KR20240089468A - 케이지 및 베어링 - Google Patents

Abstract

케이지 및 베어링이 제공되는바, 케이지(2)는 제1 링(5) 및 제2 링(6)과, 제1 링(5) 및 제2 링(6)을 연결하는 복수의 빔(7)을 포함하며, 복수의 빔(7)은 케이지(2)의 원주 방향에서 서로 이격되고 또한 서로 인접하는 빔(7)의 사이에는 베어링의 롤링 소자를 수납하는 데 사용되는 포켓(10)이 한정되며, 원주 방향에서의 빔의 측면은 서로 이격되는 제1 압력경사면(13)과 제2 압력경사면(15), 및 케이지(2)에 유지되는 포켓(10)의 적어도 일단에서 제1 압력경사면(13)으로부터 빔(7)의 세로 방향 중심선(S)을 향하고 또한 빔(7)의 세로 방향 단부를 향하여 연장되는 오목면(12)을 포함한다. 이러한 케이지를 통하여, 베어링 조립을 용이하게 하고, 조립 과정에서 대형 기구의 사용을 피하고, 조립 과정에서 베어링의 각 부품에 대한 손상을 감소시킬 수 있다.

Description

케이지 및 베어링

본 출원은 2022년 5월 31일 중국 국가지식산권국에 제출한, 출원번호가 202210610614.6이고 발명의 명칭이 "케이지 및 베어링"인 중국 특허 출원을 우선권을 주장하는바, 그 전체 내용은 인용에 의해 본 출원에 결합된다.

본 출원은 베어링 분야, 특히 풍력 발전 산업에서 사용되는 베어링 및 베어링 내에서 사용되는 케이지에 관한 것이다.

풍력 산업의 급속한 발전에 따라, 전력 증가와 효율성 향상은 풍력 발전기 세트가 주로 추구하는 성능이다. 이에 부합하는 큰 크기, 큰 하중, 가벼운 무게, 안정적 작동 및 저비용의 베어링의 연구 개발은 풍력 발전 베어링 산업이 추구하는 목표이다. 대형 베어링(특히 단열 테이퍼 롤러 베어링)이 지금의 발전의 추세이며, 케이지의 구조 설계, 가공, 고비용은 풍력 발전 테이퍼 롤러 베어링의 성능을 제약하는 병목(bottleneck)이다. 풍력 터빈의 베어링의 고성능 요구 사항을 충족하기 위해서는, 이러한 고성능 요구 사항을 충족하기 위한 테이퍼 롤러 베어링 케이지의 특수 구조를 연구하는 것이 시급하다.

대형 테이퍼 롤러 베어링의 크기가 과도하게 크기 때문에, 베어링 조립 시 대형 케이지 수축 금형 및 대형 프레스를 사용하여 베어링 조립이 어렵다. 가령 통상적으로는, 조립 도구 및 장비의 문제를 해결하기 위해, 우선 케이지를 절단하고, 그리고 나서 롤러와 내부 링을 조립한 다음, 케이지 원주 방향에서 절단부에 대해 용접을 수행한다. 그러나, 이렇게 하면 케이지의 강도가 약할 위험성이 생긴다. 또한, 케이지의 용접 변형도 비교적 작아야 하므로, 공정이 어렵다. 또한, 재료가 용접성을 가져야 하므로, 케이지 재료의 경도가 매우 높지는 않아, 케이지에 변형이 발생하기 쉽다.

따라서, 본 출원은 종래기술에 존재하는 상술한 또는 기타 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 출원의 일 양태는, 베어링 조립을 용이하게 하고, 조립 과정에서 대형 기구(예를 들어 대형 케이지 수축 금형, 베어링 조립용 대형 프레스 등)의 사용을 피하고, 조립 과정에서 베어링의 각 부품(특히 케이지, 롤링 소자, 베어링 내부 링 등)에 대한 손상을 감소시킬 수 있는 케이지를 제공하는 것이다.

본 출원의 또 다른 양태는, 스키드 마운팅(skid mounting)과 핫 마운팅(hot mounting)을 서로 결합한 베어링 조립 방법에 적합한 케이지를 제공하는 것이다.

본 출원의 일 양태에 따르면, 케이지를 제공하는 바, 상기 케이지는 제1 링 및 제2 링과, 상기 제1 링 및 상기 제2 링을 연결하는 복수의 빔을 포함하며, 상기 복수의 빔은 상기 케이지의 원주 방향에서 서로 이격되고 또한 서로 인접하는 빔의 사이에는 베어링의 롤링 소자를 수납하는 데 사용되는 포켓이 한정되며, 상기 원주 방향에서의 상기 빔의 측면은 서로 이격되는 제1 압력경사면과 제2 압력경사면, 및 상기 포켓의 적어도 일단에서 상기 제1 압력경사면으로부터 상기 빔의 세로 방향 중심선(S)을 향하고 또한 상기 빔의 세로 방향 단부를 향하여 연장되는 오목면을 포함한다.

본 출원의 케이지를 사용하면, 롤링 소자의 안정적인 작동을 보장하고, 롤링 소자에 대한 케이지의 포켓의 교정 작용을 보장하며, 케이지의 압력경사면의 마모 또는 조기 파손을 감소시키고, 베어링의 내부 링의 플랜지의 높이를 높이는 데 유리하며, 베어링의 조립 과정에서 플랜지의 높이가 제한을 받음(전통적으로, 베어링의 내부 링의 플랜지의 높이는 너무 크지 않으며, 그렇지 않으면 베어링의 내부 링이 원활하게 설치되지 않았음)으로 인해 롤링 소자가 떨어지는 현상을 방지하고, 나아가 플랜지의 높이가 증가함으로 인해 롤링 소자에 대한 플랜지의 교정 작용이 향상된다.

선택적으로, 상기 오목면은 상기 제1 압력경사면으로부터 상기 빔의 세로 방향 중심선을 향하고 또한 상기 빔의 세로 방향 단부를 향하여 경사면으로써 연장되는 도브테일(dovetail) 홈을 형성할 수 있다.

선택적으로, 상기 오목면은 상기 제1 압력경사면(13)을 기준으로 상기 빔의 세로 방향 중심선(S)을 향해 함몰되는 직사각형 홈을 형성할 수 있다.

선택적으로, 상기 측면은 천이경사면을 더 포함할 수 있고, 상기 천이경사면은 상기 케이지의 반경 방향에서 상기 제1 압력경사면과 상기 제2 압력경사면으로부터 연장될 수 있다.

선택적으로, 상기 포켓은 포켓 소단부와 포켓 대단부를 포함할 수 있고, 상기 포켓 소단부 부위에서, 상기 측면은 상기 제1 압력경사면으로부터 상기 빔의 세로 방향 중심선을 향하고 또한 상기 빔의 세로 방향 단부를 향해 연장되는 오목면을 포함할 수 있다.

선택적으로, 상기 측면은 상기 제1 압력경사면과 상기 제2 압력경사면의 사이에 위치하고 또한 상기 제1 압력경사면과 상기 제2 압력경사면에 대해 함몰된 침하면(14)을 더 포함할 수 있다. 본 출원의 케이지는 이러한 방식으로 설치되어, 이는 충분한 베어링 윤활을 제공할 수 있고, 케이지가 롤링 소자의 작업면에 대해 손상을 입히는 것을 방지할 수 있다.

베어링 윤활의 신뢰성을 더욱 향상시키기 위해, 선택적으로, 상기 측면은 상기 포켓의 일단 부위에서 상기 오목면으로부터 연장되는 제1 오일 홈면, 및/또는, 상기 포켓의 타단 부위에서 상기 제2 압력경사면으로부터 연장되는 제2 오일 홈면을 더 포함할 수 있다.

선택적으로, 상기 빔의 세로 방향 상에서의 중심에 대한 상기 빔의 세로 방향에서의 상기 침하면의 중심의 오프셋 거리는 상기 빔의 세로 방향 길이의 20% 이내일 수 있다.

선택적으로, 상기 빔의 세로 방향에서의 상기 오목면의 길이는 상기 빔의 세로 방향 길이의 1/6 내지 1/2일 수 있다.

선택적으로, 상기 빔의 세로 방향에서의 상기 제1 압력경사면 및/또는 상기 제2 압력경사면의 길이는 상기 빔의 세로 방향 길이의 1/6보다 클 수 있다.

선택적으로, 상기 케이지는 일체형 케이지일 수 있다.

본 출원의 다른 양태에 따르면, 베어링을 제공하는 바, 상기 베어링은 외부 링, 내부 링 및 상술한 바와 같은 케이지를 포함하되, 상기 케이지는 상기 내부 링과 상기 외부 링 사이에 위치하는 롤링 소자를 유지하는 데 사용된다.

도 1은 본 출원의 실시예에 따른 테이퍼 롤러 베어링의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 케이지의 사시도이다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 케이지의 부분 단면도이다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 케이지를 반경 방향 내측에서 관찰한 부분 사시도이다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 케이지를 반경 방향 외측에서 관찰한 부분 사시도이다.
도 6은 본 출원의 실시예에 따른 케이지 및 롤링 소자의 부분 단면도로서, 케이지의 원래 위치와 가열 후의 팽창 위치, 및 롤링 소자의 원래 위치, 가열 후의 반경 방향의 움직임 위치 및 스키드 마운팅에 의해 롤링 소자가 반경 방향 바깥쪽으로 더 상승한 위치를 도시한다.
도 7은 도 6의 I 부분의 부분 확대도로서, 명확성을 위해, 케이지만을 도시하고 롤링 소자는 도시하지 않는다.
도 8은 도 6의 J 부분의 부분 확대도이다.
부호의 설명:
1: 외부 링 2: 케이지 3: 내부 링 4: 롤링 소자
5: 제1 링 6: 제2 링 7: 빔 10: 포켓
11: 제1 오일 홈면 12: 오목면 13: 제1 압력경사면
14: 침하면 15: 제2 압력경사면 16: 제2 오일 홈면
17: 전환부 18: 천이경사면 31: 플랜지
C0: 케이지의 원래 위치 C1: 케이지의 열팽창 위치
R0: 롤링 소자의 원래 위치 R1: 롤링 소자의 열팽창 위치
R2: 롤링 소자의 스키드 마운팅 상승 위치

아래에서는 본 출원의 각 양태의 특징과 예시적인 실시예를 상세히 설명한다. 아래의 상세한 설명에서는, 다수의 구체적인 세부사항을 제안하여, 본 출원에 대한 전면적인 이해를 제공하도록 한다. 그러나, 본 기술분야의 기술자에게 명백한 것은, 본 출원은 이러한 구체적인 세부사항 중의 일부 세부사항 없이도 실시될 수 있다는 점이다. 실시예에 대한 아래의 설명은 단지 본 출원의 예시를 보임으로써 본 출원에 대한 더 나은 이해를 제공하기 위함이다. 도면과 아래의 설명에서, 적어도 일부의 공지의 구조와 기술은 도시되지 않아, 본 출원에 대해 불필요한 모호함을 초래하는 것을 방지하도록 했으며, 또한, 명확성을 위해, 일부 구조의 치수는 과장될 수 있다. 또한, 아래에 설명된 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 베어링은 외부 링(1), 내부 링(3), 외부 링(1)과 내부 링(3)의 사이에 설치된 롤링 소자(4), 및 롤링 소자(4)를 유지 및 안내하는 데 사용되는 케이지(2)를 포함한다. 여기서, 단열 테이퍼 롤러 베어링(Single Row Tapered Roller Bearing)을 예로 들어 본 출원을 설명하나, 본 출원이 적용 가능한 베어링 종류는 이에 국한되지 않는다. 테이퍼 롤러 베어링의 경우, 롤링 소자(4)는 테이퍼 롤러이다.

도 2는 케이지의 사시도를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 케이지(2)는 제1 링(5)과 제2 링(6) 및 제1 링(5)과 제2 링(6)을 연결하는 복수의 빔(7)을 포함하며, 복수의 빔(7)은 케이지(2)의 원주 방향에서 서로 이격되고 또한 서로 인접한 빔(7)의 사이에는 베어링의 롤링 소자를 수납하기 위한 포켓(10)이 정의된다. 이로부터 알 수 있듯이, 상기 케이지(2)는 프레임 케이지 또는 폐쇄형 케이지임이다. 테이퍼 롤러 베어링에 적용할 경우, 케이지(2)의 제1 링(5)의 직경은 제2 링(6)의 직경보다 크고, 포켓(10)은 포켓 대단부와 포켓 소단부를 가지며, 포켓(10) 내에 수용된 롤링 소자(4)의 대단부와 소단부에 각각 적용하도록 한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 출원에 따른 케이지(2)의 빔(7)의 원주 방향에서의 측면(그 중 하나의 측면을 예로 함)은 서로 이격되는 제1 압력경사면(13)과 제2 압력경사면(15)을 포함한다. 압력경사면이란 케이지가 롤링 소자와 접촉하는 표면을 말하며, 부하 영역에서는 케이지를 안내하고, 무부하 영역에서는 롤링 소자를 안내한다. 바람직하게는, 압력경사면은 롤링 소자와 접선 방향으로 접촉할 수 있다. 달리 말해, 압력경사면은 롤링 소자가 케이지의 빔과 접촉하는 접선 표면이다. 빔(7)의 세로 방향(X)(도 3에 도시된 바와 같이)에서 2개의 압력경사면을 사용하므로, 케이지(2)는 비교적 넓은 범위에 걸쳐 롤링 소자와 접촉할 수 있어, 롤링 소자의 안정적인 작동을 보장하고, 소음을 감소시킨다.

또한, 케이지(2)의 빔(7)의 측면은 (도 4에 도시된 바와 같이) 포켓(10)의 적어도 하나의 단부 부위에서 제1 압력경사면(13)으로부터 빔(7)의 세로 방향 중심선(S)을 향하고 또한 빔(7)의 세로 방향 단부를 향하여 연장되는 오목면(12)을 더 포함한다.

더욱 바람직하게는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 포켓 소단부 부위에서, 원주 방향에서의 케이지(2)의 측면은 제1 압력경사면(13)으로부터 빔(7)의 세로 방향 중심선(S)을 향하고 또한 빔(7)의 세로 방향 단부를 향하여 연장되는 오목면(12)을 포함한다. 오목면(12)은 제1 압력경사면(13)으로부터 포켓 내부로부터 멀어지고 또한 빔(7)의 세로 방향 중심선(S)을 향하여 연장되는 홈을 형성할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 오목면(12)은 제1 압력경사면(13)으로부터 빔(7)의 세로 방향 중심선(S)을 향하고 또한 빔(7)의 세로 방향 단부를 향하여 경사면으로써 연장되는 도브테일(dovetail) 홈을 형성할 수 있다. 여기서, 오목면(12)(가령, 도브테일 홈)이 위치하는 면은 제1 압력경사면(13)이 위치하는 면과 동일 평면에 있지 않고, 오목면(12)이 위치하는 면은 제1 압력경사면(13)에 비하여 포켓 내부에서 더 멀어지고 또한 빔(7)의 세로 방향 중심선(S)에 더 가깝다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 오목면(12)은 제1 압력경사면(13)과 오목면(12)의 사이의 전환부(17) 부위에서 시작하여 빔(7)의 세로 방향 단부를 향해 연장된다.

오목면(12)은 롤링 소자(4)와 접촉하지 않는다. 오목면(12)은 제1 압력경사면(13)에 비하여 롤링 소자(4)로부터 더 멀리 떨어져 있어, 포켓(10)(특히 포켓 소단부) 내에서 롤링 소자(4)의 반경 방향 움직임량 또는 반경 방향 외측 편이량이 더 크도록 하고, 이로써 롤링 소자의 소단부의 내부 피치 원 직경(즉, 롤링 소자 열 중의 모든 롤링 소자의 소단부 부위에 있는 직경 방향 내부에 가장 가까운 점의 연결선에 의해 형성된 원의 직경)을 증가시킬 수 있다.

또한, 오목면(12)은 제1 압력경사면(13)을 기준으로 케이지(2)의 빔(7)의 세로 방향 중심선(S)을 향해 함몰되는 직사각형 홈을 형성할 수도 있으나, 물론 본 출원은 이에 국한되지 않는다. 롤링 소자(4)의 포켓(10) 내에서 증가된 반경 방향 움직임량을 보장하기 위해, 오목면(12)은 제1 압력경사면과 동일 평면에 있지 않고, 롤링 소자(4)와 접촉하지 않으며, 제1 압력경사면(13)보다 롤링 소자(4)로부터 더 멀리 떨어진 임의의 기타 형상의 오목면 또는 홈일 수 있다.

2개의 압력경사면을 사용함으로써, 케이지는 세로 방향에서 더 넓은 범위에 걸쳐 롤링 소자와 접촉할 수 있어, 롤링 소자의 원활한 작동을 보장하고, 소음을 줄인다.

또한, 포켓의 적어도 일단(바람직하게는, 포켓의 소단부)에는 압력경사면에 비해 롤링 소자로부터 더 멀리 있는 오목면을 설치함으로써, 이는 스키드 마운팅 방식을 사용하여 케이지와 베어링의 내부 링을 조립할 수 있도록 한다. 보다 구체적으로, 스키드 마운팅 과정에서, 베어링의 내부 링이 케이지와 롤링 소자의 조립체에 진입한 후, 케이지의 소단부를 지지점으로 하여 내부 링의 작은 플랜지에 대하여 스키드 마운팅을 수행하는바, 상기 오목면의 존재로 인하여, 롤링 소자의 소단부가 반경 방향 바깥쪽으로 이동하도록 하여, 롤링 소자의 내부 피치 원의 직경을 증가시키고, 베어링의 내부 링의 작은 플랜지를 위한 공간을 만들어 베어링의 내부 링이 케이지의 반경 방향 내측에 장착되도록 하고 또한 베어링의 내부 링의 작은 플랜지가 롤링 소자의 단부 표면에 닿도록 한다.

또한, 오목면(12)의 존재는 베어링의 내부 링의 플랜지 높이를 증가시킬 수도 있다. 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, 도 6은 케이지의 원래 위치(C0)와 가열을 거친 후의 케이지의 열팽창 위치(C1)를 나타내고, 또한 케이지(2)의 포켓(10) 내에 위치하는 롤링 소자의 원래 위치(R0), 가열을 거친 후에 반경 방향 외측으로 이동한 롤링 소자의 열팽창 위치(R1), 및 오목면(12)의 존재로 인해 스키드 마운팅 기간 동안 반경 방향 외측으로 더 이동한 롤링 소자의 스키드 마운팅 상승 위치(R2)를 나타낸다. 도 7은 도 6의 I 부분의 부분 확대도를 도시하며(명확성을 위해, 케이지(2)만을 도시하고, 롤링 소자(4)는 미도시), 케이지의 원래 위치(C0)로부터 케이지의 열팽창 위치(C1)까지의 반경 방향에서의 열팽창량(t1)을 도시한다. 도 8은 도 6의 J 부분의 부분 확대도를 도시하며, 롤링 소자의 원래 위치(R0)로부터 롤링 소자의 열팽창 위치(R1)까지의 가열로 인해 일어나는 포켓 내의 반경 방향 움직임량(t2), 및 롤링 소자의 열팽창 위치(R1)로부터 롤링 소자의 스키드 마운팅 상승 위치(R2)까지의 반경 방향 상승량(t3)을 도시한다. 이로부터 알 수 있듯이, 롤링 소자(4)의 내주연에 맞닿는 데 사용되는 베어링의 내부 링의 플랜지(31)의 반경 방향 높이는 t1+t2+t3+t4+r0이되, 여기서, t4는 내부 링의 플랜지가 롤링 소자에 대해 반경 방향에서의 간섭 잠금량을 나타내고, r0는 롤링 소자의 축 방향 단부 챔퍼(chamfer)의 반경을 나타낸다. 이로부터 알 수 있듯이, 본 출원에서 제안된 상술한 케이지의 구조는, 핫 마운팅과 스키드 마운팅을 서로 결합하는 방식에 특히 적합하다. 단순한 핫 마운팅에 비하여, 오목면(12)의 존재(반경 방향 상승량(t3)의 존재)는 플랜지(31)의 높이를 높이는 데 도움이 되며, 이는 플랜지 높이의 제한(가령, 재료 팽창 제한에 의한 제한)으로 인하여 플랜지의 높이를 너무 높게 할 수 없어 롤링 소자가 쉽게 떨어질 수 있는 문제를 효과적으로 방지한다. 단순한 스키드 마운팅에 비하여, 케이지의 소단부의 열 변형은 플랜지(31)의 높이를 높이는 데 도움이 되고, 롤링 소자가 떨어지는 문제를 효과적으로 방지하여, 케이지가 있는 베어링의 안정성을 향상시킨다.

또한, 플랜지(31)의 높이 증가는 롤링 소자에 대한 플랜지(31)의 교정 작용을 개선하여, 롤링 소자의 안정적인 작동을 보장한다.

또한, 상술한 구조를 갖는 케이지는 특히 스키드 마운팅 및 핫 마운팅을 결합한 베어링 조립 방식에 적합하므로, 조립 과정에서, 케이지에 대해 절단을 수행하고 그리고 나서 용접을 수행할 필요가 없으므로, 따라서, 특히 바람직하게는, 본 출원의 케이지는 일체형 케이지일 수 있다.

또한, 케이지(2)의 빔(7)의 측면은 제1 압력경사면(13)과 제2 압력경사면(15)의 사이에 위치하고 또한 제1 압력경사면(13)과 제2 압력경사면(15)에 대해 함몰된 침하면(14)을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 침하면(14)은 제1 압력경사면(13) 및/또는 제2 압력경사면(15)과 평행할 수 있다. 침하면(14)은 롤링 소자(4)와 접촉하지 않는다.

또한, 케이지(2)의 빔(7)의 측면은 포켓(10)의 일단 부위에서 오목면(12)으로부터 연장되는 제1 오일 홈면(11) 및/또는 포켓(10)의 타단 부위에서 제2 압력경사면(15)으로부터 연장되는 제2 오일 홈면(16)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 케이지가 불안정한 상태일 때, 제1 오일 홈면(11)과 제2 오일 홈면(16)은 포켓(10)의 네 모서리가 롤링 소자(4)의 챔퍼를 간섭하지 않도록 유지한다.

또한, 상술한 침하면(14)과 오일 홈면(11, 16)이 존재함으로써 비교적 많은 윤활유를 저장할 수 있게 되어, 롤링 소자와 케이지를 윤활하는 윤활유 및 폐윤활유의 배출에 유리하다.

상술한 구조를 갖는 케이지의 빔에 대해서, 제1 압력경사면(13), 제2 압력경사면(15), 오목면(12) 및 침하면(14)의 분포와 서로 간의 비율이나 길이도 매우 중요하다.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 빔(7)의 세로 방향(X)에서의 중심(B)에 대한 빔(7)의 세로 방향(X)에서 제1 압력경사면(13)과 제2 압력경사면(15)의 사이에 위치하는 침하면(14)의 중심(A)의 오프셋 거리(D)는 빔(7)의 세로 방향 길이(L)의 20% 이내일 수 있고, 바람직하게는 빔(7)의 세로 방향 길이(L)의 10% 이내일 수 있으며, 더 바람직하게는, 상기 오프셋 거리(D)는 10mm 이내이다. 여기서, 빔(7)의 세로 방향 길이(L)는 포켓의 가장자리를 정의하는 빔(7)의 세로 방향에서의 양단 사이의 거리이므로, 상기 세로 방향 길이(L)는 빔(7)에서의 포켓(10)의 세로 길이에 대응할 수도 있다. 도 3은 명확성을 위해 A와 B 사이의 오프셋 거리(D)를 과장하여 도시하고 있으며, 이렇게 도시된 축척은 오프셋 거리(D)의 실제 범위를 제한하는 데 사용되지 않는다. 즉, 침하면(14)은 길이 방향에서의 빔의 중간 부분에 설치되는 것이 바람직하고, 길이 방향에서의 포켓의 중간 부분에도 대응되는데, 이는 롤링 소자가 베어링의 내부 링 및 베어링의 외부 링의 궤도와 접촉 시 대부분의 작업 조건은 중간 접촉인바, 롤링 소자는 케이지가 롤링 소자의 기능면(즉, 롤링 소자의 중간 부분)을 피하도록 가이드 하기 때문이다.

또한, 빔(7)의 세로 방향(X)에서의 오목면(12)의 길이는 바람직하게는 빔(7)의 세로 방향 길이(L)의 1/6 내지 1/2이다. 오목면(12)의 길이가 상대적으로 짧으면, 스키드 마운팅이 어렵고, 오목면(12)의 길이가 상대적으로 길면, 압력경사면의 길이에 영향을 미쳐, 롤링 소자의 안정적인 작동 또는 롤링 소자에 대한 케이지의 포켓의 교정 작용을 보장할 수 없게 된다.

또한, 빔(7)의 세로 방향(X)에서의 제1 압력경사면(13) 및/또는 제2 압력경사면(15)의 길이는 바람직하게는 빔의 세로 방향 길이(L)의 1/6보다 커서, 롤링 소자를 가이드하는 데에 사용되는 충분한 공간을 보장하도록 한다. 바람직하게는, 제1 압력경사면(13) 및/또는 제2 압력경사면(15)의 길이는 10mm보다 크거나, 또는 빔의 세로 방향 길이(L)의 1/6 내지 1/5일 수 있다.

또한, 위에서는 케이지의 빔의 압력경사면이 위에서 설명되었지만, 케이지의 빔의 측면은 천이경사면 또는 미압력경사면을 더 포함할 수 있다. 도 5는 케이지의 반경 방향 외측에서 관찰한 케이지의 부분 사시도를 도시한다. 천이경사면(18)은 케이지의 반경 방향에서 압력경사면(즉, 제1 압력경사면 및 제2 압력경사면)으로부터 반경 방향 외측으로 연장될 수 있고, 천이경사면은 롤링 소자와 접촉하지 않는다. 물론, 본 출원은 이에 국한되지 않는다. 케이지는 이러한 천이경사면 또는 미압력경사면을 포함하지 않을 수도 있다.

상술한 실시예가 제공하는 케이지를 이용한 베어링에 대하여 다음과 같은 조립 방법을 사용할 수 있다. 도 6을 참조하면, 롤링 소자(4)를 케이지(2) 내에 설치하고, 롤링 소자(4)와 케이지(2)에 대해 가열을 수행하여, 이들 둘에 팽창을 발생시켜, 케이지(2)는 원래 위치(C0)에서 열팽창 위치(C1)까지 반경 방향 바깥쪽으로 팽창하고, 롤링 소자(4)는 원래 위치(R0)에서 열팽창 위치(R1)까지 반경 방향 바깥쪽으로 팽창하거나 움직이도록 한다. 이때, 베어링의 내부 링(3)을 내부 링의 세로 방향 축에 대해 비스듬하게 케이지(2)의 반경 방향 내측으로 인입할 수 있으며, 먼저 베어링의 내부 링(3)의 플랜지(31)의 일부분이 롤링 소자(4)의 단부면에 맞닿도록 하고, 그리고 나서 진입하지 않은 플랜지(31)의 다른 부분에 대해서 스키드 마운팅(롤링 소자(4)의 소단부를 지지점으로 하여 플랜지를 들어올림)을 실시하며, 이때 오목면(12)의 존재로 인하여, 스키드 마운팅를 통해 롤링 소자(4)가 반경 방향 외측으로 더욱 움직여 스키드 마운팅 상승 위치(R2)까지 움직이도록 하여, 베어링의 내부 링(3)의 플랜지(31)를 위한 공간을 확보하여, 진입하지 않은 플랜지(31)의 일부가 롤링 소자(4)의 단부면에 순조롭게 걸리도록 하는바, 이로써 케이지(2), 롤링 소자(4) 및 내부 링(3)의 조립이 완료된다. 여기서는, 케이지(2)와 롤링 소자(4)와 내부 링(3)의 사이의 조립에 대해서만 상세히 설명하고, 외부 링의 조립과정에 대해서는 자세히 설명하지 않으며, 외부 링은 이전 또는 이후에 케이지(2)의 반경 방향 외측에 설치될 수 있다.

따라서, 상술한 케이지 구조는 스키드 마운팅과 핫 마운팅을 결합한 베어링 조립 방식에 특히 적합하며, 이는 풍력 발전 산업의 대형 베어링(특히 테이퍼 롤러 베어링)에 특히 유리하므로, 대형 케이지 수축 금형 및 베어링 조립용 대형 프레스 등의 사용이 필요하지 않아, 베어링 조립 시 케이지의 확장 툴링 부족, 조립용 수축 금형 도구 및 장비 부족 문제를 해결하고, 베어링 조립 시 대형 프레스 부족 문제를 해결한다.

또한, 케이지에 대해서 먼저 절단하고 나서 용접할 필요가 없으므로, 케이지의 강도를 확보할 수 있다.

또한, 롤링 소자를 핫 마운팅하는 문제를 해결하고, 스키드 마운팅이 롤링 소자의 소단부에 긁힘 손상을 입히는 문제를 해결한다.

또한, 침하면을 설치하여 롤링 소자의 윤활 불량 문제를 해결하고, 케이지가 롤링 소자의 작동면에 대해 손상을 일으키는 것을 방지한다.

또한, 2개의 압력경사면은 케이지에서 롤링 소자가 더욱 안정적으로 작동하도록 하고, 롤링 소자에 대한 케이지의 교정 작용을 향상시킨다. 또한, 내부 링의 플랜지의 높이를 높이고, 롤링 소자에 대한 플랜지의 교정 작용도 향상된다.

이상, 본 출원의 구체적인 실시형태를 상세히 설명하였고, 일부 실시예를 도시하고 설명하였지만, 본 기술분야의 기술자라면, 청구범위 및 그 균등물이 한정하는 본 출원의 원리 및 기술적 사상을 벗어나지 않는 상황 하에서, 이들 실시예에 대해 수정 및 개선을 수행할 수 있으며, 이러한 수정과 개선 역시 본 출원의 보호 범위 내에 속함을 이해할 것이다.

Claims (13)

1. 케이지로서,
   제1 링(5) 및 제2 링(6)과, 상기 제1 링(5) 및 상기 제2 링(6)을 연결하는 복수의 빔(7)을 포함하며, 상기 복수의 빔(7)은 상기 케이지의 원주 방향에서 서로 이격되고 또한 서로 인접하는 빔(7)의 사이에는 베어링의 롤링 소자를 수납하는 데 사용되는 포켓(10)이 한정되며,
   상기 원주 방향에서의 상기 빔(7)의 측면은 서로 이격되는 제1 압력경사면(13)과 제2 압력경사면(15), 및 상기 포켓(10)의 적어도 일단에서 상기 제1 압력경사면(13)으로부터 상기 빔(7)의 세로 방향 중심선(S)을 향하고 또한 상기 빔(7)의 세로 방향 단부를 향하여 연장되는 오목면(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이지.
2. 제1항에 있어서,
   상기 오목면(12)은 상기 제1 압력경사면(13)으로부터 상기 빔(7)의 세로 방향 중심선(S)을 향하고 또한 상기 빔(7)의 세로 방향 단부를 향하여 경사면으로써 연장되는 도브테일(dovetail) 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는, 케이지.
3. 제1항에 있어서,
   상기 오목면(12)은 상기 제1 압력경사면(13)을 기준으로 상기 빔(7)의 세로 방향 중심선(S)을 향해 함몰되는 직사각형 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는, 케이지.
4. 제1항에 있어서,
   상기 측면은 천이경사면(18)을 더 포함하고, 상기 천이경사면(18)은 상기 케이지의 반경 방향에서 상기 제1 압력경사면(13)과 상기 제2 압력경사면(15)으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는, 케이지.
5. 제1항에 있어서,
   상기 포켓(10)은 포켓 소단부와 포켓 대단부를 포함하고, 상기 포켓 소단부 부위에서, 상기 측면은 상기 제1 압력경사면(13)으로부터 상기 빔(7)의 세로 방향 중심선(S)을 향하고 또한 상기 빔(7)의 세로 방향 단부를 향해 연장되는 오목면(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이지.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 측면은 상기 제1 압력경사면(13)과 상기 제2 압력경사면(15)의 사이에 위치하고 또한 상기 제1 압력경사면(13)과 상기 제2 압력경사면(15)에 대해 함몰된 침하면(14)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이지.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 측면은 상기 포켓(10)의 일단 부위에서 상기 오목면(12)으로부터 연장되는 제1 오일 홈면(11), 및/또는, 상기 포켓(10)의 타단 부위에서 상기 제2 압력경사면(15)으로부터 연장되는 제2 오일 홈면(16)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 케이지.
8. 제6항에 있어서,
   상기 빔(7)의 세로 방향(X)에서의 중심(B)에 대한 상기 빔(7)의 세로 방향(X)에서의 상기 침하면(14)의 중심(A)의 오프셋 거리(D)는 상기 빔(7)의 세로 방향 길이(L)의 20% 이내인 것을 특징으로 하는, 케이지.
9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 빔(7)의 세로 방향(X)에서의 상기 오목면(12)의 길이는 상기 빔(7)의 세로 방향 길이(L)의 1/6 내지 1/2인 것을 특징으로 하는, 케이지.
10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔(7)의 세로 방향(X)에서의 상기 제1 압력경사면(13) 및/또는 상기 제2 압력경사면(15)의 길이는 상기 빔(7)의 세로 방향 길이(L)의 1/6보다 큰 것을 특징으로 하는, 케이지.
11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이지는 일체형 케이지인 것을 특징으로 하는, 케이지.
12. 베어링으로서,
    외부 링(1), 내부 링(3) 및 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 케이지를 포함하되, 상기 케이지는 상기 내부 링(3)과 상기 외부 링(1)의 사이에 위치하는 롤링 소자(4)를 유지하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는, 베어링.
13. 제12항에 있어서,
    상기 베어링은 단열 테이퍼 롤러 베어링인 것을 특징으로 하는, 베어링.