KR101628378B1 - 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링 - Google Patents

결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지름 계단부 (D; d) 의 영역에서 회전체 (샤프트 (4)) 의 회전 지지를 위한 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링 (2) 에 관한 것으로, 상기 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링은 적어도 하나의 레이디얼 베어링 링 (12) 을 구비하고 상기 회전체의 한 둘레면 (24) 에 할당된 레이디얼 베어링 유닛 (8) 과, 적어도 하나의 엑시얼 베어링 링 (18) 을 구비하고 회전체 (4) 의 엑시얼 표면 (28) 에 할당된 엑시얼 베어링 유닛 (10) 을 포함한다.
상기 회전체를 반경방향으로 보다 큰 지름 (D) 의 영역에서 지지할 수 있기 위해 레이디얼 베어링 유닛 (8) 은 본 발명에 따르면 보다 큰 지름 (D) 을 가진 둘레면 (24) 에 할당되어 있으며, 이때 엑시얼 베어링 링 (18) 의 반경방향 외부 가장자리 (32) 는 상기 가장자리를 향하고 있는 레이디얼 베어링 링 (12) 의 가장자리 (34) 에 걸려 있고, 따라서 상기 두 베어링 링은 하나의 유닛을 형성하며, 하나의 공정에서 조립될 수 있고, 하지만 기능적으로는 분리되어 있다.

Description

결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링 {COMBINED RADIAL-AXIAL ROLLING BEARING}
본 발명은 보다 큰 지름과 보다 작은 지름 사이의 지름 계단부의 영역에서 회전체를 지지하기 위한 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링에 관한 것으로, 상기 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링은 적어도 하나의 레이디얼 베어링 링을 구비하고 회전체의 한 둘레면에 할당된 레이디얼 베어링 유닛과, 적어도 하나의 엑시얼 베어링 링을 구비하고 회전체의 엑시얼 표면 (axial surface) 에 할당된 엑시얼 베어링 유닛을 포함한다. 이러한 유형의 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링의 전형적인 적용분야는 예컨대 트랜스미션 하우징 안에 배치되고 레이디얼 하중 및 엑시얼 하중에 노출되어 있는 단계화된 지름을 가진 트랜스미션 샤프트이다.
반경방향 힘뿐만 아니라 축방향 힘도 흡수할 수 있는 롤링 베어링이 이미 공지되어 있다. 이 롤링 베어링은 앵귤러 콘택트 볼 베어링 또는 앵귤러 콘택트 롤러 베어링으로 형성되어 있으며, 이때 각각의 전동체 (rolling body) 들은 베어링 내부링과 베어링 외부링의 사이에 배치되어 있고, 이러한 이유로 인해 상기 전동체들은 비교적 큰 반경방향 치수를 가진다. 특히 앵귤러 롤러 베어링의 그 밖의 단점은 베어링 링들과 롤러들 사이의 축방향 힘이 베어링 링들에 형성되어 있는 림을 넘어 전달되고, 따라서 이러한 유형의 베어링은 비교적 큰 내부 베어링 마찰을 갖는다는 것이다. 이 이외에, 한편으로는 레이디얼 베어링의 기능과 다른 한편으로는 엑시얼 베어링의 기능이 서로 분리되어 있지 않으며, 따라서 예컨대 베어링 또는 이것과 연결된 부품들의 열팽창으로 인한 엑시얼 유극의 발생이 항상 레이디얼 유극에도 영향을 미친다.
청구항 제 1 항의 전제부에 언급된 유형의 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링이 이미 공지되어 있으며, 상기 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링은 레이디얼 베어링 유닛과, 상기 레이디얼 베어링 유닛과 연결되어 있으나 기능적으로는 분리되어 있는 엑시얼 베어링 유닛을 포함한다. DE 691 14 224 T2 에는 반경방향으로 단계화된 샤프트를 지지하기 위한 이러한 유형의 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링이 나타나 있으며, 상기 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링에서는 레이디얼 베어링 유닛이 니들 베어링 (needle bearing) 으로 형성되어 있고, 보다 작은 지름의 둘레에 할당되어 있으며, 엑시얼 표면에 할당된 엑시얼 베어링 유닛은 볼 베어링으로 형성되어 있고, 그의 레이스웨이 (raceway) 는 한편으로는 샤프트의 엑시얼 표면에 밀착하는 엑시얼 베어링 링에 의해 형성되어 있고 다른 한편으로는 하우징의 엑시얼 표면에 밀착하는 별도의 레이스웨이 링에 의해 형성되어 있다. 엑시얼 베어링 링과 레이디얼 베어링 링은 서로 직접 연결되어 있지 않고, 또한 베어링의 기능에 필요한 레이스웨이 링과 연결되어 있지 않으며, 따라서 이 베어링은 유닛을 형성하지 않고, 예컨대 하나의 공정에서 조립될 수 없다. 이 이외에, 상기 공지의 베어링은 레이디얼 베어링 유닛이 보다 큰 지름에 할당되어야만 하는 샤프트-하우징 형태에 적합하지 않다.
마찬가지로 레이디얼 베어링 유닛이 보다 작은 지름을 가진 둘레면에 할당되어 있는 유사한 레이디얼-엑시얼 베어링이 예컨대 DE 2 600 955 에 나타나 있다.
특허문헌 AT 310 510 에는, 특히 도 6 에는 레이디얼 베어링 유닛이 보다 큰 지름의 둘레면에 할당되어 있는 결합형 레이디얼-엑시얼 베어링이 이미 공지되어 있다. 하지만 이 경우에는 레이디얼 베어링 유닛과 엑시얼 베어링 유닛이 상기 두 베어링 유닛에 공통적인 하나의 유일한 베어링 쉘 안에 배치되어 있고, 따라서 이 경우에도 레이디얼 베어링 기능과 엑시얼 베어링 기능의 완전한 분리가 이루어져 있지 않다.
따라서 공지의 선행기술의 상기 설명한 단점들에서 출발한 본 발명의 목적은 청구항 제 1 항의 전제부에 언급된 유형의 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링에 있어서, 상기 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링에서는 레이디얼 베어링 기능과 엑시얼 베어링 기능이 완전히 서로 분리되어 있고, 상기 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링은 하나의 유닛 (unit) 을 형성하며, 하나의 공정에서 조립될 수 있고, 또한 상기 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링에서는 지지되어야 하는 부품이 보다 큰 지름을 가진 둘레면에 걸쳐 지지될 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 지름 계단부의 영역에서 회전체의 회전 지지를 위한 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링으로부터 출발하며, 상기 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링은 적어도 하나의 레이디얼 베어링 링을 구비하고 회전체의 한 둘레면에 할당된 레이디얼 베어링 유닛과, 적어도 하나의 엑시얼 베어링 링을 구비하고 회전체의 엑시얼 표면에 할당된 엑시얼 베어링 유닛을 포함한다. 본 발명에 따르면 상기 레이디얼 베어링 유닛은 보다 큰 지름을 가진 둘레면에 할당되어 있고, 이때 엑시얼 베어링 링의 반경방향 외부 가장자리는 상기 가장자리를 향하고 있는 레이디얼 베어링 링의 가장자리에 걸려 있다.
디텐트 수단 (detent means) 을 이용한 상기 두 베어링 링의 연결은 상기 두 베어링 유닛으로부터 하나의 유닛을 형성하며, 상기 유닛은, 레이디얼 베어링 유닛은 지지되어야 하는 회전체의 외부 둘레면 상에 올려지거나 또는 내부 둘레면 안에 삽입되고, 이때 엑시얼 베어링 유닛은 이 회전체의 엑시얼 표면에 밀착함으로써 하나의 유일한 공정에서 조립될 수 있다. 다른 한편으로는 상기 디텐트 수단을 이용한 연결은 두 베어링 유닛이 기능적으로 분리되어 있도록 하며, 따라서 예컨대 레이디얼 유극과 엑시얼 유극은 서로 독자적으로 설정될 수 있거나 또는 서로에 대해 영향을 미치지 않는다. 상기 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링의 구성은 간단하며, 특히 보다 큰 지름을 가진 둘레면에 걸쳐 회전체의 반경방향 지지를 실행하는 것을 가능하게 하고, 이로써 최대한의 정격하중 (rated load) 을 달성하는 것을 가능하게 한다.
상기 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링의 한 구현형태에 따르면, 레이디얼 베어링 유닛은 내부링으로서 형성된 레이디얼 베어링 링과, 상기 레이디얼 베어링 링의 외면에 배치되고 전동체들을 유지시키는 레이디얼 베어링 케이지 (cage) 를 포함한다. 내부링으로서 형성된 상기 레이디얼 베어링 링은 제 1 부품의 외부 둘레면에 안착한다. 이에 따라, 레이디얼 베어링의 전동체들은 한편으로는 이 내부링에서 굴러가고 다른 한편으로는 레이디얼 베어링 유닛을 둘러싸는 제 2 부품의 내부 둘레면 (상기 둘레면은 상응하여 형성되고 가공되어 있다) 에서 굴러간다.
본 발명의 그 밖의 구현형태에 따르면, 엑시얼 베어링 유닛은 엑시얼 표면에 밀착하는 엑시얼 베어링 링과, 상기 엑시얼 표면에서 멀리 향하는 쪽에 배치되고 전동체들을 유지시키는 엑시얼 베어링 케이지를 포함한다. 이 경우, 전동체들은 한편으로는 제 1 부품의 엑시얼 표면에 밀착하는 엑시얼 베어링 링에서 굴러가고 다른 한편으로는 상기 엑시얼 베어링 링과 마주하고 있는, 상응하여 형성된 제 2 부품의 엑시얼 표면에서 굴러간다. 이러한 방식으로, 베어링 링들에 의해 형성되어 있지 않은 두 구름면들은 동일한 부품에 할당되어 있고, 상기 부품은 구름면들을 형성하기에 적합한 재료로 구성되고, 예컨대 제조용 고정장치에서 가공될 수 있다.
두 베어링 링을 서로 걸리게 하기 위해, 본 발명에 따른 구현형태에 따르면, 한편으로는 레이디얼 베어링 링의 또는 다른 한편으로는 엑시얼 베어링 링의 서로 향하고 있는 가장자리들 중 적어도 하나에는 디텐트 수단이 배치되어 있고, 상기 디텐트 수단 안으로 상기 가장자리들 중 각각의 경우에 있어 다른 가장자리가 스냅 인된다. 이 디텐트 수단은 예컨대 할당된 가장자리에 걸쳐 분배되어 배치된 디텐트 돌기 (detent lug) 들로 형성될 수 있다. 레이디얼 베어링 유닛 및/또는 엑시얼 베어링 유닛의 전동체들은 볼 (ball) 에 비해 훨씬 더 좋은 정격하중을 달성하는 바람직하게는 롤러 (roller) 또는 니들 (needle) 로 형성되어 있다. 본 발명의 그 밖의 구현형태에 따르면, 레이디얼 베어링 링 및/또는 엑시얼 베어링 링은 각각의 경우에 있어 비절삭 가공으로 성형된 박판링 (sheet metal ring) 으로 형성되어 있다. 이와 같이 베어링 링들을 형성하는 것은 제조기술적으로 간단하므로 저렴한 비용으로 실행될 수 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조로 몇 개의 실시형태를 통해 상세히 설명한다.
본 발명의 효과는 상기 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링에서는 레이디얼 베어링 기능과 엑시얼 베어링 기능이 완전히 서로 분리되어 있고, 상기 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링은 하나의 유닛 (unit) 을 형성하며, 하나의 공정에서 조립될 수 있고, 또한 상기 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링에서는 지지되어야 하는 부품이 보다 큰 지름을 가진 둘레면에 걸쳐 지지될 수 있도록 하는 것이다.
도 1 은 레이디얼 베어링 링에 형성된 디텐트 수단을 구비한 결합형 레이디얼-엑시얼 니들 베어링의 부분 종방향 단면도;
도 2 는 도 1 과 유사하나, 엑시얼 베어링 링에 형성된 디텐트 수단을 구비한 도면이다.
도 1 은 결합형 레이디얼-엑시얼 니들 베어링 (2) 을 부분 단면도로 나타낸다. 상기 레이디얼-엑시얼 니들 베어링은 본 실시예에서는 고정형 하우징 (6) 안에서 샤프트 (4) 를 회전 가능하게 지지하는 데에 쓰인다. 동일한 베어링 배열과 함께, 허브를 형성하는 하우징 (6) 을 이 경우에는 축으로 쓰이는 고정형 샤프트 (4) 상에서 회전 가능하게 지지하는 것도 간단한 운동학적 전환을 통해 가능하다 (하지만 그 방법은 상세히 설명될 필요가 없다). 샤프트 (4) 는 도 1 에 도시된 영역에서 보다 큰 지름 (D) 으로부터 보다 작은 지름 (d) 으로의 지름 단계를 가진다.
레이디얼-엑시얼 롤링 베어링 (2) 은 반경방향 힘을 흡수하기 위한 레이디얼 베어링 유닛 (8) 과, 축방향 힘을 흡수하기 위한, 상기 레이디얼 베어링 유닛과 결합된 엑시얼 베어링 유닛 (10) 을 포함한다. 레이디얼 베어링 유닛 (8) 은 본질적으로 레이디얼 베어링 링 (12) 과, 레이디얼 베어링 케이지 (14) 와, 상기 레이디얼 베어링 케이지 (14) 안에 배치되고 롤러 또는 니들로 형성된 일련의 전동체 (16) 들로 구성된다.
엑시얼 베어링 유닛 (10) 은 본질적으로 엑시얼 베어링 링 (18) 과, 엑시얼 베어링 케이지 (20) 와, 상기 엑시얼 베어링 케이지 안에 배치되고 마찬가지로 롤러 또는 니들로 형성된 일련의 전동체 (22) 들로 구성된다.
도 1 에서 알 수 있듯이, 레이디얼 베어링 유닛 (8) 은 보다 큰 지름 (D) 을 가진 둘레면 (24) 에 할당되어 있으며, 즉 레이디얼 베어링 링 (12) 이 내부링 및 전동체 (16) 들을 위한 반경방향 내부 구름면을 형성한다. 전동체 (16) 들을 위한 외부 구름면은 둘레면 (24) 에 대해 동축적인 하우징 (6) 의 내부 둘레면 (26) 에 형성되어 있다.
엑시얼 베어링 유닛 (10) 의 엑시얼 베어링 링 (18) 은 보다 큰 지름 (D) 으로부터 보다 작은 지름 (d) 으로의 이행 영역을 형성하는 엑시얼 표면 (28) 에 접해 있으며, 전동체 (22) 들을 위한 제 1 구름면을 형성한다. 다른 구름면은 엑시얼 베어링 링 (18) 과 마주하고 있는 하우징 (6) 에 형성된 엑시얼 표면 (30) 에 의해 형성된다.
엑시얼 베어링 링 (18) 의 반경방향 외부 가장자리 (32) 는 상기 가장자리를 향하고 있는 레이디얼 베어링 링 (12) 의 가장자리 (34) 에 걸리며 (latched), 따라서 한편으로는 레이디얼 베어링 유닛 (8) 과 다른 한편으로는 엑시얼 베어링 유닛 (10) 이 하나의 유닛을 형성하고, 하지만 기능적으로는 분리되어 있다. 이를 위해 레이디얼 베어링 링 (12) 의 가장자리 (34) 에는 디텐트 수단 (36) 이 형성되어 있으며, 상기 디텐트 수단 안으로 엑시얼 베어링 링 (18) 이 스냅인 (snap in) 되거나 또는 클립인 (clip in) 된다. 예컨대, 디텐트 수단 (36) 은 도 1 에 도시된 바와 같이 가장자리 모서리가 약간 아래쪽으로 구부러짐으로써 형성될 수 있다. 디텐트 수단 (36) 의 탄력성을 크게 하기 위해, 그리고 이로써 엑시얼 베어링 링의 결합 및 분리를 간단하게 하기 위해 상기 가장자리 모서리는 불연속적일 수 있고, 따라서 상기 가장자리 모서리는 둘레에 걸쳐 분배된 개별적인 디텐트 돌기들을 형성한다 (그 방법은 상세히 설명될 필요가 없다).
유사한 방식으로, 엑시얼 베어링 링 (18) 의 반경방향 내부 가장자리에 디텐트 수단 (38) 이 형성되어 있으며, 상기 디텐트 수단은 엑시얼 베어링 케이지 (20) 를 유지시킨다.
레이디얼 베어링 링 (12) 에 엑시얼 베어링 링 (18) 이 걸린 상태에서, 이것들은 하나의 유닛을 형성하고, 따라서 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링은 하나의 공정에서 조립될 수 있다.
도 2 는 도 1 과 유사한 배열을 나타내며, 엑시얼 베어링 링 (118) 과 레이디얼 베어링 링 (112) 의 걸림 (latching) 방식에 있어서만 구별된다. 이 경우에는 엑시얼 베어링 링 (118) 의 반경방향 외부 가장자리 (132) 에, 보다 정확하게는 그의 가장자리 모서리에 디텐트 수단 (138) 이 형성되어 있으며, 상기 디텐트 수단 안으로 가장자리 (132) 를 향하며 플랜지 유형으로 반경방향 바깥쪽으로 구부러진 레이디얼 베어링 링 (112) 의 가장자리 (134) 가 스냅인되거나 또는 클립인된다. 디텐트 수단 (138) 도 역시 바람직하게는 둘레에 걸쳐 분배된 디텐트 돌기들로 형성되어 있다.
도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 레이디얼 베어링 링 (12 또는 112) 들과 엑시얼 베어링 링 (18 또는 118) 들은 각각의 경우에 있어 비절삭 가공으로 성형된 박판링으로 형성되어 있다.
2 : 레이디얼-엑시얼 니들 베어링 4 : 샤프트
6 : 하우징 8 : 레이디얼 베어링 유닛
10 : 엑시얼 베어링 유닛 12 : 레이디얼 베어링 링
14 : 레이디얼 베어링 케이지 16 : 전동체
18 : 엑시얼 베어링 링 20 : 엑시얼 베어링 케이지
22 : 전동체 24 : 외부 둘레면
26 : 내부 둘레면 28 : 엑시얼 표면
30 : 엑시얼 표면 32 : 반경방향 외부 가장자리
34 : 가장자리 36 : 디텐트 수단
38 : 디텐트 수단 112 : 레이디얼 베어링 링
118 : 엑시얼 베어링 링 132 : 반경방향 외부 가장자리
134 : 가장자리 138 : 디텐트 수단
D : 보다 큰 지름 d : 보다 작은 지름

Claims (7)

  1. 지름 계단부의 영역에서 회전체의 회전 지지를 위한 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링으로서, 상기 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링은 적어도 하나의 레이디얼 베어링 링을 구비하고 회전체의 한 둘레면에 할당된 레이디얼 베어링 유닛과, 적어도 하나의 엑시얼 베어링 링을 구비하고 회전체의 엑시얼 표면에 할당된 엑시얼 베어링 유닛을 포함하는 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링에 있어서, 레이디얼 베어링 유닛 (8) 은 보다 큰 지름 (D) 을 가진 둘레면 (24) 에 할당되어 있으며, 이때 엑시얼 베어링 링 (18) 의 반경방향 외부 가장자리 (32) 는 상기 가장자리를 향하고 있는 레이디얼 베어링 링 (12) 의 가장자리 (34) 에 걸려 있는 것을 특징으로 하는 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링.
  2. 제 1 항에 있어서, 레이디얼 베어링 유닛 (8) 은 내부링으로서 형성된 레이디얼 베어링 링 (12) 과, 상기 레이디얼 베어링 링의 외면에 배치되고 전동체 (16) 들을 유지시키는 레이디얼 베어링 케이지 (14) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 엑시얼 베어링 유닛 (10) 은 엑시얼 표면 (28) 에 밀착하는 엑시얼 베어링 링 (18) 과, 상기 엑시얼 표면 (28) 으로부터 멀리 향하는 쪽에 배치되고 전동체 (22) 들을 유지시키는 엑시얼 베어링 케이지 (20) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 레이디얼 베어링 링 (12) 의 또는 엑시얼 베어링 링 (18) 의 서로 향하고 있는 가장자리들 중 적어도 하나 (34) 에는 디텐트 수단 (36) 이 배치되어 있으며, 상기 디텐트 수단 안으로 상기 가장자리들 중 각각의 경우에 있어 다른 가장자리 (32) 가 스냅인되는 것을 특징으로 하는 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링.
  5. 제 4 항에 있어서, 디텐트 수단 (36) 은 상기 할당된 가장자리 (34) 에 걸쳐 분배되어 배치된 디텐트 돌기들로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 레이디얼 베어링 유닛 (8) 및/또는 엑시얼 베어링 유닛 (10) 의 전동체 (16, 22) 들은 롤러 또는 니들로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 레이디얼 베어링 링 (12) 및/또는 엑시얼 베어링 링 (18) 은 비절삭 가공으로 성형된 박판링으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링.
KR1020100003194A 2009-01-16 2010-01-13 결합형 레이디얼-엑시얼 롤링 베어링 KR101628378B1 (ko)

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