KR101383274B1 - 테이퍼 롤러 베어링 - Google Patents
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- F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
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Abstract
테이퍼 롤러 베어링이 개시된다. 내륜, 외륜 및 상기 내륜과 외륜 사이에 개재된 전동체로서의 테이퍼 롤러를 포함하고, 상기 테이퍼 롤러의 무부하 상태의 구름회전 중심점(AP)이 테이퍼 롤러 베어링의 회전 중심점(BAP)보다 직경방향 내측에 소정 드롭량(D) 만큼 위치되도록 형성되어, 테이퍼 롤러의 원활한 구름 회전 운동으로 내구성 향상 및 수명연장을 도모할 수 있다.
Description
본 발명은 테이퍼 롤러 베어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무부하 상태의 테이퍼 롤러의 구름회전 중심점이 부하 상태의 테이퍼 롤러 베어링의 회전 중심점보다 아래에 위치되도록 한 테이퍼 롤러 베어링에 관한 것이다.
일반적으로 베어링은 회전하고 있는 기계의 축을 일정한 위치에 고정시키고, 축의 자중과 함께 축에 걸리는 하중을 지탱하며, 축이 원활하게 회전할 수 있도록 지지하는 기계요소로서, 베어링과 축이 접촉하는 상태에 따라 미끄럼 베어링과 구름 베어링으로 분류됨과 더불어 하중을 지지하는 방향에 따라 레이디얼 베어링과 스러스트 베어링으로 분류된다.
상기 구름 베어링은 회전하는 축을 볼 혹은 롤러와 같은 전동체를 사용하여 지지하는 것으로, 롤러의 형상에 따라 원통형 롤러 베어링과 테이퍼 롤러 베어링 및 니들 베어링 등이 있다.
상기 테이퍼 롤러 베어링은 회전축 방향 및 반경 방향 하중을 동시에 지지하는 곳에 주로 사용되는 것으로, 차량이나 기계 장치 등에 널리 이용되고 있다.
상기와 같은 종래의 테이퍼 롤러 베어링은 도 1에 도시된 바와 같이, 내륜(10)과, 외륜(20), 상기 내륜(10)과 외륜(20) 사이에 개재된 전동체로서의 테이퍼 롤러(30) 및, 상기 테이퍼 롤러(30)를 수용하여 회전 가능하게 지지하는 케이지 혹은 리테이너(40)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 상기 테이퍼 롤러 베어링은 초기 설계시에 테이퍼 롤러(30)의 구름회전 중심점(AP)이 테이퍼 롤러 베어링의 회전 중심점(BAP)과 일치하도록 설계된다.
상기와 같이 테이퍼 롤러(30)의 구름회전 중심점(AP)과 테이퍼 롤러 베어링의 회전 중심점(BAP)가 일치하도록 설계된 상태에서 테이퍼 롤러 베어링이 예를 들면 동력전달장치에 사용될 경우에 테이퍼 롤러 베어링은 직경방향 하중과 축방향 하중 및 모멘트 하중을 동시에 받게 되고, 이로 인해 상기 테이퍼 롤러(30)가 상기 내륜의 궤도면과 외륜의 궤도면을 기준으로 회전, 즉 직경방향 외측으로 틸트되게 된다.
이에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 테이퍼 롤러 베어링의 회전 중심점(BAP)에 대해 테이퍼 롤러(30)의 구름회전 중심점(AP)이 직경방향 외측으로 소정 간격(C)만큼 이격되게 된다.
즉 상기 테이퍼 롤러 베어링의 회전 중심점(BAP)과 테이퍼 롤러(30)의 구름회전 중심점(AP)이 서로 일치하지 않게 된다.
상기와 같이 테이퍼 롤러 베어링의 회전 중심점(BAP)과 테이퍼 롤러(30)의 구름회전 중심점(AP)이 서로 일치하지 않은 상태에서 테이퍼 롤러 베어링에 하중이 가해지면서 구동되면, 상기 테이퍼 롤러(30)가 내륜(10)의 궤도면과 외륜(20)의 궤도면에 대해 미끄럼 운동을 하게 된다.
즉 상기 테이퍼 롤러(30)가 내륜(10)의 궤도면과 외륜(20)의 궤도면 사이에서 자전과 공전 운동을 할 때에 테이퍼 롤러(30)의 전동면과 내륜(10)의 궤도면 및 외륜(20)의 궤도면 사이에서 미끄럼 마찰 운동이 발생하게 된다.
상기 테이퍼 롤러(30)가 내륜(10)의 궤도면과 외륜(20)의 궤도면 사이에서 원활하게 구름 회전을 하지 못하고 미끄럼 운동을 하게 되면, 베어링의 저항 토크가 발생할 뿐만 아니라 미끄럼 마찰로 인해 열이 발생하여, 베어링의 수명을 저하시킬 우려가 있었다.
본 발명의 실시 예는 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 부하 상태의 테이퍼 롤러의 구름회전 중심점과 테이퍼 롤러 베어링의 회전 중심점이 일치되게 하여, 테이퍼 롤러가 내륜과 외륜 사이에서 원활하게 구름회전 운동을 하도록 함으로써, 내구성 향상 및 수명 연장을 도모할 수 있도록 한 테이퍼 롤러 베어링을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러 베어링은, 내륜과, 외륜 및 상기 내륜과 외륜 사이에 개재된 전동체로서의 테이퍼 롤러를 포함하고, 상기 테이퍼 롤러의 무부하 상태의 구름회전 중심점(AP)이 테이퍼 롤러 베어링의 회전 중심점(BAP)보다 직경방향 내측에 소정 드롭량(D) 만큼 위치되도록 형성될 수 있다.
상기 드롭량(D)는
(수학식1)
에 의해 결정될 수 있다.
(수학식2)
(Lw는 테이퍼 롤러의 길이, L은 편심 길이)
에 의해 결정될 수 있다.
상기 L은 상기 테이퍼 롤러에 작용하는 외력의 합력(Q)에 대해
(수학식3)
에 의해 결정될 수 있다.
상기 F는 테이퍼 롤러의 대단부에 작용하는 합력이고, 상기 Dw/3은 상기 합력(F)이 작용하는 상기 대단부의 중심에서부터 작용점의 길이일 수 있다.
(수학식4)
(Pr은 테이퍼 롤러에 작용하는 직경방향 하중이고, Z는 테이퍼 롤러 개수, Cr은 테이퍼 롤러가 백만번 회전했을 때의 부하 용량, Kr은 상수값)
에 의해 결정될 수 있다.
상기 상수값 Kr은 초기 설계시에 0.1 ~ 0.5의 범위 내에서 선정될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러 베어링에 의하면, 무부하 상태에서 테이퍼 롤러의 구름회전 중심점이 테이퍼 롤러 베어링의 회전 중심점보다 직경방향 내측에 위치하도록 테이퍼 롤러의 길이와, 대단부의 직경, 및 테이퍼 롤러의 대단부와 소단부 사이의 테이퍼 각도가 설정된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러 베어링이 예를 들면 동력전달장치에 장착되어 부하를 받게 되면, 상기 테이퍼 롤러의 구름회전 중심점이 하중을 받아서 직경방향 외측으로 상승해서 테이퍼 롤러 베어링의 회전 중심점과 일치 혹은 거의 일치하게 됨으로써, 테이퍼 롤러가 그 내륜과 외륜 사이에서 자전 및 공전 운동을 할 때에 내륜의 궤도면 및 외륜의 궤도면과의 사이에서 미끄럼 마찰이 거의 발생되지 않게 된다.
따라서 테이퍼 롤러 베어링에서 저항 토크가 발생되지 않으므로 원활한 동력전달이 이루어질 수 있고, 미끄럼 마찰로 인해 열이 발생될 우려가 없으므로 내구성이 향상되며, 이와 더불어 베어링의 수명도 연장시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 테이퍼 롤러 베어링의 단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 테이퍼 롤러 베어링의 초기 설계시 무부하 상태에서 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 테이퍼 롤러 베어링의 부하 상태에서 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러 베어링의 초기 설계시 무부하 상태에서 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러 베어링의 부하 상태에서 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러 베어링의 부하 상태에서 테이퍼 롤러의 중심에서 모멘트 관계를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러 베어링의 부하 상태에서 테이퍼 롤러의 경사 각도와 외력에 대에 설명하는 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 테이퍼 롤러 베어링의 초기 설계시 무부하 상태에서 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 테이퍼 롤러 베어링의 부하 상태에서 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러 베어링의 초기 설계시 무부하 상태에서 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러 베어링의 부하 상태에서 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러 베어링의 부하 상태에서 테이퍼 롤러의 중심에서 모멘트 관계를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러 베어링의 부하 상태에서 테이퍼 롤러의 경사 각도와 외력에 대에 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러 베어링(100)은 내륜(110)과, 외륜(120), 상기 내륜(110)과 외륜(120) 사이에 개재된 전동체로서의 테이퍼 롤러(130) 및, 상기 테이퍼 롤러(130)를 수용하여 회전 가능하게 지지하는 케이지 혹은 리테이너(140)를 각각 포함한다.
상기 테이퍼 롤러 베어링(100)은 초기 설계시에 테이퍼 롤러(130)의 구름회전 중심점(AP)이 테이퍼 롤러 베어링(100)의 회전 중심점(BAP)보다 직경방향 내측에 위치되도록 테이퍼 롤러의 길이와, 대단부의 직경, 및 테이퍼 롤러의 대단부와 소단부 사이의 테이퍼 각도가 설정된다.
상기와 같이 테이퍼 롤러 베어링(100)의 초기 설계시에 테이퍼 롤러(130)의 구름회전 중심점(AP)이 테이퍼 롤러 베어링(100)의 회전 중심점(BAP)보다 소정 간격(D)만큼 직경방향 내측으로 위치되도록 테이퍼 롤러(130)의 형상이 설정된 상태에서 예를 들면 동력전달장치에 사용될 경우에, 도 5에 도시된 바와 같이 테이퍼 롤러 베어링(100)이 외부로부터 부하를 받아 테이퍼 롤러(130)의 구름회전 중심점(AP)이 테이퍼 롤러 베어링(100)의 회전 중심점(BAP)과 일치하거나 거의 일치하게 된다.
즉 테이퍼 롤러 베어링(100)은 직경방향 하중과 축방향 하중 및 모멘트 하중을 동시에 받게 되고, 이로 인해 상기 테이퍼 롤러(130)가 상기 내륜의 궤도면과 외륜의 궤도면을 기준으로 회전, 즉 직경방향 외측으로 틸트하게 되어, 테이퍼 롤러 베어링(100)의 회전 중심점(BAP)과 테이퍼 롤러(30)의 구름회전 중심점(AP)이 일치하거나 혹은 거의 일치하게 된다.
상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러 베어링(100)은 부하 상태에서 테이퍼 롤러(130)의 구름회전 중심점(AP)이 테이퍼 롤러 베어링(100)의 회전 중심점(BAP)과 일치하게 되면, 상기 테이퍼 롤러(130)가 내륜(110)의 궤도면과 외륜(120)의 궤도면 사이에서 자전 및 공전 운동에 따른 구름회전 운동을 할 때에 미끄럼이 발생되지 않으므로, 테이퍼 롤러 베어링의 내구성 향상 및 수명 연장을 도모할 수 있게 된다.
상기 테이퍼 롤러 베어링(100)의 초기 설계시에 테이퍼 롤러(130)의 구름회전 중심점(AP)이 테이퍼 롤러 베어링(100)의 회전 중심점(BAP)보다 직경방향 내측에 소정 간격(D), 즉 드롭량(D)만큼 위치되도록 설계하기 위해 테이퍼 롤러(130)의 길이와, 대단부의 직경, 및 테이퍼 롤러의 대단부와 소단부 사이의 테이퍼 각도가 다음과 같이 설정된다.
먼저 상기 테이퍼 롤러(130)의 구름회전 중심점(AP)의 드롭량(D)는 다음 수학식1에 의해 구해진다.
(수학식1)
상기 PCD(Pitch Circle Diameter)는 테이퍼 롤러(130)의 피치원 직경이고, 는 도 6에 도시된 바와 같이 테이퍼 롤러 베어링(100)이 부하를 받을 때에 테이퍼 롤러(130)의 틸팅 각도이다.
(수학식2)
여기서 상기 Lw는 테이퍼 롤러(130)의 길이이고, L은 편심 길이이다.
그리고 상기 L은 도 7에 도시된 바와 같이 테이퍼 롤러(130)에 작용하는 외력(Q)에 대한 힘과 모멘트 공식에 따른 (수학식3)에 의해 결정된다.
(수학식3)
상기 Q는 테이퍼 롤러(130)의 전동면에 작용하는 외력의 합력이고, Dw는 대단부의 직경이며, 는 테이퍼 롤러(130)의 대단부(132)와 소단부(134) 사이의 테이퍼 각도, 는 축중심선에 대해 테이퍼 롤러의 최대 경사 각도이다.
상기 F * Dw/3에서 F는 테이퍼 롤러의 대단부에 작용하는 합력이고, 상기 Dw/3은 상기 합력(F)이 작용하는 상기 대단부의 중심에서부터 작용점의 길이이다.
삭제
여기서 Pr는 테이퍼 롤러에 작용하는 직경방향 하중이고, Z는 테이퍼 롤러 개수, Cr은 테이퍼 롤러가 백만번 회전했을 때의 부하 용량이다.
상기 (수학식4) 중에 Pr = KrCr에서 상수값 Kr은 초기 설계시에 0.1~0.5의 범위에서 적절히 선정될 수 있는 값이다.
이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
100: 테이퍼 롤러 베어링
110: 내륜
120: 외륜
130: 테이퍼 롤러
140: 케이지
110: 내륜
120: 외륜
130: 테이퍼 롤러
140: 케이지
Claims (7)
- 내륜;
외륜; 및
상기 내륜과 외륜 사이에 개재된 전동체로서의 테이퍼 롤러를 포함하고;
상기 테이퍼 롤러의 무부하 상태의 구름회전 중심점(AP)이 테이퍼 롤러 베어링의 회전 중심점(BAP)보다 직경방향 내측에 소정 드롭량(D) 만큼 위치되도록 형성되고;
상기 드롭량(D)는
(수학식1)
(PCD는 테이퍼 롤러의 피치원의 직경, 는 테이퍼 롤러 베어링이 부하를 받을 때에 테이퍼 롤러의 틸팅 각도, 는 축중심선에 대한 테이퍼 롤러의 최대 경사 각도)에 의해 결정되며;
상기 는 상기 테이퍼 롤러의 길이 방향 중심에서
(수학식2)
(Lw는 테이퍼 롤러의 길이, L은 편심 길이)에 의해 결정되며;
상기 L은 상기 테이퍼 롤러에 작용하는 외력의 합력(Q)에 대해
(수학식3)
(Dw는 테이퍼 롤러의 대단부의 직경, 는 테이퍼 롤러의 대단부와 소단부 사이의 테이퍼 각도, F는 테이퍼 롤러의 대단부에 작용하는 합력, Dw/3은 상기 합력(F)이 작용하는 상기 대단부의 중심에서부터 작용점의 길이) 에 의해 결정되며;
상기 은 헤르츠 접촉이론에 따라
(수학식4)
(Pr은 테이퍼 롤러에 작용하는 직경방향 하중이고, Z는 테이퍼 롤러 개수, Cr은 테이퍼 롤러가 백만번 회전했을 때의 부하 용량, Kr은 상수값)에 의해 결정되는 테이퍼 롤러 베어링. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 상수값 Kr은 초기 설계시에 0.1 ~ 0.5의 범위 내에서 선정되는 것을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130019963A KR101383274B1 (ko) | 2013-02-25 | 2013-02-25 | 테이퍼 롤러 베어링 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020130019963A KR101383274B1 (ko) | 2013-02-25 | 2013-02-25 | 테이퍼 롤러 베어링 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR101383274B1 true KR101383274B1 (ko) | 2014-04-08 |
Family
ID=50657125
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020130019963A KR101383274B1 (ko) | 2013-02-25 | 2013-02-25 | 테이퍼 롤러 베어링 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101383274B1 (ko) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000104730A (ja) * | 1998-09-29 | 2000-04-11 | Ntn Corp | 円すいころ軸受およびこれを用いた自動車用デファレンシャル |
-
2013
- 2013-02-25 KR KR1020130019963A patent/KR101383274B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2000104730A (ja) * | 1998-09-29 | 2000-04-11 | Ntn Corp | 円すいころ軸受およびこれを用いた自動車用デファレンシャル |
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