KR20160129214A - 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지 - Google Patents

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KR20160129214A
KR20160129214A KR1020150060883A KR20150060883A KR20160129214A KR 20160129214 A KR20160129214 A KR 20160129214A KR 1020150060883 A KR1020150060883 A KR 1020150060883A KR 20150060883 A KR20150060883 A KR 20150060883A KR 20160129214 A KR20160129214 A KR 20160129214A
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이영근
박우현
차철환
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셰플러코리아(유)
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Abstract

본 발명의 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지는 제1 링부와, 제2 링부와, 창살로 이루어지며;
상기 제1 링부는 링 형상으로 형성되며;
상기 제2 링부는 링 형상으로 형성되며, 제1 링부와 동심을 이루어 형성되며, 제1 링부와 축 방향으로 이격되어 구비되며;
상기 창살은 복수로 구비되며, 원주 방향으로 이격되어 구비되며, 일측은 제1 링부에 연결되어 구비되며, 타측은 제2 링부에 연결되어 구비되며, 이웃하는 창살 사이에는 포켓부가 형성되며;
상기 창살 중 어느 하나 이상에는 슬릿이 형성되며, 상기 슬릿은 상기 제2 링부의 바닥면으로부터 상향 연장되어 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지에 관한 것이다.

Description

테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지{A plastic cage for tapered roller bearing}
본 발명은 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지에 관한 것으로서, 창살에 슬릿이 형성되어 베어링의 조립단계에서 발생되는 케이지의 파손 및 내륜에 의한 롤러 궤도면의 손상이 방지되는 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지에 관한 것이다.
일반적으로, 베어링은 크게 슬라이딩 베어링, 볼 베어링, 롤러 베어링으로 구분된다. 이들 중 상대적으로 회전속도가 저속이며, 지지하중이 크고, 강한 충격이 작용하는 경우에 널리 사용되는 롤러 베어링은 그 형태에 따라 원통형 롤러 베어링, 테이퍼 롤러 베어링, 니이들 베어링, 구면 롤러 베어링 등으로 구분될 수 있다.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지(10)는 롤러(30)를 내륜(20)과 외륜 사이의 원주면 전체에 고른 간격으로 배치될 수 있도록 하며, 롤러(30) 상호 간의 접촉을 막아 이로 인한 마모나 소음의 발생을 방지하는 역할을 수행한다.
종래의 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지(10)는 제1 링부(11)와, 제2 링부(12)와, 창살(14)로 이루어진다. 상기 플라스틱 케이지(10)는 전체적으로 원뿔 형상의 외형을 갖도록 형성된다.
상기 제 1링부(11)는 링 형상으로 구비된다.
상기 제2 링부(12)는 상기 제1 링부(11)보다 지름이 작은 링 형상으로 이루어지고 상기 제1 링부(11)와 동심으로 구비된다. 상기 제2 링부(12)는 제1 링부(11)로부터 축 방향으로 이격되어 위치한다.
상기 창살(14)은 일측은 제1 링부(11)에 연결되고 타측은 제2 링부(12)에 연결된다. 상기 창살(14)은 원주 방향으로 이격되어 복수로 구비된다. 상기 창살(14) 사이에는 롤러(30)가 삽입되는 포켓부(13)가 형성된다. 상기 포켓부(13)는 제1 링부(11), 제2 링부(12), 창살(14)에 의하여 형성된다. 이와 같이 형성되는 포켓부(13)에 각각 롤러(30)가 회전 가능하게 끼워져, 인접한 롤러(30)와 일정한 간격을 유지하도록 격리된 상태에서 구름운동을 할 수 있게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지(10)를 사용하는 베어링의 조립 과정을 살펴보면, 우선 상기 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지(10)의 포켓부(13)에 롤러(30)가 삽입된다. 그리고 롤러(30)가 삽입된 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지(10)에 축 방향으로 내륜(20)이 삽입된다.
그러나 종래의 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지(10)는 베어링 내륜(20)의 조립 단계에서 내륜 소턱(21)이 롤러(30)에 접촉되어 케이지의 제2 링부(12) 전체가 반경 방향 외측으로 팽창하게 되는데, 이때 롤러(30)의 궤도면에 찍힘과 같은 손상이 발생하는 문제점이 크게 대두된다. 또한 삽입되는 내륜(20)의 소턱(21)에 의하여 롤러(30)가 가압될 때 발생되는 간섭(A)으로 제2 링부(12)에 무리한 팽창(확장)이 야기되어 파손되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1454909호(2014.10.20)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 창살에 슬릿이 형성되어 내륜 삽입시 케이지의 제2 링부가 개별적으로(독립적으로) 반경 방향 외측으로 더 쉽게 팽창(확장)되도록 하여 롤러의 궤도면 손상과 케이지의 파손이 방지되는 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지는 제1 링부와, 제2 링부와, 창살로 이루어지며;
상기 제1 링부는 링 형상으로 형성되며;
상기 제2 링부는 링 형상으로 형성되며, 제1 링부와 동심을 이루어 형성되며, 제1 링부와 축 방향으로 이격되어 구비되며;
상기 창살은 복수로 구비되며, 원주 방향으로 이격되어 구비되며, 일측은 제1 링부에 연결되어 구비되며, 타측은 제2 링부에 연결되어 구비되며, 이웃하는 창살 사이에는 포켓부가 형성되며;
상기 창살 중 어느 하나 이상에는 슬릿이 형성되며, 상기 슬릿은 상기 제2 링부의 바닥면으로부터 상향 연장되어 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지를 제공한다.
상기에서, 상기 슬릿의 상단은 상기 제2 링부의 상면을 지나 상기 창살까지 연장 형성된 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 슬릿은 상기 창살을 반경 방향으로 관통하고 축 방향으로 하향 개구되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 슬릿의 반경 방향 일측 단부는 타측 단부의 원주 방향 폭보다 넓게 형성되고, 일측 단부의 상단은 타측 단부의 상단보다 높게 형성되어 상기 슬릿의 상부는 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 슬릿의 반경 방향 양단부에서 상기 창살의 중심부로 갈수록 상하 방향 높이가 낮아지고, 원주 방향 폭이 좁아지도록 형성되어 상기 슬릿의 상부는 반경 방향 양단부로부터 중심부로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 창살에는 창살홈이 형성되며, 상기 창살홈은 하나 이상 형성되며, 일측은 상기 슬릿에 연결되며, 타측은 상기 포켓부로 개구되도록 오목한 홈 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지는 창살에 형성된 슬릿에 의해 케이지의 제2 링부가 개별적으로(독립적으로) 반경방향 외측으로 팽창이 잘 되도록 하여 내륜 삽입시 롤러의 궤도면 손상 및 케이지의 파손이 방지되는 효과가 있다. 또한, 슬릿의 양단부 또는 중심부의 면적을 변화시키고 경사면을 형성하여 윤활유가 베어링 내측에서 잘 유동되도록 하는 효과도 있다.
도 1은 종래의 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지를 도시한 평면도이고,
도 2는 종래의 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지를 사용한 베어링의 내륜 조립 과정을 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지를 도시한 사시도이고,
도 4는 도 3의 A부분을 확대 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지의 슬릿을 확대 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명에 다른 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지의 슬릿의 변형을 확대 도시한 도면이며,
도 7은 본 발명에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지의 슬릿의 다른 변형을 확대 도시한 도면이고,
도 8은 도 3의 A부분의 다른 변형을 확대 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 A부분을 확대 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지의 슬릿을 확대 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 다른 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지의 슬릿의 변형을 확대 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지의 슬릿의 다른 변형을 확대 도시한 도면이고, 도 8은 도 3의 A부분의 다른 변형을 확대 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지(100)는 제1 링부(110)와, 제2 링부(120)와, 창살(140)로 이루어진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 링부(110)는 링 형상으로 형성된다. 상기 제1 링부(110)는 제2 링부(120)의 직경보다 크게 형성된다. 상기 제1 링부(110)는 제2 링부(120)와 축 방향으로 이격되어 구비된다. 상기 제1 링부(110)는 창살(140) 일측에 연결되어 구비된다.
상기 제2 링부(120)는 링 형상으로 형성된다. 상기 제2 링부(120)는 상기 제1 링부(110)의 직경보다 작게 형성된다. 상기 제2 링부(120)는 상기 제1 링부(110)와 동심을 이루어 형성된다. 상기 제2 링부(120)는 상기 제1 링부(110)와 축 방향으로 이격되어 구비된다. 상기 제2 링부(120)는 상기 창살(140) 타측에 연결되어 구비된다. 상기 제2 링부(120)에는 원주 방향으로 이격되어 슬릿(141)이 형성된다. 상기 제2 링부(120)는 복수개의 림부(121)로 이루어진다. 상기 제2 링부(120)는 복수의 림부(121)가 링 형태로 형성된다.
상기 림부(121)는 만곡된 원호 형상으로 구비된다. 상기 제2 링부(120)를 이루는 림부(121)의 곡률반경은 상기 제1 링부(110)의 반경보다 작게 형성된다. 상기 림부(121)는 원주 방향으로 서로 이격되어 구비된다. 상기 림부(121)는 상기 창살(140)이 구비된 위치에서 이격되어 구비된다. 상기 림부(121)의 양단부는 이웃하는 창살(140) 사이에 연결되어 구비된다. 상기 림부(121)는 원주 방향을 따라 구비된다.
상기 창살(140)은 복수로 구비된다. 상기 창살(140)은 축 방향과 경사를 이루며 연장 형성된다. 상기 창살(140)의 일측은 상기 제1 링부(110)에 연결되어 구비된다. 상기 창살(140)의 타측은 상기 제2 링부(120)에 연결되어 구비된다. 상기 창살(140)은 원주 방향으로 이격되어 구비된다. 상기 창살(140)과 이웃하는 창살(140) 사이에는 포켓부(130)가 형성된다. 상기 창살(140)중 어느 하나 이상에는 슬릿(141)이 형성된다. 상기 창살(140)에는 슬릿(141)이 하나 이상 형성된다.
상기 슬릿(141)은 복수로 형성된다. 상기 슬릿(141)은 상기 제2 링부(120)의 바닥면으로부터 상향 연장되어 형성된다. 상기 슬릿(141)은 상기 제2 링부(120)의 바닥면으로부터 상향 연장되어 오목하게 형성된다. 상기 슬릿(141)의 상단은 상기 제2 링부(120)의 상면을 지나 창살(140)까지 연장 형성된다. 상기 슬릿(141)의 상단은 상기 제2 링부(120)의 상면보다 상향 이격되어 위치된다. 상기 슬릿(141)의 상단은 상기 제1 링부(110)의 하면보다 하향 이격되어 위치된다. 상기 슬릿(141)은 상기 창살(140)을 반경 방향으로 관통하고 축 방향으로 하향 개구되어 형성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 슬릿(141)의 높이(H)는 상기 림부(121)의 높이(t)보다 2∼4배 크게 형성하거나, 또는 제2 링부의 상면으로부터 창살(140) 길이의 약 30％ 지점까지가 바람직하다. 상기 슬릿(141)의 높이(H)가 상기 림부(121)의 높이(t)의 2배보다 작게되면 내륜(20) 조립시 제2 링부(120)가 독립적으로 반경 방향 외측으로 팽창이 잘 일어나지 않을 수 있고, 상기 슬릿(141)의 높이(H)가 상기 림부(121)의 높이(t)의 4배 보다 크게되면 베어링 작동시 케이지의 원주방향 흔들림이 증가될 수도 있기 때문이다.
도 6은 상기 슬릿(141)의 변형 예를 도시한 것으로, 상기 슬릿(141)의 반경 방향 일측 단부의 상단은 반경 방향 타측 단부의 상단보다 높게 형성된다. 상기 슬릿(141)의 반경 방향 일측 단부의 원주 방향 폭은 반경 방향 타측 단부의 원주 방향 폭보다 넓게 형성된다. 상기 슬릿(141)의 상부는 반경 방향으로 경사지게 형성된다. 상기 슬릿(141)의 양단부의 면적이 다르고, 상부가 경사지게 형성됨으로써 면적이 넓은 쪽에서 좁은 쪽으로 윤활유가 유동하는 효과가 발생된다.
도 7은 상기 슬릿(141)의 다른 변형 예를 도시한 것으로, 상기 슬릿(141)의 반경 방향 양단부에서 상기 창살(140)의 중심부로 갈수록 상하 방향 높이가 낮아지도록 형성된다. 상기 슬릿(141)은 반경 방향 양단부에서 상기 창살(140)의 중심부로 갈수록 원주 방향 폭이 좁아지도록 형성된다. 상기 슬릿(141)의 상부는 반경 방향 양단부로부터 중심부로 경사지게 형성된다. 상기 슬릿(141)의 양단부와 중심부의 면적이 다르고, 상부가 경사지게 형성됨으로써 윤활유가 경사면을 타고 제1 링부(110) 쪽으로 흘러 윤활유의 윤활이 잘 이루어어지는 효과가 발생된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 창살(140)에는 창살홈(143)이 형성될 수도 있다. 상기 창살홈(143)은 하나 이상 형성된다. 상기 창살홈(143)은 상기 창살(140)의 내면에 형성된다. 상기 창살홈(143)은 오목한 형태로 형성된다. 상기 창살홈(143)의 일측은 상기 슬릿(141)에 연결된다. 상기 창살홈(143)의 타측은 상기 포켓부(130)로 개구되도록 형성된다. 이때, 상기 창살홈(143)은 케이지의 제2 링부(120)가 개별적으로(독립적으로) 반경 방향 외측으로 팽창(확장)이 더 잘 되도록 하는 역할을 해준다.
상기 창살(140)에 슬릿(141)이 형성됨으로써, 본 발명에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지(100)에 내륜(20)이 조립될 시, 내륜 소턱(21)에 접촉되어 반경 방향 외측으로 밀려나는 복수의 롤러(30)로 인하여 제2 링부(120)는 개별적으로(독립적으로) 반경 방향 외측으로 쉽게 팽창할 수 있게 된다. 이로 인하여 내륜 소턱(21)에 의한 롤러 궤도면(표면) 찍힘을 예방할 수 있다. 통상, 롤러는 베어링에서 전동체 역할을 함으로써 롤러 궤도면은 호닝 공정으로 마무리되어 표면 거칠기가 Ra0.1 이하 수준으로 높은 정밀도를 갖고 있다. 이것은 찍힘과 같은 롤러 궤도면 손상이 베어링 내구 수명에 영향이 크기 때문에, 사전에 예방하는 것이 그 만큼 중요하다.
또한 본 발명과 같이 창살(140)에 슬릿(141)이 형성된 구조에서는 제2 링부(120)의 축방향으로의 두께를 증가시켜 강성을 증대시켜도 내륜(20) 조립시 제2 링부(120)의 팽창(확장)이 원활하게 이루어질 수 있다. 그럼으로 본 발명은, 기존 플라스틱 케이지에서 롤러 궤도면의 과다 찍힘을 예방하기 위해서(제2 링부의 강성이 크게 되면 반경 방향 외측으로의 팽창이 어려워서 내륜 소턱과 롤러와의 간섭력이 증대되어 롤러 궤도면 찍힘 발생이 심해지기 때문에) 제2 링부(120)의 강성을 키우지 못하여 조립 공정 또는 취급 시 발생되는 제2 링부(120)의 깨지는 문제점을 효과적으로 해결 할 수 있게 한다.
지금까지 본 발명에 따른 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지
110 : 제1 링부 120 : 제2 링부
121 : 림부 130 : 포켓부
140 : 창살 141 : 슬릿
143 : 창살홈

Claims (6)

  1. 제1 링부(110)와, 제2 링부(120)와, 창살(140)로 이루어지며;
    상기 제1 링부(110)는 링 형상으로 형성되며;
    상기 제2 링부(120)는 링 형상으로 형성되며, 제1 링부(110)와 동심을 이루어 형성되며, 제1 링부(110)와 축 방향으로 이격되어 구비되며;
    상기 창살(140)은 복수로 구비되며, 원주 방향으로 이격되어 구비되며, 일측은 제1 링부(110)에 연결되어 구비되며, 타측은 제2 링부(120)에 연결되어 구비되며, 이웃하는 창살(140) 사이에는 포켓부(130)가 형성되며;
    상기 창살(140) 중 어느 하나 이상에는 슬릿(141)이 형성되며, 상기 슬릿(141)은 상기 제2 링부(120)의 바닥면으로부터 상향 연장되어 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 슬릿(141)의 상단은 상기 제2 링부(120)의 상면을 지나 상기 창살(140)까지 연장 형성된 것을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 슬릿(141)은 상기 창살(140)을 반경 방향으로 관통하고 축 방향으로 하향 개구되어 형성되는 것을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 슬릿(141)의 반경 방향 일측 단부는 타측 단부의 원주 방향 폭보다 넓게 형성되고, 일측 단부의 상단은 타측 단부의 상단보다 높게 형성되어 상기 슬릿(141)의 상부는 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 슬릿(141)의 반경 방향 양단부에서 상기 창살(140)의 중심부로 갈수록 상하 방향 높이가 낮아지고, 원주 방향 폭이 좁아지도록 형성되어 상기 슬릿(141)의 상부는 반경 방향 양단부로부터 중심부로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지.
  6. 제1 항 내지 제5 항에 있어서, 상기 창살(140)에는 창살홈(143)이 형성되며, 상기 창살홈(143)은 하나 이상 형성되며, 일측은 상기 슬릿(141)에 연결되며, 타측은 상기 포켓부(130)로 개구되도록 오목한 홈 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링용 플라스틱 케이지.
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