KR101546557B1

KR101546557B1 - 볼 롤러 베어링 및 그의 장착 방법

Info

Publication number: KR101546557B1
Application number: KR1020107021953A
Authority: KR
Inventors: 호르스트 되플링; 에른스트 가이거; 하인리히 호프만; 베르너 비르트
Original assignee: 섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2009-03-28
Publication date: 2015-08-21
Also published as: JP2011516800A; CN102084145B; CN102084145A; EP2274524A2; DE102008016977A1; WO2009121533A3; EP2274524B1; JP5328889B2; US8382379B2; KR20100129312A; WO2009121533A2; US20110026866A1

Abstract

본 발명은 볼 롤러 베어링 및 그의 장착 방법에 관한 것으로, 상기 볼 롤러 베어링(1)은 베어링 외륜(2)과 베어링 내륜(3) 및 상기 베어링 륜들(2, 3) 사이에 배치된 복수의 볼 롤러(4)를 포함하며, 상기 볼 롤러들은 베어링 케이지(7)에 의해 서로 균일한 간격으로 보유된다. 이때, 볼 롤러들(4)은 그들의 구형 기본 형상의 직경(d_K)의 대략 70%의 폭(b_K)을 가지며, 그들의 활주면(8)을 이용하여 2개의 홈형 궤도(11, 12)에서 구르며, 상기 궤도의 깊이(t_LA, t_LI)는 베어링 외륜(2)과 베어링 내륜(3) 사이의 간격(a_L)보다 작다. 본 발명에 따르면, 베어링 케이지(7)의 케이지 포켓들(13)은 각각 볼 롤러(4)의, 주연 방향에 대해 종방향으로 놓인 횡단면 윤곽과 횡방향으로 놓인 횡단면 윤곽으로 이루어진 전체 윤곽을 갖는다. 상기 볼 롤러 베어링(1)의 장착 방법은 베어링 내륜(3) 및 외륜(2)과 볼 롤러들(4) 사이의 교차/경사 피벗 장착으로서 구현된다.

Description

볼 롤러 베어링 및 그의 장착 방법 {BALL ROLLER BEARING AND METHOD FOR THE INSTALLATION OF SUCH A BALL ROLLER BEARING}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부의 특징들을 갖는 볼 롤러 베어링 및 상기 볼 롤러 베어링을 장착하는 방법에 관한 것으로, 예컨대 상기 볼 롤러 베어링은 특히 바람직하게는 자동차 변속기의 구동 샤프트 및 출력 샤프트용 스러스트 베어링으로서 사용될 수 있다.

롤러 베어링 기술 분야에서 일반적으로 공지되어 있는 바에 의하면, 홈 볼 베어링은 해체 불가능한 고정된 레이디얼 롤러 베어링으로서, 특히 균일한 크기의 반경방향 및 축방향 지지 강도를 갖는 특징이 있으며, 마찰이 적어서 모든 베어링 타입의 최고 회전수 한계를 갖는다. 이러한 홈 볼 베어링은 실질적으로 베어링 외륜과 베어링 내륜, 그리고 상기 베어링 륜들 사이에 배치된, 회전체로서의 복수의 볼로 구성되며, 상기 볼들은 베어링 외륜의 내부면 및 베어링 내륜의 외부면에 형성된 홈 형태의 구면 궤도에서 구르며, 베어링 케이지에 걸쳐 상호 균일한 간격을 두고 안내된다. 이 경우, 레이디얼 볼 베어링을 볼들로 채우는 작업은 DE 168 499호로부터 공지된 편심 장착 방법, 즉 베어링의 외륜과 내륜이 상호 편심 배치되고, 그로 인해 상기 베어링 륜들 사이에 형성된 자유 공간이 볼들로 채워지는 방법으로 구현된다.

그러나 실제로 이러한 유형의 홈 볼 베어링의 경우 삽입 가능한 최대 볼 개수가 적고 최대 충전도가 낮아서(약 60%), 베어링의 지지 강도와 관련하여 한계가 있다. 따라서 과거에는 예컨대 DE 151 483에 따른, 베어링 외륜과 내륜의 대면하는 테두리들 내에 배치된 비폐쇄형 삽입 개구 또는 그와 유사하게 형성된, DE 24 07 477 A1에 따른 폐쇄 가능한 삽입 개구와 같이, 볼 개수가 증가됨으로써 충전도 및 그와 더불어 홈 볼 베어링의 지지 강도가 증대되도록 하는 여러 해결책들이 제안되었다. 그러나 이러한 삽입 개구들은 비폐쇄형이건 폐쇄형이건 간에 모두, 볼들의 궤도 내로의 쐐기형 유입부 또는 버(burr)에 의해 상기 삽입 개구에 회전체가 "걸려있게"되거나 끼어서 움직일 수 없게 되는 단점이 있으며, 따라서 이러한 유형의 해결책들은 사실상 실현될 수 없었다.

또한, DE 43 34 195 A1호에 의해 레이디얼 롤러 베어링의 회전체 개수를 증가시키는 또 다른 가능성이 공지되었다. 그러나 본래 단열(single row) 홈 볼 베어링으로서 구현된 이러한 레이디얼 롤러 베어링의 경우, 회전체가 볼로 형성되는 것이 아니라, 구형 기본 형상으로부터 대칭형으로 납작하게 평활화되어 서로 평행하게 배치된 2개의 측면을 갖도록 설계된 이른바 볼 롤러로 형성된다. 이때, 상기 볼 롤러들의 측면들 사이의 폭이 베어링 외륜의 내부면과 베어링 내륜의 외부면 사이의 간격보다 더 작게 설계됨에 따라, 베어링에 볼 롤러들을 채우는 작업은 이른바 축방향 장착법으로 실행될 수 있으며, 이 장착법에서는 볼 롤러들이 베어링 내륜과 베어링 외륜 사이의 간격을 통해 거의 수평으로 축방향으로 삽입될 수 있다. 이 경우, 볼 롤러들의 중점이 회전체 궤도축의 높이에 놓이게 되면, 상기 구면 와셔들이 90°만큼 회전함에 따라 그들의 구면 활주면을 이용하여 회전체 궤도에서 구를 수 있게 된다.

이처럼 특수하게 형성된 볼 롤러들을 베어링 내에 축방향으로 삽입할 수 있고, 그럼으로써 레이디얼 롤러 베어링을 다량의 회전체로 채울 수 있음에도 불구하고, 이러한 레이디얼 롤러 베어링은 베어링의 지지 강도를 증가시키려는 목적의 관점에서는 기껏해야 하나의 절충안일 뿐이다. 이는 베어링 내로의 볼 롤러들의 축방향 삽입 가능성 때문에, 볼 롤러들이 베어링 내륜과 베어링 외륜 사이의 간격을 통해 문제없이 삽입될 수 있도록 하기 위해, 볼 롤러들의 측면들 사이의 폭이 상응하게 좁게 형성될 수 있다는 사실에 근거한다. 회전체가 전체 베어링 내에서 너무 큰 반경방향 유격을 발생시키지 않으면서 자신의 작동 상태로 회전할 수 있도록 하기 위해, 상기 베어링 륜들 내의 회전체 궤도들도 마찬가지로 비교적 얕고 좁게 형성될 수 있다. 그러나 상대적으로 좁은 볼 롤러들 및 얕은 회전체 궤도들로 인해, 회전체 궤도들에 대한 볼 롤러들의 접촉면이 상대적으로 작아지므로, 그러한 레이디얼 베어링의 축방향 및 반경방향 지지 강도는 재차 감소하며, 처음의 회전체 개수 증가의 이득이 거의 상쇄된다.

이러한 단점을 방지하기 위해, DE 10 2005 014 556 A1호를 통해 볼 롤러의 측면들 사이의 폭을 볼 롤러의 구형 기본 형상의 직경의 적어도 70%로 확대하고, 베어링 륜들 내 홈형 궤도들의 깊이를 볼 롤러들의 구형 기본 형상의 직경의 약 19%가 되도록, 그리고 그 폭은 약 75%가 되도록 설계하는 방안이 제안되었다. 그럼으로써 궤도에 대한 볼 롤러의 전체 접촉면이 볼 롤러의 구형 기본 형상의 주연부의 약 45%에 달하게 되고, 이 수치는 종래의 홈 볼 베어링의 볼의, 베어링 륜들 내 궤도들에 대한 전체 접촉면의 수치에 필적한다. 그러나 그 결과, 베어링 내륜의 외부면과 베어링 외륜의 내부면 사이의 간격은 볼 롤러의 구형 기본 형상의 직경의 약 60%로 감소하고, 그럼으로써 볼 롤러의 폭보다 작아지므로, 레이디얼 롤러 베어링 내로의 상기 볼 롤러들의 삽입은 다시 편심 장착법에 의해 구현되었으며, 이 장착법에서는 볼 롤러들이 그들의 측면들로써 서로 인접하여, 상호 편심 배치된 두 베어링 륜들 사이의 자유 공간 내로 횡방향으로 궤도 내에 진입된 다음, 베어링 내륜이 베어링 외륜에 동심으로 배치되는 위치로 이동되며, 마지막으로 볼 롤러들이 그 궤도들의 부분원 상에 서로 균일한 간격으로 분포되어 90°만큼 회전된다. 이때, 볼 롤러들의 납작한 측면들에 의해, 편심 장착법으로도 단열 홈 볼 베어링에 비해 더 많은 수의 회전체를 볼 롤러 베어링 내에 약 73%의 충전도로 채울 수 있다.

이러한 방식으로 형성될 볼 롤러 베어링을 사용하면, 볼 롤러들이 베어링 륜들 내 궤도들에 대해 홈 볼 베어링의 볼들과 유사한 크기의 접촉면을 가질 수 있고, 상기 볼 롤러 베어링은 종래의 단열 홈 볼 베어링보다 더 많은 수의 회전체 및 더 높은 충전도를 가질 수 있다. 그러나 편심 장착법으로 인해, 축방향 장착법에서 가능한 더 많은 회전체 수에 비해 회전체의 개수가 더 감소될 수 밖에 없다. 따라서 종래의 홈 볼 베어링에 비해 볼 롤러 베어링의 축방향 설치 공간 및 중량이 감소하고 그 축방향 하중 수용 능력은 증가될 수 있으나, 볼 롤러 베어링의 반경방향 지지 강도의 상승은 비교적 적게 나타난다.

전술한 공지된 종래 기술의 해결책들의 단점들에 근거하여 본 발명의 과제는, 필적하는 홈 볼 베어링과 유사한 궤도 치수에서 훨씬 더 많은 수의 볼 롤러로 채워질 수 있고, 그럼으로써 특히 더 높은 반경방향 지지 강도 및 증가된 수명을 특징으로 하는 볼 롤러 베어링을 제공하는 것이다.

상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 제1항의 전제부의 특징들을 갖는 볼 롤러 베어링에서, 상기 볼 롤러 베어링의 베어링 케이지가 윈도우형 케이지로서 형성되고, 상기 케이지의 개별 케이지 포켓은 각각 볼 롤러의, 주연 방향에 종방향으로 배치된 횡단면 윤곽과 횡방향으로 배치된 횡단면 윤곽이 통합된 전체 윤곽을 가지며, 케이지 포켓의 부분원 상에 채워진 볼 롤러들의 간격들의 합이 단일 볼 롤러의 구형 기본 형상의 직경보다 작은 방식으로 서로 이격 배치됨으로써 해결된다.

따라서 본 발명은, 상기와 같이 형성된 베어링 케이지를 사용하여, 필적하는 홈 볼 베어링과 유사한 궤도 치수를 갖는 볼 롤러 베어링을 훨씬 더 많은 수의 볼 롤러로 채우고, 그럼으로써 특히 더 높은 반경방향 지지 강도 및 훨씬 더 증가된 수명을 갖도록 형성하기 위한 전제 조건들을 간단하고 경제적인 방식으로 제공할 수 있다는 인식에 근거한다.

본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 바람직한 실시예들 및 개선예들은 종속 청구항들에 기술된다.

청구항 제2항에 따르면, 두 베어링 륜에 형성된 홈형 궤도들의 깊이가 동일하며, 볼 롤러들의 구형 기본 형상의 직경의 약 17% 내지 25%에 상응한다. 이러한 홈 깊이를 갖는 궤도들의 구성은 종래의 홈 볼 베어링에서 입증된 실험값들에 상응하며, 볼 롤러들이 레이디얼 베어링 유격에 따라 베어링이 중간 위치로부터의 허용 가능하게 기울어진 상태에서도 궤도들에 대해 높은 밀착도를 가짐으로써 베어링이 완전한 지지 강도를 유지하는 것을 보장한다.

제2항에 따른 구성의 대안으로서 제3항에 따르면, 두 베어링 륜에 형성된 홈형 궤도들의 깊이가 상이하며, 베어링 외륜에서는 볼 롤러들의 구형 기본 형상의 직경의 약 17%에 상응하고, 베어링 내륜에서는 30% 이하에 상응한다. 이러한 홈 깊이를 갖는 궤도의 형상 역시 볼 롤러들의 궤도에 대한 높은 밀착도를 보장하며, 하기에서 상세히 기술되는 바와 같이, 특히 볼 롤러 베어링의 장착을 간편화하는 관점에서 매우 바람직한 것으로 입증되었다.

또한 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링에서는 제4항 및 제5항에 따라, 베어링 케이지의 케이지 포켓들의, 주연 방향에 종방향으로 배치된 횡단면 윤곽은 단일 볼 롤러의 횡축 상부에 놓인 절단면의 형태에 상응하는 한편, 케이지 포켓들의, 주연 방향에 횡방향으로 배치된 횡단면 윤곽은 단일 볼 롤러의 횡축 바로 위에 놓인 절단면의 형태를 가짐으로써 조금 더 길게 형성된다. 케이지 포켓들의 이러한 특수한 전체 윤곽에 의해, 첫째로 상기 볼 롤러 베어링이 하기에 기술되는 방법에 따라 장착될 수 있으며, 이때 케이지 포켓들의, 주연 방향에 횡방향으로 배치된 횡단면 윤곽은 베어링이 장착된 이후에는 회전체 안내에 기여하지 않는다.

제6항에 제시된 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 또 다른 한 특징은, 베어링 케이지가 U자형의 프로필 횡단면을 가지며, 상기 프로필 횡단면의 측면 프로필 플랜지들이 볼 롤러들의 횡방향 흔들림을 방지하기 위한 케이지 테두리로서 제공되는 데 있다. 제7항에 따르면 상기 케이지 테두리들은, 베어링 장착을 마무리하는 볼 롤러들로의 플랜징 가공 이후에 케이지 테두리들의 단부 에지들이 대략 볼 롤러 베어링의 부분원의 높이에 배치되면서도 볼 롤러들과 접촉되지는 않는 길이를 갖는다. 이로써 케이지 테두리들에 의해 형성된 볼 롤러들의 축방향 가이드는, 볼 롤러들이 자이로(gyro) 효과의 발생으로 인해 궤도 내에서 기울어짐 없이 안정적으로 보다 높은 회전수로 균일한 하중 하에서 활주하므로 베어링 케이지에 의한 축방향 안내를 필요로 하지 않기 때문에 바람직한 것으로 밝혀졌다. 그러나 볼 롤러들은 베어링의 작동 시작 시 또는 베어링 회전수가 허용 최소 회전수보다 낮을 때, 또는 특히 베어링의 무하중 구역에서의 급격히 빠른 가속 시 이른바 흔들림 효과를 보이며, 이 경우 볼 롤러들은 궤도 내에서 활주 방향에 대해 횡방향으로 물결형으로 구르기 위해 기울어진다. 이와 동시에, 케이지 테두리의 전술한 형상은 궤도 내부에서의 볼 롤러들의 압력각이 자동적으로 ±25°이하로 세팅될 수 있도록 함으로써, 볼 롤러 베어링이 정해진 한계점 이내에서 축방향으로 비교적 높은 하중을 견딜 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링의 바람직한 실시예로서 제8항에 따라, 베어링 케이지가 철판 스트립으로부터 비절삭 방식으로 제조되며, 상기 철판 스트립에서 먼저 성형을 통해 케이지 테두리의 윤곽 성형이 실시된다. 이어서 상기 성형된 철판 스트립에 천공을 통해 개별 케이지 포켓들이 형성된 다음, 철판 스트립이 베어링 케이지의 주연 치수의 길이를 갖는 개별 철판 스트립들로 절단된다. 그런 다음, 상기 개별 철판 스트립이 원환 형태로 둥글게 구부려진 후, 상기 원환의 양 단부가 서로 용접됨으로써 마무리된다. 이러한 제조 방식은 예컨대 니들 부시(needle bush) 제조 분야로부터 공지된 것으로, 유리한 제조 비용으로 인해 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 베어링 케이지를 제조하는 데에도 매우 적합한 것으로 입증되었다.

제9항에 제시된, 본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링의 또 다른 한 특징은, 장착된 상태에서 약 85% 내지 95%의 회전체 충전도를 갖는 데 있다. 최대 9개의 베어링 볼로 채워질 수 있는, 즉 충전도가 약 60%인 DIN-ISO 6207에 따른 홈 볼 베어링의 예와 비교해보면, 이는 구조적으로 동일하게 형성된 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링이 14개의 볼 롤러로 채워질 수 있음을 의미한다. 그 결과, 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 지지 강도가 동일 구조의 홈 볼 베어링의 약 1.4배까지 증대됨에 따라, 그 수명은 동일 구조의 홈 볼 베어링의 수명을 100%라 가정할 때 약 180% 내지 240%에 달할 수 있다. 따라서 종래 기술로부터 공지된 볼 롤러 베어링에 비해 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링이 가지는 결정적인 장점은, 베어링 륜들 내에 궤도들이 깊게 형성되어도 상기 궤도들에 의해 볼 롤러 베어링의 높은 축방향 하중 수용 능력이 보장되고, 그로 인해 베어링 륜들 사이의 간격이 볼 롤러들의 폭보다 좁게 형성되어도 상기 볼 롤러 베어링은 기존에 축방향 장착법으로 장착된 볼 롤러 베어링에 의해서만 달성될 수 있었던 충전도를 갖게 되는 데 있다. 상기 축방향 장착법에서는 볼 롤러들이 훨씬 더 좁게 형성되고, 훨씬 더 얕은 궤도 위를 구르며, 베어링 륜들 사이의 간격이 볼 롤러들의 폭보다 크다.

청구항 제1항의 전제부의 특징들을 갖는 볼 롤러 베어링에서 본 발명의 과제는 다른 한편으로 제10항에 따른, 볼 롤러 베어링의 장착 방법에 의해서도 해결되며, 상기 방법은 베어링 내륜, 베어링 케이지 및 볼 롤러들과 베어링 외륜 사이의 교차/경사 피벗 장착으로서 구현된다.

상기 방법에 따라, 제1 장착 단계에서 먼저 볼 롤러 베어링의 베어링 내륜과 베어링 케이지가 적어도 거의 공통의 평면 상에서 상호 동심인 상태로 배치되고, 제2 장착 단계에서 베어링 케이지의 케이지 포켓들을 관통하여 베어링 내륜의 궤도 내로 볼 롤러들이 그 작동 상태에 대해 90°만큼 회전된 상태로 삽입되는 것으로써 베어링 장착이 시작된다. 제13항에 따라, 베어링 내륜의 궤도 내로 상기 볼 롤러들이 삽입되는 과정은 오직 케이지 포켓들의, 주연 방향에 횡방향으로 배치된 횡단면 윤곽에 의해서만 이루어지며, 상기 횡단면 윤곽은 오직 이러한 목적으로만 베어링 케이지에 형성된다.

이어서 제3 장착 단계에서 볼 롤러들은 케이지 포켓 내에서, 볼 롤러들의 측면들이 베어링 종축에 평향하게 배치되도록, 또는 볼 롤러들의 측면들 중 하나가 즉각 베어링 내륜의 궤도 내에 놓이도록, 볼 롤러들의 횡축을 중심으로 90°만큼 수평 상태로 회전한다. 제14항에 따르면, 이때 볼 롤러들의 회전 중심이 되는 횡축이 베어링 케이지 밑면의 평면 하부에 놓임으로써, 수평으로 놓인, 그리고 이제 주연 방향에 종방향으로 배치된 케이지 포켓들의 횡단면 윤곽도 채우는 볼 롤러들의 외측을 향하는 측면들이 또 다른 방법에 적합한 방식으로 단지 베어링 케이지의 윗면의 약간 더 위에 놓인다.

볼 롤러들이 전술한 수평 상태로 회전된 후에는, 제4 장착 단계로서 베어링 케이지 및 볼 롤러들을 구비한 베어링 내륜과 베어링 외륜이 서로 적어도 거의 90°만큼 회전된 상태에서 상호 결합되며, 제5 장착 단계로서 베어링 케이지 및 볼 롤러들을 구비한 베어링 내륜과 베어링 외륜이 그들의 공통 베어링 횡축을 중심으로 서로 동축으로 배치될 때까지 상호 회전된다.

베어링 외륜과 베어링 내륜의 궤도들의 홈 깊이가 동일한 볼 롤러 베어링에서는 상기 방법 단계가 제11항에 따라, 먼저 베어링 외륜이 보조 장치 내에 수직 상태로 고정되고, 이어서 베어링 내륜이 베어링 케이지 및 볼 롤러들과 함께 베어링 외륜 내에 수평 상태로 삽입되는 방식으로 실시된다. 이는, 베어링 케이지 및 볼 롤러들을 구비한 베어링 내륜이 베어링 외륜과 교차된 상태로 베어링 외륜 내로 직선으로 삽입됨을 의미하며, 이때 제15항에 따라 우선 정반대편에 배치된 2개의 볼 롤러만 먼저 베어링 외륜의 궤도와 접촉된다. 이어서 베어링 외륜과 베어링 내륜의 상호 회전을 위한 준비 단계에서, 베어링 외륜의 일측 및 타측에 배치된 볼 롤러들이 베어링 내륜의 궤도 내부에서 베어링 내륜의 측면들 중 하나를 향하여 경사진 상태로 정렬되도록 반대 방향으로 기울어진다. 이는, 전술한 베어링 륜들의 상대적 위치에서, 볼 롤러들이 베어링 내륜의 좌측 측면 또는 우측 측면을 향해 기울어지게 정렬됨을 의미하며, 이 경우 제16항에 따라, 기울어진 볼 롤러들의 하강된 측이 대략 베어링 케이지의 윗면의 평면 상에 놓인다. 이어서 베어링 내륜이 베어링 케이지 및 볼 롤러들과 함께 베어링 외륜을 향해 회전하며, 이때 볼 롤러들이 정렬되어 있는 베어링 내륜의 측면들이 먼저 각각 회전 방향으로 배치된다. 베어링 케이지 및 볼 롤러들을 구비한 베어링 내륜이 베어링 외륜 내로 완전히 삽입되기 전에, 베어링 외륜에 대해 베어링 내륜이 반경방향으로 아직 약간 오프셋되어 있는데, 이는 상기 오프셋 방향의 반대편을 향하는 베어링 내륜 부분이 베어링 케이지 및 볼 롤러들과 함께 베어링 외륜 내로 간편하게 삽입회전될 수 있도록 하기 위함이다. 이러한 반경방향 오프셋은 제17항에 따라, 아직 베어링 외륜의 외측에 놓여 있는 베어링 내륜 부분의 방향으로, 즉 바람직하게는 위쪽으로 베어링 내륜을 살짝 들어올림으로써 구현되며, 그 결과 베어링 내륜의 하부가 베어링 외륜 내로 더 수월하게 삽입회전될 수 있다. 이어서, 베어링 내륜의 남은 부분도 베어링 케이지 및 볼 롤러들과 함께 베어링 외륜 내로 간편하게 삽입회전될 수 있도록 하기 위해, 이미 삽입회전된 베어링 내륜 부분이 베어링 외륜 내로 하강하며, 그럼으로써 상기 장착 단계도 간편화된다. 베어링 내륜의 이미 삽입회전된 부분의, 베어링 외륜 내로의 하강은 제18항에 따라, 베어링 내륜의 아직 최종 위치에 있지 않은 부분의 방향의 반대 방향으로, 즉 바람직하게는 아래쪽으로 실시되며, 그 결과 베어링 내륜의 상부 부분도 베어링 외륜 내로 삽입회전된다.

베어링 륜들의 홈 깊이가 상이하거나, 또는 베어링 외륜의 궤도의 홈 깊이가 베어링 내륜의 궤도의 홈 깊이보다 얕은 볼 롤러 베어링의 경우, 제4 및 제5 방법 단계가 제12항에 따라 훨씬 더 간단하게 구현된다. 즉, 먼저 베어링 내륜이 베어링 케이지 및 볼 롤러들과 함께 보조 장치 내에 수평 상태로 고정된 다음, 베어링 외륜이 베어링 내륜 위로 수직 상태로 슬라이드-온된다. 전술한 변형예의 경우와 마찬가지로 이 경우에도 제15항에 따라, 우선 정반대편에 배치된 2개의 볼 롤러만 먼저 베어링 외륜의 궤도와 접촉된다. 이어서 마찬가지로 베어링 외륜의 일측 및 타측에 배치된 볼 롤러들이 베어링 내륜의 궤도 내에서 베어링 내륜의 측면들 중 하나를 향하여 경사진 상태로 정렬되도록 반대방향으로 기울어진다. 이는, 베어링 륜들의 상대적 위치의 전술한 변형에서, 볼 롤러들이 베어링 내륜의 상부 측면 또는 하부 측면을 향해 기울어지게 정렬됨을 의미하며, 이 경우 제16항에 따라, 기울어진 볼 롤러들의 하강된 측이 대략 베어링 케이지의 윗면의 평면 상에 놓인다. 이어서 베어링 외륜이 베어링 케이지 및 베어링 롤러들을 구비한 베어링 내륜에 대해, 기울어진 볼 롤러들이 하강되어 있는 쪽을 향해 회전하며, 이때 베어링 륜들의 궤도들의 상이한 홈 깊이로 인해, 상기 회전은 도중에 베어링 륜들 사이에 반경방향 오프셋이 존재하지 않는 방식으로, 그리고 하나의 연속 작업 단계에서 볼 롤러들이 베어링 내륜의 궤도 내에 끼어서 움직이지 않는 일이 없도록 구현될 수 있다.

제4 및 제5 방법 단계의 각각의 구현과 무관하게 제6 장착 단계에서는, 이미 장착된, 그러나 그 궤도들 내에 아직 수평으로 배치된 볼 롤러들을 포함하는 볼 롤러 베어링의 베어링 외륜 또는 베어링 내륜 또는 상기 두 베어링 륜 모두가 회전 운동을 하게 되거나, 볼 롤러들이 베어링 륜들의 궤도 내에서 자가 회전 및 원심력에 의해 자발적으로 작동 상태로 세워질 정도의 회전수로 가속된다. 이것이 가능한 이유는, 제19항에 따라 베어링 외륜이 회전 운동을 하게 되면 볼 롤러들이 그들의 활주면 가장자리 영역들로써 베어링 륜들의 궤도의 가장자리 영역들과 접촉되어, 베어링 륜들과의 마찰 접촉에 의해 함께 가속될 수 있기 때문이다. 이때, 발생한 볼 롤러들의 직립 효과의 종결은 볼 롤러 베어링의 움직임이 부드러워지는 것을 통해 인지할 수 있다.

이어서 마무리 단계인 제7 장착 단계로서, 베어링 케이지의 케이지 테두리들이 볼 롤러들의 측면들의 방향으로 플랜징 가공되며, 그럼으로써 전술한 특정 작동 상태들에서의 횡방향 흔들림 작용의 방지를 위한 볼 롤러들의 축방향 가이드가 형성될 뿐 아니라, 적용예에 따라 필수적인 또는 선택적인 볼 롤러 베어링의 그리스 윤활 및/또는 밀폐가 실시된다.

하기에서는 첨부된 도면들을 참고로, 본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링 및 그러한 볼 롤러 베어링을 장착하기 위한 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예들을 더 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링의 제1 실시예의 평면도의 3차원 확대도이다.
도 2는 본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링의, 도 1에 따른 제1 실시예의 3차원 횡단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제1 실시예의, 도 2에 따른 횡단면의 상부 반부의 확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제2 실시예의 횡단면의 상부 반부의 확대도이다.
도 5는 본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링의, 도 3 및 도 4에 따른 실시예의 베어링 케이지 전체의 3차원 도면이다.
도 6은 본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링의, 도 3 및 도 4에 따른 실시예의 베어링 케이지의 일 케이지 포켓의 확대도이다.
도 7은 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제1 실시예의, 제1 장착 단계 이후의 모습을 도시한 3차원 평면도 및 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제1 실시예의, 제2 장착 단계 이후의 모습을 도시한 3차원 평면도 및 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제1 실시예의, 제3 장착 단계 이후의 모습을 도시한 3차원 평면도 및 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제1 실시예의, 제4 장착 단계의 제1 변형예 이후의 모습을 도시한 3차원 평면도 및 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제1 실시예의, 제4 장착 단계의 제1 변형예의 제1 중간 단계 이후의 모습을 도시한 3차원 평면도 및 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제1 실시예의, 제5 장착 단계의 제1 변형예의 제1 중간 단계 이후의 모습을 도시한 3차원 평면도 및 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제1 실시예의, 제6 장착 단계 이전의 모습을 도시한 3차원 평면도 및 단면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제2 실시예의, 제4 장착 단계의 제2 변형예의 2개의 제1 준비 단계 이후의 모습을 도시한 3차원 평면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제2 실시예의, 제4 장착 단계의 제2 변형예의 구현 이전의 모습을 도시한 3차원 평면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제2 실시예의, 제4 장착 단계의 제2 변형예의 구현 이후의 모습을 도시한 3차원 평면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제2 실시예의, 제5 장착 단계의 제2 변형예의 구현 도중의 모습을 도시한 3차원 평면도이다.
도 18은 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제2 실시예의, 제5 장착 단계의 제2 변형예의 구현 이후의 모습을 도시한 3차원 평면도이다.
도 19는 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제2 실시예의, 제6 장착 단계 이전의 모습을 도시한 3차원 평면도이다.
도 20은 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제1 실시예의, 제6 장착 단계 이후의 모습을 도시한 3차원 평면도 및 단면도이다.
도 21은 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링의 제1 실시예의, 제7 및 최종 장착 단계 이후의 모습을 도시한 3차원 평면도 및 단면도이다.

도 1과 도 2에는 실질적으로 베어링 외륜(2), 베어링 내륜(3) 및 이들(2, 3) 사이에 일렬로 배치된 볼 롤러들(4)로 형성된 단열 볼 롤러 베어링(1)의 상이한 2개의 도면이 도시되어 있으며, 상기 볼 롤러들은 각각 구형 기본 형상으로부터 대칭형으로 납작하게 평활화되어 서로 평행하게 배치된 2개의 측면(5, 6)을 가지며, 베어링 케이지(7)에 걸쳐 주연 방향으로 서로 균일한 간격으로 보유된다. 도 3 및 도 4에 명시된 것처럼, 상기 볼 롤러들(4)의 양 측면(5, 6) 사이는 볼 롤러들의 구형 기본 형상의 직경(d_K)의 약 70%에 상응하는 폭(b_K)을 가지며, 그들의 활주면(8)을 이용하여 베어링 외륜(2)의 내부면(9) 및 베어링 내륜(3)의 외부면(10)에 형성된 2개의 홈형 궤도(11, 12)에서 구르며, 상기 궤도들의 깊이(t_LA, t_LI)는 베어링 외륜(2)의 내부면(9)과 베어링 내륜(3)의 외부면(10) 사이의 간격(a_L)이 볼 롤러들(4)의 폭(b_K)보다 작도록 결정된다.

도시된 볼 롤러 베어링(1)의 주된 신규성은, 도 5에 다시 세부적으로 묘사된 베어링 케이지(7)가 윈도우형 케이지로서 형성되고, 상기 케이지의 개별 케이지 포켓(13)은, 도 6에 파선의 보조선으로 표시된 것처럼, 각각 볼 롤러(4)의, 주연 방향에 종방향 및 횡방향으로 배치된 횡단면 윤곽(14, 15)이 통합된 전체 윤곽을 가지며, 상기 케이지 포켓들은 그들의 부분원 상에 채워진 볼 롤러들(4)의 간격들의 합이 단일 볼 롤러(4)의 구형 기본 형상의 직경(d_K)보다 작은 방식으로 서로 이격 배치되는 데 있다. 또한, 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링(1)은 두 베어링 륜(2, 3)의 홈형 궤도들(11, 12)의 깊이(T_LA, T_LI)가, 도 3에 도시된 것처럼 동일하고 볼 롤러(4)의 구형 기본 형상의 직경(d_K)의 약 17% 내지 25%에 상응하거나, 또는 도 4에 도시된 것처럼 서로 상이하고 베어링 외륜(2)에서는 볼 롤러(4)의 구형 기본 형상의 직경(d_K)의 약 17%이며, 베어링 내륜(3)에서는 30% 이하인 것을 특징으로 한다. 궤도들(11, 12)의 홈 깊이의 상기 두 실시예는 볼 롤러 베어링(1)이 중심 위치로부터 허용 가능하게 기울어진 상태에서도 궤도(11, 12)에 대한 볼 롤러들(4)의 높은 밀착도를 야기하면서도, 하기에서 추가로 기술되는 바와 같이 볼 롤러 베어링(1)의 장착 방법의 다양한 실시예를 가능케 한다.

도 5 및 도 6에서 볼 수 있듯이, 베어링 케이지(7)의 케이지 포켓들(13)의, 주연 방향에 종방향으로 배치된 횡단면 윤곽(14)은 각각 볼 롤러(4)의 횡축(A_KQ) 상부에 배치된 절단면의 형태를 갖는 한편, 케이지 포켓들(13)의, 주연 방향에 횡방향으로 배치된 횡단면 윤곽(15)은 조금 더 길게 형성되며, 각각 볼 롤러(4)의 횡축(A_KQ) 바로 위에 놓인 절단면의 형태에 상응한다. 케이지 포켓들(13)의, 주연 방향에 횡방향으로 배치된 횡단면 윤곽(15)은 하기에 기술될 장착 방법을 수행하는 데 있어 결정적인 요소이며, 주연 방향에 종방향으로 배치된 케이지 포켓들(13)의 횡단면 윤곽(14)과 달리 베어링 장착 이후에는 회전체의 안내에 기여하지 않는다.

역시 도 5 및 도 6에서 볼 수 있듯이, 베어링 케이지(7)는 도시된 것처럼 U자형의 프로필 횡단면을 가지며, 상기 프로필 횡단면의 측면 프로필 플랜지들이 볼 롤러들(4)의 횡방향 흔들림을 방지하기 위한 케이지 테두리(16, 17)로서 제공된다. 상기 케이지 테두리들(16, 17)은 베어링 장착을 마무리하는, 볼 롤러들(4)로의 플랜징 가공 이후 도 3 및 도 4에 도시된 형태를 얻게 되는 길이를 가지며, 상기 형태에서 케이지 테두리들의 단부 에지들은 대략 볼 롤러 베어링(1)의 부분원의 높이에 배치된다. 이러한 베어링 케이지(7)의 출발 재료는 철판 스트립이며, 이 철판 스트립으로부터 케이지 테두리(16, 17)가 윤곽 성형되고, 케이지 포켓들(13)이 천공되며, 베어링 케이지(7)의 주연 치수에 맞춘 길이로 절단되어 원환 형태로 구부려진 후, 그 원환의 단부들이 용접되는 과정을 거쳐 베어링 케이지(7)가 비절삭 방식으로 제조된다. 그 특수한 형태로 인해 상호 이격 배치된, 베어링 케이지(7)의 베어링 포켓들(13)을 통해, 장착된 볼 롤러 베어링(1)은 동일한 구조의 홈 볼 베어링 또는 공지된 다른 볼 롤러 베어링들과 달리, 약 85% 내지 95%의 회전체 충전도를 가짐으로써 그의 반경방향 하중 수용 능력이 수배 더 증가될 수 있으며, 그 수명은 동일한 구조의 홈 볼 베어링의 수명을 100%라 가정할 때 약 180% 내지 240%에 달할 수 있게 된다.

도 7 내지 도 21에는, 도 3 및 도 4에 따른 볼 롤러 베어링(1)의 실시예들에 매칭된, 본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링(1)의 장착 방법의 2가지 실시예가 도시되어 있다. 상기 방법은, 베어링 륜들(2, 3)이 서로 교차된 상태에서, 기울어진 상태에 놓인 볼 롤러들(4) 및 베어링 케이지(7)와 함께 서로를 향해 선회되는 이른바 교차/경사 피벗 장착으로서 구현된다.

상기 방법에 따라, 도 3 또는 도 4에 따른 실시예와 상관없이, 도 7에 예컨대 도 3에 따른 실시예에 상응하게 도시된 제1 장착 단계에서 먼저 볼 롤러 베어링(1)의 베어링 내륜(3)과 베어링 케이지(7)가 적어도 거의 공통의 평면 상에서 상호 동심인 상태로 배치되는 것으로써 베어링 장착이 시작된다.

이어서 도 8에 도시된 제2 장착 단계에서는, 베어링 케이지(7)의 케이지 포켓들(13)을 관통하여 베어링 내륜(3)의 궤도(12) 내로 볼 롤러들(4)이 그 작동 상태에 대해 90°만큼 회전된 상태로 삽입되며, 여기서 상기 볼 롤러들(4)의 삽입은 명백히 오직 케이지 포켓들(13)의, 주연 방향에 횡방향으로 배치된 횡단면 윤곽(15)에 의해서만 이루어진다.

이어서 도 9에 도시된 제3 장착 단계에서 볼 롤러들(4)은 케이지 포켓(13) 내에서, 볼 롤러들의 측면들(5, 6)이 베어링 종축(A_LL)에 평향하게 배치되도록, 또는 볼 롤러들의 측면들 중 하나(5 또는 6)가 즉각 베어링 내륜(3)의 궤도(12) 내에 놓이도록, 볼 롤러들의 횡축(A_KQ)을 중심으로 90°만큼 수평 상태로 회전하며, 이때 상기 볼 롤러들(4)의 횡축들(A_KQ)은 각각 명백히 베어링 케이지(7)의 밑면의 평면 하부에 놓인다.

볼 롤러들(4)이 그들의 수평 상태로 회전된 후, 제4 장착 단계로서 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)을 구비한 베어링 내륜(3)과 베어링 외륜(2)이 서로 적어도 거의 90°만큼 회전된 또는 교차된 상태에서 상호 결합된다. 이를 위해 특히 도 3에 따른 볼 롤러 베어링(1)의 제1 실시예에 적합한, 상기 방법 단계의 제1 변형예에서는, 먼저 제1 준비 단계로서 도 10에 도시된 것처럼 베어링 외륜(2)이 상세히 도시되지 않은 보조 장치 내에 수직 상태로 고정되며, 운동 화살표로 표시된 것처럼 베어링 내륜(3)이 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)과 함께 베어링 외륜(2) 내에 수평 상태로 삽입된다. 도 10에 포함된 단면도를 통해, 우선 정반대편에 배치된 2개의 볼 롤러(4)만 먼저 베어링 외륜(2)의 궤도(11)와 접촉됨을 명백히 알 수 있다.

이어서 제4 장착 단계의 제1 변형예를 위한 제2 준비 단계로서, 도 11에 도시된 것처럼 베어링 외륜(2)의 일측 및 타측에 배치된 볼 롤러들(4)이 베어링 내륜(3)의 궤도(12) 내부에서 각각 베어링 내륜(3)의 측면들(18, 19) 중 하나에 대향하여 기울어진 상태로 정렬된 다음, 볼 롤러들의 하강된 측이 대략 베어링 케이지(7)의 윗면의 평면 상에 놓이도록 기울어진다. 이때, 베어링 외륜(2)의 좌측에 배치된 베어링 내륜(3) 반부에서는 볼 롤러들(4)이 베어링 내륜(3)의 하부 측면(18)을 향해 기울어지게 정렬되고, 베어링 외륜(2)의 우측에 배치된 베어링 내륜(3) 반부에서는 볼 롤러들(4)이 베어링 내륜(3)의 상부 측면(19)을 향하여 기울어지게 정렬되는 것을 명백히 알 수 있다.

이어서 제5 방법 단계로서, 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)을 구비한 베어링 내륜(3)과 베어링 외륜(2)이 그들의 공통 베어링 횡축(A_LQ)을 중심으로 상기 두 베어링 륜(2, 3)이 서로 동축으로 배치될 때까지 상호 회전된다. 특히 도 3에 따른 볼 롤러 베어링(1)의 제1 실시예에 적합한, 상기 방법 단계의 한 변형예에서는 도 12에 도시된 것처럼 베어링 내륜(3)이 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)과 함께 그들의 공통 베어링 횡축(A_LQ)을 중심으로 베어링 외륜(2)을 향하여 회전함으로써 상기 방법 단계가 수행되며, 이때 볼 롤러들(4)이 정렬되어 있는 베어링 내륜(3)의 측면들(18, 19)이 각각 회전 방향을 향한다. 그 다음으로, 도면에 운동 화살표로 표시된 바와 같이 베어링 내륜(3)이 들어올려짐으로써 베어링 외륜(2)에 대해 반경방향으로 약간 오프셋되며, 그럼으로써 상기 오프셋 방향 반대편의 베어링 내륜(3) 하부가 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)과 함께 베어링 외륜(2) 내로 더 수월하게 삽입회전될 수 있다. 이어서 베어링 내륜(3)의 남은 상부 부분이 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)과 함께 베어링 외륜(2) 내로 간편하게 삽입회전될 수 있도록 하기 위해, 도 13에 도시된 추가의 부분 단계에서 우선 이미 삽입회전된 베어링 내륜(3) 하부가 도면에 표시된 운동 화살표에 상응하게 베어링 외륜(2) 내로 하강하며, 그럼으로써 볼 롤러 베어링(1)은 완전하게 장착되었지만 여전히 수평으로 놓인 볼 롤러들(4)을 포함한다.

그에 반해, 특히 도 4에 따른 볼 롤러 베어링(1)의 제2 실시예에 적합한, 제4 방법 단계의 제2 변형예에서는, 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)을 구비한 베어링 내륜(3)과 베어링 외륜(2)의 상호 결합을 위한 제1 준비 단계로서, 도 14에 도시된 바와 같이 베어링 내륜(3)이 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)과 함께 상세히 도시되지 않은 보조 장치 내에 수평 상태로 고정되며, 제2 준비 단계로서 나중에 슬라이드-온될 베어링 외륜(2)의 일측 및 타측에 배치된 볼 롤러들(4)이 베어링 내륜(3)의 궤도(12) 내에서 베어링 내륜(3)의 측면들(18, 19) 중 하나를 향하여 기울어지게 정렬된 상태로, 반대 방향으로 기울어진다. 그런 다음, 도 15에 도시된 것처럼, 베어링 외륜(2)이 베어링 내륜(3) 위에 수직 상태로 슬라이드-온되며, 이때 마찬가지로, 도 16에 명백히 도시된 것처럼, 우선 정반대편에 배치된 2개의 볼 롤러(4)만 먼저 베어링 외륜(2)의 궤도(11)와 접촉된다.

이어서 도 17에는 제5 방법 단계에 따라 베어링 케이지(7) 및 베어링 롤러들(4)을 구비한 베어링 내륜(3)과 베어링 외륜(2)이 그들의 공통 베어링 횡축(A_LQ)을 중심으로 상호 회전하는 모습이 도시되어 있으며, 이러한 두 베어링 륜의 상호 회전은 도 4에 따른 볼 롤러 베어링(1)의 제2 실시예에 적합한 제2 변형예에서 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)을 구비한 베어링 내륜(3)에 대해 베어링 외륜(2)이 기울어진 볼 롤러들(4)이 하강되어 있는 쪽을 향해 [두 베어링 륜(2, 3)의 서로에 대한 반경방향 오프셋 없이] 회전함으로써 구현된다. 이어서 도 18에 도시된 것처럼 두 베어링 륜(2, 3)이 서로 동축으로 배치되고, 그럼으로써 볼 롤러 베어링(1)은 완전하게 장착되었지만, 제4 및 제5 방법 단계의 제1 변형예 및 도 19에 도시된 것처럼, 역시 여전히 수평으로 놓인 볼 롤러들(4)을 포함한다.

도 20에는 다시 본 발명에 따른 볼 롤러 베어링(1)의 두 실시예를 대표하여, 제6 장착 단계에서의 제1 실시예가 도시되어 있으며, 여기서는 볼 롤러 베어링(1)의 베어링 외륜(2)만, 도면의 운동 화살표로 표시된 것처럼 회전 운동을 하게 되거나, 볼 롤러들(4)이 베어링 륜들(2, 3)의 궤도(11, 12) 내에서 자가 회전 및 원심력에 의해 자발적으로 작동 상태로 세워질 정도의 회전수(n)로 가속된다. 이것이 가능한 이유는, 도 13 및 도 19에서 볼 수 있듯이 볼 롤러들(4)이 제5 방법 단계에 따라 수평 상태를 갖기 때문이며, 이 수평 상태에서 볼 롤러들은 그들의 활주면(8) 가장자리 영역들로써 베어링 륜들(2, 3)의 궤도들(11, 12)의 가장자리 영역들과 접촉되어, 베어링 륜들(2, 3)과의 마찰 접촉에 의해 함께 가속될 수 있다.

이어서 마무리 단계인 제7 장착 단계로서, 도 21에 도시된 것처럼 베어링 케이지(7)의 케이지 테두리들(16, 17)이 볼 롤러들(4)의 측면들(5, 6)의 방향으로 플랜징 가공되며, 그럼으로써 전술한 특정 작동 상태들에서 횡방향 흔들림 작용을 방지하기 위한 볼 롤러들(4)의 축방향 가이드가 형성될 뿐 아니라, 구체적으로 도시된 볼 롤러 베어링(1)을 위해 제공된 볼 롤러 베어링(1)의 그리스 윤활 및 밀폐가 실시된다.

1 볼 롤러 베어링
2 베어링 외륜
3 베어링 내륜
4 볼 롤러
5 4의 측면
6 4의 측면
7 베어링 케이지
8 4의 활주면
9 2의 내부면
10 3의 외부면
11 9에 형성된 궤도
12 10에 형성된 궤도
13 케이지 포켓
14 13의 횡단면 윤곽
15 13의 횡단면 윤곽
16 7의 케이지 테두리
17 7의 케이지 테두리
18 3의 측면
19 3의 측면
b_K 4의 폭
t_LA 11의 깊이
t_LI 12의 깊이
d_K 4의 직경
a_L 2와 3 사이의 간격
A_LQ 베어링 횡축
A_LL 베어링 종축
A_KQ 4의 횡축
n 회전수

Claims

베어링 외륜(2)과 베어링 내륜(3) 및 상기 베어링 륜들(2, 3) 사이에 배치된 복수의 볼 롤러(4)로 구성된 볼 롤러 베어링(1)이며,
상기 볼 롤러들은 구형 기본 형상으로부터 대칭형으로 납작하게 평활화되어 서로 평행하게 배치된 2개의 측면(5, 6)을 가지고, 베어링 케이지(7)에 걸쳐 주연 방향으로 서로 균일한 간격으로 보유되며, 이때, 볼 롤러들(4)의 양 측면(5, 6) 사이는 볼 롤러들의 구형 기본 형상의 직경(d_K)의 70%의 폭(b_K)을 가지며, 그들의 활주면(8)을 이용하여 베어링 외륜(2)의 내부면(9) 및 베어링 내륜(3)의 외부면(10)에 형성된 2개의 홈형 궤도(11, 12)에서 구르며, 상기 궤도들의 깊이(t_LA, t_LI)는 베어링 외륜(2)의 내부면(9)과 베어링 내륜(3)의 외부면(10) 사이의 간격(a_L)이 볼 롤러(4)의 폭(b_K)보다 작도록 결정되는, 볼 롤러 베어링에 있어서,
상기 볼 롤러 베어링(1)의 베어링 케이지(7)가 윈도우형 케이지로서 형성되고, 상기 케이지의 개별 케이지 포켓(13)은 각각 볼 롤러(4)의, 주연 방향에 종방향으로 배치된 횡단면 윤곽과 횡방향으로 배치된 횡단면 윤곽(14, 15)이 통합된 전체 윤곽을 가지며, 케이지 포켓들은 그들의 부분원 상에 채워진 볼 롤러들(4)의 간격들의 합이 단일 볼 롤러(4)의 구형 기본 형상의 직경(d_K)보다 작은 방식으로 서로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링.
제1항에 있어서, 두 베어링 륜(2, 3)에 형성된 홈형 궤도들(11, 12)의 깊이(t_LA, t_LI)는 동일하며, 볼 롤러들(4)의 구형 기본 형상의 직경(d_K)의 17% 내지 25%에 상응하는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링.
제1항에 있어서, 두 베어링 륜(2, 3)에 형성된 홈형 궤도들(11, 12)의 깊이(t_LA, t_LI)는 상이하며, 베어링 외륜(2)에서는 볼 롤러들(4)의 구형 기본 형상의 직경(d_K)의 17%에 상응하고, 베어링 내륜(3)에서는 30% 이하에 상응하는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링.
제2항 또는 제3항에 있어서, 주연 방향에 종방향으로 배치된, 베어링 케이지(7)의 케이지 포켓들(13)의 횡단면 윤곽(14)은 단일 볼 롤러(4)의 횡축(A_KQ) 상부에 놓인 절단면의 형태에 상응하는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링.
제2항 또는 제3항에 있어서, 주연 방향에 횡방향으로 배치된, 베어링 케이지(7)의 케이지 포켓들(13)의 횡단면 윤곽(15)은 단일 볼 롤러(4)의 횡축(A_KQ) 바로 위에 놓인 절단면의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링.
제2항 또는 제3항에 있어서, 베어링 케이지(7)가 U자형의 프로필 횡단면을 가지며, 상기 프로필 횡단면의 측면 프로필 플랜지들이 볼 롤러들(4)의 횡방향 흔들림을 방지하기 위한 케이지 테두리(16, 17)로서 제공되는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링.
제6항에 있어서, 상기 케이지 테두리들(16, 17)은, 베어링 장착을 마무리하는 볼 롤러들(4)로의 플랜징 가공 이후에 케이지 테두리들의 단부 에지들이 볼 롤러 베어링(1)의 부분원의 높이에 놓이는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링.
제7항에 있어서, 베어링 케이지(7)는 철판 스트립으로부터 케이지 테두리들(16, 17)이 윤곽 성형되고, 케이지 포켓들(13)이 천공되며, 주연 치수에 맞는 길이로 절단되어 원환 형태로 구부려진 후, 그 원환의 단부들이 용접되는 과정을 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링.
제2항 또는 제3항에 있어서, 장착된 볼 롤러 베어링(1)은 85% 내지 95%의 회전체 충전도를 갖고, 동일 구조의 홈 볼 베어링의 수명보다 1.8배 내지 2.4배 긴 수명을 갖는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링.
제1항에 따른 볼 롤러 베어링을 장착하기 위한 방법에 있어서,
a) 볼 롤러 베어링(1)의 베어링 내륜(3)과 베어링 케이지(7)가 적어도 공통의 평면 상에서 상호 동심인 상태로 배치되는 단계,
b) 베어링 케이지(7)의 케이지 포켓들(13)을 관통하여 베어링 내륜(3)의 궤도(12) 내로 볼 롤러들(4)이 그 작동 상태에 대해 90°만큼 회전된 상태로 삽입되는 단계,
c) 볼 롤러들(4)이 케이지 포켓(13) 내에서, 볼 롤러들의 측면들(5, 6)이 베어링 종축(A_LL)에 평행하게 배치되도록 볼 롤러들(4)의 횡축(A_KQ)을 중심으로 90°만큼 수평 상태로 회전하는 단계,
d) 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)을 구비한 베어링 내륜(3)과 베어링 외륜(2)이, 서로 적어도 90°만큼 회전된 상태에서 상호 결합되는 단계,
e) 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)을 구비한 베어링 내륜(3)과 베어링 외륜(2)이, 그들의 공통 베어링 횡축(A_LQ)을 중심으로 상기 두 베어링 륜(2, 3)이 서로 동축으로 배치될 때까지 상호 회전하는 단계,
f) 베어링 륜들(2, 3) 중 하나 또는 이들 모두가, 볼 롤러들(4)이 상기 베어링 륜들(2, 3)의 궤도(11, 12) 내에서 자가 회전 및 원심력에 의해 자발적으로 작동 상태로 세워질 정도의 회전수(n)로 회전 운동을 하게 되는 단계,
g) 베어링 케이지(7)의 케이지 테두리(16, 17)가 볼 롤러들(4)의 측면들(5, 6)의 방향으로 플랜징 가공됨으로써, 볼 롤러들(4)의 횡방향 흔들림의 방지를 위한 가이드가 형성되며, 볼 롤러 베어링(1)의 선택적 그리스 윤활 및 밀폐 중 적어도 하나가 실시되는 단계를 통해,
베어링 내륜(3), 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)과 베어링 외륜(2) 사이의 교차/경사 피벗 장착이 실시되는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링의 장착 방법.
제10항에 있어서, 제2항에 따른 볼 롤러 베어링의 경우 상기 방법 단계 d) 및 e)는,
- 베어링 외륜(2)이 보조 장치 내에 수직 상태로 고정되고, 베어링 내륜(3)이 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)과 함께 베어링 외륜(2) 내에 수평 상태로 삽입되는 단계,
- 베어링 외륜(2)의 일측 및 타측에 배치된 볼 롤러들(4)이 베어링 내륜(3)의 궤도(12) 내부에서 베어링 내륜(3)의 측면들(18, 19) 중 하나를 향하여 기울어지게 정렬된 상태로, 반대 방향으로 기울어지는 단계,
- 베어링 내륜(3)이 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)과 함께, 볼 롤러들(4)이 정렬되어 있는 베어링 내륜(3)의 측면들(18, 19)을 선두로 하여 베어링 외륜(2)을 향해 회전하는 단계,
- 베어링 내륜(3)이 베어링 외륜(2)에 대해 반경방향으로 오프셋되고, 상기 오프셋 방향 반대편에 놓인 베어링 내륜(3) 부분이 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)과 함께 베어링 외륜(2) 내로 삽입회전되는 단계,
- 베어링 내륜(3)의 이미 삽입회전된 부분이 베어링 외륜(2) 내로 하강하고, 베어링 내륜(3)의 남은 부분이 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)과 함께 베어링 외륜(2) 내로 삽입회전하는 단계를 통해 구현되는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링의 장착 방법.
제10항에 있어서, 제3항에 따른 볼 롤러 베어링의 경우 상기 방법 단계 d) 및 e)는,
- 베어링 내륜(3)이 베어링 케이지(7) 및 볼 롤러들(4)과 함께 보조 장치 내에 수평 상태로 고정되는 단계,
- 베어링 횡축(A_LQ)의 일측 및 타측에 배치된 볼 롤러들(4)이 베어링 내륜(3)의 궤도(12) 내에서 베어링 내륜(3)의 측면들(18, 19) 중 하나를 향하여 기울어지게 정렬된 상태로, 반대 방향으로 기울어지는 단계,
- 베어링 외륜(2)이 베어링 내륜(3) 위로 수직 상태로 슬라이드-온되고, 베어링 외륜(2)이 베어링 케이지(7) 및 베어링 롤러들(4)을 구비한 베어링 내륜(3)에 대해, 기울어진 볼 롤러들(4)이 하강되어 있는 쪽을 향해 회전하는 단계를 통해 구현되는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링의 장착 방법.
제11항에 있어서, 베어링 내륜(3)의 궤도(12) 내로 볼 롤러들(4)이 90°만큼 회전된 상태로 삽입되는 과정은 케이지 포켓들(13)의, 주연 방향에 횡방향으로 배치된 횡단면 윤곽(15)에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링의 장착 방법.
제11항에 있어서, 볼 롤러들(4)이 케이지 포켓들(13) 내부에서 수평 상태로 회전하면, 볼 롤러들의 횡축(A_KQ)은 베어링 케이지(7) 밑면의 평면 하부에 놓이는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링의 장착 방법.
제11항에 있어서, 베어링 륜들(2, 3)의 상호 결합은, 우선 정반대편에 배치된 2개의 볼 롤러(4)만 먼저 베어링 외륜(2)의 궤도(11)와 접촉되는 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링의 장착 방법.
제11항에 있어서, 베어링 내륜(3)의 측면들(18, 19)을 향해 기울어진 볼 롤러들(4)의 하강된 측이 베어링 케이지(7)의 윗면의 평면 상에 놓이는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링의 장착 방법.
제11항에 있어서, 베어링 외륜(2)에 대한 베어링 내륜(3)의 반경방향 오프셋은, 삽입회전 시 베어링 내륜(3)이 아직 베어링 외륜(2)의 외측에 놓여 있는 베어링 내륜 부분의 방향으로 들어올려짐으로써 구현되는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링의 장착 방법.
제11항에 있어서, 베어링 내륜(3)의 이미 삽입회전된 부분의, 베어링 외륜(2) 내로의 하강은, 베어링 내륜(3)의 아직 최종 위치에 있지 않은 부분의 방향의 반대 방향으로 실시되는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링의 장착 방법.
제11항에 있어서, 베어링 외륜(2)이 회전 운동을 하게 되면 볼 롤러들(4)이 그들의 활주면(8) 가장자리 영역들로써 베어링 륜들(2, 3)의 궤도들(11, 12)의 가장자리 영역들과 접촉되는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링의 장착 방법.
제12항에 있어서, 베어링 내륜(3)의 궤도(12) 내로 볼 롤러들(4)이 90°만큼 회전된 상태로 삽입되는 과정은 케이지 포켓들(13)의, 주연 방향에 횡방향으로 배치된 횡단면 윤곽(15)에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링의 장착 방법.
제12항에 있어서, 볼 롤러들(4)이 케이지 포켓들(13) 내부에서 수평 상태로 회전하면, 볼 롤러들의 횡축(A_KQ)은 베어링 케이지(7) 밑면의 평면 하부에 놓이는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링의 장착 방법.
제12항에 있어서, 베어링 륜들(2, 3)의 상호 결합은, 우선 정반대편에 배치된 2개의 볼 롤러(4)만 먼저 베어링 외륜(2)의 궤도(11)와 접촉되는 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링의 장착 방법.
제12항에 있어서, 베어링 내륜(3)의 측면들(18, 19)을 향해 기울어진 볼 롤러들(4)의 하강된 측이 베어링 케이지(7)의 윗면의 평면 상에 놓이는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링의 장착 방법.
제12항에 있어서, 베어링 외륜(2)이 회전 운동을 하게 되면 볼 롤러들(4)이 그들의 활주면(8) 가장자리 영역들로써 베어링 륜들(2, 3)의 궤도들(11, 12)의 가장자리 영역들과 접촉되는 것을 특징으로 하는, 볼 롤러 베어링의 장착 방법.