KR101569317B1 - 플랜지 일체형 복열 앵귤러 컨택트 볼 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내륜(110)과, 플랜지(170)를 일체로 구비하는 외륜(130)과, 상기 내륜(110)과 외륜(130) 사이에 복열로 구비되는 전동체인 복수의 볼(150)로 이루어지며; 상기 외륜(130)의 궤도는 고주파 열처리에 의하여 경화되며, 상기 외륜(130)과 볼(150)이 접촉하는 접촉점(A)으로부터 축방향 외측으로 돌출되는 부분인 외륜 외측 부분(140)의 축방향 길이(W)는 볼(150) 지름이 비례하여 형성되는 플랜지 일체형 복열 앵귤러 컨택트 볼 베어링에 관한 것으로; 외륜(130)의 축방향 단부에 경화되지 않는 부분이 발생하는 것을 방지함으로써 외력이나 진동에 의한 크랙 발생을 방지할 수 있다.

Description

플랜지 일체형 복열 앵귤러 컨택트 볼 베어링{A Double-Row Angular Contact Ball Bearing Having Flange}

본 발명은 외륜에 플랜지가 일체로 구비된 플랜지 일체형 복열 앵귤러 컨택트 볼 베어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고주파 열처리 시에도 외륜 측방향 단부에 열처리 불량이 발생하지 않는 플랜지 일체형 복열 앵귤러 컨택트 볼 베어링에 관한 것이다.

베어링은 축을 회전 가능하게 지지하는 작용을 하는 것으로 구름 베어링과 미끄럼 베어링으로 대별되며, 구름 베어링은 전동체의 종류에 따라 볼 베어링, 롤러 베어링으로 구별된다. 그리고 볼을 전동체로 사용하는 볼 베어링은 깊은 홈 볼 베어링과 앵귤러 컨택트 볼 베어링으로 나누어진다. 앵귤러 컨택트 볼 베어링은 축방향 하중과 반경 방향 하중을 지지하며, 일반적으로 복열로 배열되어 사용된다.

복열 앵귤러 컨택트 볼 베어링은 자동차 휠 등에 사용되고 있으며, 도 1은 종래 기술에 의한 플랜지 일체형 복열 앵귤러 컨택트 볼 베어링을 도시한 단면도이며, 도 2 및 도 3은 도 1의 A부를 확대 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 플랜지 일체형 복열 앵귤러 컨택트 볼 베어링(10)은 외주면에 내륜 궤도면이 형성되며 축방향으로 나란하게 배열된 2개의 내륜(11)과, 상기 내륜 궤도면에 대향하며 내륜 궤도면으로부터 반경 방향으로 외향 이격된 외륜 궤도면이 내주면에 형성된 외륜(13)과, 상기 내륜 궤도면과 외륜 궤도면 사이에 복수로 구비되는 볼인 전동체(15)로 이루어진다.

상기 전동체(15)는 축방향으로 이격되어 복열로 구비되며, 내륜 궤도면과 외륜 궤도면 사이에 구비되는 케이지(도시하지 않음)에 의하여 원주 방향으로 간격이 유지된다.

상기 외륜(13)은 반경 방향 외경 측으로 판상의 플랜지(17)를 구비하며, 상기 플랜지(17)의 외측 가장 자리에는 베어링 설치를 위한 복수의 설치공(17a)이 축방향으로 관통 형성된다.

상기와 같이 외륜에 플랜지를 구비하는 복열 앵귤러 컨택트 볼 베어링(10)의 제조에 있어서, 일반적으로 내륜(11)은 전경화 열처리를 하여 제조하나, 외륜(13)은 플랜지(17)를 구비하므로 고주파 열처리를 하여 외륜(13)의 내주면에 형성된 외륜 궤도면 부분만 열처리가 되도록 한다. 고주파 열처리를 하면 외륜(13)의 내주면에 깊이를 가지는 경화층이 형성된다.

도 2 및 도 3은 도 1의 A부를 확대 도시한 것으로, 외륜(13)을 고주파 열처리하면 외륜 궤도면(13a)이 경화되어, 도 3에 도시한 바와 같이 볼(15)과 외륜 궤도 접촉점(A)의 축방향 외측으로 외륜 외경면까지 경화되며, 외륜(13)의 축방향 단부 일부(14b)는 경화되지 않았다. 위와 같이 경화부가 외륜(13) 외경면까지 형성되고, 경화부 축방향 외측 단부 일부에 경화되지 않은 이와 같은 형태로 열처리가 되면, 사용 중 외력, 진동 등이 작용하면 외륜(13) 외경면까지 연장된 경화 부분에서 크랙이 발생하여 파손되는 문제점이 있었다. 특히 볼(15)과 외륜 궤도 접촉점(A)의 축방향 외측의 외륜(13)의 최소 두께가 3.5㎜ 이하인 박형인 경우에는 위와 같은 문제점이 더욱 자주 발생하는 문제점이 있었다.

대한민국 공개 제10-1999-0035349호 공개특허공보(2000년 6월 26일 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 플랜지 일체형 복열 앵귤러 컨택트 볼 베어링에 있어서 외륜의 축방향 단부에 경화되지 않는 부분이 발생하는 것을 방지함으로써 외력이나 진동에 의한 크랙이 발생하지 않도록 하는 기준을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 이루기 위하여 본 발명은 내륜과, 플랜지를 일체로 구비하는 외륜과, 상기 내륜과 외륜 사이에 복열로 구비되는 전동체인 복수의 볼로 이루어지며; 상기 외륜의 궤도는 고주파 열처리에 의하여 경화되며, 상기 외륜과 볼이 접촉하는 접촉점으로부터 축방향 외측으로 돌출되는 부분인 외륜 외측 부분의 반경 방향 최소 두께와 축방향 길이는 볼의 지름에 비례하여 형성되며; 외륜 외측 부분의 축방향 길이는 볼의 지름의 0.85배보다 작게 하며, 상기 외륜 외측 부분의 반경 방향 최소 두께(t)를 볼의 지름의 0.4배보다 작게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 플랜지 일체형 복열 앵귤러 컨택트 볼 베어링은 볼과 외륜의 접촉점으로부터 외륜의 축방향 단부까지의 거리에 대한 기준을 제공함으로써, 외륜의 축방향 단부에 경화되지 않는 부분이 발생하는 것을 방지함으로써 외력이나 진동에 의한 크랙 발생을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 플랜지 일체형 앵귤러 컨택트 볼 베어링을 도시한 단면도이며,
도 2 및 도 3은 도 1의 A부를 확대 도시한 단면도이며,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플랜지 일체형 앵귤러 컨택트 볼 베어링을 도시한 정면도이며,
도 5는 도 4의 B-B선에 따른 단면도이며,
도 6 및 도 7은 도 5의 A부를 확대 도시한 단면도이다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 플랜지를 구비하는 앵귤러 컨택트 볼 베어링의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플랜지 일체형 앵귤러 컨택트 볼 베어링을 도시한 정면도이며, 도 5는 도 4의 B-B선에 따른 단면도이며, 도 6 및 도 7은 도 5의 A부를 확대 도시한 단면도이다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 플랜지 일체형 복열 앵귤러 컨택트 볼 베어링(100)은 외주면에 내륜 궤도면이 형성되며 축방향으로 나란하게 배열된 2개의 내륜(110)과, 상기 내륜 궤도면에 대향하며 내륜 궤도면으로부터 반경 방향으로 외향 이격된 외륜 궤도면이 내주면에 형성된 외륜(130)과, 상기 내륜 궤도면과 외륜 궤도면 사이에 복수로 구비되는 볼인 전동체(150)로 이루어진다. 상기 전동체(150)를 원주 방향으로 간격을 유지시키는 케이지에 대한 도시는 생략한다. 플랜지(170)는 판상으로서 상기 외륜(130)의 반경 방향 외측으로 구비된다.

상기 플랜지(170)의 정면 형상은 원형으로 형성될 수도 있고, 도 4에 도시한 바와 같이 원형으로부터 일측이 제거된 형태(170b)로 형성될 수도 있고, 필요와 강성의 조건에 따라 다양한 형태로 형성될 수도 있다. 그리고 상기 플랜지(170)의 외측으로 베어링을 장착시키기 위한 나사공(170a)이 복수로 형성된다. 상기 나사공(170a)은 축방향으로 관통되도록 형성된다.

도 4에서 도면부호 171, 173, 175는 플랜지(170)에 천공된 통공을 도시한 것으로, 상기 통공(171, 173, 175)은 베어링의 무게를 감소시키기 위한 목적과, 일측으로 제거된 부분과의 무게 형평에서 균형을 맞추기 위하여 형성된다.

외륜(130)이 플랜지(170)를 구비하는 형태에 있어서, 외륜(130)을 제조하는 공정 중 열처리 공정에서 외륜(130)은 플랜지(170)를 구비하므로 고주파 열처리에 의하여 외륜(130)의 궤도 부분이 경화된다. 고주파 열처리 공정에서 외륜(130) 궤도와 전동체인 볼(150)과 접촉되는 접촉점(A)을 기준으로 축방향 외측 부분(140, 이하에서 접촉점(A)의 축방향 외측 부분을 "외륜 외측 부분"이라고 한다)의 축방향 길이(W)를 볼(150) 지름보다 작게 하는 것이 바람직하다. 상기에서 외륜 외측 부분(140)의 축방향 길이(W)는 볼(140)과 외륜 궤도의 접촉점(A)으로부터 측정되는 길이이므로, 베어링으로 작동되기 위해서는 당연히 0(Zero)보다는 크게 된다.

상기와 같이 외륜 외측 부분(140)의 축방향 길이를 볼(150) 지름보다 작게 함으로써 외륜 외측 부분(140)의 외경면까지 경화되면서 단부 일부가 경화되지 않는 것을 방지할 수 있었다. 외륜 외측 부분(140)의 단부까지 경화층(140a)이 형성되었다. 이때, 외륜 외측 부분(140)의 내경쪽은 경화층이 형성되나 외륜 외측 부분(140)의 두께에 따라, 외륜 외측 부분(140) 단부의 외경쪽은 경화층이 형성되지 않을 수 있다.

외륜 외측 부분(140)의 축방향 단부까지 경화되는 경우 경화되지 않은 외륜 외측 부분(140)의 외경 부분은 베어링 작동 상 필요하지 않은 부분일 수 있다.

따라서 외륜 외측 부분(140)의 축방향 길이와 관련하여 보다 바람직하게는 외륜 외측 부분(140)의 축방향 길이(W)를 전동체인 볼(150) 지름의 0.85배보다 작게 하는 것이 바람직하다. 외륜 외측 부분(140)의 축방향 길이(W)가 전동체인 볼(150) 지름의 0.85배보다 작게 됨으로써, 외륜 외측 부분(140)의 단부까지 경화층(140a)이 형성되는 것이 확인되었다.

그러나, 외륜 외측 부분(140)의 두께가 커지면 외륜 외측 부분(140)의 외경 부분은 경화되지 않게되고, 고주파 열처리에서 경화 깊이는 전동체인 볼(150)의 지름이 커지면 깊게 되므로 외륜 외측 부분(140)의 최소 두께(t)는 전동체인 볼(150)의 지름의 0.4배보다 작게 하는것이 바람직하다.

상기에서와 같이 볼(150)의 지름에 대하여 외륜 외측 부분(140)의 축방향 길이와 반경방향 두께를 한정 함으로써 외륜 외측 부분(140)의 외경면까지 경화되면서 단부 일부가 경화되지 않는 것을 방지할 수 있었다.

100: 플랜지 일체형 복열 앵귤러 볼 베어링
110: 내륜 130: 외륜
140: 외륜 외측 부분 150: 전동체
170: 플랜지

Claims (1)

1. 내륜(110)과, 플랜지(170)를 일체로 구비하는 외륜(130)과, 상기 내륜(110)과 외륜(130) 사이에 복열로 구비되는 전동체인 복수의 볼(150)로 이루어지며; 상기 외륜(130)의 궤도는 고주파 열처리에 의하여 경화되며, 상기 외륜(130)과 볼(150)이 접촉하는 접촉점(A)으로부터 축방향 외측으로 돌출되는 부분인 외륜 외측 부분(140)의 반경 방향 최소 두께(t)와 축방향 길이(W)는 볼(150)의 지름에 비례하여 형성되며; 상기 외륜 외측 부분(140)의 축방향 길이(W)는 볼(150)의 지름(D)의 0.85배보다 작게 되고, 상기 외륜 외측 부분(140)의 반경 방향 최소 두께(t)는 볼(150)의 지름(D)의 0.4배보다 작게 되며, 상기 외륜 외측 부분(140)은 그 외경면까지 경화되고 축 방향으로 단부까지 경화되는 것을 특징으로 하는 플랜지 일체형 복열 앵귤러 컨택트 볼 베어링.

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