KR20010082225A - 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링 - Google Patents

비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링 Download PDF

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KR20010082225A
KR20010082225A KR1020017004606A KR20017004606A KR20010082225A KR 20010082225 A KR20010082225 A KR 20010082225A KR 1020017004606 A KR1020017004606 A KR 1020017004606A KR 20017004606 A KR20017004606 A KR 20017004606A KR 20010082225 A KR20010082225 A KR 20010082225A
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이리 구르카
알프레드 모제르
페르디난드 슈바이처
만프레드 안텐슈타이너
클레르 드뤼에
토마스 푹스
헨드리쿠스 얀 카판
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이페 판 란덴
에스케이에프 엔지니어링 앤 리서치 센터 비.브이.
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Abstract

비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링은 각각 궤도면을 형성하는 내부 링(2) 및 외부 링(3)과, 상기 궤도면과 구름 접촉하는 일련의 구름 요소(8)를 포함하고, 하나 이상의 링에는 상기 링의 궤도면과 접하는 상부 숄더(6) 및 하부 숄더(7)가 마련된다. 하부 숄더에는 원주형 홈(9)이 마련되고, 링 부재(10)가 상기 구름 요소(8)와 접촉하도록 상기 홈 내에 수용된다.

Description

비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링{ASYMMETRIC ANGULAR CONTACT BEARING}
예를 들어, 볼 베어링, 롤러 베어링 또는 크로스 롤러 베어링 등과 같은 베어링이 일반적으로 공지되어 있다. 이러한 베어링의 비대칭한 접촉선의 상이한 접촉각은 이 베어링이 비교적 큰 축방향 하중을 한 방향으로 전달하기 적합하게 한다.
이러한 특성은 주축방향의 하중이 항상 동일한 방향을 갖는 베어링의 특정 용례에서 중요하다. 이러한 용례의 예로는 예를 들어, 브레이크 디스크용 브레이크 캘리퍼스(calipers)에 사용되는 나사 구동기(screw actuator)가 있다. 이러한 경우, 관련 주축방향의 하중은 브레이크 디스크 상에서의 브레이크 패드 변위와 관련이 있다. 대향 변위는 브레이크 패드와 브레이크 디스크 사이에서의 제동 동작을 완화시켜 더 적은 크기의 하중이 발생시키기 위한 것이다.
다른 예로는 클러치에서 상기 베어링을 적용하는 것이다.
본 발명은 각각 궤도면(race way)을 형성하는 내부 링 및 외부 링과, 상기 궤도면과 구름 접촉하는 일련의 구름 요소를 포함하며, 하나 이상의 링에는 상기 링의 궤도면과 접하는 상부 숄더 및 하부 숄더가 마련되는 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 베어링을 포함하는 나사 구동기의 제1 실시예를 도시하고,
도 2는 제2 실시예를 도시한다.
본 발명의 목적은 조립 및 레이 아웃(lay out) 관점에서 더 다재다능하며 낮은 비용으로 생산될 수 있는(분할 링이 아님) 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링을 제공하는 것이다. 상기 목적은 하부 숄더에 원주형 홈을 마련하고, 링 부재를 상기 구름 요소와 접촉하도록 상기 홈 내에 수용함으로써 달성된다.
본 발명에 따른 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링은 종래의 앵귤러 콘텍트 베어링이 그렇듯이, 각 구름 요소와 각 링 사이에 2개의 접점을 가지며, 각 볼 당 4개의 접점이 모인다. 따라서, 한편으로는 링이, 다른 한편으로는 각 구름 요소들이 4개의 접점에서 상호간에 맞물리고, 직경방향으로 대향하는 2쌍의 접점에 의해 2개의 접촉선이 형성되며, 이 접촉선 중 하나는 베어링의 축선에 대해 비교적 작은 접촉각을 형성하고, 나머지 접촉선은 베어링의 축선에 대해 비교적 큰 접촉각을 형성한다.
종래의 베어링과는 달리, 각 볼의 상기 접점 중 하나는 본 발명에 따른 링 요소에 의해 구성된다. 이 링 요소는 베어링의 조립 및 레이 아웃 관점에서 몇 가지 장점을 제공하며, 이는 후술될 것이다.
링 요소 또는 링 형상의 삽입물을 구비한 구름 요소 베어링은 그 자체가 공지되어 있으며, GB-A-1007191호는 구름 요소의 접점 중 하나를 각각 구성하고 있는 총 4개의 링 요소를 구비한 베어링을 개시한다. 그러나, 상기 종래의 베어링은 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링이 아니며, 그 링도 상부 숄더 및 하부 숄더를 구비하지 않는다. 상기 베어링은 비교적 큰 축방향 하중에 적합하지 않다.
종래 구름 요소 베어링의 또 다른 예가 EP-A-245593에 개시되어 있다. 이 베어링은 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링도 아니며, 그 링도 상부 및 하부 숄더를 구비하지 않는다. 이 베어링은 레이디얼 볼 베어링 또는 크로스 롤러 베어링으로서 작동된다.
바람직한 축방향 하중 지지 용량을 획득하기 위해, 본 발명에 따른 베어링은 링 부재 및 구름 요소의 접점과, 상기 링 부재 및 구름 요소에 직경방향으로 대향하는 숄더의 접점에 의해 하나의 접촉선이 형성되고, 이 접촉선은 비교적 큰 접촉각을 갖는 방식으로 작동된다.
주축방향 하중은 그 외의 접촉선을 형성하는 숄더에 의해 전달되며, 상기 접촉선은 비교적 작은 접촉각을 갖는다.
홈이 마련된 하부 숄더는 궤도면의 최대 직경과 동일한 직경의 원통형 내부면을 갖는다. 이 실시예는 조립이 간단하고 용이하다는 장점이 있다. 이러한 장점은 상기 베어링을 충분히 갖춘 베어링으로서 조립할 수 있게 하며, 상기 링 사이의 사용 가능한 베어링의 공간은 케이지(cage)를 구비하지 않고서 구름 요소에 의해 충분히 채워진다. 볼은 하부 숄더를 지나 간단하게 활주하여 배치되고, 이 후에 고정 링 부재에 의해 고정된다.
하부 숄더에는 밀봉체 또는 차폐체가 설비된다. 그 중 하나가 링 부재를 구비 숄더 쌍에 대향하는 숄더 쌍은 간극을 포위하여 래버린스 실(labyrinth seal)을 형성한다. 또한, 밀봉체나 차폐체로 밀봉될 수 있다.
링 부재는 일반적으로 둥글거나 원형인 단면을 갖는다. 선택적으로, 그 표면 부분에서 구름 요소와 면하는 링 부재는 거의 부분적으로 상기 구름 요소의 형상과 일치한다.
또한, 본 발명은 나사 기구, 감속 기어를 구비하거나 구비하지 않은 하우징 및 비대칭 베어링을 포함하는 나사 구동기에 관한 것으로, 상기 비대칭 베어링은 전술한 바와 같이, 각각 궤도면을 형성하는 내부 링 및 외부 링과, 상기 궤도면과 구름 접촉하는 일련의 구름 요소를 포함하고, 하나 이상의 링에는 상기 링의 궤도면과 접하는 상부 숄더 및 하부 숄더가 마련되며, 상기 베어링은 나사 기구의 너트 및 나사 중 하나를 하우징에 대해 지지하고, 이 베어링의 외부 링은 나사 기구의 나사와 체결한다.
특히, 본 발명에 따른 베어링은 전술한 바와 같이, 구동기가 예를 들어, 디스크 브레이크용 브레이크 캘리퍼스에 적용된 바와 같이 동일한 방향의 축방향 하중에 주로 노출되는 경우의 나사 구동기에 적용된다. 이를 위해, 베어링의 하부 숄더에 원주형 홈이 마련되고, 링 부재가 구름 요소와 접촉하도록 상기 홈 내에 수용된다.
특정 실시예에서, 베어링의 내부 링은 구동기의 하우징에 연결된 중앙 지지 샤프트와 체결하거나 합체된다.
나사 기구는 롤러 또는 볼 나사인 것이 바람직하며, 나사 기구의 너트는 하우징의 실린더 공간 내에 활주 가능하지만 회전이 불가능하게 수용되는 슬리브 또는 피스톤으로서 작동된다.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 의한 베어링은 나사 기구, 하우징 및비대칭 베어링을 포함하는 나사 구동기에 적용되는 것으로, 상기 베어링은 각각 궤도면을 형성하는 내부 링 및 외부 링과, 상기 궤도면과 구름 접촉하는 일련의 구름 요소를 포함하고, 하나 이상의 링에는 상기 링의 궤도면과 접하는 상부 숄더 및 하부 숄더가 마련되며, 상기 베어링은 나사 기구의 너트 및 나사 중 하나를 하우징에 대해 지지하고, 이 베어링의 외부 링은 나사 기구의 나사와 체결한다.
또한, 하부 숄더에는 원주형 홈이 마련되고, 링 부재가 구름 요소와 접촉하도록 상기 홈 내에 수용된다.
외부 링은 하우징에 대해 지지되고, 나사는 축방향으로 이동 가능하지만, 회전이 불가능한 것이 바람직하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참조로 더 설명될 것이다.
그 일부가 도 1에 도시되어 있는 나사 구동기는 베어링(1)에 의해 하우징(27) 내에 지지되는 나사 구동기(26)를 포함한다. 특히, 나사 구동기(26)는 회전이 가능하지만 축방향으로 이동이 불가능하게 고정된 너트(28)와, 축방향으로 이동 가능하지만 회전이 불가능한 나사(29)를 포함한다.
너트(28) 및 나사(29)는 볼(37)에 의해 상호 체결하고, 상기 볼은 너트(28)및 나사(29) 안에서 적절한 나사 감기 방식으로 수용된다.
너트(28)는 구동체(도시 생략)에 연결되고, 베어링(1)의 내부 링(2)과 합체된다. 상기 베어링의 외부 링(3)은 플랜지(32)를 구비하며, 이 플랜지는 하우징(27)의 브레스트(33) 및 클립링(34 : clipring) 사이에 고정 유지된다.
또한, 나사(29)는 활주 가능한 비회전식 피스톤(30)에 연결되어, 하우징(27)의 실린더 공간(31)에 고정된다.
베어링(1)의 외부 링(3)은 상부 숄더(6) 및 하부 숄더(7)를 구비하고, 하부 숄더에는 하부 숄더(7)의 홈(9)이 적용되어 잠금 링(10)을 수용한다.
이러한 레이 아웃의 결과, 4개의 접점(11, 12, 13, 14)은 비대칭 접촉선(15, 16)을 형성한다. 접점(11, 14) 사이의 접촉선(15)은 나사 기구(26)의 축선에 대해 비교적 작은 각을 가지고, 이러한 식으로 베어링(1)은 나사(29)의 좌측 단부 상에 가해진 축방향 압축력을 전달할 수 있다.
링은 구름 요소 또는 볼(8)을 베어링(1) 내에 고정 유지한다. 이 방향에서 베어링은 상당한 정도로 부하를 받지 않는다. 본 원의 구동기의 경우 디스크 브레이크용 구동기로서 사용되었고, 최대 축방향 하중은 전술한 바와 같이 나사(29) 상의 압축력에 의해 구성된다. 접점(12, 13) 사이에 형성된 접촉선(16)을 통해 전달되는 대향하는 방향의 힘은 단지 브레이크를 이완시키기 위한 것이며, 적은 양이다.
외부 링(3)의 상부 숄더(6)와 내부 링(2)의 숄더(17) 사이에서 간극(36)이 이용 가능하며, 이 간극은 래버린스 시일을 구성한다. 하부 숄더(7)와 숄더(18)사이의 더 큰 간극은 밀폐체 또는 차폐체(35)에 의해 폐쇄된다.
도 2에 도시된 실시예는 유사한 베어링(1)을 포함하지만, 이 베어링의 내부 링(2)은 하우징(21)에 연결된 중앙 지지 샤프트(24)에 합체된다. 외부 링(3)은 나사 기구(20)의 나사(23)에 합체된다. 또한, 상기 나사 기구(20)는 너트(22)를 포함하고, 이 너트는 하우징(21)에 활주 가능하게 그러나 회전이 불가능하게 고정되는 피스톤(25)으로서 작동된다. 베어링(1)의 주 구성 요소는 도 1의 베어링(1)과 유사하다.

Claims (23)

  1. 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링(1)으로서,
    각각 궤도면(4, 5)을 형성하는 내부 링(2) 및 외부 링(3)과, 상기 링(3)의 궤도면(5)과 접하는 상부 숄더(6) 및 하부 숄더(7)가 마련된 하나 이상의 링(3)과, 그리고 상기 궤도면(4, 5)과 구름 접촉하는 일련의 구름 요소(8)를 포함하며,
    하부 숄더(7)에는 원주형 홈(9)이 마련되고, 링 부재(10)가 상기 구름 요소(8)와 접촉하도록 상기 홈 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링.
  2. 제1항에 있어서, 한편으로는 링(2, 3)이, 다른 한편으로는 각 구름 요소(8)들이 4개의 접점(11, 12, 13, 14)에서 상호간에 맞물리고, 직경방향으로 대향하는 2쌍의 접점(11, 12. 13, 14)에 의해 2개의 접촉선(15, 16)이 형성되며, 이 접촉선 중 하나(15)는 베어링(1)의 축선에 대해 비교적 작은 접촉각을 형성하고, 나머지 접촉선(16)은 베어링(1)의 축선에 대해 비교적 큰 접촉각(상이한 접촉각)을 형성하는 것을 특징으로 하는 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링.
  3. 제2항에 있어서, 하나의 접촉선(16)은 링 부재(10) 및 구름 요소(8)의 접점(13)과, 상기 링 부재(10) 및 구름 요소(8)에 직경방향으로 대향하는 숄더(17)의 접점(12)에 의해 형성되고, 상기 접촉선(16)은 비교적 큰 접촉각을 갖는 것을특징으로 하는 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 홈(9)이 마련된 하부 숄더(7)는 원통형 내부면(19)을 구비하고, 이 내부면의 직경은 궤도면(5)의 최대 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링.
  5. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링 부재(10)는 분할 잠금 링인 것을 특징으로 하는 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링.
  6. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서, 링 중 하나(3)는 상부 숄더(6)와 하부 숄더(7)를 구비하고, 상기 하부 솔더(7)에는 링 부재(10)를 수용하는 홈(9)이 마련되며, 그 외의 링(2)은 동일한 숄더(17, 18)를 구비하는 것을 특징으로 하는 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링.
  7. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서, 링 중 하나에는 링 부재를 수용하는 원주형 홈이 마련되고, 나머지 링은 두가지 부품의 링인 것을 특징으로 하는 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링.
  8. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링(1)은 충분히 갖춘 베어링인 것을 특징으로 하는 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링.
  9. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구름 요소는 볼(8)인 것을 특징으로 하는 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링.
  10. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서, 하부 숄더와 상부 숄더(7) 중 하나 이상에는 밀폐체 또는 차폐체(35)가 마련되는 것을 특징으로 하는 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링.
  11. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서, 그 중 하나가 링 부재(10)를 구비하는 숄더 쌍(7, 18)에 대향하는 숄더 쌍(6, 17)은 간극(36)을 포위하여 래버린스 실을 형성하는 것을 특징으로 하는 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링.
  12. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부링에는 외측 플랜지가 마련되는 것을 특징으로 하는 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링.
  13. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링 부재(10)는 일반적으로 둥글거나 원형인 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 그 표면 부분에서 구름 요소와 면하는 링 부재는 거의 부분적으로 상기 구름 요소의 형상과 일치하는 것을 특징으로 하는 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링.
  15. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서, 예를 들어, 링(2, 3), 구름 요소(8) 또는 링 부재(10) 등의 구성 요소 중 하나 이상은 고속 선삭(hard turning) 가공에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는 앵귤러 콘텍트 베어링.
  16. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서, 예를 들어, 링(2, 3), 구름 요소(8) 또는 링 부재(10) 등의 구성 요소 중 하나 이상은 예를 들어, 다이아몬드형 탄소 코팅 등과 같은 경질의 코팅 또는 내마모성 코팅으로 피복되는 것을 특징으로 하는 앵귤러 콘텍트 베어링.
  17. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 링 부재(10)는 예를 들어, 탄소 섬유 물질 등과 같은 비금속 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 앵귤러 콘텍트 베어링.
  18. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서, 예를 들어 링 및 구름 요소 등과 같은 베어링의 구성 요소 중 하나 이상은 분말 야금 기술에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 앵귤러 콘텍트 베어링.
  19. 나사 기구(20), 하우징(21) 및 선행항들 중 어느 한 항에 따른 비대칭 베어링(1)을 포함하는 나사 구동기로서,
    상기 베어링은 각각 궤도면(4, 5)을 형성하는 내부 링(2) 및 외부 링(3)과, 상기 링(3)의 궤도면(5)과 접하는 상부 숄더(6) 및 하부 숄더(7)가 마련된 하나 이상의 링(3)과, 그리고 상기 궤도면(4, 5)과 구름 접촉하는 일련의 구름 요소(8)를 포함하고, 베어링(1)의 외부 링(3)은 나사 기구(20)의 나사(23)와 체결하며,
    하부 숄더(7)에는 원주형 홈(9)이 마련되고, 링 부재(10)가 상기 구름 요소(8)와 접촉하도록 상기 홈(9) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 나사 구동기.
  20. 제19항에 있어서, 상기 베어링(1)의 내부 링(2)은 하우징(21)에 연결된 중앙 지지 샤프트(24)와 체결하는 것을 특징으로 하는 나사 구동기.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 나사 기구(20)는 롤러 또는 볼 나사이고, 이 나사 기구의 너트(22)는 하우징(21)의 실린더 공간 내에 활주 가능하지만 회전이 불가능하게 수용되는 슬리브 또는 피스톤(25)으로서 작동되는 것을 특징으로 하는 나사 구동기.
  22. 나사 기구(26), 하우징(27) 및 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 비대칭 베어링(1)을 포함하는 나사 구동기로서,
    상기 베어링은 각각 궤도면(4, 5)을 형성하는 내부 링(2) 및 외부 링(3)과, 상기 링(3)의 궤도면(5)과 접하는 상부 숄더(6) 및 하부 숄더(7)가 마련된 하나 이상의 링(3)과, 그리고 상기 궤도면(5)과 구름 접촉하는 일련의 구름 요소(8)를 포함하고, 베어링(1)의 내부 링(2)은 나사 기구(26)의 너트(28)와 체결하며,
    하부 숄더(7)에는 원주형 홈(9)이 마련되고, 링 부재(10)가 상기 구름 요소(8)와 접촉하도록 상기 홈(9) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 나사 구동기.
  23. 제22항에 있어서, 상기 외부 링(3)은 하우징(22)에 대해 지지되고, 나사(29)는 축방향으로 이동 가능하지만 회전이 불가능한 것을 특징으로 하는 나사 구동기.
KR1020017004606A 1998-10-13 1999-10-13 비대칭 앵귤러 콘텍트 베어링 KR20010082225A (ko)

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