KR20220087194A

KR20220087194A - 볼 베어링용 케이지

Info

Publication number: KR20220087194A
Application number: KR1020200177666A
Authority: KR
Inventors: 이재혁
Original assignee: 셰플러코리아 유한책임회사
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2022-06-24

Abstract

본 발명은 외륜과, 내륜과, 내륜과 외륜 사이에 원주 방향을 따라 구비되는 복수의 볼을 포함하는 볼 베어링의 내륜과 외륜 사이에 구비되어 원주 방향으로 볼 사이의 간격을 유지시키는 작용을 하며; 원주 방향을 따라 정렬되며 원주 방향 양단에 볼이 수용되는 오목한 포켓이 형성된 복수의 케이지부재(110)로 이루어지고; 상기 케이지부재(110)는 축 방향으로 양측에서 서로 결합되는 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)로 이루어지는 볼 베어링용 케이지(100)에 관한 것이다.

Description

볼 베어링용 케이지{A Cage For Ball Bearing}

본 발명은 볼 베어링용 케이지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속회전하는 전기 자동차 모터 등에 적합한 분할형 볼 베어링용 케이지에 관한 것이다.

볼 베어링은 도 1에 도시된 바와 같이 외경면에 내륜궤도가 형성된 환상체인 내륜(1)과, 상기 내륜(1)보다 큰 지름을 가지며 내경면에 상기 내륜궤도로부터 반경 방향 이격된 외륜궤도가 형성된 환상체인 외륜(2)과, 상기 내륜궤도와 외륜궤도 사이에서 원주 방향으로 이격되어 복수로 구비되는 전동체인 볼(3)과, 내륜(1)과 외륜(3) 사이에 구비되어 상기 볼(3)의 원주 방향이 유지되도록 하는 케이지(4)로 이루어진다. 그리고 도 1에 도면부호 5로 도시된 바와 같이 내륜(1)과 외륜(3) 사이의 개구부에 이물의 침입을 방지하고 내부에 수용된 윤활제의 누설을 방지하는 환상체인 씰링부재가 더 구비될 수 있다.

고속회전용 볼베어링에 조립되는 합성수지로 이루어진 케이지는, 일본 공개번호 제2006-226430호에 공지되어 있다.

일본 공개번호 제2006-226430호에 공지된 케이지는 축 방향으로 향하여 결합되는 2개의 환상체인 케이지부재(6a, 6b)로 이루어지며, 각 케이지부재(6a, 6b)의 대향면에는 볼(3)을 수용하는 반구형 포켓(7)이 원주 방향으로 등간격으로 형성되고, 인접한 포켓(7) 사이의 연결부에는 축 방향으로 돌출된 결합돌기(8)와, 그 결합돌기(8)가 삽입되어 결합되는 결합공(9)이 형성되어 있다.

상기 결합돌기(8)는 원주 방향으로 돌출된 걸림부(11)를 구비하며, 상기 걸림부(11)의 하부로 언더컷부(14)가 형성된다. 2개의 케이지부재(6a, 6b)는 일측 케이지부재의 결합돌기(8)가 타측 케이지부재의 결합공(9)에 삽입되어 걸림부(11)가 결림공에 형성된 턱부에 걸리어 결합된다.

상기와 같은 종래 기술에 의한 케이지(4)는 케이지부재(6a, 6b)가 링형태로 일체를 이루어 형성되므로 베어링에 조립되어 작동될 때 인장 하중이 발생하거나 비틀림이 발생하여 연결부나 포켓(7) 부분에 파손이나 영구변형이 발생할 염려가 있었으며,

상기 걸림부(11)가 결합공(9)에 삽입되어 결합공(9)에 형성된 턱부에 걸리는 과정에서 결합공(9)이나 결합돌기(8)가 변형되어야 하나, 결합공(9)으로 형성되어 있으므로 결합 과정에서 결합공(9)의 변형이 용이하지 않고, 결합돌기(8)의 걸림부(11)가 전 접촉부에 걸쳐 결합공(9)에서 가압되므로 결합을 위하여 큰 외력이 필요하고, 따라서 결합이 어려우며 결합과정에서 결합공(9)이나 결합돌기(8)에 영구 변형이 발생할 염려가 있었다.

일본 공개번호 제2006-226430호 공개특허공보

본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 케이지에 원주 방향으로 인장력이 발생하는 것을 근본적으로 차단하여 케이지에 발생하는 파손이나 영구 변형과 같은 손상이 발생하지 않는 볼 베어링용 케이지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 외륜과, 내륜과, 내륜과 외륜 사이에 원주 방향을 따라 구비되는 복수의 볼을 포함하는 볼 베어링의 내륜과 외륜 사이에 구비되어 원주 방향으로 볼 사이의 간격을 유지시키는 작용을 하며; 원주 방향을 따라 정렬되며 원주 방향 양단에 볼이 수용되는 오목한 포켓이 형성된 복수의 케이지부재로 이루어지고; 상기 케이지부재는 축 방향으로 양측에서 서로 결합되는 제1케이지부재와 제2케이지부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼 베어링용 케이지를 제공한다.

상기에서, 제1케이지부재에는 축 방향으로 마주하는 내측에 제1걸림부가 형성되고, 상기 제2케이지부재에는 축 방향으로 마주하는 내측에 제2걸림부가 형성되어, 상기 제1케이지부재와 제2케이지부재는 제1걸림부와 제2걸림부가 서로 걸리어 축 방향으로 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 제1걸림부는 축 방향으로 내측에 제2케이지부재를 향하여 개구된 오목한 홈인 제1홈부와, 상기 제1홈부의 바닥으로부터 제2케이지부재를 향하여 연장되어 단부가 제1홈부의 단부를 지나 돌출된 제1돌기부를 포함하고; 상기 제2걸림부는 축 방향으로 내측에 제1케이지부재를 향하여 개구되며 상기 제1홈부와 마주하는 위치에 형성된 오목한 홈인 제2홈부와, 상기 제2홈부의 바닥으로부터 제1케이지부재를 향하여 연장되어 단부가 제2홈부의 단부를 지나 돌출된 제2돌기부를 포함하고; 상기 제1돌기부에 원주 방향으로 제2돌기부와 마주하는 쪽에 돌출된 제1걸림돌기가 형성되고, 상기 제2돌기부에 원주 방향으로 제1돌기부와 마주하는 쪽에 돌출된 제2걸림돌기가 형성되어, 상기 제1케이지부재와 제2케이지부재는 축 방향으로 상기 제1걸림돌기와 제2걸림돌기가 서로 걸리어 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 제1케이지부재의 원주 방향 양측에는 축 방향 내측에서 외측으로 갈수록 원주 방향 외측으로 연장된 오목한 제1포켓형성부가 형성되며; 상기 제2케이지부재의 원주 방향 양측에는 축 방향 내측에서 외측으로 갈수록 원주 방향 외측으로 연장된 오목한 제2포켓형성부가 형성되며; 상기 제1걸림부와 제2걸림부가 결합되어, 원주 방향 양측에서 제1포켓형성부와 제2포켓형성부는 축 방향 중심으로 갈수록 깊이가 깊어지는 오목한 형태의 포켓을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 케이지부재 사이에는 틈새가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 제1케이지부재와 제2케이지부재는 원주 방향으로 연장된 원호 형태로 형성되고, 상기 제1홈부와 제2홈부는 반경 방향으로 관통되고 원주 방향으로 중심부에 형성되고, 상기 제1케이지부재의 원주 방향 양단부는 서로 평행하게 형성되고 제2케이지부재의 원주 방향 양단부도 서로 평행하게 형성되어 케이지부재 사이에 형성되는 틈새는 반경 방향 내측보다 외측에서 크게 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 볼 베어링용 케이지(100)에 의하면, 원주 방향을 따라 정렬되며 원주 방향 양측에 오목한 포켓이 형성된 복수의 케이지부재(110)로 이루어지고 이웃하는 케이지부재(110) 사이에 틈새(115)가 형성되어 베어링에 조립되어 작동할 때 원주 방향으로 인장 응력이 발생할 수 없는 구조이므로 파손이나 영구 변형과 같은 손상이 발생할 염려가 없으며, 각 케이지부재(110)는 축 방향으로 마주하여 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)가 결합되는 구조로 조립이 쉽고 조립을 위한 별도의 유격이 필요하지 않고 따라서 설계 치수대로 조립이 가능하며, 서로 마주하여 결합되는 제1돌기부(111-3)와 제2돌기부(113-3)가 결합 과정에서 변형될 수 있는 제1틈새(111-2)와 제2틈새(113-2)가 형성되어 조립이 용이하고, 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)는 원호형의 몸체를 이루고 양측에 각각 포켓을 형성하는 포켓형성부가 구비된 간단한 형태로 제조가 용이하고 제조 과정에서 불량 염려가 없고, 사출 성형을 위한 금형이 단순하게 되므로 제조 불량 발생 가능성이 낮아지고 제조 비용이 절감되는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 볼베어링을 도시한 단면도이며,
도 2는 종래 기술에 의한 볼베어링용 케이지를 도시한 일부 분해 사시도이며,
도 3은 종래 기술에 의한 볼베어링용 케이지의 결합상태를 도시한 일부 단면도이며,
도 4는 본 발명에 따르는 볼베어링용 케이지가 조립된 볼 베어링을 도시한 평면도이며,
도 5는 본 발명에 따르는 볼베어링용 케이지를 볼 및 내륜과 함께 도시한 사시도이며,
도 6은 도 5의 A부를 확대 도시한 것이다.

본 발명의 설명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 발명의 설명에 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 발명의 설명에 사용되는 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

본 발명의 설명에 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 설명에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 발명에 따르는 볼베어링용 케이지에 대하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따르는 볼베어링용 케이지가 조립된 볼 베어링을 도시한 평면도이며, 도 5는 본 발명에 따르는 볼베어링용 케이지를 볼 및 내륜과 함께 도시한 사시도이며, 도 6은 도 5의 A부를 확대 도시한 것이다.

본 발명에 따르는 볼베어링용 케이지(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 외륜(2)과, 내륜(1)과, 내륜과 외륜 사이에 원주 방향을 따라 구비되는 복수의 볼(3)을 포함하는 볼 베어링의 내륜(2)과 외륜(1) 사이에 구비되어 원주 방향으로 볼 사이의 간격을 유지시키는 작용을 한다.

본 발명에 따르는 볼베어링용 케이지(100)는 플라스틱으로 제조되며, 사출 성형으로 제조된다.

본 발명에 따르는 볼베어링용 케이지(100)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 원주 방향을 따라 정렬되며 원주 방향 양단에 볼이 수용되는 오목한 포켓이 형성된 복수의 케이지부재(110)로 이루어진다. 상기 케이지부재(110) 사이에는 원주 방향으로 틈새(115)가 형성된다.

본 발명에 따르는 볼베어링용 케이지(100)가 원주 방향을 따라 정렬되며 분할된 복수의 케이지부재(110)로 이루어지고 원주 방향으로 인장력이 작용할 수 없으며 따라서 원주 방향 인장력에 의하여 파손될 염려가 없다. 따라서 전기자동차 나 하이브리드 자동차의 모터 등에 구비되는 고속 회전하는 베어링에 조립되어 사용할 수 있다.

상기 케이지부재(110)는 축 방향으로 양측에서 서로 결합되는 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)로 이루어진다.

상기 제1케이지부재(111)에는 축 방향으로 마주하는 내측에 제1걸림부가 형성되고, 상기 제2케이지부재(113)에는 축 방향으로 마주하는 내측에 제2걸림부가 형성되어, 상기 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)는 제1걸림부와 제2걸림부가 서로 걸리어 축 방향으로 결합되어 구비된다. 상기 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)는 동일한 형태로 제조되어 결합될 수 있다.

상기 제1걸림부는 축 방향으로 내측에 제2케이지부재(113)를 향하여 개구된 오목한 홈인 제1홈부(111-1)와, 상기 제1홈부(111-1)의 바닥으로부터 제2케이지부재(113)를 향하여 연장되어 단부가 제1홈부(111-1)의 단부를 지나 돌출된 제1돌기부(111-3)를 포함한다.

상기 제1홈부(111-1)는 반경 방향으로 관통되고 원주 방향으로 중심부에 형성된다.

상기 제1돌기부(111-3)에는 원주 방향으로 제2돌기부(113-3)와 마주하는 쪽에 원주 방향으로 돌출된 제1걸림돌기(111-31)가 형성된다. 상기 제1걸림돌기(111-31)는 볼록한 만곡된 형태로 형성된다.

상기 제1걸림돌기(111-31)가 형성된 반대 쪽인 제1돌기부(111-3)의 배면측에는 제1홈부(111-1)로부터 이격되어 제1틈새(111-2)가 형성된다.

상기 제2걸림부는 축 방향으로 내측에 제1케이지부재(111)를 향하여 개구되며 상기 제1홈부(111-1)와 마주하는 위치에 형성된 오목한 홈인 제2홈부(113-1)와, 상기 제2홈부(113-1)의 바닥으로부터 제1케이지부재(111)를 향하여 연장되어 단부가 제2홈부(113-1)의 단부를 지나 돌출된 제2돌기부(113-3)를 포함한다.

상기 제2홈부(113-1)는 반경 방향으로 관통되고 원주 방향으로 중심부에 형성된다.

상기 제2돌기부(113-3)에는 원주 방향으로 제1돌기부(111-3)와 마주하는 쪽에 원주 방향으로 돌출된 제2걸림돌기(113-31)가 형성된다. 상기 제2걸림돌기(113-31)는 볼록한 만곡된 형태로 형성된다.

상기 제2걸림돌기(113-31)가 형성된 반대 쪽인 제2돌기부(113-3)의 배면측에는 제2홈부(113-1)로부터 이격되어 제2틈새(113-2)가 형성된다.

상기 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)는 축 방향으로 상기 제1걸림돌기(111-31)가 제2걸림돌기(113-31)가 서로 걸리어 결합된다. 상기 제1틈새(111-2)와 제2틈새(113-2)가 형성되어, 상기 제1돌기부(111-3)와 제2돌기부(113-3)가 결합될 때 탄성 변형될 수 있어 결합이 용이하게 되고, 제1걸림돌기(111-31)가 제2걸림돌기(113-31)에 영구 변형이 남지 않을 수 있어 결합이 견고하게 이루어질 수 있다.

상기 제1케이지부재(111)의 원주 방향 양측에는 축 방향 내측에서 외측으로 갈수록 원주 방향 외측으로 연장된 오목한 제1포켓형성부(111-5)가 형성된다. 상기 제2케이지부재(113)의 원주 방향 양측에는 축 방향 내측에서 외측으로 갈수록 원주 방향 외측으로 연장된 오목한 제2포켓형성부(113-5)가 형성된다. 상기 제1걸림부와 제2걸림부가 결합되어, 원주 방향 양측에서 제1포켓형성부(111-5)와 제2포켓형성부(113-5)는 축 방향 중심으로 갈수록 깊이가 깊어지는 오목한 형태의 포켓이 형성되고, 볼은 포켓에 수용된다.

상기 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)는 도 4에 도시된 바와 같이 원주 방향으로 연장된 원호 형태로 형성된다. 상기 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)의 축 방향 마주하는 내면과 축 방향 외면은 평면으로 형성된다. 상기 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)의 반경 방향 외면과 반경 방향 내면을 원호면(연장되면 원통면으로 되는 형태)으로 형성된다.

상기 제1홈부(111-1)와 제2홈부(113-1)는 반경 방향으로 관통되고 원주 방향으로 중심부에 형성되고, 상기 제1케이지부재(111)의 원주 방향 양단부(111-9)는 서로 평행하게 형성되고 제2케이지부재(113)의 원주 방향 양단부(113-9)도 서로 평행하게 형성되어 케이지부재(110) 사이에 형성되는 틈새(115)는 반경 방향 내측보다 외측에서 크게 형성된다.

상기와 같은 형태로 상기 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)가 형성되므로, 사출 금형의 구조가 간단해지고 사출 성형을 위하여 슬라이더와 같은 구조가 필요없으므로 제조가 간단해지고 제조비용이 절감되며 제조 과정에서 발생하는 불량을 방지할 수 있다.

또한, 상기 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)의 외경이 외륜 내경보다 작고, 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)의 내륜 외경보다 크다. 내륜과 외륜을 편심지게 하고, 볼을 내륜과 외륜사이에 투입하고, 내륜과 외륜을 상대회전 시켜 내륜과 외륜이 동축이 되도록 하고, 축방향 양측에서 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)가 서로 내향 가압 조립됨으로써 앵귤러콘택트 볼베어링과 같이 외륜과 내륜을 분리하지 않고도, 고속회전에 적합한 깊은 홈 볼베어링에도 원주 방향 양측에 오목한 포켓이 형성된 복수의 케이지부재(110)로 이루어지고 이웃하는 케이지부재(110) 사이에 틈새(115)가 형성되어 베어링에 조립되어 작동할 때 원주 방향으로 인장 응력이 발생할 수 없는 구조이므로 파손이나 영구 변형과 같은 손상이 발생할 염려가 없다.

100: 볼 베어링용 케이지 110: 케이지부재
111: 제1케이지부재 113: 제2케이지부재

Claims

외륜(2)과, 내륜(1)과, 내륜(1)과 외륜(2) 사이에 원주 방향을 따라 구비되는 복수의 볼(3)을 포함하는 볼 베어링의 내륜(1)과 외륜(2) 사이에 구비되어 원주 방향으로 볼 사이의 간격을 유지시키는 작용을 하며;
원주 방향을 따라 정렬되며 원주 방향 양단에 볼이 수용되는 오목한 포켓이 형성된 복수의 케이지부재(110)로 이루어지고; 상기 케이지부재(110)는 축 방향으로 양측에서 서로 결합되는 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼 베어링용 케이지(100).
제1 항에 있어서, 상기 제1케이지부재(111)에는 축 방향으로 마주하는 내측에 제1걸림부가 형성되고, 상기 제2케이지부재(113)에는 축 방향으로 마주하는 내측에 제2걸림부가 형성되어, 상기 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)는 제1걸림부와 제2걸림부가 서로 걸리어 축 방향으로 결합되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링용 케이지(100).
제2 항에 있어서, 상기 제1걸림부는 축 방향으로 내측에 제2케이지부재(113)를 향하여 개구된 오목한 홈인 제1홈부(111-1)와, 상기 제1홈부(111-1)의 바닥으로부터 제2케이지부재(113)를 향하여 연장되어 단부가 제1홈부(111-1)의 단부를 지나 돌출된 제1돌기부(111-3)를 포함하고;
상기 제2걸림부는 축 방향으로 내측에 제1케이지부재(111)를 향하여 개구되며 상기 제1홈부(111-1)와 마주하는 위치에 형성된 오목한 홈인 제2홈부(113-1)와, 상기 제2홈부(113-1)의 바닥으로부터 제1케이지부재(111)를 향하여 연장되어 단부가 제2홈부(113-1)의 단부를 지나 돌출된 제2돌기부(113-3)를 포함하고;
상기 제1돌기부(111-3)에 원주 방향으로 제2돌기부와 마주하는 쪽에 돌출된 제1걸림돌기(111-31)가 형성되고, 상기 제2돌기부(113-3)에 원주 방향으로 제1돌기부(111-3)와 마주하는 쪽에 돌출된 제2걸림돌기(113-31)가 형성되어, 상기 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)는 축 방향으로 상기 제1걸림돌기(111-31)와 제2걸림돌기(113-31)가 서로 걸리어 결합되는 것을 특징으로 하는 볼 베어링용 케이지.
제2 항 또는 제3 항에 있어서, 상기 제1케이지부재(111)의 원주 방향 양측에는 축 방향 내측에서 외측으로 갈수록 원주 방향 외측으로 연장된 오목한 제1포켓형성부(111-5)가 형성되며;
상기 제2케이지부재(113)의 원주 방향 양측에는 축 방향 내측에서 외측으로 갈수록 원주 방향 외측으로 연장된 오목한 제2포켓형성부(113-5)가 형성되며;
상기 제1걸림부와 제2걸림부가 결합되어, 원주 방향 양측에서 제1포켓형성부(111-5)와 제2포켓형성부(113-5)는 축 방향 중심으로 갈수록 깊이가 깊어지는 오목한 형태의 포켓을 형성하는 것을 특징으로 하는 볼 베어링용 케이지(100).
제4 항에 있어서, 상기 제1케이지부재(111)와 제2케이지부재(113)는 원주 방향으로 연장된 원호 형태로 형성되고, 상기 제1홈부(111-1)와 제2홈부(113-1)는 반경 방향으로 관통되고 원주 방향으로 중심부에 형성되며, 케이지부재(110) 사이에 틈새(115)가 형성된 것을 특징으로 하는 볼베어링용 케이지(100).
제5 항에 있어서, 상기 제1케이지부재(111)의 원주 방향 양단부는 서로 평행하게 형성되고 제2케이지부재(113)의 원주 방향 양단부도 서로 평행하게 형성되어, 상기 틈새(115)는 반경 방향 내측보다 외측에서 크게 형성된 것을 특징으로 하는 볼 베어링용 케이지(100).