KR20190060098A - 볼 베어링 케이지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원주 방향을 따라 이격되어 구비되는 결합부재에 의하여 2개의 케이지부재가 축 방향으로 마주하여 결합되어 이루어지며; 상기 케이지부재에는 마주하는 방향에 오목하며 구면을 가지는 포켓부가 원주 방향을 따라 이격되어 복수로 구비되고, 포켓부 사이의 돌기부의 축 방향 단부가 접하여 구비되며, 마주하는 2개의 포켓부에 의하여 볼이 삽입되는 포켓이 형성되는 볼 베어링 케이지에 관한 것이다.

Description

볼 베어링 케이지{A Cage For Ball Bearing}
본 발명은 볼 베어링용 케이지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강성이 증가되고 오일 윤활에 있어서 오일의 유동이 원활하고 따라서 냉각 효과가 향상된 볼 베어링용 케이지에 관한 것이다.
일반적으로 베어링은 회전하는 요소와 회전하지 않는 요소 사이에 장착되어 회전하는 요소의 회전 가능하게 지지하는 기계요소이다. 이러한 베어링은 축과 접촉하는 상태에 따라 미끄럼 베어링과 구름 베어링으로 나누어지며, 하중이 걸리는 방향에 따라 레이디얼 베어링(Radial bearing)과 스러스트 베어링(Thrust bearing)으로 분류된다. 구름 베어링은 회전하는 축을 볼 또는 롤러와 같은 전동체로 지지하는 구조로 이루어진 베어링으로 전동체의 형상에 따라 볼 베어링(Ball bearing), 롤러 베어링(Roller bearing) 등으로 분류된다. 볼 베어링은 그 내측에 개재되는 전동체의 형상이 구형으로 형성되어 있어, 회전하는 축과의 접촉 면적이 비교적 작기 때문에 빠른 속도로 회전하는 축을 효과적으로 지지하도록 되어 있다.
도 1은 종래기술에 따른 베어링(2)을 도시한 부분 절개 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시한 볼 베어링에 구비되는 종래기술에 의한 케이지를 도시한 사시도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전동체인 볼(30)과 접촉하여 구동되도록 내측으로 외륜궤도(11)가 형성된 외륜(10)과, 볼(30)과 접촉하여 구동되도록 외측으로 내륜궤도(21)가 형성된 내륜(20)과, 상기 외륜(10)과 내륜(20) 사이에 위치하여 외륜궤도(11)와 내륜궤도(21)의 사이에서 구름 접촉하면서 구동되는 복수의 볼(30)과, 상기 볼(30)의 간격을 유지하도록 설치되는 케이지(40)와, 베어링(2)의 내부로 대기중의 먼지나 이물질이 침투하는 것을 방지하는 씰(50)로 이루어진다.
종래기술에 의한 베어링(2)에 설치된 케이지(40)의 구조 및 설치 방법을 설명하면, 리테이너(40)는 일체형으로 형태로 몸체부(41)와, 복수의 포켓(43)과 지지부(44)가 일정한 간격으로 몸체부(41)를 따라 형성되어 있고, 상기 지지부(44)의 상단에 케이지(40)로부터 볼(30)의 이탈을 방지하는 지지돌출부(42)가 돌출 구비되어 있다. 볼(30)을 내륜(20)과 외륜(10) 사이에 위치시키고 케이지(40)를 외륜(10)과 내륜(20) 사이에서 축 방향으로 가압하여 볼(30)이 케이지(40)의 포켓(43)으로 삽입되도록 하여 리테이너(40)의 조립이 완료된다.
상기와 같은 종래의 케이지(40)는 볼(30)과 포켓(43)의 사이에 틈새가 형성되어 베어링의 구동시 축 방향 또는 반경 방향으로 진동이 발생하고, 지지돌출부(42)의 떨림이 발생하며, 특히 고속 회전 환경하에서 작동시 뒤틀림이 발생하여 케이지(40)로부터 볼(30)이 이탈하며, 케이지(40)가 축 방향으로 유동하는 오일을 정체시키는 기능을 하여 베어링의 온도가 상승하여 수명이 단축되는 등의 문제점이 있었다.
대한민국 공개번호 제10-2017-0116270호 공개특허공보
상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 원주 방향을 따라 이격되어 구비되는 결합부재에 의하여 2개의 링상의 케이지부재가 축 방향으로 마주하여 결합되어 이루어지며; 상기 케이지부재에는 마주하는 방향에 오목하며 구면을 가지는 포켓부가 원주 방향을 따라 이격되어 복수로 구비되고, 포켓부 사이의 돌기부의 축 방향 단부가 접하여 구비되며, 마주하는 2개의 포켓부에 의하여 볼이 삽입되는 포켓이 형성되는 볼 베어링 케이지를 제공한다.
상기에서, 케이지부재의 축 방향 외측 단부는 볼록 만곡된 형태로 형성되며, 반경 방향 두께는 축 방향 중심부로 갈수록 증가하여; 2개의 케이지부재에 의하여 형성되는 원주 방향 단면은 축 방향 중심부에서 축 방향 양단으로 갈수록 두께가 감소하는 유선형으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기에서, 케이지부재 외면의 포켓부 사이에는 오목하며 양단이 포켓부로부터 이격되고 축 방향 내측 단부로부터 이격된 외측오목부가 형성되어; 2개의 케이지부재가 축 방향으로 결합된 외면의 포켓 사이에는 "H"자 형태의 돌출부가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기에서, 케이지부재 외면의 포켓부 사이에는 오목하며 양단이 포켓부로부터 이격되고 축 방향 내측 단부로부터 이격된 외측오목부가 형성되어, 2개의 케이지부재가 축 방향으로 결합된 외면의 포켓 사이에는 "H"자 형태의 돌출부가 형성되고; 상기 케이지부재 내면의 포켓부 사이에는 오목하며 양단이 포켓부로부터 이격되고 축 방향 내측 단부로부터 이격된 내측오목부가 형성되어, 2개의 케이지부재가 축 방향으로 결합된 내면의 포켓 사이에는 "H"자 형태의 돌출부가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기에서, 외측오목부는 축 방향 중심부로 갈수록 깊이가 증가하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 내측오목부는 축 방향 중심부로 갈수록 깊이가 증가하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 내측오목부와 외측오목부가 형성된 축 방향 단부에는 오목한 오목홈부가 형성되고, 오목홈부가 형성된 위치에 축 방향으로 관통된 결합공이 형성되어; 상기 결합공에 결합부재가 삽입되어 2개의 케이지부재가 서로 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 포켓부의 원주 방향 양단부에는 축 방향과 원주 방향으로 포켓부의 중심을 향하도록 경사진 경사연결부가 형성되고, 이웃하는 경사연결부 사이에는 양단이 경사연결부에 연결되며 축 방향을 향하는 결합면이 형성되며; 2개의 케이지부재가 결합되면 상기 경사연결부에 의하여 포켓의 원주 방향 양측에는 오목한 "V"자 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 볼 베어링용 케이지(100)에 의하면, 내륜과 외륜 사이에서 축 방향으로의 오일 유동이 원활하게 이루어지고, 이에 따라 유동하는 오일에 의하여 냉각 효과도 향상되며, 포켓 사이의 형태가 'H'형빔 형태를 이루므로 작동시 뒤틀림이 억제되어 파손이 방지됨은 물론 고속 회전시에서도 볼의 지지가 확실하게 유지되는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 베어링을 도시한 부분 절개 사시도이며,
도 2는 도 1에 도시한 볼 베어링에 구비되는 종래기술에 의한 케이지를 도시한 사시도이며,
도 3은 본 발명에 다르는 볼 베어링용 케이지를 도시한 사시도이며,
도 4는 도 3의 "A"부를 확대 도시한 것이며,
도 5는 도 3의 "B"부를 확대 도시한 것이며,
도 6은 볼이 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 볼 베어링용 케이지에 대하여 상세하게 설명하다.
도 3은 본 발명에 다르는 볼 베어링용 케이지를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 "A"부를 확대 도시한 것이며, 도 5는 도 3의 "B"부를 확대 도시한 것이며, 도 6은 볼이 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
이하의 설명에서 축 방향으로 중심부를 향하는 쪽을 "내측"으로 하고, 축 방향으로 양단부를 향하는 쪽을 "외측'으로 하여 기재한다.
본 발명 볼 베어링 케이지(100)는 축 방향으로 마주하여 결합되는 2개의 링 형태의 케이지부재(110)로 이루어진다. 상기 케이지부재(110)는 합성수지로 제조될 수 있다. 2개의 케이지부재(110)는 원주 방향을 따라 이격되어 구비되는 결합부재(120)에 의하여 서로 분리되지 않는 상태로 결합된다. 상기 케이지부재(110)에는 축 방향으로 관통된 결합공이 형성되고, 상기 결합공에 결합부재(120)가 삽입된다.
상기 결합부재(120)는 단부에 결합공이 걸리는 머리부를 가지며, 내측 단부에는 마주하는 결합부재(120)에 결합되는 결합수단이 구비된다. 일측 결합부재(120)의 내측 단부에 오목한 홈을 형성하고 타측 결합부재(120)의 내측 단부에 오목한 홈에 삽입되는 삽입돌기를 구비하여 결합시킬 수 있다. 삽입돌기는 분지된 형태로 구비되고 삽입돌기 단부에 외향 돌출된 걸림부가 구비되도록 하고, 타측 오목한 홈에 걸림부가 걸리도록 걸림돌기가 구비되도록 하여 스냅 결합 방식으로 걸림부가 걸림돌기에 걸리도록 하여 양측의 결합부재(120)를 결합시킬 수 있다. 상기 결합부재(120)는 강과 같은 금속이나 합성수지로 제조될 수 있다.
상기 케이지부재(110)에는 축 방향 내측인 마주하는 방향에 오목한 포켓부(111)가 원주 방향을 따라 이격되어 복수로 구비되고 포켓부(111) 사이에 축 방향 내향 돌출된 돌기부가 구비된다. 상기 포켓부(111)는 구면을 가진다. 상기 포켓부(111)의 전체가 구면으로 형성될 수도 있다. 마주하는 2개의 케이지부재(110)는 돌기부 단면이 접하여 결합된다. 축 방향으로 마주하는 2개의 포켓부(111)에 의하여 볼(B)이 삽입되는 포켓이 형성된다. 상기 포켓부(111)의 바닥면에는 오목한 구면의 포켓홈부(119)가 형성된다. 2개의 케이지부재(110)의 포켓홈부(119)는 서로 마주하여 구비된다. 상기 포켓홈부(119)는 오목한 구면 형태로 형성된다. 포켓홈부(119)에 윤활제가 머무르게 되어 볼(B)의 윤활 성능이 향상된다.
상기 케이지부재(110)의 축 방향 외측 단부는 볼록 만곡된 형태로 형성되며, 반경 방향 두께는 축 방향 중심부로 갈수록 증가하는 형태로 형성된다. 따라서 2개의 케이지부재(110)에 의하여 형성되는 원주 방향 단면은 축 방향 중심부에서 축 방향 양단으로 갈수록 반경 방향 두께가 감소하는 유선형으로 형성된다. 상기 케이지부재(110)의 외면과 내면은 축 방향을 따라 볼록한 만곡면으로 형성된다.
2개의 케이지부재(110)가 결합하여 축 방향을 따르는 궤적이 유선형으로 형성됨으로써 내륜과 외륜 사이의 개구부를 통하여 유동하는 오일이 원활하게 축 방향(도 6의 화살표 "A" 참조)으로 유동하게 되고, 따라서 베어링의 구동에 의하여 발생하는 열도 오일과 함께 배출되어 고속에서 온도 상승이 억제되어 베어링의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다.
상기 케이지부재(110)에는 포켓부(111) 사이의 축 방향 양측 단부에 오목한 오목홈부(115)가 형성되고, 오목홈부(115)가 형성된 위치에 축 방향으로 관통된 상기 결합공이 형성된다. 상기 오목홈부(115)는 "ㄷ"자 형태로 형성되어 바닥면과 양측면이 평면 형태로 형성된다.
상기 포켓부(111)의 원주 방향 양단부에는 축 방향을 향하는 한편 원주 방향으로 포켓부(111)의 중심을 향하도록 경사진 경사연결부(117)가 형성된다. 상기 경사연결부(117)는 포켓부(111) 사이에 구비되는 돌기부의 원주 방향 양측에 구비된다. 상기 돌기부에는 양측의 경사연결부(117) 사이에 양단이 경사연결부(117)에 연결되며 축 방향을 향하는 결합면이 형성된다. 2개의 케이지부재(110)는 결합면이 마주하여 결합되어 구비된다. 상기 경사연결부(110)에 의하여 포켓의 원주 방향 양측에는 오목한 "V"자 홈이 형성된다. 상기 "V"자 홈에 의하여 볼(B)의 양측에 반경 방향으로 관통된 오일 유동로가 형성되어 윤활이 활성화된다.
상기 케이지부재(110) 외면의 포켓부(111) 사이에는 오목하며 양단이 포켓부로부터 이격되고 축 방향 내측 단부로부터 이격된 외측오목부(113)가 형성되어, 2개의 케이지부재(110)가 축 방향으로 결합된 케이지(100)의 외면의 포켓 사이에는 "H"자 형태의 돌출부가 형성된다.
상기 케이지부재(110) 내면의 포켓부(111) 사이에는 오목하며 양단이 포켓부(111)로부터 이격되고 축 방향 내측 단부로부터 이격된 내측오목부(114)가 형성되어, 2개의 케이지부재(110)가 축 방향으로 결합된 케이지(100)의 내면의 포켓 사이에는 "H"자 형태의 돌출부가 형성된다.
상기 외측오목부(113)와 내측오목부(114)는 원주 방향으로 포켓부 사이의 중심부에 형성된다.
케이지(100)의 외면 및 내면에 형성된 상기 "H"자 형태의 돌출부는 원주 방향 양측의 포켓을 감싸고 축 방향 중심부에서 원주 방향을 따라 연장된 형태로 형성된다. 케이지(100)의 외면에 반경 방향 외향 돌출된 "H"자 형태의 돌출부가 형성되고, 케이지(100)의 내면에 반경 방향 내향 돌출된 "H"자 형태의 돌출부가 형성됨으로써 베어링이 고속 회전하는 경우에 발생하는 케이지(100)의 비틀림이 억제되어 따라서 내륜과 외륜 사이에 볼은 안정적으로 전동하게 된다.
상기 외측오목부(113)는 축 방향 중심부로 갈수록 깊이가 증가하며, 상기 내측오목부(114)는 축 방향 중심부로 갈수록 깊이가 증가하는 형태로 형성된다. 상기 외측오목부(113)와 내측오목부(114)는 모서리가 라운드 형성된 사각형 형태로 형성된다. 상기 오목홈부(115)는 외측오목부(113) 및 내측오목부(114)가 형성된 위치의 축 방향 단부에 형성된다. 케이지부재(110)의 견고한 결합을 위하여 별도의 결합부재(120)로 결합되는 형태에서 결합부재(120)가 케이지부재(110)로부터 축 방향으로 돌출되지 않도록 오목홈부(115)가 형성되어도 상기와 같이 "H"자 형태의 돌출부가 내면과 외면에 형성됨으로써 최소한의 소재 투입으로도 비틀림 강성이 유지되는 효과가 있다.
그리고 축 방향 중심부의 두께는 두껍고 축 방향 양단으로 갈수록 두께 감소하는 형태로서, 충분한 강성을 가지면서도 축 방향 양단부의 뚜께가 얇게 형성되어 내륜궤도의 양측에 구비되는 내륜의 외경면이나, 외륜궤도의 양측에 구비되는 외륜 내경면과의 간섭이 발생하지 않게 된다.
100: 볼 베어링용 케이지 110: 케이지부재
120: 결합부재

Claims (5)

  1. 원주 방향을 따라 이격되어 구비되는 결합부재에 의하여 2개의 케이지부재가 축 방향으로 마주하여 결합되어 이루어지며; 상기 케이지부재에는 마주하는 방향에 오목하며 구면을 가지는 포켓부가 원주 방향을 따라 이격되어 복수로 구비되고, 포켓부 사이의 돌기부의 축 방향 단부가 접하여 구비되며, 마주하는 2개의 포켓부에 의하여 볼이 삽입되는 포켓이 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 케이지.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 케이지부재의 축 방향 외측 단부는 볼록 만곡된 형태로 형성되며, 반경 방향 두께는 축 방향 중심부로 갈수록 증가하여; 2개의 케이지부재에 의하여 형성되는 원주 방향 단면은 축 방향 중심부에서 축 방향 양단으로 갈수록 두께가 감소하는 유선형으로 형성된 것을 특징으로 하는 볼 베어링 케이지.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 케이지부재의 외면과 내면은 볼록한 만곡면을 이루는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 케이지.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 포켓 사이의 축 방향 양측 단부에는 오목한 오목홈부가 형성되고, 오목홈부가 형성된 위치에 축 방향으로 관통된 결합공이 형성되어; 상기 결합공에 결합부재가 삽입되어 2개의 케이지부재가 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 케이지.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 포켓부의 원주 방향 양단부에는 축 방향과 원주 방향으로 포켓부의 중심을 향하도록 경사진 경사연결부가 형성되고, 이웃하는 경사연결부 사이에는 양단이 경사연결부에 연결되며 축 방향을 향하는 결합면이 형성되며; 2개의 케이지부재가 결합되면 상기 경사연결부에 의하여 포켓의 원주 방향 양측에는 오목한 "V"자 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링 케이지.
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