KR102552436B1 - Lubricating oil circulation structure of high-speed bearings - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 고속 베어링의 윤활유 순환 구조를 제공한다. 고속 베어링의 윤활유 순환 구조는 차량에 장착된 모터의 샤프트와 접촉하는 내륜, 윤활유를 배출하는 배출홀이 정의되는 외륜, 상기 내륜과 상기 외륜 사이에 배치되는 복수개의 볼들, 상기 볼들을 지지하는 케이지 및 상기 외륜과 연결되어 상기 내륜과 상기 외륜이 정의하는 내부 공간을 밀폐하고, 상기 외륜의 회전축이 연장되는 방향을 기준으로 구분된 상기 외륜의 일측 및 타측 각각에 제공되는 2개의 실링들을 포함하고, 상기 내륜에서 상기 외륜을 향하는 방향으로 상기 외륜의 일측은 상기 타측 보다 너비가 작고, 상기 외륜의 일측에 연결된 상기 실링과 상기 내륜 사이의 공간은 윤활유가 유입되는 유입구이다.Provided is a lubricating oil circulation structure of a high-speed bearing according to an embodiment of the present invention. The lubricating oil circulation structure of the high-speed bearing is an inner ring in contact with the shaft of a motor mounted on a vehicle, an outer ring defining a discharge hole for discharging the lubricating oil, a plurality of balls disposed between the inner ring and the outer ring, a cage supporting the balls, and It is connected to the outer ring to seal the inner space defined by the inner ring and the outer ring, and includes two seals provided on one side and the other side of the outer ring, respectively, divided based on the direction in which the rotation axis of the outer ring extends, In a direction from the inner ring to the outer ring, one side of the outer ring has a smaller width than the other side, and a space between the sealing ring connected to one side of the outer ring and the inner ring is an inlet through which lubricating oil flows.
Description
본 발명은 고속 베어링의 윤활에 사용된 윤활유의 냉각 및 이물질 제거를 수행할 수 있는 고속 베어링의 윤활유 순환 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a lubricating oil circulation structure of a high-speed bearing capable of cooling the lubricating oil used for lubricating the high-speed bearing and removing foreign substances.
볼베어링은 고속으로 회전하는 모터, 스핀들 및 터빈 등에 적용되는 것으로, 기계의 여러 부분들이 회전하면서 서로 지나칠 때 일어나는 마찰에 의한 에너지 손실을 줄이기 위한 역할을 수행한다. 일반적으로, 볼베어링은 내륜, 외륜, 내륜과 외륜 사이에 배치되는 케이지 및 케이지의 포켓에 삽입되는 볼로 구성될 수 있다. 볼베어링에서 볼은 적용되는 기계의 회전에 의해 지속적으로 마찰을 받으므로, 볼베어링에는 윤활유가 적용되게 된다. 윤활유가 볼베어링에 공급되는 경우, 볼의 주위에 차단벽과 유사한 구조를 배치하여 윤활유를 저장한다. 이러한 구조에 의해, 윤활유가 볼의 표면에 확실하게 부착되도록 할 수 있고, 다른 한편으로는 윤활유가 고속 운전 상태에서 볼베어링 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다.Ball bearings are applied to motors, spindles, and turbines that rotate at high speed, and serve to reduce energy loss due to friction that occurs when various parts of a machine pass each other while rotating. In general, a ball bearing may be composed of an inner ring, an outer ring, a cage disposed between the inner ring and the outer ring, and balls inserted into a pocket of the cage. In a ball bearing, the ball is continuously subjected to friction by the rotation of the machine to which it is applied, so the ball bearing is applied with lubricating oil. When lubricating oil is supplied to the ball bearing, a structure similar to a blocking wall is arranged around the ball to store the lubricating oil. With this structure, it is possible to ensure that the lubricating oil adheres to the surface of the ball, and on the other hand, it is possible to prevent the lubricating oil from being discharged to the outside of the ball bearing in a high-speed running state.
다만, 베어링이 고속 회전하는 경우, 금속 재질의 강구, 케이지, 내륜 및 외륜에서 이물질이 발생될 수 있다. 이물질은 금속 재질로 베어링뿐만 아니라 모터의 고장을 유발할 수 있다. 또한, 베어링의 고속 회전에 의해 베어링 내부의 윤활유의 온도가 과도하게 상승되어 윤활유의 윤활 성능이 떨어지는 문제점이 발생된다. 따라서, 모터를 냉각시키기 위한 오일과 베어링을 냉각시키고 윤활하기 위한 오일이 구분될 필요성이 있고, 베어링 내부에 공급된 윤활유의 온도 제어 및 윤활유에 포함된 이물질의 제거의 필요성이 대두되었다.However, when the bearing rotates at a high speed, foreign substances may be generated in the steel ball, cage, inner ring, and outer ring made of metal. Foreign matter is a metal material and can cause failure of the bearing as well as the motor. In addition, the temperature of the lubricating oil inside the bearing is excessively increased due to the high-speed rotation of the bearing, causing a problem in that the lubricating performance of the lubricating oil is deteriorated. Therefore, there is a need to distinguish between oil for cooling the motor and oil for cooling and lubricating the bearing, and the need for controlling the temperature of the lubricating oil supplied to the bearing and removing foreign substances contained in the lubricating oil has emerged.
본 발명의 기술적 과제는 고속 베어링의 윤활에 사용된 윤활유의 냉각 및 윤활유에 포함된 이물질의 제거를 수행할 수 있는 고속 베어링의 윤활유 순환 구조를 제공하는 것이다.A technical problem of the present invention is to provide a lubricating oil circulation structure for a high-speed bearing capable of cooling the lubricating oil used for lubricating the high-speed bearing and removing foreign substances contained in the lubricating oil.
본 발명의 실시예에 따른 고속 베어링의 윤활유 순환 구조를 제공한다. 고속 베어링의 윤활유 순환 구조는 차량에 장착된 모터의 샤프트와 접촉하는 내륜, 윤활유를 배출하는 배출홀이 정의되는 외륜, 상기 내륜과 상기 외륜 사이에 배치되는 복수개의 볼들, 상기 볼들을 지지하는 케이지 및 상기 외륜과 연결되어 상기 내륜과 상기 외륜이 정의하는 내부 공간을 밀폐하고, 상기 외륜의 회전축이 연장되는 방향을 기준으로 구분된 상기 외륜의 일측 및 타측 각각에 제공되는 2개의 실링들을 포함하고, 상기 내륜에서 상기 외륜을 향하는 방향으로 상기 외륜의 일측은 상기 타측 보다 너비가 작고, 상기 외륜의 일측에 연결된 상기 실링과 상기 내륜 사이의 공간은 윤활유가 유입되는 유입구이다.Provided is a lubricating oil circulation structure of a high-speed bearing according to an embodiment of the present invention. The lubricating oil circulation structure of the high-speed bearing is an inner ring in contact with the shaft of a motor mounted on a vehicle, an outer ring defining a discharge hole for discharging the lubricating oil, a plurality of balls disposed between the inner ring and the outer ring, a cage supporting the balls, and It is connected to the outer ring to seal the inner space defined by the inner ring and the outer ring, and includes two seals provided on one side and the other side of the outer ring, respectively, divided based on the direction in which the rotation axis of the outer ring extends, In a direction from the inner ring to the outer ring, one side of the outer ring has a smaller width than the other side, and a space between the sealing ring connected to one side of the outer ring and the inner ring is an inlet through which lubricating oil flows.
일 예에 의하여, 상기 실링은 상기 외륜의 일측에 연결된 제1 실링 및 상기 외륜의 타측에 연결된 제2 실링을 포함하고, 상기 제1 실링 및 상기 제2 실링은 동일한 구조를 가진다.According to an example, the seal includes a first seal connected to one side of the outer ring and a second seal connected to the other side of the outer ring, and the first seal and the second seal have the same structure.
일 예에 의하여, 상기 배출홀은 상기 외륜의 타측에 정의되고, 상기 배출홀의 입구는 상기 볼과 상기 외륜이 만나는 접촉점을 기준으로 0도 초과 내지 20도 미만의 범위 내에 정의된다.According to one example, the discharge hole is defined on the other side of the outer ring, and the entrance of the discharge hole is defined within a range of more than 0 degrees to less than 20 degrees based on a contact point where the ball and the outer ring meet.
일 예에 의하여, 상기 볼에서 상기 외륜의 일측의 가장자리를 향할수록 상기 외륜과 상기 내륜 사이의 간격이 커진다.According to one example, the distance between the outer race and the inner race increases as the ball toward the edge of one side of the outer race.
일 예에 의하여, 상기 외륜에는 상기 볼들이 삽입되는 궤도면이 정의되고, 상기 궤도면에는 윤활유의 유동이 가능한 연결 홈이 정의되고, 상기 연결 홈은 상기 궤도면과 상기 볼들 사이에 고이는 윤활유를 상기 베어링 내에서 순환시키는 역할을 수행한다.According to an example, a raceway surface into which the balls are inserted is defined on the outer ring, a connection groove through which lubricating oil can flow is defined on the raceway surface, and the connection groove removes the lubricating oil accumulated between the raceway surface and the balls. It serves to circulate within the bearing.
일 예에 의하여, 상기 외륜의 외면 상에 상기 배출홀들이 복수개로 정의되고, 상기 유입구로 윤활유를 공급하기 위해 윤활유가 머무르는 제1 캐비티 및 상기 배출홀들로부터 배출된 윤활유가 유동되는 제2 캐비티가 제공된다.According to one example, a plurality of discharge holes are defined on the outer surface of the outer ring, and a first cavity in which lubricating oil stays and a second cavity in which lubricating oil discharged from the discharge holes flows in order to supply lubricating oil to the inlet Provided.
일 예에 의하여, 상기 배출홀들에서 배출된 윤활유가 유동되는 유로 및 상기 유로 상에 제공되는 펌프를 더 포함하고, 상기 펌프는 상기 베어링에서 윤활유를 배출시키고 상기 유입구로 윤활유를 공급시킨다.According to one example, further comprising a flow path through which the lubricating oil discharged from the discharge holes flows, and a pump provided on the flow path, wherein the pump discharges the lubricating oil from the bearing and supplies the lubricating oil to the inlet.
일 예에 의하여, 상기 유로 상에는 상기 윤활유에 포함된 이물질을 제거하기 위한 필터가 제공되고, 상기 필터는 상기 베어링과 상기 펌프 사이에 배치된다.According to one example, a filter for removing foreign substances included in the lubricating oil is provided on the flow path, and the filter is disposed between the bearing and the pump.
일 예에 의하여, 상기 유로 상에는 상기 윤활유의 냉각을 위한 냉각 구조가 제공되고, 상기 냉각 구조는 상기 베어링과 상기 펌프 사이에 배치된다.According to one example, a cooling structure for cooling the lubricating oil is provided on the flow path, and the cooling structure is disposed between the bearing and the pump.
일 예에 의하여, 상기 냉각 구조는 상기 모터를 감싸는 모터 하우징의 외면 상에 배치되는 히트싱크들을 포함한다.According to one example, the cooling structure includes heat sinks disposed on an outer surface of a motor housing surrounding the motor.
일 예에 의하여, 상기 펌프를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 차량의 속도 또는 상기 모터의 회전 속도를 고려하여 상기 펌프의 구동량 또는 구동 주기를 제어한다.According to one example, a controller for controlling the pump is included, and the controller controls the driving amount or driving cycle of the pump in consideration of the speed of the vehicle or the rotational speed of the motor.
일 예에 의하여, 상기 펌프를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 유로에는 윤활유의 온도를 측정하는 온도 센서가 제공되고, 상기 제어기는 윤활유의 온도에 따라 상기 펌프의 구동량 또는 구동 주기를 제어한다.According to one example, a controller for controlling the pump is provided, a temperature sensor for measuring the temperature of the lubricating oil is provided in the passage, and the controller controls the driving amount or driving cycle of the pump according to the temperature of the lubricating oil.
본 발명의 실시예에 따르면, 고속 베어링의 윤활유 순환 구조는 베어링 내부에 주입되는 윤활유를 순환시켜 베어링을 냉각시키고 베어링의 파손을 방지할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the lubricating oil circulation structure of the high-speed bearing circulates the lubricating oil injected into the bearing to cool the bearing and prevent damage to the bearing.
본 발명의 실시예에 따르면, 외륜상에 정의된 궤도면과 볼들 사이에 고인 윤활유가 연결 홈에 의해 베어링 내에서 순환되어 어느 한곳에 윤활유가 집중적으로 고이는 현상이 방지되어 베어링의 내구성이 향상될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the lubricating oil collected between the raceway surface defined on the outer ring and the balls is circulated within the bearing by the connecting groove, preventing the intensive accumulation of lubricating oil in one place, thereby improving the durability of the bearing. .
본 발명의 실시예에 따르면, 고속 베어링의 윤활유 순환 구조는 베어링이 적용된 차량의 속도 및 모터의 회전 속도에 따라 베어링의 냉각 성능 및 이물질 제거 성능을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the lubricating oil circulation structure of the high-speed bearing can improve cooling performance and foreign matter removal performance of the bearing according to the speed of the vehicle and the rotational speed of the motor to which the bearing is applied.
본 발명의 실시예에 따르면, 모터의 샤프트와 함께 회전되는 내륜은 샤프트가 연장되는 방향으로 대칭 구조를 가지되 샤프트와 함께 회전되지 않는 외륜은 샤프트가 연장되는 방향으로 비대칭 구조로 제작하여 베어링 내부로 윤활유가 원활히 공급되고 윤활유가 베어링 외부로 배출되지 않는 구조가 구현될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the inner ring rotating together with the shaft of the motor has a symmetric structure in the direction in which the shaft extends, while the outer ring which does not rotate with the shaft has an asymmetric structure in the direction in which the shaft extends, and A structure in which the lubricating oil is smoothly supplied and the lubricating oil is not discharged to the outside of the bearing may be implemented.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 베어링의 윤활유 순환 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 베어링의 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 베어링의 일부를 절단 후 제거한 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 베어링의 일부를 확대한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 외륜의 궤도면을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 베어링의 윤활유 순환 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고속 베어링의 윤활유 순환 구조를 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a lubricating oil circulation structure of a high-speed bearing according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a cross section of a bearing according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a state in which a part of a bearing according to an embodiment of the present invention is cut and then removed.
4 is an enlarged view of a part of a bearing according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a raceway surface of an outer ring according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a lubricating oil circulation structure of a high-speed bearing according to another embodiment of the present invention.
7 is a view showing a lubricating oil circulation structure of a high-speed bearing according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only this embodiment makes the disclosure of the present invention complete, and the common knowledge in the technical field to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.
또한, 본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In addition, in this specification, the names of the components are classified as first, second, etc., in order to classify them based on the relationship in which the names of the components are the same, and the order is not necessarily limited in the following description.
상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the foregoing is intended to illustrate and describe preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications are possible within the scope of the concept of the invention disclosed in this specification, within the scope equivalent to the described disclosure, and/or within the scope of skill or knowledge in the art. The described embodiment describes the best state for implementing the technical spirit of the present invention, and various changes required in specific application fields and uses of the present invention are also possible. Therefore, the above detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed to cover other embodiments as well.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링의 윤활유 순환 구조를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a lubricating oil circulation structure of a bearing according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 고속 베어링의 윤활유 순환 구조(1)는 베어링(100), 펌프(200) 및 제어기(500)를 통해 구현될 수 있다. 고속 베어링의 윤활유 순환 구조(1)는 친환경 차량에 적용될 수 있다. 친환경 차량은 전기차(Electric Vehicle: EV), 연료전지차(Fuel Cell Electric Vehicle: FCEV), 하이브리드/플러그인 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV/PHEV) 또는 마일드 하이브리드 자동차(Mild Hybrid Electric Vehicle, MHEV) 등을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a lubricating
베어링(100)은 친환경 차량에 탑재된 모터(10)가 적용된 차량에 적용될 수 있다. 모터(10)는 모터 하우징(20) 내에 설치되는 고정자(미도시), 고정자(미도시)에 인가되는 전기적 신호에 따른 자기력으로 회전하는 회전자(미도시) 및 회전자(미도시)에 의해 회전되는 샤프트(50)를 포함할 수 있다. 베어링(100)은 모터(10)의 샤프트(50) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 베어링(100)은 볼 베어링일 수 있다. 베어링(100)은 모터(10)에 의해 회전되는 샤프트(50)의 마찰력 저감을 위해 설치될 수 있다. 고속으로 회전하는 모터(10)에 적용되는 베어링(100) 역시 고속으로 회전되는바, 베어링(100) 자체의 성능 및 베어링(100) 내에 제공되는 윤활유의 성능이 중요할 수 있다. 베어링(100)은 모터 하우징(20) 내에 복수개로 배치될 수 있다. 상술한 예와 달리, 베어링(100)은 차량에 적용되는 변속기(미도시)에 적용될 수도 있다. The
베어링(100) 내에 주입되는 윤활유는 유로(80)를 통해 순환될 수 있다. 일반적으로, 베어링(100) 내에 주입된 윤활유는 모터 하우징(20) 내에서 순환되나, 고속으로 회전되는 모터(10)에 적용되는 베어링(100)에서 발생되는 이물질 및 윤활유의 과도한 온도 상승은 모터(10)의 성능에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 베어링(100)의 윤활 및 냉각을 수행하는 윤활유는 모터(10)의 윤활 및 냉각을 수행하는 윤활유와 별도로 베어링(100)에 적용될 수 있다. The lubricating oil injected into the
일 예로, 유로(80)는 모터 하우징(20)의 외면 상에 배치된 구조일 수 있다. 다른 예로, 유로(80)는 모터 하우징(20)과 접촉하지 않고 별도의 구조로 제공될 수 있다. 유로(80)는 모터(10)에 적용된 복수의 베어링들(100)로부터 배출된 윤활유를 순환시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의 상 하나의 베어링(100)에서 배출된 윤활유의 순환 구조를 설명한다.For example, the
베어링(100)에서 배출된 윤활유는 펌프(200)의 동작에 의해 유로(80)를 따라 순환될 수 있다. 펌프(200)는 윤활유를 베어링(100)에서 인출하거나 베어링(100)으로 공급하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 펌프(200)는 일정한 구동 주기에 따라 구동되어 윤활유를 순환시킬 수 있다. 또는, 펌프(200)는 차량에 대한 정보 및 윤활유의 온도 등 다양한 파라미터에 기초하여 구동되는 시기, 구동량 및 구동 속도가 제어될 수 있다. 윤활유는 펌프(200)의 동작에 의해 유로(80)를 따라 순환되면서 냉각될 수 있다. 냉각된 윤활유는 다시 베어링(100) 내로 주입되어 베어링(100)의 성능 향상에 도움을 줄 수 있다.The lubricating oil discharged from the bearing 100 may be circulated along the
제어기(500)는 윤활유를 순환시키는 펌프(200)를 제어할 수 있다. 일 예로, 제어기(500)는 모터(10)의 동작을 제어하는 MCU(Motor Control Unit)일 수 있으나, 별도의 컨트롤러일 수 있다. 제어기(500)는 펌프(200)의 구동량 또는 구동 주기를 제어할 수 있다. The
일 예로, 제어기(500)는 차량 속도 및 모터(10)의 회전 속도에 대한 정보에 기초하여 펌프(200)의 구동량 또는 구동 주기를 제어할 수 있다. 차량 속도 및 모터(10)의 회전 속도에 대한 정보는 차량에 탑재된 속도 센서(미도시)를 통해 획득될 수 있다. 차량 속도 및 모터(10)의 회전 속도가 커질수록 베어링(100)의 회전 속도가 커지고, 베어링(100)의 회전 속도가 커질수록 윤활유의 온도 및 베어링(100) 내에서 발생되는 이물질의 양이 증가될 수 있다. 따라서, 차량 속도 및 모터(10)의 회전 속도가 커질수록, 제어기(500)는 펌프(200)의 구동량을 증가시키거나 구동 주기를 짧게 설정하여 펌프(200)를 제어할 수 있다. 펌프(200)의 구동량을 증가되거나 구동 주기가 짧아지면, 베어링(100)을 냉각시키는 윤활유의 온도를 낮출 수 있고, 베어링(100)에서 발생되는 이물질을 제거하는 주기가 짧아질 수 있다.For example, the
본 발명의 실시예에 따르면, 고속 베어링의 윤활유 순환 구조(1)는 베어링(100) 내부에 주입되는 윤활유를 순환시켜 베어링(100)을 냉각시키고 베어링(100)의 파손을 방지할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the lubricating
본 발명의 실시예에 따르면, 고속 베어링의 윤활유 순환 구조(1)는 베어링(100)이 적용된 차량의 속도 및 모터(10)의 회전 속도에 따라 베어링(100)의 냉각 성능 및 이물질 제거 성능을 향상시킬 수 있다. 베어링(100)의 내구성 및 성능 향상에 의해, 모터(10)의 효율 상승이 가능할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the lubricating
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 베어링의 단면을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 베어링의 일부를 절단 후 제거한 상태를 보여주는 도면이다.2 is a view showing a cross section of a bearing according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view showing a state in which a part of the bearing according to an embodiment of the present invention is cut and then removed.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 베어링(100)은 내륜(110), 외륜(130), 볼(150), 케이지(170) 및 실링(190a, 190b)을 포함할 수 있다. 1 to 3 , the
내륜(110)은 링 형태로, 모터(10)의 샤프트(50)와 접촉할 수 있다. 내륜(110)은 샤프트(50)와 함께 회전되는 구성으로, 샤프트(50)가 연장되는 방향과 수직되는 방향을 기준으로 좌우가 대칭적으로 이루어질 수 있다. 내륜(110)의 내면에는 복수개의 볼들(150)이 배치되는 공간인 제1 궤도면(111)이 정의될 수 있다. 제1 궤도면(111)은 볼들(150)이 삽입될 수 있도록 오목한 공간을 정의하는 면을 의미할 수 있다. 제1 궤도면(111)은 볼들(150)과 동일한 수로 정의될 수 있다. The
외륜(130)은 링 형태로, 내륜(100)의 외각에 배치될 수 있다. 내륜(110)과 외륜(130) 사이에 복수개의 볼들(150)이 배치될 수 있다. 외륜(130)의 내면에는 복수개의 볼들(150)이 배치되는 공간인 제2 궤도면(131)이 정의될 수 있다. 제2 궤도면(131)은 볼들(150)이 삽입될 수 있도록 오목한 공간을 정의하는 면을 의미할 수 있다. 제2 궤도면(131)은 볼들(150)과 동일한 수로 정의될 수 있다. 외륜(130)에는 베어링(100) 내부에 주입된 윤활유를 배출하기 위한 배출홀(135)이 정의될 수 있다. 배출홀(135)은 내륜(110)에서 외륜(130)을 향하는 방향을 기준으로 예각을 각도로 외륜(130)을 관통할 수 있다. 다시 말해, 배출홀(135)은 외륜(130)의 외면을 향할수록 볼(150)의 중심에서 멀어지도록 또는 외륜(130)의 가장자리를 향하도록 형성될 수 있다. 배출홀(135)을 통해 볼들(150)과 제2 궤도면(131) 사이에 고인 윤활유가 베어링(100) 외부로 배출될 수 있다.The
케이지(170)는 볼들(150)의 위치가 가이드 될 수 있다. 케이지(170)는 볼들(150)의 외면의 전체 또는 일부를 감싸도록 내륜(110)와 외륜(130) 사이에 배치될 수 있다. 케이지(170)와 볼(150) 사이에는 윤활유가 흐르는 공간이 존재하여 볼(150)의 윤활 성능이 향상될 수 있다.The position of the
외륜(130)은 일측과 타측으로 구분될 수 있다. 외륜(130)의 일측과 타측은 외륜(130)의 회전축이 연장되는 방향을 기준으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 외륜(130)의 회전축이 연장되는 방향을 기준으로 볼(130)의 중심을 기준으로 일측과 타측이 구분될 수 있다. 내륜(110)에서 외륜(130)을 향하는 방향으로 외륜(130)의 일측은 타측 보다 너비가 작을 수 있다. 다시 말해, 외륜(130)은 볼(150)의 중심을 기준으로 일측과 타측이 서로 비대칭일 수 있다. 따라서, 볼(150)에서 외륜(130)의 일측의 가장자리를 향할수록 외륜(130)과 내륜(110) 사이의 간격이 커질 수 있다. 외륜(130)의 타측에 배출홀(135)이 정의될 수 있다.The
실링(190a, 190b)은 외륜(130)의 일측 및 타측 각각에 제공될 수 있다. 실링(190a, 190b)은 외륜(130)의 일측 및 타측 각각에 형성된 홈에 삽입되어 고정될 수 있다. 실링(190a, 190b)은 베어링(100) 내부로 주입된 윤활유가 내륜(110)과 외륜(130) 사이의 공간을 통해 베어링(100) 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 실링(190a, 190b)은 내륜(110)과 외륜(130)이 정의하는 내부 공간을 밀폐할 수 있다. 실링(190a, 190b)은 외륜(130)의 일측에 연결되는 제1 실링(190a) 및 외륜(130)의 타측에 연결되는 제2 실링(190b)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 실링(190a)과 제2 실링(190b)은 동일한 구조를 가질 수 있다. 제2 실링(190b)은 내륜(110)과 접촉하여 윤활유가 베어링(100) 외부로 배출되는 것을 막을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 모터(10)의 샤프트(50)와 함께 회전되는 내륜(110)은 샤프트(50)가 연장되는 방향으로 대칭 구조를 가지되 샤프트(50)와 함께 회전되지 않는 외륜(130)은 샤프트(50)가 연장되는 방향으로 비대칭 구조로 제작될 수 있다. 따라서, 베어링(100)의 회전 성능에 영향을 주지 않으면서, 베어링(100) 내부로 윤활유가 원활히 공급되고 윤활유가 베어링(100) 외부로 배출되지 않는 구조가 구현될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 베어링의 일부를 확대한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 외륜의 궤도면을 나타내는 도면이다. 설명의 간략을 위해 중복되는 내용의 기재는 생략한다.4 is an enlarged view of a part of a bearing according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view showing a raceway surface of an outer ring according to an embodiment of the present invention. For brevity of description, description of overlapping contents is omitted.
도 4 및 도 5를 참조하면, 외륜(130)은 볼(150)의 중심(C)을 기준으로 좌측과 우측이 비대칭적 구조를 가질 수 있다. 다시 말해, 외륜(130)의 일측(130a)과 타측(130b)은 서로 비대칭적 구조를 가질 수 있다.Referring to FIGS. 4 and 5 , the
외륜(130)의 비대칭적 구조로 인해, 제2 실링(190b)은 내륜(110)과 접촉할 수 있으나 제1 실링(190a)은 내륜(110)과 접촉하지 않을 수 있다. 볼(150)을 기준으로 외륜(130)의 일측(130a)의 가장자리에서 내륜(110)과 외륜(130) 사이의 제1 간격(h1)은 볼(150)을 기준으로 외륜(130)의 타측(130b)의 가장자리에서 내륜(110)과 외륜(130) 사이의 제2 간격(h2)보다 클 수 있다. 외륜(130)의 일측에 연결된 제1 실링(190a)과 내륜(110) 사이의 공간은 윤활유가 유입되는 유입구(105)로 정의될 수 있다. 유입구(105)를 통해 베어링(100) 내부로 윤활유가 주입될 수 있다.Due to the asymmetrical structure of the
배출홀(135)은 외륜(130)의 타측(130b)에 정의될 수 있다. 배출홀(135)은 제2 궤도면(131)의 수와 동일한 수로 외륜(130)에 형성될 수 있다. 볼(150)은 외륜(130)의 제2 궤도면(131)과 접촉할 수 있고, 볼(150)과 외륜(130)의 제2 궤도면(131)이 접하는 곳은 접촉점(P1)으로 정의될 수 있다. 배출홀(135)은 외륜(130)을 관통하도록 정의될 수 있고, 배출홀(135)의 입구는 외륜(130)의 제2 궤도면(131)에 정의될 수 있고, 배출홀(135)의 출구는 외륜(130)의 외면에 정의될 수 있다. 배출홀(135)의 입구는 볼(150)과 외륜(130)이 만나는 접촉점(P1)을 기준으로 기설정된 각도(α) 범위 내에 정의될 수 있다. 예를 들어, 기설정된 각도(α) 범위는 볼(150)의 중심(C)을 기준으로 설정될 수 있고, 기설정된 각도(α) 범위는 0도 초과 내지 20도 미만일 수 있다. 접촉점(P1)의 위치는 배출홀(135)의 입구와 중첩되지 않을 수 있다. 배출홀(135)의 입구가 접촉점(P1)과 근접하게 정의됨에 따라, 볼(150)과 외륜(130) 사이에 고인 윤활유는 베어링(100) 외부로 배출될 수 있다.The
외륜(130)에 정의된 제2 궤도면(131)에는 연결 홈(133)이 정의될 수 있다. 연결 홈(133)은 내륜(110)에서 외륜(130)을 향하는 방향으로 오목한 형태일 수 있다. 연결 홈(133)은 제2 궤도면(131)과 복수의 볼들(150) 사이에 고이는 윤활유를 순환시키는 역할을 수행할 수 있다. 복수의 볼들(150)이 외륜(130)에 정의된 제2 궤도면(131)에 접촉하게 되면 볼들(150)과 제2 궤도면(131) 사이의 미세한 공간 내에 윤활유가 고이는 문제가 발생되는데, 연결 홈(133)은 특정 볼(150)과 제2 궤도면(131) 사이에 윤활유가 고여 윤활유에 포함된 이물질이 볼(150)이나 제2 궤도면(131)에 파손을 야기하는 것을 방지할 수 있다.A
일 예로, 배출홀(135)은 연결 홈(133)과 중첩되지 않도록 형성될 수 있다. 배출홀(135)의 입구는 볼(150)과 외륜(130)이 만나는 접촉점(P1)을 기준으로 기설정된 각도(α) 범위 내에 정의되는바, 배출홀(135)과 연결 홈(133)은 중첩되지 않을 수 있다.For example, the
다른 예로, 배출홀(135)은 연결 홈(133)과 중첩되도록 형성될 수 있다. 연결 홈(133)은 윤활유가 고이거나 유동되는 통로인바, 연결 홈(133)에 배출홀(135)에 입구가 정의되면 윤활유가 배출홀(135)을 통해 용이하게 베어링(100) 외부로 배출될 수 있다. 다만, 본 예에서 배출홀(135)의 입구는 볼(150)과 외륜(130)이 만나는 접촉점(P1)을 기준으로 도 4에 도시된 것과 반대방향으로 기설정된 각도(α) 범위 내에 정의될 수 있다. 구체적으로, 배출홀(135)의 입구는 내륜(110)에서 외륜(130)을 향하는 방향과 수직하는 방향을 기준으로 가운데에 정의될 수 있다. As another example, the
볼(150)과 외륜(130)은 접촉점(P1)을 제외한 부분에서는 서로 이격되어 있는바, 외륜(130)와 볼(150) 사이에는 윤활유가 고일 수 있는 공간이 존재한다. 따라서, 볼(150)과 외륜(130) 사이에 고인 윤활유는 볼(150)의 과윤활을 초래할 수 있고, 이물질을 포함한 윤활유가 고이는 것에 따른 베어링(100) 내구성 저하가 발생될 수 있다. 이물질은 주로 금속 분말일 수 있는바, 이물질에 의해 베어링(100)을 구성하는 부품에 파손을 야기할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 외륜(130) 상에 정의된 제2 궤도면(131)과 볼들(150) 사이에 고인 윤활유가 베어링(100) 내에서 순환되어 어느 한곳에 윤활유가 집중적으로 고이는 현상이 방지되어 베어링(100)의 내구성이 향상될 수 있다.The
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 베어링의 윤활유 순환 구조를 나타내는 도면이다.6 is a view showing a lubricating oil circulation structure of a bearing according to another embodiment of the present invention.
도 1, 도 4 및 도 6을 참조하면, 베어링(100) 주변에는 유입구(105)로 윤활유를 공급하기 위해 윤활유가 머무르는 제1 캐비티(310) 및 배출홀들(135)로부터 배출된 윤활유가 유동되는 제2 캐비티(330)가 제공될 수 있다. 제1 캐비티(310)는 유입구(105)와 인접하도록 위치할 수 있고, 펌프(200)를 통해 공급된 윤활유가 베어링(100)의 유입구(105)로 흐르도록 가이드할 수 있다. 제1 캐비티(310)의 제1 캐비티 입구(315)를 통해 펌프(200)로부터 윤활유가 주입될 수 있다. 제2 캐비티(330)는 배출홀들(135)와 인접하도록 위치할 수 있고, 베어링(100)에서 배출된 윤활유가 유로(80)로 흐르도록 가이드할 수 있다. 제2 캐비티(330)의 제2 캐비티 입구(335)를 통해 윤활유가 유로(80)로 흐를 수 있다. 예를 들어, 제1 캐비티(310) 및 제2 캐비티(330)는 모터 하우징(20)의 일 구성일 수 있으나, 모터 하우징(20) 내에 배치된 별도의 구성일 수 있다. 1, 4 and 6, the lubricating oil discharged from the
유로(80) 상에는 윤활유의 냉각을 위한 냉각 구조(400) 및 윤활유의 온도를 측정하는 온도 센서(90)가 제공될 수 있다. 냉각 구조는(400)는 베어링(100)과 펌프(200) 사이에 배치될 수 있다. 온도 센서(90)는 냉각 구조는(400)와 베어링(100) 사이에 위치할 수 있으나, 그 위치는 특별히 한정되지 않을 수 있다. 일 예로, 냉각 구조는(400)는 모터(10)를 감싸는 모터 하우징(20)의 외면 상에 배치되는 히트싱크들을 포함할 수 있다. 다른 예로, 냉각 구조는(400)는 윤활유가 유동되는 유로(80)의 일부로, 유로(80)와 공기가 접촉하는 단면적이 유로(80)의 다른 부분 대비 큰 부분을 의미할 수 있다. 냉각 구조(400)는 공기와의 열교환을 통해 윤활유의 냉각을 수행할 수 있다. 다만, 냉각 구조(400)는 윤활유를 직접적으로 냉각시킬 수 있는 구조가 채용될 수 있다.A
제어기(500)는 차량의 속도, 모터(10)의 회전 속도, 윤활유의 온도 중 적어도 하나 이상을 고려하여 펌프(200)의 구동량 또는 구동 주기를 제어할 수 있다. 제어기(500)는 윤활유의 온도가 기설정 온도보다 높은 경우 펌프(200)의 구동량을 증가시키거나 구동 주기를 짧게 설정할 수 있다. 상기 기설정 온도는 설계자에 의해 변경될 수 있는 수치일 수 있다. 이를 통해, 베어링(100) 내부를 냉각 및 윤활하는 윤활유가 빠른 속도로 순환을 진행하여 베어링(100)의 냉각 및 윤활 성능이 향상될 수 있다.The
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 베어링의 윤활유 순환 구조를 나타내는 도면이다. 설명의 간략을 위해 도 6과 중복되는 내용의 기재는 생략한다.7 is a view showing a lubricating oil circulation structure of a bearing according to another embodiment of the present invention. For brevity of description, description of contents overlapping with those of FIG. 6 will be omitted.
도 1 및 도 7을 참조하면, 유로(80) 상에는 윤활유에 포함된 이물질을 제거하기 위한 필터(450)가 제공될 수 있다. 필터(450)는 베어링(100)과 펌프(200) 사이에 배치될 수 있다. 제2 캐비티(330)에 의해 배출된 윤활유는 베어링(100) 내부의 볼(150)과 케이지(170), 볼(150)과 내륜(110) 또는 볼(150)과 외륜(130) 간의 마찰에 의해 발생된 이물질을 포함할 수 있다. 필터(450)에 의해 이물질이 제거된 윤활유는 펌프(200)에 의해 제1 캐비티(310)의 제1 캐비티 입구(315)로 유동될 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 7 , a
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art can implement the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.
Claims (12)
윤활유를 배출하는 배출홀이 정의되는 외륜;
상기 내륜과 상기 외륜 사이에 배치되는 복수개의 볼들;
상기 볼들을 지지하는 케이지; 및
상기 외륜과 연결되어 상기 내륜과 상기 외륜이 정의하는 내부 공간을 밀폐하고, 상기 외륜의 회전축이 연장되는 방향을 기준으로 구분된 상기 외륜의 일측 및 타측 각각에 제공되는 2개의 실링들을 포함하고,
상기 내륜에서 상기 외륜을 향하는 방향으로 상기 외륜의 일측은 상기 타측 보다 너비가 작고,
상기 외륜의 일측에 연결된 상기 실링과 상기 내륜 사이의 공간은 윤활유가 유입되는 유입구이고,
상기 외륜에는 상기 볼들이 삽입되는 궤도면이 정의되고,
상기 궤도면에는 윤활유의 유동이 가능한 통로인 연결 홈이 정의되고,
상기 연결 홈은 상기 궤도면과 상기 볼들 사이에 고이는 윤활유를 베어링 내에서 순환시키는 역할을 수행하는,
고속 베어링의 윤활유 순환 구조.An inner ring in contact with a shaft of a motor mounted on a vehicle;
An outer ring in which a discharge hole for discharging lubricating oil is defined;
a plurality of balls disposed between the inner race and the outer race;
a cage supporting the balls; and
It is connected to the outer ring to seal the inner space defined by the inner ring and the outer ring, and includes two seals provided on one side and the other side of the outer ring, respectively, divided based on the direction in which the rotation axis of the outer ring extends,
One side of the outer ring is smaller in width than the other side in the direction from the inner ring to the outer ring,
The space between the seal connected to one side of the outer ring and the inner ring is an inlet through which lubricating oil is introduced,
A raceway surface into which the balls are inserted is defined on the outer ring,
A connection groove, which is a passage through which lubricating oil can flow, is defined on the raceway surface,
The connection groove serves to circulate the lubricating oil accumulated between the raceway surface and the balls in the bearing.
Lubricating oil circulation structure of high-speed bearing.
상기 실링은 상기 외륜의 일측에 연결된 제1 실링 및 상기 외륜의 타측에 연결된 제2 실링을 포함하고,
상기 제1 실링 및 상기 제2 실링은 동일한 구조를 가진,
고속 베어링의 윤활유 순환 구조.According to claim 1,
The seal includes a first seal connected to one side of the outer ring and a second seal connected to the other side of the outer ring,
The first seal and the second seal have the same structure,
Lubricating oil circulation structure of high-speed bearing.
상기 배출홀은 상기 외륜의 타측에 정의되고,
상기 배출홀의 입구는 상기 볼과 상기 외륜이 만나는 접촉점을 기준으로 0도 초과 내지 20도 미만의 범위 내에 정의되는,
고속 베어링의 윤활유 순환 구조.According to claim 1,
The discharge hole is defined on the other side of the outer ring,
The inlet of the discharge hole is defined within a range of greater than 0 degrees to less than 20 degrees based on the contact point where the ball and the outer ring meet.
Lubricating oil circulation structure of high-speed bearing.
상기 볼에서 상기 외륜의 일측의 가장자리를 향할수록 상기 외륜과 상기 내륜 사이의 간격이 커지는,
고속 베어링의 윤활유 순환 구조.According to claim 1,
As the ball toward the edge of one side of the outer ring, the distance between the outer ring and the inner ring increases,
Lubricating oil circulation structure of high-speed bearing.
상기 배출홀은 상기 외륜의 상기 궤도면에 정의되고,
상기 배출홀은 상기 연결 홈과 중첩되지 않도록 형성되는,
고속 베어링의 윤활유 순환 구조.According to claim 1,
The discharge hole is defined on the raceway surface of the outer ring,
The discharge hole is formed so as not to overlap with the connection groove,
Lubricating oil circulation structure of high-speed bearing.
상기 외륜의 외면 상에 상기 배출홀들이 복수개로 정의되고,
상기 유입구로 윤활유를 공급하기 위해 윤활유가 머무르는 제1 캐비티 및 상기 배출홀들로부터 배출된 윤활유가 유동되는 제2 캐비티가 제공되는,
고속 베어링의 윤활유 순환 구조.According to claim 1,
A plurality of discharge holes are defined on the outer surface of the outer ring,
In order to supply the lubricating oil to the inlet, a first cavity in which the lubricating oil stays and a second cavity in which the lubricating oil discharged from the discharge holes flows are provided.
Lubricating oil circulation structure of high-speed bearing.
상기 배출홀들에서 배출된 윤활유가 유동되는 유로 및 상기 유로 상에 제공되는 펌프를 더 포함하고,
상기 펌프는 상기 베어링에서 윤활유를 배출시키고 상기 유입구로 윤활유를 공급시키는,
고속 베어링의 윤활유 순환 구조.According to claim 1,
Further comprising a flow path through which the lubricating oil discharged from the discharge holes flows and a pump provided on the flow path,
The pump discharges lubricating oil from the bearing and supplies lubricating oil to the inlet.
Lubricating oil circulation structure of high-speed bearing.
상기 유로 상에는 상기 윤활유에 포함된 이물질을 제거하기 위한 필터가 제공되고,
상기 필터는 상기 베어링과 상기 펌프 사이에 배치되는,
고속 베어링의 윤활유 순환 구조.According to claim 7,
A filter for removing foreign substances contained in the lubricating oil is provided on the flow path,
The filter is disposed between the bearing and the pump,
Lubricating oil circulation structure of high-speed bearing.
상기 유로 상에는 상기 윤활유의 냉각을 위한 냉각 구조가 제공되고,
상기 냉각 구조는 상기 베어링과 상기 펌프 사이에 배치되는,
고속 베어링의 윤활유 순환 구조.According to claim 7,
A cooling structure for cooling the lubricating oil is provided on the flow path,
The cooling structure is disposed between the bearing and the pump,
Lubricating oil circulation structure of high-speed bearing.
상기 냉각 구조는 상기 모터를 감싸는 모터 하우징의 외면 상에 배치되는 히트싱크들을 포함하는,
고속 베어링의 윤활유 순환 구조.According to claim 9,
The cooling structure includes heat sinks disposed on an outer surface of a motor housing surrounding the motor.
Lubricating oil circulation structure of high-speed bearing.
상기 펌프를 제어하는 제어기를 포함하고,
상기 제어기는 상기 차량의 속도 또는 상기 모터의 회전 속도를 고려하여 상기 펌프의 구동량 또는 구동 주기를 제어하는,
고속 베어링의 윤활유 순환 구조.According to claim 7,
Including a controller for controlling the pump,
The controller controls the driving amount or driving cycle of the pump in consideration of the speed of the vehicle or the rotational speed of the motor.
Lubricating oil circulation structure of high-speed bearing.
상기 펌프를 제어하는 제어기를 포함하고,
상기 유로에는 윤활유의 온도를 측정하는 온도 센서가 제공되고,
상기 제어기는 윤활유의 온도에 따라 상기 펌프의 구동량 또는 구동 주기를 제어하는,
고속 베어링의 윤활유 순환 구조.According to claim 7,
Including a controller for controlling the pump,
A temperature sensor for measuring the temperature of the lubricating oil is provided in the passage,
The controller controls the driving amount or driving cycle of the pump according to the temperature of the lubricating oil.
Lubricating oil circulation structure of high-speed bearing.
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2022
- 2022-07-08 KR KR1020220084430A patent/KR102552436B1/en active IP Right Grant
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