KR100365895B1 - 로울러베어링용절삭가공리테이너 - Google Patents

Abstract

본 발명을 케이지(1)의 내고속성향상을 목적으로 한다.

케이지(1)의 안내면(1c1)은 단면에 원호형상이고, 그 내경(D1)(=기둥부(1c)의 내경), 외경(D2)(=기둥부(1c)의 외경)은 로울러(4)의 피치원지름(PCD), 로울러지름(Dw)에 대하여,

D1=PCD-{2×(0.35∼0.28)×Dw}

D2=PCD+{2×(0.20∼0.15)×Dw}

으로 되게 하는 칫수로 설정되어 있다.

Description

로울러베어링용 절삭가공 리테이너

본 발명은 고속운전되는 일반산업기계용 로울러베어링의 절삭가공 리테이너로서 적합한 것에 관한 것이다.

도 5는 종래의 절삭가공 리테이너(11)를 사용한 로울러베어링을 표시한다. 로울러베어링은 내륜(2), 외륜(3), 내외륜(2),(3) 사이에 있는 복수의 로울러(4) 및 로울러(4)를 원주 등간격으로 유지하는 리테이너(11)로 구성되어 있다. 리테이너(11)는 소청 형상으로 절삭가공한 1쌍의 리테이너분할체를 복수의 리벳(15)으로 일체로 결합한 것이다.

리테이너(11)는 로울러(4)가 구를 수 있도록 수용하는 복수의 포켓(11a)을 구비하며(도 6 참조), 포켓(11a)의 축방향의 양측이 고리형상부(11b), 원주방향 양측이 포켓(11a) 사이를 구분하는 기둥부(11c)로 되어 있다. 이 리테이너(11)는 로울러 안내방식이지만, 내고속성의 향상을 도모하기 위하여, 기둥부(11c)의 중앙에 의해 축방향의 양측 안지름부에 오목형상인 그리스(grease)웅덩이(G1,G2)를 설치하고 있다. 그리고, 그리스웅덩이(G1,G2) 사이를 구분하는 갈고리부(11d)를 포함한 기둥부(11c)의 양측벽으로, 로울러(4)의 전동면(4a)에 접촉안내되는 단면이 원호형상인 안내면(11c1)(도 6 참조)을 설치하고 있다.

도 6은 도 5에 있어서의 리테이너(11)의 X-X단면(갈고리부(11d)의 축중앙을 포함하는 안내면(11c1)의 단면)을 표시한다. 리테이너(11)의 안내면(11c1)의 최안지름(D11)(갈고리부(11d)의 안지름) 및 외경(D12)(기둥부(11c)의 외경)은 보통 로울러(4)의 피치원지름(PCD), 로울러지름(Dw)에 대하여,

D11=PCD-2×{(0.26∼0.23)×Dw}

D12=PCD+2×{(0.26∼0.23)×Dw}

로 되는 치수로 설정되어 있다. 또, 동일도면에 있어서, t11=t12로 하는 것이 일반적인 설계이다. 또한, 고리형상부(11b)의 안지름(D13)(도 5 참조)은 안내면(11c1)의 최안지름(D11)과 동일하다.

베어링회전시, 리테이너(11)의 안내면(11c1)이 로울러(4)의 전동면(4a)으로 미끄럼접촉하며, 리테이너(11)가 로울러(4)에 의하여 접촉안내되면서 회전운동을 한다.

보통의 운전조건하에서는, 안내면(11c1)은 도 6에 표시하는 대략 중심부(A)에서 전동면(4a)과 접촉하지만, 운전조건에 따라서는, 도 7에 표시하듯이, 리테이너(11)가 로울러(4)에 대하여 동일도면에서 Y방향으로 상대이동되고 (포켓간극이있으므로), 최안지름부(B11)가 전동면(4a)과 접촉한다(이것은, 포켓(11a)의 개구폭이 안지름측〈외경측으로 되어 있기 때문이다).

그런데, 안내면(11c1)의 최안지름부(B11)은 각부(角部)이고, 더욱이 그 축방향 길이(h)(=갈고리부(11d)의 축방향길이)가 작으므로(전동면(4a)의 축방향길이(m)의 약 3분의 1정도이다) 전동면(4a)과의 접촉부에 있어서의 접촉면압(P)이 크게 되기 쉽다. 그 때문에, 고속운전 하에서는 최안지름부(B11)와 전동면(4a)과의 접촉부의 발열(마찰열)이 베어링온도를 상승시키는 요인이 될 가능성이 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 상기한 바와 같은 로울러 안내방식의 리테이너에 있어서의 내고속성 향상을 도모하기 위하여 리테이너의 안내면과 로울러의 전동면의 접촉상태를 개선하는 것이다.

도 1은 실시예에 관한 리테이너를 사용한 로울러베어링을 표시하는 단면도.

도 2는 도 1에 있어서의 리테이너의 바깥지름쪽에서 본 부분평면도.

도 3은 도 1에 있어서의 리테이너의 X-X단면도.

도 4는 리테이너를 도 3에 나타낸 상태로부터 Y방향으로 상대 이동했을 때의 상태를 나타내는 단면도.

도 5는 종래의 리테이너를 사용한 로울러베어링을 나타내는 단면도.

도 6은 도 5에 있어서의 종래의 리테이너의 X-X단면도.

도 7은 종래의 리테이너를 도 6에 나타낸 상태로부터 Y방향으로 상대이동했을 때의 상태를 나타내는 단면도.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

(1) ----------------------- 리테이너

(1a) ----------------------- 포켓

(1b) ----------------------- 고리형상부

(1c) ----------------------- 기둥부

(1c1) ---------------------- 안내면

(D1) ----------------------- 안내면의 안지름

(D3) ----------------------- 고리형상부의 안지름

(n) ------------------------ 안내면의 축방향길이

(4) ------------------------ 로울러

(4a) ----------------------- 전동면

(Dw) ---------------------- 로울러지름

(PCD) --------------------- 피치원지름

(m) ----------------------- 전동면의 축방향길이

본 발명에서는 안내면의 안지름(D1)을 로울러의 피치원지름(PCD) 및 로울러지름(Dw)에 대하여, D1=PCD-{2×(0.35∼0.28)×Dw}로 되는 치수로 설정하였다.

또, 안내면의 안지름부의 축방향길이를 로울러의 전동면의 축방향길이와 같거나 그보다 크고, 또한 고리형상부의 안지름이 안내면의 안지름(D1)보다 작게 하였다.

리테이너의 안내면과 로울러의 전동면의 접촉부에 있어서의 발열을 억제하기 위해서는 일반적 지표인 PV값(P:접촉면압, V:미끄럼속도)을 저감하는 것이 효과적이다. 여기서, 미끄럼속도(V)는 V=π·(Dw/2)·ω(ω:로울러의 자전각속도)로서,로울러의 설계 및 사용조건에서 하나의 값으로 결정된다. 따라서, PV값을 저감하기 위해서는 접촉면압(P)을 작게 하는 대책이 필요하게 된다.

안내면의 최내경부와 전동면과의 접촉부에 있어서의 접촉면압(P)은 R/L(R:접촉부에 있어서의 접촉력, L:접촉부의 축방향의 접촉길이)애 비례하므로, 접촉면압(P)을 작게 하는 수단으로서, (1)접촉력(R)을 작게 하고, (2)접촉길이(L)를 크게하는 2개의 수단을 생각할 수 있다.

(1) 접촉력(R)의 저감

도 7에 있어서, 종래의 리테이너(11)가 로울러(4)에 미치는 힘을 F라고 하면 (F는 운전조건에 의하여 고정된 값으로 된다고 생각된다),

F=2·(R11)cos(θ11) {θ11:접촉각(최안지름부(B11)와 포켓중심(0)을 연결하는 선이 반경선(r)과 이루는 각도)}이므로,

(R11)=F/2cos(θ11)

로 된다.

윗식에서, 접촉각(θ11)이 작아지면 접촉력(R11)이 작아진다는 것을 알수 있다. 따라서, 접촉력(R)을 저감하기 위해서는 안내면(11c1)의 안지름(D11)을 작게 하면 좋다.

그래서, 본 발명은 리테이너의 안내면의 안지름(D1)을 로울러의 피치원 지름(PCD) 및 로울러지름(Dw)에 대하여, D1=PCD-{2×(0.35∼0.28)×Dw}로 하고, 안지름(D1)을 종래의 리테이너(11)의 안지름(D11)보다 작게 함으로써 접촉력(R)의 저감을 도모하였다.

(2) 접촉길이(L)의 증대

접촉길이(L)는 안내면의 최안지름부의 축방향길이를 크게 함으로써 증대시킬 수 있다. 그런데, 예를들면, 도 5에 있어서, 갈고리부(11d)의 축방향길이(h)가 그대로 유지된 상태에서 크게 하면, 접촉길이(L)는 증대하지만, 반대로 그리스포켓(G1,G2)이 축소되거나 없어져 버려 윤활상의 문제가 발생한다.

그래서, 본 발명은 안내면의 안지름부의 축방향길이를 로울러의 전동면과 같거나 또는 그보다 크게 하고, 접촉길이(L)를 최대한 증대시킴과 아울러, 양호한 윤활성을 확보하기 위하여, 고리형상부의 안지름을 안내면의 안지름보다도 작은 지름으로 하며, 고리형상부의 안내면보다 작은 지름으로 되는 부분에, 그리스를 전동면으로 유지하는 둑으로서의 역할을 유지하게 하였다.

이상에 의하여, 안내면의 안지름부와 전동면의 접촉부에 있어서의 접촉면압(P=R/L)을 저감시키고, 또한, 양호한 윤활성을 확보할 수 있고, 이것에 의하여, 고속운전하에 있어서의 베어링의 온도상승을 효과적으로 억제할 수 있게된다.

(실시예)

다음은 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 실시예의 절삭가공 리테이너(1)를 사용한 로울러베어링을 표시한다. 로울러베어링은 내륜(2), 외륜(3), 내·외륜(2),(3) 사이에 있는 복수의 로울러(4) 및 로울러(4)를 원주 등간격으로 유지하는 리테이너(1)로 구성되어 있다. 리테이너(1)는 소정형상으로 절삭가공된 1쌍의 리테이너분할체를 복수의 리벳(5)으로일체로 결합된 것이다.

도 2에 표시하듯이, 리테이너(1)는, 로울러(4)를 구를 수 있게 수용하는 복수의 포켓(1a)을 구비하고, 포켓(1a)의 축방향 양측이 고리형상부(1b), 원주방향 양측이 포켓(1a) 사이를 구분하는 기둥부(1c)로 되어 있다. 기둥부(1c)의 양측벽에는 로울러(4)의 전동면(4a)과 접촉안내되는 안내면(1c1)이 설치되어 있다. 안내면(1c1)의 축방향길이(n)는 안지름부를 포함하며, 로울러(4)의 전동면(4a)의 축방향길이(m) 보다도 크다.

또한, 도 3에 나타내듯이(도 1에 있어서의 리테이너(1)의 X-X단면), 안내면(1c1)은 단면이 원호형상이며, 그 안지름(D1)(=기둥부(1c)의 안지름), 외경(D2)(=기둥부(1c)의 외경)은, 로울러(4)의 피치원지름(PCD), 로울러지름(Dw)에 대하여,

D1=PCD-{2×(0.35∼0.28)×Dw}

D2=PCD+{2×(0.20∼0.15)×Dw}

로 되는 치수로 설정되어 있다. 안지름(D1), 외경(D2)은 각각 종래 리테이너(11)의 안지름(D11), 외경(D12) 보다 작고, 또한 t1〉t2이다.

도 1에 나타내듯이, 고리형상부(1b)의 안지름(D3)은 안내면의 안지름(D1)보다 작다.

도 4에 나타내듯이, 도 3에 표시하는 상태로부터 리테이너(1)가 로울러(4)에 대하여 Y방향으로 이동하면, 안내면(1c1)의 안지름부(B1)가 전동면(4a)과 접촉한다. 안지름(D1)이 종래 리테이너(11)보다 작으므로, 이때의 안지름부(B1)와전동면(4a)의 접촉각(θ 1)은 도 7에 있어서의 접촉각(θ 11) 보다도 작다. 따라서, 접촉력(R1)은 도 7에 있어서의 접촉력(R11) 보다 작다.

또한, 안지름부(B1)의 축방향길이(n)는 전동면(4a)의 축방향길이(m) 보다 크므로, 안지름부(B1)와 전동면(4a)과의 축방향의 접촉길이(L)는 전동면(4a)의 축방향길이(m)와 동일하게 되고(L=m), 종래 리테이너(11)에 비교하여 약 3배정도로 증대한다.

또한, 고리형상부(1b)의 안지름(D3)이 안내면(1c1)의 안지름(D1) 보다 작게 되어 있으므로, 전동면(4a)으로부터 축방향의 양측으로 향하는 그리스의 유동이 고리형상부(1b)의 안내면(1c1)보다 작은 지름으로 되는 부분(소경부(1b1))에 의하여 막아지게 되며, 안내면(1c1)의 안지름측으로 고인다. 즉, 축방향 양측의 소경부(1b1)가 그리스를 전동면(4a)으로 유지하는 둑으로서의 역할을 이루고, 이것에 의하여, 양호한 윤활성이 확보된다.

이상과 같이, 이 리테이너(1)는 종래 리테이너(11)에 비교하여, 안지름부(B1)와 전동면(4a)의 접촉부에 있어서의 접촉면압(P)이 작고, 또한, 고리형 상부(1b)의 소경부(1b1)가 그리스를 전동면으로 유지하는 둑으로서 작용하므로, 상기한 접촉부에 있어서의 발열이 적다.

따라서, 이 리테이너(1)를 사용한 로울러베어링은 고속운전시의 온도상승이 종래에 비교하여 적고 수명이 길다. 도 1에 나타내는 로울러베어링과 도 5에 나타태는 종래의 로울러베어링을 동일하중, 동일 회전수(6500rpm)로 고속운전하고, 내륜온도를 측정한 바, 종래품에서는 94℃였던 것에 대하여, 본 실시예품에서는 72℃이고, 현저한 온도상승억제효과가 얻어졌다.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 리테이너의 안내면의 안지름부와 로울러의 전동면의 접촉부에 있어서의 접촉면압(P)이 종래보다 저감되고, 접촉부에 있어서의 발열이 억제되므로, 특히, 고속운전시에 있어서의 베어링 온도상승을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 고리형상부의 안내면의 안지름보다도 작은 지름의 부분이 그리스를 전동면으로 유지하는 둑으로서의 역할을 함으로써 윤활성도 양호하고 베어링 온도상승 억제효과가 뛰어나다.

Claims (2)

1. 로울러가 구를 수 있도록 수용하고 있는 복수의 포켓이 원주 등간격으로 형성되고, 포켓의 축방향 양측은 고리형상부, 원주방향 양측은 포켓 사이를 구분하는 기둥부를 각각 형성하며, 또한 기둥부의 측벽에 로울러의 전동면으로 접촉안내되는 안내면을 갖는 것으로서,

   상기 안내면의 안지름(D1)이 로울러의 피치 원지름(PCD) 및 로울러지름(Dw)에 대하여, D1=PCD-{2×(0.35∼0.28)×Dw}인 것을 특징으로 하는 로울러베어링용 절삭가공 리테이너.
2. 제1항에 있어서, 상기 안내면의 안지름부의 축방향길이가 로울러의 전동면의 축방향길이와 같거나 또는 그보다 크고, 또한 상기 고리형상부의 안지름이 상기 안내면의 안지름(D1)보다 작은 것을 특징으로 하는 로울러베어링용 절삭가공 리테이너.