KR20130060284A - 샤프트를 위한 롤러 베어링 - Google Patents

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Abstract

본체(16)은, 원통형 원주면을 가진 샤프트(30)를 위한 롤러 베어링에 있어서, 샤프트(30)에 장착될 레이스(12), 및 상기 레이스(12) 상에서 구르도록 배치된 롤러체(16)를 포함하며, 상기 레이스(12)는, 다각형의 각각의 면(28)의 중심 근처에서만 샤프트(30)의 원주면과 결합하도록, 다각형 내부 단면을 가진, 롤러 베어링을 제공한다.

Description

샤프트를 위한 롤러 베어링{ROLLING BEARING FOR A SHAFT}
본 발명은, 샤프트에 장착될 레이스(race) 및 레이스 상에서 구르도록 배치되는 롤러체를 포함하는, 원통형 원주면을 가진 샤프트를 위한 롤러 베어링에 관한 것이다.
여기에서 사용되는 "샤프트"라는 용어는, 일반적으로, 롤러 베어링의 레이스에 의해 둘러싸이는 원통형 원주면을 가지는 회전 가능한 부재에 관련된다.
통상적으로, 롤러 베어링은, 샤프트에 장착되는 레이스에 더하여, 내부 레이스와 함께 환형 갭을 형성하는 외부 레이스를 가지며, 환형 갭 내에, 롤러체(roller body)가 내부 레이스의 외부 원주면 및 외부 레이스의 내부 원주면 상에서 구르도록 수용된다.
그러한 롤러 베어링의 레이스는 통상적으로 금속 블랭크를 기계가공 예를 들면 밀링함으로써 제조되었다. DE 10 2004 048 172 A1은, 디프드로잉된(deep-drawn) 금속 슬리브로부터 기계가공 없이 롤러 베어링을 위한 레이스를 제조하는 방법을 기술하고 있다.
레이스가 샤프트와 올바르게 장착 결합하기 위해서, 샤프트 및 레이스는 작은 규격 허용오차를 가져야 한다.
본 발명의 목적은, 샤프트 및 내부 레이스의 큰 규격 허용오차를 가능하게 하는 롤러 베어링을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 상기 레이스는, 다각형의 각각의 면의 중심 근처에서만 샤프트의 원주면과 결합하도록, 다각형 내부 단면을 가진다.
그러면, 샤프트의 직경 허용오차 및/또는 레이스의 내경의 허용오차는 다각형의 탄성 변형에 의해 흡수될 수 있어, 레이스의 내면은 넓게 되어 샤프트의 실제 직경에 적응된다. 탄성 변형의 전체 양이 작아, 롤러체가 구르는 레이스의 외부 원주면이 실제로 원형 형상으로부터 편차되지 않는다. 다각형의 코너가 통상적으로 샤프트의 원주면과 접촉되지 않기 때문에, 레이스와 샤프트의 원주면 사이의 접촉 영역은, 레이스가 원형 내부 단면을 가지는 종래의 베어링에 대해서보다 본 발명에 따른 베어링에 대해 현저히 작다. 그러나, 이것은 레이스와 샤프트 사이의 압입 맞춤을 감소시키지 않는데, 그것은 샤프트와 레이스 사이에 작용하는 반경 방향 힘은 다각형의 각각의 면의 중심 근처에서 비교적 작은 존에 집중되어, 누르는 힘은 그에 대응하여 높기 때문이다. 제조 허용오차로 인해, 샤프트의 외경이 레이스의 가장 작은 내경보다 큰(다각형의 일면의 중심으로부터 다각형의 반대쪽 면의 중심으로 측정됨) 상황이 발생할 때, 다각형의 면은, 이들 면의 길이가 상당한 양으로 증가됨 없이, 탄성적으로 항복할 수 있다. 이러한 이유로 인해, 허용오차가 비교적 클 때에도, 레이스의 원주 방향으로 작용하는 인장 응력은 레이스의 붕괴를 일으키지 않도록 작게 유지된다.
본 발명의 바람직한 실시예 및 추가적 발전은 종속항에 표시된다.
바람직한 실시예에서, 상기 레이스는, 축 방향 단면에서 볼 때, 하나 이상의 내부 정점(파형 홈통)에 의해 샤프트의 원주면과 맞물리는 파형 프로파일을 가지며, 하나 이상의 외부 정점(파형 정점부)은 롤러체를 위한 레이스 면을 형성한다. 이러한 경우에, 레이스는 파형 홈통의 근처에서만 다각형 단면을 가질 필요가 있고, 파형 정점부의 근처에서는 원형 외부 단면을 가질 수 있다. 그러면, 샤프트의 직경이 과도한 경우에, 다각형의 면들의 탄성 변형은 파형 홈통 부분에만 영향을 줄 것이고, 파형 정점부는 실제로 변형되지 않는다.
특히 바람직한 실시예에서, 레이스는, 길이 방향 단면에서 볼 때, "M" 또는 "W"의 형상을 가져, 2개의 파형 홈통은 샤프트의 원주면과 맞물리며, 2개의 파형 정점부는 롤러체를 위한 레이스 면을 정의한다. 그러면, 포지티브 크라운을 가진 구형 또는 배럴형 롤러체를 위해, 2개의 파형 정점부는 또한 롤러체의 중심에 영향을 준다. 레이스가 3개의 파형 홈통 및 2개의 파형 정점부를 가진 M자형 프로파일을 가질 때, 2개의 파형 정점부들 사이에 위치되는 중앙 파형 홈통은 바람직하게 2개의 외부 파형 홈통보다 큰 내경을 가져, 레이스는 외부 파형 홈통에 의해서만 샤프트의 원주면과 맞물리 것이고, 이들 영역에서만 다각형 단면을 가질 필요가 있다.
레이스는 원통형 금속 본체의 금속 성형에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 레이스의 파형 프로파일은 관형 본체를 압연함으로써 얻어질 수 있고, 그 후에, 다각형 맨드릴이 레이스 내로 삽입되어, 파형 홈통 영역은 내부 원주면이 다각형 단면을 가지도록 변형된다. 관형 본체 자체는, 우선 블랭크를 도가니 형상의 구조로 인발하고 다음에 필요에 따라 도가니의 바닥 및 외부 원주의 플랜지를 절단함으로써, 판금의 평평한 블랭크로부터 형성될 수 있다.
이제 실시예를 도면과 관련하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 롤러 베어링의 축 방향 단면도를 도시한다.
도 2는 롤러 베어링의 정면도를 도시한다.
도 3은 도 2의 상세도를 도시한다.
도 1에 도시된 롤러 베어링(10)은 내부 레이스(12), 외부 레이스(14), 및 이러한 예에서 볼(16)의 형상을 가지는 복수의 롤러체를 포함한다.
외부 레이스(14)는 여러 개의 부품으로 구성되며, 2개의 원추형 링(20)이 볼(16)을 위한 V자형 레이스 표면을 정의하도록 거울 대칭으로 배치되고 지지되는 케이싱(18)을 포함한다.
내부 레이스(12)는, 파형 프로파일로 변형된 균일한 두께의 판금에 의해 형성된다. 이러한 예에서, 파형 프로파일은 대략 "M"(도 1의 상부 부분을 통한 단면을 고려할 때)의 형상을 가지며, 내부 둘레부에서 평평하게 되는 2개의 파형 홈통(22)을 형성하고, 2개의 파형 정점부(24) 및 중앙 파형 홈통(26)이 파형 홈통(22)들 사이에 삽입된다. 2개의 파형 정점부(24)는 볼(16)을 위한 레이스 표면을 정의한다. 도시된 예에서, 파형 정점부(24)는, 파형 홈통(22)을 향해 경사지는 파형 정점부의 외부 플랭크(flanks)가 볼(16)이 구르는 내부 플랭크보다 가파르도록, 비대칭이다.
도 2에서 더 명백히 알 수 있듯이, 파형 홈통(22)의 내부 둘레면의 단면은 원형이 아니고 다각형이다. 도시된 예에서, 내부 단면은, 통상적 상태에서 직선인 동일한 길이의 20개의 면(28)들을 가지는 규칙적 아이코세이곤(icosagon)의 형상을 가진다. 옵션으로서, 코너의 수 따라서 면(28)의 수는 더 크거나 작을 수 있지만, 면의 수는 바람직하게 10 이상이어야 한다.
다각형 단면으로 인해, 내부 레이스(12)의 내경은, 면의 중심으로부터 면의 중심으로 향해 측정하였을 때의 최소 직경(d1)과 코너로부터 코너를 향해 측정하였을 때의 최대 직경(d2) 사이에서 변한다. 중앙 파형 홈통(26)의 내경은, 레이스(12)의 최내부 표면 영역이 2개의 파형 홈통(22)의 다각형 내부 둘레면에 의해 형성되도록, d2보다 크다.
도 3에 도시되어 있듯이, 롤러 베어링(10)은, 원통형 원주면을 가지는 샤프트(30)를 지지하는 작용을 한다. 롤러 베어링(10)의 내부 레이스(12)는, 다각형의 모든 20개의 면(28)은 샤프트(30)의 원주면에 대해 접선을 형성하며 다각형의 코너는 이러한 원주면으로부터 이격되도록, 샤프트의 원통형 원주면에 장착된다. 샤프트(30)와 레이스(10) 사이의 압입 맞춤은 샤프트(30)의 외경이 d1 이상인 한 확실하게 된다. 샤프트가 제조 허용오차로 인해 약간 큰 직경을 가지면, 다각형의 면(28)을 형성하는 파형 홈통(22)의 영역은 도 3에서 점선으로 표시된 바와 같이 탄성적으로 외향으로 팽창될 수 있다. 따라서, 샤프트(30)의 외경이 d2보다 작은 한, 제조 허용오차는, 레이스의 붕괴를 발생시킬 내부 레이스(12) 내의 과도한 인장 응력을 발생시키지 않으면서 탄성적으로 흡수될 수 있다.
레이스(12)의 파형 프로파일로 인해, 면(28)의 탄성 변형은 파형 홈통(22)의 내부 정점에 제한되고, 파형 정점부는 실제적으로 그에 의해 영향을 받지 않으며 여전히 볼(16)을 위한 거의 완전한 원형 레이스 면을 형성한다.
도시된 예에서, 내부 레이스(12)는, 양쪽 단부에, 2개의 파형 홈통(22) 각각의 외향 면에, 반경 방향 외향으로 돌출되어 롤러 베어링을 샤프트(30)에 대해 미는 것을 용이하게 하는 플랜지를 가진다. 압입 맞춤에 의해 달성되는 샤프트(30) 상의 롤러 베어링(10)의 고정에 더하여, 클로 링(claw rings)과 같은 다른 수단이, 샤프트(30) 상의 롤러 베어링 특히 롤러 베어링의 내부 레이스(12)의 추가적 축 방향 고정을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 옵션으로서, 그러한 축 방향 고정을 위한 클로는 레이스(12)의 플랜지들 중 하나와 일체로 형성될 수 있다.

Claims (7)

  1. 원통형 원주면을 가진 샤프트(30)를 위한 롤러 베어링에 있어서,
    샤프트(30)에 장착될 레이스(12), 및
    상기 레이스(12) 상에서 구르도록 배치된 롤러체(roller body)(16)를 포함하며,
    상기 레이스(12)는 다각형 내부 단면을 가짐으로써, 상기 다각형의 각각의 면(28)의 중심 근처에서만 상기 샤프트(30)의 원주면과 맞닿게 되어 있는
    롤러 베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다각형의 면(28)의 수는 10 이상인,
    롤러 베어링.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레이스(12)는, 축 방향 단면에서, 하나 이상의 파형 홈통(22)을 가진 파형 프로파일, 및 상기 롤러체(16)를 위한 레이스 면을 형성한 하나 이상의 파형 정점부(24)를 가지고 있으며,
    상기 파형 홈통(22)의 내부 정점은 상기 레이스의 다각형 내부 단면을 형성하고 있는,
    롤러 베어링.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 레이스(12)의 상기 파형 프로파일은, 2개 이상의 파형 정점부(24), 및 상기 다각형 내부 단면을 형성하는 내부 정점을 가진 2개 이상의 파형 홈통(22)을 포함하는, 롤러 베어링.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 파형 정점부(24)는 2개의 상기 파형 홈통(22)들 사이에 축 방향으로 배치되어 있고, 다른 파형 홈통(26)에 의해 서로 분리되어 있는, 롤러 베어링.
  6. 제5항에 있어서,
    2개의 상기 파형 정점부(24)들 사이에 위치된 상기 파형 홈통(26)의 내부 정점에서의 상기 레이스(12)의 내경은 상기 다각형 내부 단면의 최대 내경(d2)보다 큰, 롤러 베어링.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이스(12)는 성형된 판금에 의해 형성되어 있는, 롤러 베어링.
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