KR20100064376A - 오버몰딩된 플라스틱제 환상 본체를 포함한 베어링 조립체 - Google Patents

오버몰딩된 플라스틱제 환상 본체를 포함한 베어링 조립체 Download PDF

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Abstract

조립체(10)는 외부 레이스(21) 및 외부 레이스에 대해 회전가능한 내부 레이스(22)를 가지는 하나 이상의 롤링 베어링 유닛(20) 및 개별적으로 베어링 유닛의 외부 레이스(21) 및 내부 레이스(22) 상에 오버몰딩된 플라스틱제 환형 본체(30,40)를 포함한다. 두 개의 환형 본체(30, 40)들 중 하나 이상은 실린더형 자유 표면(41)을 가진다. 두 개의 베어링 레이스(21 또는 22)들 중 하나는 실린더형 단부 표면(26)을 가지는 반지름 방향으로 연장된 플랜지(25)를 형성하며, 외주방향으로 연속적이거나 이산되며, 플라스틱 재료로 제조된 실린더형 자유 표면(41)과 수평으로 종결된다.

Description

오버몰딩된 플라스틱제 환상 본체를 포함한 베어링 조립체{A BEARING ASSEMBLY WITH OVERMOULDED ANNULAR BODIES OF PLASTIC MATERIAL}
본 발명은 하나 이상의 베어링 유닛들의 내부 레이스들 및 외부 레이스들 상에 오버몰딩된 플라스틱제 환형 본체를 포함하는 베어링 조립체에 관한 것이다. 추가적으로, 본 발명은 관련 베어링 유닛에 관한 것이다.
롤링 베어링(rolling bearing)의 내부 레이스 및 외부 레이스(outer races)들 상에 오버몰딩(overmoulded)된 플라스틱제 환형 요소(annular elements)를 가지는 베어링 조립체(bearing assemblies)가 공지되어있다. 이러한 베어링 조립체들은, 예를 들면 전기 모터 내에서 샤프트를 회전가능하게 지지하기 위해서 및 특히 베어링이 베어링을 통하여 흐르는 전기 전류를 잠재적으로 손상시키는 것이 방지되어야만 하는 적용예를 위한 다양한 기술 분야에서 이용된다. 또한, 상기 유형과 같은 베어링 조립체들은, 중량 감소 및 베어링 스틸에 대한 고가의 처리 횟수를 줄이기 위해서, 베어링을 구성하는 스틸의 양을 줄이는 것이 요구되는 적용예에 서도 이용된다.
본 발명의 목적은 전기적 절연 및 중량 감소에 대해 우수한 최종 결과를 구현함과 동시에 베어링 내에서 중앙에 장착된 회전축 또는 샤프트의 기하학상 중앙 축에 대해 베어링 레이스웨이(bearing raceways)의 동축성(coaxiality) 또는 동일 중심성(concentricity)을 가지는 초 정밀성을 보장하는 기능을 포함한 최종 결과를 구현하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 여러 다른 적용예의 기능으로써, 여러 다른 사이즈의 플라스틱 재료인 환형 본체를 구현하도록, 오버몰딩이 이용될 수 있는 모듈식 베어링 유닛을 제공하는 것이다.
하기에서 더욱 명백하게 이해될 상기 목적 및 다른 목적과 장점은 첨부된 특허청구범위 내에 정의된 특징을 포함하는 베어링 조립체에 의해 본 발명에 따라 구현될 것이다. 또한, 본 발명은 관련 베어링 유닛에 관한 것이다.
요약하면, 베어링 조립체는 하나 또는 하나 이상의 베어링 유닛을 포함하며, 베어링 유닛 각각은 외부 레이스 및 외부 레이스에 대해 회전가능한 내부 레이스를 가지며, 베어링 조립체는 개별적으로 외부 레이스들 및 내부 레이스 상에 오버몰딩된 플라스틱 재질인 두 개의 환형 본체들을 포함한다. 두 개의 레이스들 중 하나는 반지름 방향으로 연장된 플랜지를 형성하며, 플랜지는 실린더형이며 원주방향으로(circumferentially) 연속적이거나 이산된 표면으로 종결된다. 금속 표면인 상기 표면은 연관된 레이스 상에 오버몰딩된 플라스틱제 환형 본체의 실린더형 자유 표면과 수평을 이루게 종결된다.
샤프트 상 베어링 조립체의 드라이브 핏(drive fit)이 샤프트에 대해 베어링 레이스웨이의 축 방향 반경 위치에 정밀하게 고정되는 것이 장점이다. 드라이브 핏은 스틸과 스틸 사이에 일어나므로, 온도 변형에 의해 영향받지 않고 시간에 대해 신뢰성 있게 형성되고, 반면에 스틸 또는 플라스틱 재료와 같은 여러 다른 팽창 계수(coefficients of expansion)를 가지는 두 개의 재료에 대한 결합에 대한 고정성(stability)을 감소시킬 수 있다.
좀 더 선호적으로, 본 발명을 제한하지 않는 본 발명의 실시예가 이제부터 기술될 것이며, 첨부 도면은 참조된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제 1 실시예와 관련하여 조립체의 전체에 대한 사시도 및 베어링 조립체의 횡단면도.
도 3은 본 발명에 따른 베어링 유닛의 외부 레이스에 대한 측면도.
도 4는 도 3의 IV-IV 라인을 따라 도시된 축 방향 횡단면도.
도 4a는 도 4 내 A로 표시된 세부(detail)에 대한 확대도.
도 5는 본 발명에 따른 베어링 유닛의 내부 레이스에 대한 측면도.
도 6은 도 5에서 VI-VI 라인에 따라 도시된 축 방향 횡단면도.
도 7 내지 도 12는 본 발명의 추가 실시예에 대한 축 방향 횡단면도.
처음으로 도 1 내지 도 6에서 대해, 도면부호 10은 본 발명에 따른 베어링 조립체에 대한 제 1 실시예 전체를 나타낸다. 베어링 조립체(10)는 반지름 방향 외부 레이스(radially outer race, 21), 반지름 방향 내부 레이스(radially inner race, 22), 상기 레이스(21 및 22)들 사이에 게재된 일련의 롤링 요소(rolling elements, 23)(본 실시예에서는 볼들)를 가지는 베어링 유닛(bearing unit, 20), 베어링 유닛의 외부 레이스(21) 상에 오버몰딩된 플라스틱으로 제조된 환형 본체(annular body, 30) 및 베어링 유닛의 내부 레이스(22) 상에 오버몰딩된 반지름 방향의 내부 환형 본체(radially inner annular body, 40)를 구비한다. 베어링 유닛이 이미 조립된 때, 플라스틱 본체(30,40)들은 베어링 유닛(20) 상에서 오버몰딩된다. 본 상세한 설명 및 특허청구범위 전부에서, "내부", "외부", "반지름 방향의", "축 방향의"와 같은 위치 및 방위를 나타내는 용어 및 표현은 베어링 유닛의 회전 중앙 축(x)에 관해서 해석될 것이다.
도 1에서 도시된 실시예에서, 외부 환형 본체(30)는 반지름 방향의 외부 표면(31)을 포함하며, 상기 반지름 방향의 외부 표면은 실린더형 하우징(도시되진 않았지만) 내 조립체의 드라이브 핏을 최적화하기 위해 적합하게 사이즈된 일련의 길이방향 마루(crests)들 및 함몰부(depressions)들을 가진다. 외부 본체의 강제 삽입에 기초한 외부 본체의 과도한 변형을 방지하기 위해, 마루들 및 함몰부들은 반지름 방향 간섭(interference)을 감소시킨다. 드라이브 핏 때문에, 마루들의 변형은 함몰부들에 의해 흡수된다. 함몰부들은 본체(30)의 외면 및 하우징 사이 접촉면(interface)에 도포될 수 있는 일정 양의 접착제(glue)를 수용하기 위한 저장소(receptacle)로써 제공될 수도 있다.
도 3, 4 및 4a에 도시된 바와 같이, 외부 베어링 레이스는 외부 베어링 레이스의 외면의 외주(circumference)를 따라 주변 공동(cavities)들 또는 리세스(24)들이 제공된다. 원주로 배치된 리세스들은 플라스틱 재료로 제조되며 몰딩된 환형 외부 본체(30) 내에서 외부 본체(30) 및 외부 베어링 레이스(21) 사이 상대 회전을 방지하는 다수의 대응 보충 구조(complementary formations)들을 형성한다(yield).
베어링 유닛의 내부 레이스(22)는 중앙 축(x)을 향해 반지름 방향으로 연장되며 축 방향 실린더형 표면으로 형성된 실린더 플랜지(25)를 형성하며, 상기 실시예에서 상기 실린더형 표면은 중앙 샤프트(도시되진 않지만)와 결합하기에 적합하며, 원주방향으로 이산된다(discrete). 변형 및 응력이 상대적으로 더 우수하고 균일하게 분배되는 것을 보장하기 위해, 플랜지(25)는 베어링 유닛에 대해 축 방향 대칭인 반지름 방향의 평면(P)에서 연장된다(도 6). 도 1 내지 도 9에서 도시된 실시예에서, 실린더형 표면(cylindrical surface, 26)은 상응하는 수의 축 방향 통로(axial passages, 27)에 의해 동일하게 각을 이루어 배치된 복수의 세그먼트(segments)들에 의해 형성되며, 세그먼트들은 플랜지(25)의 반지름 방향 면 또는 두 개의 마주보는 측부들 사이에서 소통부(communication)를 형성한다. 통로(27)는 베어링 내부 레이스(22) 상에 플라스틱 재료로 제조되며 오버몰딩된 반지름 방향 내부 환형 본체(40)로 충진된다. 그러므로, 통로(27)는 플라스틱 본체(40) 및 내부 레이스(22) 사이에서 상대 회전을 방지하는 일련의 대응되는 보충 형상들을 플라스틱 재료로 제조되며 오버몰딩된 내부 환형 본체 내에서 형성한다. 이산된 실린더형 표면(26)이 나타나고 이산된 실린더형 표면은 환형 본체(40)의 내부 실린더형 표면(41)과 수평을 이룬다(flush).
하기될 바와 같이, 베어링 조립체는 내부 레이스의 플랜지 때문에 플라스틱 재료인 환형 본체 전체로써 상대적으로 더 경량(lighter)으로 형성되므로, 중앙 샤프트와 정확한 금속 대 금속 결합에 의해 중앙 기하학상의 축(x)에 대해 베어링 레이스들의 완전한 동일 중심성(concentricity)이 보장된다.
도 7, 8 및 9는 본 발명에 대한 가능한 몇몇 변형예를 도시한다. 도 7에서, 외부 플라스틱 환형 본체(30)의 외부 표면은 실린더형이지 않고 약간 볼록 형상(bulging)으로 형성된다. 선택적으로, 상기 외부 표면은 예를 들면, 구형 또는 원뿔 형과 같은 여러 다른 형상일 수도 있다. 도 8에서, 외부 환형 본체(30)는 반지름 방향으로 외부를 향해 돌출된 플랜지(33)를 형성한다. 도 9에서, 두 개의 베어링 유닛은 양 측부(side to side)에 위치되며 플라스틱 재료인 환형 본체(30 및 40)는 베어링 유닛 상에 오버몰딩되어 배열된다.
도 10에서 도시된 변형예에서, 플라스틱 재료를 위한 통로(27)는 축 방향으로 한 측부에서 타 측부로 플랜지를 관통하여 연장된 윈도우들에 의해 형성된다. 상기 실시예에서 플랜지(25)의 축 방향 내부 실린더형 표면(26)은 원주로 연속적이게 형성된다. 실질적으로 표면(26)은 환형 본체(40)의 내부 실린더형 표면(41)과 수평을 이루게 형성된다(flush).
도 11의 변형예에서, 반지름 방향으로 돌출한 플랜지(25)는 외부 레이스 베어링(21)에 의해 형성된다. 상기 실시예에서, 본 발명에 따른 실린더형 표면(26)은 원주로 연속적이거나 이산되게 형성될 수 있고, 실린더형 표면은 도시되진 않지만 실린더형 하우징에 강제적으로 끼워 맞춰지기 위해서, 조립체의 외부 실린더형 표면상에 드러난다(emerge).
도 12에서 도시된, 단순화되지만 상대적으로 덜 선호되는 실시예에 따라, 플랜지(25)를 형성하는 베어링 레이스(22)에서는 앞서 설명된 본 발명의 실시예에서 도면부호 27로 표시된 축 방향 통로가 없다.
본 발명은 본 명세서에 기술되고 설명된 실시예로 제한되진 않고, 상기 실시예는 본 발명에 따른 조립체 및 베어링 유닛을 구현하는 예시로써 간주 되어야한다. 반대로, 본 발명은 부품의 형상 및 배열, 부품의 수, 구성 및 기능적 사항에 대해 수정될 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들면, 당연히 플랜지(25)는 연관된 레이스(22)의 치수보다 작은 축 방향 치수를 가질 것이다. 그러나, 플랜지의 폭은 요구사항에 따라 다양할 수 있다. 최종적으로, 베어링 유닛은 일 측부 또는 타 측부 상에 윤활유(lubricant grease)용 밀봉 장치를 장착할 수도 있다.

Claims (13)

  1. 외부 레이스(21) 및 상기 외부 레이스에 대해 회전가능한 내부 레이스(22)를 가지는 하나 이상의 롤링 베어링 유닛(20),
    개별적으로 베어링 유닛의 외부 레이스(21) 및 내부 레이스(22) 상에 오버몰딩된 플라스틱제 두 개의 환형 본체(30, 40)들을 포함하며, 상기 둘 이상의 환형 본체들 중 하나는 실질적으로 실린더형 자유 표면(41)을 가지는 베어링 조립체(10)에 있어서,
    두 개의 레이스(21 또는 22)들 중 하나는 원주방향으로 연속되거나 이산된 실린더형 단부 표면(26)을 가지는 반지름 방향으로 연장된 플랜지(25)를 형성하고, 실질적으로 상기 실린더형 단부 표면은 플라스틱 재료인 실린더형 자유 표면(41)과 수평되게 종결되는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 플랜지(25)는 상기 플랜지(25)의 두 개의 마주보는 측부들 사이에서 소통부를 형성하는 하나 이상의 축 방향 통로(27)를 가지며, 상기 축 방향 통로는 플랜지(25) 상에 오버몰딩된 플라스틱 재료인 환형 본체로 충진되는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 플랜지(25)는 상기 플랜지(25)의 두 개의 마주보는 측부들 사이에서 소통부를 형성하는 복수의 축 방향 통로(27)들을 가지며, 상기 플랜지(25) 상에 오버몰딩된 플라스틱제 환형 본체로 충진되는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 단부 표면(26)은 상기 플랜지(25)의 두 개의 마주보는 측부들 사이에서 소통부를 형성하는 축 방향 통로(27)에 의해 차단되는(interrupted) 원주방향으로 이산된 표면이 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 단부 표면(26)은 원주방향으로 연속적인 표면이 형성되며 상기 축 방향 통로(27)는 상기 단부 표면의 일 측부에서 타 측부로 플랜지(25)를 관통하여 축 방향으로 형성된 윈도우 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링 조립체는 양 측부에 배열된 두 개 이상의 상기 베어링 유닛(20)을 포함하며, 상기 플라스틱 재료로 제조된 환형 본체(30)는 상기 베어링 유닛(20)의 외부 레이스(21)들 상에 오버몰딩되며 플라스틱 재료로 제조된 타 환형 본체(40)는 상기 베어링 유닛(20)의 내부 레이스(22)들 내에 오버몰딩되는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  7. 외부 레이스(21) 및 외부 레이스에 대해 회전가능한 내부 레이스(22)를 가지는 롤링 베어링 유닛에 있어서, 두 개의 레이스(21 또는 22)들 중 하나는 원주방향으로 연속적이거나 이산된 실린더형 자유 표면(26)을 가지는 반지름 방향으로 연장된 플랜지(25)를 형성하는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 플랜지(25)는 상기 베어링 유닛(20)의 축 방향 대칭에 대한 반지름 방향의 평면(P)에서 연장되는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링 유닛.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 플랜지(25)는 상기 플랜지(25)의 두 개의 마주보는 측부들 사이에서 소통부를 형성하는 하나 이상의 축 방향 통로(27)를 가지는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 플랜지(25)는 상기 플랜지(25)의 두 개의 마주보는 측부들 사이에서 소통부를 형성하는 복수의 축 방향 통로(27)들을 가지는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링 유닛.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 단부 표면(26)은 상기 플랜지(25)의 두 개의 마주보는 측부들 사이에서 소통부를 형성하는 축 방향 통로(27)에 의해 차단되는 원주방향으로 이산된 표면이 형성되는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링 유닛.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 단부 표면(26)은 원주방향으로 연속적인 표면이 형성되며 상기 축 방향 통로(27)는 상기 단부 표면의 일 측부에서 타 측부로 플랜지(25)를 관통하여 축 방향으로 연장된 윈도우 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링 유닛.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 플랜지(25)는 상기 베어링 유닛의 중앙 축(x)을 향해 반지름 방향으로 연장되며 원주방향으로 이산된 축 방향 실린더형 표면(26)을 형성하며 중앙 샤프트 상에 강제적으로 끼워 맞춰지기에 적합한 것을 특징으로 하는 롤링 베어링 유닛.
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