KR100615408B1 - 코팅된 구름 요소 베어링 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 구름 요소 베어링은 궤도(4, 5)가 각각 마련된 내측링(3) 및 외측링(2)과, 궤도(4, 5)와 구름 접촉하고 케이지(7)에 의해 서로 일정 간격을 두고 떨어져 있는 일련의 구름 요소(6)를 포함하며, 상기 링은 각 궤도의 양측에 있는 랜드 영역(10, 11)을 구비하고, 상기 케이지(7)는 상기 링의 랜드 영역(10, 11)과 맞물리며, 상기 링(2, 3) 중 적어도 하나는 코팅으로 피복된다. 상기 적어도 하나의 링은 표면 전체가 마모 및 마찰 저감 탄성 코팅으로 피복된다.

Description

코팅된 구름 요소 베어링{COATED ROLLING ELEMENT BEARING}
본 발명은 궤도가 각각 마련된 내측링 및 외측링과, 궤도와 구름 접촉하고 케이지에 의해 서로 일정 간격을 두고 떨어져 있는 일련의 구름 요소를 포함하며, 상기 링 중 적어도 하나는 각 궤도의 양측에 있는 랜드 영역을 구비하고, 상기 케이지는 상기 링의 랜드 영역과 맞물리며, 상기 랜드 영역은 코팅되어 있는 구름 요소 베어링에 관한 것이다.
이러한 구름 요소 베어링은 EP-B-531082호에 공지되어 있다. 이 구름 요소는 케이지에 의해 일정 간격을 두고 떨어져 있고, 이 케이지는 링 중 하나에 마련되며 링의 궤도에 인접하는 랜드 상에 배치된다. 상기 베어링은 상기 케이지가 해당 링에 의해 안내되어, 링의 동적 거동을 향상시키고 선회 운동의 불안정성을 감소시키는 장점이 있다.
EP-B-531082호에 따르면, 경질(硬質) 코팅이 링의 각 랜드에는 피복되어 있지만, 링의 궤도에는 피복되어 있지 않다. 이로 인해, 구름 요소와 궤도 사이의 구름 접촉으로 발생하는 매우 높은 국부적 압축력의 영향에 의한 박리가 방지된다.
본 발명의 목적은 코팅 박리의 문제가 발생하지 않아서, 비교적 저렴한 제조 방법으로 생산 가능하며, 이에 따라 케이지의 적절한 안내가 유지되는 구름 요소 베어링을 제공하는 것이다. 상기 목적은 상기 하나 이상의 링을 그 표면 전체 상에 마모 및 마찰 저감 탄성 코팅으로 피복함으로써 달성된다.
랜드 상에 뿐만 아니라 궤도 및 베어링 링의 그 밖의 표면 상에 피복되는 코팅은 탄성이므로, 다소간의 장점이 획득된다. 제1 장점은, 케이지를 바람직하게 안내하여, 선회 운동의 불안정이 없어진다는 것이다.
제2 장점은 코팅이 궤도로부터 박리되지 않는다는 것으로서, 이는 특히 구름 요소의 구름 운동에서 기인하는 전단 응력이 가장 큰 궤도 바로 아래의 깊이보다 코팅의 두께가 작은 경우에 그러하다. 볼이 궤도 상에서 구를 때, 비교적 얇은 층은 쉽게 변형되어 강철 모재의 탄성 변형이 뒤이어 발생할 수 있다. 이와는 달리, 비교적 두꺼운 코팅의 경우에는, 코팅층의 응력이 높아져 스폴링(spalling) 또는 박리가 더 일어나기 쉽다. 또한, 코팅층의 내부 응력 때문에, 두꺼운 탄성 코팅은 얇은 코팅보다 강철에 부착하기가 더 어렵다.
결과적으로, 제3 장점에 따르면 베어링은 경제적인 방법으로 제조될 수 있다. 층의 두께는 매우 작아질 수 있다. 또한, 베어링 링의 표면 전체를 코팅하는 것은 베어링 링의 랜드만을 코팅하는 것보다 더 쉽다.
매우 얇은 코팅의 장점은 강철 궤도의 지형이 유지되고, 그 결과 베어링의 동적 거동이 나빠지지 않는다는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 코팅은 다이아몬드형 탄소 코팅 등과 같은 경질 재료의 지지 코팅을 포함한다. 특히, 상기 지지 코팅은, 예를 들어 텅스텐(W) 또는 탄화 텅스텐(WC) 등과 같은 금속층과, 다이아몬드형 탄소 등과 같은 경질의 비정질 코팅을 교대로 배치한 다이아몬드형 탄소 함유 금속을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 지지 코팅은 질화붕소(BN), 질화크롬(CrN), 질화하프늄(HfN) 혹은 임의의 그 밖의 질화물, 산화붕소 등과 같은 산화물, 또는 탄화물 혹은 황화물을 포함할 수 있다.
코팅의 최대 두께는 약 2 ㎛이며, 바람직하게는 1 ㎛이다.
구름 요소 베어링에 관한 US-A-5112146호를 참조하면, 이 베어링의 링은 매우 단단한 저마찰 코팅을 갖는다. 그러나, 상기 코팅은 케이지의 지지부로서 작용하지도 않고, 베어링 링의 표면 전체가 완전히 코팅되어 있지도 않다.
이러한 코팅은 물리적 증착(PVD), 화학적 증착(CVD) 또는 펄스 레이저 증착(PLD) 기술에 의해, 또는 이온 주입이나 레이저 클래딩(cladding) 또는 글레이징(glazing) 등과 같은 표면 처리를 통해 침착될 수 있다.
또한, 경질의 코팅은 고체 윤활을 일으키는 다른 상부 코팅층에 의해 더 강화될 수 있으며, 이로 인해 고체 윤활제층의 대향면으로의 전이(轉移)를 통해 케이지와 링 사이에 매우 매끄러운 경계면이 형성된다.
이러한 상부 코팅층은, 예컨대 구름 접촉의 건식 운전(dry running)이 가능한 용례에서 MoS2 또는 WS2일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 깊은 홈 볼 베어링을 참조로 더 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예인 깊은 홈 볼 베어링의 축방향 단면도.
개개의 궤도(4, 5)가 각각 마련된 외측링(2)과 내측링(3)을 구비하는 깊은 홈 볼 베어링(1)을 관통하는 축방향 단면이 도면에 도시되어 있다. 상기 궤도(4, 5)는 일련의 볼(6)과 구름 접촉한다. 이들 볼은 포켓(8)을 포함하는 케이지(7)에 의해 서로 일정 간격을 두고 떨어져 있다.
케이지(7)는 내측링(3)에 의해 지지된다. 케이지의 선회를 방지하기 위해, 내측링(3)은 그 표면 전체에 코팅(9)이 피복되어 있다. 따라서, 궤도(5)뿐만 아니라, 궤도(5)에 접하는 랜드(10, 11)와 내측링(3)의 외부면의 나머지는 코팅되어 있다.
내측링(3)의 외부면을 모두 코팅하면 적절하고 박리되지 않는 궤도의 표면이 획득될 뿐만 아니라, 케이지를 선회 운동 없이 적절하게 안내할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (10)

  1. 궤도(4, 5)가 각각 마련된 내측링(3) 및 외측링(2)과, 궤도(4, 5)와 구름 접촉하고 케이지(7)에 의해 서로 일정 간격을 두고 떨어져 있는 일련의 구름 요소(6)를 포함하며, 상기 링 중 적어도 하나는 각 궤도(5)의 양측에 있는 랜드 영역(10, 11)을 구비하고, 상기 케이지(7)는 상기 링(2, 3)의 랜드 영역(10, 11)과 맞물리며, 적어도 하나의 링(3)은 상기 랜드 영역(10, 11)을 비롯한 표면 전체에 마모 및 마찰 저감 탄성 코팅(9)으로 피복되어 있는 구름 요소 베어링(1)에 있어서,
    상기 코팅(9)은 강철 모재 상에 형성되는 경질 재료의 지지 코팅과, 상기 지지 코팅 상에 형성되는 MoS2 또는 WS2 코팅층으로 이루어진 2개의 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 구름 요소 베어링.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코팅(9)의 두께는 구름 요소의 구름 운동에서 기인하는 전단 응력이 가장 큰 궤도(4, 5) 바로 아래의 깊이보다 작은 것인 구름 요소 베어링.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 코팅은 다이아몬드형 탄소 코팅을 포함하는 것인 구름 요소 베어링.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 코팅은 다이아몬드형 탄소 함유 금속을 포함하는 것인 구름 요소 베어링.
  5. 제4항에 있어서, 상기 지지 코팅은 금속층과 다이아몬드형 탄소층을 교대로 배치한 것을 포함하는 것인 구름 요소 베어링.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 코팅은 질화붕소, 질화하프늄, 질화니오븀 또는 질화탄소를 포함하는 것인 구름 요소 베어링.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 코팅은 산화붕소를 포함하는 것인 구름 요소 베어링.
  8. 삭제
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코팅(9)의 최대 두께는 2 ㎛인 것인 구름 요소 베어링.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코팅(9)의 최대 두께는 1 ㎛인 것인 구름 요소 베어링.
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