KR101336548B1 - 제한된 슬라이딩 궤도를 갖는 종방향 운동용 롤링 베어링 - Google Patents

Abstract

변위 가능한 로드를 수용하거나 안내하기 위해 내부 슬리브를 포함하는, 제한된 슬라이딩 궤도를 갖는 종방향 운동용 롤링 베어링이며, 내부 슬리브의 외측에 슬리브의 종방향으로 진행하고 슬리브 주연의 둘레에 분배되어 배치된 복수의 롤링체 궤도가 제공되고, 롤링체 궤도에서 롤링체가 안내되며, 상기 롤링체에 의해 롤링 베어링은 조립 위치에서 롤링 베어링을 둘러싼 작용면에서 진행하는 롤링 베어링에 있어서, 복수의 제1 롤링체 궤도(3)는 로드(10) 상에 직접 지지되는 나머지 제2 롤링체 궤도(4)보다 약간 더 큰 반경 방향의 포위원(H₁)에 위치하는 반면, 제1 롤링체 궤도(3)는 부하시 로드(10)의 방향으로 압축될 수 있는 것을 특징으로 한다.

로드, 내부 슬리브, 롤링 베어링, 롤링체 궤도, 포위원

Description

제한된 슬라이딩 궤도를 갖는 종방향 운동용 롤링 베어링{Antifriction Bearing for Longitudinal Motions with a limited Sliding Path}

본 발명은 변위 가능한 로드를 수용하거나 안내하기 위해 내부 슬리브를 포함하는, 제한된 슬라이딩 경로를 갖는 종방향 운동용 롤링 베어링에 관한 것이며, 내부 슬리브의 외측에 슬리브의 종방향으로 진행하고 슬리브 주연의 둘레에 분배되어 배치된 복수의 롤링체 궤도가 제공되고, 롤링체 궤도에서 롤링체가 안내되며, 상기 롤링체에 의해 롤링 베어링은 조립 위치에서 롤링 베어링을 둘러싼 작용면에서 진행한다.

종종 단지 "내부 슬리브"로도 표현되는 이러한 롤링 베어링은, 일반적으로 예컨대 차량 변속기의 컨트롤 로드(control rod) 또는 컨트롤 레일(control rail)과 같은 종방향으로 운동 가능한 로드의 백래쉬(backlash) 없는 베어링을 위해 사용된다. 그러나 상기 내부 슬리브는 커넥팅 로드가 사용되는 다른 적용 분야에도 적합하다. 내부 슬리브는 로드 상에 위치하고 조립 위치에서 외부 슬리브에 의해 둘러싸이는데, 상기 외부 슬리브는 롤링체, 대개는 내부 슬리브에 제공되는 볼을 위한 작용면을 형성한다.

설명된 유형의 롤링 베어링 또는 내부 슬리브는 예컨대 독일 실용신안 제 299 07 217 U1호에 공지되어 있다. 상기 명세서의 경우, 조립 위치에서 모두 컨트롤 로드에 직접 접하는 세 개의 롤링체 궤도가 제공된다. 내부 슬리브 또는 롤링 베어링을 통해 로드의 백래쉬 없는 베어링이 외부 슬리브에서 구현되어야 함에 따라, 내부 슬리브는 최대한 정확하게 제조되어야 하고, 따라서 로드 상에 배치됨에 따라 한편으로는 백래쉬 없는 베어링을 위한 의도된 예비 응력에 도달되어야 하지만, 다른 한편으로는 상기 예비 응력이 너무 커서는 안 되는데, 그렇지 않으면 응력으로 인한 롤링 저항이 너무 커지기 때문이다.

결국 상기 문제점은, 공지된 롤링 베어링 또는 설명된 유형의 내부 슬리브의 경우 반경 방향의 예비 응력 뿐만 아니라 부하 수용이 로드 운동시 항상 동일한 롤링체 궤도를 통해 나타남으로써 초래된다.

따라서 본 발명의 목적은, 충분히 간단한 구성 및 조립에서 백래쉬 없는 베어링에 사용되는 충분한 예비 응력을 직접적인 동시적 부하 수용시 서두에서 언급한 단점 없이 롤링체 궤도를 통해 가능하게 하는 롤링 베어링을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 서두에서 언급한 유형의 롤링 베어링의 경우 본 발명에 따라, 복수의 제1 롤링체 궤도는 로드 상에 직접 지지되는 나머지 제2 롤링체 궤도보다 약간 더 큰 반경 방향의 포위원에 위치하도록 제공되는 반면, 제1 롤링체 궤도는 부하시 로드의 방향으로 압축되도록 제공된다.

본 발명에 따라, 지금까지 종래 기술에서 일반적이었던 경우와 달리, 예비 응력 발생을 위한 롤링체 궤도 및 부하 수용을 위한 롤링체 궤도는 로드 운동 중 분리된다. 이를 위해, 내부 슬리브는 제1 및 제2 롤링체 궤도와, 동일한 크기의 볼인 각각의 롤링체가 상이한 두 포위 원에 위치하도록 형성되고, 제1 롤링체 궤도는 반경 방향에서 보면 제2 롤링체 궤도보다 약간 더 외부에 위치하는데, 상기 제2 롤링체 궤도들은 로드에 직접 지지되고 부하 수용을 위해 사용된다. 압축되는 제1 롤링체 궤도가 더 외부에 배치된 결과, 그 내부에 안내된, 예비 응력을 발생시키는 볼은 외부 슬리브 또는 그 작용면에 접한다. 제2 롤링체 궤도에 배치된, 부하 수용에 사용되는 볼은 무부하의 경우 외부 슬리브의 작용면과 접촉하지 않는다. 로드의 운동이 반경 방향 구성 부품도 포함하면서 로드가 운동하면, 반경 방향의 부하 방향에 따라 하나 이상의 제1 롤링체 궤도가 로드의 방향으로 압축되는데, 이는 복수의 제2 롤링체 궤도가 외부 슬리브의 작용면에 부하 수용적으로 접하도록 유도한다. 이러한 위치에서 압축 경로 또는 제2 롤링체 궤도에 수용된 볼의 간격은 외부 슬리브의 작용면에 대해 단지 10분의 수 밀리미터에 달하는 것이 언급될 수 있다.

예비 응력을 위한 작용 궤도와 부하 수용을 위한 작용 궤도 분리의 결과, 예비 응력에 사용되는 롤링체 궤도 또는 내부 슬리브는 상기 영역에서, 한편으로는 즉시 의도된 예비 응력에 도달할 수 있도록 형성되고 탄성적으로 구성될 수 있는데, 이는 상기 롤링체 궤도가 로드에서 지지되는 것이 아니기 때문이다. 따라서 종래 기술에서 나타난 문제점은 여기서는 더 이상 발생하지 않는다. 상기 롤링체 궤도는 로드 운동시 나타나는 만곡 하중이 즉시 수용될 수 있도록 탄성적으로 구성될 수 있다. 제2 롤링체 궤도는 이와는 달리 만곡 하중을 받지 않는데, 제2 롤링체 궤도가 외부 슬리브의 작용면에 접한 후가 아니라 압축이 종료된 후에야 비로소 접한다.

바람직하게 서로 마주 놓인 두 개의 제1 롤링체 궤도가 제공되는데, 상기 롤링체 궤도들 사이에 바람직하게 각각 두 개의 제2 롤링체 궤도가 제공된다. 따라서 여기서는 반경 방향으로 등거리로 분배되어 배치된 6개의 롤링체 궤도(두 개의 제1 롤링체 궤도 및 네 개의 제2 롤링체 궤도)가 제공된다.

예비 응력 및 부하 수용에 사용되는 롤링체 궤도 사이의 본 발명에 따른 분리의 결과, 예컨대 독일 특허 제 299 07 217 U1호에 제시된 바와 같이 슬리브가 울퉁불퉁한, 지금까지의 종방향으로 슬롯이 있는 내부 슬리브와는 달리, 내부 슬리브가 로드에 가압될 수 있도록 폐쇄되게 형성될 수 있는 특별한 장점을 갖는다. 이에 의해 부하가 지지되는 롤링체 궤도가 분명히 개선되어 지지되는 것이 보장된다.

롤링체 궤도마다 적어도 두 개의 볼이 제공되며, 모든 볼은 바람직하게 공동의 케이지에 유지된다.

또한 본 발명에 따른 구성은, 로드와 커플링되고 로드 운동에 사용되는 피스톤 형태의 운동 요소를 위해 반경 방향 내부로 연장되는 지지면이 일체형의 내부 슬리브의 단부에 제공되는 것을 가능하게 한다. 따라서, 대체로 마주 놓인 측면에서 유체에 의해 작동된 피스톤 디스크로서 형성된, 상기 피스톤 형태의 운동 요소는 큰 표면으로 지지면에 지지된다. 또한 반경 방향 내부로 진행되는 지지면을 갖는 상기 구성은, 조립 위치에서 로드에 제공된 부속물에 의해 관통될 수 있는 리세스가 지지면에 제공되는 것을 가능하게 하고, 상기 부속물은 롤링 베어링을 축방향으로 고정하기 위해 지지면을 후방 결합하면서 압인된다. 예컨대 본(bone)형태일 수 있는 리세스는 바람직하게 스트립 재료로 제조되는, 특히 디프 드로잉되는 내부 슬리브의 제조시 가장 간단하게 천공된다.

본 발명의 다른 장점, 특징 및 세부 사항은 실시예의 이하 설명에서 제공된다.

도1은 본 발명에 따른 롤링 베어링을 개략적인 형태로 도시한 사시도이다.

도2는 도1의 롤링 베어링에 대한 종단면도이다.

도3은 도1의 롤링 베어링에 대한 횡단면도이다.

도4는 도1의 롤링 베어링을 내부 슬리브 바닥과 관련하여 도시한 측면도이다.

도5는 조립 위치에서의 본 발명에 따른 롤링 베어링을 무부하 상태에서 개략적으로 도시한 도면이다.

도6은 도5에 따른 개략도를 무부하 상태에서 도시한 도면이다.

도1에는 일체형 부품으로서 바람직하게 금속 스트립으로부터 디프 드로잉 가공된 내부 슬리브(2)를 포함하는, 본 발명에 따른 롤링 베어링(1)이 도시된다. 내부 슬리브(2)는, 두 개의 제1 롤링 베어링 궤도(3)(도3 참조) 및 네 개의 제2 롤링 베어링 궤도(4)가 구별될 수 있는 복수의 롤링 베어링 궤도를 포함한다. 롤링 베어링 궤도(3, 4)는 내부 슬리브의 주연 둘레에 등거리로 분배되어 배치된다. 도시 된 실시예에서 내부 슬리브 내에는 각각 두 개의 롤링체가 모두 동일한 직경 및 공동의 볼 케이지(6)에 유지되는 볼(5)의 형태로 작동한다.

내부 슬리브(2)는 내부 슬리브의 전면 섕크(7)에서 개방되는데, 내부 슬리브가 상기 전면 섕크로부터 여기에는 자세히 도시되지 않은 로드 상에 설치되는 반면, 마주 놓인 단부에는 반경 방향 내부로 견인되는 슬리브 바닥(8)이 제공되고, 상기 슬리브 바닥 내에는, 도시된 실시예에서 본 형태로 형성된 리세스(9)가 제공되며, 상기 리세스를 통해 조립 위치에서 자세히 도시되지 않은 로드의 부속물 또는 브래킷이 관통되며, 로드는 압인되고 상기 영역 내에서 내부로 절곡되는 슬리브 바닥(8)을 후방 결합시키며, 절곡부 내에서 상기 슬리브 바닥은 바닥 평면으로부터 돌출되지 않는 형태로 수용된다. 슬리브 바닥(8)은, 대체로 피스톤 디스크인 자세히 도시되지 않은 피스톤 형태의 운동 요소에 대해 지지면을 형성하는데, 상기 지지면을 통해 조립 위치에서 본 발명에 따라 롤링 베어링을 변속기 내에 사용하는 경우 로드 운동은 유압식으로 제어된다.

본 발명에 따라 내부 슬리브(2)는, 제1 및 제2 롤링체 궤도(3, 4)가 상이한 포위 원에 위치하는 형태로 형성되고, 제1 롤링체 궤도(3)는 직경과 관련하여 제2 롤링체 궤도(4)보다 약간 더 큰 포위 원에 위치한다. 이는 제1 롤링체 궤도(3)에 안내된 볼(5)이 제2 롤링체 궤도(4)에 안내된 볼(5)보다 약간 더 큰 반경에 위치하도록 유도한다. 이는 도4에서 제1 롤링체 궤도(3) 내 볼에 대한 포위 원 특성 곡선(H₁) 또는 제2 롤링체 궤도 내 볼에 대한 포위 원 특성 곡선(H₂)에 의해 도시된다.

조립 위치에서 제2 롤링체 궤도(4)만 로드에 직접 지지되는 반면, 제1 롤링체 궤도(3)는 로드로부터 이격되어, 즉 로드의 방향으로 압축될 수 있다.

도3에는 본 발명에 따른 롤링 베어링(1)이 조립 위치에서 개략적인 형태로 도시된다. 폐쇄된 내부 슬리브(2)는, 즉 종방향으로 슬롯이 없고, 여기에 도시된 로드(10) 상에 가압된다. 로드(10)는 상응하는 섹션(11)을 포함하는데, 상기 섹션에 제2 롤링체 궤도 또는 내부 슬리브(2)의 상응하는 섹션이 직접 접한다. 제1 롤링체 궤도(3)는 컨트롤 레일(10)로부터 이격되어, 즉 컨트롤 레일로부터 자유롭게 운동 가능함을 알 수 있다.

도5에 확실히 도시된 바와 같이, 조립 위치에서는 제1 롤링체 궤도(3)에 안내된 볼(5)만 외부 슬리브(13)의 작용면(12)에 직접 접한다. 이에 의해 백래쉬 없는 수용을 위해 필요한 예비 응력이 생성되는데, 상기 예비 응력은 제1 롤링체 궤도(3)가 로드(10)에 직접 지지되는 것이 아니라, 로드에 대해 압축될 수 있게 됨에 따라, 내부 슬리브(2)의 상응하는 기하 구조적인 형상에 의해 제1 롤링체 수용부(3)의 영역 내에서 또는 상응하는 재료 선택 등에 의해 응력의 크기가 임의로 조절될 수 있다.

제2 롤링체 수용부(4)에 안내된 볼(5)은 도5에 도시된 바와 같이, 무부하 조립 위치에서 작용면(12)으로부터 이격된다. 예비 응력에 작용하는 롤링체 궤도, 즉 제1 롤링체 궤도(3)와 그 내부에 안내된 볼(5), 그리고 최초로 부하가 지지되는 롤링체 궤도, 즉 제2 롤링체 궤도(4) 또는 그 볼 (5) 사이의 분리가 구현된다.

로드(10)가 운동하면, 운동은, 예컨대 변속기의 컨트롤 유닛으로 일체되는 경우, 항상 반경 방향 운동 구성 부품도 포함한다.

도6에 따른 실시예에서는 간략화의 이유로, 컨트롤 로드(10)가 하부로 직선 운동하는 것으로 취급된다. 이는 우선 도6에 도시된 하부 롤링체 궤도(3)가 약간 압축되도록 유도하는데, 자세히 말하면 인접하고 부하가 지지되는 제2 롤링체 궤도(4)에 안내된 볼(5)이 부하를 수용하면서 접하는, 외부 슬리브(13)의 작용면(12)에 이를 때까지 압축된다. 이 순간에 최초의 부하 수용은 상기 작용면을 통해 로드(10)에 직접 접하는, 제2 롤링체 궤도(4)에 안내된 볼(5) 또는 롤링체 궤도(4) 내로 이루어진다. 하중 경감시 제1 롤링체 궤도(3)는 다시 복귀 압축됨으로써 도5에 따라 예비 응력이 가해진 상태가 다시 나타난다.

로드(10)의 반경 방향 운동 구성 부품이 어느 방향에 위치하는가에 따라 인접 특성도 달라질 수 있다. 예컨대 도5로부터 취해진 방식으로부터 컨트롤 로드가 선형적으로 우측으로 운동하면, 볼의 인접 결과 두 개의 제1 롤링체 궤도(3)는, 도5에서 우측에 도시되고 제2 롤링체 궤도(4)에 안내된 두 볼이 작용면(12)에 접할 때 까지 압축된다.

예컨대 컨트롤 로드(10)의 가정된 선형적 운동 구성 부품이 상기 설명된 운동 방향에 대해 45°각도 하에 위치하면, 롤링 베어링(1)은 예컨대 도5로부터 우측 하부로 비스듬하게 운동하는 반면, 롤링 베어링의 운동은 최초로 하부 롤링체 궤도(3)를 압축시키고 도5에서 우측에 도시된 두 롤링체 궤도(4) 및 하부 롤링체 궤도(3)로부터 좌측에 도시된 롤링체 궤도(4)의 볼(5)은 최종 위치에서 작용면(12)에 부하 수용적으로 접한다.

<도면 부호 리스트>

1: 롤링 베어링

2: 내부 슬리브

3: 롤링 베어링 궤도

4: 롤링 베어링 궤도

5: 볼

6: 볼 케이지

7: 섕크

8: 슬리브 바닥

9: 리세스

10: 로드

11; 섹션

12: 작용면

13: 외부 슬리브

H₁: 포위 원 라인

H₂: 포위 원 라인

Claims (8)

1. 변위 가능한 로드를 수용하거나 안내하기 위해 내부 슬리브를 포함하는, 제한된 슬라이딩 궤도를 갖는 종방향 운동용 롤링 베어링이며, 내부 슬리브의 외측에 슬리브의 종방향으로 진행하고 슬리브 주연의 둘레에 분배되어 배치된 복수의 롤링체 궤도가 제공되고, 롤링체 궤도에서 롤링체가 안내되며, 상기 롤링체에 의해 롤링 베어링은 조립 위치에서 롤링 베어링을 둘러싼 작용면에서 진행하는 롤링 베어링에 있어서,

   복수의 제1 롤링체 궤도(3)는 나머지 제2 롤링체 궤도(4)보다 큰 반경 방향의 포위원(H₁)에 위치하고,

   제1 롤링체 궤도(3)와 제2 롤링체 궤도(4)를 형성하는 내부 슬리브(2)는 탄성이고, 제2 롤링체 궤도(4)를 형성하는 내부 슬리브(2) 부분은 로드(10)에 의해 직접 지지되고, 제1 롤링체 궤도(3)를 형성하는 내부 슬리브(2) 부분은 로드(10)에 의해 직접 지지되지 않아서, 제1 롤링체 궤도(3)를 형성하는 탄성 내부 슬리브(2) 부분이 로드(10)를 향하여 압축될 수 있는 것을 특징으로 하는 종방향 운동용 롤링 베어링.
2. 제1항에 있어서, 서로 마주 놓인 두 개의 제1 롤링체 궤도(3)가 제공되는 것을 특징으로 하는 종방향 운동용 롤링 베어링.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 네 개의 제2 롤링체 궤도(4)가 제공되며, 제1 및 제2 롤링체 궤도(3, 4)는 주연 둘레에 등거리에 분배되어 제공되는 것을 특징으로 하는 종방향 운동용 롤링 베어링.
4. 제1항에 있어서, 내부 슬리브(2)는 주연에서 폐쇄되고 로드(10) 상에 가압될 수 있는 것을 특징으로 하는 종방향 운동용 롤링 베어링.
5. 제1항에 있어서, 롤링체 궤도(3, 4)마다 적어도 두 개의 볼(5)이 제공되며, 모든 볼(5)은 공동의 케이지(6)에 유지되는 것을 특징으로 하는 종방향 운동용 롤링 베어링.
6. 제1항에 있어서, 내부 슬리브(2)의 단부에서 반경 방향 내부로 연장되는 지지면(8)은, 로드(10)와 커플링되고 로드 운동에 사용되는 피스톤 형태의 운동 요소를 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 종방향 운동용 롤링 베어링.
7. 제6항에 있어서, 지지면(8) 내에 리세스(9)가 제공되고, 상기 리세스는 조립 위치에서 로드(10)에 제공된 부속물에 의해 관통되며, 상기 부속물은 롤링 베어링(1)을 축방향으로 고정하기 위해 지지면(8)에 결합하면서 압인되는 것을 특징으로 하는 종방향 운동용 롤링 베어링.
8. 제1항에 있어서, 내부 슬리브(2)는 스트립 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 종방향 운동용 롤링 베어링.

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