KR20160010330A - 구름 베어링 및 상기 구름 베어링을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

구름 베어링 및 상기 구름 베어링을 제조하기 위한 방법 Download PDF

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KR20160010330A
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토마스 레파인
브루노 몬트보외프
다니엘 잔센
아만딘 호우아르트
토미 줄리엔
실바인 부시트
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아크티에볼라게트 에스케이에프
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Abstract

구름 베어링(1)은, 구름 요소(7)들을 위한 레이스웨이(32,30,50)를 가지는 외부 링(3)과 내부 링(5)을 포함하고 상기 구름 요소는 상기 레이스웨이(32,30,50)들과 접촉하며 상기 외부 링(3)과 내부 링(5)사이에 배열된다. 상기 링들 중 적어도 한 개의 링(3)은, 축 방향 부분(340) 및 상기 축 방향 부분(340)의 변부들과 연결된 두 개의 반경 방향 부분(342,344)들을 가진 덮개(34) 및, 상기 링(3)의 레이스웨이를 형성하기 위해 상기 덮개(34)내에 배열된 두 개의 절반 레이스웨이(30,32)들을 포함한다. 상기 구름 베어링(1)은 탄성 재료로 제조되고 상기 덮개(34)의 제 1 반경 방향 부분(342)과 제 1 절반 레이스웨이(30)의 횡 방향 면(300)사이에서 축 방향으로 예비인장되도록 상기 덮개(34)내에 배열된 적어도 한 개의 원형의 예비하중 요소(9)를 추가로 포함한다. 상기 구름 베어링은 상기 덮개(34)의 축 방향 부분(340) 및 각각의 절반 레이스웨이(30,32)사이에서 반경 방향으로 배열된 적어도 한 개의 감쇄요소(11)를 포함한다.

Description

구름 베어링 및 상기 구름 베어링을 제조하기 위한 방법{ROLLING BEARING AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A ROLLING BEARING}
본 발명은 구름 베어링(rolling bearing) 및 구름 베어링을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
원환 형상의 와이어(toric wires)로 제조되는 두 개의 레이스웨이(raceway)들을 가지고 덮개내에 장착되며 탄성 요소에 의해 예비인장상태를 가지는 적어도 한 개의 링을 포함한 구름 베어링들이 문헌 제 EP-B1- 1 956 254 호에 공개된다. 상기 구름 베어링들은 종종 스티어링 칼럼(steering column)에서 이용되어 칼럼의 비 정렬(misalignment) 작용을 감소시킨다.
상기 구름 베어링에 이용되는 와이어들은 원형 구조를 형성하기 위해 변형되는 선형의 금속 와이어(wire)들로부터 제조된다. 상기 와이어의 단부들은 서로 연결되고, 상기 구름 요소들이 연결부상에서 구름 운동할 때 상기 연결부는 진동과 소음을 발생시킨다. 또한, 스탬핑 가공된 금속 시트로부터 제조된 구형 표면들을 가진 레이스웨이들을 이용하는 것이 공지되어 있다. 금속 접촉 표면들의 주름 구조(rugosity)와 같은 다른 원인들에 의해 진동과 소음이 야기된다. 따라서 상기 형태의 구름 베어링들의 소음 발생은 감소되어야 한다.
본 발명의 목적은, 작동시 발생하는 소음과 진동을 감소시키는 구조를 가진 새로운 구름 베어링을 제공하는 것이다.
상기 목적을 위하여, 구름 요소들을 위한 레이스웨이를 가지는 외부 링과 내부 링을 포함하고 상기 구름 요소는 상기 레이스웨이들과 접촉하며 상기 외부 링과 내부 링사이에 배열되며 구름 베어링으로서, 상기 링들 중 적어도 한 개의 링은, 축 방향 부분 및 상기 축 방향 부분의 변부들과 연결된 두 개의 반경 방향 부분들을 가진 덮개 및, 상기 링의 레이스웨이를 형성하기 위해 상기 덮개내에 배열된 두 개의 절반 레이스웨이들을 포함하고, 상기 구름 베어링은 탄성 재료로 제조되고 상기 덮개의 제 1 반경 방향 부분과 제 1 절반 레이스웨이의 횡 방향 면사이에서 축 방향으로 예비인장되도록 상기 덮개내에 배열된 적어도 한 개의 원형의 예비하중 요소를 추가로 포함한다. 상기 구름 베어링의 특징에 의하면, 상기 구름 베어링은 상기 덮개의 축 방향 부분 및 각각의 절반 레이스웨이사이에서 반경 방향으로 배열된 적어도 한 개의 감쇄 요소를 포함한다.
본 발명에 의하면, 진동과 소음이 상기 덮개의 축 방향 부분과 절반 레이스웨이들사이에 배열된 감쇄 요소들에 의해 감소된다. 본 발명의 또 다른 장점에 의하면 축 방향 예비 하중이 상기 감쇄요소들에 의해 상기 구름요소들위에 작용할 수 있다.
유리하지만 필수적인 것이 아닌 본 발명의 또 다른 특징들에 의하면, 상기 구름 베어링은 하기 특징들 중 한 개 또는 여러 개를 포함할 수 있다.
상기 감쇄 요소는 탄성중합체 재료로 제조될 수 있다.
상기 감쇄 요소는 적어도 두 개의 서로 다른 재료들로 제조되고, 상기 재료들 중 한 개는 축 방향 예비하중을 발생시키도록 적응되고 다른 한 개는 진동을 감쇄시키도록 적응된다.
상기 감쇄 요소는 양쪽의 절반 레이스웨이들과 접촉하는 단일 층에 의해 형성된다.
상기 감쇄 요소는 예비하중 요소를 가진 일체 구조 부분을 형성한다.
상기 감쇄 요소는 각각 상기 절반 레이스웨이들 중 한 개와 접촉하는 두 개의 라이닝들에 의해 형성된다.
상기 라이닝들 중 적어도 한 개는 상기 예비하중 요소와 일체구조 부분을 형성하
상기 구름요소가 볼들이다.
상기 절반 레이스웨이들 중 적어도 한 개가 와이어에 의해 형성된다.
상기 절반 레이스웨이들 중 적어도 한 개가 구름 요소들과 접촉하기 위한 구형상의 접촉 표면을 가진 원형 링이다.
상기 원형 링의 변부가 상기 감쇄 요소와 접촉한다.
상기 덮개는 U자 형상의 단면을 가진 원형 챔버를 형성하기 위해 적어도 한 개의 측부에서 반경 방향 부분과 연결된 축 방향 부분을 포함하고, 상기 원형의 예비하중 요소는 상기 챔버내에 수용된다.
구름 베어링은 제 2 절반 레이스웨이의 횡 방향 면 및 제 2 반경 방향 부분사이에서 축 방향으로 연장되는 제 2 예비하중 요소를 포함한다.
본 발명은 또한 상기 구름 베어링을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법의 특징에 의하면, 상기 방법은,
a) 상기 덮개의 축 방향 부분으로부터 축 방향으로 연장되는 반경 방향 부분들 중 한 개를 가지며 예비성형된 덮개를 예비변형 상태로 제조하는 단계,
b) 상기 축 방향 부분과 반경 방향 부분위에 감쇄 재료 층을 가진 상기 예비성형된 덮개를 예비성형 상태로 제공하는 단계,
c) 상기 덮개내에 상기 절반 레이스웨이들과 구름 요소를 장착하는 단계,
d) 상기 반경 방향 부분을 상기 절반 레이스웨이들 중 한 개의 레이스웨이를 향해 변형하여 상기 덮개를 성형하여 상기 반경 방향 부분이 상기 절반 레이스웨이와 구름요소에 예비하중을 발생시키는 단계를 포함한다.
본 발명이 도시된 예로서 첨부된 도면들을 참고하여 설명된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 따르는 구름 베어링의 부분 단면도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예를 따르는 구름 베어링의 부분 단면도.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예를 따르는 구름 베어링의 부분 단면도.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예를 따르는 구름 베어링의 부분 단면도.
도 5는 본 발명의 제 5 실시예를 따르고 예비 변형 상태를 가지는 덮개, 예비하중 요소 및 감쇄 요소를 도시한 부분 단면도.
본 발명을 따르는 구름 베어링(1)이 도 1에 도시된다. 상기 구름 베어링(1)은, 외부 링(3), 내부 링(5) 및 실시예에서 볼(7)인 구름 요소들을 포함한다. 각각의 외부 링(3)과 내부 링(5)은 상기 볼(7)들을 등간격을 유지하게 하는 케이지(cage)(8)내에 배열되고 상기 외부 링(3)과 내부 링(5)사이에 배열된 볼을 위한 레이스웨이들을 가진다. 내부 링(5)은 질량이 크며 볼(7)을 위한 레이스웨이를 형성하는 외부 표면에 오목한 요홈을 포함한다. 상기 외부 링(3)의 레이스웨이는 두 개의 절반- 레이스웨이(half-raceways)들에 의해 형성된다. 도 1의 실시예에서, 상기 외부 링(3)의 절반- 레이스웨이는 와이어(30,32)들이다. 외부 링(3)은 상기 와이어(30,32)들이 배열된 덮개(34)를 포함한다. 상기 덮개(34)는 구름 베어링(1)의 회전축(X-X')을 따라 연장되는 축 방향 부분(340)을 포함한다. 상기 덮개(34)는 또한 축 방향 부분(340)의 변부들에 연결된 두 개의 반경 방향 부분(342,344)들을 포함한다.
상기 설명에서 "축 방향" 및 "반경 방향"은 회전축(X-X')을 기준으로 사용된다.
반경 방향 부분(342)은 U자 형상의 단면을 가진 원형 챔버를 형성하는 축 방향 부분(342a)을 포함한다.
구름 베어링(1)은, 탄성 재료로 제조되고 덮개(34)내에 배열되어 반경 방향 부분(342) 및 상기 절반-레이스웨이들 중 한 개의 횡 방향 면사이에서 축 방향으로 예비하중을 가지는 원형의 예비하중 요소(9)를 추가로 포함한다. 도시된 실시예에서 상기 예비하중 요소(9)는 와이어(30)의 횡방향 면(300)에 대해 예비하중을 가진다. 축(X-X')을 따라 상기 예비하중 요소(9)와 마주보는 반경 방향 부분(344)가 축(X-X')을 따라 와이어(32)에 대해 예비인장 하중(F)을 발생시킨다. 상기 예비인장 하중(F)은 상기 구룸 요소(7) 및 와이어(30,32)사이에서 접촉을 유지하는 것을 허용한다.
구름 베어링(1)내부에서 진동과 소음을 감소시키기 위해, 구름 베어링(1)은 각각의 와이어(30,32) 및 축 방향 부분(340)사이에서 반경 방향으로 배열된 적어도 한 개의 감쇄 요소(11)를 포함한다. 감쇄 요소(11)는 고무와 같은 탄성 중합체 재료로 제조될 수 있다. 감쇄 요소(11)에 의해 와이어(30,32)는 축 방향 부분(340)과 직접적으로 접촉하지 못한다. 그 결과 두 개의 금속표면들이 접촉할 때 발생되는 진동과 소음 발생이 방지된다. 또한, 상기 와이어(30,32)의 원주 방향 단부들의 도시되지 않은 연결부가 볼(7)에 대해 구름운동하여 발생되는 진동과 소음이 감소된다.
감쇄 요소(11)는 덮개(34)상에 몰딩(overmoulded)될 수 있다. 선택적으로, 감쇄요소(11)는 덮개(34)에 접착되거나 적절한 모든 수단에 의해 덮개(34)에 부착될 수 있다.
도 1에 도시된 것처럼, 감쇄 요소(11)는 상기 와이어(30,32)와 접촉하는 단일 층에 의해 형성된다. 감쇄 요소(11)는 예비하중 요소(9)와 일체 부분(single part)을 형성한다. 상기 예비하중 요소(9) 및 감쇄 요소(11)에 의해 형성되는 부분은 덮개(34)위에 몰딩되거나 별도의 제조부품으로서 장착될 수 있다.
본 발명의 제 2, 제 3, 제 4 및 제 5 실시예는 각각 도 2 내지 도 5에 도시된다. 상기 실시예들에서, 제 1 실시예의 요소들과 유사한 요소들은 동일한 도면부호를 가지며 동일하게 작동한다. 제 1 실시예와 다른 차이점만 설명한다.
도 2의 실시예에서, 감쇄 요소(11)는 예비하중 요소(9)와 일체 구성 부분을 형성하지 못한다. 감쇄 요소(11)는, 와이어(30,32)들 중 한 개와 각각 접촉하는 두 개의 라이닝(11a,11b)들에 의해 형성된다. 감쇄 라이닝(11a,11b)들은 상기 와이어(30,32)와 반경 방향으로 정렬되고 라이닝(11a,11b)들은 빈 공간에 의해 축 방향으로 분리된다.
도면에 도시되지 않고 본 발명의 실시예에 의하면, 감쇄 라이닝(11a)은 예비하중 요소(9)와 일체 구성부분을 형성할 수 있다.
도 3의 실시예에서 예비하중 요소(9)는 U자 형상을 가지고 덮개(34)에 의해 형성되는 원형 챔버내부에 배열되지 못한다. 상기 실시예에서 반경 방향 부분(342)은 축(X-X')과 수직을 이루며 직선을 형성한다. 예비하중 요소(9)는 반경 방향 부분(342)과 와이어(30)사이에서 축 방향으로 연장되는 탄성 재료 층에 의해 형성된다.
상기 실시예에서 구름 베어링(1)은, 와이어(32)의 횡 방향 면(320)과 반경 방향 부분(344)사이에서 축 방향으로 연장되는 탄성 재료 층에 의해 형성된다.
도 4의 실시예에서, 구름 베어링(1)의 절반 레이스웨이는 볼(7)과 접촉하고 구형상을 가진 원형의 내부 표면(150)을 가진 링(15) 및, 두 개의 와이어(30,32)들 대신에 와이어(32)를 포함한다. 상기 링(15)의 외측 변부(152)는 감쇄 요소(11)와 접촉한다. 상기 링(15)은 스탬핑 가공된 금속 시트로부터 제조될 수 있다.
도면에 도시되지 않은 본 발명의 실시예에 의하면, 각각의 절반 레이스웨이들은 구형 표면을 가진 링에 의해 형성될 수 있다.
도면에 도시되지 않은 또 다른 실시예에 의하면, 구형의 내부 표면(150)은 큰 곡률반경을 가질 수 있어서, 표면(150)은 거의 평면이며 구름요소가 볼이라면 각각의 구름 요소와 접촉점을 형성할 수 있다.
도 5의 실시예에서, 구름 베어링(1)은 도 1에 도시되고 U자 형상을 가진 원형 챔버 및 도 3에 도시된 제 2 예비하중 요소(13)를 결합한다. 이 경우, 구름 베어링(1)은 하기 방법에 의해 제조된다. 도 5에 도시된 제 1 단계에서, 예비성형된 덮개(34')가 제조되고, 덮개(34')내에서 반경 방향 부분(344)은 예비 변형 상태(pre-deformation state)(344')에 있고 축 방향 부분(340)으로부터 축 방향으로 연장된다. 상기 예비성형된 덮개(34')는 단조 또는 스탬핑 가공에 의해 제조될 수 있다.
제 2 단계에서, 예비성형된 덮개(34')는 축 방향 부분(340)과 반경 방향 부분(344')에서 감쇄 재료 층을 가진다.
제 3 단계에서, 구름 베어링(1)의 구름요소들과 절반 레이스웨이들은 덮개(34')내에 장착된다.
최종 단계에서, 덮개(34')는 상기 절반 레이스웨이들 중 한 개를 향해 반경 방향 부분(344')을 변형하여 최종 상태(34)의 형상을 가져서, 도 3에 도시된 것처럼, 반경 방향 부분(344)은 와이어(32)와 구름요소(7)들에 예비하중을 발생시킨다.
도면에 도시되지 않은 본 발명의 실시예에 의하면, 내부 링(5)은 외부 링(3)에 관해 설명된 구성과 유사하게 덮개, 절반 레이스웨이들, 예비하중 요소 및 감쇄 요소를 포함할 수 있고, 외부링(3)은 레이스웨이(50)와 유사한 레이스웨이를 포함할 수 있다.
도면에 도시되지 않은 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 감쇄 요소(11)는 적어도 두 개의 서로 다른 재료들로 제조될 수 있다. 예를 들어, 감쇄 요소(11)는 제 1 층을 형성하는 제 1 재료를 포함하고, 제 2 층을 형성하기 위해 상기 제 1 재료에 반경 방향으로 중첩되는 제 2 재료를 포함할 수 있다. 상기 재료들 중 한 개는 진동을 감쇄하도록 적응될 수 있고, 제 2 재료는 상기 절반 레이스웨이들과 구름요소들사이의 접촉에 의해 축 방향 예비하중을 구름요소들에 발생시키도록 적응될 수 있다.
상기 실시예의 특징들은 본 발명의 신규한 실시예들을 형성하기 위해 조합될 수 있다.
1....구름 베어링,
3....외부링,
5....내부 링,
7....볼,
8....케이지,
30,32....와이어,
34....덮개.

Claims (14)

  1. 구름 요소(7)들을 위한 레이스웨이(32,30,50)를 가지는 외부 링(3)과 내부 링(5)을 포함하고 상기 구름 요소는 상기 레이스웨이(32,30,50)들과 접촉하며 상기 외부 링(3)과 내부 링(5)사이에 배열되며 구름 베어링(1)으로서, 상기 링들 중 적어도 한 개의 링(3)은,
    축 방향 부분(340) 및 상기 축 방향 부분(340)의 변부들과 연결된 두 개의 반경 방향 부분(342,344)들을 가진 덮개(34) 및,
    상기 링(3)의 레이스웨이를 형성하기 위해 상기 덮개(34)내에 배열된 두 개의 절반 레이스웨이(30,32)들을 포함하고,
    상기 구름 베어링(1)은 탄성 재료로 제조되고 상기 덮개(34)의 제 1 반경 방향 부분(342)과 제 1 절반 레이스웨이(30)의 횡 방향 면(300)사이에서 축 방향으로 예비인장되도록 상기 덮개(34)내에 배열된 적어도 한 개의 원형의 예비하중 요소(9)를 추가로 포함하고,
    상기 구름 베어링은 상기 덮개(34)의 축 방향 부분(340) 및 각각의 절반 레이스웨이(30,32)사이에서 반경 방향으로 배열된 적어도 한 개의 감쇄 요소(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 감쇄 요소(11)는 탄성중합체 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 감쇄 요소(11)는 적어도 두 개의 서로 다른 재료들로 제조되고, 상기 재료들 중 한 개는 축 방향 예비하중을 발생시키도록 적응되고 다른 한 개는 진동을 감쇄시키도록 적응되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
  4. 전항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감쇄요소(11)는 양쪽의 절반 레이스웨이(30,32)들과 접촉하는 단일 층에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 감쇄 요소(11)는 예비하중 요소(9)를 가진 일체 구조 부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
  6. 제 1항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감쇄 요소(11)는 각각 상기 절반 레이스웨이(30,32)들 중 한 개와 접촉하는 두 개의 라이닝(11a,11b)들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 라이닝(11a,11b)들 중 적어도 한 개는 상기 예비하중 요소(9)와 일체구조 부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 구름요소가 볼(7)들인 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 절반 레이스웨이들 중 적어도 한 개가 와이어(30,32)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 절반 레이스웨이들 중 적어도 한 개가 구름 요소(7)들과 접촉하기 위한 구형상의 접촉 표면(150)을 가진 원형 링(15)인 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 원형 링(15)의 변부(152)가 상기 감쇄 요소(11)와 접촉하는 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 덮개(34)는 U자 형상의 단면을 가진 원형 챔버를 형성하기 위해 적어도 한 개의 측부에서 반경 방향 부분(342)과 연결된 축 방향 부분(342a)을 포함하고, 상기 원형의 예비하중 요소(9)는 상기 챔버내에 수용되는 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
  13. 제 1 항에 있어서, 구름 베어링은 제 2 절반 레이스웨이(32)의 횡방향 면(320) 및 제 2 반경 방향 부분(344)사이에서 축 방향으로 연장되는 제 2 예비하중 요소(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구름 베어링.
  14. 제 1 항을 따르는 구름 베어링(1)을 제조하기 위한 방법에 있어서,
    a) 상기 덮개(34')의 축 방향 부분(340)으로부터 축 방향으로 연장되는 반경 방향 부분(344')들 중 한 개를 가지며 예비성형된 덮개(34')를 예비변형 상태로 제조하는 단계,
    b) 상기 축 방향 부분(340)과 반경 방향 부분(344')위에 감쇄 재료 층(11)을 가진 상기 예비성형된 덮개(34')를 예비성형 상태로 제공하는 단계,
    c) 상기 덮개(34')내에 상기 절반 레이스웨이(30,32)들과 구름 요소(7)를 장착하는 단계,
    d) 상기 반경 방향 부분(344')을 상기 절반 레이스웨이들 중 한 개의 레이스웨이(32)를 향해 변형하여 상기 덮개(34)를 성형하여 상기 반경 방향 부분(344)이 상기 절반 레이스웨이(30,32)와 구름요소(7)에 예비하중을 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구름 베어링을 제조하기 위한 방법
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