KR101523892B1 - 슬라이딩 베어링용 또는 롤링 베어링용 베어링 부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 롤링 베어링(13, 14, 16)용 또는 슬라이딩 베어링(19)용 베어링 부품(1a, 1b, 1, 7, 9)에 관한 것이며, 베어링 부품(1a, 1b, 1, 7, 9)은 내부 링(1a, 1), 외부 링(1b, 7), 롤링 요소(9), 케이지 또는 가이드 링 중 어느 하나이다. 베어링 부품(1a, 1b, 1, 7, 9)은 제 1 재료(2) 및 제 1 재료(2)에 결합된 제 2 재료(3)를 포함하며, 제 2 재료(3) 및 제 1 재료(2)는 반-고체 금속 가공에 의해 결합된다.

Description

슬라이딩 베어링용 또는 롤링 베어링용 베어링 부품{A BEARING COMPONENT FOR A ROLLING BEARING OR FOR A SLIDING BEARING}
제 1 양태에 따르면, 본 발명은 슬라이딩 베어링용 또는 롤링 베어링용 베어링 부품에 관한 것이다.
제 2 양태에 따르면, 본 발명은 롤링 베어링에 관한 것이다.
제 3 양태에 따르면, 본 발명은 슬라이딩 베어링에 관한 것이다.
상대적으로 우수한 베어링 성능, 비교적 저렴한 제조 비용 및 재료 비용의 요구가 항상 증가해왔다. 예를 들면, 내구성, 강도, 하중을 견디는 능력(load bearing capacity), 내마모성, 경량화와 같은 베어링 재료의 우수한 특성은 때때로는 고비용이거나 효율적으로 정형 성형(net shape forming)을 이용하는 것이 매우 곤란하다. 반면에, 비교적 저렴한 베어링 재료는 베어링의 우수한 성능 요구를 충족하지 못한다.
본 발명의 목적은 저렴한 비용 및 비교적 제조하기 용이하면서도, 한 가지 이상의 특정 특성(performance properties)을 가질 수 있는 베어링 부품을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따라서, 이러한 목적은 롤링 또는 슬라이딩 베어링용 베어링 부품에 의해 구현될 수 있으며, 베어링 부품은 내부 링, 외부 링, 롤링 요소, 케이지(cage) 또는 리테이너(retainer) 또는 가이드 링의 하나일 수 있다. 베어링 부품은 제 1 재료 및 제 1 재료에 결합되는 제 2 재료를 포함한다. 제 2 재료와 제 1 재료는 반-고체 금속 가공에 의해 결합될 수 있으며, 즉, 제 1 재료는 제 1 재료의 평형 액상선(equilibrium liquidus)과 평형 고상선(equilibrium solidus) 온도 사이 온도로 가열되며 제 2 재료의 존재 하에 고체 상태가 되어, 제 2 재료와 제 1 재료 간의 고정이 이루어진다. 제 2 재료는 접촉 면과 제 2 베어링 부품 사이에서 상대적인 운동을 허용하게 하는 접촉 면을 갖는다.
반-고체 금속 가공(semi-solid metal process, SSM)은 금속 합금의 평행 액상선 및 평형 고상선 사이 온도에서 금속 합금을 성형하기 위한 가공을 말한다. SSM은 주조, 단조 및 압출(extrusion)의 중요 원리 및 장점을 결합하였다. 또한, SSM 가공은 낮은 유공성(porosity), 높은 균열 저항력(crack resistance), 결점이 거의 없고, 미세하며 비교적 더 균질의 마이크로조직(microstructures), 향상된 기계적 특성 등을 형성한다. 다른 장점은 상대적으로 덜 낭비되며 복잡한 부품, 불필요한 부산물을 적게 하며 비용을 절감하기 때문에 재료를 절감할 수 있다. 또한, SSM에 의해 가공된(tailored) 생산 솔루션을 수행하는 서로 다른 재료를 통합한다.
일 실시예에서, 제 1 재료는 제 1 재료의 평형 액상선 및 평형 고상선 사이 온도로 가열된다.
일 실시예에서, 반-고체 금속 가공은 소 성형 가공(thixoforming process), 소 주조 가공(thixocasting process), 소 단조 가공(thixoforging process), 소 결합 가공(thixojoining process), 레오 성형 가공(rheoforming process), 레오 주조 가공(rheocasting process), 레오 단조 가공(rheoforging process) 또는 레오 결합 가공(rheojoining process)이다.
일 실시예에서, 제 1 재료는 베어링 부품의 무게를 감소시키는 경량 재료(light weight material)이다. 일 실시예에서, 제 1 재료는 베어링 부품의 무게를 감소시키는 경금속 재료이다. 일 실시예에서, 제 1 재료는 베어링 부품의 무게를 감소시키는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이다. 일 실시예에서, 제 1 재료는 베어링 부품의 무게를 감소시키는 티타늄 또는 티타늄 합금이다.
일 실시예에서, 제 1 재료는 충격 흡수 재료(shock absorbing material), 탄성 재료 또는 댐퍼링 재료(dampering material)이다. 이는 베어링 또는 베어링 부품에 관한 응용 또는 장치 또는 베어링 내에서 바람직하지 못한 진동 또는 소음을 감소시킨다.
일 실시예에서, 제 1 재료는 베어링 부품의 댐퍼링(dampering) 기능을 갖는 주철이다.
일 실시예에서, 제 1 재료는 베어링 부품의 비용을 낮추는 저 탄소 강(low carbon steel)이다.
일 실시예에서, 제 1 재료는 전기 절연 재료이다. 몇몇 적용예에서, 전기 흐름 또는 전기 충격으로부터 베어링 또는 베어링 부품 자체가 보호되는 것이 요구된다. 몇몇 적용예에서, 전기 흐름 또는 전기 충격으로부터 베어링 또는 베어링 부품에 연결되는 다른 부품 또는 장치가 보호되는 것이 요구된다.
일 실시예에서, 제 1 재료는 단열 재료(thermally insulating material)이다. 몇몇 적용예에서, 열 또는 냉기로부터 베어링 또는 베어링 부품 자체가 보호되는 것이 요구된다. 몇몇 적용예에서, 열 또는 냉기로부터 베어링 또는 베어링 부품에 연결되는 다른 부품 또는 장치가 보호되는 것이 요구된다.
일 실시예에서, 제 2 재료는 예를 들면, 베어링 강 또는 스테인리스 스틸과 같은 강이다. 강의 이용에 대한 장점은 우수한 내마모성, 우수한 롤링 또는 슬라이딩 특성, 높은 내구성, 우수한 피로 파괴한계(good fatigue), 빠른 스피드 및 다른 가능한 고도의 특성이다.
일 실시예에서, 제 2 재료는 베어링 부품에 우수한 내마모성(wear resistance)을 가지게 하는 초경합금(hard metal)이다.
일 실시예에서, 제 2 재료는 베어링 부품에 우수한 내마모성을 가지게 하는 시멘티드 카바이드(cemented carbide)이다.
일 실시예에서, 제 2 재료는 베어링 부품에 높은 내마모성을 가지게 하는 카바이드 금속(carbide metal)이다.
일 실시예에서, 제 2 재료는 베어링 부품에 우수한 내마모성을 가지게 하는 세라믹 재료이다. 다른 장점들은 전기적 절연 또는 단열 또는 저항, 낮은 무게 등이다.
일 실시예에서, 제 2 재료는 베어링 부품이 우수한 슬라이딩 특성, 낮은 마찰 및 저렴한 비용을 가지게 하는 청동(bronze)이다.
일 실시예에서, 제 2 재료는 우수한 슬라이딩 특성, 낮은 마찰, 저렴한 비용을 가지게 하는 황동(brass)이다.
일 실시예에서, 제 2 재료는 전기 절연 재료이다. 몇몇 적용예에서, 전기 흐름 또는 전기 충격으로부터 베어링 또는 베어링 부품 자체가 보호되는 것이 요구된다. 몇몇 적용예에서, 전기 흐름 또는 전기 충격으로부터 베어링 또는 베어링 부품에 연결되는 다른 부품 또는 장치가 보호되는 것이 요구된다.
일 실시예에서, 제 2 재료는 단열 재료이다. 몇몇 적용예에서, 열 또는 냉기로부터 베어링 또는 베어링 부품 자체가 보호되는 것이 요구된다. 몇몇 적용예에서, 열 또는 냉기로부터 베어링 또는 베어링 부품에 연결되는 다른 부품 또는 장치가 보호되는 것이 요구된다.
서로 다른 제 1 재료 및 제 2 재료의 선택으로, 베어링 부품 또는 베어링의 서로 다른 특성이 수행될 수 있다. 예를 들면, 제 1 재료로 경량 재료를 이용하고, 제 2 재료에 베어링 강을 이용함으로써, 베어링 부품 또는 베어링은 하중 운반 능력(load carrying capacity), 긴 사용 수명 등과 같은 우수한 특성을 보유하는 반면, 감소된 무게를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 제 2 재료는 접촉 면과 제 2 베어링 부품 사이에서 상대 운동을 허용하는 접촉 면을 갖는다.
일 실시예에서, 베어링 부품은 링이며, 제 2 재료는 접촉 면을 갖는다. 접촉 면은 레이스웨이, 슬라이딩 표면, 적어도 가이드 플랜지의 부분 또는 내부 링과 유사한 것으로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 링은 내부 링 또는 외부 링 중 하나이다.
일 실시예에서, 베어링 부품은 예를 들면, 롤러와 같은 롤링 요소이다. 롤러는 원통형 롤러, 배럴-형상 롤러(barrel-shaped roller), 구형 롤러, 환상체형 롤러, 니들 롤러, 테이퍼된 롤러, 원뿔형 롤러 또는 임의의 다른 형상일 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 재료는 상대 운동을 통하여 다른 베어링 부품과 접촉할 수 있는 적어도 롤링 요소의 영역을 덮는 접촉 면을 갖는다. 다른 베어링 부품은 내부 베어링 또는 외부 베어링, 가이드 플랜지 또는 내부 베어링 링 또는 내부 베어링 링과 유사한 것, 롤링 요소, 케이지 또는 가이드 링일 수 있다.
본 발명의 제 2 형상에 따라, 롤링 베어링은 개시된다. 제 2 형상은 적어도 내부 링, 외부 링 및 복수의 롤링 요소를 포함하며, 본 발명의 제 1 형상에 따른 베어링 부품을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제 1 형상에 따른 모든 특징 및 실시예는 본 발명의 제 2 형상에 적용가능하며, 그와 반대의 경우도 적용가능하다.
상기 형상에 따른 일 실시예에서, 접촉 면은 레이스웨이이다.
일 실시예에서, 베어링 부품을 포함하는 롤링 베어링은 롤링 요소로써 볼을 포함한다.
일 실시예에서, 베어링 부품의 제 2 재료는 볼의 지름의 5 퍼센트 이상의 두께를 갖는다.
일 실시예에서, 베어링 부품의 제 2 재료는 볼 지름의 적어도 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90 또는 95 퍼센트 이상의 두께를 갖는다.
일 실시예에서, 베어링 부품을 포함하는 롤링 베어링은 롤링 요소로써 롤러들을 포함한다.
일 실시예에서, 제 2 재료는 롤러 지름의 5 퍼센트 이상의 두께를 갖는다.
일 실시예에서, 베어링 부품의 제 2 재료는 롤러 지름의 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90 또는 95 퍼센트 이상의 두께를 갖는다.
일 실시예에서, 베어링 부품을 포함하는 롤링 베어링은 볼 베어링, 원통형 롤러 베어링, 구형 롤러 베어링, 환상체형 롤러 베어링, 테이퍼 롤러 베어링, 원뿔형 롤러 베어링, 니들 롤러 베어링, 스러스트 베어링, 휠 베어링, 휠 허브 베어링, 피니언 베어링 또는 플랜지 베어링 중 어느 하나이다.
본 발명의 제 3 형상에 따라, 슬라이딩 베어링이 개시된다. 제 3 형상은 본 발명의 제 1 형상에 따른 베어링 부품을 포함한다. 본 발명의 제 1 형상에 따른 모든 특징 및 실시예는 본 발명의 제 3 형상에 적용가능하며, 그와 반대의 경우도 적용가능하다. 당업자에게 기초하여 제 2 형상의 특징 및 실시예는 본 발명의 제 3 형상에 적용가능하며, 그와 반대의 경우도 적용가능하다.
상기 형상에 따른 일 실시예에서, 접촉 면은 슬라이딩 표면이다.
일 실시예에서, 슬라이딩 베어링은 베어링 부품을 포함하며, 제 2 재료는 1 밀리미터 이상의 두께를 갖는다.
일 실시예에서, 베어링 부품의 제 2 재료는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 또는 200 밀리미터 이상의 두께를 갖는다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 베어링 링의 횡단면도.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 베어링 링의 부분에 대한 횡단면을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 베어링 링의 부분에 대한 횡단면을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지된 외부 베어링 링의 횡단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 허브 외부 링의 횡단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구형 롤러의 횡단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 베어링의 횡단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 롤러 베어링의 횡단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 허브의 횡단면도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구형 슬라이딩 베어링의 횡단면도.
도 1a에서, 본 발명의 실시예에 따른 내부 베어링 링의 횡단면이 도시된다. 내부 링(inner ring, 1)은 제 1 재료(2) 및 제 2 재료(3)를 포함한다. 제 2 재료(3)는 제 1 재료(2)에 결합된다. 전술된 바와 같이, 제 2 재료(3)와 제 1 재료(2)는 반-고체 금속 가공(semi-solid metal process)에 의해 결합된다. 제 2 재료(3)는 접촉 면(contact surface, 4)을 가져서 제 2 베어링 부품(도시되진 않지만)과 상기 접촉 면(4) 사이에서 상대 운동이 허용된다. 접촉 면(4)은 적어도 내부 링의 레이스웨이(raceway, 5)를 포함한다. 일 실시예에서, 제 2 베어링 부품은 외부 링, 롤링 요소, 케이지 또는 가이드 링일 수 있다. 또한, 제 2 재료(3)의 접촉 면(4)은 레이스웨이(5) 외부로 연장될 수 있으며 가이드 플랜지 또는 내부 링의 외면(outer periphery)과 같은 내부 링(1)의 다른 부분을 덮을 수 있다.
도 1b에서, 본 발명의 실시예에 따른 내부 베어링 링의 부분에 대한 횡단면이 도시된다. 내부 링(1)은 제 1 재료(2)와 제 2 재료(3)를 포함한다. 제 2 재료(3)는 제 1 재료(2)에 결합된다. 전술된 바와 같이, 제 2 재료(3)와 제 1 재료(2)는 반-고체 금속 가공에 의해 결합된다.
제 2 재료(3)는 접촉 면(4a, 4b)을 가져서 상기 접촉 면과 제 2 베어링 부품(도시되진 않지만) 사이에 상대 운동이 허용된다. 접촉 면(4a)은 적어도 내부 링의 레이스웨이(raceway, 5)를 포함한다. 일 실시예에서, 제 2 베어링 부품은 외부 링, 롤링 요소, 케이지 또는 가이드 링일 수 있다. 일 실시예에서, 내부 링(1)은 내부 링(1)의 각각의 축 단부에서 플랜지(flange, 6)를 갖는다. 게다가, 플랜지(6)는 축 방향 내부 단면(axially inner end face, 6a) 및 반지름방향 외부 단면(radially outer end face, 6b)을 갖는다. 제 2 재료(3)는 적어도 가이드 플랜지의 축 방향 내부 단면(6a)에 실질적으로 일치되는 제 2 접촉 면(4b)을 가지며, 또한 접촉 면(4b)과 제 2 베어링 부품(도시되진 않지만) 사이에 상대 운동을 허용한다. 또한 제 2 재료(3)는 플랜지(6)의 외부 반경 면(outer radial surface, 6b)에 일치되는 제 3 접촉 면을 가질 수 있다.
도 2에서, 본 발명에 따른 내부 베어링 링의 부분의 횡단면이 도시된다. 내부 링(1a)은 제 1 재료(2) 및 제 2 재료(3)를 포함한다. 제 2 재료(3)는 제 1 재료(2)에 결합된다. 전술된 바와 같이, 제 2 재료(3)와 제 1 재료(2)는 반-고체 금속 가공(semi-solid metal process)에 의해 결합된다.
일 실시예에서, 제 1 재료(2)는 전기적 절연 재료이며, 제 2 재료(3)는 베어링 스틸(bearing steel)이다. 레이스웨이(5)의 부분이 내부 링(1a)의 외면상에서 제 2 재료 내에 형성된다. 레이스웨이(5)는 접촉 면(4)과 제 2 베어링 부품(도시되진 않지만) 사이에 상대 운동을 허용하는 접촉 면이 형성된다. 일 실시예에서, 제 2 베어링 부품은 외부 링, 롤링 요소, 케이지 또는 가이드 링일 수 있다.
도 3에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지된 외부 베어링 링의 횡단면이 도시된다. 외부 링(7)은 플랜지(8)를 가지며, 이는 예를 들면 기계 요소, 하우징 또는 그와 유사한 것(도시되진 않지만)에 외부 링(7)을 고정하기 위해 이용될 수 있다. 외부 링(7)은 제 1 재료(2) 및 제 2 재료(3)를 포함한다. 제 2 재료(3)는 제 1 재료(2)에 결합된다. 전술된 바와 같이, 제 2 재료(3)와 제 1 재료(2)는 반-고체 금속 가공에 의해 결합된다.
제 2 재료(3)는 접촉 면(4)을 가져서 제 2 베어링 부품(도시되진 않지만)과 상기 접촉 면(4) 사이에 상대 운동이 허용된다. 접촉 면(4)은 적어도 외부 링(7)의 내부 면 상에 레이스웨이(raceway, 5)를 포함한다. 일 실시예에서, 제 2 베어링 부품은 외부 링, 롤링 요소, 케이지 또는 가이드 링일 수 있다. 또한, 제 2 재료(3)의 접촉 면(4)은 레이스웨이(5) 외부로 연장될 수 있으며 가이드 플랜지 또는 외부 링(7)의 외면과 같은 외부 링(7)의 다른 부분을 덮을 수 있다(cover).
도 4에서, 본 발명의 실시예에 따른 휠 허브 외부 링의 횡단면도가 도시된다. 외부 링(7)은 예를 들면, 차-측면 조립에서 외부 링(7)을 고정하기 위해 또는 휠을 설치하기 위해 이용될 수 있는 플랜지(8)를 갖는다. 외부 링(7)은 제 1 재료(2) 및 제 2 재료(3)를 포함한다. 제 2 재료(3)는 제 1 재료(2)에 결합된다. 전술된 바와 같이, 제 2 재료(3)와 제 1 재료(2)는 반-고체 금속 가공에 의해 결합된다.
제 2 재료(3)는 접촉 면(4)을 가져서 상기 접촉 면(4)과 제 2 베어링 부품(도시되진 않지만) 사이에 상대 운동이 허용된다. 접촉 면(4)은 적어도 외부 링(7)의 내부 면 상에 레이스웨이(raceway, 5)를 포함한다. 일 실시예에서, 외부 링(7)은 두 개의 레이스웨이를 가지며, 제 2 베어링 부품은 롤링 요소, 케이지 또는 가이드 링일 수 있다. 또한, 제 2 재료(3)의 접촉 면(4)은 레이스웨이(5) 외부로 연장될 수 있으며 가이드 플랜지 또는 외부 링(7)의 외면과 같은 외부 링(7)의 다른 부분을 덮을 수 있다.
도 5에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 구형 롤러의 횡단면도가 도시된다. 구형 롤러(9)는 제 1 재료(2) 및 제 2 재료(3)를 포함한다. 제 2 재료(3)는 제 1 재료(2)에 결합된다. 전술된 바와 같이, 제 2 재료(3) 및 제 1 재료(2)는 반-고체 금속 가공에 의해 결합된다. 제 2 재료(3)는 접촉 면(4)을 가져서 상기 접촉 면(4)과 제 2 베어링 부품(도시되진 않지만) 사이에 상대 운동이 허용된다. 일 실시예에서, 제 2 베어링 부품은 내부 링, 외부 링, 케이지, 롤링 요소 또는 가이드 링일 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 구형 롤러(9)의 축 단면 부분은 제 1 재료(2)를 포함하는 면(11)을 형성한다.
도 6에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 베어링의 횡단면도가 도시된다. 볼 베어링(13)은 적어도 내부 링의 외면상에 레이스웨이(5)를 포함하는 내부 링(1a), 외부 링의 내면 상에 형성된 레이스웨이(5)를 포함하는 외부 링(1b) 및 내부 링(1a)과 외부 링(1b) 사이에 위치된 복수의 볼(12)을 포함한다. 또한, 볼 베어링은 케이지, 밀봉부, 센서, 인코더(encoder), 윤활제(lubricants) 등과 같이 베어링 부품을 추가로 포함한다.
일 실시예에서, 볼 베어링(13)은 본 발명에 따른 두 개의 베어링 부품(1a, 1b)을 갖는다. 내부 링(1a) 및 외부 링(1b) 모두는 제 1 재료(2) 및 제 2 재료(3)를 포함한다. 제 2 재료(3)는 제 1 재료(2)에 결합된다. 전술된 바와 같이, 제 2 재료(3) 및 제 1 재료(2)는 반-고체 금속 가공에 의해 결합된다. 제 2 재료(3)는 내부 링(1a) 및 외부 링(1b) 상에서 레이스웨이에 실질적으로 일치되며, 접촉 면(4)과 볼(12) 사이에 상대 운동을 허용하는 접촉 면(4)을 갖는다. 예를 들면, 상대 운동은 롤링 운동, 슬라이딩 운동 또는 상기 운동들의 결합일 수 있다.
일 실시예에서, 선호적으로 제 2 재료(3)의 두께는 볼(12)들의 지름(D)의 5 퍼센트 이상이다.
일 실시예에서 볼 베어링이 본 발명에 따른 두 개의 베어링 부품을 갖는 것으로 설명되나, 본 발명에 따라 내부 링 및 외부 링 중 단지 어느 하나만이 베어링 부품인 볼 베어링을 포함할 수 있다. 게다가, 베어링 링의 형태로 존재하는 본 발명에 따른 베어링 부품 대신에, 베어링 부품은 케이지 또는 가이드 링일 수 있다. 또한, 볼 베어링은 본 발명에 따라 서로 다른 베어링 부품의 결합으로 구성될 수 있다.
본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이, 깊은 홈이 형성된 볼 베어링(deep groove ball bearing)으로 제한되지 않으며, 임의의 볼 베어링에 적용가능하다고 이해되어야만 한다. 비제한적 예시(Non-limiting examples)들은 각 접촉 볼 베어링(angular contact ball bearings), 자체 정렬식 볼 베어링(self-aligning ball bearings), 스러스트 볼 베어링(thrust ball bearings), 4개 지점 접촉 볼 베어링(four-point contact ball bearings)을 포함한다.
도 7에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 롤러 베어링의 횡단면도가 도시된다. 원통형 롤러 베어링(14)은 적어도 내부 링 외면상에 레이스웨이(5)를 포함하는 내부 링(1a), 외부 링의 내면 상에 형성된 레이스웨이(5)를 포함하는 외부 링(1b) 및 내부 링(1a)과 외부 링(1b) 사이에 위치된 복수의 원통형 롤러(15)를 포함한다. 내부 링(1a)은 내부 링(1a)의 각각의 축 단부에서 플랜지(6)를 갖는다. 각각의 플랜지(6)는 원통형 롤러(15)의 단면(15b)을 마주하는 내부 축 방향 표면(6a) 및 외부 반지름방향 표면(6b)을 갖는다. 또한, 원통형 롤러 베어링은 케이지, 밀봉부, 센서, 인코더, 윤활제 등과 같은 베어링 부품을 더 포함한다.
일 실시예에서, 원통형 롤러 베어링(14)은 본 발명에 따라 두 개의 베어링 부품(1a, 1b)을 포함한다. 외부 링(1b)은 제 1 재료(2) 및 제 2 재료(3)를 포함한다. 제 2 재료(3)는 제 1 재료(2)에 결합된다. 전술된 바와 같이, 제 2 재료(3) 및 제 1 재료(2)는 반-고체 금속 가공에 의해 결합된다. 제 2 재료(3)는 외부 링(1b) 상에서 레이스웨이에 실질적으로 일치되며, 접촉 면(4a)과 롤러(15) 사이에 상대 운동을 허용하는 제 1 접촉 면(4a)을 갖는다. 예를 들면, 상대 운동은 롤링 운동, 슬라이딩 운동 또는 상기 운동들의 결합일 수 있다.
내부 링(1a)은 제 1 재료(2) 및 제 2 재료(3)를 포함한다. 제 2 재료(3)는 제 1 재료(2)에 결합된다. 전술된 바와 같이, 제 2 재료(3) 및 제 1 재료(2)는 반-고체 금속 가공에 의해 결합된다.
제 2 재료(3)는 실질적으로 내부 링(1a) 상에서 레이스웨이에 일치되며 접촉 면(4a)과 롤러(15) 사이에 상대 운동을 허용하는 제 1 접촉 면(4a)을 갖는다. 예를 들면, 상대 운동은 롤링 운동, 슬라이딩 운동 또는 상기 운동들의 결합일 수 있다. 제 2 재료(3)는 실질적으로 가이드 플랜지(6)의 내부 축 방향 면(6a)에 일치되며 접촉 면(4b)과 원통형 롤러(15)의 단면(15b) 사이에 상대 운동을 허용하는 제 2 접촉 면(4b)을 추가로 포함한다. 상기 경우에서, 상대 운동은 슬라이딩 운동이다.
일 실시예에서, 선호적으로 제 2 재료(3)의 두께는 롤러(15)들의 지름(D)의 5 퍼센트 이상이다.
상기 실시예에서 롤러 베어링이 본 발명에 따른 두 개의 베어링 부품을 갖는 것으로 설명되나, 본 발명에 따라 내부 링 및 외부 링 중 단지 어느 하나만이 베어링 부품인 원통형 롤러 베어링을 포함할 수 있다. 게다가, 베어링의 형태로 존재하는 본 발명에 따른 베어링 부품 대신에, 베어링 부품은 케이지, 가이드 링 또는 롤러일 수 있다. 또한, 원통형 롤러 베어링은 본 발명에 따라 서로 다른 베어링 부품의 결합으로 구성될 수 있다.
본 발명은 도 7에 도시된 바와 같이, 원통형 롤러 베어링으로 제한되지 않으며, 롤러 베어링의 임의의 타입으로 적용가능하다고 이해되어야만 한다. 비제한적 예시들은 구형 롤러 베어링(spherical roller bearings), 자체 정렬식 롤러 베어링(self-aligning roller bearings), 테이퍼 롤러 베어링(taper roller bearings), 원뿔형 롤러 베어링(conical roller bearings), 니들 롤러 베어링(needle roller bearings), 환상체형 롤러 베어링(toroidal roller bearings), 구형 롤러 스러스트 베어링(spherical roller thrust bearings), 원통형 롤러 스러스트 베어링(cylindrical roller thrust bearings), 테이퍼 롤러 스러스트 베어링(taper roller thrust bearings)을 포함한다.
도 8에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠 허브의 횡단면도가 도시한다. 휠 허브(16)는 내부 링(1), 외부 링(7) 및 내부 링(1) 및 외부 링(7) 사이에 개재된 복수의 롤링 요소(12)를 포함한다. 상기 실시예에서, 롤링 요소(12)들은 볼이나, 테이퍼된 롤러 또는 원통형 롤러일 수 있다. 또한, 휠 허브는 케이지, 밀봉부, 센서, 인코더, 윤활제 등과 같은 베어링 부품을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 휠 허브(16)는 본 발명에 따른 두 개의 베어링 부품(1, 7)을 갖는다. 내부 링(1)은 상기 실시예에서 휠 허브에 휠을 끼워 맞추기(fitting) 위한 플랜지(17)를 포함한다. 게다가, 내부 링(1)은 내부 링 외면상에서 제 1 레이스웨이(5b) 및 제 2 레이스웨이(5c)를 갖는다. 일 실시예에서, 제 2 레이스웨이(5c)는 휠 허브 내부 링(1) 상으로 압력을 가해 맞춰진(press-fitted) 분리 내부 링(separate inner ring, 18) 상에서 형성된다. 외부 링(7)은 외부 링(7)의 외면상에 형성된 플랜지(8)를 가지며, 상기 플랜지는 일 실시예에서 예를 들면, 너클(knuckle)과 같이 차-측면 조립으로 휠 허브를 부착하기 위해 형성된다. 게다가, 외부 링(7)은 외부 링 내면 상에 이열 레이스웨이(double row raceway, 5a)를 가지며, 상기 이열 레이스웨이는 내부 링(1) 상에 제 1 레이스웨이(5b) 및 제 2 레이스웨이(5c)를 마주한다.
내부 링(1) 및 외부 링(7)은 제 1 재료(2) 및 제 2 재료(3)를 포함한다. 제 2 재료(3)는 제 1 재료(2)에 결합된다. 전술된 바와 같이, 제 2 재료(3) 및 제 1 재료(2)는 반-고체 금속 가공에 의해 결합된다.
제 2 재료(3)는 접촉 면(4a, 4b, 4c)을 포함하여 상기 접촉 면과 볼(12) 사이에 상대 운동을 허용하는, 외부 링(7) 및 내부 링(1) 상에서의 세 개 이상의 접촉 면(4a, 4b, 4c)을 갖는다. 접촉 면(4a, 4b, 4c)은 적어도 내부 링(1) 및 외부 링(7) 상에 레이스웨이(5a, 5b, 5c)를 포함한다. 상대 운동은 예를 들면, 롤링 운동, 슬라이딩 운동 또는 양 운동들의 조합일 수 있다. 또한, 제 2 재료(3)의 접촉 면(4a, 4b, 4c)은 레이스웨이(5a, 5b, 5c)들 외부로 연장되며, 내부 링(1) 및 외부 링(7)의 다른 부분을 덮을 수 있다.
일 실시예에서, 선호적으로 제 2 재료(3)의 두께는 볼(12)들의 지름의 5 퍼센트 이상이다.
일 실시예에서 휠 허브는 본 발명에 따른 두 개의 베어링 부품을 갖는 것으로 설명되나, 본 발명에 따라 내부 링 및 외부 링 중 단지 어느 하나만이 베어링 부품인 휠 허브를 포함할 수 있다. 게다가, 베어링의 형태로 존재하는 본 발명에 따른 베어링 부품 대신에, 베어링 부품은 케이지, 가이드 링 또는 롤러일 수 있다. 또한, 휠 허브는 본 발명에 따라 서로 다른 베어링 부품의 결합으로 구성될 수 있다.
본 발명은 도 8에 도시된 바와 같이, 휠 허브로 제한되지 않으며, 임의의 휠 허브 및 휠 베어링 설계로 적용가능하다고 이해되어야만 한다.
도 9에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 구형 슬라이딩 베어링의 횡단면도가 도시된다. 구형 슬라이딩 베어링(19)은 내부 링의 외면상에 레이스웨이(5a)를 포함하는 내부 링(1a) 및 외부 링의 내면 상에 형성된 레이스웨이(5b)를 포함하는 외부 링(1b)을 포함한다. 일 실시예에서, 구형 슬라이딩 베어링(19)은 본 발명에 따라 두 개의 베어링 부품(1a 및 1b)을 갖는다. 내부 링(1a) 및 외부 링(1b)은 제 1 재료(2) 및 제 2 재료(3)를 포함한다. 제 2 재료(3)는 제 1 재료(2)에 결합된다. 전술된 바와 같이, 제 2 재료(3)와 제 1 재료(2)는 반-고체 금속 가공에 의해 결합된다.
제 2 재료(3)는 실질적으로 레이스웨이(5a 및 5b)에 일치되며, 접촉 면(4a, 4b)들 사이에서 상대 운동을 허용하는, 내부 링(1a) 및 외부 링(1b) 상에서의 두 개의 접촉 면(4a, 4b)을 갖는다. 상기 실시예에서, 상대 운동은 슬라이딩 운동이다.
일 실시예에서, 선호적으로 제 2 재료(3)의 두께는 1 밀리미터 이상이다.
일 실시예에서 슬라이딩 베어링은 본 발명에 따른 두 개의 베어링 부품을 가지도록 설명되나, 본 발명에 따라 내부 링 및 외부 링 중 단지 어느 하나만이 베어링 부품인 슬라이딩 베어링을 포함할 수 있다.
본 발명은 도 9에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 베어링으로 제한되지 않으며, 슬라이딩 베어링, 플레인 베어링(plain bearings) 또는 슬리브 베어링(sleeve bearing)의 임의의 타입으로 적용가능하다고 당업자에게 이해되어야만 한다.

Claims (4)

  1. 롤링 베어링(13, 14, 16) 또는 슬라이딩 베어링(19)용 베어링 부품(1a, 1b, 1, 7, 9)으로서,
    베어링 부품(1a, 1b, 1, 7, 9)은 내부 링(1a, 1), 외부 링(1b, 7), 롤링 요소(9), 케이지 또는 가이드 링 중 하나이며,
    베어링 부품(1a, 1b, 1, 7, 9)은 제 1 재료(2) 및 상기 제 1 재료(2)에 결합된 제 2 재료(3)를 포함하며,
    제 2 재료(3)와 제 1 재료(2)는 반-고체 금속 가공에 의해 결합되며, 제 1 재료는 제 1 재료의 평형 액상선(equilibrium liquidus) 과 평형 고상선(equilibrium solidus) 온도 사이 온도로 가열되며 제 2 재료의 존재 하에 고체 상태가 되어, 제 2 재료와 제 1 재료 간의 고정이 이루어짐을 특징으로 하는 베어링 부품.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 재료(2)는 경량 재료, 경금속 재료, 알루미늄, 티타늄, 주철, 저 탄소 강, 전기 절연 재료, 단열 재료, 충격 흡수 재료, 탄성 재료 또는 댐퍼링 재료인 것을 특징으로 하는 베어링 부품.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 2 재료(3)는 스틸, 베어링 강, 스테인리스 스틸, 초경합금, 시멘티드 카바이드, 카바이드 금속, 세라믹 재료, 황동, 청동, 전기 절연 재료 또는 단열 재료인 것을 특징으로 하는 베어링 부품.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 반-고체 금속 가공은 소 단조 가공(thixoforging process) 또는 레오 단조 가공(rheoforging process)인 것을 특징으로 하는 베어링 부품.
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