KR100730566B1 - 선형 운동 베어링 조립체를 위한 순환 구름 요소 카트리지 - Google Patents

Abstract

베어링 조립체는, 각각 부하 지지 부분, 복귀 부분 및 전회 부분을 가진 적어도 하나의 또한 바람직하게는 두 개의 볼 트랙, 및 복수개의 베어링 볼을 포함하고, 볼 트랙은 베어링 볼들의 안내되는 순환을 위해 형상화되어 있다. 베어링 조립체는 가동축을 수용하기 위해 그의 원위 단부에 통로를 가진 하우징 블록을 포함하고 있다. 이 통로는 트랙의 각 부하 지지 부분과 정렬된 긴 창을 포함하고, 이 창은 베어링 볼들의 일부가 통과 돌출하여 축을 지지할 수 있게 한다. 베어링 트랙들은, 하우징 블록의 종축선에 평행하게 또는 수직하게 배향될 수 있는, 또는 함께 경사진 V 형 구조를 형성하는 평면들을 결정한다.

Description

선형 운동 베어링 조립체를 위한 순환 구름 요소 카트리지{RECIRCULATIG ROLLING ELEMENT CARTRIDGE FOR LINEAR MOTION BEARING ASSEMBLY}

본 발명은 베어링 조립체, 보다 상세하게는 두 물체의 상호 운동과 관련된 마찰을 감소시키는 볼 트랙 베어링 조립체에 관한 것이다.

베어링 조립체는 종방향 또는 회전 운동에 수반하는 마찰을 감소시키기 위해 연장된 축, 레일 또는 스플라인과 같은 지지 부재를 따른 동작을 위한 캐리지 또는 블록을 지지하는 형의 것이다. 이들 베어링 조립체는 공개형일 수도 또는 폐쇄형일 수도 있다.

본 발명에 의해 또한 고려되는 베어링 조립체는 일반적으로 외부 하우징 및 그 외부 하우징 내에 삽입되도록 치수 정해진 블록을 포함한다. 그 블록은, 각각 베어링 볼을 수용하고 순환시키기 위한 적어도 하나의 루프 구조의 볼 트랙을 가진 복수개의 종방향 평면의 면을 결정한다. 볼 트랙은, 지지축으로부터의 부하를, 블록 또는 외부 하우징과 작동적으로 연결되어 있는 볼 리테이너와 같은 부하 지지구조에 용이하게 전달되게 하는 개방 부분을 포함하고 있다. 볼 트랙의 복귀 부분은 직선 운동 중 볼 트랙을 통해 베어링 볼들이 연속적으로 순환될 수 있게 한다. 블록은 볼 트랙들이 일체적으로 통합되어 있는 모노리스 요소로 형성된다. Henn의 미 국 특허 제 3,767,276 호를 보라. 그러나 이 구조는 복잡한 주물들이 요구되기 때문에 효율적으로 제조하기 어렵다. 상세하게는, 볼 트랙들은 주물 내에 통합되어 제조되지만 그 볼 트랙들은 베어링 볼들이 적당히 순환되도록 하기 위한 볼 트랙들의 정밀한 정합 및 허용오차를 위해 추가의 기계 가공을 필요로 한다.

축을 따른 종방향 이동을 위한 다중 트랙들을 가진 선형 운동 순환 베어링 조립체는 이 기술 분야에 있어 공지되어 있다. 예컨대 미국 특허 제 4,181,375 호, 4,293,166 호, 4,463,992 호 및 명칭이 "Compliant and Self-Aligning Ball Bearings for Linear Motion(직선 운동을 위한 순응적 및 자동-정합적 볼 베어링)" 미국 특허 제 3,545,826 호를 보라. 이들 베어링 조립체는, 축의 종축선에 대해 반경방향 평면들에 배열된 복수개의 트랙을 형성하는 하우징이 주 특징이다. 각 트랙은, 롤러 요소가 축과 접촉하는 부하-지지 통로 및 롤러 요소들을 부하-지지 통로에 순차적으로 순환 복귀시키기 위한 반경방향으로 격리되어 있는 복귀 통로를 갖고 있다. 전회부(轉回部)는 부하-지지 통로와 복귀 통로를 상호 연결시키기 위해 트랙들의 각 축 단부에 위치되어 있다. 이들 베어링 조립체, 특히 상기 특허 4,463,992에 표시된 조립체는 복수개의 볼 트랙이 형성되기 때문에 더욱 제조되기 어렵다.

복수개의 개별 축 안내는 부하 지지 통로에서 구름(rolling) 요소들을 안내 및 분리하기 위해 부하 지지 통로와 결합되어 공동으로 제공되어 있다. 이들 축 안내는 보통 축방향으로 연장된 별도 요소들의 형으로 되어 있고, 이들 요소는 베어링 조립체의 축 단부에 있는 단부 캡들 사이에 개별적으로 위치해 있다. 유사하게, 롤러 요소들을 부하 지지 트랙으로부터 복귀 트랙으로 안내하기 위해, 복수개의 개별 내부 안내가 전회부의 각 내부 축선에 위치될 수 있다. 양 축 안내는 보통 베어링 조립체 내에 개별적으로 또한 별도로 위치되어야 하는 내부 안내이다. 이 기술은 시간 소모적이고 비효율적이다.

축 안내 및 내부 안내를 조립하고 위치시키는 것과 관련된 문제에 추가하여, 전형적 개별 베어링 판을 사용하는 베어링 조립체는 그와 관련된 정합 및 위치화 문제를 갖기 쉽다. 이들 베어링 판은 부하 지지 트랙 위에 보통 종방향으로 위치되어 캐리지로부터 부하를 롤러 요소를 통해 축에 전달하는 역할을 한다. 이들 베어링 판이 적당히 또한 확실하게 위치되지 않으면, 베어링 조립체는 효율적으로 작동되지 않고 구름 요소들이 정체되고 및/또는 잘못 정합되게 할 수 있다.

그런 직선 베어링 조립체에 대한 이들 설계는 몇 가지 본질적 결함을 갖고 있다. 예컨대, 미국 특허 제 4,717,264 호의 베어링에 있어서는, 궤도면 레일은, 각각 궤도면 레일의 하측에 형성된, 부하 지지 표면 및 단일 복귀 표면을 갖는다. 이 구조는 레일 주위의 공간을 효율적으로 이용하지 못하고 주어진 표면적에 대해 최적 개수의 부하 지지 통로들을 설치하는 것을 방해한다. 또한 볼 전회 구조는 협소한 역전 호(급격한 U 턴)를 포함하여, 볼의 속도 발생 능력을 제한하고 볼 통로를 통한 볼의 이동이 정체되게 할 수 있다.

이들 베어링 조립체는 예컨대 자동차에서 랙 피니언 조향 장치와 사용될 수 있다. 이 조향 조립체는 보통 차량의 축선에 대해 횡으로 주행하는 랙 피니언 형으로 되어 있다. 피니언은 전형적으로, 랙 축과 하우징의 바닥 사이에 힘 전달이 있 도록, 랙에 대해 부하된다. 랙 피니언 조향 기어에서는 랙 바의 톱니들과 맞물려 있는 피니언이 조향 핸들-컬럼 조립체에 의해 회전될 때에 랙 바는 그의 축선을 따라 횡 이동한다. 보통, 피니언 회전 동안 랙 톱니들과 피니언 톱니들과의 소망되는 맞물림을 유지시키기 위해, 지지 요크가 랙 바를 피이언 쪽으로 편의(偏倚)시킨다. 지지 요크는 또한, 차륜, 현가 조향계 타이 로드를 거쳐 도로에서의 충돌이 랙 바에 전달되는 충격 부하에 대해서도 반응한다.

과거에는, 보통 공지의 양식으로 이용되는 저 마찰 재료의 이용을 통해, 이 반응을 야기하는 마찰을 감소시키려 시도들을 했다. 마찰은 성분 부품에 저마찰 표면 코팅을 도포함에 의해 감소될 수 있다. 마찰의 최소화는 양호한 조종감을 촉진시키는 안전 운전 조건을 달성하는데 있어 중요한 인자이다. 상세하게는, 동력 손실의 경우, 마찰 감소로 인해 운전자는 차량의 제어를 잃지 않고 차량을 조향(조종)할 수 있다. 베어링 볼을 이용하는 베어링 조립체는 조향 장치가 사용되는 곳에 특이 유리하게 이용될 수 있는데, 그 이유는 이 조립체는 부품들이 서로 상대적으로 원활하게 이동될 수 있게 하기 때문이다.

구름 요소(롤링 요소) 기술의 저가 응용에 있어 두 물체의 상호간 동작과 관련된 마찰을 감소시키도록 형상화된 적어도 하나의 구름 요소 트랙을 가진 베어링 조립체를 마련하는 것이 대단히 소망스럽다.

따라서 두 물체의 상호간 동작과 관련된 마찰을 감소시키기 위해 베어링 볼들의 순환을 촉진시키는 적어도 하나의 구름 요소 트랙을 가진 베어링 조립체를 제 공하는 것이 본 발명의 한 목적이다.

트랙 내 구름 요소들의 양을 최적화하기 위해 부하 베어링 및 복귀 통로들이 효율적으로 배열된 구름 요소 트랙들을 포함하고 있는 베어링 조립체를 제공하는 것이 본 발명의 추가 목적이다.

용이하고 효율적으로 제작되고 조립되는 베어링 조립체를 제공하는 것이 본 발명의 다른 목적이다.

이들 및 기타 대단히 바람직한 목적들은, 구름 요소 기술의 저가 응용에 있어 두 물체의 상호간 동작과 관련된 마찰을 감소시키기 위해 배치된 베어링 볼들의 순환을 촉진시키는 구름 요소 트랙들을 가진 베어링 조립체에서, 본 발명에 의해 달성된다.

본 발명의 목적 및 이점들은 부분적으로는 여기에 밝혀져 있고, 부분적으로는 이 명세서로부터 용이하게 알 수 있거나, 또는 계기 장치들 및 첨부된 청구 범위에 명시된 조합들에 의해 실현되고 달성될 수 있는 본 발명의 실시에 의해 학습될 수 있을 것이다. 본 발명은 여기에 표시되고 기재된 신규 부품, 구조, 배치, 조합, 단계 및 개선점을 포함한다.

본 발명에 따라, 있다. 부하 지지 부분, 복귀 부분 및 부하 지지 부분과 복귀 부분들을 서로 연결시키는 전회 부분을 가진 적어도 하나의 구름 요소 트랙을 포함하는 베어링 조립체가 발표된다. 베어링 볼들과 같은 복수개의 구름 요소들이 트랙 내에 배치된다. 이 트랙은 구름 요소들의 안내되는 순환을 위해 형상화되어

베어링 조립체는 중심 리브에 의해 분리된 한 쌍의 요소 트랙을 포함한다.

도 1은 축과 결합되어 있는 베어링 조립체의 실시예의 분해 투시도이고,

도 2는 도 1의 실시예의 단면 입면도이고,

도 3은 베어링 카트리지의 투시도이고,

도 4는 도 1의 베어링 조립체의 투시도이고,

도 5는 베어링 카트리지 레이스의 투시도이고,

도 6은 베어링 카트리지 리테이너의 투시도이고,

도 7은 베어링 조립체의 대체 실시예의 분해 투시도이고,

도 8은 베어링 리테이너의 투시도이고,

도 9는 도 7의 베어링 조립체의 측단면도이고,

도 10은 축과 결합되어 있는 베어링 조립체의 다른 실시예의 분해 투시도이고,

도 11은 도 10의 실시예의 측면도이고,

도 12는 베어링 조립체의 다른 실시예의 평면도이고,

도 13은 도 12의 실시예의 단면도이고,

도 14는 도 12의 실시예의 분해 투시도이다.

본 발명의 여러 실시예를 이하 도면을 참고로 설명하겠다.

본 발명의 베어링 조립체는 예컨대 자동차에 있어 랙 및 피니언 형 조향 장치에, 또는 동작 축이 베어링에 지지되어 있는 각종 다른 용도에 사용될 수 있다. 여기에 사용되어 있는 바로는, 용어 "수직" 및 "수평"은 서로 상대적으로 사용된다. 베어링 조립체가 이하에서는 베어링 볼의 사용과 함께 기재되어 있지만, (볼 외에) 어떤 다른 형의 롤링 요소(구름 요소)도 본 발명의 범위 내에서 고려될 수 있다는 것을 유의해야 할 것이다.

이제 도 1 및 2에 있어, 베어링 조립체(100)는 직선적으로 동작 가능한 축 또는 레일 또는 랙(104)을 지지하기 위한 것으로 표시되어 있다. 베어링 조립체(100)는 하우징 블록(110), 베어링 카트리지(120) 및 시각적으로 주름진 판 스프링(150)을 포함하고 있다. 베어링 조립체(100)는 서로 상대적으로 움직이는 두 물체에 관해 생기는 마찰력을 감소하기 위해 구르는 부하 지지 요소들(예컨대 베어링 볼)이 안내되어 순환되도록 하는 방식을 채용하고 있다. 베어링 조립체는 그의 간단한 구조와 조립체로 인해 낮은 가격으로 구름 요소 기술과 관련된 동작 부품들의 원활한 이동을 제공한다.

하우징 블록(110)은 적당한 금속으로부터 다이 주조될 수도 있고 또는 적당한 엔지니어링 플라스틱, 예컨대 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리아미드 등으로부터 성형될 수도 있다. 사용되는 엔지니어링 플라스틱은 특정 베어링 용도를 위해 충분한 강성을 제공하기 위해 금속 보강재를 포함할 수 있을 것으로 생각될 수 있다. 블록(110)은 냉간 인발 공정을 받게 하고 이어서 소망하는 길이로 절단하거나, 또는 공지의 제조 기술을 사용하여 압출함에 의해 형성될 수 있다. 블록(110)은 내식성을 제공하기 위해 양극산화, 아연 도금 등 처리를 받을 수 있다. 그러나 이 분야의 지식을 가진 자는 조립 및 제조에 적합한 다른 재료 및 제작 방법이 본 발명 에 따라 역시 적합할 것이라는 것을 알 것이다.

하우징 블록(110)은 표시된 것과 같이 수직인 종축선(X)을 정하는 대략적 원통체(114)를 갖고 있지만 원통체(114)는 직사각형, 난형 등과 같은 다른 기하학적 구조를 가질 수도 있다. 하우징 블록(110)은 나사, 접착제, 클립, 또는 기타 적당한 방법에 의해 소망하는 기계 성분 위에 장착될 수 있다.

하우징 블록(110)은 수렴하는 경사벽들(112) 사이에 배치된 통로(111)에 의해 획정된 축 경계부를 포함하고 있다. 축 경계는 바람직하게는 축과 양립할 수 있는(어울릴 수 있는) 마모 특성을 갖는데, 이 특성은 하우징 블록 및/또는 축 제조용의 적당한 재료의 선택에 의해, 또는 저 마찰 또는 마모 감소 코팅, 또는 마모 스트립의 부착 등에 의해 축 경계의 표면을 수정함에 의해 달성될 수 있다. 경사 벽들(112)은 일반적으로 이들 사이에 바람직하게는 약 60°내지 120°, 보다 바람직하게는 약 60°내지 약 120°그리고 가장 바람직하게는 약 80°내지 약 100°의 각도를 한정할 수 있는데, 그러나 이들 각도가 아닌 다른 각도도 적합하면 역시 사용될 수 있다. 통로(111)는 종방향 축선(X)에 수직인 횡방향(Y)을 정한다. 각 경사벽(112)은 종방향으로 하우징 블록(110) 내로 뻗고 있는 카트리지 슬롯(113)을 포함하고 있다. 카트리지 슬롯들(113)은 각각 통로(111)의 양쪽에 위치해 있고 각 카트리지 슬롯(113)은 각 경사벽(112)에서 긴 개구를 갖고 이들 개구는 횡방향으로 통로(111)에 평행하게 배향되어 있다.

선택적 방법으로는, 주름진 판 스프링(150)이 각 카트리지 슬롯(113)의 바닥에 배치된다. 판 스프링(150)은 강, 플라스틱 등과 같은 임의의 강한 탄성 재료로 제작될 수 있다. 판 스프링(150)은 소정 수준의 부하력에서 탄성적으로 평평하게 펼쳐질 수 있다. 바람직하게는 부하의 수준은 50 내지 100 파운드 중력(중량)(Lbf), 보다 바람직하게는 약 60 내지 90 파운드 중력 그리고 가장 바람직하게는 약 70 내지 80 파운드 중력일 수 있다. 용도에 따라 다른 범위의 힘이 선정될 수 있다. 판 스프링(150)은 탄성적으로 일방향으로 힘이 작용되어 힘이 역치 이하로 제거될 때에는 그의 원래의 형상으로 되돌아간다. 판 스프링(150)은 충격 흡수제로서의 기능도 한다.

도 3, 4, 5 및 6에 있어, 베어링 카트리지들(120)은 축(104)과 접촉하기 위한 복수개의 베어링 볼(102)을 수용하고 있다. 각 베어링 카트리지는 베어링 카트리지 레이스(race)(130)(도 5)와 베어링 카트리지 리테이너(140)(도 6)를 포함하고 이들은 연결되어 베어링 카트리지(120)를 형성하기에 적합하게 되어 있다.

베어링 카트리지 레이스(130)는 강, 알루미늄, 청동, 폴리카보네이트와 같은 엔지니어링 플라스틱, 또는 충분한 강도와 인성을 가진 기타의 중합체 또는 합금과 같은 임의의 적당한 재료로 제작될 수 있다. 바람직한 재료는 동 침투 분말 금속 강이다.

베어링 카트리지 레이스(130)는 직사각형 돌출부(132)를 가진 후방 벽(131)을 포함한다. 직사각형 돌출부(132)는 외주 만곡벽(133)을 포함하는데, 이 만곡벽은 대응하는 만곡벽(143)과 더불어(이하에서 토의될 것임) 트랙 부분을 형성하고 그 부분 내에서 베어링 볼들(102)은 움직일 수 있다. 기둥들(134)은 횡으로 직사각형 돌출부(132)로부터 뻗고 있고 대응하는 홀들(144)과 맞물리기에 적합하게 되어 있다(이하에서 설명). 기저부(135)는 후방 벽(131)으로부터 뻗고 있고 베어링 카트리지(120)의 바닥을 형성한다.

베어링 카트리지 리테이너(140)는 베어링 카트리지 레이스(130)의 재료와 같거나 다른 재료로 제작될 수 있다. 중간 내지 높은 온도 용도의 경우 베어링 카트리지 리테이너(140) 용의 바람직한 제작 재료는 액정 중합체 또는 시트 금속을 포함한다.

베어링 카트리지 리테이너(140)는, 바람직하게는 베어링 카트리지 레이스(130)의 직사각형 돌출부(132)와 같은 길이 및 폭 치수의 직사각형 돌출부(142)를 가진 판(141)을 포함한다. 직사각형 돌출부(142)는 외주 만곡벽(143)을 포함하고 이 벽은 만곡벽(133)과 일치하기에 적당하게 되어 있다. 만곡벽들(133 및 134) 각각이 베어링 볼들의 운동을 안내하기 위한 트랙의 일부를 구성한다. 베어링 카트리지 레이스(130)와 베어링 카트리지 리테이너(140)가 조립될 때에, 베어링 볼(102)은 인접하는 만곡벽들(133과 134)에 의해 형성된 트랙을 따른 이동만에 한정하게 된다.

베어링 카트리지 리테이너는 또한 조립시 베어링 카트리지 레이스의 기둥들(134)을 수용하기에 적합하게 되어 있는 홀들(144)을 포함하고 있다. 슬롯(145)은 베어링 카트리지 레이스(130)의 기저부(135)를 수용하기에 적합하게 되어 있다.

베어링 카트리지 리테이너(140)는 또한 긴 창문(146)을 포함하고 있어 그것을 통해 베어링 볼들(102)의 일부가 내민다. 도 3에서 볼 수 있는 것처럼, 예컨대 긴 창문(146)의 폭은 베어링 볼(102)의 직경 보다 작아서, 베어링들의 일부는 축(104)으로부터의 부하를 수납하기 위해 창문(146)을 넘어 돌출할 수는 있으면서도 베어링 카트리지(120) 내에 유지될 수 있다. 도 3으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 베어링 카트리지 리테이너(140)와 베어링 카트리지 레이스(130)는 조립될 때에 볼 베어링(102)이 축과 맞물릴 수 있게 하는 창문(125, 146)을 획정한다.

베어링 카트리지들(120)은 각각 카트리지 슬롯(113) 내에 슬라이드되도록 구성되고 치수 정해져 있는데 이렇게 삽입되었을 때에 베어링 볼들(102)은 경사면(112)에 노출되고 축(104)을 경사 표면(112) 위에 떨어져 그 표면과 접촉하지 않도록 유지하기에 충분히 돌출된다. 베어링 조립체(100)는 축(104)의 저 마찰 종방향 슬라이딩을 용이하게 한다.

과부하 조건의 경우에는, 베어링 카트리지(120)는 스프링(150)의 바이어스 힘에 맞서 하측으로 눌러져 스프링(150)을 압축하고, 그럼으로써 축(104)이 축 경계 부분(통로(111)와 경사 표면(112))과 접촉되게 하여 축(104)에 증가된 지지력을 제공함에 의해 베어링 조립체의 부하 지지능력이 증가되게 한다. 축(104)과의 접촉에 수반하여 마찰 저항이 증가하기 때문에 베어링 조립체의 축 경계 부분은 제동 표면으로서의 역할을 할 것이다.

축(104)이 동작할 때에, 볼 베어링들(102)은 회전되고 또한 그들의 각 트랙 내에서 안내되는 방식으로 순환하게 된다.

각 트랙은 일반적으로 종방향으로 배향된 평면을 이루고, 즉 각 평면은 하우징 블록의 종방향 축선에 평행하는 차원을 갖는다. 베어링 트랙들에 의해 정해지는 (두) 평면들은 또한 서로 평행한다.

이제 도 7, 8 및 9와 관련하여, 베어링 조립체의 다른 실시예가 도시되어 있다.

베어링 조립체(200)는 하우징 블록(210), 베어링 레이스(220), 베어링 볼(202) 및 스프링(230)을 포함하고 있다(도 9).

하우징 블록(210)은 베어링 리테이너의 역할도 하고 종축선(Z)을 설정하는 대체적 원통체(211)를 포함하고 있다. 이 블록의 원위 단부(바닥으로부터 먼 부분)에서는 하우징 블록(210)은 종축선(Z)에 대해 횡으로 배향된 축(204)을 수납하는 통로(212)를 갖고 있다. 베어링 조립체 통로(212)는 비 원형 단면을 가진 축도 수용하도록 형상화될 수 있지만 축(204)은 바람직하게는 원통형이다. 베어링 조립체(200)는 바람직하게는 축(204)의 선형 및/또는 회전 운동을 수용하기에 적합하게 되어 있다.

통로(212)는 원위 벽(216)의 원위 표면에 의해 한정되고 축(204)과 통로(212)의 방향에 평행으로 배향된 서로 평행하는 두 창문(213a 및 213b)을 포함한다. 각 창문(213a 및 213b)의 폭은 베어링 볼(202)의 직경 보다 작고 그래서 베어링 볼의 일부가 축(204)을 지지하기 위해 창문을 통해 통로 내로 돌출할 수 있게 하고 있다. 그래서 축(204)은 원위 벽(216)의 원위 표면과 접촉하지 않고 원위 표면 위로 올라와 그 면으로부터 떨어져 과부하 동안에도 베어링 볼(202) 위에 놓여지게 된다.

하우징 블록(210)의 근위(近位) 단부는, 베어링 레이스(220)를 수용하기에 적합하고, 원위 벽(216)의 내부 V 형 근위 표면에 의해 적어도 부분적으로 획정되어 있는 근위 요부(215)를 포함하고 있다. 원위 벽(216)의 근위 표면은 중심 리브(214c)에 의해 분리된 두 개의 만곡된 트랙 부분(214a 및 214b)을 포함하고 있는데, 트랙 부분(214a)은 원위 벽(216)의 V 형 근위 표면의 일측을 따라 뻗어 있고 트랙 부분(214b)은 원위 벽(216)의 V 형 근위 표면의 대향측을 따라 뻗어 있다. 각 트랙 부분(214a 및 214b)은 통로(212)에 평행하게 뻗은 두 개의 평행하는 직선부(각각 218a 및 218b) 및 두 개의 전회부(각각 217a 및 217b)를 포함하고 있어, 직선 도서부(각각 219a 및 219b) 주위로 폐회로를 형성하여 그 트랙 내에서 베어링들이 순환할 수 있게 한다. 긴 창문들(213a 및 213b)은 각각 트랙 부분들(214a 및 214b)의 최원(맨 외측) 직선부를 따라 뻗어있고, 그래서 트랙의 그런 부분들을 따라 이동하는 베어링들(202)이 적어도 부분적으로는 각 창문을 통해 비어져 나와 축(204)을 지지할 수 있다.

하우징 블록(210)은 바람직하게는 단일편 구조로 되고, 임의의 적당한 재료로 또한 하우징 블록(110) 및/또는 베어링 리테이너(140)에 관해 상기한 것과 같은 임의의 적당한 방법에 제작될 수 있다.

베어링 레이스(220)도 역시 바람직하게는 단일편 구조로 되어 있고 임의의 적당한 재료, 예컨대 강, 알루미늄 청동 합금, 폴리아미드와 같은 엔지니어링 플라스틱 등으로 제작될 수 있다. 베어링 레이스(220)를 제작하기에 바람직한 재료는 동 침투 분말 금속 강이다.

베어링 레이스(220)는, 중심 리브(224c)에 의해 분리된 트랙 부분(224a 및 224b)을 가진 V 형 원위(遠位) 단벽(222)을 갖고 있는 물체(221)를 포함하고 있다. 트랙 부분들(224a 및 224b)은 V 형 원위 단벽(222)의 각 측에서 뻗어 있고 하우징 블록의 트랙 부분(214a 및 214b)과 같은 방식으로 배향되어 있다. 베어링 레이스(220)가 하우징 블록의 근위 요부(215) 내로 완전히 삽입되었을 때에, 원위 단벽(222)은, 이 벽(222)의 원위 표면이 벽(216)의 근위 표면과 동일 위치에 놓이도록, 원벽(216)에 접근하게 된다. 그러면 트랙 부분들(224a 및 224b)은 트랙 부분들(214a 및 214b)과 정합하게 되어, 그 안에 베어링들(202)이 가동적으로 유폐되는 폐쇄 트랙들을 형성하게 된다. 베어링들(202)은 각 트랙 내에서 순환할 수 있게 된다.

트랙들은 일반적으로 각각, 모두 하우징 블록의 원위 단부의 V 형 구조에 상당하는 각 평면을 결정한다. 표시된 것과 같이 트랙들의 각 평면들은 종축선(Z)으로부터 어떤 각도를 이룬다. 즉 트랙을 포함하는 어느 평면도 축선(Z)에 평행하거나 또는 그 축선에 수직되는 차원을 갖지 않는다. V 형 구조의 바람직한 각도 α는 약 45°내지 160°, 보다 바람직하게는 약 60°내지 약 120°그리고 가장 바람직하게는 약 80°내지 약 100°의 각도 범위인데, 그러나 이들 범위 밖의 다른 각도도 적합하면 역시 사용될 수 있다.

베어링 레이스(220)는 근접하여 뻗는 기둥(225)을 포함하고 이 기둥 주위로 선택적인 나선형 압축 스프링(230)이 장착된다. 스프링(230)은, 베어링 레이스(220)가 과부하 조건의 경우 스프링(230)의 편향력에 대향하여 하향 이동될 수 있게 함으로써, 과부하력을 흡수하는 충격 흡수제 역할을 한다. 과부하 조건이 종료되면, 베어링 레이스는 하우징 블록(210)에 대한 그의 원래의 완전히 맞물리는 위치로 편의(바이어스)된다.

심한 과부하 조건에서는, 축(204)은 하우징 블록의 원위 표면(216)에 접촉하게 되고 베어링 조립체(200)는 원벽(216)의 원위 표면의 V 모양의 형상의 결과로 평면 베어링으로서 작용한다.

이제 도 10 및 11과 관련하여, 베어링 조립체(300)는 하우징 블록(310), 베어링 레이스(320) 및 복수개의 베어링 볼을 포함한다.

하우징 블록(310)은 또한 베어링 리테이너의 역할도 하고 종축선(L)을 결정하는 대체적인 원통체(311)를 포함한다. 하우징 블록(310)은 그의 원위 단부에 두 개의 경사 측표면(313)을 가진 통로(312) 및 축 지지 경계부 역할을 하는 바닥 표면(314)을 갖는다. 통로(312)는 종축선(L)에 대해 횡으로 배향되어 있고 축선(K)을 가진 축(304)을 수납하기에 적합하게 되어 있는데 축(304)은 그 축선을 따라 직선적으로 이동할 수 있다. 바닥 표면(314)은 서로 평행하고 축선(K)의 방향으로 배향된 두 개의 긴 창문(315)을 포함한다. 각 창문(315)의 폭은, 베어링의 일부가 창을 통해 내밀어 볼 베어링 위에 놓여지는 축(304)을 지지하도록, 베어링 볼(302)의 직경보다 작다.

하우징 블록(310)의 근위 단부는 베어링 레이스(320)의 수납을 위한 근위 요부(316)를 포함하고 있다. 각 트랙 부분(323)은 도서부(323d) 주위로 폐쇄된 대체로 D 형의 루프를 형성하기 위해 직선부(323a) 및 연결 전회부(323c)를 가진 만곡부(323b)를 포함하고 있다. 각 직선부(323a)는, 직선부(323a)에 있는 베어링들이 각 창문(315)을 통해 적어도 부분적으로 돌출하도록, 각 창문(315)과 일치하게 형상화되고 위치되어 있다. 트랙 부분들(323)은, 베어링 레이스가 근위 요부(316) 내로 완전히 삽입되어 베어링 볼들(302)이 가동적으로 유폐되는 폐쇄 트랙을 형성할 때에, 트랙 부분들(318)과 정합한다. 베어링 볼들(302)은, 예컨대 축(304)이 통로(312)를 따라 직선적으로 동작할 때에, 각 트랙 내에서 순환될 수 있다.

트랙들(323)은 모두 베어링 레이스의 원위 표면(322)에 의해 대체로 정해지는 평면에 위치한다. 이 평면은 하우징 블록의 축선(L)에 수직이다.

베어링 조립체(300)는 과부하력 및 충격을 흡수하기 위한 코일 압축 스프링(330)을 포함할 수 있다(도 11).

과부하 조건의 경우에는 베어링 볼(302)은 축(304)에 의해 하측으로 압축되고 그래서 이들은 더 이상 창문(315)을 통해 돌출할 수 없다. 이것은 다시 스프링(330)의 바이어스 힘에 맞서 베어링 레이스(320)를 하향으로 밀어 스프링을 압축한다. 그럼으로써 축(304)은 축 지지계면과, 즉 통로(312)의 측표면(313) 및/또는 바닥 표면(310)과 접촉되고, 그래서 베어링 조립체(300)의 부하 담당 능력이 증대되어 축(304)을 지지할 수 있게 된다. 상기와 같이, 증가된 마찰 저항이 축 지지경계부가 제동 표면으로서의 역할을 하게 할 수 있다.

이제 도 12, 13 및 14와 관련하여, 베어링 조립체(400)는 하우징 블록(410), 판(420), 뚜껑(430), 스페이서(440) 및 베어링 볼들(402)을 포함하고 있다.

하우징 블록(410)은 베어링 리테이너로서의 역할도 하고 종축선(M)을 결정하는 대체적인 원통체(411)를 포함한다. 하우징 블록(410)은 그의 원위 단부에 두 개 의 경사 측표면(413)을 가진 통로(412) 및 바닥 표면(414)을 갖고 있다. 통로(412)는 종축선(M)에 대해 횡으로 배향되고 가동축(비표시)을 수납하기에 적합하게 되어 있다. 통로(412)는 실질적으로 서로 평행하고 축과 통로(412)의 방향으로 배향된 두 개의 긴 창문(415)을 포함하고 있다. 각 창의 폭은, 베어링의 일부가 창을 통해 내밀어 볼 베어링들 위에 놓여지는 축을 지지할 수 있게 하기 위해, 베어링 볼(402)의 직경보다 작게 되어 있다.

하우징 블록(410)의 근위 단부는 판(420), 뚜껑(430) 및 스페이서(440)를 수용하기 위한 근위 요부(416)를 포함하고 있다. 근위 요부(416)의 원위 단부에 있는 벽(417)은 트랙 부분들(418)을 포함하고 있다. 트랙 부분들(418)은 대체로 D 형으로 되어있고 통로(412)와 일치 정렬된 직사각형 부분 및 전환 만곡부를 갖고 있어 폐쇄된 루프 구조를 형성한다. 기둥들(419)이 벽(417)으로부터 접근하여 뻗어 있어 성분들은 쉽게 정렬되어 조립될 수 있다.

판(420)은 대체적 직사각형체(421)를 포함한다. 판(420)의 원위 표면(422)은 직선 트랙 부분들(423)을 포함한다. 직사각형 근위 표면(424)은 하기와 같이 뚜껑(430)에 있는 개구(432)를 통과해 배치되기에 적합하도록 되어 있다.

뚜껑(430)은, 판(420)의 근위 단부 표면(424)을 수용할 수 있도록 형상화 되고 치수 정해진 직사각형 개구(432)를 가진 디스크 형상체(431)를 포함하고 있다. 뚜껑(430)은 하우징 블록의 기둥들(419)을 수용하기에 적합한 구멍들(439)을 포함한다.

스페이서(440)는 하우징 블록의 기둥들(419)을 수용하기 위한 구멍들(449)을 가진 디스크 형 부재이다.

조립되었을 때, 볼 베어링들(402)은 트랙 부분들(418)을 따라 배치된다. 판의 직선 트랙 부분들(423)은 하우징 블록의 트랙 부분들(418)과 정렬된다. 베어링들(402)의 일부는 적어도 부분적으로는 축을 지지하기 위해 창문들(415)을 통해 돌출하고 있다. 뚜껑(430)은 판에 접근 배치된다. 스페이서(440)는 뚜껑에 근접 배치되고, 개구(432)를 통해 배치되는 근접 표면(424)과 접촉한다.

표시된 바와 같이, 베어링 볼들(402)은 가동적으로 해당 트랙들 내에 유폐되고, 예컨대 축이 동작할 때 각 트랙들 주위로 자유롭게 순환한다. 트랙들은 일반적으로 축선(M)에 수직되는 평면에 위치한다.

상기 설명은 많은 특정예들을 포함하지만, 이들 특정예들은 발명의 범위를 한정하는 것으로서가 아니라 단지 바람직한 구현 실시예들로서 고려되어야 할 것이다. 이 기술 분야의 능숙자들은 첨부된 청구범위에 의해 정의된 발명의 범위 및 정신 내에 드는 많은 다른 가능한 변형예들을 생각할 수 있을 것이다.

Claims (20)

1. 축 경계 부분을 획정하는 하우징 블록과,

   적어도 하나의 트랙에 배치된 복수개의 부하 지지 요소들을 가진 적어도 하나의 안내 베어링 레이스를 포함하고, 적어도 하나의 트랙은 부하 지지 부분, 복귀 부분 및 상기 부하 지지 부분과 복귀 부분을 서로 연결하는 전회부를 구비하고, 상기 부하 지지 트랙 부분 내의 상기 부하 지지 요소들은 축을 지지하기 위해 상기 축 지지 경계 부분으로부터 연장하고,

   상기 안내 베어링 레이스는, 축이 축 지지물 경계 부분과 접촉할 수 있도록, 과부하 조건에 응답하여 스프링 요소의 탄성 편향력에 대향하여 이동될 수 있도록 된 베어링 조립체 축 지지물.
2. 제 1 항에 있어서, 베어링 조립체가 두 개의 안내 베어링 레이스를 포함하는 베어링 조립체 축 지지물.
3. 제 1 항에 있어서, 하우징 블록은 제 1 및 제 2 카트리지 슬롯을 포함하고, 베어링 조립체는 추가로 제 1 및 제 2 카트리지를 포함하고, 각 카트리지는 각 카트리지 슬롯 내로 제거 가능하게 삽입되고, 각 카트리지는 안내 베어링 레이스를 포함하고, 각 카트리지는 부하 지지 요소들의 일부가 돌출하는 긴 창을 포함하고 있는 베어링 조립체 축 지지물.
4. 제 1 항에 있어서, 추가로 상기 하우징 블록 내에 배치되는 적어도 하나의 스프링을 포함하고, 상기 스프링은 안내 베어링 레이스를 하우징 블록과 접촉하게 탄성적으로 편의시키는 베어링 조립체 축 지지물.
5. 제 4 항에 있어서, 스프링이 나선형 코일 스프링인 베어링 조립체 축 지지물.
6. 제 4 항에 있어서, 스프링이 판 스프링인 베어링 조립체 축 지지물.
7. 제 6 항에 있어서, 판 스프링이 주름진 베어링 조립체 축 지지물.
8. 제 1 항에 있어서, 축 지지물 경계 부분이 적어도 두 개의 경사 표면을 포함하는 베어링 조립체 축 지지물.
9. 제8항에 있어서, 경사 표면들은 45°내지 160°의 각도를 이루는 베어링 조립체 축 지지물.
10. 제8항에 있어서, 경사 표면들은 60°내지 120°의 각도를 이루는 베어링 조립체 축 지지물.
11. 제8항에 있어서, 경사 표면들은 80°내지 100°의 각도를 이루는 베어링 조립체 축 지지물.
12. a) 종축을 갖는 하우징 블록을 포함하고 있고, 상기 하우징 블록은 한 쌍의 경사벽들에 의해 적어도 부분적으로 획정된 횡 배향 통로를 가진 원위(遠位) 축 지지 경계부를 갖고, 각 경사벽은 베어링 카트리지를 수용하기 위한 슬롯을 포함하고 있으며;

    b) 각각 상기 각 카트리지 슬롯 내에 제거 가능하게 삽입된 한 쌍의 베어링 카트리지를 포함하고 있으며, 각 카트리지는 볼 트랙, 상기 볼 트랙 내에 배치된 복수개의 베어링 볼, 및 적어도 같은 볼 베어링들의 일부가 통과 돌출할 수 있게 하는 창을 포함하고, 상기 볼 트랙은 창과 정렬된 부하-지지 부분, 복귀 부분 및 적어도 두 개의 전회 부분을 갖고 있고, 거기에 있어 볼 트랙은 베어링 볼들의 안내된 순환을 위해 형상화되어 있고, 상기 카트리지는 축이 축 지지물 경계 부분과 접촉할 수 있도록 과부하 조건에 응답하여 스프링 요소의 탄성 편향력에 대향하여 각각 이동될 수 있는 베어링 조립체 축 지지물.
13. 제 12 항에 있어서, 볼 트랙들은 각각 평면을 이루는데, 이들 평면은 서로 평행하고 베어링 블록의 종축선에 평행하는 적어도 한 차원을 갖는 베어링 조립체 축 지지물.
14. 제 13 항에 있어서, 스프링 요소가 상기한 각 카트리지 슬롯 내에 배치되는 주름진 판 스프링인 베어링 조립체 축 지지물.
15. a) 종축선을 갖는 하우징 블록을 포함하고있고, 상기 하우징 블록은 횡 배향 통로를 포함하는 원위 축 경계 부분을 갖고, 그 횡 배향 통로는 이 통로와 정렬된 제 1 및 제 2의 평행하는 긴 창들을 갖고, 상기 하우징 블록은 근위(近位) 요부를 갖고 있고,

    b) 근위 요부 내로 제거 가능하게 삽입된 안내되는 베어링 레이스를 포함하고있고; 또한

    c) 적어도 부분적으로는 상기 하우징 블록 및 상기 레이스에 의해 형성된 제 1 및 제 2 트랙을 포함하고있고, 각 볼 트랙은 복수개의 베어링 볼을 포함하고 제 1 및 제 2 창들의 각각과 정렬된 부하 지지 부분, 복귀 부분 및 적어도 두 전회 부분들을 갖고 있으며, 각 트랙이 제 1 및 제 2 평면의 각각을 이루고, 상기 제 1 및 제 2 평면은 V 형 구조로 배향되어 있고, 상기 안내 베어링 레이스는 축이 축 지지물 경계 부분과 접촉할 수 있도록 과부하 조건에 응답하여 스프링 요소의 탄성적 편향력에 대향하여 이동될 수 있는 베어링 조립체 축 지지물.
16. 제 15 항에 있어서, 스프링 요소는 레이스에 근접 위치한 나선 스프링인 베어링 조립체 축 지지물.
17. a) 종축선을 갖고, 통로와 정렬된 제 1 및 제 2의 평행하는 창이 있는 횡 배향 통로를 가진 원단(遠端) 부분을 갖고 있는 하우징 블록을 포함하고있고, 상기 하우징 블록은 근위 요부를 갖고 있고;

    b) 근위 요부 내로 제거 가능하게 삽입된 안내되는 베어링 레이스를 포함하고있고; 또한

    c) 적어도 부분적으로는 상기 하우징 블록 및 상기 레이스에 의해 형성된 제 1 및 제 2 트랙을 포함하고있고, 각 볼 트랙은 복수개의 베어링 볼을 포함하고 제 1 및 제 2 창들의 각각과 정렬된 부하 지지 부분, 복귀 부분 및 적어도 두 전회 부분들을 갖고 있으며, 각 트랙은 베어링 볼들의 안내된 순환을 위해 형상화되어 있고, 양 트랙은 단일 평면 위에 배향되어 있고, 상기 평면은 하우징 블록의 종축선에 수직이고, 상기 안내 베어링 레이스는 축이 축 지지물 경계 부분과 접촉할 수 있도록 과부하 조건에 응답하여 스프링 요소의 탄성적 편향력에 대향하여 이동될 수 있는 베어링 조립체 축 지지물.
18. 제 17 항에 있어서, 스프링 요소는 나선 스프링인 베어링 조립체 축 지지물.
19. 제 17 항에 있어서, 스프링은 안내되는 베어링 레이스에 접근 위치해 있는 베어링 조립체 축 지지물.
20. 삭제

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