KR20120060851A

KR20120060851A - 볼 롤러 베어링

Info

Publication number: KR20120060851A
Application number: KR1020127006960A
Authority: KR
Inventors: 하인리히 호프만; 안드레아스-요한 보어; 에른스트 가이거; 오트마르 베버
Original assignee: 섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2012-06-12
Also published as: CN102549278A; DE102009042076A1; US8596873B2; JP5680086B2; EP2478235B1; BR112012005966A2; EP2478235A1; WO2011032801A1; US20120170885A1; CN102549278B; JP2013505404A

Abstract

본 발명은 외측 베어링 링(2)과 내측 베어링 링(3) 및 이들 베어링 링(2, 3) 사이에 배치된 복수의 볼 롤러(4)로 이루어지고, 볼 롤러는 외측 베어링 링(2) 안에 그리고 내측 베어링 링(3) 안에 형성된 2개의 그루브 형상 트랙(8, 9) 안에서 회전하고 서로 동일한 간격으로 베어링 케이지(10)를 통해 보유되는 볼 롤러 베어링(1)에 관한 것이다. 이 경우 베어링 케이지(10)는 2개의 원주형의 플랜지 에지(11, 12) 둘레에서 내측 베어링 링(3) 쪽으로 굽혀지고 복수의 포켓 브리지(13)를 통해 서로 연결된 2개의 측면 케이지 리브(14, 15)를 가지는 윈도우 케이지로서 형성되어 있으며 포켓 브리지(13)를 통해 서로 분리된 개별 케이지 포켓(16) 각각은 십자 형상 홀을 가지며, 이 홀은 베어링 케이지(10) 안에 볼 롤러(4)를 삽입하기 위해, 원주 방향에 대해 종방향으로 배치된 볼 롤러(4) 횡단면 콘투어(17)와 이 횡단면 콘투어에 통합된, 원주 방향에 대해 횡방향으로 배치된 자유 콘투어(18)로 형성되어 있다. 본 발명에 따라 베어링 케이지(10)의 각각의 케이지 포켓(16)에서 자유 콘투어(18)는 직사각형의 기하학적 형상으로 확대되어 형성되어 있으며 동시에 케이지 리브(14, 15)의 플랜지 에지(11, 12)의 재료 강도는 각각 원주형의 선형 버니싱(19, 20)을 통해 베어링 케이지(10)의 다른 재료 강도에 비해 감소되어 형성되어 있다.

Description

볼 롤러 베어링{BALL ROLLER BEARING}

본 발명은 예를 들어, 특히 바람직하게 자동차 기어 박스의 구동축 또는 피동축을 위한 고정 베어링으로서 이용 가능한 제1항의 전제부를 형성하는 특징에 따른 단열 볼 롤러 베어링에 관한 것이다.

볼 롤러 베어링은 볼 롤러로서 형성된 특수한 구름체를 가진 구름 베어링이고, 상기 구름체는 각각 기본 구 형상에서 출발하여 이 기본 구 형상으로부터 플래트닝 가공되어 서로 나란히 배치된 2개 측면을 가지며, 이들 측면들 사이에 볼 롤러의 구름면이 배치되어 있다. 이런 종류의 볼 롤러 베어링은 다양한 실시예에서 단열, 복렬, 3렬 또는 4렬 레이디얼- 또는 경사 볼 롤러 베어링으로서도 일반적으로 알려져 있으며, 한편으로는 베어링 종축에 대해 상대적으로 볼 롤러의 최대 경사를 제한하고 다른 한편으로는 원주 방향에 대해 횡방향으로 볼 롤러의 흔들림을 피하기 위해, 상기 볼 롤러 베어링은 특수한 구름체 형상 때문에 특수한 케이지 구성들도 필요로 한다.

일반적 유형의 단열 볼 롤러 베어링은 예를 들어 본 특허 출원의 출원 시점에 아직 공개되지 않은 출원 번호 10 2008 016 977.3호의 독일 특허 출원에 이미 공지되어 있으며 실질적으로 외측 베어링 링과 내측 베어링 링 및 이들 베어링 링 사이에 배치된 복수의 볼 롤러로 이루어지고, 이 볼 롤러는 외측 베어링 링의 내측 안에 그리고 내측 베어링 링의 외측 안에 형성된 그루브 형상의 2개의 트랙 안에서 구름면을 통해 회전하고 서로 동일 간격으로 원주 방향으로 베어링 케이지를 통해 보유되어 있다. 이러한 베어링 케이지는 바람직하게 볼 롤러의 축방향 안내를 위해 2개의 원주형 플랜지 에지 둘레에서 내측 베어링 링 쪽으로 굽혀진 2개의 측면 케이지 리브를 가진 윈도우 케이지로서 형성되며, 이 케이지 리브는 복수의 포켓 브리지를 통해 서로 연결되어 있다. 이 경우 베어링 케이지의, 포켓 브리지를 통해 서로 분리된 개별 케이지 포켓은 각각 십자 형상 홀을 가지며, 이 홀은 베어링 케이지 안에 볼 롤러를 삽입하기 위해 원주 방향에 종으로 배치된 볼 롤러 횡단면 콘투어와 이 횡단면 콘투어에 통합된, 원주 방향에 횡으로 배치된 자유 콘투어로 형성되어 있다. 이 경우 케이지 포켓의, 원주 방향에 종으로 배치된 횡단면 콘투어는 볼 롤러의 횡축 위에 배치된 절단면의 형상에 상응하는 반면, 케이지 포켓의, 원주 방향에 횡으로 배치된 자유 콘투어는 볼 롤러의 횡축에 직접 배치된 절단면의 형상을 갖는다. 이러한 베어링 케이지의 제조를 위해 일반적으로 판금 스트립이 이용되고, 이는 케이지 리브의 프로파일링, 케이지 포켓의 펀칭, 원주 방향 크기로의 크로스커팅, 링으로의 컬링 및 링 단부의 용접을 통해 마무리된다.

그러나 실제로는 전술한 형태로 베어링 케이지를 제조하는 것은 기술적인 특수 문제를 수반하며 베어링 케이지는 설정된 조건에 질적으로도 완전히 상응하지 않는다. 이는 특히 판금 스트립을 프로파일링하여 만들어진 케이지 리브와 관련되어 있으며, 이 케이지 리브 때문에 케이지를 링으로 컬링할 때 재료 수축이 발생하고, 이런 재료 수축은 케이지 리브가 매끄럽고 평평한 표면을 가지는 것이 아니라 오히려 파형 표면을 가지는 원인이 된다. 마찬가지로 아주 어려운 문제로 드러난 점은 볼 롤러 베어링에 볼 롤러를 채운 후 이의 축방향 가이드를 만들기 위해 볼 롤러의 측면 방향으로 상기 케이지 리브를 추가로 플랜징하는 것인데, 왜냐하면 플랜지 에지가 높은 강도를 가지므로 채워진 베어링에서 케이지 리브를 플랜징할 때 베어링 케이지에 또 다른 변형이 발생하기 때문이다. 더 나아가서 케이지 포켓의 둥근 십자 형상 홀을 통해 케이지 리브로의 전이 부분에서 상대적으로 넓게 형성되어 매우 강해진 베어링 케이지의 포켓 브리지 역시 이 베어링 케이지의 최종 형상이 둥근 형상보다는 오히려 다각형 형상으로 형성되는데 한몫한다.

공지된 종래 기술의 전술한 단점들에서 출발하여 본 발명의 과제는 포켓 브리지가 둥근 케이지 최종 형상을 보장하며 케이지 리브가 링으로의 컬링 후에 매끈한 표면을 가지며 후속 플랜징 가공 후에는 볼 롤러의 측면 방향으로 베어링 케이지에서 또 다른 변형을 야기하지 않도록 베어링 케이지의 구조가 형성된 볼 롤러 베어링을 설계하는 것이다.

제1항의 전제부에 따른 볼 롤러 베어링의 경우 본 발명에 있어서 상기 과제의 해결책은 베어링 케이지의 케이지 포켓 각각에서 자유 콘투어가 직사각형의 기하학적 형상으로 확장되어 형성되고 케이지 리브의 플랜지 에지의 재료 강도가 각각 원주형의 선형 버니싱을 통해 베어링 케이지의 다른 재료 강도에 비해 감소되어 형성되는 것이다.

이 경우, 본 발명은 베어링 케이지의 기능의 제한 없이 각각의 케이지 포켓의 둥근 자유 콘투어를 직사각형의 형상으로 확장함으로써, 케이지 포켓들 사이의 포켓 브리지를 케이지 리브로의 전이 부분에서 더 협소하게 형성할 수 있고, 이에 따라 베어링 케이지가 링으로의 컬링 후 최종 형상에서 원하는 둥글기를 가지도록 상기 포켓 브리지의 강도를 줄일 수 있다는 지식에 기초한다. 더 나아가서 플랜지 에지의 버니싱 가공을 통해 이의 강도 역시 감소하여, 케이지 리브에서의 재료 수축이 링으로 케이지를 컬링할 때 최소치로 감소되고 케이지 리브가 매끈하고 평평한 표면을 갖는다.

동시에 플랜지 에지의 버니싱 가공을 통해 변형 가공 역시 마지막의 또 다른 플랜징 작업시 볼 롤러의 측면 방향으로 훨씬 용이해지므로, 이 경우에도 베어링 케이지에서 또 다른 변형이 야기되지 않고 치수 정확도가 개선된다.

본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링의 바람직한 실시예 및 개선예들은 종속항들에 기술되어 있다.

본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링의 경우 제2항에 따라 직사각형 자유 콘투어의 짧은 쪽이 케이지 리브의 플랜지 에지까지 또는 이의 부근까지 뻗어있고 이러한 플랜지 에지와 나란히 뻗어 배치된다. 그와 같은 형성을 통해 달성되는 점은 포켓 브리지의 폭이 케이지 리브로의 전이 부분에서 직접 케이지 리브까지 최소화되므로 가능한 많은 강도 감소를 얻을 수 있다는 것이다.

더 나아가서 본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링의 바람직한 실시예로서 제3항에 따라 각각의 케이지 포켓에서 자유 콘투어가, 부가적으로 직사각형의 긴 쪽 안에 형성되고 직사각형의 짧은 쪽을 연장하는 노치를 갖도록 형성된다. 그러므로 이와 같은 조치를 통해 포켓 브리지의 폭은 케이지 리브로의 전이 부분에서 더욱 감소되므로, 포켓 브리지의 유연성에서 최고값이 링으로 베어링 케이지를 컬링할 때 달성되고 베어링 케이지가 원하는 둥글기를 갖는다. 이 경우 상기 노치를 반원, 삼각형 또는 사각형으로 형성하는 것이 특히 바람직하다.

본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링의 바람직한 실시예는 첨부 도면들을 참조로 하기에 더 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링의 입체 전체도.
도 2는 본 발명에 따라 형성된 도 1의 볼 롤러 베어링의 입체형 횡단면도.
도 3은 도 4에 있어서 본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링의 베어링 케이지를 A - A에 따라 절개한 단면도.
도 4는 도 3에 있어서 본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링의 베어링 케이지를 B - B에 따라 절개한 단면도.
도 5는 도 4에 있어서 본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링의 베어링 케이지의 X 부분 확대도.
도 6은 도 3에 있어서 본 발명에 따라 형성된 볼 롤러 베어링의 베어링 케이지를 C - C에 따라 절개한 단면도.

도 1 및 도 2에 명료하게 도시된 볼 롤러 베어링(1)은 실질적으로 외측 베어링 링(2)과 내측 베어링 링(3) 및 이들 베어링 링(2, 3) 사이에 배치된 복수의 볼 롤러(4)로 이루어지고, 이 볼 롤러는 외측 베어링 링(2)의 내측(6) 안에 그리고 내측 베어링 링(3)의 외측(7) 안에 형성된 2개의 그루브 형상 트랙(8, 9) 안에서 구름면(5)을 통해 회전하며 원주 방향으로 서로 동일 간격으로 베어링 케이지(10)를 통해 보유되어 있다. 이 경우 베어링 케이지(10)는, 도 3과 도 4에 도시된 것처럼, 윈도우 케이지로서 형성되어 있으며, 이 케이지는 볼 롤러(4)의 축방향 안내를 위해 2개의 원주형 플랜지 에지(11, 12) 둘레에서 내측 베어링 링(3) 쪽으로 굽혀진 2개의 측면 케이지 리브(14, 15)를 가지며, 이 측면 케이지 리브들은 복수의 포켓 브리지(13)를 통해 서로 연결되어 있다. 이 경우 베어링 케이지의, 이 포켓 브리지(13)를 통해 서로 분리된 개별 케이지 포켓(16) 각각은, 도 5에 도시된 것처럼, 십자 형상 홀을 가지는 것을 알 수 있으며, 이 홀은 원주 방향에 대해 종방향으로 배치되고 점선으로 표시된 볼 롤러(4) 횡단면 콘투어(17)와 이 횡단면 콘투어에 통합되고 원주 방향에 대해 횡방향으로 배치되고 가는 선으로 표시된, 볼 롤러(4)를 베어링 케이지(10) 안에 삽입하기 위한 자유 콘투어(18)로 형성된다.

또한, 도 5를 통해 알 수 있는 것은, 케이지 리브(14, 15)로의 전이 부분에서 케이지 포켓들(16) 사이 포켓 브리지(13)를 더 협소하게 형성하여 이의 강도를 줄이기 위해, 베어링 케이지(10)의 케이지 포켓(16) 각각에서 자유 콘투어(18)가 본 발명에 따라 점이 찍힌 평면으로 표시된 직사각형의 기하학적 형상으로 확대되어 형성되어 있다는 것이다. 이 경우 직사각형 자유 콘투어(18)의 짧은 쪽(21, 22)은 케이지 리브(14, 15)의 플랜지 에지(11, 12) 부근까지 뻗어있는 것을 알 수 있으며 이들과 평행하게 배치되어 있다. 부가적으로 각각의 케이지 포켓(16)에서 자유 콘투어(18)는 직사각형의 긴 쪽(23, 24) 안에 형성된 그리고 짧은 쪽(21, 22)을 연장한 노치(25, 26, 27, 28)를 가지도록 형성되어 있어서 포켓 브리지(13)의 폭을 케이지 리브(14, 15)로의 전이 부분에서 훨씬 더 줄일 수 있으며 베어링 케이지(10)를 링으로 컬링할 때 포켓 브리지(13)의 유연성에서 최고값을 얻을 수 있다.

끝으로 도 6에서 알 수 있는 것은 그 외에도 케이지 리브(14, 15)의 플랜지 에지(11, 12)의 재료 강도는 원주형의 선형 버니싱(19, 20)을 통해 베어링 케이지(10)의 다른 재료 강도에 비해 감소되어 형성되어 있다는 것이다. 그러므로 플랜지 에지(11, 12)의 강도 역시 감소되어, 케이지 제조시 케이지 리브(14, 15)에서의 재료 수축이 최소로 감소하고 후속 플랜징 가공시 볼 롤러(4)의 측면 방향으로 베어링 케이지(10)에서 또 다른 변형이 야기되지 않는다. 더 나아가서 플랜지 에지(11, 12)에서의 버니싱(19, 20)을 통해 도 6에 도시된 형상에서보다 반경 방향으로 더 길게 케이지 리브(14, 15)를 형성하고 경우에 따라서는 원주형 비드로 강화시킬 수 있다. 따라서 그와 같은 베어링 케이지(10)는 매우 높은 축방향 하중을 받는 분야나 축방향 하중이 변하는 분야에도 적합하고, 이런 경우에 마모 감소를 위해 상기 연장된 케이지 리브(14, 15)를 추가적으로 부분적으로 경화시키거나 코팅하는 것이 바람직하다.

1 볼 롤러 베어링
2 외측 베어링 링
3 내측 베어링 링
4 볼 롤러
5 구름면
6 2의 내측
7 3의 외측
8 6에서 트랙
9 7에서 트랙
10 베어링 케이지
11 플랜지 에지
12 플랜지 에지
13 포켓 브리지
14 케이지 리브
15 케이지 리브
16 케이지 포켓
17 16에서 4의 횡단면 콘투어
18 16에서 자유 콘투어
19 11에서 버니싱
20 12에서 버니싱
21 18의 짧은 쪽
22 18의 짧은 쪽
23 18의 긴 쪽
24 18의 긴 쪽
25 23에서 노치
26 23에서 노치
27 24에서 노치
28 24에서 노치

Claims

실질적으로 외측 베어링 링(2)과 내측 베어링 링(3) 및 이들 베어링 링(2, 3) 사이에 배치된 복수의 볼 롤러(4)로 이루어지고, 볼 롤러는 외측 베어링 링(2)의 내측(6) 안에 그리고 내측 베어링 링(3)의 외측(7) 안에 형성된 2개의 그루브 형상 트랙(8, 9) 안에서 구름면(5)을 통해 회전하고 원주 방향으로 서로 동일한 간격으로 베어링 케이지(10)를 통해 보유되는 볼 롤러 베어링(1)이며,
베어링 케이지(10)는 볼 롤러(4)의 축방향 안내를 위해 2개의 원주형 플랜지 에지(11, 12) 둘레에서 내측 베어링 링(3) 쪽으로 굽혀지고 복수의 포켓 브리지(13)를 통해 서로 연결된 2개의 측면 케이지 리브(14, 15)를 가지는 윈도우 케이지로서 형성되어 있으며 포켓 브리지(13)를 통해 서로 분리된 개별 케이지 포켓(16) 각각은 십자 형상 홀을 가지며, 상기 홀은 베어링 케이지(10) 안에 볼 롤러(4)를 삽입하기 위해, 원주 방향에 대해 종향향으로 배치된 볼 롤러(4) 횡단면 콘투어(17)와, 이 횡단면 콘투어 안에 통합되고, 원주 방향에 대해 횡방향으로 배치된 자유 콘투어(18)로 형성되어 있는 볼 롤러 베어링에 있어서,
베어링 케이지(10)의 각각의 케이지 포켓(16)에서 자유 콘투어(18)는 직사각형의 기하학적 형상으로 확대되어 형성되어 있으며 케이지 리브(14, 15)의 플랜지 에지(11, 12)의 재료 강도는 각각 원주형의 선형 버니싱(19, 20)을 통해 베어링 케이지(10)의 다른 재료 강도에 비해 감소되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 롤러 베어링.
제1항에 있어서, 직사각형 자유 콘투어(18)의 짧은 쪽(21, 22)은 케이지 리브(14, 15)의 플랜지 에지(11, 12)까지 또는 상기 플랜지 에지 부근까지 뻗어있고 상기 플랜지 에지와 나란하게 뻗어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 롤러 베어링.
제1항에 있어서, 각각의 케이지 포켓(16)에서 자유 콘투어(18)는, 추가적으로 직사각형의 긴 쪽(23, 24)에 형성되어 직사각형의 짧은 쪽(21, 22)을 연장한 노치(25, 26, 27, 28)를 갖도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 롤러 베어링.