KR20080078037A - 카세트 실을 구비한 레이디얼 베어링 및 카세트 실 - Google Patents

카세트 실을 구비한 레이디얼 베어링 및 카세트 실 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카세트 실(20)을 구비한 레이디얼 베어링(15) 및 카세트 실(20) 자체에 관한 것으로써, 여기에서는 레이디얼 베어링이 내측 링(26) 및 및 외측 링(3) 및 그 사이에 배치된 회전체(4)를 포함하며, 카세트 실(20)이 프레스 끼워 맞춤부(27a, 27b)의 내측 링(26)과 외측 링(3) 사이에서 축방향으로 회전체(4) 옆에 배치되고, 카세트 실(20)이 캐리어, 그에 고정된 실 및 꺽인 판금링을 포함하며 그에 실의 실링 립이 접한다. 이러한 레이디얼 베어링(15)을 저비용으로 제조하고 효과적으로 실링하기 위하여, 본 발명에서는 꺽인 판금링과 베어링 링(26) 사이에 정적 실링을 위한 추가적인 실링 수단(32)을 배치하는 것을 제안한다.

Description

카세트 실을 구비한 레이디얼 베어링 및 카세트 실{RADIAL BEARING HAVING A CASSETTE SEAL, AND CASSETTE SEAL}
본 발명은 카세트 실을 구비한 레이디얼 베어링에 관한 것으로써, 여기에서는 레이디얼 베어링이 내측 링 및 외측 링 및 그 사이에 배치된 회전체를 포함하며, 카세트 실이 프레스 끼워 맞춤부(press fit)의 내측 링과 외측 링 사이에서 축방향으로 회전체 옆에 배치되고. 카세트 실이 캐리어, 그에 고정된 실 및 꺽인 판금링을 포함하며 그에 실의 실링 립이 접한다. 또한 본 발명은 전술한 특징을 구비한 별도 구매가 가능한 카세트 실에 관한 것이다.
카세트 실을 구비한 롤러 베어링은 이미 수 십년 전부터 알려져 있다.
도 5는 앵귤러 볼 베어링(angular ball bearing)(1)으로서 형성된 롤러 베어링에서 베어링 자체 및 하우징 보어 및 샤프트의 프레스 끼워 맞춤부에 삽입된 카세트 실(cassette seal)(10)을 나타낸다.
앵귤러 볼 베어링(1)은 주로 내측 링(2) 및 외측 링(3)으로 구성되며 그 사이에서 예를 들어 볼(4)로서 형성된 회전체가 레이스웨이(8, 9)에서 움직일 수 있도록 배치된다. 볼(4)은 케이지(5)에 수용되며, 케이지는 내측 링(2)에서 도면에 도시하지 않은 링 그루브에 끼워진다.
내측 링(2)과 외측 링(3) 사이에서 축력을 전달하기 위하여 이 양측 베어링 링에는 테두리부(6)가 형성된다.
롤러 베어링(1)의 실링을 위하여 내측 링(2)과 외측 링(3) 사이에서 카세트 실(10)이 내측 링(2) 프레스 끼워 맞춤부(press fit)(27a) 및 외측 링(3)의 프레스 끼워 맞춤부(27b)에서 압입되며, 이 프레스 끼워 맞춤부는 외측 링(3)에서 환형 계단부(7)로서 형성된다.
카세트 실(10)은 주로 외측 링에 배치된 캐리어(11) 및 캐리어(11)에 고정된 엘라스토머 실(12)(엘라스토머 부분)및 내측 링에 배치된 꺽인 판금링(13)을 포함하는데, 이 엘라스토머 실을 통하여 그에 또는 하우징 보어 부분에 정적 실링이 달성되며 꺽인 판금링을 통하여 그에 또는 샤프트 부분에서 단 하나의 금속 프레스 끼워 맞춤부가 구현된다.
꺽인 판금링(13)은 실(12)의 두 개의 립을 위한 접촉면으로서 기능한다.
세 개의 부품, 즉 캐리어(1), 실(12) 및 꺽인 판금링(13)은 내측 링(2)과 외측 링(3) 사이에 부착하기 전에 전술한 카세트 실(10)과 결합된다.
롤러 베어링(1)와 카세트 실(10)의 이러한 알려진 조합은 입자 및 습기가 롤러 베어링으로 침입하는 것을 방지하기 위해 제조 시 각별한 주의가 요망된다. 특히 가능한 한 형상 끼워맞춤식으로 내측 링(2) 테두리부(6)의 방사상 면에 고정되어야 하는(27a) 정밀한 형상의 꺽인 판금링(13)의 제조에 각별히 주의해야 한다.
최근에는 일반적으로 디프 드로잉 공정(deep drawing process)을 통해 이러한 꺽인 판금링(13)을 제조한다.
프레스 끼워 맞춤부(27a)의 꺽인 판금링(13)과 베어링 내측 링(2)의 형상과 관련하여 의도치 않게 큰 편차가 존재하는 경우에는, 가동 중에 이러한 베어링(1)은 베어링(1) 내의 차압으로 인해 습기가 베어링에 침입하는 결과를 발생시킬 수 있으며, 이런 습기는 부식 및 이로 인한 베어링의 조기 고장을 발생시킬 수 있다.
이러한 가동 중에 발생하는 이러한 손상을 방지하기 위하여, 베어링 내측 링(2)의 (금속) 프레스 끼워 맞춤부(27a) 및 꺽인 판금링(13)의 방사상 면은 매우 세심하게 적은 공차로 제조해야 하고 따라서 이로 인해 적지 않은 비용이 발생한다.
따라서 본 발명의 목적은, 적어도 대등한 실링 효과를 가지면서 이미 알려진 유형의 장치보다 더욱 저렴한 비용을 제조할 수 있는 레이디얼 베어링을 제공하는 것이다. 카세트 실을 구비한 이 레이디얼 베어링은 차량용 휠 베어링으로도 사용할 수 있다.
본 발명은 다음에 대한 인식에 근거한다. 형상 정밀도에 대한 요건이 엄격하지 않은 베어링 링 테두리부 및/또는 꺽인 판금링을 저비용으로 제조할 수 있도록, 내측 링 또는 샤프트에서 카세트 실의 실시 형태에 상응하게 예를 들어 (금속) 프레스 끼워 맞춤부의 부분에서 레이디얼 베어링의 추가적인 정적 실링이 카세트 실의 부분에서 그 실링 효과를 더욱 증대시킬 수 있다.
본 발명은 카세트 실을 구비한 레이디얼 베어링에 관한 것으로써, 여기에서는 레이디얼 베어링이 내측 링 및 외측 링 및 그 사이에 배치된 회전체를 포함하며, 카세트 실이 프레스 끼워 맞춤부의 내측 링과 외측 링 사이에서 축방향으로 회전체 옆에 배치되고. 카세트 실이 캐리어, 그에 고정된 실 및 꺽인 판금링을 포함하며 그에 실의 실링 립이 접한다.
또한 본 발명에서는, 베어링 링, 특히 카세트 실의 실시 형태에 상응하는 베어링 내측 링과 꺽인 판금링 사이에 (추가적인) 실링 수단이 배치된다.
이 추가적인 실링 수단은 정적 실링 수단으로서 작용하는데, 그 이유는 이 실링 수단이 베어링 링 및 그에서 프레스 끼워 맞춤부를 통해 배치된 꺽인 판금링에서와 같이 서로 상대적으로 회전하지 않는 베어링 부품 및 실 카세트에만 접촉하기 때문이다.
또한 추가적인 정적 실링이 내측 링에서 추가적인 실링 수단을 통해서도 형성되는 경우에는, 이 실링 수단이 꺽인 판금링의 외측 링의 프레스 끼워 맞춤부에서와 마찬가지로 외측 링에서 추가적인 실링 수단에 의한 추가적인 실링을 위해서도 사용되며 본 발명의 대상이다.
이 정적 실링은 낮은 형상 정밀도 조건 및 이로써 낮은 비용으로 제조된 꺽인 판금링 또는 베어링 링 테두리부에서도 예를 들어 베어링에 차압이 발생할 때 베어링으로 습기가 유입되는 것을 안정적으로 방지한다.
바람직하게는 실링 수단은 꺽인 판금링과 연동하는 베어링 링에서 방사상 환형 계단부에 배치되며, 이 베어링 링은 카세트 실의 형태에 따라 베어링 내측링 또는 베어링 외측 링, 바람직하게는 베어링 내측 링일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에서는, 실이 적어도 하나의 실링 립, 특히 전술한 실링 립에 추가적인 실링 립을 포함하는데, 이 실링 립은 주로 베어링의 회전축 방향의 방사상 내측을 가르키며 바람직하게는 베어링 링, 특히 베어링 내측링의 방사상 면 및/또는 꺽인 판금링의 축방향 레그의 정면에 접한다.
본 발명의 다른 개선된 형태에서는, 방사상 내측을 향하며 베어링 링, 특히 베어링 내측 링에 접하는 실링 립이 꺽인 판금링의 축방향 레그의 내경(D2)보다 작은 직경(D1)을 갖는다.
다른 특징에 따르면 베어링 링에 접한 실링 립이 이 베어링 링의 프레스 끼워 맞춤부의 직경(D2)보다 작은 직경(D1)을 갖는다.
바람직하게는 서로 상대적으로 회전하지 않는 부품에만 접촉하는 실링 수단이 카세트 실을 레이디얼 베어링으로 압입할 때 분리되는 실링 립의 방사상 단부를 통해 형성된다. 본 발명의 이 특징을 통해 바람직하게는 이를 위한 실링 수단의 별도 제조가 가능하며 베어링에서 그의 별도 부착이 필요치 않을 수 있다.
본 발명의 다른 형태에서는, 실이 세 개의 실링 립으로 형성된다. 즉 실이 전술한 추가적인 실링 립, 꺽인 판금링의 방사상 레그의 내측면에 접하는 제2 실링 립 및 꺽인 판금링의 축방향 레그의 내측면에 접하는 제3 실링 립을 포함한다.
본 발명에 따른 카세트 실의 더욱 개선된 실링 효과를 달성하기 위하여, 다른 실링 립, 특히 엘라스토머 실링 립이 캐리어 및/또는 정적 실링을 위해 하우징에 배치되는 것이 가능하다. 이 실링 립은 각각의 베어링 링, 특히 베어링 외측 링(3)에서 방사상으로 접한다(엘라스토머 부분).
또한 바람직하게는, 제1 실링 립의 분리된 방사상 단부로 형성된 추가적인 실링 수단의 수용을 위한 전술한 환형 계단부가 0.05 내지 1, 또는 0.1 내지 1, 또는 0.02 내지 1, 특히 0.15 내지 1의 그 축방향 폭(B)에 대한 그 방사상 높이(H)의 비율을 갖는다.
또한 환형 계단부가 형성된 복수회 전술한 베어링 링이 내측 링 또는 외측 링, 바람직하게는 베어링 내측 링으로서 형성된다.
하지만 어떤 베어링 링에 환형 계단부가 제공되는지는, 주로 카세트 실의 형상에 따라 결정되며, 특히 카세트 실 또는 베어링에서 제1 실링 립의 그 분리 가능한 자유 단부가 어떤 방사상 방향을 향하는지에 따라 결정된다.
마지막으로 본 발명은 독립적으로 제조 가능한 및 구매 가능한 유닛으로서의 카세트 실에 관한 것이다. 이 카세트 실은 캐리어, 캐리어에 고정된 실, 실에 형성된 실링 립 및 꺽인 판금링을 특징으로 하며 실링 립은 주로 방사상 내측을 향하며 꺽인 판금링의 축방향 레그의 내경(D2)보다 작은 직경(D1)을 가지며, 방사상에서 그 축방향 레그에 놓이지 않는다. 바람직하게는 이 실링 립은 꺽인 판금링의 축방향 레그의 정면 단부에 접한다. 부착된 상태에서 이 실링 립은 레이디얼 베어링에서 베어링 링의 방사상 면에 접한다.
아래에서 본 발명은 몇몇 실시 형태에 대한 첨부한 도면을 근거로 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 카세트 실을 구비한 앵귤러 볼 베어링의 개략적 횡단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 따른 카세트 실의 상세도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 따른 카세트 실과 결합하기 전 상태인 도 1에 따른 앵귤러 볼 베어링의 내측 링을 나타낸다.
도 4는 내측 링과 결합하기 전의 카세트 실을 나타낸다.
도 5는 종래 기술에 따른 카세트 실을 구비한 앵귤러 볼 베어링을 나타낸다.
도 1은 이미 잘 알려져 있고 서문에 설명한 바와 같은 도 5에 따른 레이디얼 베어링(1)과 유사한 구조의 앵귤러 볼 베어링으로서 형성된 레이디얼 베어링(15)을 나타낸다. 따라서 이 롤러 베어링(15)에서는 볼(4)이 케이지(5)에 수용되며 내측 링(26)과 외측 링(3) 사이에서 회전 가능하게 배치된다. 내측 링(26)은 (프레스 끼워 맞춤부(27a)를) 통해 카세트 실(20)을 수용하는 기능을 하는 테두리부(6)를 포함한다.
도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 이 카세트 실(20)은 세 개의 립으로 형성된 그에 고정된 실(22)을 위한 캐리어(21)를 포함한다. 프레스 끼워 맞춤부(27a)를 통해 카세트 실(20)을 내측 링(26)에 고정하는 데 사용되는 꺽인 판금링(23)도 카세트 실(20)에 포함된다.
꺽인 판금링(23)은 축방향 레그(34) 및 방사상 레그(35)를 포함하며, 실(22) 방향을 향하는 그 내측면에는 실링 립(24, 25)이 접한다. 방사상 레그(35)의 자유 단부는 캐리어(21)의 축방향을 향하는 부분을 가르키며, 그 사이에는 도면에 도시하지 않은 축방향 틈새가 형성되고 캐리어(21)의 축방향을 향하는 부분이 외측 링(3)에서 프레스 끼워 맞춤부(27b)를 통해 배치된다.
캐리어(21)의 다른 축방향 측면에는 그 방사상 단부에 비해 두껍게 형성된 실(22)의 엘라스토머 실링 립(33)이 배치되며, 이 실링 립은 방사상 방향에서 외측 링(3)에 지지되며 하우징에 대한 정적 실링을 형성한다(엘라스토머 부분).
본 발명과 관련하여 방사상에서 내측 링(26) 방향을 가르키는 실링 립(29)이 중요한 의미를 갖는데, 이 실링 립은 방사상 단부(32)를 포함한다. 실링 립(29)은 꺽인 판금링(23)의 축방향 레그(34) 또는 내측 링(26)의 프레스 끼워 맞춤부(27a)의 내경(D2)보다 작은 직경(D1)을 갖는다.
또한 레이디얼 베어링(15)의 효율성 증대를 위하여 내측 링(26)이 그 테두리부(6)의 회전체에 이격된 단부에서 환형 계단부(28)도 포함한다(도 3). 이 계단부는 비교적 작게 형성되며 그 축방향 폭(B)에 대한 그 방사상 높이(H)의 비율이 0.05 내지 1, 또는 0.1 내지 1, 또는 0.02 내지 1, 특히 0.15 내지 1이다. 바람직하게는 이 계단부(28)의 내경이 실링 립(29)의 직경과 동일하다.
도 3 및 도 4를 함께 관찰하면 다음 내용을 뚜렷하게 확인할 알 수 있다. 화살표(14)에 따라 내측 링(26)과 외측 링(3) 사이의 수용부로 카세트 실(20)을 삽입할 때 실링 립(29)의 방사상 단부(32)가 환형 계단부(28)에서 손상 없이 수용되도록, 실링 립(29)의 방사상 단부(32)의 직경(D1), 꺽인 판금링(23)의 축방향 레그(34)의 직경 및 내측 링(26)에서 환형 계단부(28)의 내경 또는 높이(H)가 조정되어 있다.
실링 립(29)의 방사상 단부(32)가 꺽인 판금링(23)의 축방향 레그(34)의 자 유 정면에 접하므로, 이 방사상 단부(32)가 베어링(15)의 내측 링(26)과 외측 링(3) 사이로 카세트 실(20)을 더욱 삽입할 때 또는 압입할 때 꺽인 판금링(23)의 축방향 레그(34)를 통해 분리되며 꺽인 판금링(23)의 축방향 레그(34) 및 내측 링(26)을 통해 형성된 환형 실링 틈새(sealing gap)에서 (추가적인) 정적 실링 수단(32)으로 남게 된다. 이와 관련하여 도 1의 상세부(30, 32)를 참조한다.
전술한 레이디얼 베어링(15) 및 카세트 실(20)의 구조적 특징의 연동을 통하여 매우 효과적으로 밀봉되는 레이디얼 베어링이 구현되며, 이런 레이디얼 베어링은 그 개별 부품 및 조립과 관련하여 예를 들어 차량용 레이디얼 베어링으로서 저렴하게 제조가 가능하다.
마지막으로 본 발명은 베어링 제조사가 공급 부품으로서 타 제조사로부터 구매 가능한 제품일 수 있는 카세트 실(20) 자체에 관한 것이다. 이 카세트 실(20)은 특히 캐리어(21), 실링 립(29)을 구비한 캐리어(21)에 고정된 실(22) 및 꺽인 판금링(23)을 포함하며, 실링 립(29)은 주로 방사상 내측에서 베어링 링(26)을 위한 고정구 방향을 향하며 꺽인 판금링(23)의 축방향 레그(34)의 내경(D2)보다 작은 직경(D1)을 갖는다. 실링 립(29)은 축방향 레그(34)에 접하지 않고 바람직하게는 그 정면 단부에 접한다.
본 발명은 카세트 실을 구비한 레이디얼 베어링 및 카세트 실에 이용될 수 있다.
[도면 부호의 설명]
1 레이디얼 베어링, 앵귤러 볼 베어링
2 내측 링
3 외측 링
4 회전체, 볼
5 케이지
6 내측 링의 테두리부
7 외측 링의 계단부
8 회전체 레이스웨이
9 회전체 레이스웨이
10 카세트 실
11 캐리어
12 실
13 꺽인 판금링
14 화살표, 부착 방향
15 본 발명에 따른 카세트 실을 구비한 레이디얼 베어링
20 카세트 실
21 캐리어
22 실
23 꺽인 판금링
24 실링 립
25 실링 립
26 내측 링
27a 샤프트 부분 또는 내측 링의 프레스 끼워 맞춤부
27b 하우징 부분 또는 외측 링의 프레스 끼워 맞춤부
28 환형 계단부
29 실링 립(추가적인 정적 실링용)
30 상세부
31 상세부
32 실링 립(29)의 방사상 단부; 실링 수단
33 정적 실링, 엘라스토머 부분
34 꺽인 판금링의 축방향 레그
35 꺽인 판금링의 방사상 레그
B 계단부의 폭
H 계단부의 높이
D1 실링 립(29)의 직경; 계단부(28)의 내경
D2 프레스 끼워 맞춤부의 직경; 꺽인 판금링의 내경
도 5에서 “(Stand der Technik)": (종래 기술)

Claims (12)

  1. 카세트 실(20)을 구비한 레이디얼 베어링(15)으로서, 레이디얼 베어링이 내측 링(26) 및 및 외측 링(3) 및 그 사이에 배치된 회전체(4)를 포함하며, 카세트 실(20)이 프레스 끼워 맞춤부의 내측 링(26)과 외측 링(3) 사이에서 축방향으로 회전체(4) 옆에 배치되고. 카세트 실(20)이 캐리어(11), 그에 고정된 실(22) 및 꺽인 판금링(13)을 포함하며 그에 실(22)의 실링 립(24, 25)이 접하는 레이디얼 베어링에 있어서,
    꺽인 판금링(23)과 베어링 링(26) 사이에 실링 수단(32)이 배치되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 베어링.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실링 수단(32)이 베어링 링, 특히 베어링 내측 링(26)에서 꺽인 판금링(23)과 연동하는 환형 방사상 계단부(28)에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 베어링.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실(22)이 최소한 하나의 실링 립(29)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이디얼 베어링.
  4. 제3항에 있어서, 상기 실링 립(29)이 카세트 실(20)에서 주로 방사상 내측을 향하며, 베어링 링, 특히 베어링 내측 링(26)에 놓이고 및/또는 꺽인 판금링(23)의 축방향 레그(34)의 정면에 접하는 것을 특징으로 하는 레이디얼 베어링.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 실링 립(29)이 꺽인 판금링(23)의 축방향 레그(34)의 내경(D2)보다 작은 직경(D1)을 갖는 것을 특징으로 하는 레이디얼 베어링.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실링 립(29)이 베어링 링, 특히 베어링 내측 링(26)의 프레스 끼워 맞춤부(27a)의 직경(D2)보다 작은 직경(D1)을 갖는 것을 특징으로 하는 레이디얼 베어링.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실링 수단(32)이 레이디얼 베어링(15)에 카세트 실(20)을 부착할 때 분리되는, 실링 립(29)의 방사상 단부(32)를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 베어링.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 실(22)이 세 개의 실링 립(24, 25, 29), 즉 실링 립(29), 꺽인 판금링(23)의 방사상 레그(35)의 내측면에 접하는 실링 립(24) 및 꺽인 판금링(23)의 축방향 레그(34)의 내측면에 접하는 실링 립(25)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 베어링.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 하우징에서 정적 실링을 위 하여 각각의 해당 베어링 링, 특히 베어링 외측 링(3)에 방사상으로 접하는 다른 실링 립(33)이 캐리어(11)에 배치되는 특징으로 하는 레이디얼 베어링.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 계단부(28)가 0.05 내지 1, 또는 0.1 내지 1, 또는 0.02 내지 1, 특히 0.15 내지 1인 축방향 폭(B)에 대한 방사상 높이(H)의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 레이디얼 베어링.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 링이 내측 링(26) 또는 외측 링(3)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 베어링.
  12. 레이디얼 베어링(15)용 카세트 실(20)에 있어서, 캐리어(21), 캐리어에 고정된 실(22), 실(22)에 형성된 실링 립(29) 및 꺽인 판금링(23), 실링 립(29)이 주로 방사상 내측을 향하며 꺽인 판금링(23)의 축방향 레그(34)의 내경(D2)보다 작은 직경(D1)을 가지며, 방사상에서 축방향 레그(34)에 놓이지 않는 것을 특징으로 하는 카세트 실.
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