티브 쐐기 연결의 형태가 얻어질 수 있기 때문에, 이런 형상에 의해 간단한 방식으로 개량될 수 있다.
하나 이상의 환형 세그먼트의 2개의 횡방향 엣지는 서로에 대해 각도를 이루면서 신장될 수 있다. 그러나, 원칙적으로 이들은 서로에 대해 평행하게 신장되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 각도는 모든 환형 세그먼트를 위해 동일하거나 상이하다. 각도는 개별적인 환형 세그먼트의 내측 엣지가 외측 엣지 보다 짧은 방식으로 정렬되는 것이 바람직하다. 또한, 횡방향 엣지의 적어도 하나는 내측 및/또는 외측 엣지에 대해 직각으로 적절히 신장되는 것이 바람직하다. 이 수단에 의해 제조 과정이 더욱 간단해질 수 있다. 예를 들어, 상이한 각도를 갖는 환형 세그먼트가 제조업자에게 특정화될 수 있으며, 이것은 어떤 원하는 베어링 요소를 얻기 위해 필요에 따라 조합될 수 있다. 이에 관해 모든 환형 세그먼트는 특정한 베어링 요소에 대해 주문제작되어야만 하는 것이 아니라 스톡을 위해 제조될 수도 있다.
양호한 실시예에서, 베어링 요소의 하나의 또는 여러개의, 양호하기로는 모든 환형 세그먼트는 고형 윤활유(solid lubricant)를 포함하는 물질을 포함한다. 이런 고형 윤활유는 베어링 요소에 자체윤활 특성을 제공함으로써, 베어링 요소가 삽입되는 모든 베어링은 자체윤활 베어링 또는 "고형 마찰 베어링" 이 된다. 이런 베어링은 매립된 고형 윤활유(고형 윤활유)가 그 제작된 물질에 제공되고 미세한 마모로 인해 동작중에 그 윤활유가 표면에 도달됨으로써 베어링의 마찰 및 마모를 낮추기 때문에 추가의 윤활 또는 윤활유 없이 관리된다. 특히, 이런 베어링 요소를 형성하는데는 플라스틱 또는 플라스틱 복합물 및/또는 세라믹 구조 물질이 사용된다. 이런 물질의 예는 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 및 ACM(아크릴레이트 고무) 이다. 베어링 요소의 환형 세그먼트를 생산하기 위해 그라파이트를 함유한 물질 또는 복합물이 사용될 수 있다. 이 수단에 의해, 본 발명에 따른 베어링 요소가 삽입되는 방향타 캐리어 베어링의 구조는 윤활막 등을 제공하는 추가적인 수단 및 외부 윤활유가 제공될 필요가 없기 때문에 더욱 간단해질 수 있다. 이것은 그리스 또는 오일 같은 윤활유가 베어링으로부터 환경에 유입되지 않기 때문에 생태학적 측면에서도 바람직하다. 또한 예를 들어 청동과 같은 금속으로 빈번하게 구성되는 종래의 베어링 요소와는 달리, 자체 윤활 베어링의 달라붙음(seizing) 위험성이 제거된다. 또한, 이런 베어링은 극단적으로 유지보수가 없다.
베어링 요소의 자체윤활 특성에도 불구하고, 베어링 요소의 단일의 또는 여러개의, 양호하기로는 모든 환형 세그먼트는 탄성 특성을 갖는 비금속 물질을 포함할 수 있다. 이 물질은 플라스틱, 특히 상술한 플라스틱중 하나일 수 있다.
다른 양호한 실시예에서, 베어링 요소는 높은 허용할 수 있는 표면 압력을 갖는다. 특히, 표면 압력은 적어도 40 N/㎟, 양호하기로는 적어도 75 N/㎟, 특히 양호하기로는 적어도 90 N/㎟ 이 되어야 한다. 이것은 한편으로는 개별적인 환형 세그먼트 사이에 대응하는 연결 수단을 제공함으로써 달성될 수 있으며, 이것은 베어링 요소의 추가적인 강성도(stiffening)를 제공할 수 있다. 물질의 양호한 선택도 허용가능한 표면 압력에 긍정적으로 영향을 끼친다.
다른 양호한 실시예에서, 하나의 또는 여러개의, 양호하기로는 모든 환형 세그먼트는 성분(A) 및 성분(B)을 포함하는 물질로 구성된다. 이 경우, 성분(A)은 열가소성 폴리에스테르이다. 성분(B)은 성분(A)의 적어도 70%, 양호하기로는 적어도 85% 로 구성된 물질을 갖는 엘라스토머 물질, 예를 들어 엘라스토머가 바람직하다. 이 수단에 의해, 높은 허용가능한 표면 압력 개별적인 한형 세그먼트로의 양호한 처리능력과 오목부 및 대응하는 대응부의 양호한 일체형 제조가 가능하기 때문에, 베어링 링 또는 개별적인 환형 세그먼트의 제조를 위해 특히 적합한 물질이 달성될 수 있다. 상기 물질은 성분(A, B)으로 배타적으로 구성될 수 있다.
또 다른 양호한 실시예에서 2개의 환형 세그먼트가 서로에 대해 접촉하거나 서로 인접하는 경계 영역에서, 인접하는 환형 세그먼트의 하나 또는 둘에 오목부가 제공된다. 오목부는 연속적일 수 있으며 또는 단지 그런 영역에서 만곡부로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 환형 세그먼트로 구성된 베어링 링이 다시 제거될 때 상기 오목부에 공구 등이 삽입될 수 있다. 따라서, 제거가 간단해진다. 오목부는 2개의 환형 세그먼트 사이의 접촉 엣지에 대해 대략 중앙에 배치되는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 베이스를 형성하는 목적은 방향타 베어링, 특히 본 발명에 따른 베어링 요소를 포함하는 상부 방향타 캐리어 베어링에 의해서도 달성된다. 이런 방향타 베어링에서 축 베어링 및/또는 레이디얼 베어링은 자체윤활 베어링으로서 형성될 수 있다. 바람직하게도 상기 방향타 베어링은 축방향 및 레이디얼 베어링을 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조하여 서술된다.
도1은 방향타 트렁크를 갖는 방향타 스톡과 상부 캐리어 베어링의 단면도.
도2는 도1의 캐리어 베어링의 상세도.
도3은 도1 및 도2의 캐리어 베어링의 세그먼트형 베어링 링의 평면도.
도4는 도3의 베어링 링의 환형 세그먼트의 상세도.
도5는 도1 및 도2의 캐리어 베어링의 세그먼트형 베어링 부시의 사시도.
도6은 도5의 베어링 부시의 측면도.
도6a는 도6의 베어링 부시의 상세도.
도7은 도5 및 도6의 베어링 부시의 환형 세그먼트의 사시도.
도8은 도5 및 도6의 베어링 부시의 대응부의 사시도.
도1은 방향타 트렁크(51)가 둘레에 배치된 방향타 스톡(50)의 단면도이다. 장착된 상태에서, 하부 방향타 스톡 단부(50a) 및 하부 트렁크 단부(51a)는 방향타 블레이드(도시않음)에 삽입되고, 하부 방향타 스톡 단부(50a)는 방향타 블레이드에 연결된다. 캐리어 베어링(10)은 스티어링 엔진(도시않음)의 영역에서 선체에 배치된 상부 방향타 스톡 단부(50b)에 배치된다. 원칙적으로, 방향타 트렁크를 갖지 않는 방향타 장치도 캐리어 베어링을 가질 수 있다.
도2는 도1의 캐리어 베어링(10)의 상세한 단면도이다. 캐리어 베어링(10)은 상부 하우징 커버(11a)와 하부 하우징 베이스 본체(11b)로 구성된 베어링 하우징(11)을 포함한다. 하우징 커버(11a) 및 하우징 베이스 본체(11b)는 예를 들어 스틸로 제조될 수 있다. 하우징 베이스 본체(11b)는 약 90°로 외향하여 돌출되어 플랜지로서 형성되는 외주 조임부(111b)가 제공되는 상부 외측 엣지 영역상에서 원통형 슬리브의 방식으로 형성된다. 구멍 또는 관통구멍은 상기 조임부(111b)에 규칙적인 간격으로 제공되며, 이를 통해 하우징 베이스 본체(11b)가 볼트(12)에 의해 선체(52)에 연결된다. 하우징 베이스 본체(11b)의 내부에는 베어링 부시(13a)와 방향타 스톡 슬리브 또는 방향타 스톡 커버(13b)를 포함하는 레이디얼 베어링(13)이 제공된다. 베어링 부시(13a)와 방향타 스톡(50)상에 단단히 자리잡은 방향타 스톡 슬리브(13b)는 서로에 대해 운동가능한 레이디얼 베어링(13)의 2개의 베어링 파트너(베어링 요소)를 형성한다. 원통형 베어링 부시(13a)는 하우징 베이스 본체(11b)의 내측 재킷상에서 그 외측 재킷과 접촉하고, 예를 들어 열팽창에 의해[프리징(freezing)으로도 불리우는] 하우징 베이스 본체(11b)에 연결될 수 있다. 외주 홈(14)은 하우징 베이스 본체(11b)의 조임부(111b)의 상부측에 제공되어 하우징 커버(11a)와 인접하고, 상기 홈의 내부에는 축 밀봉 링(14a)이 배치된다. 축 밀봉 링(14a) 또는 홈(14)은 볼트 또는 스크류(14c)에 의해 조임부(111b)에 연결되는 환형 커버(14b)에 의해 상부를 향해 밀봉된다.
또한, 캐리어 베어링(10)은 제1환형 디스크(15a)와 상기 제1환형 디스크(15a)에 대해 접촉하는 제2환형 디스크(15b)를 갖는 축 베어링(15)을 포함한다. 따라서, 제1 및 제2환형 디스크(15a, 15b)는 서로에 대해 운동가능한 축 베어링(15)의 2개의 베어링 요소의 베어링 쌍을 형성한다. 제1환형 디스크(15a)는 외주에 배치된 다수의 스크류(16a)에 의해 하우징 베이스 본체(11b)에 연결되고, 제2환형 디스크(15b)는 외주에 분포되는 방식으로 배치된 다수의 스크류(16b)에 의해 하우징 커버(11a)에 연결된다. 하우징 커버(11a)가 방향타 스톡(50)에 단단히 연결되기 때문에, 이것은 방향타 스톡(50)과 함께 회전한다. 따라서, 제2환형 디스크(15b)도 방향타 스톡(50)의 회전에 따라 함께 회전하며, 상기 디스크도 제1환형 디스크(15a)에 대해 회전한다. 하우징 커버(11a), 하우징 베이스 본체(11b), 2개의 환형 디스크(15a, 15b), 베어링 부시(13a), 방향타 스톡 슬리브(13b)는 모두 방향타 스톡(50)에 동축으로 배치된다.
도3 및 도4는 캐리어 배어링(10)의 축 베어링(15)의 제1환형 디스크(15a)의 평면도를 도시하고 있다. 베어링 요소(제1환형 디스크)(15a)는 다수의 개별적인 환형 세그먼트(17)로 구성되는 것을 알 수 있다. 환형 세그먼트(17)는 환형 세그먼트로서 형성된다. 환형 세그먼트(17)는 고형 윤활제를 포함하는 플라스틱으로 형성된다. 축 베어링(15)의 다른 대응하는 베어링 요소(15b)(제2환형 디스크)는 스텐레스 스틸로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 특히 양호한 물질 조합은 자체윤활 베어링을 위해 얻어진다. 도3에 도시된 베어링(15a)은 균일의 베어링 링을 형성하도록 함께 접합되는 모두 60개의 개별적인 환형 세그먼트(17)로 구성된다. 개별적인 환형 세그먼트(17)는 외측 엣지(171)와, 내측 엣지(172)와, 2개의 횡방향 엣지(173, 174)를 갖는다. 또한, 그 이상의 외측 엣지는 제공되지 않는다. 내측 및 외측 엣지(172, 171)는 미세하게 아치형으로 형성되지만, 다른 실시예에서 이들은 직선형으로 형성될 수도 있다. 횡방향 엣지(173, 174)는 직선형으로 형성되거나 또는 직선형으로 배치된다. 환형 세그먼트(17)의 횡방향 엣지(173, 174)는 서로 평행하게 형성되지 않으며, 각도(α)를 이룬다. 도3에 도시된 베어링 링(15a)에 있어서, 모든 환형 세그먼트(17)는 동일하게 형성된다. 그러나, 특히 다른 실시예에서 베어링 링 또는 베어링 요소의 개별적인 환형 세그먼트 사이의 상기 각도(α)는 변화될 수 있다. 특히, 실질적으로 평행하게 형성되는 횡방향 엣지를 갖는 이런 환형 세그먼트가 사용될 수 있다. 환형 세그먼트(17)는 그 내측 및 외측 엣지(171, 172)의 단부가 각각의 인접한 환형 세그먼트에서 동일 평면상에 존재한다. 개별적인 환형 세그먼트(17)의 길이는 각각의 경우에 동일하다.
그 횡방향 엣지(174)상에서 환형 세그먼트(17)는 T 형상인 2개의 대응부(175)를 각각 갖는다. 2개의 대응하는 오목부(176)가 다른 횡방향 엣지(173)의 반대쪽에 제공되며, 상기 오목부는 T 형상 대응부(175)를 수용할 수 있다. 길이방향에 관해, 하나의 오목부(176) 및 하나의 대응부(175)는 동일한 높이로 배치된다. 대응부(175) 및 오목부(176)는 그 각각의 횡방향 엣지(173, 174) 위에서 서로간의 거리와 외측 엣지(172, 173)로의 그 거리에 관해 균일하게 분포된다. 환형 세그먼트(17)는 다른 환형 세그먼트(17)와 인접하며, 따라서 그 횡방향 엣지(173, 174)를 갖는 모두 2개가 되며, 제1환형 세그먼트의 대응부(175)는 제2환형 세그먼트의 대응하는 오목부와 각각 계합되며, 제3환형 세그먼트의 대응부(175)는 제1환형 세그먼트의 오목부(176)와 계합된다. 대응부(175)의 T 형상으로 인해, 이들은 횡방향 엣지(174)로부터 돌출되고 가로지르는 확장된 웨브(1752)에 의해 인접하는 협소한 웨브(1751)을 갖는다. 횡방향 엣지(174)를 향하는 가로지르는 웨브(1752)의 영역을 확장함으로써 언더컷(1753)을 형성한다. 따라서 오목부(176)는 횡방향 엣지(173)로부터 내향하여 형성되는 협소한 포인트(1761)와 인접한 확장부(1762)를 갖는다. 대응부(175) 및 만곡부 또는 오목부(176)는 정확한 끼워맞춤이나 또는 간섭끼워맞춤으로 형성될 수 있다. 원칙적으로, 헐거운 끼워맞춤이 가능하지만, 이것은 이 경우에는 바람직하지 않다. 도3에 도시된 베어링 링(15a)의 환형 세그먼트(17)에서, 하나의 오목부(177) 또는 내향하여 드로잉된 부분은 횡방향 엣지(173)에 평행하게 형성되는 2개의 오목부(176) 사이에서 횡방향 엣지(173)상에 제공된다. 오목부(177)는 전체 환형 세그먼트를 통해 또는 단지 일부분의 영역을 통해 하향하여 형성될 수 있다. 특히, 오목부(177)는 세그먼트형 베어링 링(15a)이 더욱 쉽게 벗겨질 수 있도록 공구를 내부에 삽입하기에 적합하다. 따라서, 개별적인 환형 세그먼트(17)는 다른 환형 세그먼트에 위로부터 매우 쉽게 삽입될 수 있으며, 또는 다시 이들로부터 상향하여 제거될 수 있다.
도5와 도6 및 도6A는 캐리어 베어링(10)의 레이디얼 베어링(13)의 베어링 부시(13a)를 각각 도시하고 있다. 베어링 부시(13a)는 40개의 개별적인 환형 세그먼트(18)로 구성되며, 각각의 개별적인 세그먼트는 2개의 다른 환형 세그먼트(18)에 대해 직접 각각 접촉하며, 대응부(185)와 그 대응하는 오목부(186)로 구성되는 연결 수단에 의해 상기 세그먼트에 단단히 연결된다. 전체적으로 본질적으로 폐쇄되고 고정된 균일의 베어링 부시가 얻어지며, 이 베어링 부시는 그 기능상 기본적으로 일체형 베어링 부시의 기능에 대응한다. 원칙적으로, 선택적으로 또는 추가적으로 방향타 스톡 슬리브(13b)를 세그먼트형 베어링 부시로 형성하는 것도 가능하다. 도3 및 도4의 세그먼트형 베어링 또는 환형 디스크와 유사하게, 환형 세그먼트(18)는 고형 윤활유를 포함하는 플라스틱으로 형성된다. 베어링 부시(13a)가 상대적으로 또는 반대로 운동하는 것에 관해 방향타 스톡 슬리브(13b)는 스텐레스 스틸로 형성된다. 서로 거리를 두고 배치된 2개의 대응부(185)는 각각의 경우 2개의 환형 세그먼트(18) 사이에 배치되고, 대응부는 2개의 오목부(186)와 각각 계합되고, 2개의 오목부(186)는 상이한, 즉 인접한 환형 세그먼트(18)에 제공된다.
도7은 환형 세그먼트(18)의 개별적인 사시도이고, 도8은 개별적인 대응부(185)의 사시도를 도시하고 있다. 환형 세그먼트(18)는 전방 외측면(181)과, 전방 내측면(182)과, 협소한 쪽에 배치된 2개의 횡방향 표면(183, 184)을 갖는다. 모든 면(181, 182, 183, 184)은 평탄하게 형성되고, 그 인접한 표면과 약 90°의 각도를 이루고 있다. 이에 관해, 2개의 횡방향 표면(183, 184)과 2개의 내측면 또는 외측면(181, 182)은 서로 평행하게 각각 배치된다. 도5 및 도6에 도시된 베어링 부시(13a)에서, 모든 환형 세그먼트(18)는 동일하게 형성된다. 개별적인 환형 세그먼트(18)는 전체 표면에 걸쳐 인접한 환형 세그먼트에 대해 그 횡방향 표면(183, 184)과 각각 접촉한다. 내측 및 외측 전방면(181, 182)의 길이방향 엣지(1811, 1821)는 모든 환형 세그먼트(18)가 함께 접합되어 평면도로 보았을 때 폐쇄된 원형 또는 원통형 부시(13a)를 형성하도록 미세하게 아치형으로 각각 형성된다. 2개의 오목부(186)는 횡방향 표면(183, 184)에 제공되어 모두 4개가 동일하게 형성된다. 개별적인 오목부(186)는 양측에서 그 파트너 오목부로부터 동일한 거리로 배치되며, 환형 세그먼트의 전체 높이의 약 1/3 또는 2/3 로 각각 배치된다. 그 형상에 관해, 오목부들은 횡방향 표면(183, 184)으로부터 내향하여 형성되고, 초입에 협소한 포인트(1861)를 가지며, 상기 포인트는 계속 진행됨과 동시에 오목부(186)의 영역을 형성하는 확장부(1862)로 확장된다. 측면도에서, 확장부(1862)는 대략 핀헤드와 같은 형상을 갖는다. 홈 또는 만곡부(1863)는 협소한 포인트(1861)에서 대략 중앙에 제공되고 환형 세그먼트(18)를 가로지르는 방향과 평행하다. 이 홈(1863)은 협소한 포인트(1861)의 하부 및 상부 엣지 영역 모두에 제공된다.
대응부(185)는 중앙 웨브(1851)를 갖는다. 대응부(185)의 길이방향으로 보았을 때 중앙 웨브(1851)의 양 단부 영역에 인접해서 한쪽 단부 헤드(1852)는 대응부(185)에서 종료되고, 이것은 웨브(1851)에 비해 확장되거나 더 큰 폭을 갖는다. 단부 헤드(1852)는 오목부(186)의 확장부(1862)에서 포지티브하게 각각 계합될 수 있는 방식으로 형성된다. 따라서, 대응부(185)는 2개의 상이한 그러나 인접하여 배치되거나 연속하게 배치된 환형 세그먼트(18)의 2개의 연속한 오목부(186)에 계합될 수 있다. 중앙 웨브(1851)는 오목부(186)의 2개의 협소한 포인트(1861)에서 계합되고, 그 중앙 영역에서 대응부(185)의 길이방향으로 각각의 측부에서 외측 엣지와 평행하게 형성되고 외향하여 돌출되는 하나의 돌출부(1853)를 각각 갖는다. 상기 돌출부(1853)는 오목부(186)의 홈(1863)과의 계합을 위해 형성된다. 중앙 웨브(1851)는 그 사이에 공동(1854)이 제공되는 2개의 평행한 외벽으로 구성된다. 한쪽 전방측으로부터 다른쪽까지 연속한 2개의 채널 형상의 공동(1855)은 각각의 단부 헤드(1852)의 내측에 제공된다. 대응부(185)를 탄성 특성을 갖는 물질로 형성하고 및/또는 공동(1854, 1855)을 제공함으로써, 대응부(185)는 미세하게 탄성이거나 탄성의 특성을 갖는다. 따라서, 예를 들어 대응부(185)를 오목부(186)에 삽입할 때, 중앙 웨브(1851)의 2개의 외벽은 돌출부(1853)가 홈(1863)에 계합될 수 있도록 미세하게 압축될 수 있다. 따라서, 돌출부(1853) 및 홈(1863)은 분리가능한 래칭 연결부를 함께 형성한다.
10: 캐리어 베어링 11: 베어링 하우징
11a: 하우징 커버 11b: 하우징 베이스 본체
111b: 조임부 12: 볼트
13: 레이디얼 베어링 13a: 베어링 부시
13b: 방향타 스톡 슬리브 14: 홈
14a: 축 밀봉부 14b: 환형 커버
14c: 스크류 15: 축 베어링
15a: 제1환형 디스크 15b: 제2환형 디스크
16a, 16b: 스크류 17: 환형 세그먼트/배어링 링
171: 외측면 172: 내측면
173: 횡방향 표면 174: 횡방향 표면
175: 대응부 1751: 웨브
1752: 가로지르는 웨브 1753: 언더컷
176, 179: 오목부 1761: 협소한 포인트
1762: 확장부 177: 오목부
18: 환형 세그먼트/베어링 부시 181: 외측면
1811: 길이방향 엣지 182: 내측면
1821: 길이방향 엣지 183: 횡방향 표면
184: 횡방형 표면 185: 대응부
1851: 중앙 웨브 1852: 단부 헤드
1853: 돌출부 1854, 1855: 공동
186: 오목부 1861: 협소한 포인트
1862: 확장부 1863: 홈
50: 방향타 스톡 50a: 하부 스톡 단부
50b: 상부 스톡 단부 51: 방향타 트렁크
51a: 하부 트렁크 단부 52: 선체

Claims (19)

  1. 선박의 방향타의 방향타 스톡(50) 또는 방향타 트렁크(51)를 장착하기 위한 방향타 베어링(10)의 베어링 요소, 즉 베어링 링(15a, 15b) 또는 베어링 부시(13a, 13b)에 있어서,
    방향타 베어링(10)은 레이디얼 베어링(13) 또는 축 베어링(15)으로서 형성되고,
    베어링 요소(15a, 15b, 13a, 13b)는 세그먼트 형상으로 형성되고 베어링 요소(15a, 15b, 13a, 13b)를 형성하도록 각각 조합되는 적어도 3개의 분리된 환형 세그먼트(17)를 포함하며,
    개별적인 환형 세그먼트(17) 각각은 2개의 추가적인 환형 세그먼트(17)와 접촉하고,
    환형 세그먼트(17)는 연결 수단에 의해 분리가능하게 상호 연결되며,
    상기 연결 수단은 상기 환형 세그먼트의 적어도 하나의 오목부(176, 186)와 상기 오목부에 삽입될 수 있고 상기 오목부에 대하여 탄성적으로 압축 가능한 대응부(175, 185)를 포함하며,
    상기 개별적인 환형 세그먼트는 서로를 향하여 또는 서로에 상대적으로 움직임이 없고,
    환형 세그먼트(17)의 하나 이상은 성분 A 및 성분 B를 포함하는 물질로 구성되며,
    상기 성분 A는 열가소성 폴리에스테르이고, 상기 성분 B는 탄성 물질이고,
    상기 베어링 요소(15a, 15b, 13a, 13b)는 적어도 40 N/㎟의 높은 허용할 수 있는 표면 압력을 구비하는 것을 특징으로 하는 베어링 요소.
  2. 제1항에 있어서, 상기 베어링 요소(15a, 15b, 13a, 13b)는 5 내지 100개의 다수의 환형 세그먼트(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 요소.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연결 수단은 환형 세그먼트(17) 사이에 비포지티브 연결 또는 포지티브 및 비포지티브 연결을 형성하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 요소.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연결 수단은 래칭 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 요소.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 상기 대응부(175) 각각은 환형 세그먼트(17)상에 제공되거나 또는 대응부(185)는 인접한 환형 세그먼트(18)의 적어도 2개의 오목부(186)와의 계합을 위해 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 요소.
  7. 제6항에 있어서, 상기 대응부(175, 185)는 적어도 하나의 언더컷을 가지는 것을 특징으로 하는 베어링 요소.
  8. 제6항에 있어서, 상기 환형 세그먼트(17)의 각각은 동일한 수의 오목부(176) 및 대응부(175)를 가지는 것을 특징으로 하는 베어링 요소.
  9. 제6항에 있어서, 상기 대응부(175, 185)에는 공동, 오목부 또는 개구가 제공되는 것을 특징으로 하는 베어링 요소.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내측의 아치형 또는 직선형으로 형성되는 엣지(172)와, 외측의 아치형 또는 직선형으로 형성되는 엣지(171)와, 직선형으로 형성되는 2개의 횡방향 엣지(173, 174)를 갖는 환형 세그먼트(17)를 특징으로 하는 베어링 요소.
  11. 제10항에 있어서, 적어도 하나, 환형 세그먼트(17)의 2개의 횡방향 엣지(173, 174)는 내측 엣지(172)가 외측 엣지(171) 보다 짧은 방식으로 서로에 대해 각도(α)를 이루는 것을 것을 특징으로 하는 베어링 요소.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    베어링 요소(15a, 15b, 13a, 13b)의 하나 이상의 환형 세그먼트(17)는 고형 윤활제를 포함하는 물질을 포함하는 것 및
    베어링 요소(15a, 15b, 13a, 13b)의 하나 이상의 환형 세그먼트(17)는 비금속 물질로 구성되는 것 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 베어링 요소.
  13. 삭제
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 환형 세그먼트(17)의 하나 이상은 적어도 70%의 성분 A로 구성되는 것을 특징으로 하는 베어링 요소.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2개의 환형 세그먼트(17)가 서로 인접한 경계 영역에서 오목부(177)는 인접한 환형 세그먼트(17)의 한쪽 또는 양쪽에 제공되는 것을 특징으로 하는 베어링 요소.
  16. 선박의 방향타의 방향타 스톡(50) 또는 방향타 트렁크(51)를 장착하기 위한 방향타 베어링(10)에 있어서,
    방향타 베어링(10)은 제1항 또는 제2항에 따른 베어링 요소(15a, 15b, 13a, 13b)를 갖는 것을 특징으로 하는 방향타 베어링.
  17. 제16항에 있어서, 방향타 베어링(10)의 축 베어링(15) 및 방향타 베어링(10)의 레이디얼 베어링(13)의 적어도 하나는 베어링 요소(15a, 15b, 13a, 13b)를 포함하며, 상기 축 베어링(15) 및 레이디얼 베어링(13)중 적어도 하나는 자체윤활 베어링으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 방향타 베어링.
  18. 삭제
  19. 제4항에 있어서,
    상기 래칭 연결부는 오목부(186) 및 대응하는 대응부(185)를 구비하는 것을 특징으로 하는 베어링 요소.
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