KR101592957B1

KR101592957B1 - 롤링 베어링

Info

Publication number: KR101592957B1
Application number: KR1020117007642A
Authority: KR
Inventors: 유이치로 하야시; 다케시 야마모토
Original assignee: 가부시키가이샤 제이텍트
Priority date: 2008-10-03
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2016-02-11
Also published as: US9163670B2; US8646983B2; EP2333368A1; EP2333368A4; KR20110060920A; US20140105528A1; EP2333368B1; US20110176761A1; WO2010038866A1

Abstract

유지기의 피안내면과 안내 부재의 안내면 사이의 윤활을 적절히 유지할 수 있는 동시에, 특히 마모가 발생하기 쉬운 위치에서 그 마모를 적극적으로 억제할 수 있는 롤링 베어링을 제공한다. 본 발명의 롤링 베어링(10)은 외륜(11)에 인접하여 배치된 외측 스페이서(15)를 포함한다. 외측 스페이서(15)에는 유지기(14)의 피안내면(22)에 슬라이드 접촉 가능하게 대향하는 안내면(21)이 형성된다. 안내면(21)에는, 외측 스페이서(15)에 형성된 오일 및 에어용의 유로(17c)의 토출구(17c1)가 개구되는 환형 홈(31)이 형성되고, 이 환형 홈(31)의 축방향 내측의 측벽면(31a1)에 의해, 토출구(17c1)로부터 토출된 압축 공기를 축방향 내측으로 유도한다.

Description

롤링 베어링{ROLLING BEARING}

본 발명은 롤링 베어링에 관한 것으로, 보다 구체적으로 유지기(cage)와 그 안내면 사이에 오일/에어 윤활 방식의 압축 공기를 분사하는 타입의 롤링 베어링에 관한 것이다.

일반적으로, 원통 롤러 베어링 등의 롤링 베어링은, 외륜(out ring)과, 이 외륜의 직경 방향 내측에 동심형으로 배치된 내륜(inner ring)과, 외륜과 내륜 사이에 전동(轉動) 가능하게 배치된 복수의 전동체(rolling element)와, 복수의 전동체의 원주 방향 간격을 유지하는 유지기에 의해 구성되어 있다. 또한, 롤링 베어링의 유지기의 안내 방식으로서, 외륜 안내, 내륜 안내, 전동체 안내의 3가지의 방식이 알려져 있다.

상기한 안내 방식의 전동체 안내는, 고속 회전시에 발생하는 원심력에 의한 유지기의 이탈(runout), 전동체로부터 받는 부하에 의한 면압의 증대, 미끄러짐면의 윤활 부족 등이 원인으로 유지기의 포켓에 발열 또는 용착(seizure)이 발생하기 쉬워서, 내구성의 점에서 불리하게 된다. 이에 대하여, 외륜 안내 또는 내륜 안내(이하, 이들을 궤도륜 안내로 총칭함)는 전동체 안내에 비하여 고속 회전시의 내마모 성능이 높으므로, 예를 들면, 가공 기계의 주축 지지용으로서도 바람직하게 사용할 수 있다. 그러나, 이 궤도륜 안내에 있어서도 내마모 성능을 보다 향상시키는 것이 요구되고 있다. 여기서, 유지기와 궤도륜의 접촉에 따른 마모 등을 보다 적게 하기 위해서는, 양자 사이의 윤활을 적절히 유지하는 것이 요구되지만, 특히 마모가 발생하기 쉬운 위치에서 그 마모를 억제하는 것이 효과적이다.

또한, 유지기가 경사지지 않도록 유지기의 직경 방향의 위치를 안정시키는 것이 요구된다.

일본공개특허 1993―60145호 공보에는, 유지기와 외륜 사이에 윤활유를 공급함으로써 양자의 접촉에 의한 마모 또는 용착을 방지하는 것이 기재되어 있다.

또한, 상기한 특허 문헌에는, 전동체의 축방향 양쪽에서 외륜에 형성한 공급 구멍으로부터 압축 공기를 토출하고, 압축 공기에 의해 보내진 윤활유를 유지기와 외륜 사이에 공급함으로써 양자의 접촉에 의한 마모 또는 용착을 방지하는 것이 기재되어 있다. 이 기술에서는, 유지기의 축방향 양측에 압축 공기를 분사함으로써 유지기를 경사지지가 어렵게 하는 것이 가능하지만, 유지기의 축방향 한쪽만을 궤도륜에 의해 안내하는 타입의 롤링 베어링에 대해서는 특별히 고려되어 있지 않다.

본 발명은, 유지기와 그 안내면 사이의 윤활을 적절히 유지하고, 또한 특히 마모가 발생하기 쉬운 위치에서 그 마모를 억제할 수 있는 롤링 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 유지기의 축방향 한쪽만이 궤도륜에 의해 안내되는 타입의 롤링 베어링에서, 유지기와 그 안내면 사이의 윤활을 적절히 유지하면서, 유지기의 직경 방향의 위치를 안정시킬 수 있고, 유지기의 마모 또는 용착을 바람직하게 방지할 수 있는 롤링 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 특징에 따라, 본 발명의 롤링 베어링은, 환형의 제1 궤도면을 가지는 제1 궤도 부재; 상기 제1 궤도면에 대향하는 환형의 제2 궤도면을 가지는 제2 궤도 부재; 상기 제1 궤도면과 상기 제2 궤도면 사이에 전동 가능하게 배치된 복수의 전동체; 상기 제2 궤도면과 일체로 또는 분리되어 설치되며, ⓐ 상기 제2 궤도면에 대하여 축방향으로 어긋난 위치에 배치된 환형의 안내면(guide surface)과, ⓑ 윤활유 공급용의 압축 공기가 흐르는 유로(flow path)와, ⓒ 상기 안내면에 원주 방향으로 설치되며, 그 홈바닥부에서 상기 유로와 연결되는 토출구(discharge opening) 및 상기 압축 공기를 상기 제2 궤도 부재를 향해 축방향으로 유도하는 유도면을 가지는 환형 홈을 포함하는, 안내 부재; 및 상기 복수의 전동체를 원주 방향에서 소정 간격으로 유지하고, 또한 상기 안내면에 슬라이드 접촉 가능하게 대향하는 피안내면(guided surface)을 가지는 환형의 유지기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 오일/에어 윤활 방식의 윤활유 공급용의 압축 공기가 유로의 토출구에서 토출될 때, 이 압축 공기는 환형 홈의 유도면에 의해 축방향 내측으로 흐르도록 유도된다. 유지기의 피안내면이 안내면의 축방향 내측 단부 에지(예를 들면, 도 1에 도면부호 "15e"로 나타내는 부분)에 접촉하면, 이 접촉 부분에서 마모가 국소적으로 발생하기 쉽게 되지만, 본 발명에서는, 축방향 내측으로 유도된 압축 공기의 압력에 의해, 유지기의 피안내면이 안내면의 축방향 내측 단부 에지에 접촉하기가 어려워지고, 또한 이 부분에 윤활유를 적극적으로 공급할 수 있으므로, 이 부분에서의 유지기의 국소적인 마모를 억제하는 것이 가능해진다.

상기한 구성에서, 상기 유도면은 상기 환형 홈의 축방향 내측에 배치된 측벽면 또는 축방향 양쪽의 측벽면을 가질 수 있다. 어느 경우에도, 측벽면이, 상기 환형 홈의 홈바닥측으로부터 개구측으로 축방향 내측을 향해 경사지는 경사면으로서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 환형 홈의 축방향 내측에 배치된 측벽면과 상기 안내면에 의해 형성되는 열각(inferior angle)을 α로 하고, 축방향 외측에 배치된 측벽면과 상기 안내면에 의해 형성되는 열각을 β로 할 때, β＜α의 관계로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 토출구에서 토출된 압축 공기를 축방향 내측으로 바람직하게 유도할 수 있다.

상기 안내 부재는 상기 제2 궤도 부재에 인접하여 배치된 스페이서를 포함하는 것이 바람직하다. 스페이서는, 제2 궤도 부재와 분리되어 있으므로, 제2 궤도 부재와는 상이한 방열성이 높은 재료로 구성하거나 또는 스페이서의 체적(질량)을 제2 궤도 부재의 체적보다 크게 하여 방열성을 높이는 것도 가능해진다. 그러므로, 유지기와의 접촉에 의한 안내 부재의 온도 상승을 억제하고, 용착을 방지하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제2 특징에 따라, 본 발명의 롤링 베어링은, 환형의 제1 궤도면을 가지는 제1 궤도 부재; 상기 제1 궤도면에 대향하는 환형의 제2 궤도면을 가지는 제2 궤도 부재; 상기 제1 궤도면과 상기 제2 궤도면 사이에 전동 가능하게 배치된 복수의 전동체; 상기 제2 궤도면과 일체로 또는 분리되어 설치되며, ⓐ 상기 제2 궤도면에 대하여 축방향으로 어긋난 위치에 배치된 환형의 안내면과, ⓑ 윤활유 공급용의 압축 공기가 흐르고 또한 상기 축방향으로 분리되어 설치된 복수의 유로와, ⓒ 상기 압축 공기를 상기 피안내면에 분사하기 위한 토출구를 갖는, 안내 부재; 및 상기 복수의 전동체를 원주 방향에서 소정 간격으로 유지하고, 또한 상기 안내면에 슬라이드 접촉 가능하게 대향하는 피안내면을 가지는 환형의 유지기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상의 구성에 의하면, 오일/에어 윤활 방식의 윤활유 공급용의 압축 공기는 축방향으로 이격되어 형성된 복수의 토출구에서 각각 토출되고, 유지기의 피안내면에 각각 분사된다. 안내면과 피안내면 사이의 부분에는 압축 공기에 의해 보내진 윤활유가 공급되므로, 안내면과 피안내면의 접촉에 의한 마모 또는 용착을 억제할 수 있다. 그리고, 유지기의 피안내면에 대하여 축방향으로 이격된 복수의 위치에 압축 공기를 분사함으로써, 유지기가 직경 방향으로 경사지기가 어려워져, 유지기의 직경 방향에 대한 위치를 안정시킬 수 있다.

상기한 구성에서, 상기 토출구는, 축방향으로 복수의 열로 배치되고, 또한 각각의 열에서 원주 방향으로 복수의 위치에 형성되어 있으며, 각각의 열에서의 토출구로부터의 압축 공기의 총토출량이 축방향 내측에 근접한 열일수록 더욱 많아지도록 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 축방향 내측(전동체측)의 열의 토출구에서 보다 많은 압축 공기를 토출함으로써, 유지기의 피안내면의 축방향 내측 부분을 보다 강하게 지지할 수 있다. 그러므로, 피안내면이 안내면의 축방향 내측 단부 에지(예를 들면, 도 1의 도면부호 "15e"로 나타내는 부분)에 접촉하는 것을 억제할 수 있고, 이 접촉 부분에서 유지기가 국소적으로 마모되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 각각의 열에서의 토출구의 총 개구 면적은, 축방향 내측에 더욱 근접한 열에서 커지도록 설정할 수 있다. 이로써, 간략한 구조에 의해 축방향 내측에 더욱 근접한 열에서 총토출량이 더욱 증가될 수 있다.

상기 안내 부재는 상기 제2 궤도 부재에 인접하여 배치된 스페이서인 것이 바람직하다. 스페이서는 제2 궤도 부재와는 분리되어 있으므로, 제2 궤도 부재와는 상이한 방열성이 높은 재료로 하여도 되고, 또는 제2 궤도 부재보다 체적(질량)을 크게 하여 방열성을 높이거나 하는 것도 가능해진다. 그러므로, 유지기와의 접촉에 의한 안내 부재의 온도 상승을 억제하고, 용착을 방지하는 것이 가능해진다.

본 발명에 의하면, 유지기와 그 안내면 사이의 윤활을 적절히 유지할 수 있고, 특히 마모가 발생하기 쉬운 위치에서 그 마모를 억제할 수 있다.

또한, 유지기의 직경 방향의 위치를 안정시킬 수 있고, 유지기의 마모 또는 용착을 바람직하게 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 롤링 베어링의 단면도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 롤링 베어링의 주요부의 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 롤링 베어링의 주요부의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 롤링 베어링의 단면도이다.
도 5는 제3 실시 형태에 따른 롤링 베어링의 주요부의 확대 단면도이다.

제1 실시 형태

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 롤링 베어링(10)의 단면도이다. 롤링 베어링(10)은, 환형의 외륜(제2 궤도 부재)(11)과, 외륜(11)의 내주측에 동심형으로 배치된 내륜(제1 궤도 부재)(12)과, 외륜(11)과 내륜(12)의 사이에 배치된 전동체로서의 복수의 원통 롤러(13)와, 이들 원통 롤러(13)를 원주 방향에서 소정 간격으로 유지하기 위한 유지기(14)를 구비하고 있다. 그리고, 이하의 설명에 있어서, 축방향 외측(축방향에서의 외측)이란, 원통 롤러 베어링(10)의 축방향 중앙으로부터 축방향 양측으로 향하는 방향을 의미하며, 축방향 내측(축방향에서의 내측)이란, 원통 롤러 베어링(10)의 축방향 양쪽으로부터 축방향 중앙으로 향하는 방향을 의미한다.

외륜(11)은 베어링 강철 등의 합금강을 사용하여 환형으로 형성된 부재이며, 그 내주면에는 원통 롤러(13)가 전동하는 외륜 궤도면(11a)이 원주 방향을 따라 형성되어 있다.

내륜(12) 또한 베어링 강철 등의 합금강을 사용하여 환형으로 형성된 부재이며, 그 외주면에는 원통 롤러(13)가 전동하는 내륜 궤도면(12a)이 외륜 궤도면(11a)에 대향하도록 형성되어 있다. 또한, 내륜(12)의 외주면에는, 내륜 궤도면(12a)의 축방향 양측에서 직경 방향 외측으로 돌출하는 내륜 칼라부(inner ring collar part)(12b)가 형성되고, 이 내륜 칼라부(12b)에 의해 원통 롤러(13)의 축방향의 이동이 규제되고 있다.

복수의 원통 롤러(13)는 외륜 궤도면(11a) 및 내륜 궤도면(12a) 상을 전동할 수 있으며, 이로써 외륜(11)과 내륜(12)은 서로에 대해 회전 가능하다.

외륜(11)은 내륜(12)보다 축방향의 길이가 짧고, 축방향 일단(도 1의 우측단)에서는 외륜의 축방향 위치가 내륜(12)의 축방향 위치에 대응하고 있지만, 축방향 타단(좌측단)에서는 내륜(12)보다 축방향으로 후퇴하고 있다. 외륜(11)의 축방향 좌측에는, 외측 스페이서(15)가 인접하여 설치되고, 외측 스페이서(15)에 의해 외륜(11)의 축방향 위치가 설정되고 있다. 또한, 내륜(12)의 축방향 좌측에는 내측 스페이서(16)가 인접하여 설치되고, 이 내측 스페이서(16)에 의해 내륜(12)의 축방향 위치가 설정되고 있다. 그리고, 외륜(11), 내륜(12) 및 스페이서(15, 16)의 배치는 좌우 반대로 하여도 된다.

외측 스페이서(15)는 외륜(11)에 축방향으로 인접하는 부분(15a)에서는 내경이 크고, 외륜(11)으로부터 축방향으로 이격된 부분(15b)에서는 내경이 작게 형성되어 있다. 상기 부분(15b)은 유지기(14)의 축방향 외측(도 1의 좌측)에 배치된다. 상기 부분(15b)의 내주면은 내측 스페이서(16)의 외주면에 접근하고 있다. 또한, 외륜(11)에 인접하는 부분(15a)의 내주면(21)은 외륜 궤도면(11a)보다 약간 직경 방향 내측(내륜(12)측)에 배치되어 있다.

유지기(14)는 페놀 수지 등의 합성 수지를 사용하여 형성된 원통형의 부재이며, 복수의 원통 롤러(13)를 수용하고 각각의 원통 롤러(13)를 소정 간격으로 유지하는 복수의 포켓(14a)이 원주 방향에서 소정 간격으로 설치되어 있다. 유지기(14)는 외륜(11)과 내륜(12) 사이에 외륜과 내륜(11, 12) 양자에 대략 동심으로 되도록 배치되어 있다. 유지기(14)의 축방향의 일단(도 1의 좌측)은 외륜(11)보다 축방향 외측으로 돌출하고, 그 외주면에는, 외측 스페이서(15)의 부분(15a)의 내주면(안내면)(21)에 슬라이드 접촉 가능하게 대향하는 피안내면(22)이 설치되어 있다.

외륜(11)과 내륜(12)이 서로에 대해 회전함으로써 유지기(14)와 외측 스페이서(15)가 서로에 대해 회전할 때, 유지기(14)의 피안내면(22)은 외측 스페이서(15)의 안내면(21)에 슬라이드 접촉한다. 이로써, 유지기(14)는 자신의 회전 중심이 외륜(11) 및 내륜(12)의 회전 중심과 대략 동일해지도록 안내면(21)에 의해 안내된다. 따라서, 외측 스페이서(15)는 유지기(14)의 회전을 안내하기 위한 안내 부재로서 기능한다.

외측 스페이서(15)에는, 원통 롤러 베어링(10)에 윤활유를 공급하기 위한 유로(17a∼17d)가 형성되어 있다. 이 유로(17a∼17d)는, 외측 스페이서(15)의 외주면에 원주 방향을 따라 형성된 원주 홈(17a)과, 외측 스페이서(15)의 부분(15b)에서 원주 홈(17a)의 저부로부터 직경 방향 내측을 향해 형성된 제1 유로(17b)와, 이 제1 유로(17b)보다 외륜(11)측에 더 근접한 부분(15a)에서, 원주 홈(17a)의 저부로부터 직경 방향 내측으로 형성되고 안내면(21)에서 개구되는 제2 유로(17c)와, 제1 유로(17b)의 직경 방향 내측 단부로부터 내륜(12)과 유지기(14) 사이의 부분을 향해 형성된 제3 유로(17d)를 포함한다. 제1 유로(17b), 제2 유로(17c), 및 제3 유로(17d)는 외측 스페이서(15)의 원주 방향에서 복수의 위치(바람직하게는 3개 이상의 위치)에 형성되어 있다.

유로(17a∼17d)에는 도시하지 않은 윤활 수단으로부터 윤활유가 공급된다. 이 윤활 수단은 압축 공기에 의해 윤활유를 미량씩 공급하는 오일/에어 윤활 방식이 채용되고 있고, 원주 홈(17a)으로부터 제1 유로(17b) 및 제3 유로(17d)를 통해 유지기(14)와 내륜(12) 사이의 부분에 윤활유를 공급하여 내륜(12)과 원통 롤러(13) 사이의 부분을 윤활한다. 또한, 윤활 수단은 원주 홈(17a)으로부터 제2 유로(17c)를 통해 외측 스페이서(15)와 유지기(14) 사이의 부분(안내면(21)과 피안내면(22) 사이의 부분)에 윤활유를 공급하고, 주로 이들의 사이의 윤활을 행한다.

도 2는 원통 롤러 베어링(10)의 주요부(안내면(21) 및 피안내면(22)의 부분)를 확대하여 나타낸 단면도이다. 제2 유로(17c)는 그 토출구(17c1)가 안내면(21)에 형성된 환형 홈(31)의 홈바닥부에서 개구되도록 배치되어 있다.

이 환형 홈(31)은 안내면(21)의 원주 방향을 따라 형성되고, 원통 롤러 베어링(10)의 축을 통과하는 단면 형상이 대략 사다리꼴로 되어 있다. 환형 홈(31)은 제2 유로(17c)의 직경(토출구(17c1)의 직경) φ보다 축방향의 개구폭이 더 크도록 형성되어 있고, 홈바닥측으로부터 개구측을 향해 점차적으로 폭이 커지도록 서로 역방향으로 경사진 한 쌍의 측벽면(31a1, 31a2)을 구비하고 있다. 한 쌍의 측벽면(31a1, 31a2) 사이의 저면(31b)은 안내면(21)과 평행한 면이며, 제2 유로(17c)의 토출구(17c1)의 직경 φ와 대략 동일하거나 다소 큰 축방향 폭을 가지고 있다.

환형 홈(31)의 축방향 내측(도 2의 우측)의 측벽면(31a1)은, 직경 방향 내측으로 감에 따라 축방향 내측으로 경사지는 경사면으로서 형성되어 있다. 이에 비하여, 환형 홈(31)의 축방향 외측(도 2의 좌측)의 측벽면(31a2)은 직경 방향 내측으로 감에 따라 축방향 외측으로 경사지는 경사면으로서 형성되어 있다. 그리고, 축방향 내측의 측벽면(31a1)과 안내면(21)에 의해 형성되는 열각 α와 축방향 외측의 측벽면(31a2)과 안내면(21)에 의해 형성되는 열각 β는 다음의 조건 (a) 내지 (c)를 만족시키고 있다.

(a) π/2＜α＜π

(b) π/2＜β＜π

(c) β＜α

제2 유로(17c)를 통과하는 압축 공기는 토출구(17c1)로부터 토출되고, 환형 홈(31)을 거쳐 피안내면(22)에 분사된다. 이 때, 압축 공기는 환형 홈(31)의 한 쌍의 측벽면(31a1, 31a2)의 경사에 의해, 축방향 내측 및 축방향 외측으로 유도되고(도 1의 화살표 a 및 b를 참조), 안내면(21)과 피안내면(22) 사이의 부분에 공급되어 이들 사이의 부분에 윤활유를 공급한다.

환형 홈(31)의 축방향 내측의 측벽면(31a1)이 축방향 외측의 측벽면(31a2)보다 크게 경사(β＜α)지고 있으므로, 압축 공기는 토출구(17c1)로부터 그 축방향 외측보다 축방향 내측으로 많이 흐른다. 이와 같이 축방향 내측에 공급되는 다량의 압축 공기의 압력에 의해, 도 1에 나타낸 바와 같이, 유지기(14)의 피안내면(22)이 외측 스페이서(15)의 외륜(11)측의 내주 모서리부(안내면(21)의 축방향 내측 단부 에지)(15e)에 접촉하는 것이 적어지게 되어, 이 부분(15e)에서 유지기(14)가 국소적으로 마모하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 토출구(17c1)로부터 그 축방향 내측에 공급되는 다량의 압축 공기에 의해 윤활유의 공급량도 증가되므로, 상기 부분(15e)에서의 유지기(14)의 마모를 보다 억제할 수 있는 동시에, 원통 롤러(13)와 외륜 궤도면(11a) 사이의 부분에도 적극적으로 윤활유를 공급할 수 있다.

또한, 토출구(17c1)로부터 압축 공기를 토출함으로써 안내면(21)과 피안내면(22)의 접촉면압(contact surface pressure)이 낮아지게 되므로, 유지기(14)의 회전 저항을 저감할 수 있는 동시에, 안내면(21)과 피안내면(22)의 접촉에 따른 마모 또는 용착을 억제할 수 있다.

유지기(14)를 안내하는 안내면(21)은 외륜(11)에 분리된 외측 스페이서(15)에 형성되어 있으므로, 이 외측 스페이서(15)의 재료를 외륜(11)과는 상이한 방열성이 높은 것으로 하거나, 또는 외측 스페이서(15)의 체적(질량)을 크게 하여 방열성을 높이는 것도 가능해진다. 이와 같이 외측 스페이서(15)의 방열성을 높이는 것에 의해, 유지기(14)와의 접촉에 의한 외측 스페이서(15)의 온도 상승을 억제하고, 유지기(14)의 용착을 방지하는 것이 가능해진다.

외측 스페이서(15)에 형성된 안내면(21)이 외륜 궤도면(11a)보다 직경 방향 내측, 즉 내륜(12)측(내륜 궤도면(12a)측)에 배치되어 있으므로, 안내면(21)을 유지기(14)의 피안내면(22)에 근접하게 할 수 있고, 유지기(14)의 피안내면(22)을 직경 방향 외측으로 크게 돌출하도록 한 특수한 형상으로 하지 않고서도 유지기(14)를 안내할 수 있다.

제2 실시 형태

도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 롤링 베어링의 주요부의 확대 단면도이다. 본 실시 형태는 환형 홈(31)의 축방향 외측의 측벽면(31a2)과 안내면(21)에 의해 형성되는 열각 β가 90°미만(π/2 미만)으로 되어 있다는 점에서 제1 실시 형태와는 상이하다. 또한, 축방향 외측의 측벽면(31a2)은 축방향 내측의 측벽면(31a1)보다 축방향 내측으로의 경사 정도가 작게 되어 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 축방향 내측의 측벽면(31a1)과 안내면(21)에 의해 형성되는 열각 α와 축방향 외측의 측벽면(31a2)과 안내면(21)에 의해 형성되는 열각 β는 이하의 조건 (d) 내지 (f)를 만족시키고 있다.

(d) π/2＜α＜π

(e) 0＜β＜π/2

(f) (π/2-β)＜(α-π/2)

본 실시 형태에서는, 축방향 외측의 측벽면(31a2)이 압축 공기를 축방향 내측으로 유도하는 유도면으로서 기능하고 있다(화살표 b'을 참조). 이로써, 제1 실시 형태의 작용 효과를 보다 높일 수 있다.

본 발명은, 상기한 각각의 실시 형태로 한정되지 않고 적절하게 설계 변경이 가능하다. 예를 들면, 안내면(21)은 외륜(11)에 형성할 수 있고, 이 경우, 외륜(11)의 내주부에 원통 롤러(13)의 축방향의 이동을 규제하는 칼라부(collar part)를 형성하고, 이 칼라부의 내주면을 안내면(21)으로 할 수 있다.

상기 각각의 실시 형태에서, 제2 유로(17c), 피안내면(22), 안내면(21), 및 환형 홈(31)은 원통 롤러(13)를 사이에 두고 축방향 양측에 설치해도 된다. 단, 본 발명은, 축방향 한쪽에만 제2 유로(17c), 피안내면(22) 및 안내면(21)을 설치하고 있는 원통 롤러 베어링(10)에서, 유지기(14)의 피안내면(22)이 안내면(21)의 축방향 내측 단부 에지(15e)에 접촉하는 것을 방지하는 것에 매우 유용하다.

본 발명은 유지기의 안내 방식이 내륜 안내로 되어 있는 롤링 베어링에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 볼베어링, 침형 롤러 베어링(needle shaped roller bearing) 및 테이퍼진 롤러 베어링 등의 원통 롤러 베어링 이외의 롤링 베어링에도 채용할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 윤활 수단으로서 오일/에어 윤활 방식을 예시하고 있지만, 본 발명은 압축 공기를 사용하여 윤활유를 공급하는 윤활 방식이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 압축 공기에 의해 미스트형(mist type)의 윤활유를 공급하는 오일/미스트 윤활 방식 등의 다른 윤활 방식을 채용할 수 있다.

제3 실시 형태

도 4는 본 발명의 제3 실시 형태의 단면도이고, 도 5는 본 실시 형태의 롤링 베어링의 주요부(안내면(21) 및 피안내면(22)의 부분)를 확대하여 나타낸 단면도이다. 도 4 및 도 5에서, 도 1 및 도 2와 동일한 부재에는 동일한 참조 번호를 부여하고, 설명은 생략한다.

도 4에 나타낸 유로(17a∼17d, 27c1, 27c2)에는 도시하지 않은 윤활 수단으로부터 윤활유가 공급된다. 이 윤활 수단은 압축 공기에 의해 윤활유를 미량씩 공급하는 오일/에어 윤활 방식이 채용되고 있고, 원주 홈(17a)으로부터 제1 유로(17b) 및 제3 유로(17d)를 통하여 유지기(14)와 내륜(12) 사이의 부분에 압축 공기를 분사함으로써 윤활유를 공급하고, 내륜(12)과 원통 롤러(13) 사이의 부분을 윤활한다. 또한, 윤활 수단은 원주 홈(17a)으로부터 제2 유로(27c1, 27c2)를 통하여 외측 스페이서(15)와 유지기(14) 사이의 부분(안내면(21)과 피안내면(22) 사이의 부분)에 압축 공기를 분사함으로써 윤활유를 공급하고, 주로 이들의 사이의 윤활을 행한다.

본 실시 형태에서, 외측 스페이서(15)에는, 안내면(21)에서 개구되는 제2 유로(27c1, 27c2)가 설치되어 있다. 제2 유로(27c1, 27c2)는 토출구(27c1', 27c2')가 피안내면(22)에 대향하도록 배치되어 있다.

본 실시 형태의 제2 유로(27c1, 27c2)는 원통 롤러 베어링(10)의 축을 통과하는 소정의 단면에서 축방향으로 평행하게 2개가 형성되어 있다. 또한, 원통 롤러 베어링(10)의 전체 주위에서는, 제2 유로(27c1, 27c2)가 축방향의 2열로 배치되어, 각각의 열에 복수 개 형성되어 있다.

전술한 바와 같이 제2 유로(27c1, 27c2)가 축방향 2열로 배열될 때, 각각의 제2 유로(27c1, 27c2)의 토출구(27c1', 27c2')로부터 토출된 압축 공기가 피안내면(22)에 분사되고, 이에 의해 유지기(14)를 축방향의 2개의 위치에서 지지하는 것이 가능해지며, 이로써 유지기(14)가 직경 방향으로 경사지기가 어려워져, 유지기(14)의 직경 방향에 대한 위치를 안정시킬 수 있다. 또한, 피안내면(22)에 압축 공기가 분사될 때, 안내면(21)과 피안내면(22)의 접촉면압을 낮게 할 수 있고, 유지기(14)의 회전 저항이 저감될 수 있고, 또한 안내면(21)과 피안내면(22)의 접촉에 따른 마모 또는 용착을 억제할 수 있다.

원통 롤러 베어링(10)의 축방향 내측(도 5의 우측; 원통 롤러(13)측)의 열의 각각의 제2 유로(27c2)의 직경(토출구(27c2')의 직경) φ2는, 축방향 외측(도 5의 좌측)의 열의 각각의 제2 유로(27c1)의 직경(토출구(27c1')의 직경) φ1보다 크게 되어 있다. 따라서, 축방향 내측의 열의 제2 유로(27c2)의 토출구(27c2')의 총 개구 면적은, 축방향 외측의 열의 제2 유로(27c1)의 토출구(27c1')의 총 개구 면적보다 크다. 축방향 내측의 열의 제2 유로(27c2)로부터 토출되는 압축 공기의 총토출량은, 축방향 외측의 열의 제2 유로(27c1)로부터 토출되는 압축 공기의 총토출량보다 많다. 그러므로, 축방향 내측의 열의 제2 유로(27c2)로부터 토출되는 압축 공기에 의해 유지기(14)가 보다 강하게 지지된다.

그러므로, 유지기(14)의 피안내면(22)이 외측 스페이서(15)의 외륜(11)측의 내주 모서리부(안내면(21)의 축방향 내측 단부 에지)(15e)(도 4를 참조)에 접촉하는 것을 방지할 수 있고, 이 부분에서 유지기(14)가 국소적으로 마모하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은, 상기한 실시 형태로 한정되지 않고 적절하게 설계 변경 가능하다. 예를 들면, 안내면(21)은 외륜(11)에 형성될 수 있고, 이 경우, 외륜(11)의 내주부에 원통 롤러(13)의 축방향의 이동을 규제하는 칼라부를 형성하고, 이 칼라부의 내주면을 안내면(21)으로 할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에서, 각각의 열의 제2 유로(27c1, 27c2)에 흐르는 압축 공기의 유량을 유량 제어 밸브 등에 의해 변화시켜도 된다. 또한, 상기 실시 형태에서, 압축 공기가 흐르는 제2 유로를 축방향으로 3열 이상 형성하여도 된다.

본 발명은, 유지기의 안내 형식이 내륜 안내 방식으로 되어 있는 롤링 베어링에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 볼베어링, 침형 롤러 베어링, 테이퍼진 롤러 베어링 등의 원통 롤러 베어링 이외의 롤링 베어링에도 채용할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 윤활 수단으로서 오일/에어 윤활 방식을 예시하고 있지만, 본 발명은 압축 공기를 사용하여 윤활유를 공급하는 윤활 방식이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 압축 공기에 의해 미스트형의 윤활유를 공급하는 오일/미스트 윤활 방식 등의 다른 윤활 방식을 채용할 수 있다.

10 : 원통 롤러 베어링
11 : 외륜
12 : 내륜
13 : 원통 롤러
14 : 유지기
15 : 외측 스페이서
17c : 유로
17c1 : 토출구
27c1 : 유로(협폭)
27c2 : 유로(광폭)
21 : 안내면
22 : 피안내면
31 : 환형 홈
31a1 : 축방향 내측의 측벽면(유도면)
31a2 : 축방향 외측의 측벽면(유도면)

Claims

롤링 베어링에 있어서,
환형의 제1 궤도면을 가지는 제1 궤도 부재;
상기 제1 궤도면에 대향하는 환형의 제2 궤도면을 가지는 제2 궤도 부재;
상기 제1 궤도면과 상기 제2 궤도면 사이에 전동 가능하게 배치된 복수의 전동체(rolling element);
상기 제2 궤도면과 일체로 또는 분리되어 설치되며,
상기 제2 궤도면에 대하여 축방향으로 어긋난 위치에 배치된 환형의 안내면(guide surface)과,
윤활유 공급용의 압축 공기가 흐르는 유로(flow path)와,
상기 안내면에 원주 방향으로 설치되며, 그 홈바닥부에서 상기 유로와 연결되는 토출구(discharge opening) 및 상기 압축 공기를 상기 제2 궤도 부재를 향해 축방향으로 유도하도록 구성된 유도면을 가지는 환형 홈
을 포함하는 안내 부재; 및
상기 복수의 전동체를 원주 방향에서 소정 간격으로 유지하고, 또한 상기 안내면에 슬라이드 접촉 가능하게 대향하는 피안내면(guided surface)을 가지는 환형의 유지기(cage)
를 포함하고,
상기 유도면은 상기 환형 홈의 축방향 내측에 배치된 측벽면을 포함하며,
상기 측벽면은 상기 환형 홈의 홈바닥측으로부터 개구측으로 축방향 내측을 향해 경사지는 경사면으로서 형성되어 있고,
상기 환형 홈의 축방향 내측에 배치된 측벽면과 상기 안내면에 의해 형성되는 열각(inferior angle)을 α로 하고, 축방향 외측에 배치된 측벽면과 상기 안내면에 의해 형성되는 열각을 β라 할 때, β＜α의 관계로 설정되는,
롤링 베어링.
제1항에 있어서,
상기 유도면은 상기 환형 홈의 축방향 내측에 배치된 측벽면을 포함하며,
상기 측벽면은 상기 환형 홈의 홈바닥측으로부터 개구측으로 축방향 내측을 향해 경사지는 경사면으로서 형성되어 있는,
롤링 베어링.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 안내 부재는 상기 제2 궤도 부재에 인접하도록 배치된 스페이서를 포함하는, 롤링 베어링.
롤링 베어링에 있어서,
환형의 제1 궤도면을 가지는 제1 궤도 부재;
상기 제1 궤도면에 대향하는 환형의 제2 궤도면을 가지는 제2 궤도 부재;
상기 제1 궤도면과 상기 제2 궤도면 사이에 전동 가능하게 배치된 복수의 전동체;
상기 제2 궤도면과 일체로 또는 분리되어 설치되며,
상기 제2 궤도면에 대하여 축방향으로 어긋난 위치에 배치된 환형의 안내면과,
윤활유 공급용의 압축 공기가 흐르고 또한 축방향으로 분리되어 설치된 복수의 유로와,
토출구
를 갖는 안내 부재; 및
상기 복수의 전동체를 원주 방향에서 소정 간격으로 유지하고, 또한 상기 안내면에 슬라이드 접촉 가능하게 대향하는 피안내면을 가지는 환형의 유지기
를 포함하고,
상기 토출구는,
축방향으로 복수의 열로 배치되어, 각각의 열에서 원주 방향으로 복수의 위치에 형성되어 있으며,
상기 압축 공기를 상기 피안내면에 분사하고,
각각의 열에서의 토출구로부터의 압축 공기의 총토출량이 축방향 내측에 근접한 열일수록 더욱 많아지도록 설정되는,
롤링 베어링.
제4항에 있어서,
각각의 열에서의 상기 토출구의 총 개구 면적은, 축방향 내측에 더욱 근접한 열에서 더 커지도록 설정되는, 롤링 베어링.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 안내 부재는 상기 제2 궤도 부재에 인접하도록 배치된 스페이서를 포함하는, 롤링 베어링.
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