KR101076099B1 - 롤러 베어링용 리테이너 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 롤러 베어링용 리테이너에 관한 것으로서, 대직경의 상부 테두리, 소직경의 하부 테두리, 상부 테두리와 하부 테두리 사이에 둘레를 따라 소정의 간격으로 배열되며 각각 롤러를 수용하는 다수의 롤러 수용창, 및 다수의 롤러 수용창 사이사이에 배열되는 다수의 창살을 구비하는 롤러 베어링용 리테이너에 있어서, 창살은 각각 중심을 향한 두 모서리를 완만하게 형성한 한 쌍의 면취부를 구비하되, 각각의 면취부는 롤러와 직접 접촉하는 상하 길이 방향 소정 구간의 제1 면취영역 및 제1 면취영역보다 오목하게 형성되어 롤러와 이격되는 나머지 구간의 제2 면취영역으로 구분되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링용 리테이너를 제공함으로써, 롤러 수용창을 구분하는 창살의 둘레방향 폭의 증가를 동반하지 않음에 따라 베어링을 구성할 때 롤러의 개수가 줄어들 필요가 없고, 롤러 수용창을 구분하는 창살의 둘레방향 폭의 감소 또한 동반하지 않음에 따라 롤러를 지지하는 창살의 강도를 그대로 유지할 수 있도록 하는 가운데, 창살과 롤러 간의 접촉면적 감소를 통해 베어링 토크와 진동을 감소시킴으로써 베어링의 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.
롤러 수용창, 창살, 면취부, 제1 면취영역, 제2 면취영역, 가이드 홈

Description

롤러 베어링용 리테이너 및 그 제조방법{Retainer for Roller Bearing and Manufacturing Method of The Same}
본 발명은 롤러 베어링용 리테이너에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 롤러와 접촉하는 면적을 감소시켜 베어링 토크와 진동을 감소시키면서도, 롤러를 구속하는 창살의 단면적 감소에 따른 강도 저하를 동반하지 않도록 하여, 부하능력과 수명 저하를 초래하지 않도록 하는 롤러 베어링용 리테이너 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 베어링은 크게 슬라이딩 베어링, 볼 베어링, 롤러 베어링으로 대별할 수 있다. 이들 중 상대적으로 회전속도가 저속이며, 지지하중이 크고, 강한 충격이 작용하는 경우에 널리 사용되는 롤러 베어링은 다시 그 형태에 따라 원통형 롤러 베어링, 테이퍼 롤러 베어링, 니이들 베어링, 구면 롤러 베어링 등으로 구분될 수 있다.
도 1은 전형적인 테이퍼 롤러 베어링을 도시한 단면도이고, 도 2는 종래기술 에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너의 일 예를 도시한 사시도이다.
본 발명과 관련되는 롤러 베어링 중 테이퍼 롤러 베어링(1)은 다른 베어링들과 유사하게, 도 1에 도시한 바와 같이, 내측 레이스(10), 외측 레이스(20), 테이퍼형으로 형성된 롤러(30), 리테이너(50)를 포함한 구성으로 이루어진다. 이 중에서, 리테이너(50)는 롤러(30)를 내측 레이스(10)와 외측 레이스(20) 사이의 원주면 전체에 고른 간격으로 배치될 수 있도록 하며, 따라서 롤러(30) 상호 간의 접촉을 막아 이로 인한 마모나 소음의 발생을 방지하는 역할을 수행한다.
종래기술에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너(50)는 , 도 2에 도시된 바와 같이, 전체적으로 원뿔대 형상의 외형을 갖도록 형성되며, 대직경의 상부 테두리(45)와 소직경의 하부 테두리(55) 사이에 둘레를 따라 다수의 장방형 롤러 수용창(75)과 이 롤러 수용창(75) 사이사이에 위치하는 다수의 창살(65)을 구비하도록 형성된다. 이와 같이 형성되는 장방형의 롤러 수용창(75)에 각각 롤러(30)가 회전 가능하게 끼워져, 인접한 롤러와 일정한 간격을 유지하도록 격리된 상태에서 구름운동을 할 수 있게 된다.
도 3은 종래기술에 따른 리테이너 제조공정을 설명하기 위해 단계별로 도시한 도면으로서, 도 3a는 컵형으로 형성되는 리테이너 반제품을 도시한 사시도, 도 3b는 롤러 수용창이 형성된 리테이너 반제품을 도시한 사시도이고, 도 3c는 도 3b의 A-A선 방향을 따라 도시한 면취 공정 전후 창살의 단면 형상 변화와 조립시 롤러의 배열 구조를 보여주기 위한 단면 예시도이며, 도 3d는 바닥면이 제거되기 전 상태의 리테이너 반제품을 도시한 사시도이다.
이상과 같은 리테이너는 다음과 같은 일련의 과정을 거쳐 제조된다.
우선, 원반형의 금속 판재를 프레스에서 가압 성형하여, 도 3a에 도시한 바와 같이, 평평한 바닥면(41)과 원뿔대 형상의 측벽(43)을 갖는 컵형의 리테이너 반제품(45)을 제작한다.
그리고, 컵형으로 성형된 리테이너 반제품(35)의 측벽(43)에 측면 펀칭기(미도시)를 사용한 전단 가공으로, 도 3b에 도시한 바와 같이, 일정한 간격으로 배열되는 다수의 롤러 수용창(75)을 형성한다.
이어서, 다수의 롤러 수용창(75)이 형성됨에 따라 롤러 수용창(75)들 사이사이에 위치하게 되며 대략 사다리꼴 형상의 평단면을 갖도록 형성되는 창살(65)의 중심을 향한 내측 두 모서리를 완만하게 가압하여, 도 3c에 도시한 바와 같이, 롤러(30)의 외주면과 직접적으로 접촉하게 되는 면취부(67)를 형성하는 면취 공정이 수행된다. 따라서, 다수의 창살(65)은 각각 한 쌍의 면취부(67)를 구비하게 된다.
이와 같이 면취 공정을 거친 리테이너 반제품은 바닥면 펀칭기(미도시)를 사용한 전단 가공을 통해, 도 3d에 점선으로 표시한 영역에 해당하는, 바닥면(41)을 제거함으로써, 도 2에 도시한 바와 같이, 상부 테두리(45)와 하부 테두리(55), 그리고 이들 사이에 둘레를 따라 창살(65)과 롤러 수용창(75)이 교호반복적으로 배열되는 리테이너의 형상을 갖추게 된다.
그러나, 이상과 같은 방법으로 제조되는 종래기술에 따른 리테이너는, 롤러와 조립했을 때, 창살에 구비되는 면취부(67)가 전체적으로 롤러(30)의 외주면과 접촉하는 구조가 되며, 이와 같이 면취부(67)와 롤러(30)가 넓은 접촉면적을 갖게 됨에 따라, 베어링 토크와 진동이 상당히 클 수밖에 없었다. 베어링 토크와 진동이 크다는 것은 구동축과 같은 기계요소의 원활한 회전을 위해 사용되는 베어링의 성능이 떨어진다는 것을 의미함과 더불어, 사용중 리테이너에 과도하게 하중이 집중될 수 있음에 따라 리테이너가 파손에 이를 수 있는 등의 이유로 수명저하를 초래할 수도 있다는 것을 의미함에 따라 큰 문제점이라 할 수 있을 것이다.
도 4는 종래기술에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너의 다른 일 예를 도시한 사시도이다.
이상과 같은 문제점을 개선하기 위해 개발된 것으로서, 도 4에 도시한 바와 같이, 창살(65')의 둘레방향 폭이 부분적으로 증가한 형태의 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너(50')가 제공된 바 있다. 구체적으로, 리테이너(50')가 단순한 장방형의 롤러 수용창과 직선형 창살을 구비하는 형태가 아니라, 창살 중간 일부 구간의 둘레방향 폭이 증가한 형태로 형성되어, 증가한 폭을 갖는 창살(65')의 일부 구간만이 롤러와 접촉하도록 함으로써, 롤러(30)와 창살(65') 간의 접촉 면적을 감소시켜 베어링 토크를 저감시킬 수 있도록 한 것이다.
그러나, 이와 같은 리테이너(50')는 베어링 토크를 저감시킬 수 있는 장점은 있지만, 창살(65')의 둘레방향 폭이 부분적으로 확장되는 구조임에 따라, 동일한 규격으로 베어링을 제조하기 위해서는 불가피하게 창살(65')의 개수, 즉 롤러가 조립될 롤러 수용창(75')의 개수가 감소할 수밖에 없다. 결국 베어링을 구성하는 롤러(30)의 개수가 감소할 수밖에 없게 되고, 따라서 베어링이 지지할 수 있는 부하 하중이 감소하게 되며, 동일한 하중이 작용하는 경우 수명이 저하될 수밖에 없는 문제점이 있었다.
더불어, 이와 같은 리테이너는 롤러를 수용하는 롤러 수용창(75')의 형상이 복잡할 수밖에 없어, 상기한 바와 같이 원반형의 금속 판재를 컵형으로 성형한 후 전단 가공을 통해 다수의 롤러 수용창을 따내는 방식으로 제조하기가 상당히 어렵다. 즉, 길쭉한 띠형의 금속판재를 전단 가공하여 롤러 수용창을 먼저 형성한 후, 동그랗게 말아서 맞대응하는 부분을 용접하는 방식으로 외형을 형성해야만 할 수도 있는 등, 제조 또한 용이하지 않은 문제점이 있는 실정이다.
한편, 도 4에 도시한 바와 같은 리테이너와 유사하게, 창살 일부 구간의 둘레방향 폭을 감소시키는 구조로도 상기한 바와 같은 접촉면적 감소 효과를 얻을 수 있겠지만, 이와 같은 구조는 창살의 강도가 현저히 감소하게 되어 부하 하중이 현저히 감소할 수밖에 없음에 따라, 고려조차 될 수 없는 실정이다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 발명한 것으로서,
본 발명은 창살의 둘레방향 폭의 증감을 동반하지 않으면서도 창살과 롤러 간의 접촉면적을 감소시켜, 베어링 토크 및 진동을 감소시키고 윤활유의 원활한 공급을 통해 마모와 소음을 감소시킬 수 있도록 하는 롤러 베어링용 리테이너 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 롤러 수용창에 롤러를 용이하게 조립할 수 있도록 하는 롤러 베어링용 리테이너 및 그 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
상부 테두리, 하부 테두리, 각각 장방형으로 형성되고 상기 상부 테두리와 상기 하부 테두리 사이에 둘레를 따라 소정의 간격으로 배열되며 각각 롤러를 수용하는 다수의 롤러 수용창, 및 상기 상부 테두리와 상기 하부 테두리에 각각의 상단부와 하단부가 연결되는 구조로 상기 다수의 롤러 수용창 사이사이에 배열되는 다수의 창살을 구비하는 롤러 베어링용 리테이너에 있어서:
상기 창살은 각각 중심을 향한 두 모서리를 완만하게 형성한 한 쌍의 면취부를 구비하되, 각각의 상기 면취부는 롤러와 직접 접촉하는 상하 길이 방향 소정 구간의 제1 면취영역 및 상기 제1 면취영역보다 오목하게 형성되어 롤러와 이격되는 나머지 구간의 제2 면취영역으로 구분되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링용 리테이너를 제공한다.
그리고, 상기 제1 면취영역과 상기 제2 면취영역 사이에 불연속적인 단차를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
선택적으로, 상기 제1 면취영역과 상기 제2 면취영역은 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 면취영역과 상기 제2 면취영역 중 적어도 하나는 둘 이상으로 분할되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 각각 상기 롤러 수용창의 상변 중앙부에 위치하도록 상기 상부 테두리의 하부 중심측 모서리를 일부 구간씩 부분적으로 완만하게 형성한 다수의 가이드홈을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은,
상부 테두리, 하부 테두리, 각각 장방형으로 형성되고 상기 상부 테두리와 상기 하부 테두리 사이에 둘레를 따라 소정의 간격으로 배열되며 각각 롤러를 수용하는 다수의 롤러 수용창, 및 상기 상부 테두리와 상기 하부 테두리에 각각의 상단부와 하단부가 연결되는 구조로 상기 다수의 롤러 수용창 사이사이에 배열되는 다수의 창살을 구비하는 롤러 베어링용 리테이너의 제조방법에 있어서:
상기 창살의 중심을 향한 내측 두 모서리를 완만한 형상으로 가압하여, 각각의 상기 창살이 서로 다른 두 롤러와 대응하게 되는 한 쌍의 면취부를 구비하도록 가공하는 제1 면취 공정; 및
상기 면취부를 부분적으로 더 가압하여, 각각의 상기 면취부가 상기 제1 면취 공정으로 가압이 종료되어 롤러와 직접 접촉하게 되는 소정 구간의 제1 면취영역 및 추가적인 가압으로 상기 제1 면취영역보다 오목하게 형성되어 롤러와 이격된 상태에서 마주보게 되는 나머지 구간의 제2 면취영역으로 구분되도록 하는 제2 면취 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링용 리테이너의 제조방법을 제공한다.
그리고, 상기 제1 면취 공정 및 상기 제2 면취 공정은, 상기 제1 면취영역에 대응하는 경가압영역과 상기 제2 면취영역에 대응하는 중가압영역으로 구분된 가압면을 구비하는 가압블록을 사용하여 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가압블록은, 상기 경가압영역과 상기 중가압영역 중 적어도 하나가 둘 이상으로 분할된 형태의 상기 가압면을 구비하는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 상부 테두리의 하부 중심측 모서리를 일부 구간씩 부분적으로 완만한 형상으로 가압하여 각각 상기 롤러 수용창의 상변 중앙부에 위치하게 되는 다수의 가이드 홈을 형성하는 제3 면취 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 한편, 본 발명은,
상부 테두리, 하부 테두리, 상기 상부 테두리와 상기 하부 테두리 사이에 둘레를 따라 소정의 간격으로 배열되며 각각 롤러를 수용하는 다수의 롤러 수용창, 및 상기 상부 테두리와 상기 하부 테두리에 각각의 상단부와 하단부가 연결되는 구조로 상기 다수의 롤러 수용창 사이사이에 배열되는 다수의 창살을 구비하는 롤러 베어링용 리테이너에 있어서:
각각의 상기 롤러 수용창은 상변의 중심을 기준으로 한 적어도 일부 구간에 소정 반경의 곡률로 상기 상부 테두리 측으로 오목하게 만입되는 아치부를 구비하여, 롤러의 상단면 중앙 부분과 상기 창살의 상변이 이격되도록 하는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링용 리테이너를 제공한다.
그리고, 각각의 상기 롤러 수용창은 하변의 중심을 기준으로 한 적어도 일부 구간에 소정 반경의 곡률로 상기 상부 테두리 측으로 볼록하게 돌출하는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 창살은 각각 중심을 향한 두 모서리를 완만하게 형성한 한 쌍의 면취부를 구비하되, 각각의 상기 면취부는 롤러와 직접 접촉하는 상하 길이 방향 소정 구간의 제1 면취영역 및 상기 제1 면취영역보다 오목하게 형성되어 롤러와 이격되는 나머지 구간의 제2 면취영역으로 구분되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 롤러 베어링용 리테이너를 제공함으로써, 본 발명은 롤러 수용창을 구분하는 창살의 둘레방향 폭의 증가를 동반하지 않음에 따라 베어링을 구성할 때 롤러의 개수가 줄어들 필요가 없고, 롤러 수용창을 구분하는 창살의 둘레방향 폭의 감소 또한 동반하지 않음에 따라 롤러를 지지하는 창살의 강도를 그대로 유지할 수 있도록 하면서도, 창살과 롤러 간의 접촉면적 감소를 통해 베어링 토크와 진동을 감소시키고 윤활유의 원활한 공급이 가능해짐에 따른 마모와 소음의 감소를 가능하게 하여, 롤러의 개수 감소와 창살의 강도 저하에 따른 부하능력과 수 명 저하를 초래하지 않는 가운데 롤러 베어링의 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 복잡하고 새로운 공정과 장비를 필요로 하지 않는 가운데 종래기술의 제조방법을 상당부분 활용하는 용이한 방법으로 제조가능한 장점이 있다.
나아가, 본 발명은 각 롤러 수용창의 내측 상부 가장자리에 가이드홈을 구비함에 따라 작동 중 소음을 저감시킬 수 있으면서도 롤러 수용창에 롤러를 용이하게 조립할 수 있도록 하는 효과 또한 얻을 수 있도록 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부되는 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너를 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너와 롤러의 조립 구조를 설명하기 위해 도시한 사시도이고, 도 8은 도 5의 B-B선을 따라 도시한 본 발명에 따른 창살의 폭 방향 단면 형상을 예시한 단면도이며, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너에 롤러를 조립하는 과정을 예시한 도면이다.
이하의 설명에서, 방향과 관련하여 원뿔대 형상의 외향을 갖는 리테이너의 대직경 측을 상부로 소직경측을 하부로 구분하여 설명하며, 종래기술과 유사한 내 용은 종래기술의 도면을 인용하여 설명함을 밝혀둔다. 또한, 이하의 실시예들은 비록 롤러 베어링용 리테이너 중에서도 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너에 관한 것들이지만, 원통 롤러 베어링 및 니들 롤러 베어링 등 롤러 베어링의 범주에 포함되는 모든 베어링 용도의 리테이너에도 동일하게 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너(100)는 종래기술과 마찬가지로, 원뿔대 형상의 외형을 갖도록 형성되어, 대직경의 상부 테두리(110), 소직경의 하부 테두리(120), 각각 장방형으로 형성되고 상부 테두리(110)와 하부 테두리(120) 사이에 둘레를 따라 소정의 간격으로 배열되며 각각 롤러를 수용하는 다수의 롤러 수용창(130), 및 상부 테두리(110)와 하부 테두리(120)에 각각의 상단부와 하단부가 연결되는 구조로 다수의 롤러 수용창(130) 사이사이에 배열되는 다수의 창살(150)을 구비한다.
그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너(100)에 구비되는 창살(150)은 각각, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 중심을 향한 두 모서리를 완만하게 형성한 한 쌍의 면취부(155)를 구비하되, 각각의 면취부(155)는 상하 길이 방향 소정 구간의 제1 면취영역(151)과 이와 같은 제1 면취영역(151)보다 오목하게 형성되는 나머지 구간의 제2 면취영역(153)으로 구분되도록 형성된다. 따라서, 도 7에 도시한 바와 같이, 롤러 수용창(130)에 롤러(30)가 조립되었을 때 1 면취영역(151)은 롤러(30)와 직접 접촉하게 되며, 더 오목하게 형성되는 제2 면취영역(153)은 롤러(30)와 마주보는 상태로 인접하게 위치하되 직접 접촉하지 않고 이격된 상태가 되어, 롤러(30)와 창살(150)은 창살의 상하 길이방향을 따라 전 구간에 걸쳐 접촉하는 것이 아니라 제1 면취영역(151)에 해당하는 일부 구간에서만 접촉함에 따라 접촉면적이 감소하게 된다.
이와 같은 제1 면취영역(151)과 제2 면취영역(153)은, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 이들 사이에 불연속적인 단차를 갖도록 형성될 수도 있고, 별도로 도시하진 않았지만, 불연속적인 단차에 의하지 않고 연속적으로 연결되는 형태로 형성될 수도 있을 것이다.
그리고, 각각의 면취부(155)를 이루는 제1 면취영역(151)과 제2 면취영역(153) 중 적어도 하나는 둘 이상으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 각 면취부(155)는 창살(150)의 상단부와 하단부 및 중간부에 위치하는 총 3개의 제2 면취영역(153)과 이들의 사이사이에 위치하는 2개의 1차 면취영역(151)을 구비하는 구조로 형성될 수 있다. 또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 각 면취부(155)는 창살(150)의 상단부와 하단부에 위치하는 2개의 제2 면취영역(153)과 창살의 중간에 위치하는 하나의 1차 면취영역(151)을 구비하는 구조로 형성될 수도 있다. 물론, 창살은 이상의 예에 국한되지 않고 1차 면취영역과 2차 면취영역의 다양한 조합으로 이루어지는 구조로 형성될 수 있을 것이다.
또한, 면취부(155) 중에서도 롤러와 직접적으로 접촉하게 되는 1차 면취영역(151)은 다양한 곡률의 표면을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 8a에 도시한 바와 같이 단순히 평면형으로 형성되거나, 도 8b에 도시한 바와 같이 롤러의 표면 곡률에 대응하도록 오목형의 곡면으로 형성될 수도 있고, 도 8c에 도시한 바와 같이 볼록형의 곡면으로 형성될 수도 있다.
더불어, 도 8에서 2차 면취영역(153)은 1차 면취영역(151)과 나란하게 도시되어 있으나, 2차 면취영역(153)이 1차 면취영역(151)보다 더 중심방향으로 기울어지거나 반대로 1차 면취영역(151)보다 더 둘레방향으로 기울어진 형태로 형성될 수도 있다. 따라서, 1차 면취영역(151)과 2차 면취영역(153)이 중심측 에지선을 공유하거나 둘레방향측 에지선을 공유하는 형태로 형성될 수도 있게 된다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너는, 도 6 및 도 9에 도시한 바와 같이, 각각 롤러 수용창(130)의 상변 중앙부에 위치하도록 상부 테두리(110)의 하부 중심측 모서리를 일부 구간씩 부분적으로 완만하게 형성한 다수의 가이드 홈(170)을 구비한다. 이와 같은 가이드 홈(170)은 롤러(30)를 롤러 수용창(130)에 용이하게 조립할 수 있도록 한다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 보편적인 사이즈의 베어링에서 통상적으로 소음을 적정수준으로 제어하기 위해 롤러 수용창(130)의 상하 간격(H: 도 6 참조)은 롤러의 높이(h: 도 9 참조)보다 0.2mm 정도 크게 형성되는 것이 바람직하지만, 창살(150)과 상부 테두리(110)의 두께를 고려했을 때 0.2mm 정도의 공차는 매우 작은 수준임에 따라 롤러 수용창(130)에 롤러(30)를 삽입하는데 상당한 주의와 노력을 필요로 하게 된다. 상기한 가이드 홈(170)은 이러한 조립의 어려움을 해소할 수 있도록 한 것으로서, 직경이 작은 롤러(30)의 하단부를 하부 테두리(120)에 올려놓은 상태에서 롤러(30)의 하단부와 하부 테두리(120)의 접촉선(P)을 기준으로 롤러(30)의 상단부를 상부 테두리(110) 측으로 선회(도 9의 화살표 R 방향)시키는 방식으로 용이하게 조립할 수 있도록 한다. 즉, 단지 0.2mm 정도의 공차만 존재하고 가이드 홈(170)이 없다면 선회 과정에서 롤러(30)의 상단부가 상부 테두리(110)에 걸려 롤러 수용창(130)으로의 진입이 불가능하지만, 가이드 홈(170)을 구비함에 따라 롤러(30)의 상단부가 선회과정에서 상부 테두리(110)에 의해 차단되지 않게 되어, 롤러 수용창(130)에 롤러(30)가 용이하게 진입할 수 있게 되는 것이다.
이상과 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너는 다음과 같은 일련의 공정을 거쳐 제작될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 롤러 베어링용 리테이너의 제조방법 중 면취 공정을 설명하기 위해 도시한 단면도이고, 도 11은 도 10의 면취 공정에 사용되는 가압블럭의 다른 일 예를 도시한 사시도이다.
우선, 종래기술과 마찬가지로, 원반형의 금속 판재를 프레스에서 가압 성형하여, 평평한 바닥면(41)과 원뿔대 형상(참고로, 원통 롤러 베어링용 리테이너인 경우, 원통형상)의 측벽(43)을 갖는 컵형의 리테이너 반제품(35)을 제작하는 프레싱 공정이 수행된다(도 3a 참조).
그리고, 컵형으로 성형된 리테이너 반제품의 측벽에 측면 펀칭기를 사용한 전단 가공을 통해, 각각 장방형의 형상을 구비하며 소정의 간격으로 배열되는 다수의 롤러 수용창(130)을 형성하는 제1 펀칭 공정이 수행된다(도 3b 참조). 이때, 다수의 롤러 수용창(130)이 형성되는 과정에서 상부 테두리(110)와 다수의 창살(150) 또한 형상을 갖추게 된다.
나아가, 제1 펀칭 공정을 수행함으로써 롤러 수용창(130) 사이사이에 위치하 도록 형성되는 창살(150)의 중심을 향한 내측 두 모서리를 완만한 형상으로 가압하여, 각각의 창살(150)이 서로 다른 두 롤러(30)와 대응하게 되는 한 쌍의 면취부(155)를 구비하도록 가공하는 제1 면취 공정을 수행한다. 이와 같은 제1 면취 공정은, 도 10에 도시한 바와 같이, 창살(150)의 외측면을 지지하는 지지블록(210)과 창살(150)의 중심을 향한 내측 두 모서리를 가압하는 가압블록(220)을 사용하여 수행될 수 있을 것이다. 즉, 외측의 지지블록(210)과 내측의 가압블록(220) 사이에 창살(150)을 배치한 상태에서 서로를 향해 가압함으로써 각 창살(150)에 한 쌍의 면취부(155)가 형성되도록 하는 것이다.
이어서, 제1 면취 공정에서 형성된 면취부(155)를 부분적으로 더 가압하는 제2 면취 공정이 수행된다. 이와 같은 제2 면취 공정을 통해, 각각의 면취부(155)가 상기한 제1 면취 공정으로 가압이 종료되는 소정 구간의 제1 면취영역(151) 및 추가적인 가압으로 제1 면취영역(151)보다 더 오목하게 형성되는 나머지 구간의 제2 면취영역(153)으로 구분된다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 면취부(155)는 롤러(30)와 직접 접촉하게 되는 제1 면취영역(151)과 롤러(30)와 이격된 상태에서 마주보게 되는 제2 면취영역(153)으로 구분되는 것이다. 좀 더 구체적으로, 제2 면취 공정은, 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 면취영역(151)보다 더 오목한 제2면취영역(153)을 형성하기 위해, 제1 면취영역(151)에 대응하는 상대적으로 만입된 경가압영역(211)과 제2 면취영역(153)에 대응하는 상대적으로 돌출한 중가압영역(213)으로 구분된 가압면(215)을 구비하는 가압블록(220')을 사용하여 수행될 수 있을 것이다.
이상과 같이 제1 면취 공정과 제2 면취 공정을 별도로 수행하는 경우, 제2 면취 공정이 수행되는 동안 상기한 경가압영역(211)은 창살(150)의 면취부(155)와 접촉하지 않는 상태로 유지될 수도 있을 것이다.
한편, 상기한 바와 달리, 제1 면취 공정과 제2 면취 공정을 별도로 수행하는 것이 아니라, 한 번의 통합된 면취 공정으로 수행할 수도 있다. 즉, 도 11에 도시한 바와 같이 경가압영역(211)과 중가압영역(213)으로 구분된 가압면(215)을 구비하는 가압블록(220')을 사용하여, 한번에 면취 공정을 수행할 수도 있다는 것이다. 이 경우, 가압면(215) 중 상대적으로 만입된 경가압영역(211)은 면취 공정 도중에 제1 면취영역(151)을 형성하고 상대적으로 돌출한 중가압영역(213)은 면취 공정 도중에 제1 면취영역(151)보다 더 오목한 제2 면취영역(153)을 형성하게 되는 것이다.
상기한 바와 같이 별도의 제2 면취 공정이나 통합된 면취 공정에 사용되는 가압블록(220')은, 경가압영역(211)과 중가압영역(213) 중 적어도 하나가 둘 이상으로 분할된 형태의 가압면(215)을 구비할 수 있다. 이는, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 면취영역(151)과 제2 면취영역(153) 중 적어도 하나가 둘 이상으로 분할되는 구조의 면취부(155)를 창살(150)에 형성하기 위한 것으로서, 요구되는 형상 구조에 따라 가압블록(220')의 형상 구조 또한 다양하게 변화되어야 할 것이다.
마지막으로, 제2 면취 공정을 거친 리테이너 반제품의 바닥면(41: 도 3d 참조)을 바닥면 펀칭기를 사용한 전단 가공을 통해 제거하는 제2 펀칭 공정을 수행하여, 하부 테두리(120)가 형상을 갖춤과 동시에 리테이너(100)가 형상을 갖추도록 한다.
상기한 바와 같이, 바닥면을 전단 가공으로 제거하는 제2 펀칭 공정은 제1 펀칭 공정과 제1 면취 공정 및 제2 면취 공정을 수행한 다음 마지막에 수행될 수도 있지만, 제1 펀칭 공정을 수행하기 이전에 수행될 수도 있다. 구체적으로, 컵형의 리테이너 반제품(35)을 제작하는 상기한 프레싱 공정 도중에 바닥면을 제거하는 공정 또한 동시에 수행될 수도 있다.
선택적으로, 도 6 및 도 9에 도시한 바와 같이, 각각 롤러 수용창(130)의 상변 중앙부에 위치하도록 상부 테두리의 하부 중심측 모서리를 일부 구간씩 부분적으로 완만한 형상으로 가압하여 다수의 가이드 홈(170)을 형성하는 제3 면취 공정이 수행될 수 있다. 제3 면취 공정을 통해 형성되는 가이드 홈(170)은 상기한 바와 같이 롤러 수용창(130)에 롤러(30)를 용이하게 조립할 수 있도록 한다. 이와 같은 제3 면취 공정은, 상기한 제1 면취 공정과 제2 면취 공정 이전에 수행될 수도 있고 이후에 수행될 수도 있지만, 적어도 바닥면을 제거하는 제2 펀칭 공정 이전에 수행되는 것이 바람직하다 할 것이다. 물론, 제1 펀칭 공정과 제2 펀칭 공정이 통합된 한 번의 공정으로 수행되는 경우에는 이와 같은 통합된 한 번의 펀칭 공정이 수행된 이후에 수행되어야 할 것이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너를 도시한 단면도이고, 도 13은 도 12의 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너와 롤러의 조립 구조를 설명하기 위해 도시한 사시도이며, 도 14는 도 12의 실시예 에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너의 롤러 수용창을 부분적으로 확대도시한 도면이고, 도 15는 도 12의 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너에 롤러가 조립된 상태를 도시한 단면도이다.
다른 한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너는, 도 12 내지 도 15에 도시한 바와 같이, 이상의 제1 실시예 및 제2 실시예와 유사하게, 원뿔대 형상의 외형을 갖도록 형성되어, 대직경의 상부 테두리(110'), 소직경의 하부 테두리(120'), 상부 테두리(110')와 하부 테두리(120') 사이에 둘레를 따라 소정의 간격으로 배열되며 각각 롤러를 수용하는 다수의 롤러 수용창(130'), 및 상부 테두리(110')와 하부 테두리(120')에 각각의 상단부와 하단부가 연결되는 구조로 다수의 롤러 수용창(130') 사이사이에 배열되는 다수의 창살(150')을 구비하되, 롤러(30)의 상단면 중앙 부분과 창살(150')의 상변이 이격되도록, 각각의 롤러 수용창(130')은 상변의 중심을 기준으로 한 적어도 일부 구간에 소정 반경의 곡률로 상부 테두리(110') 측으로 오목하게 만입되는 아치부(115)를 구비한다. 이와 같은 아치부(115)는, 도 12에 도시한 바와 같이, 롤러 수용창(130')의 상변 전체구간을 이루도록 형성될 수도 있으나, 롤러 수용창(130')의 상변 중심 부분의 일부 구간을 이루도록 형성될 수도 있다.
좀 더 상세하게 설명하면, 아치부(115)는, 도 14에 도시한 바와 같이, 롤러 수용창(130')의 상변 중심 부분이 창살과 인접한 양측단 부분(C) 보다 소정 치수(t1) 만큼 만입되게 형성되어, 도 15에 도시한 바와 같이, 롤러(30)의 상단면 중앙 부분과 창살(150')의 상변 중앙 부분이 이격되도록 한다. 따라서, 가이드 홈(170)을 구비하는 이상에서 설명한 바와 같은 도 9에 도시된 본 발명의 제2 실시예와 마찬가지 이유로, 롤러(30)를 롤러 수용창(130')에 조립하는 작업이 용이하게 수행될 수 있게 된다. 또한, 도 13에 도시한 바와 같이, 조립이 완료된 상태에서는 롤러 수용창(130')의 상변 양측단 부분(C) 만이 롤러(30)와 접촉하게 된다. 즉, 롤러를 조립하는 작업을 용이하게 할 뿐만 아니라, 작동중 주로 접촉하게 되는 롤러(30)의 상단면과 롤러 수용창(130')의 상변이 제한된 영역, 즉 상변의 양측단 부분(C)에서만 접촉하게 된다는 것이다. 이와 같은 아치부(115)는, 롤러 수용창(130')의 상하 간격(H: 도 6 참조)과 롤러의 높이(h: 도 9 참조) 차에 해당하는 공차를 더 크게 하지 않고도 롤러 수용창(130')에 롤러(30)를 용이하게 삽입할 수 있도록 한다. 즉, 공차를 최소 수준으로 유지함과 더불어 롤러(30)의 상단면과 롤러 수용창(130') 간의 접촉면적을 감소시켜 소음을 적정수준으로 제어할 수 있도록 함과 더불어 베어링 토크를 감소시킬 수 있도록 하고, 나아가 용이한 조립 또한 가능하게 한다.
또한, 상기한 바와 같은 아치부(115)에 더하여, 각각의 롤러 수용창(130')은 하변의 중심을 기준으로 한 적어도 일부 구간에 소정 반경의 곡률로 상부 테두리(110') 측으로 볼록하게 돌출하는 돌출부(125)를 또한 구비한다. 돌출부(125) 역시, 도 12에 도시한 바와 같이, 롤러 수용창(130')의 하변 전체구간을 이루도록 형성될 수도 있으나, 롤러 수용창(130')의 하변 중심 부분의 일부 구간을 이루도록 형성될 수도 있다.
좀 더 상세하게 설명하면, 돌출부(125)는, 도 14에 도시한 바와 같이, 롤러 수용창(130')의 하변 중심 부분이 창살과 인접한 양측단 부분 보다 소정 치수(t2) 만큼 돌출하게 형성되며, 도 15에 도시한 바와 같이, 롤러(30)의 하단면 중심부에 만입된 형태로 형성되는 홈에 수용된 상태로 놓이게 된다. 이와 같은 돌출부(125)는, 도 15에 도시한 바와 같이, 일반적인 롤러의 하단면 중심부에 만입된 형태의 홈이 형성된다는 점을 고려한 것으로서, 직경이 작은 롤러(30)의 하단부를 하부 테두리(120')에 올려놓은 상태에서 롤러(30)의 상단부를 상부 테두리(110') 측으로 선회(도 9 참조)시키는 방식으로 조립하는 과정에서, 롤러의 하단면이 하부 테두리(120') 상에서 미끄러짐에 따라 롤러가 롤러 수용창(130')으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있도록 한다. 따라서, 롤러 수용창에 롤러를 조립하는 작업이 용이하면서도 안정적으로 수행될 수 있도록 한다.
참고로, 이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명은 테이퍼 롤러 베어링 뿐만 아니라 롤러 베어링의 범주에 속하는 원통 롤러 베어링과 니들 롤러 베어링을 포함하는 모든 베어링 용도의 리테이너에도 그대로 적용될 수 있다. 예를 들어, 원통 롤러 베어링용 리테이너의 경우, 원뿔대 형상이 아닌 원통 형상의 외형으로 형성되어 상부 테두리와 하부 테두리의 직경이 동일해진다는 점만 다를 뿐 그대로 적용될 수 있는 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따른 롤러 베어링용 리테이너는 창살(150)과 롤러(30) 간의 접촉면적을 감소시켜 베어링 토크와 진동을 감소시키고 윤활유의 원활 한 공급이 가능해짐에 따라 마모와 소음 감소 효과를 얻을 수 있으면서도, 롤러 수용창(130)을 구분하는 창살(150)의 둘레방향 폭의 증가를 동반하지 않음에 따라 베어링을 구성할 때 롤러의 개수가 줄어들 필요가 없고, 롤러 수용창(130)을 구분하는 창살(150)의 둘레방향 폭의 감소 또한 동반하지 않음에 따라 롤러(30)를 지지하는 창살(150)의 강도 저하 또한 발생하지 않는다. 즉, 창살의 단면적이 그대로 유지되는 가운데, 베어링 토크와 진동을 감소시켜 베어링의 성능을 향상시킬 수 있도록 한다는 것이다. 또한, 각 롤러 수용상의 내측 상부 가장자리에 가이드 홈(170)을 구비함에 따라 작동 중 소음을 저감시킬 수 있으면서도 롤러 수용창(130)에 롤러(30)를 삽입하는 조립작업이 매우 용이하게 이루어질 수 있게 된다.
비록 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변경 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 전형적인 테이퍼 롤러 베어링을 도시한 단면도,
도 2는 종래기술에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너의 일 예를 도시한 사시도,
도 3은 종래기술에 따른 리테이너 제조공정을 설명하기 위해 단계별로 도시한 도면으로서,
도 3a는 컵형으로 형성되는 리테이너 반제품을 도시한 사시도,
도 3b는 롤러 수용창이 형성된 리테이너 반제품을 도시한 사시도,
도 3c는 도 3b의 A-A선 방향을 따라 도시한 면취 공정 전후 창살의 단면 형상 변화와 조립시 롤러의 배열 구조를 보여주기 위한 단면 예시도,
도 3d는 바닥면이 제거되기 전 상태의 리테이너 반제품을 도시한 사시도,
도 4는 종래기술에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너의 다른 일 예를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너를 도시한 단면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너와 롤러의 조립 구조를 설명하기 위해 도시한 사시도,
도 8은 도 5의 B-B선을 따라 도시한 본 발명에 따른 창살의 폭 방향 단면 형상을 예시한 단면도,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너에 롤러를 조립하는 과정을 예시한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 롤러 베어링용 리테이너의 제조방법 중 면취 공정을 설명하기 위해 도시한 단면도,
도 11은 도 10의 면취 공정에 사용되는 가압블럭의 다른 일 예를 도시한 사시도,
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너를 도시한 단면도,
도 13은 도 12의 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너와 롤러의 조립 구조를 설명하기 위해 도시한 사시도,
도 14는 도 12의 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너의 롤러 수용창을 부분적으로 확대도시한 도면,
도 15는 도 12의 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 리테이너에 롤러가 조립된 상태를 도시한 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110, 110': 상부 테두리 115: 아치부
120, 120': 하부 테두리 125: 돌출부
130, 130': 롤러 수용창 150, 150': 창살
155: 면취부 151: 제1 면취영역
153: 제2 면취영역 170: 가이드 홈
210: 지지블록 211: 경가압영역
213: 중가압영역 215: 가압면
220, 220': 가압블록

Claims (12)

  1. 상부 테두리, 하부 테두리, 각각 장방형으로 형성되고 상기 상부 테두리와 상기 하부 테두리 사이에 둘레를 따라 소정의 간격으로 배열되며 각각 롤러를 수용하는 다수의 롤러 수용창, 및 상기 상부 테두리와 상기 하부 테두리에 각각의 상단부와 하단부가 연결되는 구조로 상기 다수의 롤러 수용창 사이사이에 배열되는 다수의 창살을 구비하는 롤러 베어링용 리테이너에 있어서:
    상기 창살은 각각 중심을 향한 두 모서리를 완만하게 형성한 한 쌍의 면취부를 구비하되, 각각의 상기 면취부는 롤러와 직접 접촉하는 상하 길이 방향 소정 구간의 제1 면취영역 및 상기 제1 면취영역보다 오목하게 형성되어 롤러와 이격되는 나머지 구간의 제2 면취영역으로 구분되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링용 리테이너.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 면취영역과 상기 제2 면취영역 사이에 불연속적인 단차를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링용 리테이너.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 면취영역과 상기 제2 면취영역은 연속적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링용 리테이너.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 면취영역과 상기 제2 면취영역 중 적어도 하나는 둘 이상으로 분할되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링용 리테이너.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각 상기 롤러 수용창의 상변 중앙부에 위치하도록 상기 상부 테두리의 하부 중심측 모서리를 일부 구간씩 부분적으로 완만하게 형성한 다수의 가이드홈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링용 리테이너.
  6. 상부 테두리, 하부 테두리, 각각 장방형으로 형성되고 상기 상부 테두리와 상기 하부 테두리 사이에 둘레를 따라 소정의 간격으로 배열되며 각각 롤러를 수용하는 다수의 롤러 수용창, 및 상기 상부 테두리와 상기 하부 테두리에 각각의 상단부와 하단부가 연결되는 구조로 상기 다수의 롤러 수용창 사이사이에 배열되는 다수의 창살을 구비하는 롤러 베어링용 리테이너의 제조방법에 있어서:
    상기 창살의 중심을 향한 내측 두 모서리를 완만한 형상으로 가압하여, 각각의 상기 창살이 서로 다른 두 롤러와 대응하게 되는 한 쌍의 면취부를 구비하도록 가공하는 제1 면취 공정; 및
    상기 면취부를 부분적으로 더 가압하여, 각각의 상기 면취부가 상기 제1 면취 공정으로 가압이 종료되어 롤러와 직접 접촉하게 되는 소정 구간의 제1 면취영역 및 추가적인 가압으로 상기 제1 면취영역보다 오목하게 형성되어 롤러와 이격된 상태에서 마주보게 되는 나머지 구간의 제2 면취영역으로 구분되도록 하는 제2 면취 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링용 리테이너의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 면취 공정 및 상기 제2 면취 공정은, 상기 제1 면취영역에 대응하는 경가압영역과 상기 제2 면취영역에 대응하는 중가압영역으로 구분된 가압면을 구비하는 가압블록을 사용하여 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링용 리테이너의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 가압블록은, 상기 경가압영역과 상기 중가압영역 중 적어도 하나가 둘 이상으로 분할된 형태의 상기 가압면을 구비하는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링 용 리테이너의 제조방법.
  9. 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 테두리의 하부 중심측 모서리를 일부 구간씩 부분적으로 완만한 형상으로 가압하여 각각 상기 롤러 수용창의 상변 중앙부에 위치하게 되는 다수의 가이드 홈을 형성하는 제3 면취 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링용 리테이너의 제조방법.
  10. 상부 테두리, 하부 테두리, 상기 상부 테두리와 상기 하부 테두리 사이에 둘레를 따라 소정의 간격으로 배열되며 각각 롤러를 수용하는 다수의 롤러 수용창, 및 상기 상부 테두리와 상기 하부 테두리에 각각의 상단부와 하단부가 연결되는 구조로 상기 다수의 롤러 수용창 사이사이에 배열되는 다수의 창살을 구비하는 롤러 베어링용 리테이너에 있어서:
    각각의 상기 롤러 수용창은 상변의 중심을 기준으로 한 적어도 일부 구간에 소정 반경의 곡률로 상기 상부 테두리 측으로 오목하게 만입되는 아치부를 구비하여, 롤러의 상단면 중앙 부분과 상기 창살의 상변이 이격되도록 하는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링용 리테이너.
  11. 제 10항에 있어서,
    각각의 상기 롤러 수용창은 하변의 중심을 기준으로 한 적어도 일부 구간에 소정 반경의 곡률로 상기 상부 테두리 측으로 볼록하게 돌출하는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링용 리테이너.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 창살은 각각 중심을 향한 두 모서리를 완만하게 형성한 한 쌍의 면취부를 구비하되, 각각의 상기 면취부는 롤러와 직접 접촉하는 상하 길이 방향 소정 구간의 제1 면취영역 및 상기 제1 면취영역보다 오목하게 형성되어 롤러와 이격되는 나머지 구간의 제2 면취영역으로 구분되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링용 리테이너.
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