KR102577111B1 - 롤링 베어링 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 내부 베어링 링(4), 외부 베어링 링(5), 상기 베어링 링들(4, 5) 사이에 배치된 롤링 바디(6) 및 하나 이상의 고정 요소(2)를 포함하는, 레일 차량용 롤링 베어링 유닛(1)에 관한 것이며, 이 경우 내부 베어링 링(4) 및 고정 요소(2)는 차축(7) 상에 배치되어 있으며, 고정 요소(2)는 내부 베어링 링(4)의 축 방향 단부와 차축(7) 사이에 방사 방향으로, 그리고 내부 베어링 링(4)의 전면(12, 18)에 접하는 접촉부(9, 19)와 차축(7) 사이에 방사 방향으로 배치되어 있으며, 이 경우 고정 요소(2)에는 하나 이상의 밀봉 요소(14)가 고정되어 있다.

Description

롤링 베어링 유닛
본 발명은, 청구항 1의 전제부에 따른 레일 차량용 롤링 베어링 유닛에 관한 것이다.
레일 차량용 롤링 베어링 유닛은 일반적으로 내부 베어링 링, 외부 베어링 링, 및 이들 베어링 링들 사이에 롤링 바디를 포함하며, 이 경우 롤링 베어링은 차축(wheelset axle)의 일 단부에 제공되어 있다. 차축의 전면에는, 차축의 전면을 완전히 둘러싸는 단부 캡이 배치되어 있다. 단부 캡은 롤링 베어링의 내부 베어링 링의 전면에 접한다. 내부 베어링 링의 다른 전면에도 마찬가지로 지지 링이 직접 접하면서 배치되어 있다.
하지만, 작동 중에는 차축이 높은 회전 휨을 가짐으로써, 결과적으로 내부 베어링 링과 지지 링 사이에 그리고 내부 베어링 링과 단부 캡 사이에는, 회전할 때마다 한 번 폐쇄되고 재차 개방되는 간극이 생성된다. 이 간극을 통해서, 예컨대 빗물, 물보라, 오일 등과 같은 액체가 롤링 베어링과 차축 사이의 공간으로 유입된다. 그곳에 수집된 액체는 차축의 부식을 야기할 수 있다.
WO 2006/094031호에는, 고정 클립을 갖는 롤링 베어링 유닛이 개시되어 있다. 롤링 베어링 유닛은 차축 상에 장착된다. 고정 클립은 조립 전에 그리고 조립 동안에는 지지 링을 내부 베어링 링과 연결하고, 조립 후에는 액체 배리어를 형성한다. 액체 배리어는, 고정 클립이 자신의 각각의 단부에 방사 방향 외부로 향하는 환상의 리브를 구비함으로써 형성된다.
본 발명의 과제는, 롤링 베어링 유닛을 선행 기술에 비해 개선하고 개량하는 것이다.
본 발명에 따른 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 명시된 롤링 베어링 유닛이 제안된다. 본 발명의 선택적인 바람직한 실시예들은 종속 청구항들로부터 전체적으로 또는 부분적으로 드러난다.
본 발명에 따른 롤링 베어링 유닛은 내부 베어링 링, 외부 베어링 링, 이들 베어링 링들 사이에 배치된 롤링 바디 및 하나 이상의 고정 요소를 포함하며, 이 경우 내부 베어링 링 및 고정 요소는 차축 상에 배치되어 있으며, 고정 요소는 내부 베어링 링의 축 방향 단부와 차축 사이에 방사 방향으로, 그리고 내부 베어링 링의 전면에 접하는 접촉부와 차축 사이에 방사 방향으로 배치되어 있다. 롤링 베어링 유닛은, 고정 요소에 하나 이상의 밀봉 요소가 고정되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 밀봉 요소는 밴드로서 형성될 수 있고, 링 형상을 가질 수 있다. 주변을 둘러싸는 단 하나의 밀봉 요소 대신에, 섹션에 따라 환상으로 형성된 복수의 밀봉 요소를 사용하는 것도 생각할 수 있다. 바람직하게, 밀봉 요소는 또한 고정 요소의 방사 방향 외부 면에 배치되어 있다. 밀봉 요소는 예를 들어 액체가 차축과 내부 베어링 링 사이의 공간으로 유입되는 것을 방지한다. 내부 베어링 링은 하나의 부분으로 형성될 수 있거나 복수의 부분으로 형성될 수 있다.
고정 요소는 바람직하게 링 형상으로 형성되어 있고, 양단부에 스냅 윤곽을 갖는다. 이와 같은 형상이 의미하는 바는, 예를 들어 스냅 러그(snap lug)와 같은 융기부가 외부 직경 상에서 고정 요소의 축 방향 양단부에 배치되어 있다는 것이다. 이때, 스냅 러그는 원주 방향으로 분할된 형태로 구현되어 있다. 또한, 스냅 러그가 양단부에 원주 방향으로 변위 배치되어 있는 경우도 바람직하다. 바람직한 경우는, 원주 방향으로 2개 스냅 러그들 사이의 간격이 원주 방향으로 스냅 러그 자체의 길이와 크기가 같은 경우이다.
또한, 내부 베어링 링이 고정 요소의 스냅 윤곽에 상응하는 윤곽을 갖는 경우도 바람직하다. 고정 요소의 스냅 윤곽 및 그에 상응하는 내부 베어링 링의 내부 직경에서의 윤곽에 의해, 차축 상에서의 롤링 베어링 유닛의 조립이 간단해진다.
또한, 접촉부는 고정 요소의 스냅 윤곽에 상응하는 윤곽을 갖는다. 접촉부란, 내부 베어링 링의 전면에 직접 접하는 모든 요소로서 이해된다. 이 경우, 접촉부는 예를 들어 지지 링으로도 자주 언급되는 접촉 링으로서 형성될 수 있거나 단부 캡으로서 형성될 수 있다.
스냅 윤곽에 의해서 내부 베어링 링이 접촉부와 연결된다. 다시 말하자면, 고정 요소가 오로지 지지 기능만을 갖는다. 그와 달리, 고정 요소 상에 배치된 밀봉 요소는 오로지 밀봉 기능만을 갖는다. 롤링 베어링 유닛의 경우에는 공간이 제한되어 있음에도, 본 발명에 따라 2개의 기능 요소가 설치될 수 있다.
또한, 2개의 고정 요소가 차축 상에 배치되어 있는 경우도 바람직하다. 이 경우에는, 각각 하나의 고정 요소가 내부 베어링 링의 축 방향 단부에 배치되어 있다. 이와 같은 배치 상태가 의미하는 바는, 2개의 고정 요소가 내부 베어링 링을 각각 하나의 접촉부와 연결하고, 고정 요소 상에 고정된 밀봉 요소가 내부 베어링 링과 차축 사이의 공간을 밀봉한다.
바람직하게, 고정 요소 및 밀봉 요소는 상이한 재료로 이루어진다. 고정 요소는 예를 들어 플라스틱, 특히 PA66GF25로 이루어진다. 그와 달리 밀봉 요소는 예를 들어 천연 고무로 이루어진다.
또한, 본 발명에 따라 롤링 바디들이 2열로 배치되어 있는 경우도 바람직하다. 바람직하게는, O자 형상으로 배열된 2열의 테이퍼드 롤링 베어링(tapered rolling bearing)이 사용된다. 그러나 예를 들어 실린더형 롤링 베어링 또는 진자형 롤링 베어링도 사용될 수 있다. 롤링 베어링은 압착 연결에 의해서 차축 상에 배치될 수 있다. 차축은 중실 샤프트(solid shaft) 또는 중공 샤프트로서 형성될 수 있다.
본 발명을 토대로 하는 추가의 세부 사항, 특징들, 특징 조합들 및 효과들은 본 발명의 바람직하고 예시적인 실시예들에 대한 이하의 설명 및 도면으로부터 드러난다.
도 1은 2개의 고정 요소를 갖는 롤링 베어링 유닛의 일 실시예를 단면도로 도시하고,
도 2는 밀봉 요소를 갖는 고정 요소의 일 실시예를 도시하며,
도 3은 밀봉 요소가 없는 도 2의 고정 요소를 도시하고,
도 4는 도 2의 고정 요소를 단면도로 도시하며,
도 5는 밀봉 요소를 갖는 고정 요소의 스냅 윤곽의 확대도를 도시한다.
도 1에는, 2개의 고정 요소(2)를 갖는 롤링 베어링 유닛(1)의 일 실시예가 단면도로 도시되어 있다. 도면에 도시된 롤링 베어링 유닛(1)은 하나의 롤링 베어링(3) 및 2개의 고정 요소(2)를 포함한다. 롤링 베어링(3)은 복수의 부분으로 구성된 내부 베어링 링(4), 하나의 부분으로 구성된 외부 베어링 링(5), 및 이들 2개의 베어링 링들(4, 5) 사이에 방사 방향으로 2열로 배치된 복수의 롤링 바디(6)를 구비한다. 본 실시예에서, 롤링 베어링(3)은 O자 형상으로 배열된 2열의 테이퍼드 롤링 베어링으로서 형성되어 있다.
복수의 부분으로 구성된 내부 베어링 링(4)은 차축(7)의 일 단부에 가압되어 있으며, 이 경우 차축(7)은 중실 샤프트로서 형성되어 있다. 차축(7)의 전면(8)은 단부 캡(9)에 의해서 완전히 둘러싸여 있다. 단부 캡(9)은 축 방향으로 진행하는 복수의 고정 요소(10)에 의해서, 본 실시예에서는 나사에 의해서 차축(7)과 일체로 회전하도록 고정 연결되어 있다. 롤링 베어링 유닛(1)의 방향으로 향하는 단부 캡(8)의 전면(11)이 내부 베어링 링(4)의 전면(12)에 놓여 있음으로써, 결과적으로 2개의 전면(11, 12)은 하나의 접촉 면(13)을 형성하게 된다. 접촉 면(13)과 차축(7) 사이에서 방사 방향으로는 밀봉 요소(14)를 갖는 고정 요소(2)가 배치되어 있다. 고정 요소(2)는 접촉 면(13)에 대해 중심에 정렬되어 있다.
도 2 내지 도 5에는, 고정 요소(2)의 일 실시예가 다양한 관점에서 도시되어 있으며, 이 경우 도 3에는 밀봉 요소(14)가 없는 고정 요소(2)가 구현되어 있다. 고정 요소(2)는 링 형상으로 형성되어 있고, 2개의 축 방향 단부에 스냅 윤곽(15)을 갖는다. 스냅 윤곽(15)은 복수의 융기부(16)로 이루어지며, 이 경우 융기부(16)는 고정 요소(2)의 외부 직경(DA)으로부터 출발해서 방사 방향으로 연장된다. 또한, 융기부(16)는 축 방향으로 고정 요소(2)의 폭(B)의 1/3에 걸쳐서 연장된다. 그에 따라, 스냅 윤곽(15)은 양단부에 분할되어 있다. 원주 방향으로 연속하여 배치된 2개 융기부(16)의 간격(A)은 항상 동일하고, 원주 방향으로 융기부(16)의 길이(L)에 상응한다. 고정 요소(2)의 축 방향 양단부에 있는 스냅 윤곽(15)은 서로에 대하여 길이(L)만큼 원주 방향으로 변위되어 있다. 고정 요소(2)의 외부 직경(DA) 상에서 축 방향 중심에는, 다시 말해 방사 방향 외부 면에는 밀봉 요소(14)가 원주 방향으로 배치되어 있다. 밀봉 요소(14)는, 융기부(16)에 비해 방사 방향으로 더 적게 연장되는 링 형상 밴드로서 형성되어 있다. 이와 같은 형상이 의미하는 바는, 밀봉 요소(14)가 차축(7)에 접하지 않고, 밀봉 면이 외부로 향해 있다는 것이다.
내부 베어링 링(4) 및 단부 캡(9)은 개별 내부 직경에서, 고정 요소(2)의 스냅 윤곽(15)에 상응하는 윤곽을 갖는다. 이 윤곽은 주변을 둘러싸는 그루브(17)로서 형성되어 있으며, 이 그루브 내부로 고정 요소(2)의 융기부(16)가 스냅 결합되거나 맞물린다. 이때, 밀봉 요소(14)는 접촉 면(13)에 상황에 따라 존재하는 간극을 통해서 액체가 유입되는 것을 방지한다.
내부 베어링 링(4)의 다른 전면(18)에는 지지 링(19)이 배치되어 있고, 상기 지지 링의 전면(20)이 내부 베어링 링(4)의 전면(18)에 직접 접함으로써, 결과적으로는 마찬가지로 접촉 면(21)이 생성된다. 이 경우에도 방사 방향으로 차축(7)과 접촉 면(21) 사이에는 고정 요소(2), 및 접촉 면(21)에 대해 중심에 정렬된 밀봉 요소(14)가 배치되어 있다. 이와 같은 배열을 위해, 내부 베어링 링(4)의 내부 직경에 그리고 지지 링(19)의 내부 직경에도 주변을 둘러싸는 그루브(17)가 각각 하나씩 제공되어 있으며, 이들 그루브는 고정 요소(2)의 개별 스냅 윤곽(15)에 상응하는 윤곽을 갖는다. 이때, 개별 고정 요소(2)의 밀봉 요소(14)는 액체가 접촉 면(13, 21)을 통해 내부 베어링 링(4)과 차축(7) 사이의 공간으로 유입되는 것을 방지한다.
롤링 베어링(3)은 또한 2개의 밀봉부(22)에 의해서, 도면에 도시되지 않은 베어링 하우징에 대해 밀봉되어 있다.
1: 롤링 베어링 유닛
2: 고정 요소
3: 롤링 베어링
4: 내부 베어링 링
5: 외부 베어링 링
6: 롤링 바디
7: 차축
8: 차축의 전면
9: 단부 캡
10: 고정 요소
11: 단부 캡의 전면
12: 내부 베어링 링의 제1 전면
13: 내부 베어링 링과 단부 캡 간의 접촉 면
14: 밀봉 요소
15: 스냅 윤곽
16: 융기부
17: 주변을 둘러싸는 그루브
18: 내부 베어링 링의 제2 전면
19: 지지 링
20: 지지 링의 전면
21: 내부 베어링 링과 지지 링 간의 접촉 면
22: 베어링 밀봉부
A: 원주 방향으로 융기부들의 간격
B: 축 방향으로 고정 요소의 폭
DA: 고정 요소의 외부 직경
L: 원주 방향으로 융기부의 길이

Claims (11)

  1. 내부 베어링 링(4), 외부 베어링 링(5), 상기 베어링 링들(4, 5) 사이에 배치된 롤링 바디(6) 및 하나 이상의 고정 요소(2)를 포함하는 레일 차량용 롤링 베어링 유닛(1)으로서, 내부 베어링 링(4) 및 고정 요소(2)는 차축(7) 상에 배치되어 있으며, 고정 요소(2)는 내부 베어링 링(4)의 축 방향 단부와 차축(7) 사이에 방사 방향으로, 그리고 내부 베어링 링(4)의 전면(12, 18)에 접하는 접촉부(9, 19)와 차축(7) 사이에 방사 방향으로 배치되어 있는, 레일 차량용 롤링 베어링 유닛(1)에 있어서,
    고정 요소(2)에는 하나 이상의 밀봉 요소(14)가 고정되어 있고,
    고정 요소(2) 및 밀봉 요소(14)는 상이한 재료로 이루어지고,
    고정 요소(2)는 복수의 융기부(16)로 이루어진 스냅 윤곽(15)을 축방향 양단부에 갖고, 복수의 융기부(16)는 원주 방향에서 분할되고 서로에 대해 변위되어 있고,
    내부 베어링 링(4)과 접촉부(9, 19)는 고정 요소(2)의 스냅 윤곽(15)에 상응하는 윤곽(17)을 갖는 것을 특징으로 하는, 레일 차량용 롤링 베어링 유닛(1).
  2. 제1항에 있어서, 밀봉 요소(14)는 밴드로서 형성되어 있고, 링 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 레일 차량용 롤링 베어링 유닛(1).
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 접촉부(19)는 접촉 링으로서 형성된 것을 특징으로 하는, 레일 차량용 롤링 베어링 유닛(1).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 접촉부(9)는 단부 캡으로서 형성된 것을 특징으로 하는, 레일 차량용 롤링 베어링 유닛(1).
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 롤링 바디(6)는 2열로 배치된 것을 특징으로 하는, 레일 차량용 롤링 베어링 유닛(1).
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 고정 요소(2)는 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 레일 차량용 롤링 베어링 유닛(1).
  10. 제1항에 있어서, 밀봉 요소(14)는 천연 고무로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 레일 차량용 롤링 베어링 유닛(1).
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 밀봉 요소(14)는 고정 요소(2)의 방사 방향 외부 면에 배치된 것을 특징으로 하는, 레일 차량용 롤링 베어링 유닛(1).
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