KR101826198B1 - 볼 베어링 케이지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전하는 요소와 회전하지 않는 요소 사이에 개재되어 상기 회전하는 요소와 상기 회전하지 않는 요소의 상대회전이 가능하도록 구비되는 볼 전동체를 지지하는 볼 베어링 케이지에 관한 것으로, 링의 형상으로 형성된 몸체부; 및 상기 몸체부보다 비교적 비중이 작은 소재로 이루어지며, 상기 몸체부에 장착되어 상기 몸체부와 함께 상기 볼 전동체를 지지하는 복수 개의 격벽;을 포함하되, 케이지 중 변형이 비교적 크게 일어나는 부분을 비중이 작은 소재로 구성함으로써, 케이지의 비중 및 무게를 저감할 수 있다. 이에 따라, 케이지에서 변형이 크게 일어나는 부분의 원심력이 작게 걸리게 되어, 그 손상을 최소화할 수 있다.

Description

볼 베어링 케이지{CAGE FOR BALL BEARING}
본 발명은 볼 베어링 케이지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속으로 회전 시 케이지의 변형을 방지하도록 그 일부를 비중이 작은 소재로 구성한 볼 베어링 케이지에 관한 것이다.
일반적으로 베어링은 회전하는 요소와 회전하지 않는 요소 사이에 장착되어 회전하는 요소의 회전을 원활하게 하는 한편, 회전하고 있는 회전 요소의 축을 지지하는 기계 요소이다.
이러한 베어링은 축과 접촉하는 상태에 따라 미끄럼 베어링과 구름 베어링으로 대분되는 한편, 하중이 걸리는 방향에 따라 레이디얼 베어링(Radial bearing)과 스러스트 베어링(Thrust bearing)으로 분류될 수 있다.
구름 베어링은 회전하는 축을 볼 또는 롤러와 같은 전동체로 지지하는 구조로 이루어진 베어링으로, 축의 일부에 직접 접촉하는 미끄럼 베어링에 비하여 마찰 저항이 작은 장점이 있다. 구름 베어링은 전동체의 형상에 따라 볼 베어링(Ball bearing), 테이퍼 롤러 베어링(Tapered roller bearing), 그리고 니들 베어링(Needle bearing) 등으로 분류되며, 위와 같은 구조상의 이점으로 인해 그 활용성이 높아지고 있다.
볼 베어링은 그 내측에 개재되는 전동체의 형상이 대체적으로 구형으로 형성되어 있어, 회전하는 축과의 접촉 면적이 비교적 작기 때문에 빠른 속도로 회전하는 축을 효과적으로 지지하도록 되어 있다.
이러한 볼 베어링은 원통 형상의 내륜과, 내륜으로부터 반경 외측으로 일정 간격 이격된 외륜과, 내륜과 외륜에 형성된 원호의 홈에 설치되는 복수 개의 전동체, 그리고 위 복수 개의 전동체를 원주 방향을 따라 설정된 간격으로 유지하도록 고정하는 동시에 위 전동체들 사이의 접촉에 의한 마찰을 방지하는 케이지를 포함한다.
위 볼 베어링이 고속으로 회전할 경우, 전동체를 지지하는 케이지에는 반경 외측으로 원심력이 작용하게 된다. 이 원심력에 의하여, 전동체를 수용하는 케이지의 포켓이 압축되어 전동체의 외측면에 충진된 오일은 볼 베어링 외부로 밀려나가게 된다. 이에 따라, 볼 베어링 내부는 윤활 불량 상태에 놓이게 되고, 고속으로 회전하는 볼 베어링의 높은 발열로 인하여 케이지가 전동체에 눌어붙는 문제가 발생하게 된다. 즉, 케이지가 파손 또는 마모되어, 전동체에 용착되는 것이다.
이렇게 케이지가 파손되거나 마모되는 것을 막기 위하여, 케이지는 강성이 높은 재질로 구성되거나, 규산염을 주성분으로 하는 유리를 용융 또는 가공한 글라스 파이버(glass fiber) 소재를 일부 포함하여 이루어진다. 그런데, 이러한 재질로 구성된 케이지는 그 비중이 커질 수 밖에 없고, 볼 베어링이 회전 시 그 재료의 특성상 취성에 약하여 케이지가 과도하게 변형되는 문제가 있다.
케이지가 과도하게 변형되면, 케이지와 전동체 사이에는 상호 간섭이 심화되고, 전동체가 케이지를 긁거나 가압함으로써 전동체에는 미끄럼 현상(skidding)이 나타나게 된다. 이로 인해, 케이지에는 상당한 마찰열이 발생하게 되어, 그 내구성이 악화되는 문제가 초래한다. 특히, 볼 베어링의 회전 속도가 클수록 케이지의 변형률도 비례적으로 증가하는 바, 빠른 속도로 회전하는 차량의 변속기 또는 의료기기 등에 적용되는 볼 베어링의 내구성은 급격하게 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 케이지 중 변형이 비교적 크게 일어나는 일부분을 비중이 작은 소재로 구성한 볼 베어링 케이지를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 볼 베어링 케이지는 회전하는 요소와 회전하지 않는 요소 사이에 개재되어 상기 회전하는 요소와 상기 회전하지 않는 요소의 상대회전이 가능하도록 구비되는 볼 전동체를 지지한다. 상기 볼 베어링 케이지는 링의 형상으로 형성된 몸체부; 및 기 몸체부보다 비교적 비중이 작은 소재로 이루어지며, 상기 몸체부에 장착되어 상기 몸체부와 함께 상기 볼 전동체를 지지하는 복수 개의 격벽;을 포함할 수 있다.
상기 몸체부는 피크(폴리에테르 에트르케톤), 폴리프탈아미드, PA66(폴리 아미드 66), PA46(폴리 아미드 46)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질을 포함할 수 있고, 상기 격벽은 피크, 폴리프탈아미드, PA66, PA46으로 이루어진 군에서 위 몸체부보다 비중이 낮은 물질로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 몸체부 또는 상기 격벽의 재질은 유리 섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 몸체부는 피크, 유리 섬유로 이루어지고, 상기 유리 섬유의 비율은 피크의 중량 대비 20%이상 30%이하이고, 상기 격벽은 폴리프탈아미드와 유리 섬유로 이루어지고, 상기 유리 섬유의 비율은 폴리프탈아미드의 중량 대비 10% 이상 20% 이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 볼 베어링 케이지는 상기 격벽의 상단 양 측부에서 상측으로 돌출된 한 쌍의 안착 날개; 및 상기 몸체부의 상면 및 상기 복수 개의 격벽들 사이에서 오목하게 파인 형상의 수용부;를 더 포함하되, 상기 격벽과 상기 안착 날개의 양 측면, 상기 수용부의 면은 볼 전동체를 수용하도록 볼 포켓을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 몸체부와 상기 격벽은 파팅라인을 기준으로 구분되고, 상기 파팅라인은, 상기 볼 포켓에 상기 볼 전동체가 수용된 상태에서, 상기 볼 전동체의 중심보다 상기 몸체부 측에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 몸체부와 상기 복수 개의 격벽은 금형에 의하여 각각 사출되는 이중 사출성형에 의하여 제작되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 의한 볼 베어링 케이지는 링의 형상으로 형성된 몸체부; 및 상기 몸체부보다 비교적 비중이 작은 소재로 이루어지며, 상기 몸체부에 장착되어 상기 몸체부와 함께 상기 볼 전동체를 지지하는 복수 개의 격벽;을 포함하되, 상기 몸체부에는 결합홈이 그 내측으로 파인 형상으로 형성되고, 상기 격벽에는 상기 결합홈에 대응되는 형상의 결합 돌기가 형성되며, 상기 결합 돌기는 상기 결합홈에 삽입 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 볼 베어링 케이지는 상기 격벽의 상단 양 측부에서 상측으로 돌출된 한 쌍의 안착 날개; 및 상기 몸체부의 상면 및 상기 복수 개의 격벽들 사이에서 오목하게 파인 형상의 수용부;를 더 포함하되, 상기 격벽과 상기 안착 날개의 양 측면, 상기 수용부의 면은 볼 전동체를 수용하도록 볼 포켓을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 결합 돌기의 단부면을 수평하게 지나는 하부 라인은 상기 수용부의 만곡된 면의 일부를 지나는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 격벽의 반경 외측단에는 하측으로 돌출된 격벽링이 원주 방향을 따라 연장되어 있고, 상기 몸체부의 반경 외측 및 하단에는 반경 외측으로 돌출된 조립 단차부가 원주 방향을 따라 연장되어 있으며, 상기 결합돌기가 상기 결합홈에 삽입될 때, 상기 격벽링은 상기 조립 단차부에 안착되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 격벽의 반경 내측단에는 하측으로 돌출된 격벽링이 원주 방향을 따라 연장되어 있고, 상기 몸체부의 반경 내측 및 하단에는 반경 내측으로 돌출된 조립 단차부가 원주 방향을 따라 연장되어 있으며, 상기 결합돌기가 상기 결합홈에 삽입될 때, 상기 격벽링은 상기 조립 단차부에 안착되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 격벽의 반경 외측 및 하단에는 격벽링이 띠의 형상으로 원주방향을 따라 연장되고, 상기 몸체부의 반경외측 및 상단에는 원주 방향을 따라 상기 격벽링의 형상에 대응되는 형상으로 오프셋 홈이 형성되며, 상기 결합돌기가 상기 결합홈에 삽입될 때, 상기 격벽링은 상기 오프셋 홈에 장착되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 오프셋 홈은 상기 몸체부의 상면으로부터 일정 간격 이격되어 원주방향을 따라 연장되어 있고, 상기 격벽링은 상기 몸체부의 오프셋 홈에 장착되도록 일정 두께 및 높이를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 몸체부와 상기 복수 개의 격벽은 금형에 의하여 각각 사출되는 이중 사출성형으로 제작되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 몸체부는 피크(폴리에테르 에트르케톤), 폴리프탈아미드, PA66(폴리 아미드 66), PA46(폴리 아미드 46)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질을 포함하고, 상기 격벽은 피크, 폴리프탈아미드, PA66, PA46으로 이루어진 군에서 위 몸체부보다 비중이 낮은 물질로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 몸체부 또는 상기 격벽의 재질은 유리 섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 케이지 중 변형이 비교적 크게 일어나는 부분을 비중이 작은 소재로 구성함으로써, 케이지의 비중 및 무게를 저감할 수 있다. 이에 따라, 케이지에서 변형이 크게 일어나는 부분의 원심력이 작게 걸리게 되어, 그 손상을 최소화할 수 있다. 나아가, 휠 베어링이 고속으로 회전하더라도, 케이지에 작용하는 원심력이 작게 됨에 따라, 케이지가 과도하게 변형되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 볼 베어링의 전면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 몸체부의 일부 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 격벽의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 몸체부의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 격벽의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제3실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제3실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 몸체부의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제3실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 격벽의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제4실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제4실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 몸체부의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제4실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 격벽의 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
설명의 편의를 위하여, 도면의 좌측은 '일측', '일단', '일단부' 및 이와 유사한 명칭으로 지칭하며, 도면의 우측은 '타측', '타단', '타단부' 및 이와 유사한 명칭으로 지칭하기로 한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일 또는 유사한 구성요소들을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 볼 베어링의 전면 사시도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 볼 베어링(1)은 그 반경 내측부가 축방향으로 개구되어 양 측면이 연통되는 외륜(3)과, 위 외륜(3)의 반경 내측으로 일정 간격 이격되며 외륜(3)과 동심으로 배치되는 내륜(5)과, 위 외륜(3)과 내륜(5)의 사이에 개재되어 외륜(3) 또는 내륜(5)에 대한 내륜(5) 또는 외륜(3)의 상대 회전이 가능하게 하는 볼 전동체(7), 그리고 볼 전동체(7)를 수용하여 회전 가능하게 지지하는 케이지(100) 혹은 리테이너를 포함한다.
이러한 케이지(100)에 대하여는 이하에서 더욱 자세히 상술하기로 한다. 위 케이지(100)의 자세한 설명을 위하여, 도면에서 케이지(100)가 놓인 평면에 수직한 방향은 "축 방향"으로 정의하고, 케이지(100)의 연장 길이 방향을 "원주 방향"으로 정의한다. 또한, 도면의 위쪽을 "상측"이라 정의하고, 도면의 아래쪽을 "하측"이라 정의한다.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 케이지(100)는 원주방향으로 링의 형상으로 연장된 몸체부(110)와, 위 몸체부(110)의 상면에 장착되어 몸체부(110)로부터 상측으로 더 돌출된 복수 개의 격벽(120)을 포함한다.
위 몸체부(110)와 격벽(120)은 서로 분리되어 구비되며, 각각 다른 소재로 이루어진다. 즉, 몸체부(110)는 임의의 가상선인 파팅라인(P)를 기준으로 격벽(120)의 하부에 배치되고, 그 상부에 배치되는 격벽(120)보다 비중이 높은 소재로 이루어진다. 이 때, 위 몸체부(110)와 격벽(120)을 구성하는 소재의 융점이 다르다는 점을 이용하여, 몸체부(110)와 격벽(120)을 각각 사출하는 방법으로 케이지(100)를 제작할 수 있다.
예컨대, 몸체부(110)는 피크(PEEK;Poly ether ether keton) 소재와 유리 섬유(GF;Glass Fiber) 강화 소재로 이루어질 수 있다. 몸체부(110)는 유리 섬유의 비율이 피크의 중량 대비 20% 이상 30% 이하로 구성되고, 이 때, 몸체부(110)의 비중은 약 1.43이며, 융점은 약 380도이다.
반면, 몸체부(110)의 상부에 배치되는 격벽(120)은 폴리프탈아미드(PPA;Poly Phtal Amide)와 유리 섬유 강화 소재로 이루어질 수 있다. 격벽(120)은 유리 섬유의 비율이 폴리프탈아미드의 중량 대비 10% 이상 20% 이하로 구성되고, 이 때, 격벽(120)의 비중은 약 1.28이고, 융점은 310도이다.
케이지(100)는 휠 베어링의 회전 요소가 회전함에 따라, 반경 외측으로 원심력을 받게 된다. 이 때, 베어링의 축방향으로 돌출 형성된 격벽(120)은 몸체부(110)보다 원심력에 의한 영향을 더 받게 되고, 이로 인해 격벽(120)의 변형은 몸체부(110)의 변형보다 크게 일어난다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 격벽(120)의 비중을 비교적 낮게 구성함으로써, 위 원심력의 영향을 작게 받을 수 있다. 원심력은 질량에 비례하기 때문에, 상대적으로 비중이 낮은 격벽(120)에서는 원심력이 작게 걸리게 되는 것이다. 몸체부(110)의 비중은 비교적 크게 구성되나, 볼 베어링이 회전할 때 몸체부(110)의 구조적 특징으로 인하여 격벽(120)보다 변형이 작게 된다. 이처럼, 격벽(120)의 소재는 몸체부(110)의 소재보다 그 비중이 낮게 형성됨으로써, 그 변형이 억제되고, 손상이 최소화될 수 있는 것이다.
나아가, 볼 베어링이 고속으로 회전할 때 하중이 크게 작용하는 몸체부(110)를 비교적 비중이 높은 소재로 구성함으로써, 높은 강성을 확보할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 의하면, 위 몸체부(110) 또는 격벽(120)의 소재는 피크 또는 폴리프탈아미드에 한정되는 것은 아니다. 몸체부(110) 또는 격벽(120)의 소재는 볼 베어링이 적용되는 대상의 사용온도에 따라 PA66(Poly Amide 66), PA46(Poly Amide 46), 또는 피크 등으로 이루어질 수 있다. PA66은 비중이 약 1.18이고, 융점은 약 223도이다. 또한, PA46의 비중은 약1.26이고, 융점은 약 295도이며, 피크의 비중은 약1.32이다. 위 피크와, 폴리프탈아미드와, PA66과, 그리고 PA46을 조합하여 몸체부(110) 또는 격벽(120)의 소재를 구성할 수 있다. 예컨대, 격벽(120)에는 비중이 1.18인 PA66을 이용하고, 몸체부(110)에는 격벽(120)보다 비중이 비교적 큰 피크를 이용할 수 있다.
위와 같이 서로 다른 소재들을 조합하여 몸체부(110) 또는 격벽(120)에 사용한다면, 몸체부(110)와 격벽(120) 사이의 비중 차이를 둘 수 있기 때문에 유리 섬유를 첨가하지 않을 수 있다. 따라서, 취성에 약한 유리 섬유를 배제하게 됨으로써, 케이지(100)가 외부 하중 또는 원심력 등에 의하여 깨지는 현상을 억제할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 몸체부의 일부 사시도이며, 도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 격벽의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 몸체부(110)는 원주 방향을 따라 연장되어 있으며, 몸체부(110)의 상면에는 볼 전동체(7)를 수용하는 복수 개의 수용부(130)가 하측으로 오목하게 파인 형상으로 형성되어 있다. 수용부(130)의 상면에는 볼 전동체(7)와 대응되는 형상으로 수용면(131)이 만곡되게 형성된다.
몸체부(110)에는 몸체부(110)와 격벽(120)이 결합될 수 있도록 결합홈(115)이 형성되어 있다. 결합홈(115)은 위 복수 개의 수용부(130) 사이에서 원형의 기둥 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 형상이 적용 가능하다.
도 4를 참조하면, 격벽(120)에는 위 몸체부(110)의 상면에 장착되도록 그 하면에 결합돌기(125)가 하측으로 돌출 형성되어 있다. 격벽(120)의 상단 양 측부에는 상측으로 돌출된 한 쌍의 안착 날개(150)가 형성되고, 이 한 쌍의 안착 날개(150) 중의 하나는 이웃하는 다른 격벽(120)의 안착 날개(150) 중의 하나와 서로 마주보는 방향으로 만곡된 형상으로 형성된다.
복수 개의 격벽(120)과 안착 날개(150)의 양 측면(151)과, 몸체부(110)의 수용면(131)은 볼 전동체(7)를 수용할 수 있도록 볼 포켓(160; 도 2 참조)을 정의한다. 이 볼 포켓(160)은 둔각의 원호 형상으로 형성될 수 있다.
도 5는 위 격벽(120)이 몸체부(110)에 조립된 상태를 보여주는 단면도이다. 앞서 설명한 바와 같이, 격벽(120)과 몸체부(110)는 파팅라인(P)을 기준으로 구분되고, 격벽(120)의 결합돌기(125)는 결합홈(115)에 삽입 장착된다.
위 파팅라인(P)은 격벽(120)의 하면 및 몸체부(110)의 상면을 지나는 결합 라인으로, 볼 전동체(7)가 볼 포켓(160)에 수용될 때, 볼 전동체(7)의 중심 보다 하측에 위치하게 된다. 이에 따라, 볼 베어링이 고속으로 회전할 때 비교적 비중이 낮은 격벽(120) 부분이 몸체부(110)보다 볼 전동체(7)와의 접촉면적이 넓어지게 된다. 따라서, 격벽(120)에서의 원심력을 줄이고 케이지(100)의 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 위 결합돌기(125)의 하단면은 설정된 하부 라인(H)을 지나게 된다. 이 하부 라인(H)은 볼 포켓(160)에 볼 전동체(7)가 수용될 때, 볼 전동체(7)의 최하단보다 높게 설정된다. 만일, 하부 라인(H)이 볼 전동체(7)의 최하단보다 더 하측으로 설정될 경우, 격벽(120)의 결합돌기(125)가 비중이 낮은 소재로 이루어져 있기 때문에, 볼 베어링이 고속으로 회전할 때 결합돌기(125)와 몸체부(110)의 결합홈(115)이 결합되는 부분에서 파손이 일어날 수 있다.
즉, 결합돌기(125)는, 볼 베어링에 볼 전동체(7)가 수용된 상태에서, 볼 전동체(7)의 중심보다 하측에 형성된 파팅라인(P)에서 하측으로 연장되며 볼 전동체(7)의 최하단보다는 높은 위치까지 연장될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1실시 예와 기본적인 기술적 사상은 유사하나, 제1실시 예와는 다른 구조를 가진 제2, 3, 4실시 예들을 설명하기로 한다. 제1실시 예의 일부 기술적 사상은 제2, 3, 4실시 예에 동일하게 적용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 제2실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 몸체부의 사시도이며, 도 8은 본 발명의 제2실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 격벽의 사시도이다.
제2실시 예에 의한 볼 베어링 케이지(200)는 몸체부(210)와, 위 몸체부(210)의 상면에 장착되어 몸체부(210)로부터 상측으로 더 돌출된 복수 개의 격벽(220)을 포함한다.
몸체부(210)와 격벽(220)은 파팅라인(P)를 기준으로 서로 분리되어 구비되며, 몸체부(210)는 격벽(220)보다 비중이 높은 소재로 구성될 수 있다. 몸체부(210)와 격벽(220)의 소재는 앞서 제1실시 예에서 설명한 바와 같이, 피크, 폴리프탈아미드, PA66, 또는 PA46이 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7을 참조하면, 몸체부(210)는 원주 방향을 따라 연장되어 있으며, 몸체부(210)의 상면에는 볼 전동체(7)를 수용하는 복수 개의 수용부(230)가 하측으로 오목하게 파인 형상으로 형성되어 있다. 수용부(230)의 상면에는 볼 전동체(7)와 대응되는 형상으로 수용면(231)이 만곡되게 형성된다.
몸체부(210)에는 몸체부(210)와 격벽(220)이 결합될 수 있도록 결합홈(215)이 형성되어 있다. 결합홈(215)은 위 복수 개의 수용부(230) 원주방향 사이에 배치되고, 원형의 기둥 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 형상이 적용 가능하다.
몸체부(210)의 반경외측에는 조립 단차부(217)가 몸체부(210)의 하단에서 반경외측으로 돌출되어 원주방향을 따라 연장되어 있다. 위 조립 단차부(217)의 상면(219) 및 몸체부(210)의 반경외측면(211)은 격벽(220)을 지지하며, 격벽(220)에 견고하게 장착된다.
도 8을 참조하면, 격벽(220)에는 위 몸체부(210)의 상면에 장착되도록 그 하면에 결합돌기(225)가 형성되어 있다. 격벽(220)의 상단 양측부에는 상측으로 돌출된 한 쌍의 안착 날개(250)가 양측으로 경사지게 형성된다.
격벽(220)의 반경 외측단에는 하측으로 격벽링(221)이 연장되어 있다. 이 격벽링(221)은 격벽(220)과 일체로 형성될 수 있으며, 몸체부(210)를 따라 원주방향으로 연장된다. 격벽링(221)에는 위 몸체부(210)의 수용부(130)와 동일한 원주 방향 위치에 격벽 수용부(227)가 하측으로 오목하게 파인 형상으로 형성된다. 또한, 격벽 수용면(223)이 격벽 수용부(227)의 상면에 볼 전동체(7)의 일부와 대응되는 형상으로 만곡하게 형성된다.
위 격벽(220)과 안착 날개(250)의 양측면(251)과, 몸체부(210)의 수용면(231)과 격벽 수용면(223)은 볼 전동체(7)를 수용할 수 있도록 볼 포켓(260)을 정의한다.
위 격벽(220)의 결합돌기(225)가 결합홈(215)에 삽입 장착될 때, 격벽(220)의 반경 외측단에 형성된 격벽링(221)은 몸체부(210)의 조립 단차부(217)에 안착된다. 이 때, 조립 단차부(217)의 상면(219) 및 몸체부(210)의 반경 외측면(211)은 격벽링(221)의 하단면 및 격벽링(221)의 반경 내측면에 각각 접촉하게 된다.
이처럼, 격벽링(221)을 상하방향으로 연장되게 형성함으로써, 전체 케이지(200)에서 비중이 비교적 높은 몸체부(210)가 차지하는 부분을 줄일 수 있고, 케이지(200)에 작용하는 원심력을 저감할 수 있다. 나아가, 몸체부(210)가 격벽(220)을 상하방향 및 반경방향으로 안정적으로 지지하여 격벽(220)의 변형을 저감하는 동시에 몸체부(210)와 격벽(220) 사이의 결합성을 높일 수 있다. 더 나아가, 제1실시 예와는 달리, 각각의 격벽(220)이 원주방향을 따라 서로 연결됨으로써, 격벽(220)의 변형이 보다 저감되고 내구성이 향상되는 효과가 있다. 추가적으로, 격벽링(221)의 반경 내측에 고비중의 몸체부(210)가 위치되어 있기 때문에, 케이지(200)의 반경 내측에서 강한 하중이 작용하는 볼 베어링에 적용 가능하다.
도 9는 본 발명의 제3실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 사시도이고, 도 10은 본 발명의 제3실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 몸체부의 사시도이며, 도 11은 본 발명의 제3실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 격벽의 사시도이다.
제3실시 예에 의한 볼 베어링 케이지(300)는 몸체부(310)와, 위 몸체부(310)의 상면에 장착되어 몸체부(310)로부터 상측으로 더 돌출된 복수 개의 격벽(320)을 포함한다.
몸체부(310)와 격벽(320)은 파팅라인(P)를 기준으로 서로 분리되어 구비되며, 몸체부(310)는 격벽(320)보다 비중이 높은 소재로 구성될 수 있다. 몸체부(310)와 격벽(320)의 소재는 앞서 제1실시 예에서 설명한 바와 같이, 피크, 폴리프탈아미드, PA66, 또는 PA46이 적용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10을 참조하면, 몸체부(310)는 원주 방향을 따라 연장되어 있으며, 몸체부(310)의 상면에는 볼 전동체(7)를 수용하는 복수 개의 수용부(330)가 하측으로 오목하게 파인 형상으로 형성되어 있다. 수용부(330)의 상면에는 볼 전동체(7)와 대응되는 형상으로 수용면(331)이 만곡되게 형성된다.
몸체부(310)에는 몸체부(310)와 격벽(320)이 결합될 수 있도록 결합홈(315)이 형성되어 있다. 결합홈(315)은 위 복수 개의 수용부(330) 원주방향 사이에 배치되고, 원형의 기둥 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 형상이 적용 가능하다.
몸체부(310)의 반경 내측에는 조립 단차부(317)가 몸체부(310)의 하단에서 반경 내측으로 돌출되어 원주방향을 따라 연장되어 있다. 위 조립 단차부(317)의 상면(319) 및 몸체부(310)의 반경내측면(311)은 격벽(320)의 하면 및 반경 내측면에 견고하게 장착된다.
도 11을 참조하면, 격벽(320)에는 위 몸체부(310)의 상면에 장착되도록 그 하면에 결합돌기(325)가 형성되어 있다. 격벽(320)의 상단 양측부에는 상측으로 돌출된 한 쌍의 안착 날개(350)가 양측으로 경사지게 형성된다.
격벽(320)의 반경 내측단에는 하측으로 격벽링(321)이 연장되어 있다. 이 격벽링(321)은 격벽(320)과 일체로 형성될 수 있으며, 몸체부(310)를 따라 원주방향으로 연장된다. 격벽링(321)에는 격벽 수용부(321)가 오목하게 파인 형상으로 형성되어 볼 전동체(7)를 지지하게 되어 있다.
볼 포켓(360)은 위 격벽(320), 안착 날개(350), 몸체부(310)의 수용면(331), 그리고 격벽 수용면(327)의 의하여 형성된다.
위 격벽(320)의 결합돌기(325)가 결합홈(315)에 삽입 장착될 때, 격벽(320)의 반경 내측단에 형성된 격벽링(321)은 몸체부(310)의 조립 단차부(317)에 안착된다. 이 때, 조립 단차부(317)의 상면(319) 및 몸체부(310)의 반경 내측면(311)은 격벽링(321)의 하단면 및 격벽링(321)의 반경 외측면에 접촉하게 된다.
제3실시 예에 의한 케이지(300)는 위 제2실시 예에 의한 케이지(200)와 다수의 구성에 있어서 유사한 부분이 있다. 이에 따라, 전체 케이지(300)에서 비교적 비중이 높은 몸체부(310)가 차지하는 부분을 줄일 수 있고, 케이지(300)에 작용하는 원심력을 저감할 수 있으며, 제2실시 예에서의 효과를 그대로 누릴 수 있다.
다만, 제3실시 예에 의한 케이지(300)는 제2실시 예에 의한 케이지(200)와는 달리 격벽링(321)이 격벽(320)의 반경 내측단에 형성되어 있다. 따라서, 제3실시 예에 의한 케이지(300)는 비중이 작은 격벽링(321)이 반경 외측에 더 위치하는 제2실시 예보다 원심력이 근소하게 커지게 되지만, 고비중의 몸체부(320)가 반경 외측에 위치하고 있기 때문에, 반경 외측에서 강한 하중이 걸리는 볼 베어링에 적용하여, 그 내구성을 확보할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제4실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 사시도이고, 도 13은 본 발명의 제4실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 몸체부의 사시도이며, 도 14는 본 발명의 제4실시 예에 따른 볼 베어링 케이지의 격벽의 사시도이다.
앞서, 제1, 2, 3실시 예에서 설명한 구성과 유사한 구성인 케이지(400)의 몸체부(410), 격벽(420), 수용면(431)이 형성된 수용부(430), 결합홈(415), 결합돌기(425), 그리고 볼 포켓(460)에 대하여는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 몸체부(410)의 반경외측 상단에는 원주 방향을 따라 오프셋 홈(411)이 형성된다. 이 오프셋 홈(411)은 후술할 격벽(420)의 격벽링(427)에 대응하는 형상으로 형성되어 있다. 또한, 몸체부(410)에는 위와 같이 오프셋 홈(411)이 형성되어 있어, 조립 단차부(417)가 상대적으로 반경외측으로 돌출되도록 형성되어 있다. 오프셋 홈(411)은 일정 두께 및 높이를 가질 수 있다. 이에 따라, 조립 단차부(417)는, 제2, 3실시 예와는 달리, 몸체부(410)의 상면으로 일정 간격 이격된 높이까지 연장된다.
격벽(420)은 케이지(400)의 반경 내측에 형성된 파팅라인(P)을 기준으로 몸체부(430)와 분리된 구성이다. 이 격벽(420)의 반경 외측 및 하단에는 격벽링(423)이 띠의 형상으로 원주방향을 따라 연장되어 있다. 이 격벽링(423)에는 몸체부(410)의 수용부(430)와 함께 볼 전동체(7)을 지지하도록 격벽 수용부(427)가 하측으로 오목하게 파여 있고, 격벽링(423)은 격벽(420)의 하단에서는 수평하게 연장되어 있다.
또한, 격벽링(423)과 격벽(420)의 하면(421) 사이에는 안착홈(429)이 형성되고, 이 안착홈(429)은 몸체부(410)의 상면과 대응되는 형상으로 형성된다.
따라서, 격벽(420)의 결합돌기(425)가 결합홈(415)에 삽입 장착될 때, 격벽(420)의 반경 외측 및 하단에 형성된 격벽링(423)은 오프셋 홈(411)에 끼워지게 되고, 이 때 몸체부(410)의 상면은 안착홈(429)에 안착된다.
이처럼, 격벽링(421)을 격벽(420)에 형성함으로써, 전체 케이지(400)에서 비교적 비중이 높은 몸체부(410)가 차지하는 부분을 줄일 수 있다는 점에서 제1, 2, 3실시 예에 의한 효과를 그대로 누릴 수 있다. 나아가, 제2, 3실시 예에 의한 케이지(200, 300)보다 고비중의 몸체부(410)의 함량이 늘어났기 때문에, 보다 큰 강성이 요구되는 볼 베어링에 적용 가능하다. 또한, 비교적 비중이 큰 몸체부(410)가 반경 내측 및 반경 외측에 모두 위치하여 있기 때문에, 반경 내측 및 외측에 강한 하중이 걸리는 볼 베어링에 적용 가능하다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (17)

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  8. 링의 형상으로 형성된 몸체부; 및
    상기 몸체부보다 비중이 작은 소재로 이루어지며, 상기 몸체부에 장착되어 상기 몸체부와 함께 볼 전동체를 지지하는 복수 개의 격벽;
    을 포함하되,
    상기 격벽의 반경 외측단에는 하측으로 돌출된 격벽링이 원주 방향을 따라 연장되어 있고,
    상기 몸체부의 반경 외측 및 하단에는 반경 외측으로 돌출된 조립 단차부가 원주 방향을 따라 연장되어 있고,
    상기 복수 개의 격벽은, 상기 격벽링에 의해 서로 연결되고,
    상기 격벽은, 상기 격벽링이 상기 조립 단차부에 안착되면, 상하방향의 일측 및 반경방향의 일측에서 상기 몸체부에 의해 지지되는, 볼 베어링 케이지.
  9. 링의 형상으로 형성된 몸체부; 및
    상기 몸체부보다 비중이 작은 소재로 이루어지며, 상기 몸체부에 장착되어 상기 몸체부와 함께 볼 전동체를 지지하는 복수 개의 격벽;
    을 포함하되,
    상기 격벽의 반경 내측단에는 하측으로 돌출된 격벽링이 원주 방향을 따라 연장되어 있고,
    상기 몸체부의 반경 내측 및 하단에는 반경 내측으로 돌출된 조립 단차부가 원주 방향을 따라 연장되어 있고,
    상기 복수 개의 격벽은, 상기 격벽링에 의해 서로 연결되고,
    상기 격벽은, 상기 격벽링이 상기 조립 단차부에 안착되면, 상하방향의 일측 및 반경방향의 일측에서 상기 몸체부에 의해 지지되는, 볼 베어링 케이지.
  10. 링의 형상으로 형성된 몸체부; 및
    상기 몸체부보다 비중이 작은 소재로 이루어지며, 상기 몸체부에 장착되어 상기 몸체부와 함께 볼 전동체를 지지하는 복수 개의 격벽;
    을 포함하되,
    상기 격벽의 반경 외측 및 하단에는 격벽링이 띠 형상으로 원주방향을 따라 연장되고,
    상기 몸체부의 반경 외측 및 상단에는 원주 방향을 따라 상기 격벽링의 형상에 대응되는 형상으로 오프셋 홈이 형성되고,
    상기 복수 개의 격벽은, 상기 격벽링에 의해 서로 연결되고,
    상기 격벽은, 상기 격벽링이 상기 오프셋 홈에 장착되면, 상하방향의 일측 및 반경방향에서 상기 몸체부에 의해 지지되는, 볼 베어링 케이지.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 몸체부에는 결합홈이 내측으로 파인 형상으로 형성되고,
    상기 격벽에는 상기 결합홈에 대응되는 형상의 결합 돌기가 형성되며,
    상기 결합 돌기는 상기 결합홈에 삽입 결합되는, 볼 베어링 케이지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 격벽의 상단 양 측부에서 상측으로 돌출된 한 쌍의 안착 날개; 및
    상기 몸체부의 상면 및 상기 복수 개의 격벽들 사이에서 오목하게 파인 형상의 수용부;
    를 더 포함하되,
    상기 격벽과 상기 안착 날개의 양 측면, 및 상기 수용부의 면은 볼 전동체를 수용하도록 볼 포켓을 형성하는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 케이지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 결합 돌기의 단부면을 수평하게 지나가는 하부 라인은 상기 수용부의 만곡된 면의 일부를 지나는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 케이지.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 오프셋 홈은 상기 몸체부의 상면으로부터 일정 간격 이격되어 원주방향을 따라 연장되어 있고,
    상기 격벽링은 상기 몸체부의 오프셋 홈에 장착되도록 일정 두께 및 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 케이지.
  15. 제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 몸체부와 상기 복수 개의 격벽은 금형에 의해 각각 사출되는 이중 사출성형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 케이지.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 몸체부는 피크(폴리에테르 에트르케톤), 폴리프탈아미드, PA66(폴리 아미드 66), PA46(폴리 아미드 46)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 물질을 포함하고,
    상기 격벽은 피크, 폴리프탈아미드, PA66, PA46으로 이루어진 군에서 상기 몸체부보다 비중이 낮은 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 케이지.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 몸체부 또는 상기 격벽의 재질은 유리 섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 케이지.

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