KR101090208B1 - 시일을 구비하는 구름베어링 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르는 시일을 구비하는 구름베어링(200)은 내륜(210)과, 외륜(220)과, 상기 내륜(210)과 외륜(220) 사이에 위치하는 다수의 전동체(230)와, 상기 내륜(210)과 외륜(220)의 축방향 양단 개구부에 설치되는 시일(250)을 구비하며; 상기 시일(250)은 원주 방향을 따라 축방향 내측으로 오목하게 오목홈(254)이 형성되어 오목홈(254)의 반경 방향 외측으로 외륜과 접하는 가변부(259)를 구비하는 본체(251)와, 상기 오목홈(254)에 압입되어 상기 가변부(259)를 반경 방향 외측으로 가압하는 하나 이상의 가압부재(258)와, 상기 본체의 반경 방향 내측으로 구비되어 내륜(210)과 접하는 립부재(255)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며; 전용 장비 없이도 제조하는 것이 가능하며, 조립이 용이하며, 조립 과정에서 불량 발생 가능성이 아주 낮으며, 운전 중에 베어링에 큰 축방향 하중이 작용하는 경우에도 시일이 이탈하는 것을 방지할 수 있어, 제조와 조립이 간단하며 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
베어링, 시일

Description

시일을 구비하는 구름베어링{A Rolling Bearing Comprising Seal}
본 발명은 시일을 구비하는 구름베어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제조와 조립이 용이하며, 조립 과정에서 불량 발생 가능성이 아주 낮으며, 운전 중에 베어링에 큰 축방향 하중이 작용하는 경우에도 시일이 이탈하는 것을 방지할 수 있는 시일을 구비하는 구름베어링에 관한 것이다.
일반적으로 각종 기계설비에서 회전력을 전달하는 축 또는 링크장치의 힌지 등을 회전 가능하게 지지하는 구름베어링은 기계설비의 특성, 즉 부하량 회전속도 등을 고려하여 다양한 종류가 사용되고 있다.
구름베어링은 전동체의 형상에 따라서 분류하기도 하며, 전동체로 볼을 사용하는 볼 베어링, 전동체로서 테이퍼진 형태의 롤러를 사용하는 테이퍼 롤러 베어링, 전동체로서 원통 롤러를 사용하는 원통 롤러 베어링 등이 있다.
도 1은 종래의 구름베어링의 일종인 볼 베어링으로서 시일이 제거된 상태를 도시한 것이며, 도 2는 종래의 볼 베어링에 구비되는 리테이너와 볼을 도시한 사시도이며, 도 3은 종래의 볼 베어링에 구비되는 다른 종류의 리테이너인 케이지의 일부를 도시한 사시도이며, 도 4는 종래의 볼 베어링의 다른 예를 도시한 것이며, 도 5는 도 1의 A-A선에 따르는 단면도로서 시일이 장착된 상태를 도시한 것이며, 도 6은 도 5의 A부에 대응되는 단면도로서 볼 베어링의 또 다른 예를 도시한 것이며, 도 7은 종래의 구름베어링에 구비되는 시일을 도시한 단면 확대도이며, 도 8은 도 5의 A부에 대응되는 단면도로서 구름베어링의 일종인 테이퍼 롤러 베어링을 도시한 것이며, 도 9는 도 8의 테이퍼 롤러 베어링에 구비되는 시일을 확대 도시한 것이다.
도 1 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 구름베어링은 외향하는 내륜궤도(111)가 형성된 링 형상의 내륜(110)과, 상기 내륜(110)보다 큰 지름을 가져 내륜(110)으로부터 반경 방향 외측으로 이격되며 내향하는 외륜궤도(121)가 형성된 링 형상의 외륜(120)과, 상기 내륜(110)과 외륜(120) 사이에 위치하는 복수의 전동체(130)와, 상기 내륜(110)과 외륜(120)의 사이에서 양측으로 형성된 개구부에는 구비되는 시일(150)로 이루어진다. 그리고 상기 다수의 전동체(130)를 소정의 간격으로 유지시키도록 리테이너(140)가 더 포함될 수 있다.
도 2 및 도 3은 전동체(130)가 볼인 구름베어링에 구비되는 리테이너(140)를 도시한 것으로, 도 2에 도시한 바와 같이 리테이너(140)는 복수의 오목한 홈이 형성된 제1 부재(141)와 제2 부재(143)를 레벳(145)으로 결합하여 제조할 수도 있으며, 도 3에 도시한 바와 같이 전동체(130)가 삽입되어 안착하는 복수의 홈(145)이 형성된 형태로 제조할 수도 있다. 도 3에 도시한 바와 같은 형태의 리테이너를 '케이지'라고도 한다. 일반적으로 도 2에 도시한 리테이너(140)는 금속 판재로 가공하여 제조하며, 도 3에 도시한 리테이너(140)는 합성수지로 제조한다.
도 1, 도 4, 도 5 및 도 6은 전동체가 볼인 볼 베어링을 도시한 것이며, 도 8은 전동체가 테이퍼진 롤러인 테이퍼 롤러 베어링을 도시한 것이다. 그리고 같은 형태의 전동체를 사용하는 구름베어링에서도 사용 목적에 따라 다양한 구조를 가질 수 있으며, 도 1 및 도 5에 도시한 바와 같이 전동체(130)인 볼 사이의 간격을 유지시켜주는 리테이너(140)를 구비하는 구름베어링과, 도 4에 도시한 바와 같이 전동체(130)를 최대로 투입하고 리테이너를 구비하지 않는 베어링이 있다. 그리고 전동체와 내륜, 전동체와 외륜의 접촉 상태에 따라 도 6에 도시한 바와 같이 4점 접촉 베어링으로 분류되기도 한다. 도 6에서 도면부호 P1와 P2는 전동체(130)와 외륜(120)의 접촉부를, P3와 P4는 전동체(130)와 내륜(110)의 접촉부를 도시한 것이다.
구름베어링(100)에는 도 5, 도 6 및 도 8에 도시한 바와 같이, 내륜(110)과 외륜(120) 사이에서 양측으로 형성된 개구부에는 시일(150)을 구비한다. 상기 시일(150)은 외부로부터 이물질이 침입하는 것을 방지하며, 내부에 충진된 그리이스가 외부로 이탈되는 것을 방지하는 작용을 한다. 상기 시일(150)은 도 5, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 지지대로서 작용을 하는 금속판(151)과, 상기 금속판(151)에 접합되는 고무성형체(153)로 이루어진다. 상기 고무성형체(153)는 외경 측으로 외륜(120)에 형성된 시일홈(123)에 삽입되는 삽입부(157)와, 내륜(110)에 형성된 접촉부(113)와 접촉하는 립부(155)로 구성되며, 상기 립부(156)는 하나 이상의 시일립(156)을 가진다. 한편, 베어링의 형태나 사용 조건에 따라서 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같은 구조의 시일(150)을 구비하기도 한다.
종래와 같은 시일(150)은 금속판(151)을 가공하고, 금속판(151)을 인서트로 하여 고무성형체(153)를 접합 형성시키는 단계로 제조되므로, 전문 성형 장치를 구비하지 않는 경우 제조하는 것이 불가능하며, 조립이 용이하지 않고, 제조와 조립 과정 중에 불량이 발생할 염려가 있으며, 조립이 견고하게 이루어지지 않을 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본체와, 상기 본체에 삽입되는 가압부재와, 상기 본체의 일측으로 접착되는 실링부재로 이루어지는 시일을 구비하여, 전용 장비 없이도 제조하는 것이 가능하며, 조립이 용이하며, 조립 과정에서 불량 발생 가능성이 아주 낮으며, 운전 중에 베어링에 큰 축방향 하중이 작용하는 경우에도 시일이 이탈하는 것을 방지할 수 있는 시일을 구비하는 구름베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내륜과, 외륜과, 상기 내륜과 외륜 사이에 위치하는 다수의 전동체와, 상기 내륜과 외륜의 축방향 양단 개구부에 설치되는 시일을 구비하며; 상기 시일은 원주 방향을 따라 축방향 내측 방향으로 오목하게 오목홈이 형성되며 오목홈의 반경 방향 외측으로 외륜과 접하는 가변부를 구비하는 본체와, 상기 오목홈에 압입되어 상기 가변부를 반경 방향 외측 방향으로 가압하는 하나 이상의 가압부재와, 상기 본체의 반경 방향 내측으로 구비되어 내륜 과 접하는 하나 이상의 립부재를 포함하여 구성되는 시일을 구비하는 구름베어링을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 시일은 원주 방향을 따라 축방향 내측 방향으로 오목하게 오목홈이 형성되어 오목홈의 내경 방향으로 내륜과 접하는 가변부를 구비하는 본체와, 상기 오목홈에 압입되어 상기 가변부를 반경 방향 내측으로 가압하는 하나 이상의 가압부재와, 상기 본체의 반경 방향 외경으로 구비되어 외륜과 접하는 하나 이상의 립부재를 포함하여 구성되는 시일을 구비하는 구름베어링을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 외륜은 외륜의 양 측면으로부터 축방향 내측으로 연장 형성되는 시일안착부와 상기 시일안착부의 내측 단부로부터 반경 방향 내측으로 연장 형성되는 축방향지지부를 구비하며, 상기 시일의 본체는 상기 시일안착부와 축방향지지부와 접하는 시일을 구비하는 구름베어링을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 시일안착부에는 반경 방향 외측으로 오목하게 하나 이상의 요홈이 형성되며, 상기 가압부재가 오목홈에 압입될 때 가변부는 요홈을 향하여 변형되어 변형부를 형성하는 시일을 구비하는 구름베어링을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 시일안착부와 본체 사이에는 접착제가 게재되는 시일을 구비하는 구름베어링을 제공한다.
본 발명에 따른 시일을 구비하는 구름베어링에 의하면, 시일은 립부재를 성형하는 전용 장비나 장치를 구비하지 않고 범용의 가공 장비만을 가지고도 용이하게 시일을 제조하는 것이 가능하며, 조립이 용이하며 조립 과정에서 불량 발생 가 능성이 아주 낮으며, 운전 중에 베어링에 큰 축방향 하중이 작용하는 경우에도 시일이 이탈하는 것을 방지할 수 있어, 제조와 조립이 간단하며 제조 비용도 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시일을 구비하는 구름베어링을 상세하게 설명한다.
도 10은 본 발명에 따르는 시일을 구비하는 구름베어링의 측면도이며, 도 11은 도 10의 A-A선에 따르는 단면도이며, 도 12 및 도 13은 본 발명에 따르는 시일을 구비하는 구름베어링의 조립 과정을 설명하기 위하여 도시한 것으로 도 10의 A부를 확대 도시한 것이며, 도 14 및 도 15는 본 발명에 따르는 시일을 구비하는 구름베어링의 조립 과정을 설명하기 위하여 도시한 것으로 도 11의 A부를 확대 도시한 것이다.
이하의 설명에서 도 11의 화살표 B로 나타내는 방향을 '내측' 또는 '내향', 화살표 C로 나타내는 방향을 '외측' 또는 '외향', 도 11에서 가로 방향을 '축방향', 세로 방향을 '반경 방향'이라고 한다.
도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이 본 발명에 따르는 시일을 구비하는 구름베어링(200)은 내륜(210)과, 외륜(220)과, 상기 내륜(210)과 외륜(220) 사이에 위치하는 복수의 전동체(230)와, 상기 내륜(210)과 외륜(220)의 축방향 양단 개구부에 설치되는 시일(250)을 포함한다. 그리고 내륜(210)과 외륜(220) 사이에 구비되는 전동체(230)의 배치에 따라서 전동체(230)의 간격을 유지시키는 리테이너(240) 를 포함할 수 있다.
도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이 상기 내륜(210)에는 반경 방향으로 외향하는 내륜궤도(211)가 형성되며, 외륜(220)에는 반경 방향으로 내향하는 외륜궤도(221)가 형성되어, 상기 전동체(230)는 내륜궤도(211)와 외륜궤도(221) 사이에 위치하게 된다.
도 10, 도 11 및 도 15에 도시한 바와 같이, 상기 내륜(210)과 외륜(220)의 축방향 양단 개구부에 설치되는 시일(250)은 오목홈(254)이 형성된 본체(251)와, 상기 오목홈(254)에 압입되는 가압부재(258)와, 상기 본체(251)에 반경 방향 내측으로 구비되는 립부재(255)로 이루어진다. 상기 본체(251)는 금속으로 제조되며, 상기 립부재(255)는 탄성체인 엘라스토머(Elastomer)로 이루어질 수 있다.
상기 본체(251)는 도 10, 도 11 및 도 15에 도시한 바와 같이 링 형상으로서, 원주 방향을 따라 축방향 내측으로 오목하게 오목홈(254)이 형성되며, 오목홈(254)의 반경 방향 외측으로 외륜(220)과 접하는 가변부(259)를 구비한다. 상기 가변부(259)는 링 형상으로 형성된다. 상기 본체(251)의 반경 방향 내측으로 하나 이상의 립부재(255)가 구비되며, 상기 립부재(255)는 내륜(210)과 접촉한다. 상기 본체(251)의 반경 방향 내측으로는 도 11 및 도 15에 도시한 바와 같이 립부재(255)가 안착하여 접착되도록 하기 위한 오목한 안착홈(252)이 형성될 수 있다. 상기 립부재(255)는 안착홈(252)에 접착된 오링(O-Ring)으로 이루어질 수 있다. 상기 본체(251)의 가변부(259)가 외륜(220)에 접하고, 립부재(255)가 내륜에 접촉한 상태에서 도 14에 도시한 바와 같이 상기 본체(251)에 형성된 오목홈(254)에 하 나 이상의 가압부재(258)를 압입시켜 가변부(259)를 외륜(220)으로 가압시켜 시일(250)을 견고하게 외륜(220)에 조립할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르는 시일을 구비하는 구름베어링에 있어서, 상기 본체(251)는 원주 방향을 따라 축방향 내측으로 오목하게 오목홈(254)이 형성되며, 오목홈(254)의 반경 방향 내측으로 내륜(210)과 접하는 가변부를 구비하고, 상기 본체(251)의 반경 방향 외측으로 하나 이상의 립부재를 구비하여 상기 립부재(255)가 외륜(220)과 접촉하는 구조로 할 수도 있다.
금속 볼(Ball)을 상기 가압부재(258)로 하는 것이 가능하며, 이때 도 14에 도시한 바와 같이 오목홈(254)의 반경 방향 폭(t)보다 큰 지름을 가지는 가압부재(258)를 오목홈(254)에 압입한다.
상기 시일(250)이 견고하게 안착되도록 하기 위하여, 도 11에 도시한 바와 같이 상기 외륜(220)은 양 측면(227)으로부터 축방향 내측으로 연장 형성되는 시일안착부(223)와, 상기 시일안착부(223)의 축방향 내측 단부로부터 반경 방향 내측으로 연장되는 축방향지지부(225)를 구비한다. 상기 시일안착부(223)와 축방향지지부(225) 사이에는 라운드나 챔퍼가 형성될 수 있음은 물론이다. 상기 시일(250)이 내륜(210)과 외륜(220) 사이에 설치될 때, 상기 본체(251)는 반경 방향으로 시일안착부(223)와 접하고, 축방향으로 축방향지지부(225)에 접하게 된다. 상기 본체(251)의 가변부(239)가 반경 방향으로 시일안착부(223)에 접하게 된다. 상기 시일안착부(223)와 본체(251) 사이에 접착제를 게재시켜 상기 시일(250)이 견고하게 조립되고 누설이나 이물질의 침입을 더욱더 방지할 수 있다. 그리고 상기 축방향 지지부(225)와 본체(251) 사이에도 접착제를 게재시킬 수 있음은 물론이다.
도 10 및 도 13에 도시한 바와 같이 상기 시일안착부(223)에는 반경 방향 외측으로 오목하게 하나 이상의 요홈(223a)을 형성하는 것이 바람직하다. 상기 요홈(223a)은 반경 방향에 대하여 반드시 대칭의 형태로 형성되는 것에 한정하는 것은 아니다. 상기 립부재(255)가 구비된 본체(251)를 내륜(210)과 외륜(220) 사이에 위치시키고, 본체(251)에 형성된 오목홈(254)에 가압부재(258)를 삽입하면, 가변부(259)는 가압부재(258)에 의하여 가압되어 요홈(223a)을 향하여 변형되어 변형부(259a)를 형성한다. 따라서 시일(250)은 더욱더 견고하게 조립되어 장시간 사용하는 경우에도 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서 도 10 내지 도 15를 참조하여 본 발명에 따르는 시일을 구비하는 구름베어링(200)의 조립에 대하여 설명한다. 조립의 설명에 있어서 내륜(210)과 외륜(220) 사이에 전동체(230)를 조립하는 단계와, 리테이너(240)를 조리하는 단계는 본 발명과 직접적인 관련이 없고, 이는 종래의 기술과 유사한 범위이므로 이에 대한 설명은 생략하며, 내륜(210)과 외륜(220) 사이에 전동체(230)의 조립이 완료된 후, 또는 필요에 의하여 리테이너(240) 조립을 완료한 후 시일(250)을 조립하는 과정에 대해서만 설명한다.
도 12 및 도 14에 도시한 바와 같이 본체(251)의 반경 방향 내측으로 형성된 안착홈(252)에 접착제를 도포하여 실링부재(255)를 안착홈(252)에 접착시킨다. 이때 하나 이상의 안착홈(252)을 형성하여 하나 이상의 실링부재(255)를 접착시킬 수 있다. 실링부재(255)가 접착된 본체(251)를 내륜(210)과 외륜(220) 사이에 형성된 양 단의 개구부에 삽입한다. 이때 본체(251)의 가변부(259)의 외경면에 접착제를 도포하여, 상기 본체(251)의 가변부(259)가 외륜(220)에 형성된 시일안착부(223)에 견고하게 접착되도록 하는 것이 바람직하다. 외륜(220)에 축방향지지부(225)가 형성된 경우에는 상기 본체(251)와 축방향지지부(225) 사이에도 접착제를 게재시키는 것이 바람직하다. 상기 가변부(259)의 외경과 시일안착부(223)의 지름은 억지끼워맞춤 관계를 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
상기 실링부재(255)는 내륜(210)에 반경 방향 외측으로 형성되는 접촉부(213)와 접촉하게 된다. 본 발명에 따르는 시일을 구비하는 구름베어링(200)이 회전하면 상기 실링부재(255)와 접촉부(213)는 서로 미끄럼 접촉을 하게 되므로, 상기 실링부재(255)의 마모를 방지하기 위하여 접촉부(213)의 표면은 매끄럽게 가공하는 것이 바람직하다.
상기 내륜(210)과 외륜(220) 사이에 실링부재(255)를 가지는 본체(251)의 설치가 완료되면, 도 12 및 도 14에 도시한 바와 같이 요홈(223a)이 형성된 부분으로 오목홈(254)에 가압부재(258)를 압입시킨다. 상기 가압부재(258)는 오목홈(254)에 압입되었을 때 가변부(259)를 외륜(220)의 시일안착부(223) 쪽으로 가압할 수 있는 크기로 하여야 한다. 금속 볼(Ball)을 가압부재(258)는 하는 것이 가능하다. 이때 오목홈(254)의 폭(t)보다 큰 지름을 가지는 가압부재(258)로 압입한다. 도 14에서 도면부호 500은 상기 가압부재(258)를 오목홈(254)에 압입시키는 공구의 예를, F는 압입력을 도시한 것이다.
가압부재(258)를 요홈(223a)이 형성된 부분으로 본체(251)의 오목홈(254)에 압입하면, 도 10, 도 13 및 도 15에 도시한 바와 같이 가변부(259)는 요홈(223a)을 향하여 변형되어 변형부(259a)를 형성한다. 따라서 시일(250)은 외륜(220)에 견고하게 고정 설치될 수 있게 된다. 도 14 및 도 15에서 도면부호 254a는 오목홈(254)의 축방향 외측으로 경사지게 형성되어 가압부재(258)의 압입을 용이하게 하는 안내부를 도시한 것이다.
상기에서 본 발명의 설명에 있어서 볼 베어링에 대하여 도시하였으나, 본 발명은 볼 베어링에 한정하는 것은 아니며, 테이퍼 롤러 베어링, 원통 롤러 베어링 등 다양한 형태의 전동체를 가지는 구름베어링에 대하여 적용된다.
이상에서 도면을 참조하여 본원 발명을 설명하였으나, 본원 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것이 아니며, 본원 발명이 속하는 당업자에게 자명한 범위는 본원 발명의 권리에 속하는 것으로 해석하여야 할 것이다.
도 1은 종래의 구름베어링의 일종인 볼 베어링을 도시한 것이다.
도 2는 종래의 볼 베어링에 구비되는 리테이너와 볼을 도시한 사시도이다.
도 3은 종래의 볼 베어링에 구비되는 다른 종류의 리테이너를 도시한 일부 사시도이다.
도 4는 종래의 볼 베어링의 다른 예를 도시한 것이다.
도 5는 도 1의 A-A선에 따르는 단면도이다.
도 6은 도 5의 A부에 대응되는 단면도로서 볼 베어링의 또 다른 예를 도시한 것이다.
도 7은 종래의 구름베어링에 구비되는 시일을 도시한 단면 확대도이다.
도 8은 도 5의 A부에 대응되는 단면도로서 구름베어링의 일종인 테이퍼 롤러 베어링을 도시한 것이다.
도 9는 도 8의 테이퍼 롤러 베어링에 구비되는 시일을 확대 도시한 것이다.
도 10은 본 발명에 따르는 시일을 구비하는 구름베어링의 측면도이다.
도 11은 도 10의 A-A선에 따르는 단면도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명에 따르는 시일을 구비하는 구름베어링의 조립 과정을 설명하기 위하여 도시한 것으로 도 10의 A부를 확대 도시한 것이다.
도 14 및 도 15는 본 발명에 따르는 시일을 구비하는 구름베어링의 조립 과정을 설명하기 위하여 도시한 것으로 도 11의 A부를 확대 도시한 것이다.

Claims (5)

  1. 내륜과, 외륜과, 상기 내륜과 외륜 사이에 위치하는 다수의 전동체와, 상기 내륜과 외륜의 축방향 양단 개구부에 설치되는 시일을 구비하며; 상기 시일은 원주 방향을 따라 축방향 내측 방향으로 오목하게 원주 방향을 따라 오목홈이 형성되며 오목홈의 반경 방향 외측으로 외륜과 접하는 링형상의 가변부를 구비하는 링형상의 금속 재질의 본체와, 상기 오목홈에 압입되어 상기 가변부를 반경 방향 외측 방향으로 가압하는 하나 이상의 가압부재와, 상기 본체의 반경 방향 내측으로 구비되어 내륜과 접하는 링형상의 립부재를 포함하여 구성되며; 상기 외륜은 외륜의 양 측면으로부터 축방향 내측으로 연장 형성되는 시일안착부를 구비하고, 상기 가변부의 외경면은 시일안착부에 접하며, 상기 시일안착부에는 반경 방향 외측으로 오목하게 하나 이상의 요홈이 형성되며; 상기 가압부재가 오목홈에 압입될 때 가변부는 가압부재에 의하여 요홈을 향하여 반경 방향으로 외향 변형되어 돌출된 변형부를 형성하는 것을 특징으로 하는 시일을 구비하는 구름베어링.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 시일안착부와 본체 사이에는 접착제가 게재되는 것을 특징으로 하는 시일을 구비하는 구름베어링.
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