KR102075472B1 - 구름 베어링용 카트리지 씰 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구름 베어링의 내륜과 외륜 사이에 형성된 개구부에 구비되어 씰링을 구름 베어링용 카트리지 씰로서;
외륜에 결합되는 제1 부재와, 내륜에 결합되는 제2 부재와, 상기 제1 부재 또는 제2 부재에 결합되어 제2 부재 또는 제1 부재에 접촉되는 하나 이상의 씰립을 가지는 씰부재로 이루어지며;
상기 제1 부재에는 외륜에 결합 시 제1 부재의 변형을 억제하는 변형억제수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 카트리지 씰에 관한 것이다.

Description

구름 베어링용 카트리지 씰{A Cartridge Seal For Rolling Bearing}
본 발명은 구름 베어링용 카트리지 씰에 관한 것으로, 보다 상세하게는 베어링에 장착시 씰립의 접촉 간섭량이나 이격량이 유지될 수 있는 구름 베어링용 카트리지 씰에 관한 것이다.
구름 베어링은 축과 하우징의 사이에 구비되어, 축이나 하우징에 작용하는 하중을 지지하면서 회전 가능하게 지지하는 기계요소이다. 구름 베어링은 하우징에 삽입되는 외륜과, 축이 삽입되는 내륜과, 상기 외륜과 내륜 사이에서 외륜과 내륜을 회전 가능하게 지지하는 복수의 전동체와, 상기 전동체 사이의 간격을 일정하게 유지시켜 주는 리테이너와, 상기 내륜과 외륜 사이에 설치되어 내륜과 외륜 사이로 이물질이 침입하는 것을 방지하고 내부에 충진되는 윤활제가 외부로 유출되는 것을 방지하는 작용을 하는 씰을 포함하여 이루어진다.
이하에서는 자동차용 휠 베어링에 적용되는 베어링을 예시로 종래의 기술에 대하여 설명한다. 도 1에는 종래의 자동차용 휠 베어링이 도시되어 있다. 도 2는 도 1의“A”부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 휠 베어링은 외륜(60)과, 내륜(50)과, 이들 사이에 리테이너에 의해 지지되면서 구름 운동을 하는 전동체(70)를 구비한다. 휠 베어링의 내부는 그리스로 채워진다. 휠 베어링의 내부로의 이물질 침입과 그리스의 누설을 방지하기 위해 외륜(60)과 내륜(50) 사이의 개구부에는 카트리지 씰(80)이 구비된다.
종래기술의 카트리지 씰(80)은 외륜(60)의 내경에 삽입되어 외륜(60)에 결합되는 링 형상의 제1 부재(83)와, 내륜(50)의 외경이 삽입되어 내륜(50)에 결합되는 링 형상의 제2 부재(85)와, 상기 제1 부재(83)에 결합되어 구비되며 제2 부재(85)를 향하여 돌출 연장되는 복수의 씰립(81-1)을 가지는 씰부재(81)로 이루어진다.
상기 제1 부재(83)는 판상의 스틸로 제조되며 외륜(60)의 내경면에 접하는 원통형의 외륜결합부(83a)와, 상기 외륜결합부(83a)의 축 방향 내측 단부에서 절곡되어 반경 방향 내향 연장된 환형상의 제1 연장부(83b)로 이루어진다.
상기 제2 부재(85)는 판상의 스틸로 제조되며 내륜(50)의 외경면에 접하는 원통형의 내륜결합부(85a)와, 상기 내륜결합부(853a)의 축 방향 외측 단부에서 절곡되어 반경 방향 외향 연장되어 제1 연장부(83b)부터 축 방향으로 이격되어 마주하는 환형상의 제2 연장부(85b)로 이루어진다.
상기 씰부재(81)는 엘라스토머 재질로 이루어져 상기 제1 부재(83)에 결합되어 구비된다. 상기 씰립(81-1)은 제2 부재(85)를 향하여 연장되어, 복수의 씰립(81-1)의 하나 이상은 제2 연장부(85b)의 내면에 단부가 접하여 구비되거나 단부가 내면으로부터 미소 간격 이격되어 구비된다. 그리고 복수의 씰립(81-1) 중 하나 이상은 내륜결합부(853a)의 외경면에 접하여 구비된다.
상기 씰립(81-1)이 제2 연장부(85b) 및 또는 내륜결합부(853a)에 접하여 구비될 때 간섭량은 구름 베어링의 토크(Torque)에 영향을 주며, 간섭량이 크게 되면 구름 베어링의 회전 토크가 크게 되고, 작게 되면 회전 토크는 작아지나 이물이 베어링 내로 침입할 가능성이 커지게 된다. 종래 카트리지 씰(80)을 외륜(60)과 내륜(50)에 끼어맞춤 조립할 때 조립 발생하는 카트리지 씰(80)에 작용하는 외력에 의하여 카트리지 씰(80)에 변형이 발생하여 씰립(81-1)의 간섭량의 설계 목표값보다 커지거나 작아지는 문제점이 있었으며, 씰립(81-1)과 제2 부재(85)의 틈새를 주려고 하는 경우에 틈새의 크기가 조립으로 인하여 변하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1322425(2013.10.21)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 카트리지 씰을 베어링에 조립할 때 발생하는 외력에 의하여 씰립의 간섭량이나 틈새의 변화가 발생하는 것을 방지할 수 있는 구름 베어링용 카트리지 씰을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 구름 베어링용 카트리지 씰은 구름 베어링의 내륜과 외륜 사이에 형성된 개구부에 구비되는 구름 베어링용 카트리지 씰로서;
외륜에 결합되는 제1 부재와, 내륜에 결합되는 제2 부재와, 상기 제1 부재에 결합되어 제2 부재에 접촉되는 하나 이상의 씰립을 가지는 씰부재로 이루어지며;
상기 제1 부재에는 외륜에 결합 시 제1 부재의 변형을 억제하는 변형억제수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 카트리지 씰을 제공한다.
상기에서, 제1 부재는 외륜의 내경면에 삽입되어 결합되는 원통형의 외륜결합부와, 상기 외륜결합부의 내측 단부에서 반경 방향 및 축 방향 내향하도록 경사지게 연장된 경사부와, 상기 경사부의 내측 단부에서 반경 방향 내향 연장된 제1 연장부로 이루어지며;
상기 경사부는 경사 각도와 경사부의 길이를 달리하는 제1 경사부와 제2 경사부를 구비하며, 상기 제1 경사부의 원주 방향 양측에 제2 경사부가 구비되어 제1 경사부와 제2 경사부가 교대로 형성되며, 상기 변형억제수단은 제1 경사부와 제2 경사부에 의하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 제2 부재는 내륜의 외경면이 삽입되어 내륜에 결합되며 상기 외륜결합부로부터 반경 방향 내향 이격되며 외륜결합부와 마주하는 원통형의 내륜결합부와, 상기 내륜결합부의 축 방향 외측 단부에서 반경 방향 외향 연장되어 상기 제1 연장부로부터 축 방향 외향 이격되며 제1 연장부와 마주하는 제2 연장부로 이루어지며;
상기 씰부재는 제1 부재의 축 방향 내면에 결합되는 외측씰부와, 제1 부재의 축 방향 외면에 결합되며 제1 연장부의 내측 단부에서 상기 외측씰부와 결합되어 일체로 되는 내측씰부와, 상기 내측씰부 및 외측씰부와 일체로 되며 제2 부재를 향하여 돌출되어 복수로 구비되며 하나 이상은 단부가 제2 부재와 접하는 씰립으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 제1 경사부와 외륜결합부 사이에 형성된 내각은 제2 경사부와 외륜결합부 사이에 형성된 내각보다 크며, 상기 제1 경사부의 길이는 제2 경사부의 길이보다 짧은 것을 특징으로 한다.
상기에서, 제1 연장부는 반경 방향 내측 단부에 단턱을 형성하며 제2 연장부 쪽으로 근접하여 구비된 내측연장부를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 제1 경사부와 제2 경사부는 원주 방향으로 연장되어 원호형으로 형성되고, 상기 제2 경사부가 형성된 위치에는 제1 부재통공이 관통 형성되며, 상기 제1 부재통공은 제2 경사부와 외륜결합부의 일부가 제거되어 형성되며; 상기 외측씰부와 내측씰부는 제1 부재통공을 통하여 결합되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 제1 부재통공은 원주 방향으로 양측이 제1 경사부에 접하는 크기로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 구름 베어링용 카트리지 씰(100)에 따르면, 베어링에 조립시 베어링 외륜 및 내륜과의 간섭에 의한 변형이 억제되어 조립에 의한 씰립(135)과 제2 부재(120)와의 간섭량이나 틈새 변화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 자동차용 휠 베어링을 도시한 단면도이며,
도 2는 도 1의“A”부분을 확대 도시한 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따르는 구름 베어링용 카트리지 씰을 도시한 측면도이며,
도 4는 도 3의 A-A선에 따른 단면도이며,
도 5는 도 4의 A부를 확대 도시한 것이며,
도 6은 도 4의 B부를 확대 도시한 것이며,
도 7은 도 6의 변형 예를 도시한 단면도이다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 구름 베어링용 카트리지 씰에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따르는 구름 베어링용 카트리지 씰을 도시한 측면도이며, 도 4는 도 3의 A-A선에 따른 단면도이며, 도 5는 도 4의 A부를 확대 도시한 것이며, 도 6은 도 4의 B부를 확대 도시한 것이며, 도 7은 도 6의 변형 예를 도시한 단면도이다.
도 4에서 가로 방향을 "축 방향"이라 하고, 세로 방향을 "반경 방향"이라 한다.
본 발명에 따른 구름 베어링용 카트리지 씰(100)은 구름 베어링의 내륜과 외륜 사이에 형성된 개구부에 구비된다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지 씰(100)은 환형으로 구비된다. 상기 카트리지 씰(100)은 외륜에 결합되는 제1 부재(110)와, 내륜에 결합되는 제2 부재(120)와, 씰부재(130)로 이루어진다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 부재(110)는 외륜결합부(111)와, 경사부와, 제1 연장부(113)로 이루어진다.
상기 외륜결합부(111)는 원통형으로 구비된다. 상기 외륜결합부(111)는 외륜의 내경면에 삽입되어 결합된다.
상기 경사부는 상기 외륜결합부(111)의 축 방향 내측 단부에서 반경 방향 및 축 방향 내향하도록 경사지게 연장 형성된다. 상기 경사부는 외륜에 결합 시 제1 부재의 변형을 억제하여 '변형억제수단'이라고 칭한다. 상기 변형억제수단인 경사부는 제1 경사부(115a)와 제2 경사부(115b)로 이루어진다.
상기 제1 경사부(115a)는 원주 방향으로 연장되어 원호형으로 형성된다. 상기 제1 경사부(115a)는 원주 방향으로 이격되어 복수로 구비된다.
상기 제2 경사부(115b)는 원주 방향으로 연장되어 원호형으로 형성된다. 상기 제2 경사부(115b)의 원주 방향 길이는 상기 제1 경사부(115a)의 원주 방향 길이보다 짧게 형성된다. 상기 제2 경사부(115b)의 원주 방향 길이는 상기 제1 경사부(115a)의 원주 방향 길이보다 길거나 같게 형성될 수도 있다.
상기 제1 경사부(115a)와 제2 경사부(115b)는 서로 경사 각도와 경사부의 길이가 다르게 형성된다.
상기 제1 경사부(115a)와 외륜결합부(111) 사이에 형성된 내각은 제2 경사부(115b)와 외륜결합부(111) 사이에 형성된 내각보다 크게 형성되며, 상기 제1 경사부(115a)의 길이는 제2 경사부(115b)의 길이보다 짧게 형성된다.
상기 제2 경사부(115b)는 상기 제1 경사부(115a) 사이에 구비되어 원주 방향으로 이격되어 복수로 구비된다. 제1 경사부(115a)와 제2 경사부(115b)는 교대로 구비된다. 상기 제2 경사부(115b)는 상기 제1 경사부(115a)의 원주 방향 양측에 구비되며, 상기 제1 경사부(115a)는 상기 제2경사부(115b)의 원주 방향 양측에 구비된다.
상기 제1 경사부(115a)와 제2 경사부(115b)는 구름 베어링용 카트리지 씰(100)의 중심을 지나는 선의 일측이 제1 경사부(115a)의 중심을 지나는 경우 선의 타측은 제2 경사부(115b)의 중심을 지나는 위치가 되도록 교대로 구비된다.
상기 구름 베어링용 카트리지 씰(100)의 중심에 대하여 제1 경사부(115a)는 제2 경사부(115b)와 마주하는 형태로 형성된다. 상기 제1 경사부(115a)와 제2 경사부(115b)가 마주하는 형태로 형성됨으로써, 상기 제1 경사부(115a)와 제1 경사부(115a)가 마주하고 제2 경사부(115b)와 제2 경사부(115b)가 마주하는 형태로 형성되는 경우에 비하여 외륜에 조립될 때 제1 부재(110)의 변형량(즉, 제1 연장부(113)의 변형량)이 훨씬 감소하였다.
상기 제1 연장부(113)는 상기 경사부의 내측 단부에서 반경 방향 내향 연장 형성된다. 상기 제1 경사부(115a)가 형성된 위치에서의 제1 연장부(113)의 길이는 상기 제2 경사부(115b)가 형성된 위치에서의 길이보다 길게 형성된다. 상기 제1 연장부(113)는 반경 방향 내측 단부에 단턱을 형성하며 제2 부재(120)의 연장부(123) 쪽으로 근접하여 내측연장부(117)가 더 구비될 수 있다.
상기 제2 부재(120)는 환형으로 구비된다. 상기 제2 부재(120)는 내륜의 외경면에 삽입되어 결합된다. 상기 제2 부재(120)는 내륜결합부(121)와 제2 연장부(123)로 이루어진다.
상기 내륜결합부(121)는 원통형으로 구비된다. 상기 내륜결합부(121)는 상기 외륜결합부(111)로부터 반경 방향 내향 이격되며 외륜결합부(111)와 마주하여 구비된다.
상기 제2 연장부(123)는 상기 내륜결합부(121)의 축 방향 외측 단부에서 반경 방향 외향 연장되어 구비된다. 상기 제2 연장부(123)는 상기 제1 연장부(113)로부터 축 방향 외향 이격되며 제1 연장부(113)와 마주하여 구비된다.
상기 씰부재(130)는 상기 제1 부재(110)에 결합되어 구비된다. 상기 씰부재(130)는 고무 재질로 이루어진다. 상기 씰부재(130)는 상기 제1 부재(110)의 축 방향 내면의 일부와 축 방향 외면을 감싸도록 구비된다. 상기 씰부재(130)는 외측씰부(133)와, 내측씰부(131)와, 씰립(135)으로 이루어진다.
상기 외측씰부(133)는 상기 제1 부재(110)의 축 방향 내면에 결합되어 구비된다. 상기 외측씰부(133)는 상기 제1 경사부(115a)와 내측연장부(117)의 축 방향 내면을 감싸도록 구비된다.
상기 내측씰부(131)는 상기 제1 부재(110)의 축 방향 외면에 결합되어 구비된다. 상기 내측씰부(131)는 상기 제1 연장부(113)의 내측 단부에서 상기 외측씰부(133)와 결합되어 일체로 구비된다.
상기 씰립(135)은 상기 내측씰부(131) 및 외측씰부(133)와 일체로 구비된다. 상기 씰립(135)은 상기 제2 부재(120)를 향하여 돌출되어 복수로 구비된다. 상기 씰립(135)은 반경 방향으로 이격되어 구비된다. 상기 복수의 씰립(135) 중 하나 이상은 상기 제2 부재(120)에 접하여 구비된다.
상기 씰부재(130)는 제2 부재(120)에 결합되어 구비될 수도 있다. 상기 씰립(135)이 제2 부재(120)에 결합된 경우, 씰립(135)은 상기 제1 부재(110)에 접촉된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 부재(110)에는 제1 부재통공(111a)이 형성될 수도 있다. 상기 제1 부재통공(111a)은 상기 제1 부재(110)의 제2 경사부(115b)가 형성된 위치에 관통되어 형성된다. 상기 제1 부재통공(111a)은 제2 경사부(115b)와 외륜결합부(111)의 일부가 제거되어 형성된다. 상기 제1 부재통공(111a)은 제1 경사부(115a) 사이에서 원주 방향으로 연장되어 양측이 제1 경사부(115a)에 접하는 크기로 형성될 수 있다.
상기 제1 부재통공(111a)에서 상기 씰부재(130)는 외측씰부(133)와 내측씰부(131)가 제1 부재통공(111a)을 통하여 결합되어 일체로 형성된다.
본 발명에 따른 구름 베어링용 카트리지 씰(100)은 베어링에 조립시 베어링 외륜 및 내륜과의 간섭에 의한 변형이 억제되어 조립에 의한 씰립(135)과 제2 부재(120)와의 간섭량이나 틈새 변화가 방지된다.
지금까지 본 발명에 따른 구름 베어링용 카트리지 씰은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 구름 베어링용 카트리지 씰
110 : 제1 부재 111 : 외륜결합부
113 : 제1 연장부 115a : 제1 경사부
115b : 제2 경사부 117 : 내측연장부
120 : 제2 부재 121 : 내륜결합부
123 : 제2 연장부 130 : 씰부재
131 : 내측씰부 133 : 외측씰부
135 : 씰립

Claims (7)

  1. 구름 베어링의 내륜과 외륜 사이에 형성된 개구부에 구비되는 구름 베어링용 카트리지 씰(100)로서;
    외륜에 결합되는 제1 부재(110)와, 내륜에 결합되는 제2 부재(120)와, 상기 제1 부재(110)에 결합되어 제2 부재(120)에 접촉되는 하나 이상의 씰립(135)을 가지는 씰부재(130)로 이루어지며;
    상기 제1 부재(110)에는 외륜에 결합 시 제1 부재(110)의 변형을 억제하는 변형억제수단이 구비되며;
    상기 제1 부재(110)는 외륜의 내경면에 삽입되어 결합되는 원통형의 외륜결합부(111)와, 상기 외륜결합부(111)의 내측 단부에서 반경 방향 및 축 방향 내향하도록 경사지게 연장된 경사부와, 상기 경사부의 내측 단부에서 반경 방향 내향 연장된 제1 연장부(113)로 이루어지며;
    상기 경사부는 경사 각도와 경사부의 길이를 달리하는 제1 경사부(115a)와 제2 경사부(115b)를 구비하며, 상기 제1 경사부(115a)의 원주 방향 양측에 제2 경사부(115b)가 구비되어 제1 경사부(115a)와 제2 경사부(115b)가 교대로 형성되며, 상기 변형억제수단은 제1 경사부(115a)와 제2 경사부(115b)에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 카트리지 씰.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 제2 부재(120)는 내륜의 외경면이 삽입되어 내륜에 결합되며 상기 외륜결합부(111)로부터 반경 방향 내향 이격되며 외륜결합부(111)와 마주하는 원통형의 내륜결합부(121)와, 상기 내륜결합부(121)의 축 방향 외측 단부에서 반경 방향 외향 연장되어 상기 제1 연장부(113)로부터 축 방향 외향 이격되며 제1 연장부(113)와 마주하는 제2 연장부(123)로 이루어지며;
    상기 씰부재(130)는 제1 부재(110)의 축 방향 내면에 결합되는 외측씰부(133)와, 제1 부재(110)의 축 방향 외면에 결합되며 제1 연장부(113)의 내측 단부에서 상기 외측씰부(133)와 결합되어 일체로 되는 내측씰부(131)와, 상기 내측씰부(131) 및 외측씰부(133)와 일체로 되며 제2 부재(120)를 향하여 돌출되어 복수로 구비되며 하나 이상은 단부가 제2 부재(120)와 접하는 씰립(135)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 카트리지 씰.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 제1 경사부(115a)와 외륜결합부(111) 사이에 형성된 내각은 제2 경사부(115b)와 외륜결합부(111) 사이에 형성된 내각보다 크며, 상기 제1 경사부(115a)의 길이는 제2 경사부(115b)의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 카트리지 씰.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 제1 연장부(113)는 반경 방향 내측 단부에 단턱을 형성하며 제2 연장부(123) 쪽으로 근접하여 구비된 내측연장부(117)를 가지는 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 카트리지 씰.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제1 경사부(115a)와 제2 경사부(115b)는 원주 방향으로 연장되어 원호형으로 형성되고, 상기 제2 경사부(115b)가 형성된 위치에는 제1 부재통공(111a)이 관통 형성되며, 상기 외측씰부(133)와 내측씰부(131)는 제1 부재통공(111a)을 통하여 결합되어 일체로 형성되며;
    상기 제1 부재통공(111a)은 제2 경사부(115b)와 외륜결합부(111)의 일부가 제거되어 형성되어, 상기 변형억제수단은 제1 경사부(115a)와 상기 제1 부재통공(111a)이 형성된 나머지 제2 경사부(115b)에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링용 카트리지 씰.
  7. 삭제
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