KR20170095586A - 볼 베어링용 케이지 - Google Patents

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Abstract

베어링의 회전시 원심력에 의한 케이지의 변형을 최소화하고 강성이 증가되며 대량생산이 용이하여 생산성을 향상시킬 수 있는 볼 베어링용 케이지가 개시된다. 볼 베어링용 케이지는 축 방향으로 마주하며 결합되는 동일한 형상을 가진 한 쌍의 케이지 부재를 포함하여 이루어지고; 상기 케이지 부재는 마주하는 케이지 부재와 결합되어 전동체가 삽입되는 포켓을 형성하며 원주 방향으로 이격된 복수의 포켓부와, 상기 포켓부 사이에서 원주 방향 양측이 포켓부에 연결되어 구비되는 복수의 연결부와, 상기 연결부에 구비되어 한 쌍의 케이지 부재가 축 방향으로 결합되도록 하는 결합부로 이루어지며; 상기 결합부는 케이지 부재가 마주하는 방향으로 돌출되는 걸림돌출부와, 상기 걸림돌출부의 원주 방향 일측에 반경 방향으로 요입 형성되어 마주하는 케이지 부재의 걸림돌출부가 삽입되는 제1 요홈부로 이루어지고; 상기 걸림돌출부에는 반경 방향 내측에 걸림돌기가 반경 방향 내측으로 돌출 구비되어 마주하는 케이지 부재의 연결부에 걸려 결합된다.

Description

볼 베어링용 케이지{Cage for ball bearing}
본 발명은 볼 베어링용 케이지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내륜과 외륜 사이에 위치하는 볼들의 상호 간격을 일정하게 유지하기 위해 내륜과 외륜 사이에 구비되는 볼 베어링용 케이지에 관한 것이다.
일반적으로, 베어링은 슬라이딩 베어링, 볼 베어링, 롤러 베어링 등이 있으며, 이들 중 볼 베어링은 내륜과 외륜 사이에 전동체로서 볼을 위치시켜 이루어진다.
선 출원된 대한민국 등록실용신안공보 제20-0410762호(2006.03.02)에는 볼 베어링용 케이지가 개시된바 있다. 도 1은 종래의 볼 베어링을 일부 절단하여 도시한 부분 단면 사시도이고, 도 2는 도 1의 케이지의 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 볼 베어링(1)은 내륜(3)과, 외륜(5)과, 볼(7) 및 케이지(9)로 이루어진다. 내륜(3) 및 외륜(5)은 그들 사이에 볼(7)을 끼우고 구름 가능하게 지지하는 링체로서, 내륜(3)은 축의 저널 부분에, 외륜(5)은 축을 지지하는 지지 구조물의 하우징 등에 각각 지지 및 고정된다.
케이지(9)는 내륜(3) 및 외륜(5) 사이에 위치하는 각 볼(7)들이 서로 간의 간격을 일정하게 유지할 수 있도록 해주는 링체로서, 각각의 볼(7)이 구름 가능하게 삽입되는 복수의 포켓(11)이 일정한 간격으로 형성된다. 내륜(3) 및 외륜(5) 사이의 양측 개구부에는 볼(7)이 삽입되는 공간을 외부와 차단하기 위한 씰(13)이 끼워진다.
상기 볼 베어링(1)은 케이지(9)의 몸체부가 일체형으로 이루어지며, 복수의 포켓(11)이 케이지(9)의 몸체부를 따라 일정한 간격을 두고 형성된다. 케이지(9)를 볼 베어링(1)에 조립하기 위해서는 볼(7)을 베어링의 내륜(3)과 외륜(5) 사이에 위치시키고, 케이지(9)를 외륜(3)과 내륜(5) 사이에서 축 방향으로 가압하여 볼(7)이 케이지(9)로 삽입되도록 한다.
상기 볼 베어링(1)은 볼(7)이 수용되는 포켓(11)이 축 방향으로 개구되도록 형성되어 베어링의 고속 회전시 발생되는 원심력에 의해 포켓(11)의 개구부가 변형되어 볼(7)과 케이지(9) 사이에 간섭이 발생되고 베어링의 회전토크가 증가되며 베어링의 축 방향 하중 및 변형에 의해 케이지의 이탈 가능성이 있다. 또한, 케이지의 제조공정상 케이지 포켓(11)에 변형이 발생하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0410762호(2006.03.02)
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 베어링의 회전시 원심력에 의한 케이지의 변형을 최소화하고 포켓부의 변형 없이 제조 및 조립을 용이하게 수행할 수 있는 볼 베어링용 케이지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 볼 베어링용 케이지는 축 방향으로 마주하며 결합되는 동일한 형상을 가진 한 쌍의 케이지 부재를 포함하여 이루어지고; 상기 케이지 부재는 마주하는 케이지 부재와 결합되어 전동체가 삽입되는 포켓을 형성하며 원주 방향으로 이격된 복수의 포켓부와, 상기 포켓부 사이에서 원주 방향 양측이 포켓부에 연결되어 구비되는 복수의 연결부와, 상기 연결부에 구비되어 한 쌍의 케이지 부재가 축 방향으로 결합되도록 하는 결합부로 이루어지며; 상기 결합부는 케이지 부재가 마주하는 방향으로 돌출되는 걸림돌출부와, 상기 걸림돌출부의 원주 방향 일측에 반경 방향으로 요입 형성되어 마주하는 케이지 부재의 걸림돌출부가 삽입되는 제1 요홈부로 이루어지고; 상기 걸림돌출부에는 반경 방향 내측에 걸림돌기가 반경 방향 내측으로 돌출 구비되어 마주하는 케이지 부재의 연결부에 걸려 결합된다.
상기에서, 제1 요홈부에 축 방향을 향하는 턱면을 형성하여 반경 방향으로 요입된 제2 요홈부가 형성되고; 하나의 케이지 부재의 걸림돌기는 마주하는 케이지부재의 제2 요홈부에 삽입되고 턱면에 걸려 결합된다.
상기에서, 연결부의 내면에는 마주하는 케이지 부재와 결합되어 연결공을 형성하며 양단이 상기 포켓과 연통되는 연결홈이 형성된다.
상기에서, 연결부는 외면의 반경 방향 외측이 축 방향으로 돌출되어 상기 결합부가 구비된 반경 방향 외측이 반경 방향 내측보다 두껍게 형성된다.
상기에서, 연결부의 외측에는 원주 방향으로 연장되고 축 방향으로 돌출된 리브가 구비된다.
상기에서, 리브는 원주 방향으로 연장되어 포켓부의 외측까지 연장 구비된다.
본 발명에 따른 볼 베어링용 케이지는 포켓의 강성이 향상되어 베어링의 구동으로부터 발생되는 원심력에 의하여 케이지가 변형되는 것이 방지됨으로써 베어링의 회전 토크 증가를 억제하고, 베어링의 변형으로 인하여 케이지가 이탈되는 것이 방지되며, 간단한 스냅 조립방식으로 이루어져 조립이 용이할 뿐 아니라, 포켓부의 변형 없이 제조 및 조립을 용이하게 수행할 수 있고, 동일한 형상의 2개의 케이지 부재를 결합하여 케이지를 이루므로 원가가 절감되고 자재관리 등이 용이하다.
도 1은 종래의 볼 베어링을 일부 절단하여 도시한 부분 단면 사시도이고,
도 2는 도 1의 케이지의 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 볼 베어링용 케이지를 도시한 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이지 부재의 일부를 도시한 사시도이며,
도 5는 도 4의 A-A선을 따른 부분 단면도이고,
도 6은 도 4에 도시된 케이지 부재와 마주하는 케이지 부재를 도시한 사시도이며,
도 7은 도 3의 변형 예에 따른 볼 베어링용 케이지의 일부를 확대 도시한 사시도이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 볼 베어링용 케이지의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 볼 베어링용 케이지를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이지 부재의 일부를 도시한 사시도이며, 도 5는 도 4의 A-A선을 따른 단면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 케이지 부재와 마주하는 케이지 부재를 도시한 사시도이다.
이하의 설명에서, 도 5의 좌우 방향이 "반경 방향"이고 상하 방향이 "축 방향"이며 도면으로부터 돌출되는 방향이 "원주 방향"이고, 케이지 부재가 서로 마주하는 방향이 "내측"이며 그 반대 방향이 "외측"이다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 볼 베어링용 케이지(100)는 볼 베어링의 내륜과 외륜 사이에 위치하는 각 전동체들이 서로 간의 간격을 일정하게 유지할 수 있도록 해주는 링체로서, 각각의 전동체는 회전 가능하게 수용된다.
볼 베어링용 케이지(100)는 볼 베어링에 구비되며 조립식 구조로 구성되는 것으로서, 한 쌍의 케이지 부재(110, 110)가 축 방향으로 마주하며 결합되어 케이지를 이룬다. 상기 한 쌍의 케이지 부재(110, 110)는 동일한 형상으로 이루어진다.
케이지 부재(110)는 마주하는 케이지 부재(110)와 결합되어 전동체가 삽입되는 포켓(120)을 형성하며 원주 방향으로 이격된 복수의 포켓부(111)와, 포켓부(111) 사이에서 원주 방향 양측이 포켓부(111)에 연결되어 구비되는 복수의 연결부(112)와, 연결부(112)에 구비되어 한 쌍의 케이지 부재(110, 110)가 축 방향으로 결합되도록 하는 결합부로 이루어진다.
포켓부(111)는 원호 형상으로 오목하게 홈이 형성되며, 케이지 부재(110)의 포켓부(111)와 마주하는 케이지 부재(110)의 포켓부(111)가 하나의 포켓(120)을 형성한다. 상기 포켓(120)은 축 방향으로는 폐쇄되어 있고 반경 방향 양측으로 개구된 형태로 형성된다.
연결부(112)는 하나의 포켓부(111)와 원주 방향으로 이격된 포켓부(111)의 사이를 연결하며, 포켓부(111)에서 원주 방향으로 일체로 연장 형성된다. 연결부(112)에는 결합부가 구비된다.
결합부는 케이지 부재(110)가 마주하는 방향으로 돌출되는 걸림돌출부(114)와, 걸림돌출부(114)의 원주 방향 일측에 반경 방향으로 요입 형성되어 마주하는 케이지 부재(110)의 걸림돌출부(114)가 삽입되는 제1 요홈부(115)와, 제1 요홈부(115)에 축 방향을 향하는 턱면(116)을 형성하여 반경 방향으로 요입된 제2 요홈부(117)로 이루어진다.
걸림돌출부(114)는 연결부(112)에서 마주하는 케이지 부재(110)를 향하는 방향인 축 방향 내측으로 연장 형성된다. 걸림돌출부(114)의 반경 방향 내측에 걸림돌기(1141)가 반경 방향 내측으로 돌출 구비된다. 걸림돌기(1141)는 걸림돌출부(114)의 축 방향 단부에 형성되며, 후크 형상으로 이루어진다. 걸림돌출부(114)는 마주하는 케이지 부재(110)의 연결부(112)에 걸려 결합된다.
제1 요홈부(115)는 걸림돌출부(114)의 원주 방향 일측에 반경 방향으로 요입 형성된다. 제1 요홈부(115)에는 마주하는 케이지 부재(110)의 걸림돌출부(114)가 삽입된다.
제2 요홈부(117)는 축 방향을 향하는 턱면(116)을 형성하여 제1 요홈부(115)보다 반경 방향으로 요입 형성되어, 제1 요홈부(115)보다 반경 방향으로 더 깊게 요입된다. 상기 턱면(116)은 걸림돌출부(114)의 돌출 방향과 반대 방향을 향한다. 하나의 케이지 부재(110)의 걸림돌기(1141)는 마주하는 케이지부재(110)의 제2 요홈부(117)에 삽입되고 턱면(116)에 걸려 결합된다. 상기 턱면(116)은 상기 걸림돌기(1141)에 의하여 걸림돌출부(114)에 형성되는 턱면과 같은 방향으로 형성된다.
상기 연결부(112)의 내면에는 마주하는 케이지 부재(110)와 결합되어 연결공(130)을 형성하도록 양단이 상기 포켓부(111)까지 연장된 연결홈(118)이 형성된다. 연결홈(118)은 연결부(112)의 마주하는 내면에 오목하게 요입 형성된다. 연결홈(118)은 하나의 포켓부(111)에서 원주 방향으로 이웃하는 포켓부(111)까지 연장 형성된다. 연결공(130)은 하나의 포켓(120)과 원주 방향으로 이웃하는 포켓(120) 사이를 연통시킨다. 연결공(130)은 윤활제의 저장 및 유동 통로로 작용하여 베어링의 윤활 성능을 향상시킨다.
상기 연결부(112)는 축 방향 외면의 반경 방향 외측 일부가 축 방향으로 돌출되어 구비된다. 상기 연결부(112)는 결합부가 구비된 반경 방향 외측이 반경 방향 내측보다 두껍게 형성됨에 따라, 케이지의 강성이 향상된다.
상기 연결부(112)의 외면에는 원주 방향으로 연장되고 축 방향으로 돌출된 리브(113)가 구비된다. 상기 리브(113)는 원주 방향으로 연장되어 포켓부(111)의 축 방향 외면까지 연장 구비된다. 상기 리브(113)에 의하여 포켓부(111) 및 연결부(112)의 강성이 향상되어, 케이지의 변형을 방지하고 회전 토크의 증가를 억제할 수 있다.
상기 리브(113)는 연결부(112)의 반경 방향 내측에 형성되는 것이 바람직하다. 연결부(112)의 반경 방향 내측은 반경 방향 외측보다 얇게 형성되므로, 리브(113)가 연결부(112)의 강성이 취약한 부분을 효과적으로 보강할 수 있다. 상기 리브(113)는 케이지 부재(110)의 외면에 원주 방향을 따라 연장 형성되며, 케이지 부재(110)의 외면에 반경 방향을 따라 보조 리브가 연장 형성될 수 있다. 보조 리브는 원주 방향으로 복수개가 이격 구비되어, 케이지의 강성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 연결부(112)의 내면에는 보조 연결홈(119)이 오목하게 요입 형성된다. 보조 연결홈(119)은 연결부(112)에 반경 방향으로 연장 형성되어 케이지 부재(110)의 반경 방향 내측과 외측을 연통시킨다. 보조 연결홈(119)은 연결홈(118)과 연결된다. 보조 연결홈(119)은 윤활제의 저장 및 유동 통로로 작용하여 베어링의 윤활 성능을 더욱 향상시킨다.
도 7은 도 3의 변형 예에 따른 볼 베어링용 케이지의 일부를 확대 도시한 사시도이다. 도 7을 참조하면, 걸림돌출부(114)는 마주하는 케이지 부재(110)와 결합된 상태에서 마주하는 케이지 부재(110)의 연결부(112)의 외면보다 축 방향으로 돌출되게 구비된다. 걸림돌출부(114)가 연결부(112)의 외면보다 돌출되게 형성됨에 따라, 베어링의 회전시 윤활제의 유동을 증가시켜 윤활 성능을 향상시킬 수 있다.
변형 예로서, 상기 연결부(112)의 내면에는 하나 이상의 돌기(도시하지 않음)가 돌출 형성된다. 상기 연결부(112)의 내면에 돌출된 돌기는 마주하는 케이지 부재(110)의 연결부(112) 내면에 돌출된 돌기와 마주 접하며, 마주하는 결합부가 결합될 때 압축되며 탄성 변형되어, 압축되며 마주하는 내면은 서로 이격되며 견고하게 결합된다.
연결부(112)의 내면에 돌출된 돌기에 의하여 케이지부재(110)가 서로 결합될 때, 연결부(112)의 내면은 서로 이격되어 연결부(112)의 내면 사이에는 틈새가 형성되며, 이웃하는 포켓(120)은 마주하며 서로 이격된 연결부(112) 내면 사이의 틈새를 통하여 서로 연통되어 윤활성이 향상된다. 상기 돌기의 단면은 포켓(120)을 향하는 양쪽 끝단이 첨부로 형성되는 것이 바람직하며, 포켓(120)을 향하는 양쪽 끝단으로 갈수록 폭이 감소하는 형태로 형성되어 케이지(100)가 베어링에 구비되어 회전할 때 이웃하는 포켓(120)으로 원활하게 윤활유가 유동할 수 있게 된다.
지금까지 본 발명에 따른 볼 베어링용 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 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 볼 베어링용 케이지
110: 케이지 부재 111: 포켓부
112: 연결부 113: 리브
114: 걸림돌출부 1141: 걸림돌기
115: 제1 요홈부 116: 턱면
117: 제2 요홈부 118: 연결홈
119: 보조 연결홈 120: 포켓
130: 연결공

Claims (6)

  1. 축 방향으로 마주하며 결합되는 동일한 형상을 가진 한 쌍의 케이지 부재(110, 110)를 포함하여 이루어지고; 상기 케이지 부재(110)는 마주하는 케이지 부재(110)와 결합되어 전동체가 삽입되는 포켓(120)을 형성하며 원주 방향으로 이격된 복수의 포켓부(111)와, 상기 포켓부(111) 사이에서 원주 방향 양측이 포켓부(111)에 연결되어 구비되는 복수의 연결부(112)와, 상기 연결부(112)에 구비되어 한 쌍의 케이지 부재(110, 110)가 축 방향으로 결합되도록 하는 결합부로 이루어지며; 상기 결합부는 케이지 부재(110)가 마주하는 방향으로 돌출되는 걸림돌출부(114)와, 상기 걸림돌출부(114)의 원주 방향 일측에 반경 방향으로 요입 형성되어 마주하는 케이지 부재(110)의 걸림돌출부(114)가 삽입되는 제1 요홈부(115)로 이루어지고; 상기 걸림돌출부(114)에는 반경 방향 내측에 걸림돌기(1141)가 반경 방향 내측으로 돌출 구비되어 마주하는 케이지 부재(110)의 연결부(112)에 걸려 결합되는 볼 베어링용 케이지.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 요홈부(115)에 축 방향을 향하는 턱면(116)을 형성하여 반경 방향으로 요입된 제2 요홈부(117)가 형성되고; 하나의 케이지 부재(110)의 걸림돌기(1141)는 마주하는 케이지 부재(110)의 제2 요홈부(117)에 삽입되고 턱면(116)에 걸려 결합되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링용 케이지.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 연결부(112)의 내면에는 마주하는 케이지 부재(110)와 결합되어 연결공(130)을 형성하며 양단이 상기 포켓(120)과 연통되는 연결홈(118)이 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링용 케이지.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 연결부(112)는 외면의 반경 방향 외측이 축 방향으로 돌출되어 상기 결합부가 구비된 반경 방향 외측이 반경 방향 내측보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링용 케이지.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 연결부(112)의 외측에는 원주 방향으로 연장되고 축 방향으로 돌출된 리브(113)가 구비되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링용 케이지.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 리브(113)는 원주 방향으로 연장되어 포켓부(111)의 외측까지 연장 구비되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링용 케이지.
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