KR100685252B1 - 구름 베어링 - Google Patents

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Abstract

외륜과 내륜 사이의 환상 공간에 배치되는 케이지와, 상기 케이지에 유지되는 복수개의 구름 요소와, 상기 케이지에 설치되는 고체 윤활제를 포함하는 구름 베어링으로서, 케이지는 원주 방향으로 복수의 구름 요소 수납용 포켓을 가지며, 또한 원주 방향으로 구름 요소 수납용 포켓 사이에 오목부를 가지고 있고, 상기 구름 요소는 상기 구름 요소 수납용 포켓에 각각 수납되어 있다. 고체 윤활제는 구름 요소 궤도면과 미끄럼 접촉하도록 상기 오목부에 장착되어 있다.

Description

구름 베어링{ROLLING BEARING}
본 발명은 구름 베어링에 관한 것이다.
고온ㆍ고압 하에서 사용되는 구름 베어링에서는, 그리스 등과 같은 윤활제가 구름 요소의 궤도면에 유지될 수 없다. 이 때문에, 구름 요소를 유지하는 케이지 그 자체를 윤활제로 형성하는 경우가 있다. 이러한 윤활제로서는, 예컨대 취약하지만 윤활성이 우수한 그라파이트가 이용된다. 이러한 구름 베어링에서는, 구름 요소가 내ㆍ외륜의 궤도면에 대하여 미끄러져 진행 지연(lead-lag)이 발생하고, 케이지에 압축력이나 인장력이 작용하는 경우가 있다. 이러한 경우, 케이지는 그라파이트 등의 취약한 윤활제로 형성되어 있기 때문에, 케이지의 수명이 짧아질 우려가 있다. 상기 케이지 대신에 그라파이트 등의 윤활제로 형성한 스페이서를 이용하는 경우가 있다. 이 경우도 전술한 바와 같이 케이지의 수명이 짧아질 우려가 있다.
본 발명의 구름 베어링은, 직경 방향 내외측에 배치된 한 쌍의 궤도륜과, 상기 양 궤도륜 사이의 환상 공간에 배치되는 케이지와, 상기 케이지에 의해 유지되는 복수개의 구름 요소와, 상기 케이지에 마련되는 고체 윤활제를 포함하며, 상기 케이지는 원주 방향으로 복수의 구름 요소 수납용 포켓을 갖는 동시에, 원주 방향으로 구름 요소 수납용 포켓 사이에 오목부를 갖고 있고, 상기 구름 요소는 각각의 구름 요소 수납용 포켓에 수납되어 있고, 상기 고체 윤활제는 구름 요소 궤도면에 미끄럼 접촉하도록 상기 오목부에 장착되어 있다.
상기 구성에 있어서, 고체 윤활제는 케이지의 걸림용 오목부에 부착되어 있기 때문에, 케이지가 축선을 중심으로 회전함에 따라 고체 윤활제가 축선을 중심으로 공전하고, 고체 윤활제가 궤도면과 미끄럼 접촉하여 윤활한다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 고체 윤활제는 한쪽 궤도륜의 궤도면에 미끄럼 접촉하는 제1 윤활부와, 상기 한쪽 궤도륜의 견부의 안내면에 미끄럼 접촉하는 제2 윤활부를 갖고 있다. 이 실시 형태에 따르면, 케이지가 축선을 중심으로 회전하면, 고체 윤활제는 케이지의 걸림용 오목부에 부착된 상태로 이동하고, 고체 윤활제의 제1 윤활부가 궤도륜의 궤도면에 미끄럼 접촉하여 이 궤도면을 윤활하며, 제2 윤활부가 궤도륜의 견부의 안내면에 미끄럼 접촉하여 이 안내면을 윤활한다.
본 발명의 보다 바람직한 실시 형태에 있어서, 고체 윤활제가 케이지에 대하여 둘레 방향으로 약간 이동할 수 있도록 오목부에 부착되어 있다. 이 실시 형태에 따르면, 케이지가 회전을 시작하면, 고체 윤활제는 케이지보다 약간 늦게 축선을 중심으로 공전하여, 궤도면, 혹은 궤도륜의 견부의 안내면을 윤활한다. 구름 요소의 진행 지연이 발생하더라도, 고체 윤활제에 압축력이 작용하지 않아, 고체 윤활제의 파괴가 방지된다.
본 발명의 보다 바람직한 실시 형태에 있어서, 고체 윤활제는 구름 요소와 미끄럼 접촉할 수 있도록 오목부에 부착되어 있다. 이 실시 형태에 따르면, 케이지가 회전을 시작하면, 고체 윤활제는 케이지보다 약간 늦게 축선을 중심으로 공전하고, 궤도면, 혹은 궤도륜의 견부의 안내면 및 구름 요소의 구름면(rolling surface)을 윤활한다. 그리고 구름 요소의 진행 지연이 발생하더라도, 고체 윤활제에 압축력이 작용하지 않고, 고체 윤활제의 파괴가 방지된다.
본 발명의 보다 바람직한 실시 형태로서, 케이지가 축선을 중심으로 회전함에 따라 고체 윤활제를 직경 방향으로 누르는 경사면이 오목부에 마련되어 있다. 이 실시 형태에 따르면, 고체 윤활제가 사용될 수록 그 고체 윤활제의 직경 방향의 높이가 줄어든 경우에, 케이지가 회전함에 따라 고체 윤활제가 경사면에 의해 직경 방향으로 눌려지고, 고체 윤활제가 궤도면, 혹은 궤도륜의 견부의 안내면 및 구름 요소의 구름면을 윤활한다.
이러한 경우, 상기 궤도륜 중 직경 방향 외측에 배치되는 궤도륜은 단순히 환상으로 형성된 부재에 한정되지 않고, 하우징 등의 부재도 포함한다. 마찬가지로, 직경 방향 내측에 배치되는 궤도륜도 마찬가지로 환상으로 형성된 부재에 한정되지 않고, 중실 축체(axial body) 등도 포함하는 것이다.
도 1은 본 발명의 가장 양호한 실시 형태에 따른 구름 베어링 전체의 정면도이고,
도 2는 구름 베어링의 부분 확대도이며,
도 3은 도 1에서의 X-X선을 따라 취한 구름 베어링의 확대 단면도이고.
도 4는 도 1에서의 Y-Y선을 따라 취한 구름 베어링의 확대 단면도이며,
도 5는 일부를 파단하여 도시한 구름 베어링의 확대 사시도이고,
도 6은 구름 베어링의 고체 윤활제의 확대 사시도이며,
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 구름 베어링 전체의 정면도이고,
도 8은 구름 베어링의 부분 확대도이며,
도 9는 도 7에서의 Z-Z선을 따라 취한 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 가장 양호한 실시 형태에 관한 것이다. 이하, 본 발명의 가장 양호한 실시 형태에 따른 구름 베어링을 설명한다. 이들 도면에 있어서, 도면 부호 1은 구름 베어링을 나타낸다. 이 구름 베어링(1)은 레이디얼 롤러 베어링(원통 롤러 베어링)의 구성을 갖고 있고, 예컨대 공작 기계 등에 이용된다. 구름 베어링(1)은 직경 방향으로 외측에 배치되는 한쪽 궤도륜으로서의 외륜(2)과, 이 외륜(2)에 대하여 직경 방향으로 내측에 배치되는 다른 쪽 궤도륜으로서의 내륜(4)을 구비한다. 이 외륜(2)과 내륜(4)은 이들의 대향면이 환상 공간(3)을 사이에 두고 직경 방향으로 서로 대향하고 있는 상태로 배치된다. 구름 베어링(1)은 추가로 환상 공간(3)에 배치되는 케이지(5)와, 이 케이지(5)에서 원주 방향으로 등간격으로 배치된 위치에 형성되어 있는 구름 요소 수납용 포켓(6)에 수납되는 원통 롤러(7)를 갖는다. 구름 베어링(1)은 외륜 안내형으로서, 내륜(4)은 회전하지 않으며, 외륜(2)은 축선(8)을 중심으로 자유롭게 회전하고, 그리고 케이 지(5)의 외주면은 외륜(2)의 내주면을 따라 안내된다.
외륜(2)에는, 그 내주측에 원통 롤러(7)의 외륜 궤도면(9)을 형성하는 홈부(10)와, 이 홈부(10)의 축선 방향(8)으로 양측에서 원통 롤러(7)를 축선 방향(8)으로 유지하기 위한 칼라 부분(11: 견부)이 마련되어 있다. 내륜(4)에는 내주면의 축선 방향(8)으로 양측에 조립용 경사면(12)이 형성되어 있다. 이 경사면(12) 사이가 원통 롤러(7)의 내륜 궤도면(14)으로 되어 있다.
전술한 외륜(2) 및 내륜(4)은 고속도 공구강 등의 베어링강(예컨대, SKH4가 이용됨)으로 형성되고, 고온 하에서도 견딜 수 있도록, 예컨대 TiN에 의해 티탄 코팅되어 있다. 원통 롤러(7)는 세라믹스로 형성되어 있다. 이 세라믹스는 질화규소(Si3N4)를 주성분으로 하여 적절한 소결 보조 성분을 첨가한 것이 이용된다. 이 소결 보조 성분으로서는, 산화이트륨(Y2O3) 및 알루미나(Al2N3) 이외에 질화알루미늄(AlN), 산화티탄(TiO2), 스피넬(MgAl2O4) 등이 이용된다.
케이지(5)는 축선 방향(8)으로 한쪽에서 원통 롤러(7)를 유지하는 제1 롤러 유지면부(15) 및 포켓(6)을 갖는 유지부(16)를 일체로 형성한 환상부(17)와, 축선 방향(8)으로 다른 쪽에서 원통 롤러(7)를 유지하는 제2 롤러 유지면부(18)와, 환상부(17)와 제2 롤러 유지면부(18)를 일체화하기 위한 복수개의 리벳(19)으로 구성되어 있다. 양 롤러 유지면부(15, 18)를 리벳(19)이 관통한 상태로 그 양단부를 코킹함으로써 환상부(17)와 제2 롤러 유지면부(18)가 일체화되어 있다. 이러한 케이지(5)는 스테인레스 베어링강 또는 탄소강으로 형성되고, 예컨대, 강종 SUS304, SUS316, SUS630, S25C가 이용된다. 케이지(5) 표면에는 전술한 TiN에 의한 코팅을 행하여도 좋다.
케이지(5)가 축선을 중심으로 회전함에 따라, 외륜 궤도면(9), 내륜 궤도면(14) 및 칼라 부분(11)을 윤활하기 위한 복수개의 고체 윤활제(20)가 마련되어 있다. 고체 윤활제(20)는 고체 형상의 것으로, 양 유지면부(15, 18)의 외주부에 형성된 걸림용 오목부(21)에 걸쳐져 부착되어 있다. 걸림용 오목부(21)는 양 롤러 유지면부(15, 18)에서 원주 방향으로 등간격으로 배치된 위치에 형성되어 있다. 이들 걸림용 오목부(21)는 케이지(5)에서의 포켓(6) 사이에, 다시 말해 케이지(5)에서의 롤러 사이의 위치에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 걸림용 오목부(21)는 저면(22)과, 이 저면(22)에서의 원주 방향으로 양측에서부터 직경 방향 외측을 향해 넓어지도록 경사진 한 쌍의 경사면(13)을 갖는다.
고체 윤활제(20)는 외륜(2)의 홈부(10)에 착탈 가능하게 끼워 맞춰지는 제1 윤활부(23)와, 제1 윤활부(23)의 축선 방향(8) 양측으로 팽창하여 걸림용 오목부(21)에 헐겁게 끼워지는 제2 윤활부(24)로 일체적으로 형성되어 있다. 고체 윤활제(20)는 그라파이트로 형성되어 있다. 대안적으로, 고체 윤활제(20)는 이황화 텅스텐, 이황화 몰리브덴 등의 층상 물질, 금, 은, 납 등의 연질 금속재, PTFE나 폴리이미드 등의 고분자 수지재로 형성되어 있다.
제1 윤활부(23)의 외주면(230)은 외륜 궤도면(9)과 같은 곡율로 형성되는 동시에, 외륜(2)이 회전함에 따라 외륜 궤도면(9)에 미끄럼 접촉한다. 제1 윤활부(23)의 측면(231)은 외륜(2)이 회전함에 따라 홈부(10)의 양 벽면에 미끄럼 접촉한다. 제2 윤활부(24)의 외주면(240)은 칼라 부분(11)의 내주면과 같은 곡율로 형성되어 있고, 외륜(2)이 회전함에 따라 칼라 부분(11)의 내주면에 미끄럼 접촉한다. 고체 윤활제(20)[제1 윤활부(23), 제2 윤활부(24)]의 배면(200)은 외륜(2)의 회전시에 그 고체 윤활제(20)의 회전 방향 하류측에서의 원통 롤러(7)의 구름면에 미끄럼 접촉한다. 제1 윤활부(23)의 직경 방향 높이는 외륜 궤도면(9)으로부터 환상부(17)의 외주면까지의 거리와 거의 같다. 제1 윤활부(23)의 축선 방향(8)으로의 폭은 홈부(10)의 양 벽면간의 거리와 거의 같다. 제2 윤활부(24)의 직경 방향 높이는 걸림용 오목부(21)의 저면(22)으로부터 외륜(2)에서의 칼라 부분(11)의 내주면까지의 거리와 거의 같다. 고체 윤활제(20) 전체의 축선 방향(8)의 폭은 케이지(5)의 폭보다 약간 작다. 걸림용 오목부(21)의 경사면(13) 및 원통 롤러(7)와, 이 경사면(13)에 대향하는 고체 윤활제(20)의 배면(200) 사이에는 작은 간극(25)이 마련되어 있다.
전술한 구성을 갖는 구름 베어링(1)의 조립은 다음 순서에 따른다. ① 외륜(2)의 외륜 궤도면(9), 홈부(10)의 양 벽면 및 칼라 부분(11)의 내주면[케이지(5)의 안내면]에 그라파이트를 문질러 입힌다. ② 홈부(10)에 고체 윤활제(20)를 복수개 끼워 넣어 원주 방향으로 등간격으로 배치된 미리 정해진 위치에 유지한다. ③ 원통 롤러(7)의 양측 단부면에 그라파이트를 문질러 입히고, 고체 윤활제(20) 사이에 원통 롤러(7)를 장착하여 이들을 유지한다. ④ 포켓(6)이 원통 롤러(7)의 위치와 정렬되고, 또한 걸림용 오목부(21)가 고체 윤활제(20)에 위치 맞춤 되도록 환상부(17)를 축선 방향(8)으로 한쪽에서 장착한다. ⑤ 걸림용 오 목부(21)가 고체 윤활제(20)에 위치 맞춤 되도록 축선 방향(8)으로 다른 쪽에서 제2 롤러 유지면부(18)를 장착한다. ⑥ 환상부(17) 및 제2 롤러 유지면부(18)에 리벳(19)을 복수개 삽입하고, 이들의 양단부를 코킹한다. ⑦ 내륜(4)의 내륜 궤도면(14)에 그라파이트를 문질러 입힌 후, 내륜(4)을 조립한다. 이상의 공정으로 구름 베어링(1)을 조립한다.
구름 베어링(1)에 있어서, 외륜(2)이 축선(8)을 중심으로 회전하면, 원통 롤러(7)가 구름에 따라 케이지(5)가 축선(8)을 중심으로 회전한다. 따라서, 각 고체 윤활제(20)가 축선(8)을 중심으로 공전한다. 이 때, 각 고체 윤활제(20)에서의 제1 윤활부(23)의 외주면(230)은 외륜 궤도면(9)에 미끄럼 접촉 내지 슬라이드하여 이 외륜 궤도면(9)을 윤활한다. 또한, 제1 윤활부(23)의 측면(231)은 홈부(10)의 양 벽면에 미끄럼 접촉하여 이 홈부(10)를 윤활한다. 제2 윤활부(24)의 외주면(240)은 케이지(5)의 안내면에 해당하는 칼라 부분(11)의 내주면에 미끄럼 접촉하여 이 칼라 부분(11)의 내주면을 윤활한다.
이 때, 걸림용 오목부(21)의 경사면(13)과 이 경사면(13)에 대향하는 고체 윤활제(20)의 배면(200) 사이에는 약간의 간극(25)이 형성됨으로써, 고체 윤활제(20)는 케이지(5)의 회전에 대하여 간극(25)정도 만큼 지연되어 공전 운동을 시작하게 된다. 따라서, 고체 윤활제(20)의 배면(200)은 그 고체 윤활제(20)의 회전 방향 하류측에서의 원통 롤러(7)의 구름면(전방면)에 미끄럼 접촉하여 이 원통 롤러(7)의 구름면을 윤활한다. 고체 윤활제(20)의 제1 윤활부(23)가 외륜 궤도면(9)을 윤활하고, 고체 윤활제(20)의 배면(200)이 원통 롤러(7)의 궤도면을 윤활하면, 내륜 궤도면(14)이 윤활된다.
외륜(2)이 축선(8)을 중심으로 회전함 따라 복수의 원통 롤러(7) 중 일부에 진행 지연이 발생한 경우, 그 원통 롤러(7)가 케이지(5)의 포켓(6) 둘레벽에 접촉하게 되어, 특히 인접하는 원통 롤러(7)에 대해 케이지(5)가 둘레 방향의 압축력을 받는 경우가 있다.
그러나, 전술한 바와 같이 걸림용 오목부(21)의 경사면(13)과 이 경사면(13)에 대향하는 고체 윤활제(20)의 배면(200) 사이에 작은 간극(25)이 마련되기 때문에, 고체 윤활제(20)에 그러한 압축력이 작용하는 일이 없다. 따라서, 원통 롤러(7)의 일부에 진행 지연이 발생하더라도, 그러한 진행 지연으로 인해 고체 윤활제(20)가 파괴되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 고체 윤활제(20)가 축선(8)을 중심으로 공전하여 홈부(10)의 양 벽면 및 칼라 부분(11)의 내주면과 미끄럼 접촉함으로써 이들을 윤활하면, 고체 윤활제(20)의 직경 방향 높이가 점차 줄어든다. 그러나, 걸림용 오목부(21)에는 경사면(13)이 형성되어 있기 때문에, 케이지(5)가 축선(8)을 중심으로 회전함에 따라 고체 윤활제(20)가 상기 경사면(13)에 의해 직경 방향 외측으로 눌려진다. 이에 따라, 사용할 수록 고체 윤활제(20)의 직경 방향 높이가 줄어드는 경우에도, 케이지(5)가 축선(8)을 중심으로 회전함에 따라, 고체 윤활제(20)가 홈부(10)의 양 벽면 및 칼라 부분(11)의 내주면과 미끄럼 접촉하여 이들을 윤활하는 작용을 유지할 수 있다.
보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 구름 베어링(1)으로서, 형식 번호 NU206(내경 30 ㎜, 외경 62 ㎜, 폭 16 ㎜)에 해당하는 구름 베어링을, 사용 온도 550℃, 레이디얼 하중: 1.2 ton, 회전수: 300 rpm의 사용 환경 하의 공작 기계에 적용한 경우, 8시간을 넘어도 원통 롤러(7) 및 고체 윤활제(20)가 파괴되지 않고, 사용에 견뎠다.
전술한 구성에 따르면, 케이지(5)에서의 걸림용 오목부(21)의 경사면(13)과, 이 경사면(13)에 대향하는 고체 윤활제(20)의 배면(200; 대향면) 사이에 간극(25)이 마련되어 있다. 그리고, 원통 롤러(7)의 진행 지연에 의해 야기된 압축력은 케이지(5)에 의해 지지되기 때문에, 압축력이 고체 윤활제(20)에 작용하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 원통 롤러(7)의 진행 지연으로 인해 고체 윤활제(20)가 파괴되는 것을 방지하고, 필요한 면을 윤활할 수 있다.
더욱이, 케이지(5)의 걸림용 오목부(21)에는 경사면(13)이 형성되어 있기 때문에, 사용할 수록 고체 윤활제(20)의 직경 방향 높이가 줄어든 경우라도, 케이지(5)가 축선(8)을 중심으로 회전하면, 상기 경사면(13)에 의해 고체 윤활제(20)가 직경 방향 외측으로 눌려진다. 따라서, 고체 윤활제(20)가 홈부(10)의 양 벽면 및 칼라 부분(11)의 내주면과 미끄럼 접촉하여 이들을 윤활하는 작용을 혹독한 사용 환경 하에 있어서도 장기간(장시간)에 걸쳐 유지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 대해서 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 이 실시 형태의 구름 베어링은 내륜 안내형이다. 도 7은 구름 베어링 전체의 정면도이고, 도 8은 구름 베어링의 부분 확대 정면도이며, 도 9는 도 7에서의 Z-Z선을 따라 취한 확대 단면도이다. 이들 도면에 있어서, 도면 부호 30은 구름 베어링을 나타낸다. 이 구름 베어링(30)은 외륜(31)과, 이 외륜(31)의 내측에 환상 공간(32)을 두고 배치되는 내륜(33)과, 환상 공간(32)내에 배치되는 케이지(34)와, 이 케이지(34)에서 원주 방향으로 등간격으로 배치된 위치에 형성되어 있는 포켓(35)에 수납되는 원통 롤러(36)를 갖고 있다.
도시한 바와 같이, 외륜(31)은, 그 내주측에 원통 롤러(36)의 외륜 궤도면(37)이 형성되어 있다. 이 외륜 궤도면(37)의 축선(38) 방향 양측에 조립용 경사면(39)이 형성되어 있다.
내륜(33)의 외주면에는 원통 롤러(36)의 내륜 궤도면(41)을 형성하는 홈부(42)가 형성되고, 이 홈부(42)의 축선(38) 방향 양측에 원통 롤러(36)를 축선(38) 방향으로 유지하기 위한 칼라 부분(43)이 형성되어 있다.
케이지(34)의 구성은 상기 실시 형태와 동일하다. 즉, 제1 롤러 유지면부(44) 및 포켓(35)을 갖는 유지부(45)를 일체로 형성한 환상부(46)와, 제2 롤러 유지면부(47)와, 복수개의 리벳(48)으로 구성되어 있다. 또, 리벳(48)의 위치는 제1 실시 형태에 비하여 직경 방향 외측에 위치하고 있다.
케이지(34)가 축선(38)을 중심으로 회전함에 따라 내륜 궤도면(41), 외륜 궤도면(37) 및 칼라 부분(43)을 윤활하기 위한 복수개의 고체 윤활제(49)가 설치되어 있다. 이들 고체 윤활제(49)는 각각 케이지(34)의 양 유지면부(44, 47)의 내주부에 형성된 복수개의 걸림용 오목부(50)에 부착되어 있다. 걸림용 오목부(50)는 양 롤러 유지면부(44, 47)에 있어서의 포켓(35) 사이, 다시 말해 케이지(34)에 있어서의 롤러 사이에 해당하는 위치에 배치되어 있다. 양 유지면부(44, 47)의 걸림용 오목부(50)는 직경 방향 외측의 저면(51)과, 이 저면(51)의 원주 방향 양측에서부터 직경 방향 내측을 향해 넓어지도록 경사진 경사면(40)을 각각 가지며, 정면에서 보아 거의 사다리꼴로 형성되어 있다.
고체 윤활제(49)는 내륜(33)의 홈부(42)에 착탈 가능하게 끼워 맞춰지는 제1 윤활부(52)와, 제1 윤활부(52)의 축선(38) 방향 양측으로 팽창하여 걸림용 오목부(50)에 헐겁게 끼워지는 제2 윤활부(53)로 일체적으로 형성되어 있다.
제1 윤활부(52)에는 내륜(33)이 회전함에 따라 내륜 궤도면(41)에 미끄럼 접촉하고 내륜 궤도면(41)과 같은 곡율을 갖는 내주면(520)이 형성되어 있다. 제1 윤활부(52)에는 내륜(33)이 회전함에 따라 홈부(42)의 양 벽면에 미끄럼 접촉하는 측면(521)이 형성되어 있다. 제2 윤활부(53)에는 칼라 부분(43)의 외주면과 같은 곡율로 형성되어, 내륜(33)이 회전함에 따라 칼라 부분(43)의 외주면에 미끄럼 접촉하는 내주면(530)이 형성되어 있다. 고체 윤활제(49)[제1 윤활부(52), 제2 윤활부(53)]에는, 내륜(33)의 회전시에, 그 고체 윤활제(49)의 회전 방향 하류측에서의 원통 롤러(36)의 구름면에 미끄럼 접촉하는 배면(490)이 형성되어 있다.
제1 윤활부(52)의 직경 방향 높이는 내륜 궤도면(41)으로부터 환상부(46)의 내주면까지의 거리와 거의 같은 거리로 형성되어 있다. 제1 윤활부(52)의 축선(38) 방향 폭은 홈부(42)의 양 벽면간의 거리와 거의 같은 폭으로 형성되어 있다.
제2 윤활부(53)의 직경 방향의 높이는 걸림용 오목부(50)의 저면(51)으로부터 칼라 부분(43)의 외주면까지의 거리와 거의 같게 형성되어 있다. 걸림용 오목 부(50)의 경사면(40)과, 이 경사면(40)에 대향하는 고체 윤활제(49)의 배면(490) 사이에는 작은 간극(54)이 마련되어 있다. 이러한 경우, 고체 윤활제(49) 전체의 축선(38) 방향의 폭은 케이지(34)의 폭보다 약간 작게 설정되어 있다. 또한, 외륜(31), 내륜(33), 케이지(34) 및 고체 윤활제(49)는 각각 상기 제1 실시 형태와 동일한 재료로 형성되어 있다.
다음에, 전술한 구성의 구름 베어링(30)의 조립 순서를 설명한다. ① 내륜(33)의 내륜 궤도면(41), 홈부(42)의 양 벽면 및 칼라 부분(43)의 외주면[케이지(34)의 안내면]에 그라파이트를 문질러 입힌다. ② 홈부(42)에 고체 윤활제(49)를 복수개 끼워 넣어, 이들을 원주 방향으로 등간격으로 배치된 미리 정해진 위치로 유지한다. ③ 원통 롤러(36)의 양측 단부면에 그라파이트를 문질러 입히고, 고체 윤활제(49) 사이에 원통 롤러(36)를 장착하여 이들을 유지한다. ④ 포켓(35)이 원통 롤러(36)와 정렬되고, 또한 걸림용 오목부(50)가 고체 윤활제(49)에 위치 맞춤 되도록 환상부(46)를 축선(38) 방향 한쪽에서 장착한다. ⑤ 걸림용 오목부(50)가 고체 윤활제(49)에 위치 맞춤 되도록 축선(38) 방향 다른 쪽에서 제2 롤러 유지면부(47)를 장착한다. ⑥ 환상부(46) 및 제2 롤러 유지면부(47)에 리벳(48)을 복수개 삽입하여 이들의 양단부를 코킹한다. ⑦ 외륜(31)의 외륜 궤도면(37)에 그라파이트를 문질러 입힌 후, 외륜(31)을 조립한다. 이상의 공정으로 구름 베어링(30)을 조립한다.
전술한 구성을 갖는 구름 베어링(30)에 있어서, 내륜(33)이 축선(38)을 중심으로 회전하면, 원통 롤러(36)가 구름에 따라 케이지(34)가 축선(38)을 중심으로 회전한다. 이것에 따라 고체 윤활제(49)가 축선(38)을 중심으로 공전한다. 이 때, 제1 윤활부(52)의 내주면(520)은 내륜 궤도면(41)과 미끄럼 접촉하여 이 내륜 궤도면(41)을 윤활한다. 또한, 제1 윤활부(52)의 측면(521)은 홈부(42)의 양 벽면과 미끄럼 접촉하여 이 홈부(42)를 윤활한다.
또한, 제2 윤활부(53)의 내주면(530)은 케이지(34)의 안내면에 해당하는 칼라 부분(43)의 외주면과 미끄럼 접촉하여 이 칼라 부분(43)의 외주면을 윤활한다. 이 때, 걸림용 오목부(50)의 경사면(40)과 이 경사면(40)에 대향하는 고체 윤활제(49)의 배면(490) 사이에는 약간의 간극(54)이 형성되기 때문에, 고체 윤활제(49)는 케이지(34)의 회전에 대하여 간극(54)정도 만큼 지연되어 공전 운동을 시작하게 된다. 따라서, 고체 윤활제(49)의 배면(490)은 그 고체 윤활제(49)의 회전 방향 하류측에서의 원통 롤러(36)의 구름면과 미끄럼 접촉하여 이 원통 롤러(36)의 구름면을 윤활한다. 또, 고체 윤활제(49)가 원통 롤러(36)의 구름면을 윤활하면, 외륜 궤도면(37)이 윤활된다.
내륜(33)이 축선(38)을 중심으로 회전함에 따라 복수의 원통 롤러(36) 중 일부에 진행 지연이 발생한 경우, 그 원통 롤러(36)가 케이지(34)에서 포켓(35)의 둘레벽과 접촉하게 되어, 특히 인접하는 원통 롤러(36)에 대해 케이지(34)가 둘레 방향으로 압축력을 받는 경우가 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 걸림용 오목부(50)의 경사면(40)과 이 경사면(40)에 대향하는 고체 윤활제(49)의 배면(490) 사이에는 약간의 간극(54)이 마련되어 있기 때문에, 고체 윤활제(49)에 그러한 압축력이 작용하는 일이 없다. 따라서, 원통 롤러(36) 중 일부에 진행 지연이 발생하더라도, 그러한 진행 지연으로 인해 고체 윤활제(49)가 파괴되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 고체 윤활제(49)가 축선(38)을 중심으로 공전하여 홈부(42)의 양 벽면 및 칼라 부분(43)의 내주면과 미끄럼 접촉함으로써 이들을 윤활하면, 고체 윤활제(49)의 직경 방향 높이가 점차 줄어든다. 그러나, 걸림용 오목부(50)에는 경사면(40)이 형성되어 있기 때문에, 케이지(34)가 축선(38)을 중심으로 회전하면, 이 경사면(40)에 의해 고체 윤활제(49)가 직경 방향 내측으로 눌려진다. 이에 따라, 사용할 수록 고체 윤활제(49)의 직경 방향 높이가 줄어든 경우에도, 케이지(34)가 축선(38)을 중심으로 회전함에 따라 고체 윤활제(49)가 홈부(42)의 양 벽면 및 칼라 부분(43)의 내주면과 미끄럼 접촉함으로써, 이들을 윤활하는 작용을 유지할 수 있다.
전술한 구름 베어링의 경우에, 케이지(34)의 걸림용 오목부(50)의 경사면(40)과 이 경사면(40)에 대향하는 고체 윤활제(49)의 배면(490)의 대향면 사이에 간극(54)이 마련되어 있다. 그리고, 원통 롤러(36)의 진행 지연으로 인해 야기되는 압축력은 케이지(34)에 의해 지지되기 때문에, 압축력이 고체 윤활제(49)에 작용하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 원통 롤러(36)의 진행 지연으로 인해 고체 윤활제(49)가 파괴되는 것을 방지하고, 필요한 면을 윤활할 수 있다.
더욱이, 케이지(34)의 걸림용 오목부(50)에는 경사면(40)이 형성되어 있기 때문에, 사용할 수록 고체 윤활제(49)의 직경 방향 높이가 줄어든 경우라도, 케이지(34)가 축선(38)을 중심으로 회전함에 따라 상기 경사면(40)에 의해 고체 윤활제(49)가 직경 방향 내측으로 눌려진다. 따라서, 고체 윤활제(49)는 홈부(42) 의 양 벽면 및 칼라 부분의 내주면과 미끄럼 접촉하여 이들을 윤활하는 작용을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다.
이러한 경우, 본 발명은 구름 요소로서 원통 롤러에 한정되는 것이 아니라, 볼을 이용한 구름 베어링에도 적용할 수 있다. 이 경우, 전술한 바와 같은 방식으로, 볼을 위한 케이지에 있어서의 포켓 사이의 직경 방향 외측부 혹은 직경 방향 내측부에 걸림용 오목부를 형성하고, 이 걸림용 오목부에 고체 윤활제를 둘레 방향으로 약간 이동할 수 있도록 장착하여 볼 궤도면을 윤활한다. 이 경우도, 케이지가 볼의 진행 지연에 따른 압축력을 지지하기 때문에, 장기간에 걸쳐 고체 윤활제를 파손하지 않고 사용할 수 있으며, 궤도면을 윤활할 수 있다.
본 발명의 고체 윤활제는 외륜 궤도면 혹은 내륜 궤도면, 홈부의 양 벽면, 그리고 칼라 부분에 있어서의 케이지의 안내면 중 적어도 외륜 궤도면 혹은 내륜 궤도면을 윤활할 수 있는 고체 윤활제이어도 좋다. 이 경우도, 고체 윤활제는 케이지의 직경 방향 외측부 혹은 직경 방향 내측부에 형성한 오목부에 장착하여, 케이지가 회전함에 따라 외륜 궤도면 혹은 내륜 궤도면을 윤활하도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 고온ㆍ고압 하에서 사용되는 구름 베어링에 적용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 직경 방향으로 내외측에 배치되는 한 쌍의 궤도륜과,
    상기 양 궤도륜 사이의 환상 공간에 배치되는 케이지와,
    상기 케이지에 유지되는 복수개의 구름 요소와,
    상기 케이지에 마련되는 고체 윤활제
    를 포함하고, 상기 케이지는 원주 방향으로 복수의 구름 요소 수납용 포켓을 가지며, 또한 원주 방향으로 구름 요소 수납용 포켓 사이에 오목부를 갖고 있고,
    상기 구름 요소는 상기 구름 요소 수납용 포켓에 각각 수납되며,
    상기 고체 윤활제는 구름 요소 궤도면에 미끄럼 접촉하도록 상기 오목부에 부착되어 있으며,
    상기 케이지가 축선을 중심으로 회전함에 따라 상기 고체 윤활제를 직경 방향으로 누르는 경사면이 상기 오목부에 마련되어 있는 것인 구름 베어링.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고체 윤활제는 한쪽 궤도륜의 궤도면과 미끄럼 접촉하는 제1 윤활부와, 상기 한쪽 궤도륜의 견부에서의 안내면과 미끄럼 접촉하는 제2 윤활부를 갖고 있는 것인 구름 베어링.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고체 윤활제는 상기 케이지에 대하여 둘레 방향으로 약간 이동할 수 있도록 상기 오목부에 부착되어 있는 것인 구름 베어링.
  4. 제3항에 있어서, 상기 고체 윤활제는 상기 구름 요소와 미끄럼 접촉할 수 있 도록 상기 오목부에 부착되어 있는 것인 구름 베어링.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고체 윤활제는 그라파이트로 형성되어 있는 것인 구름 베어링.
  7. 직경 방향 대향면 사이에 환상 공간을 갖는 상태로 직경 방향 내외측에 배치되는 한 쌍의 궤도륜과,
    상기 양 궤도륜 사이의 환상 공간에 배치되고 또한 원주 방향으로 복수의 구름 요소 수납용 포켓을 갖는 케이지와,
    상기 케이지의 상기 구름 요소 수납용 포켓에 각각 수납되는 복수개의 구름 요소와,
    상기 케이지에 마련되는 고체 윤활제
    를 포함하고, 상기 양 궤도륜 중 한쪽 궤도륜은 다른 쪽 궤도륜과의 대향면에 상기 구름 요소의 궤도면을 형성하는 홈부와, 이 홈부의 축선 방향 양측에 상기 구름 요소를 유지하기 위한 견부를 가지며,
    상기 케이지는 상기 구름 요소 수납용 포켓 사이에 오목부를 구비하고, 이 오목부는 저면과, 이 저면의 원주 방향 양측에서부터 직경 방향 외측을 향해 넓어지도록 경사진 한 쌍의 경사면을 가지며,
    상기 고체 윤활제에는 상기 한쪽 궤도륜의 홈부에 착탈 가능하게 끼워 맞춰지는 제1 윤활부와, 이 제1 윤활부에서의 축선 방향 양측으로 팽창하여 상기 오목부에 헐겁게 끼워지는 제2 윤활부가 마련되어 있고, 이들 양 윤활부 모두는 상기 한쪽 궤도륜의 회전 방향 하류측에 배면을 구비하며,
    상기 고체 윤활제는, 상기 오목부의 경사면에 대하여 상기 배면이 간극을 사이에 두고 대향한 상태로 상기 오목부에 장착되어 있는 것인 구름 베어링.
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