KR20160026716A - 롤링 베어링 - Google Patents

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KR20160026716A
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rolling bearing
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raceways
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토마스 레핀
브루노 몬트보에프
다니엘 자센
아만디네 호아트
토미 줄리엔
실바인 부시트
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아크티에볼라게트 에스케이에프
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Abstract

롤링 베어링(1)은 레이스웨이와 접촉하는, 내부 링(5)과 외부 링(3) 사이에 배열된 롤링 요소(7)용 레이스웨이(30, 32, 50, 52)를 갖는, 외부 링(3)과 내부 링(5)을 포함한다. 상기 외부 링(3)은 축방향 부분(340)의 에지에 연결되는 2개의 반경방향 부분(342, 344) 및 축방향 부분(340)을 갖는 엔벨로프(34), 및 외부 링(3)의 레이스웨이를 형성하기 위하여 엔벨로프(34) 내에 배열된 2개의 절반-레이스웨이(30, 32, 40, 42)를 포함한다. 절반-레이스웨이는 플라스틱 재료로 제조된다.

Description

롤링 베어링{ROLLING BEARING}
본 발명은 롤링 베어링, 특히 자동차의 스티어링 칼럼에서 사용하기 위한 롤링 베어링에 관한 것이다.
예를 들어, 탄성 요소에 의해 프리-스트레싱되고 엔벨로프 내에 장착되며 토릭 와이어에 의해 형성된, 2개의 절반 레이스웨이가 제공된 하나 이상의 링을 포함하는 롤링 베어링은 제EP-B-1　956　254호에 개시되었다. 이러한 롤링 베어링은 칼럼 오정렬(column misalignment)의 효과를 배제하기 위해 스티어링 칼럼 내에서 대개 사용된다. 이러한 롤링 베어링은 각각의 회전 시에 비교적 많은 개수의 금속성 부분들 간에 마찰 및 접촉을 유발하며, 이에 따라 소음을 발생시킨다.
본 발명의 목적은 소음 방출을 감소시키는 구조 및 재료를 갖는 새로운 롤링 베어링을 제공하는 데 있다.
이를 위해, 본 발명은 레이스웨이와 접촉하는, 내부 링과 외부 링 사이에 배열된 롤링 요소용 레이스웨이를 가지며, 외부 링과 내부 링을 포함하는 롤링 베어링을 제공하며, 이는 축방향 부분의 에지에 연결되는 2개의 반경방향 부분 및 축방향 부분을 갖는 엔벨로프, 및 외부 링의 레이스웨이를 형성하기 위하여 엔벨로프 내에 배열된 2개의 절반-레이스웨이를 포함하고, 절반-레이스웨이는 플라스틱 재료로 제조된다.
본 발명에 따라, 플라스틱 절반-레이스웨이는 롤링 베어링에 의해 생성되는 소음을 감소시킨다. 특히, 플라스틱 재료의 사용은 롤링 베어링 내에서 발생하는 진동의 감쇄를 야기하며, 이러한 진동은 레이스웨이 상으로 롤링 요소의 롤링으로부터 그리고 롤링 베어링의 외부로부터 발생된다.
플라스틱 절반-레이스웨이의 또 다른 이점은 금속성 절반-레이스웨이가 장착된 표준 롤링 베어링에 비해 베어링의 중량 감소를 허용하는 데 있다.
강제적이지 않지만 본 발명의 추가 이점에 따라서, 이러한 롤링 베어링은 하기 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
- 하나 이상의 링이 하나 이상의 절반-레이스웨이의 접촉 표면과 엔벨로프 사이에 배열된 프리-스트레싱 요소를 포함한다.
- 프리-스트레싱 요소는 하나 이상의 절반-레이스웨이의 부분에 의해 형성된다.
- 프리-스트레싱 요소가 형성되는 절반-레이스웨이는 엔벨로프와 접촉하고 엔벨로프의 내부 표면에 대해 변형되는 돌출 부분을 포함한다.
- 각각의 절반-레이스웨이는 돌출 부분을 형성하고 엔벨로프와 접촉하는 변형가능 림을 형성하는 환형 내부 요홈을 포함한다.
- 자유 상태에서 절반-레이스웨이가 엔벨로프 내에 장착되기 전에, 프리-스트레싱 요소를 형성하는 림은 축방향으로 연장되고 림은 그 뒤에 엔벨로프에 대해 장착된 후에 변형된 상태에 있다.
- 하나 이상의 절반-레이스웨이가 림의 변형을 제한하고 내부 요홈 내에 삽입된 탄성 링을 포함한다.
- 프리-스트레싱 요소가 절반-레이스웨이들 중 하나의 절반-레이스웨이 상에 오버-몰딩되고 탄성 재료로 제조된다.
- 각각의 절반-레이스웨이가 엔벨로프와 절반-레이스웨이 사이에 장착된 프리-스트레싱 요소에 결합된다.
- 프리-스트레싱 요소는 합성 재료로 제조된다.
- 프리-스트레싱 요소는 고무로 제조된다.
- 베어링의 하나 이상의 링의 절반-레이스웨이가 토로이드 링(toroid ring)에 의해 형성된다.
- 하나 이상의 링의 절반-레이스웨이가 롤링 요소와 접촉하는 구형 접촉 표면을 갖는 링에 의해 형성된다.
본 발명은 예시적인 실시 형태로서 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 롤링 베어링의 부분 단면도.
도 2는 도 1에서 II의 확대도.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 롤링 베어링의 부분 단면도.
본 발명에 따른 롤링 베어링(1)이 도 1 및 도 2에 도시된다. 상기 롤링 베어링(1)은 외부 링(3), 내부 링(5) 및 롤링 요소, 이 실시예에서 외부 링(3)과 내부 링(5) 사이에 배치된 볼(7)을 포함한다.
각각의 외부 링(3)과 내부 링(5)은 볼(7)용 레이스웨이를 갖는다. 외부 링(3)의 레이스웨이는 2개의 절반-레이스웨이에 의해 형성된다. 도 1의 예시에서, 외부 링(3)의 절반-레이스웨이는 볼(7)과 접촉하는 각각의 구형의 환형 내부 접촉 표면(300, 320)을 갖는 2개의 링(30, 32)에 의해 형성된다.
외부 링(3)은 링(30, 32)이 배열되는 엔벨로프(34)를 포함한다. 엔벨로프(34)는 롤링 베어링(1)의 회전 축(X-X')을 따라 연장되는 축방향 부분(340)을 포함한다. 엔벨로프(34)는 또한 각각 축(X-X')을 따라 링(30, 32)을 대향하고, 축바향 부분(340)의 에지에 연결된 2개의 반경방향 부분(342, 344)을 포함한다.
이 기재에서, 용어 "축방향" 및 "반경방향"은 회전 축(X-X')에 대해 사용된다. 본 발명에 따라서, 링(30, 32)에 의해 형성된 외부 링(3)의 절반 레이스웨이는 플라스틱 재료로 제조된다. 바람직하게는, 링(30, 32)이 제조되는 플라스틱 재료는 폴리옥시메틸렌이다. 바람직하게는, 플라스틱 재료는 0.3 미만의 스틸 마찰 계수를 갖는다. 절반 레이스웨이를 제조하기 위하여 플라스틱 재료의 사용은 롤링 베어링(1)의 작동 중에 소음 발생을 감소시킨다.
외부 링(3)은 엔벨로프(34)와 접촉 표면(300, 320) 사이에 배열되고, 탄성 재료로 제조된 하나 이상의 프리-스트레싱 요소(pre-stressing element)를 포함한다. 도 1 및 도 2의 예시에서, 프리-스트레싱 요소는 링(30, 32)의 일부에 의해 형성된다. 도 2에서 더욱 정확히 도시된 바와 같이, 링(30)은 축방향 표면(302) 및 반경방향 외부 표면(304)을 포함한다. 축방향 표면(302)은 반경방향 부분(342)을 축방향으로 향하고, 반면 반경방향 표면(304)은 축방향 부분(340)을 반경방향으로 향한다. 축방향 간격(C1)은 축방향 표면(302)과 반경방향 부분(342) 사이에 존재하고, 반경방향 간격(C2)은 반경방향 표면(304)과 축방향 부분(340) 사이에 존재한다. 링(30)은 축방향 표면(302)으로부터 반경방향의 외향으로 연장되는 환형 내부 요홈(348)을 포함한다. 축방향 표면(302)과 반경방향 표면(304) 사이에서, 링(30)은 요홈(348)의 외부 측면에 의해 형성된 림(306)에 의해 형성된 돌출 부분을 포함한다. 림(306)은 반경방향 부분(342)과 축방향 부분(340)의 교차점에서 엔벨로프(34)와 접촉하고 프리-스트레싱 요소를 형성한다. 돌출 부분(306)은 엔벨로프(34)의 내부 표면(346)에 대해 변형되고, 둘 모두가 축방향 프리-스트레싱 및 반경방향 프리-스트레싱을 제공한다. 돌출 부분(306)은 또한 롤링 베어링(1)의 작동 중에 진동에 대한 댐핑을 제공한다. 링이 엔벨로프(34) 내에 장착되기 전에 발생되는 자유 상태에서, 림(306)은 반경방향 표면(304)의 신장부 내에서 축방향으로 연장된다. 그 뒤에, 림(306)은 내부 표면(346)에 대해 엔벨로프(34) 내에 장착 시에 변형된 상태에 있다. 변형된 상태에서, 림(306)은 프리-스트레싱을 인가하고 진동을 감쇄한다.
도시되지 않은 실시 형태에 따라서, 탄성 링이 림(306)의 변형을 제한하기 위하여 내부 요홈(348) 내에 삽입될 수 있다. 이를 위해, 중합체 재료로 제조될 수 있고 토릭 형상(toric shape)을 가질 수 있는 탄성 링은 탄성 링이 장착되고 내향 반경방향 힘에 의해 프리-스트레싱될 때 림(306)에 대해 반경방향의 외향 탄성력을 인가한다. 이에 따라서, 과도한 내향 변형 하에서 림(306)의 손상 또는 파열이 방지된다. 이러한 탄성 링은 베어링(1)의 각각의 절반-레이스웨이들 중 하나 또는 각각에 장착될 수 있다.
도 1 및 도 2의 예시에서, 링(32)은 링(30)과 동일한 구조를 가지며, 내부 링(5)은 엔벨로프(34)와 동일한 구조를 갖는 엔벨로프(54) 내에 장착된 링(30, 32)과 동일한 구조를 갖는 2개의 링(50, 52)에 의해 형성된 2개의 절반-레이스웨이를 포함한다.
본 발명의 제2 실시 형태가 도 3에 도시된다. 이 실시 형태에서, 제1 실시 형태의 요소와 유사한 요소가 동일한 도면 부호를 가지며 동일한 방식으로 작동한다. 제1 실시 형태와의 차이가 후술된다.
도 3의 실시 형태에서, 내부 링(5)은 볼(7)을 위한 레이스웨이(56)를 형성하는 외부 표면 상에 오목한 리세스를 포함하고 크기가 크다. 외부 링(3)의 절반-레이스웨이는 각각의 구형 접촉 표면(400, 420)을 갖는 2개의 링(40, 42)에 의해 형성된다. 볼(7)은 주변 방향으로 동일하게 이격된 상태로 볼(7)을 유지하는 케이지(8) 내에 배열된다.
도 3의 실시 형태에서, 외부 링(3)의 프리-스트레싱 요소는 링(42)과 엔벨로프(34) 사이에 그리고 엔벨로프(34)와 링(40) 사이에 각각 장착된 2개의 전용 부분(9, 11)에 의해 형성된다. 프리-스트레싱 요소(9, 11)들 중 각각의 하나는 각각 반경방향 프리-스트레싱 및 축방향 프리-스트레싱을 제공하도록 구성된 각각의 반경방향 부분(94, 114) 및 각각의 축방향 부분(92, 112)을 포함한다.
축방향 부분(92, 112)은 링(40, 42)과 축방향 부분(340) 사이에 배열된다. 반경방향 부분(94)은 링(40)과 반경방향 부분(342) 사이에 배열되고, 반경방향 부분(114)은 링(42)과 반경방향 부분(344) 사이에 배열된다.
선택적 특징에 따라, 요소(9, 11)는 링(40, 42) 상에 오버-몰딩될 수 있다.
이 실시 형태에서, 프리-스트레싱 요소(9, 11)가 절반-레이스웨이(40, 42)와 상이한 재료로 제조될 수 있다. 프리-스트레싱 요소(9, 11)는 고무와 같은 탄성 재료로 제조될 수 있다.
예시에서, 프리-스트레싱 요소(9, 11)는 반경방향 및 축방향 프리-스트레싱을 제공한다. 본 발명의 비도시된 실시 형태에 따라서, 프리-스트레싱 요소(9, 11)가 단지 반경방향 프리-스트레싱 또는 단지 축방향 프리-스트레싱을 제공할 수 있다.
또 다른 비도시된 실시 형태에 따라서, 외부 링(3)은 절반-레이스웨이(40, 42)와 엔벨로프(34) 사이에 배열된 고유의 프리-스트레싱 요소를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 비-도시된 실시 형태에 따라서, 내부 링(5)과 외부 링(3)의 절반-레이스웨이는 제EP-B-1　956　254호에 개시된 토릭 와이어와 유사한 형상을 갖는 토릭 링에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 비도시된 실시 형태에 따라서, 롤링 베어링(1)의 롤링 요소는 볼(7) 대신에 롤러 또는 니들일 수 있다. 실시 형태의 기술적 특징부 및 이의 변형예가 본 발명의 신규한 실시 형태를 구성하기 위해 조합될 수 있다.

Claims (11)

  1. 레이스웨이와 접촉하는, 내부 링(5)과 외부 링(3) 사이에 배열된 롤링 요소(7)용 레이스웨이(30, 32, 50, 52; 40, 42, 56)를 가지며, 외부 링(3)과 내부 링(5)을 포함하는 롤링 베어링(1)으로서, 상기 외부 링(3)은
    축방향 부분(340)의 에지에 연결되는 2개의 반경방향 부분(342, 344) 및 축방향 부분(340)을 갖는 엔벨로프(34), 및
    외부 링(3)의 레이스웨이를 형성하기 위하여 엔벨로프(34) 내에 배열된 2개의 절반-레이스웨이(30, 32, 40, 42)를 포함하고, 절반-레이스웨이는 플라스틱 재료로 제조되는 롤링 베어링(1).
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 링이 하나 이상의 절반-레이스웨이(30, 32; 40, 42)의 접촉 표면(300, 320; 400, 420)과 엔벨로프(34) 사이에 배열된 프리-스트레싱 요소(306; 9, 11)를 포함하는 롤링 베어링(1).
  3. 제2항에 있어서, 프리-스트레싱 요소는 하나 이상의 절반-레이스웨이(30)의 부분(306)에 의해 형성되는 롤링 베어링(1).
  4. 제3항에 있어서, 프리-스트레싱 요소가 형성되는 절반-레이스웨이(30)는 엔벨로프(34)와 접촉하고 엔벨로프(34)의 내부 표면(346)에 대해 변형되는 돌출 부분(306)을 포함하는 롤링 베어링(1).
  5. 제4항에 있어서, 각각의 절반-레이스웨이는 돌출 부분을 형성하고 엔벨로프(34)와 접촉하는 변형가능 림(306)을 형성하는 환형 내부 요홈(348)을 포함하는 롤링 베어링(1).
  6. 제5항에 있어서, 자유 상태에서 절반-레이스웨이(30)가 엔벨로프(34) 내에 장착되기 전에, 프리-스트레싱 요소를 형성하는 림(306)은 축방향으로 연장되고 림(306)은 그 뒤에 엔벨로프에 대해 장착된 후에 변형된 상태에 있는 롤링 베어링(1).
  7. 제4항에 있어서, 하나 이상의 절반-레이스웨이(30, 32)가 림(306)의 변형을 제한하고 내부 요홈(348) 내에 삽입된 탄성 링을 포함하는 롤링 베어링(1).
  8. 제2항에 있어서, 프리-스트레싱 요소(9, 11)가 절반-레이스웨이(40, 42)들 중 하나의 절반-레이스웨이 상에 오버-몰딩되고 탄성 재료로 제조되는 롤링 베어링(1).
  9. 제2항에 있어서, 각각의 절반-레이스웨이(40, 42)가 엔벨로프(34)와 절반-레이스웨이(40, 42) 사이에 장착된 프리-스트레싱 요소(9, 11)에 결합되는 롤링 베어링(1).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 베어링(1)의 하나 이상의 링(3, 5)의 절반-레이스웨이가 토로이드 링(toroid ring)에 의해 형성되는 롤링 베어링(1).
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 링(3, 5)의 절반-레이스웨이가 롤링 요소(7)와 접촉하는 구형 접촉 표면(300, 320; 400, 420)을 갖는 링(30, 32, 50, 52, 40, 42)에 의해 형성되는 롤링 베어링(1).
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