KR20220122005A - 절연체를 가지는 구름 베어링 - Google Patents

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KR20220122005A
KR20220122005A KR1020210026092A KR20210026092A KR20220122005A KR 20220122005 A KR20220122005 A KR 20220122005A KR 1020210026092 A KR1020210026092 A KR 1020210026092A KR 20210026092 A KR20210026092 A KR 20210026092A KR 20220122005 A KR20220122005 A KR 20220122005A
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이경구
김강석
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셰플러코리아 유한책임회사
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Abstract

본 발명은 내경면에 외륜궤도(111)가 형성된 외륜(110)과, 외경면에 내륜궤도(131)가 형성된 내륜(130)과, 상기 내륜궤도(131)와 외륜궤도(111) 사이에 구비되며 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 전동체(150)와, 상기 내륜(130)에 결합되며 절연재로 이루어진 절연체(190)를 포함하며;
상기 내륜(130)의 내륜내경면(135)과 내륜폭면(133) 사이에 형성되는 내륜모따기영역(137)에 원주 방향을 따라 하나 이상의 내륜오목부(139)가 형성되며; 상기 절연체(190)는 내륜내경면(135)과, 모따기 영역(137)을 지나 적어도 내륜폭면(139)의 일부를 덮어 구비되는 것을 특징으로 하는 절연체를 가지는 구름 베어링(100)에 관한 것이다.

Description

절연체를 가지는 구름 베어링{A rolling bearings with the insulator}
본 발명은 절연 베어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 절연체의 접착력과 회전 방지 기능이 향상된 구름 베어링에 관한 것이다.
구름 베어링(10)은 축과 하우징 사이에 설치되는 기계요소로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 내경면에 외륜궤도(11-1)가 형성된 외륜(11)과, 외경면에 내륜궤도(13-1)가 형성된 내륜(13)과, 상기 내륜궤도(13-1)와 외륜궤도(11-1) 사이에 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 전동체(15)를 포함한다. 상기 구름 베어링(10)은 내륜(13)과 외륜(11) 사이에 구비되는 링 형태로 전동체(15)가 수용되는 복수의 포켓이 형성되어 전동체(15) 사이의 간격을 유지시키는 케이지(17)를 더 포함한다.
구름 베어링(10)이 전동기 등과 같이 전류가 흐르는 장치에 설치되는 경우, 전류가 구름 베어링(10)의 내외륜(11, 13) 및 전동체(15)를 통과하여 흐를 수 있으며, 이때, 흐르는 전류에 의하여 전동체(15)와 내륜궤도(13-1) 사이 또는 전동체(15)와 외륜궤도(11-1) 사이에 방전이 발생하여, 방전 부분에 전해부식을 일으키는 문제가 있었다.
이러한 전해부식을 방지하는 유효한 수단으로서, 상기 내륜(13)이나 외륜(11)에 절연체(19)가 구비되도록 하는 기술이 공지되어 있다. 도 1(a)는 외륜(11)에 절연체(19)가 구비된 구름 베어링(10)의 일부 단면도이며, 도 1(b)는 내륜(13)에 절연체(19)가 구비된 구름 베어링(10)의 일부 단면도이다.
외륜(11)에 절연체(19)가 구비되는 경우 절연체(19)가 외륜(11)의 축 방향 양측 폭면과 외경면을 덮는 형태로 구비되도록 하고, 도 1(a)에 도시된 바와 같이 외륜(11)의 외경면에 오목한 외륜홈(11-3)을 형성하여 절연체(19)가 외륜홈(11-3)에 삽입되는 형태로 구비된다. 상기 외륜홈(11-3)은 원주 방향을 따라 이격되어 복수로 형성된다. 상기 외륜홈(11-3)이 형성되어 외륜(11)과 절연체(19) 사이의 상대 회전 운동이 억제된다.
내륜(13)에 절연체(19)가 구비되는 경우 절연체(19)가 내륜(13)의 축 방향 양측 폭면과 내경면을 덮는 형태로 구비되도록 하고, 도 1(b)에 도시된 바와 같이 내륜(13)의 내경면에 오목한 내륜홈(13-3)을 형성하여 절연체(19)가 내륜홈(13-3)에 삽입되는 형태로 구비된다. 상기 내륜홈(13-3)은 원주 방향을 따라 이격되어 복수로 형성된다. 상기 내륜홈(13-3)이 형성되어 내륜(13)과 절연체(19) 사이의 상대 회전 운동이 억제된다.
도 2에 도시된 바와 같이 내륜홈(13-3)은 내륜(13)의 내경면에 형성되고 이에 더하여 내륜(13)의 폭면에 형성되기도 한다. 상기 절연체(19)는 축 방향 양측이 외륜(11)이나 내륜(13)의 폭면까지 연장되어(19-1) 덮어 구비된다.
상기 외륜(11)의 외경면에 복수의 외륜홈(11-3)을 형성하거나, 내륜(13) 내경면에 복수의 내륜홈(13-3)을 형성하여, 절연체(19)와 궤도륜의 상대 회전 운동을 방지하고 절연체(19)가 외륜(11) 또는 내륜(13)에 견고하게 결합되도록 하고 있으나, 베어링이 설치되어 구름 운동을 할 때, 절연체(19)에도 외력이 지속적으로 작용을 하여 도 2에 도시된 바와 같이, 절연체(19)가 내륜(또는 외륜(11))(13)으로부터 분리되는 문제점이 있었다. 그리고 내륜(13)에 설치된 절연체(19)로 축이 끼워질 때 및 외륜(11)에 설치된 절연체(19)가 하우징에 삽입되어 장착될 때 절연체(19)의 일부분에 큰 응력이 발생하여 절연체(19)에 큰 변형이나 손상이 발생하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개번호 10-2010-0064376 공개특허공보
본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 구름 운동에 의하여 하중이 지지되지 않는 영역에 상대 회전 운동을 방지하기 위한 구성에 구비되어 절연체가 궤도륜에 견고하게 결합되며, 구름 베어링 설치 시에 절연체의 일부분에 하중이 집중되는 것을 방지할 수 있는 절연체의 접착력과 회전 방지 기능이 향상된 구름 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 내경면에 외륜궤도가 형성된 외륜과, 외경면에 내륜궤도가 형성된 내륜과, 상기 내륜궤도와 외륜궤도 사이에 구비되며 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 전동체와, 상기 내륜에 결합되며 절연재로 이루어진 절연체를 포함하며;
상기 내륜의 내륜내경면과 내륜폭면 사이에 형성되는 내륜모따기영역에 원주 방향을 따라 하나 이상의 내륜오목부가 형성되며; 상기 절연체는 내륜내경면과, 모따기 영역을 지나 적어도 내륜폭면의 일부를 덮어 구비되는 것을 특징으로 하는 절연체를 가지는 구름 베어링을 제공한다.
내경면에 외륜궤도가 형성된 외륜과, 외경면에 내륜궤도가 형성된 내륜과, 상기 내륜궤도와 외륜궤도 사이에 구비되며 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 전동체와, 상기 외륜에 결합되며 절연재로 이루어진 절연체를 포함하며;
상기 외륜의 외륜외경면과 외륜폭면 사이에 형성되는 모따기 영역에 원주 방향을 따라 하나 이상의 외륜오목부가 형성되며; 상기 절연체는 외륜외경면과, 모따기 영역을 지나 적어도 외륜폭면의 일부를 덮어 구비되는 것을 특징으로 하는 절연체를 가지는 구름 베어링을 제공한다.
상기에서, 상기 내륜오목부는 원주 방향을 따라 이격되어 복수 개 형성되며, 상기 절연체에는 내륜오목부로 삽입된 내륜삽입부가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 내륜오목부는 원주 방향 양 단부에 측벽을 포함하며, 내륜폭면에 위치하는 제 1 홈단부와 내륜내경면에 위치하는 제 2 홈단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 외륜오목부는 원주 방향을 따라 이격되어 복수 개 형성되며, 상기 절연체에는 외륜오목부로 삽입된 외륜삽입부가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 외륜오목부는 원주 방향 양 단부에 측벽을 포함하며, 외륜폭면에 위치하는 제 1 홈단부와 외륜외경면에 위치하는 제 2 홈단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 절연체의 내경면은 축 방향 중심부가 반경 방향 내향 돌출된 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 절연체의 외경면은 축 방향 중심부가 반경 방향 외향 돌출된 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 절연체의 접착력과 회전 방지 기능이 향상된 구름 베어링에 의하면, 모따기 영역에 내륜오목부(139)나 외륜오목부가 형성되어, 절연체(190)가 견고하게 결합될 수 있고, 비하중 영역인 모따기 영역에 내륜오목부(139)나 외륜오목부가 형성되므로 베어링 작동시 외력의 작용이 최소화되어 절연체(190)가 내륜(130)이나 외륜(110)으로부터 분리되는 현상을 방지할 수 있으며, 절연체(190)의 내경면이 축 방향 중심부에서 반경 방향 내향 돌출된 형태로 형성되거나, 절연체(190)의 외경면이 축 방향 중심부에서 반경 방향 외향 돌출된 형태로 형성되므로, 절연체(190)로 축이 삽입되거나 절연체(190)가 하우징에 삽입될 때 절연체(190)의 일부분에 부분적으로 하중이 집중되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 절연체를 구비한 구름 베어링을 도시한 일부 단면도이며.
도 2은 종래의 절연체를 구비한 구름 베어링의 내륜과 절연체를 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따르는 절연체를 가지는 구름 베어링을 도시한 일부 단면도이며,
도 4는 본 발명에 따르는 절연체를 가지는 구름 베어링에서 내륜과 절연체를 도시한 사시도이며,
도 5는 본 발명에 따르는 절연체를 가지는 구름 베어링의 내륜을 도시한 사시도이며,
도 6은 도 5의 A-A선에 따르는 단면도로서 절연체와 내륜의 결합 상태를 설명하기 위하여 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 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, 본 발명의 절연체의 접착력과 회전 방지 기능이 향상된 구름 베어링에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따르는 절연체를 가지는 구름 베어링을 도시한 일부 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따르는 절연체를 가지는 구름 베어링에서 내륜과 절연체를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따르는 절연체를 가지는 구름 베어링의 내륜을 도시한 사시도이며, 도 6은 도 5의 A-A선에 따르는 단면도로서 절연체와 내륜의 결합 상태를 설명하기 위하여 도시한 것이다.
이하의 설명에서 도 3의 가로 방향을 축 방향으로, 세로 방향을 반경 방향으로 설명한다.
본 발명은 구름 베어링에 구비되는 절연체(190)와 절연체(190)가 결합하는 내륜(130) 및 외륜(110)에 특징이 있는 것으로, 전동체(150), 케이지(170)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따르는 절연체를 가지는 구름 베어링(100)은 외륜(110)과, 내륜(130)과, 복수의 전동체(150)와, 절연체(190)를 구비한다.
상기 외륜(110)은 링 형태로 내경면에 외륜궤도(111)가 형성된다.
상기 내륜(130)은 외경면에 내륜궤도(131)가 형성된다.
상기 전동체(150)는 상기 내륜궤도(131)와 외륜궤도(111) 사이에 구비되며 원주 방향을 따라 정렬된다. 도 3에 상기 전동체(150)를 볼로 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이 상기 절연체(190)는 상기 내륜(130)에 결합되며 절연재질로 이루어진다.
도 5에 도시된 바와 같이 상기 내륜(130)의 내륜내경면(135)과 내륜폭면(133) 사이에 하나 이상의 내륜오목부(139)가 형성된다. 상기 내륜오목부(139)는 내륜모따기영역(137)에 원주 방향을 따라 하나 이상 형성된다. 상기 내륜오목부(139)는 원주 방향을 따라 이격되어 복수개 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 4개의 내륜오목부(139)가 원주방향으로 길고 내륜모따기영역(137)에서 수직으로 파인 형태로 형성될 수 있다.
상기 내륜오목부(139)는 원주방향 양측에 측벽(139-1)을 구비한다. 상기 내륜오목부(139)가 원주 방향 양측에 측벽(139-1)을 구비하여, 이하에서 설명하는 내륜삽입부(193)가 측벽(139-1) 사이에서 위치하여 절연체(190)와 내륜(130)의 상대 회전이 방지되고, 절연체(190)와 내륜(130)이 분리되는 것이 방지된다. 상기 내륜오목부(139)는 내륜폭면(133)에 위치하는 제 1 홈단부(139-2)와 내륜내경면(135)에 위치하는 제 2 홈단부(139-3)를 포함한다.
상기 측벽(139-1)은 직각 혹은 예각으로 구비되는 것이 바람직하나, 둔각으로 구비될 수 있다. 상기 내륜오목부(139)는 원주 방향을 따라 원호 형태로 오목하게 형성될 수도 있다.
상기 내륜모따기영역(137)은 베어링 작동시 외력의 작용이 가장 작은 비하중 영역이다. 따라서 상기 베어링(100)이 설치되어 구름 운동을 할 때, 상기 절연체(190)가 상기 내륜(130)에서 분리되는 현상을 방지할 수 있다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이 상기 절연체(190)는 내륜내경면(135)을 덮는 형태이며, 모따기 영역(137)을 지나 적어도 내륜폭면(133)의 적어도 일부를 덮는 절연체연장부(191)를 구비한다. 상기 절연체(190)에는 상기 내륜오목부(139)로 삽입된 내륜삽입부(193)가 구비되어, 상기 내륜(130)과 견고하게 결합된다.
도 6에 점선으로 도시된 바와 같이 상기 절연체(190)의 내경면(192)은 축 방향 중심부가 반경 방향 내향 돌출된 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 절연체(190)의 내경면(192)은 축 방향 양측에서 중심부로 갈수록 내경이 감소하는 형태로 형성된다. 상기 구름 베어링(100) 설치 시에 절연체(190)의 내경면(192)으로 축이 삽입될 때 상기 절연체(190)의 일부분에 하중이 집중되는 것을 방지하여 상기 절연체(190)에 큰 변형이나 손상이 발생하는 것이 방지된다. 돌출되는 형태는 완만한 곡선 형태로 형성된다.
상기 절연체(190)는 내륜(130) 또는 외륜(110)에 결합되거나 내륜(130)과 외륜(110) 모두에 결합될 수 있다. 상기 절연체(190)가 외륜(110)에 결합될 때 결합 방법, 형태 및 효과는 상기 기술한 내륜(130)에 결합될 경우와 동일하다.
상기 절연체(190)는 플라스틱으로 제조될 수 있으며, 내륜(130) 또는 외륜(110)이 인서트되어 사출 성형될 수 있다.
상기 외륜(110)의 외륜외경면(115)과 외륜폭면(113) 사이에 하나 이상의 외륜오목부(도시하지 않음)가 형성된다. 상기 외륜오목부는 외륜모따기영역(117)에 원주 방향을 따라 하나 이상 형성된다. 상기 외륜오목부는 원주 방향을 따라 서로 이격되어 복수개 형성된다.
상기 외륜오목부는 원주방향 양측에 측벽(도시하지 않음)을 구비한다. 상기 외륜오목부가 원주 방향 양측에 측벽을 구비하여, 이하에서 설명하는 외륜삽입부(도시하지 않음)가 측벽 사이에서 위치하여 절연체(190)와 외륜(110)의 상대 회전이 방지되고, 절연체(190)와 외륜(110)이 분리되는 것이 방지된다. 상기 외륜오목부는 외륜폭면(113)에 위치하는 제 1 홈단부(도시하지 않음)와 외륜외경면(115)에 위치하는 제 2 홈단부(도시하지 않음)를 포함한다.
상기 측벽은 직각 혹은 예각으로 구비되는 것이 바람직하나, 둔각으로 구비될 수 있다. 상기 외륜오목부는 원주 방향을 따라 원호 형태로 오목하게 형성될 수도 있다.
상기 외륜모따기영역(117)은 베어링 작동시 외력의 작용이 가장 작은 비하중 영역이다. 따라서 상기 베어링(100)이 설치되어 구름 운동을 할 때, 상기 절연체(190)가 상기 외륜(110)에서 분리되는 현상을 방지할 수 있다.
도 3(b)에 도시된 바와 같이 상기 절연체(190)는 외륜외경면(115)을 덮으며, 외륜모따기영역(117)을 지나 적어도 외륜폭면(113)의 일부를 덮는 절연체연장부(191)를 가진다. 상기 절연체(190)에는 상기 외륜오목부로 삽입된 외륜삽입부가 구비되어, 상기 외륜(110)과 견고하게 결합된다.
상기 절연체(190)의 외경면(194)은 축 방향 중심부가 반경 방향 외향 돌출된 형태로 형성된다. 따라서 상기 구름 베어링(100) 설치 시에 상기 절연체(190)가 하우징에 삽입될 때 절연체(190)의 일부분에 하중이 집중되는 것을 방지하여 상기 절연체(190)에 큰 변형이나 손상이 발생하는 것이 방지된다. 돌출되는 형태는 한정되지 않으며, 축 방향 중심부로 갈수록 외경이 증가하는 완만한 곡선 형태로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르는 절연체를 가지는 구름 베어링(100)에서는 내륜(130)의 내륜모따기영역(137)에 내륜오목부(139)가 형성되어 절연체(190)가 내륜오목부(139)에 삽입되는 형태로 견고하게 결합되고, 외륜(130)의 외륜모따기영역에 외륜오목부가 형성되어 절연체(190)가 외륜오목부에 삽입되는 형태로 견고하게 결합되며, 축이나 하우징으로부터 전달되는 외력이나 전동체(150)를 통하여 내륜(130) 및 외륜(110)에 작용하는 하중이 내륜모따기영역(137)이나 외륜모따기영역(117)에 미치지 않게 되므로(거의 미치지 않게 되므로) 베어링 작동시 작용하는 하중에 의하여 절연체(190)가 내륜(130)이나 외륜(110)으로부터 분리되는 것이 방지될 수 있다.
100: 구름 베어링
110: 외륜 130: 내륜
150: 전동체 170: 케이지
190: 절연체

Claims (8)

  1. 내경면에 외륜궤도(111)가 형성된 외륜(110)과, 외경면에 내륜궤도(131)가 형성된 내륜(130)과, 상기 내륜궤도(131)와 외륜궤도(111) 사이에 구비되며 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 전동체(150)와, 상기 내륜(130)에 결합되며 절연재로 이루어진 절연체(190)를 포함하며;
    상기 내륜(130)의 내륜내경면(135)과 내륜폭면(133) 사이에 형성되는 내륜모따기영역(137)에 원주 방향을 따라 하나 이상의 내륜오목부(139)가 형성되며; 상기 절연체(190)는 내륜내경면(135)과, 모따기 영역(137)을 지나 적어도 내륜폭면(133)의 일부를 덮어 구비되는 것을 특징으로 하는 절연체를 가지는 구름 베어링(100).
  2. 내경면에 외륜궤도(111)가 형성된 외륜(110)과, 외경면에 내륜궤도(131)가 형성된 내륜(130)과, 상기 내륜궤도(131)와 외륜궤도(111) 사이에 구비되며 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 전동체(150)와, 상기 외륜(110)에 결합되며 절연재로 이루어진 절연체(190)를 포함하며;
    상기 외륜(110)의 외륜외경면(115)과 외륜폭면(113) 사이에 형성되는 모따기 영역(137)에 원주 방향을 따라 하나 이상의 외륜오목부가 형성되며; 상기 절연체(190)는 외륜외경면(115)과, 모따기 영역(117)을 지나 적어도 외륜폭면(113)의 일부를 덮어 구비되는 것을 특징으로 하는 절연체를 가지는 구름 베어링(100).
  3. 제1 항에 있어서, 상기 내륜오목부(139)는 원주 방향을 따라 이격되어 복수 개 형성되며, 상기 절연체(190)에는 내륜오목부(139)로 삽입된 내륜삽입부가 구비된 것을 특징으로 하는 절연체를 가지는 구름 베어링(100).
  4. 제1 항에 있어서, 상기 내륜오목부(139)는 원주 방향 양 단부에 측벽(139-1)을 포함하며, 내륜폭면(133)에 위치하는 제 1 홈단부(139-2)와 내륜내경면(135)에 위치하는 제 2 홈단부(139-3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연체를 가지는 구름 베어링(100).
  5. 제2 항에 있어서, 상기 외륜오목부는 원주 방향을 따라 이격되어 복수 개 형성되며, 상기 절연체(190)에는 외륜오목부(193)로 삽입된 외륜삽입부가 구비된 것을 특징으로 하는 절연체를 가지는 구름 베어링(100).
  6. 제2 항에 있어서, 상기 외륜오목부는 원주 방향 양 단부에 측벽을 포함하며, 외륜폭면(113)에 위치하는 제 1 홈단부와 외륜외경면(115)에 위치하는 제 2 홈단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연체를 가지는 구름 베어링(100).
  7. 제3 항에 있어서, 상기 절연체(190)의 내경면(192)은 축 방향 중심부가 반경 방향 내향 돌출된 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 절연체를 가지는 구름 베어링(100).
  8. 제4 항에 있어서, 상기 절연체(190)의 외경면(194)은 축 방향 중심부가 반경 방향 외향 돌출된 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 절연체를 가지는 구름 베어링(100).
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