KR100242577B1 - 강철재 레이디얼 롤링 베어링 - Google Patents

강철재 레이디얼 롤링 베어링 Download PDF

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로테르 게르하르트
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Abstract

본 발명은 상호간에 대해 동심적으로 또는 평행하게 정렬된 베어링 링들(2, 3) 또는 베어링 디스크들을 지니며, 그림들 또는 디스크들의 상호대면 구동면(7, 8) 사이에서 구름요소(4)들이 구르는 레이디얼 또는 축방롤링 베어링(1)에 관한 것으로서, 구동면(7, 8) 들에는 적어도 동전기 아연합금(galvanic zine alloy)의 항부식 피복재(6)가 제공되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 산 또는 소금물에 노출되는 구동요소에 특히 유용하다.

Description

강철재 레이디얼 롤링 베어링
제 1 도는 내측 및 외측 베어링 링에 내식성 코팅이 형성된 일렬의 레이디얼 볼 베어링의 부분단면도.
제 2 도는 경사진 플랜지가 형성된 디스크를 갖는 원통형 롤러 베어링의 종단면도.
제 3 도는 레이디얼 시일링 링에 의해 전방이 시일된 2열 레이디얼 볼 베어링의 부분단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 베어링 2 : 내측 베어링 링
3 : 외측 베어링 링 4 : 구름요소
5 : 케이지 6 : 내식성 코팅
7 : 구동면 8 : 구동면
9 : 베어링 10 : 베어링 링
11 : 베어링 링 12 : 구동면
13 : 구동면 14 : 구동면
15, 16 : 플랜지 17, 18 : 디스크
19 : 지지면 21, 22 : 시일링 링
23 : 코팅 24 : 베어링
25 : 베어링 링 26 : 베어링 링
27, 28 : 구름요소 29, 30 : 구동면
31, 32 : 시일링 링 33, 34 : 시일링 립
35, 36 : 지지면 37 : 내식성 코팅
본 발명은 서로 동심원적으로 또는 평행하게 정렬된 베어링 링들 또는 베어링 디스크들을 지닌 강철재(steel) 레이디얼 또는 축방향 롤링 베어링에 관한 것으로서, 상기 링들 또는 디스크들의 상호 대향하는 구동면들 사이에서 구름요소들이 구른다.
전술된 형태의 레이디얼 또는 축방향 베어링이 일반적으로 공지되어 있다. 구동요소들이 산 또는 염수의 작용에 노출된 상태로 롤링 베어링들이 사용될 때는, 롤링요소 표면들 및 시일유지 표면들 사이에서 비교적 짧은 시간에 부식이 발생하여 롤링 베어링의 손상을 초래한다.
본 발명의 목적은 긴 유효수명을 지니는 부식 방지 수단으로 롤링 베어링 구성요소들의 부식을 방지하는데 있다.
이 목적은, 적어도 구동면들에 아연 합금 도금(galvanic zinc alloy)의 내식성 코팅이 제공되는 청구범위 제 1 항의 특징부에 따른 본 발명에 의해 달성된다. 구동면들, 필요한 경우 롤링 베어링의 나머지 표면에, 예를들어 연철의 경도 60HV와 마르텐사이트의 경도 700HV 사이의, 즉 300HV 내지 400HV의 경도를 갖는 반경질 재료의 코팅에 의해, 의외로 효과적인 부식방지가 획득된다. 그같은 베어링에 있어서, 예컨대 구름요소들의 구름에 의한 마찰하중은 코팅의 유효 수명에 나쁜 영향을 미치지 않는다.
최외측의 접촉 모서리 영역에 이같은 하중이 작용하여, 연성의 합금층들이 구동면들에 존재하는, 표면거칠기상 표면의 미세한 홈들속에 압착되어 견고하게 고착된다. 구름요소들의 작동에 의해 구동면과 구름요소들이 접촉되는 표면에 합금층이 압착된 다음 잉여 코팅재료는 구동면의 압축영역에서 가압되어 접촉면의 외측으로 밀려나게 된다. 따라서, 짧은 시간의 구동후, 높은 내식성 성능을 갖는 유효한 롤링 베어링이 얻어진다. 구름피로 강도는 구름요소들이 구동면의 표면에서 구름작동시에 이루어지는 상술한 공정에 의해 저하되지 않으며 오히려 개선된다.
본 발명의 또다른 실시예는, 상호 대향된 구동면들 사이에서 구름요소들이 구름운동하게 되는 베어링 링들 또는 베어링 디스크가 서로 동심원적으로 또는 평행하게 배열되고, 시일링 링이 구름요소들의 일측에서 적어도 베어링 디스크들 중 하나 또는 외측 베어링 링에 배치되며, 시일링 링의 시일링 립(lip)이 내측 베어링 링상의 지지면, 내측 베어링 링에 결합된 플랜지가 형성된 디스크상의 지지면 또는 대향된 베어링 디스크상의 지지면과 상호작용하도록 된 강재의 레이디얼 또는 축방향 롤링 베어링에 관한 것이다.
전술된 형태의 레이디얼 롤링 베어링이 DE - GBM 90 05 28 호에 개시되어 있다. 이 레이디얼 롤링 베어링은 구름요소들의 열의 양 측방에서 플랜지가 형성된 디스크를 포함하며, 외측 베어링 링에 고정된 레이디얼 시일링 링의 시일링 립의 각각의 플랜지가 형성된 디스크의 외측 주변에 지지된다. 더우기, 상기 공개공보에서 취급되지 않은 레이디얼 롤링 베어링의 수정된 구조에 있어서, 공지된 바와 같이 시일링 립은 내측 베어링 립의 외주면에 직접 지지된다. 그같은 레이디얼 롤링 베어링의 외측이 강철재 구성요소의 부식을 일으킬 수 있는 액체에 노출되는 경우, 특히 레이디얼 시일링 링의 시일링 립이 지지되는 영역에서 부식이 일어날때 문제가 초래된다. 이경우, 시일링 립을 지지하는 시일링 링 영역의 부식으로 레이디얼 시일링 링이 더이상 시일 기능을 충족시킬 수 없으며 비교적 짧은 시간에 베어링에 대한 손상이 초래될 수 있다.
종속항 제 2 항의 특징부에 따르면, 본 발명은 지지면상에 아연 합금의 내식성 코팅을 제공한다. 이 방식에 있어서, 시일링 립의 영역에서 부식이 방지되어 베어링의 작동성능이 유지된다.
청구항 제 3, 4 및 5 항에 따르면, 아연합금은 아연-니켈합금, 아연 - 철합금 또는 아연 - 코발트합금으로 선택될 수 있다.
청구항 제 6 항에 따르면, 본 발명의 또다른 개선점에 있어서, 내식성 코팅의 두께는 0.1 내지 3.0㎛로 된다. 이 코팅 두께는 롤링 베어링 구성요소들의 표면조도의 크기의 등급내에 있다. 따라서, 롤링 베어링의 초기작동시에, 코팅층이 베어링 구성요소들의 표면거칠기상 표면의 미세한 홈속으로 완전히 침입됨으로써, 구성요소의 허용공차에 어떠한 유해한 영향을 주지않는다. 롤링 베어링의 구동면의 거칠기상의 미세한 표면 형상구조의 매우 미세한 마멸과 구동면에의 코팅재의 압착으로 구동면과 롤링 베어링의 내식성이 향상되고, 일종의 비상구동 또는 건조 윤활 상태를 형성한다. 작은 코팅 두께는 또한 주위 하중의 감소를 제공한다.
그러나, 레이디얼 시일링 링에 대한 지지면 또는 구동면상에는 3.0 내지 9.0㎛ 두께의 내식성 코팅을 사용할 수 있다. 그같은 두께의 내식성 코팅으로, 높은 마찰 하중하에서도 최대 기대치의 수명이 얻어진다. 최종적으로, 제 8 항에 따르면, 내식성 코팅의 상부층은 옐로우 크로메이티드층(yellow chromated layer)으로 될 수 있다. 아연 코팅내의 니켈 또는 철성분에 의해 또한 크로메이티드 층에 사용에 의해, 코팅의 경도는 약 60HV에서 300HV으로 증가됨에 따라, 내마모성이 수배로 증가한다.
본 발명은 청구범위의 특징부에 의해 한정되지 않는다. 본 발명의 장점의 토의에서 언급된 다른 특징 및 예시된 실시예의 설명에서 언급된 특징들로써 청구범위의 별개의 특징부들을 합체할 수 있다.
본 발명을 설명하기 위해, 3개의 다른 실시예들이 단순화된 표시들을 포함하는 도면으로 도시되어 있다.
제 1 도에 있어서, 일렬의 레이디얼 볼 베어링(1)이 내측 베어링(2), 외측 베어링 링(3), 한 세트의 구름요소(4) 및 케이지(5)를 포함한다. 구름요소(4)들은 각각의 내측 및 외측 베어링 링(2, 3)의 상호 대향된 요홈형상의 구동면(7, 8) 사이에서 구름운동한다. 본 발명에 따라서, 내측 베어링 링(2)과 외측 베어링 링(3) 모두의 표면들은 아연합금의 내식성 코팅(6)으로 완전히 피복된다. 바람직하게는 아연 - 니켈, 아연 - 철 또는 아연 - 코발트로 이루어진 내식성 코팅(6)이 요홈형상의 구동면(7, 8)에 0.1 내지 3.0㎛ 두께로 형성된다. 그러나 또한 3, 0㎛ 이상의 두께의 코팅이 사용될 수 있으나, 코팅 두께의 상한선은 약 9.0㎛이다.
제 2 도에 있어서, 2열의 원통형 롤러 베어링(9)이 동심원 형태의 내측 베어링 링(10) 및 외측 베어링 링(11)을 포함한다. 베어링 링(10, 11)은 상호 대향된 구동면(12, 13)을 각각 지니며, 그 그동면들(12, 13) 사이에는 2열의 원통형 구름요소(14)가 배열된다.
원통형 구름요소(14)들을 안내하기 위하여, 외측 베어링 링(11)은 돌출된 형태의 플랜지(15, 16)를 포함하는 한편, 플랜지가 각각 형성된 디스크(17, 18)가 2열의 구름요소들을 내측 베어링 링(10)에 제공됨으로써, 구름요소(14)들은 상기 플랜지(15, 16)들과 디스크(17, 18)들에 의해 이탈되지 않게 안내된다. 구름요소들의 외주면상에서, 상기 플랜지가 형성된 디스크(17, 18)에는 레이디얼 시일링 링(20, 21)에 대한 지지면(19)이 형성된다. 각각의 레이디얼 시일링 링(20, 21)의 외측 단부가 외측 베어링 링(11)내로 밀봉되게 삽입되며, 각각의 시일링 링의 시일링 단부(22)는 각각 플랜지가 형성된 디스크(17, 18)의 지지면(19) 상에서 탄성적으로 슬라이드되게 배치되어 밀봉한다. 본 발명에 따라서, 지지면(19)에는 0.1 내지 3.0㎛의 두께를 지니는 아연 - 니켈합금의 내식성 코팅(23)이 제공된다. 그러나, 그 코팅은 최대 9.0㎛의 두께를 지닐 수 있다. 이와 같이 지지면에 형성된 보호용 코팅에 의해, 시일링 링의 시일링 립(22)과 접촉되는 레이디얼 시일링 링(20, 21) 하부영역에서 부식 발생이 방지되며, 따라서, 2열의 원통형 롤러 베어링의 기밀성이 손상되지 않게 된다. 지지면(19)상에 도포된 아연 - 니켈 코팅은 우수한 부식 방지 특성을 제공하며 긴 유효수명을 지닌다.
최종적으로, 제 3 도에 있어서, 2열의 레이디얼 볼 베어링(24)은 외측 베어링 링(25), 내측 베어링 링(26) 및 그 베어링 링들 사이에서 세트로 배치된 구름요소(27, 28)를 포함한다. 이 구름요소(27, 28) 세트는 요홈형상의 구동면(29, 30) 상에서 구른다. 레이디얼 시일링 링(31, 32)들 각각의 전방 단부가 외측 베어링 링(25)에 고정되며, 각각의 레이디얼 시일링 링(31, 32)의 시일링 립(33, 34)이 내측 베어링 링(26) 상의 각각의 지지면(35, 36) 상에서 슬라이드된다. 본 발명에 따라서, 내측 베어링 링(26)의 지지면(35, 36)에 아연합금의 내식성 코팅(27)이 형성된다. 이 경우에 있어서, 시일링 링들의 하부 영역에서 부식 발생이 방지되어 기밀성이 유지되므로, 레이디얼 베어링 내측으로 불순물이 침입되지 못하게 된다.
본 발명은 3개의 실시예로 설명된 명세서로 한정되지 않는다. 더욱이, 볼 베어링의 내측과 함께 베어링 전체 표면 또는 시일 영역, 즉, 시일을 위한 각각의 지지면에만 2 성분 또는 3 성분 합금의 내식성 코팅을 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 서로 동심원적으로 배열되거나 평행하게 배열된 베어링 링(2, 3)들 또는 베어링 디스크들을 구비하고, 서로 대향된 구동면(7, 8)들 사이에서 구름요소(4)가 구름운동하는 레이디얼 롤링 베어링에 있어서, 상기 구동면(7, 8)들에는 아연 합금 도금의 내식성 코팅(6)이 형성된 것을 특징으로 하는 레이디얼 롤링 베어링.
  2. 서로 동심원적으로 배열되거나 평행하게 배열된 베어링 링(10, 11) 또는 베어링 디스크(25, 26), 상기 링 또는 디스크의 상호 대향된 구동면(12, 13 : 29, 30)들 사이에서 구르는 구름요소(14 ; 27, 28), 상기 외측 베어링 링(11)이나 베어링 디스크(25)의 구름요소(14 ; 27, 28)의 측방에 배치되는 시일링 링(20, 21 ; 31, 32), 내측 베어링 링(26)상의 지지면(35, 36), 내측 베어링 링(10)에 결합된 플랜지가 형성된 디스크(17, 18)의 지지면(19)이나 맞은편 베어링 디스크상의 지지면을 구비하고 내측 베어링 링(26)의 지지면(35, 36)과 상호작용하는 시일링 링(20, 21 ; 31, 32)의 시일링 립(22 ; 33, 34)을 포함하는 강재 레이디얼 롤링 베어링(9 ; 24)에 있어서, 아연합금 도금의 내식성 코팅(23 ; 37)이 지지면(19 ; 35, 36)상에 제공되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 롤링 베어링.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 내식성 코팅(6 ; 23 ; 37)를 아연 - 철 합금으로 형성하는 것을 특징으로 하는 레이디얼 롤링 베어링.
  4. 제 2 항에 있어서, 내식성 코팅(6 ; 23 ; 37)를 아연 - 니켈 합금으로 형성하는 것을 특징으로 하는 레이디얼 롤링 베어링.
  5. 제 2 항에 있어서, 내식성 코팅(6 ; 23 ; 37)를 아연 - 코발트 합금으로 형성하는 것을 특징으로 하는 레이디얼 롤링 베어링.
  6. 제 2 항 내지 5 항중 어느 한 항에 있어서, 내식성 코팅(6 ; 23 ; 37)의 두께는 0.1 내지 3.0㎛로 되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 롤링 베어링.
  7. 제 2 항 내지 5 항중 어느 한항에 있어서, 내식성 코팅의 두께는 3.0 내지 9.0㎛로 되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 롤링 베어링.
  8. 제 2 항 내지 5 항중 어느 한항에 있어서, 내식성 코팅(6 ; 23, 37)가 크로메이티드 층(chromated layer)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이디얼 롤링 베어링.
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