KR0185696B1 - 롤러 베어링용 케이지 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마모 및 이상 소음이 없고, 낮은 단가로 제조될 수 있으며, 베어링내에 용이하게 장착될 수 있는 롤러베어링용 케이지에 관한 것이다.

이 케이지는 포켓을 가진 금속판을 링형상으로 구부리고, 그 끝을 일시적으로 접합하고, 응력을 제거하기 위해 링을 억제하고, 또한 접합된 부분을 일시적으로 분리시킴으로써 형성된다. 이러한 케이지는 베어링의 구동쪽상의 궤도면부재보다 더 느리게 회전하는 경향이 있다. 이러한 케이지는 고온 조건하에서 사용될 수 있다.

Description

롤러 베어링용 케이지 및 그 제조방법

제1도는 제1실시예의 롤러베어링의 수직 정단면도.

제2도는 제1실시예의 케이지의 수직 측단면도.

제3도는 일시적으로 용접된 링의 사시도.

제4도는 제2실시예의 케이지의 수직 측단면도.

제5도는 제4도의 Ⅴ-Ⅴ선을 따른 단면도.

제6도는 케이지를 장착한 롤러베이링의 수직 정단면도.

제7도는 포켓이 강판내에 형성되는 것을 도시하는 사시도.

제8a도는 롤러스토퍼 발톱이 포켓내에 형성되는 것을 도시하는 단면도.

제8b도는 롤러스토퍼 발톱의 단면도.

제9도는 용접되지 않은 링부재의 정면도.

제10a도는 끝이 서로 접합된 강판의 정면도.

제10b도는 그 부분확대도.

제11도는 끝이 서로 접합된 강판의 정면도.

본 발명은 롤러 베어링용 케이지, 그 제조방법 및 케이지를 장착한 롤러 베어링이 관한 것이며, 보다 상세히는 작동 중의 마모 및 이상소음을 방지할 수 있는 개선된 케이지에 관한 것이다.

롤러 베어링은 차량의 트랜스미션용 아이들러베어링으로서 사용된다. 이 트랜스미션내의 기어위치를 변환시킬 때 기어는 축과 함께 부하를 받으면서 회전되어서 롤러베어링에서의 궤도면 부재와 롤러 사이의 상대회전속도가 0이 되도록 한다. 즉, 이 상태에서 궤도면 부재와 롤러 사이의 상대위치는 유지된다. 그래서 자주 사용되는 변환위치에서 궤도면 부재와 롤러는 차량 주행 중의 진동으로 인해 그 표면에 마모가 생긴다.

이러한 마모를 방지하는 한 방법은 케이지내에 일정하지 않은 간격으로 롤러수용포켓을 형성하는 것이다. 포켓을 일정하지 않은 간격으로 형성함으로써 롤러는 같은 위치에 정지되지 않는다. 이것은 마모가 시작되는 것을 지연시킬 수 있다. 그러나, 케이지가 하나로 일체 성형된 구조이므로 만약 축과 하우징이 장시간 일제히 회전된다면, 예를 들어 차량이 장시간 동일한 변환위치로 구동된다면 상대회전은 베어링내에 전혀 발생되지 않으므로 마모가 완전히 제거되지 않는다.

또한, 간격이 일정하지 않게 포켓을 형성하기 위해서는 전체 케이지가 절단에 의해서만 형성되어야 한다. 그 결과 생산성이 낮게 되고 제조비용이 커진다.

마모를 방지하는 다른 하나의 방법은 절단에 의해 형성된 스플릿 케이지를 사용하는 것이다. 케이지를 분할함으로써 베어링의 다른 부분에 따라 회전되므로 효과적으로 마모가 방지될 수 있다.

이러한 타입의 케이지에는 단일 절단 케이지와 2중 절단 케이지가 있다. 단일 절단 케이지는 통상 합성수지로 만들어진다. 그래서 이러한 케이지는 너무 높은 고온에서는 사용될 수 없다. 만일 이러한 단일 절단 케이지가 금속으로 형성된다면 사용조건에서의 이러한 제한은 제거된다. 그러나, 링형상의 금속부재가 단일 절단 케이지를 얻기 위해 포켓을 형성한 후 하나의 지점에서 절단되면, 금속케이지내의 잔류응력은 없어져 절단부가 두드러지게 열려 진다.

2중 절단 케이지는 2개의 분리된 부분으로 갈라져 절단된 케이지이다. 이 2개의 분리된 부분은 내부와 외부의 궤도면 부재사이에 각각 장착되어야 한다. 그래서 이러한 케이지를 베어링에 조립하는 것은 어렵고 귀찮은 일이다.

본 발명의 목적은 베어링의 작동 중에 마모 및 이상 소음을 방지할 수 있고, 용이하게 제조되며 베어링에 조립되는 롤러베어링용 케이지를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 하나의 목적은 적은 비용으로 매우 정밀하게 케이지를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 이루기 위하여 본 발명에 따른 제1케이지는 원주에 배열된 복수의 롤러수용포켓이 형성되고 그 원주에 절단부를 갖춘 링형상부재이며, 이 링 형상부재는 절단부를 용접에 의해 일시적으로 접합한 후 케이지내의 응력을 제거하기 위해 열처리가 되어야 한다.

롤러수용포켓은 일정하지 않은 간격으로 형성될 수 있다.

응력을 제거하기 위해 실행되는 열처리는 연질화 처리될 수 있다.

본 발명에 따른 제2케이지에 있어서, 상기 절단부는, 열처리 될 때에는 링형상부재상에 작용하는 열응력보다 더 큰 강도로 용접하고, 케이지가 롤러베어링내에 장착된 후 롤러베어링의 구성부품에 대하여 회전할 때에는 롤러베어링의 구성부품으로부터 링형상부재상에 작용하는 응력보다 더 작은 강도로 용접함으로써 일시적으로 접합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 롤러베어링에 사용되는 케이지를 제조하는 방법은 강판내에 길이방향으로 배열된 복수의 롤러수용포켓을 형성하는 단계, 강판을 링형상으로 굽히는 단계, 링형상의 케이지를 형성하도록 용접하여 굽히기 위해 강판의 대향끝을 일시적으로 접합하는 단계 및 응력을 제거하기 위해 링형상케이지를 열처리하는 단계로 이루어진다.

강판의 끝은 강판을 굽힌 후 상후 대향하는 평행면을 형성하게 된다.

본 발명에 따른 제1롤러베어링은 내부 및 외부 궤도면부재, 상기 제1케이지 및 복수의 롤러를 포함하며, 여기에서 롤러는 용접에 의해 일시적으로 접합된 부분에서 케이지를 절단한 후 각각의 포켓내에 삽입되며, 케이지는 롤러가 포켓내에 수용된 상태로 내부와 외부의 궤도면 사이에 장착된다.

본 발명에 따른 제2롤러베어링은 내부 및 외부 궤도면, 상기 제2케이지 및 복수의 롤러를 포함하며, 여기에서 케이지는 롤러가 포켓내에 수용된 상태로 내부 및 외부궤도면 부재 사이에 장착된다.

제1케이지의 링형상부재는 연속적으로 접합되는 절단부를 갖추고 있다. 이 경우에 링부재는 예를 들면 포켓을 형성할 때 발생되는 잔류응력을 제거하기 위하여 열처리되어야 한다. 응력이 제거된 후, 접합부는 절단된다. 그래서 복원력에 의해 절단부가 넓게 열려지는 것을 방지할 수 있다.

이 장치는 외부치수정밀도를 떨어뜨리지 않고 금속으로 스플릿타입의 케이지를 형성할 수 있게 한다. 이러한 케이지를 롤러베어링내에 장착함으로써 작동 중에 마모 및 이상소음을 방지할 수 있다.

한편, 링형상부재의 접합부에서의 파열강도를 상기의 제2케이지에서와 같이 설정함으로써 케이지는 연속적인 링형상을 유지하면서 열처리될 수 있다. 그래서 절단부가 열려지거나 케이지가 변항되지 않고 잔류응력을 제거할 수 있다. 롤러베어링이 케이지를 장착한 후 회전될 때 응력은 베어링의 구성부품으로부터 케이지에 가해져서 링부재의 용접부를 파열시킨다. 이 케이지는 베어링에서 스플릿 타입 케이지로 작용한다. 그래서 효과적으로 마모를 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 케이지를 제조하는 방법에 있어서, 포켓은 직선의 강판에 형성된다. 그래서 포켓은 펀칭과 같은 간단하고 손쉬운 방법으로 형성될 수 있다. 사실상, 이러한 방법으로 포켓을 간격이 일정하지 않게 상당히 손쉽게 형성한다. 강판은 링형성 케이지로 형성한 후, 상당히 간단하게 롤러베어링내에 장착될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 제1롤러베어링은 사전에 절단되는 케이지를 가진다. 제2 롤러베어링은 회전하면서 절단되기에 적합하다. 어느 베어링이든 작동 중에 마모 및 이상소음이 생기지 않는다. 그 사용조건은 전혀 제한되지 않는다.

본 발명의 다른 특징 및 목적은 첨부도면을 참조하여 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 알 수 있다.

제1도는 제2실시예의 롤러베어링을 도시한다. 제2도는 롤러베어링내에 장착된 케이지를 도시한다.

이 롤러베어링은 내부링(1), 이 내부링(1) 둘레에 장착된 외부링(2), 내부링과 외부링 사이에 장착되고 복수의 포켓(4)이 형성된 환형케이지(3) 및 포켓(4)내에 장착된 롤러(5)를 포함한다.

케이지(3)에는 그 폭을 가로질러 뻗어 있는 단일의 절단부가 형성된다.

이 실시예의 롤러베어링은, 이 실시예의 케이지(3)가 금속으로 만들어지고 링의 단일 절단부를 열처리함으로써 형성되는 점을 제외하고는, 복합수지로 만들어지고 단일 절단부가 형성된 케이지를 가진 종래의 롤러베어링과 기본적으로 구조가 동일하다.

즉, 이 실시예의 케이지(3)는 강판내에 포켓(4)을 펀칭하고, 제3도에 도시된 절단부(6)를 가진 원통형 부재내로 펀칭된 강판을 압연롤링하고, 부분(8)에서 용접에 의해 절단부(6)를 일시적으로 접합함으로써 형성된다.

일시적으로 접합된 상태에서 케이지(3)는 열처리하기 위해 가열되어, 포켓을 형성하고 강판을 굽힐 때 스플릿링내에 발생될 수 있는 잔류응력을 제거한다.

열처리 조건은 잔류응력이 제거된다면 제한되지 않는다. 연질화 처리는 잔류응력을 제거할 뿐만 아니라 케이지의 피로강도와 마찰저항을 개선할 수 있으므로 특히 바람직하다.

롤러(5)는 절단부(6)가 일시적으로 접합된 상태에서 스플릿링의 포켓(4)내에 끼워 맞춰져 열처리된다. 이 케이지를 베어링내에 장착하기 전에 일시적으로 용접된 부분(8)은 스플릿 케이지를 얻기 위해 절단된다.

절단부(6)가 일시적으로 접합된 상태로 롤러(5)가 케이지내에 끼워맞춰지므로 조립작업은 용이하고 효율적으로 이루어질 수 있다. 그러나 롤러(5)는 일시적으로 용접된 부분(8)이 절단된 상태로 케이지(3)내에 끼워질 수 있다.

케이지(3)의 일시적으로 접합된 부분(8)은 데이퍼진 콘을 케이지(3)내로 삽입하거나 커터를 사용하여 용이하게 절단된다.

상기와 같이 이 실시예의 케이지(3)는 절단부가 일시적으로 함께 접합된 상태로 열처리된다. 열처리에 의해 응력을 제거한 후, 일시적으로 접합된 부분은 절단된다. 그래서 절단부(6)는 복원력으로 인해 열리지 않는다. 이로서 높은 치수 정밀도로 케이지를 형성할 수 있다. 또한 케이지는 용접된 케이지를 제조할 때 사용되는 방법과 동일하게 제조될 수 있다. 이것은 작업효율을 개선하고 케이지의 제조단가를 낮춘다.

이 단일 절단 케이지(3)는 롤러(5)를 끼워 맞춘 후 내부링(1)과 외부링(2) 사이에 장착된다. 방사상 갭이 케이지(3)와 구동측상의 궤도면부재 사이에 형성되므로 케이지의 회전은 궤도면에 대하여 지연되는 경향이 있다. 이 상대적인 회전은 롤러(5)와 내부 및 외부링(1)의 표면상의 마모를 감소시킨다. 더우기, 금속으로 형성된 케이지는 고온조건하에서 사용될 수 있다.

제4도 내지 제9도는 제2실시예를 도시한다.

제4도 및 제5도에 도시한 바와 같이, 이 실시예의 케이지(11)는 다수의 롤러수용포켓(13)이 일정하지 않은 원주간격으로 형성된 링형상의 케이지몸체(12)를 가진다.

케이지몸체는(12)는 그 원주의 한 부분(14)에서 절단된다. 절단부(14)는 연속적인 링을 형성하기 위해(부분(15)에서) 절단된다. 롤러수용포켓(13)은 케이지몸체(12)의 일정하게 분할된 각각 복수의 부위내의 포켓이 다른 세그먼트내의 포켓과 동일한 형식으로 간격이 일정하지 않게 배열될 수 있다. 그렇지 않으면 전체 케이지몸체내의 포켓은 간격이 일정하지 않게 배열될 수 있고 세그먼트로 분할되지 않는다.

제6도는 포켓(13)내에 수용된 롤러(16)를 가진 케이지(11)가 롤러베어링내에 장착된 상태를 도시한다. 도면에서 부호(17)는 축을 나타내고 부호(18)는 외부링을 나타낸다.

이하, 케이지몸체(12)를 제조하는 단계를 설명할 것이다.

제7도에 도시된 바와 같이 강판(21)의 스트립은 다이(22)상에 설치되며, 길이방향으로 배열된 다수의 포켓(13)은 펀치(23)에 의해 간격이 일정하지 않게 강판(21) 내에 형성된다.

또한, 제8도에 도시된 바와 같이 발톱형성펀치(24)는 강판(21)의 상하부로부터 뚫어 포켓(13)의 양측면상에 롤러스토퍼발톱(25)을 형성하여서 롤러(16)가 포켓에서 탈락되는 것을 방지한다.

포켓(13) 및 롤러스토퍼발톱(25)을 형성한 후, 강판(21)은 제9도에 도시된 바와 같이 그 끝(21a,21b)이 상호 접하여 링형상부재(26)를 형성할 때까지 원주에서 굽혀지거나 압연롤링된다. 다음, 부재(26)의 끝(21a 및 21b)은 용접에 의해 상호 접합된다.

이 경우에 끝은 일시적으로만 상호 용접된다. 즉, 일시적으로 용접된 부분에서의 파열강도는, 이하에 설명될 열처리 실행시에는 부재(26)에 가해지는 열응력보다 더 크며, 상호회전하는 축(17), 외부링(18) 및 베어링의 롤러(16)로부터 케이지(11)에 가해지는 응력보다 더 작게 되어야 한다(제6도 참조).

강판(21)이 그 끝을 용접하기 전에 간단히 굽혀진다면 강판(21)의 외부 및 내부의 둘레가 같은 길이이므로 그 대향끝은 제10도에 도시된 바와 같이 Ⅴ-형상으로 형성될 것이다. 강판(21)의 끝이 이 상태로 용접된다면 Ⅴ자형의 뾰족한 팁은 먼저 용접되며, 여기에서 강판의 끝은 상호 선접촉한다. 이러한 선접촉부의 접촉면적이 일정하지 않으므로 용접도 또한 일정하지 않게 되기가 쉽다. 이것은 용접부분에서의 파열강도를 상기 범위내에 설정하는 것을 어렵게 만든다. 또한, 강판(21)의 끝이 상호 일정하게 접촉하지 않으므로 강판은 용접에 의해 용해되어 링형상 강판의 내면쪽으로 유동하여서 용접버어를 형성한다.

이에 비해 제9도 및 제11도에 도시된 장치에 있어서, 양끝(21a 및 21b)을 표면처리하거나(제9도) 강판(21) 자체를 사정에 변형시킴으로써(제11도) 강판이 굽혀질 때 강판(21)의 양끝(21a,21b)은 면접촉하게 된다. 끝(21a,21b)이 면접촉하므로 접촉면적은 안정화되고 따라서 끝(21a,21b)도 함께 안정되게 용접될 수 있다. 이로서 고정밀도로 용접강도를 상기 범위내에 설정할 수 있다.

링형상부재(26)의 끝은 용접된 후, 열처리할 정도의 온도로 가열되어, 포켓을 형성하고 강판을 굽힐 때 부재(26)내에 발생되는 잔류응력을 제거한다.

롤러(16)는 연속적인 링형상 케이지(11)의 각각의 포켓(13)내로 삽입되어 형성한다. 다음, 케이지(11)는 롤러베어링내에 장착된다. 케이지(11)는 연속적인 링형상을 가지므로 사실상 간격이 일정하지 않게 배열된 포켓을 가진 케이지로서 작용한다. 그래서 포켓(13)은 베어링의 작동 초기단계에서 마모를 최소화하여 베어링의 수명을 연장시킨다.

베어링이 정상작동상태가 될 때, 강판(21)의 끝에서의 용접부분(15)은 상호 회전하는 축(17) 또는 외부링(18) 및 롤러(16)로부터 케이지(11)에 가해진 응력에 의해 파열될 것이다. 케이지(11)는 한 지점에서 분리되는 단일 절단 케이지로서 작용한다. 이 상태에서 롤러(16) 및 축(17) 또는 외부링(18)은 상호 회전하여 스플릿케이지에 의해 안내된다. 그래서 마모 및 이상소음은 보다 효과적으로 억제되어 베어링의 수명이 보다 더 연장된다.

금속판으로 형성된 이러한 실시예의 케이지(11)는 합성수지로 만들어진 케이지보다 더 큰 열저항을 가진다. 그래서 그 사용은 온도와 같은 주위조건에 보다 덜 제한된다.

제2실시예에 있어서, 케이지(11)의 용접부(5)에서의 용접강도는 베어링의 작동 중에 용접부가 파열될 정도에 설정된다. 그러나 이러한 용접강도는 베어링의 작동 중에 용접부가 파열되지 않도록 더 크게 설정될 수 있다. 이 장치에서도 간격이 일정하지 않게 배열되는 포켓은 마모를 억제하는 기능을 한다. 그래서, 베어링의 수명을 충분히 연장시키는 것이 가능하다.

이 실시예의 베어링을 형성하는 축(17)은 내부링으로 대체될 수 있다.

Claims (8)

1. 롤러베어링용 케이지에 있어서, 상기 케이스는 원주에 배열된 복수의 롤러수용 포켓이 형성되고 그 원주에 절단부를 갖춘 링형상부재이며, 상기 링형상 부재는 상기 절단부를 용접에 의해 일시적으로 접합한 후 케이지내의 응력을 제거하기 위해 열처리되는 것을 특징으로 하는 롤러베어링용 케이지.
2. 제1항에 있어서, 상기 링형상부재내에 형성된 상기 롤러수용포켓은 간격이 일정하지 않게 배열되는 것을 특징으로 하는 롤러베어링용 케이지.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열처리는 연질화 처리되는 것을 특징으로 하는 롤러베어링용 케이지.
4. 제1항 내지 제3항에 있어서, 상기 절단부는, 열처리될 때에는 상기 링형상부재에 작용하는 열응력보다 더 큰 강도로 용접하고, 케이지가 상기 롤러베어링내에 장착된 후 롤러베어링의 구성부품에 대하여 회전할 때에는 롤러베어링의 상기 구성부품으로부터 상기 링형상부재상에 작용하는 응력보다 더 작은 강도로 용접함으로써 일시적으로 접합되는 것을 특징으로 하는 롤러베어링용 케이지.
5. 롤러베어링용 케이지의 제조방법에 있어서, 강판 내의 길이방향으로 배열된 복수의 롤러수용포켓을 형성하는 단계, 상기 강판을 링형상으로 굽히는 단계, 링형상의 케이지를 형성하도록 용접하여 굽히기 위해 강판의 대향끝을 일시적으로 접합하는 단계 및 응력을 제거하기 위해 상기 링형상케이지를 열처리하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤러베어링용 케이지의 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 강판의 상기 대향끝은 상기 강판을 굽힌 후 상호 대향하는 평행면을 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 롤러베어링용 케이지의 제조방법.
7. 롤러베어링에 있어서, 내부 및 외부 궤도면부재, 제1항 내지 제3중의 어느 한항에서 주장된 케이지 및 복수의 롤러를 포함하며, 여기에서 상기 롤러는 용접에 의해 일시적으로 접합된 부분에서 상기 케이지를 절단한 후 상기 각각의 포켓내에 삽입되며, 상기 케이지는 상기 롤러가 상기 포켓내에 수용된 상태로 상기 내부와 외부의 궤도면 사이에 정착되는 것을 특징으로 하는 롤러베어링.
8. 롤러베어링에 있어서, 내부 및 외부 궤도면, 제4항에서 주장된 케이지 및 복수의 롤러를 포함하며, 여기에서 상기 케이지는 상기 롤러가 상기 포켓내에 수용된 상태로 상기 내부 및 외부 궤도면 부재 사이에 장착되는 것을 특징으로 하는 롤러베어링.