WO2020139049A1 - 텐덤 볼 베어링 - Google Patents

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WO2020139049A1
WO2020139049A1 PCT/KR2019/018669 KR2019018669W WO2020139049A1 WO 2020139049 A1 WO2020139049 A1 WO 2020139049A1 KR 2019018669 W KR2019018669 W KR 2019018669W WO 2020139049 A1 WO2020139049 A1 WO 2020139049A1
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WO
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stepped portion
rolling element
ball bearing
outer ring
inclined surface
Prior art date
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PCT/KR2019/018669
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English (en)
French (fr)
Inventor
이영근
이운주
Original Assignee
주식회사 베어링아트
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/18—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls
    • F16C19/181—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact
    • F16C19/182—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls with angular contact in tandem arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
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    • F16C33/38—Ball cages
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    • F16C33/46—Cages for rollers or needles
    • F16C33/48—Cages for rollers or needles for multiple rows of rollers or needles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication

Definitions

  • the present invention relates to a bearing that is used to rotatably mount and support a rotating element on a non-rotating element in a rotating device, and more specifically, by forming a stepped portion at the end of the outer ring to increase the outlet side area through which lubricant flows, thereby It relates to a tandem ball bearing configured to improve fluidity and allow easier manufacturing.
  • a bearing is a device that is mounted between a rotating element and a non-rotating element in a rotating device to assist relative motion between a rotating element and a non-rotating element, and can be divided into a sliding bearing and a rolling bearing according to the way the bearing and the shaft contact. .
  • rolling bearings are bearings that support a rotating shaft using rolling elements such as balls or rollers. They are used in various fields because they have a small frictional resistance compared to sliding bearings that directly contact a part of the shaft. In accordance with the shape of the rolling element, it is used in the form of ball bearings, tapered roller bearings, needle bearings, and the like.
  • tapered roller bearings have a tapered conical structure and have a rolling element, which has a relatively high axial and radial load bearing force, and has been widely used to support a rotating shaft of a power transmission device.
  • the tapered roller bearing is operated in a state in which the rolling elements are in linear contact with the inner and outer rings, the load-bearing ability is good, but the frictional resistance torque is high, resulting in a large power transmission loss.
  • tandem type ball bearings having a relatively small bearing capacity but less power transmission loss (friction resistance torque) than tapered roller bearings has increased.
  • tandem ball bearing 10 the structure of a tandem ball bearing 10 conventionally used is illustrated.
  • the tandem ball bearing 10 is placed between the inner ring 20 and the outer ring 30 and the inner ring 20 and the outer ring 30, which is press-fitted and mounted on the housing, etc. It is composed of a ball rolling element 40, and the ball rolling element 40 may be formed by being arranged in a double row in a spaced apart state along the axial direction.
  • tandem ball bearing 10 shown in FIG. 1 has a stepped portion 32 at the end of the outer ring 30 so that the rolling element 40 is mounted between the inner ring 20 and the outer ring 30 to be stably maintained.
  • the discharge of the lubricant is interfered by the stepped portion 32 of the outer ring 30, and the lubricant does not flow smoothly, and thus the life of the bearing is reduced. There is a shortening problem.
  • a method of improving the fluidity of the lubricating oil may be considered by shortly forming the end portion of the outer ring 30 to remove the stepped portion.
  • Patent Literature 1 Korean Patent Publication No. 10-2017-0013666 (Publication date: 2017.02.07.)
  • the present invention is to solve the above-mentioned problems occurring in the conventional tandem ball bearing, it is possible to provide a smooth flow of lubricant at the same time without lowering the assembly of the bearing, and furthermore, a tandem ball bearing capable of manufacturing with higher productivity It aims to provide.
  • a representative configuration of the present invention for achieving the above object is as follows.
  • the tandem ball bearing includes an inner ring having an inner raceway surface of the rolling element formed on an outer circumferential surface, an outer ring having an outer raceway surface of an rolling element formed on an inner circumferential surface, and between an inner ring and an outer ring. It may be configured to include a rolling element that is mounted on, and a cage for receiving and supporting the rolling element, and when assembling the bearing, a stepped portion and a stepped portion partially surrounding the inserted rolling element at the end of the outer ring positioned at the side where the rolling element is inserted. It may be configured to be provided with a stepped portion having a larger diameter.
  • the connecting portion between the stepped portion and the stepped portion may be configured to include a plurality of inclined surfaces having different inclination angles.
  • the connecting portion between the stepped portion and the stepped portion has a first inclined angle with respect to the central axis, a first inclined surface located at the stepped portion and a second inclined angle with respect to the central axis, and a stepped portion.
  • a second inclined surface is included, and the second inclined angle may be formed at an angle greater than the first inclined angle.
  • the first inclination angle may be formed at an angle of 20° to 55°.
  • the second inclination angle may be formed at an angle greater than 5° to 20° than the first inclination angle.
  • the radial distance between the point at which the first inclined surface and the second inclined surface intersect and the stepped portion may be formed to a value of 4% to 10% of the diameter of the rolling element disposed adjacent to the stepped portion.
  • the radial distance between the stepped portion and the stepped portion may be formed to a value of 1.5 to 2.5 times the radial distance between the point at which the first and second sloped surfaces intersect and the stepped portion. have.
  • the outer ring may extend outwardly in the axial direction than the cage that receives and supports the rolling element and the rolling element.
  • tandem ball bearing according to the present invention may further include other additional configurations without detracting from the technical spirit of the present invention.
  • the tandem ball bearing according to an embodiment of the present invention is configured to form a stepped portion having a larger diameter than the stepped portion at the end of the outer ring, so that the lubricant can be more easily discharged, and thus the fluidity of the lubricant can be increased.
  • the collision between the lubricating oil and the remaining lubricating oil is minimized so that the stirring resistance is reduced and the frictional resistance torque can be reduced.
  • tandem ball bearing according to an embodiment of the present invention is configured such that the connecting portion between the stepped portion formed on the outer side of the stepped portion and the stepped portion of the outer ring includes a plurality of straight surfaces having different inclination angles, and the rolling elements are inserted.
  • the part to be mounted can be more easily polished, which makes it possible to manufacture the outer ring and bearings containing it with higher productivity.
  • FIG. 1 exemplarily shows a structure of a tandem ball bearing used in the related art.
  • FIG. 3 exemplarily shows a state in which the tandem ball bearing shown in FIG. 2 is assembled.
  • FIG. 4 exemplarily shows the structure of a tandem ball bearing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view showing a stepped portion, a stepped portion, and a connection portion therebetween provided on an outer ring of a tandem ball bearing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 exemplarily shows a state of performing a polishing process in a structure in which a connecting portion between a stepped portion and a stepped portion of the outer ring is formed as one inclined surface.
  • FIG. 7 exemplarily shows a state of performing a polishing process in a structure in which a connecting portion between a stepped portion and a stepped portion of an outer ring is formed to include a plurality of straight surfaces having different inclination angles.
  • ⁇ first inclination angle (inclination angle between the first inclined surface and the central axis)
  • ⁇ second inclination angle (inclination angle between the second inclined surface and the central axis)
  • tandem ball bearing 100 according to an embodiment of the present invention is illustrated by way of example.
  • the tandem ball bearing 100 according to an embodiment of the present invention is similar to a conventional tandem ball bearing radially spaced in the radially spaced inner ring 200 and outer ring 300 and between them It may be configured to include a rolling element 400 is disposed.
  • the tandem ball bearing 100 is mounted on the inner circumferential surface of the inner raceway 200, the inner raceway surface of which the rolling element is formed on the outer circumferential surface, and the inner circumferential surface of the rolling element on the inner circumferential surface. It is composed of an outer raceway (300) having an outer raceway surface, a rolling body (400) seated between the inner raceway (200) and an outer raceway (300), and a cage (500) for receiving and supporting the rolling body (400). Can be.
  • the inner ring 200 is configured to be press-fitted to the outer circumferential surface of the rotating shaft and the like, and may be configured to support the rolling element 400 from the inside through a raceway surface (inner raceway surface 210) formed on the outer circumferential surface.
  • a raceway surface inner raceway surface 210 formed on the outer circumferential surface.
  • two inner raceway surfaces are provided on the outer circumferential surface of the inner ring 200 so as to support two rows of rolling elements 400 spaced apart in the axial direction. 2 inner raceway surface 210b].
  • the outer ring 300 is mounted on the radially outer side of the inner ring 200 to be press-fitted into a housing or the like, and to support the rolling element 400 from the outside through a raceway surface (outer raceway surface 310) formed on the inner circumferential surface.
  • a raceway surface outer raceway surface 310 formed on the inner circumferential surface.
  • two outer raceways first outer raceway 310a
  • two outer raceways on the inner circumferential surface of the outer ring 300 to support two rows of rolling elements 400 spaced apart in the axial direction 2 outer raceway surface 310b].
  • the rolling elements 400 are disposed at predetermined intervals in a state accommodated in the cage 500 between the inner raceway surface 210 formed on the inner ring 200 and the outer raceway surface 310 formed on the outer ring 300, and are arranged at predetermined intervals. ) And performs the function of providing relative motion between the outer ring (300).
  • the rolling elements 400 may be arranged in a plurality at predetermined intervals along the circumferential direction based on the rotation axis of the bearing, and may be arranged in one row along the axial direction or in double rows of two or more rows.
  • the bearing is configured in the form of a tandem ball bearing in which a ball-shaped rolling element is disposed in two rows (first row and second row) spaced apart in the axial direction.
  • the pitch circle diameter of the rolling elements arranged in the first row and the pitch circle diameter of the rolling elements arranged in the second row may be the same or differently formed.
  • the pitch circle diameters of the rolling elements arranged in the first row and the rolling elements arranged in the second row are formed differently, as shown in the embodiment shown in the drawing, the lubricant can flow more smoothly inside the bearings, thereby operating performance of the bearing. And lifespan can be improved.
  • a locking jaw 320 extending radially inward is provided near one end of the outer ring 300 (in the case of the structure shown in FIG. 4, the left end of the drawing), the inner ring 200 ) And the rolling element 400 inserted between the outer ring 300 may be configured to prevent departure from the outside, one end of the inner ring 200 (in the case of the structure shown in FIG. 4, the right end of the drawing)
  • a support jaw 220 is provided in the vicinity, and may be configured to prevent the rolling element 400 inserted between the inner ring 200 and the outer ring 300 from escaping to the outside.
  • the outer ring 300 may be configured to extend outwardly in the axial direction than the rolling element 400 and the cage 500 supporting the rolling element 400 located therein. .
  • the assembly tool is used when assembling the bearing, unlike the conventional tandem ball bearing described in FIG. 2 above. It can be prevented from interfering with the cage and the like to interfere with assembly.
  • the tandem ball bearing 100 has one end of the outer ring 300 (the end located on the side where the rolling element 400 is inserted during bearing assembly: illustrated in FIG. 4)
  • the stepped portion 340 having a larger diameter than the stepped portion 330 may be formed at the right end of the drawing to improve the fluidity of the lubricant by the stepped portion 340 of the expanded diameter.
  • tandem ball bearing 100 is inserted between the inner ring 200 and the outer ring 300 at one end of the outer ring 300, as shown in Figures 4 and 5 It has a stepped portion 330 configured to partially surround the fuselage 400, and is configured to have a stepped portion 340 having a larger diameter than the stepped portion 330 from the stepped portion 330 in the axial outer side. have.
  • the tandem ball bearing 100 has a stepped portion 340 having a larger diameter than the stepped portion 330 at one end of the outer ring 300, and thus has a narrow diameter. While moving to the stepped portion 340 having a wider diameter through the stepped portion 330, the fluidity of the lubricating oil is improved, so that a smooth flow of the lubricating oil can be formed.
  • the tandem ball bearing 100 has a special structure at one end portion of the outer ring 300 where the stepped portion 330 and the stepped portion 340 are formed. It can be configured to prevent a decrease in productivity of the outer ring by applying a shape profile.
  • the connecting portion 350 between the stepped portion 330 and the stepped portion 340 formed at one end of the outer ring 300 has different inclination angles. It may be configured to be formed in a structure including a plurality of inclined surfaces (first inclined surface 360 and second inclined surface 370).
  • connection portion 350 between the stepped portion 330 and the stepped portion 340 formed at one end of the outer ring 300 is provided relative to the central axis. It is configured to include a first inclined surface (360) having a first inclination angle ( ⁇ ) and a second inclined surface (370) having a second inclined angle ( ⁇ ) with respect to the central axis, the second inclined angle ( ⁇ ) is a first inclined angle ( It is configured to be formed at an angle greater than ⁇ ).
  • polishing processing should be performed at the time of manufacturing the outer ring 300 as described later. The portion to be reduced or the difficulty of the polishing process can be reduced, thereby improving the productivity of the outer ring 300 and reducing the manufacturing cost.
  • the rolling element when manufacturing the outer ring of the bearing, the rolling element is assembled and seated (orbital surface) and the part where the rolling element can come into contact with the assembly is subjected to abrasive machining to prevent damage to the rolling element during the assembly and operation of the bearing. Should be configured to prevent.
  • the connecting portion 350 between the stepped portion 330 and the stepped portion 340 formed at one end of the outer ring 300 is formed as a single inclined surface structure, the connecting portion 350 is not intended to be polished during the polishing process.
  • the step 350a is formed (as shown in FIG. 6(a), the step 350a is formed at the boundary between the part where the abrasive grit 600 is in contact and the part not in contact), and the rolling element is introduced into the bearing.
  • the rolling element is damaged due to the fact that the rolling element is stamped by the edge of the step 350a.
  • a method of polishing the entire end region of the outer ring 300 including the stepped portion 330 and the stepped portion 340 may be considered (see FIG. 6(b)), but in this case Since it is necessary to perform a polishing process requiring a very long process time over a wide range, the manufacturing time and the manufacturing cost of the bearing are increased, and further, the tool cost of the abrasive grind 600 is greatly increased, thereby increasing the overall manufacturing cost. .
  • the tandem ball bearing 100 has a different inclination angle to the connecting portion 350 between the stepped portion 330 and the stepped portion 340 formed at the end of the outer ring 300 Since the plurality of inclined surfaces (the first inclined surface 360 and the second inclined surface 370) is configured to be included, it is possible to prevent the above-described problem.
  • the tandem ball bearing 100 is a polishing process even if the second inclined surface 370 is polished only to an area including the first inclined surface 360 as shown in FIG. 7 Since it is not involved in, it is possible to prevent an unintended step in the polishing process or an increase in the processing load of the polishing process.
  • the first inclined surface 360 located on the side of the stepped portion 330 in the connection portion 350 between the stepped portion 330 and the stepped portion 340 is a bearing for forming a smooth inclined surface It may be formed of an inclination angle (first inclination angle ( ⁇ )) of 20 ° to 55 ° with respect to the axis of rotation, the second inclined surface 370 is 5 ° to 20 ° greater inclination angle than the first inclined surface 360 [product 2 inclination angle ( ⁇ )].
  • the first inclined surface 360 and the second inclined surface 370 intersect the portion A (that is, the first inclined surface 360 is switched to the second inclined surface 370) Beginning part] and the radial distance H1 between the stepped parts 330 may be formed to have a value of 4% to 10% of the diameter of the rolling element disposed adjacent to the stepped parts 330.
  • the radial distance (H1) from the stepped portion 330 to the portion (A) where the first inclined surface 360 and the second inclined surface 370 intersect the rolling element disposed adjacent to the stepped portion 330 If it is formed to be less than 4% of the diameter, in the process of inserting the rolling element, there is a fear that the rolling element may come into contact with the intersection point A of the first inclined surface 360 and the second inclined surface 370 (see FIG. 8 ). ). In addition, the radial distance H1 from the stepped portion 330 to the portion A where the first inclined surface 360 and the second inclined surface 370 intersect is adjacent to the stepped portion 330.
  • the tandem ball bearing 100 is the radial distance between the portion (A) and the stepped portion 330 where the first inclined surface 360 and the second inclined surface 370 intersect ( Since H1) is controlled within a predetermined range, it is possible to effectively manufacture and at the same time to compensate for the risk of damaging the rolling elements in the bearing assembly process.
  • the radial distance H2 from the stepped portion 330 to the stepped portion 340 is guided by an abrasive surface to be assembled, the inner ring 200 and the outer ring 300 ) 1.5 times to the radial distance H1 from the stepped portion 330 to the portion A where the first inclined surface 360 and the second inclined surface 370 intersect so as to be stably provided as an assembly position between) It may be desirable to form 2.5 times.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링은 외주면에 전동체의 내측 궤도면이 형성된 내륜과, 내륜의 반경방향 외측에 장착되며 내주면에 전동체의 외측 궤도면이 형성된 외륜과, 내륜과 외륜 사이에 장착되는 전동체와, 전동체를 수용하여 지지하는 케이지를 포함하여 구성될 수 있으며, 베어링 조립시 전동체가 삽입되는 쪽에 위치하는 외륜의 단부에는 삽입된 전동체를 부분적으로 감싸는 단턱부와 단턱부보다 큰 직경을 갖는 단차부가 구비되도록 구성될 수 있다.

Description

텐덤 볼 베어링
본 발명은 회전장치에서 회전요소를 비회전요소에 회전가능하게 장착하여 지지하는데 이용되는 베어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외륜의 단부에 단차부를 형성해 윤활유가 흘러나가는 출구측 면적을 증가시킴으로써 윤활유의 유동성을 향상시키고 보다 용이한 제조가 가능하도록 구성된 텐덤 볼 베어링에 관한 것이다.
베어링은 회전장치에서 회전요소와 비회전요소 사이에 장착되어 회전요소와 비회전요소 사이의 상대운동을 보조하는 장치로, 베어링과 축이 접촉하는 방식에 따라 미끄럼 베어링과 구름 베어링으로 구분될 수 있다.
이 중 구름 베어링은 볼(ball)이나 롤러(roller)와 같은 전동체를 이용해 회전축을 지지하는 베어링으로, 축의 일부에 직접 접촉하는 미끄럼 베어링에 비해 마찰 저항이 작은 장점을 가지고 있어 다양한 분야에서 이용되고 있으며, 전동체의 형상에 따라 볼 베어링, 테이퍼 롤러 베어링, 니들 베어링 등의 형태로 이용되고 있다.
구름 베어링 가운데 테이퍼 롤러 베어링은 테이퍼진 원추형 구조로 전동체가 형성되어 있어 축방향 및 반경방향 하중 지지력이 상대적으로 높아 동력전달장치의 회전축을 지지하는데 많이 이용되어 왔다. 그러나, 테이퍼 롤러 베어링은 전동체가 내륜 및 외륜과 선접촉을 하는 상태로 작동되기 때문에 하중 지지 능력은 좋지만 마찰 저항 토크가 높아 동력 전달 손실이 큰 문제가 있다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 최근에는 테이퍼 롤러 베어링 보다 상대적으로 베어링 용량은 작지만 동력 전달 손실(마찰 저항 토크)이 작은 텐덤 형식의 볼 베어링의 이용이 증가되고 있다.
도 1을 참조하면 종래에 이용되고 있는 텐덤 볼 베어링(10)의 구조가 예시적으로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 텐덤 볼 베어링(10)은 회전축에 압입되어 결합되는 내륜(20)과 하우징 등에 압입되어 장착되는 외륜(30)과 내륜(20)과 외륜(30) 사이에 게재되는 볼 전동체(40) 등으로 구성되며, 볼 전동체(40)는 축방향을 따라 이격된 상태로 복열로 배치되어 형성될 수 있다.
그러나, 도 1에 도시된 텐덤 볼 베어링(10)은 전동체(40)가 내륜(20)과 외륜(30) 사이에 장착되어 안정적으로 유지될 수 있도록 외륜(30)의 단부에 단턱부(32)가 형성되어 전동체(40)를 부분적으로 감싸도록 구성되어 있기 때문에, 외륜(30)의 단턱부(32)에 의해 윤활유의 배출이 간섭되어 윤활유가 원활하지 유동하지 못하고 이로 인해 베어링의 수명이 단축되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해소하기 위한 방안으로, 도 2에 도시된 바와 같이 외륜(30)의 단부를 짧게 형성해 단턱부를 제거함으로써 윤활유의 유동성을 향상시키는 방안이 고려될 수 있다.
그러나, 이러한 구조의 베어링의 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 베어링 조립시에 조립 공구(60)가 외륜(30)에 접촉하기 전에 먼저 전동체 케이지(50)에 접촉하게 되어 조립 공정이 방해가 되는 문제가 발생할 수 있다.
[선행기술문헌]
특허문헌 1: 한국공개특허공보 제10-2017-0013666호 (공개일: 2017.02.07.)
본 발명은 종래의 텐덤 볼 베어링에서 발생하는 전술한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 베어링의 조립성을 저하시키지 않으면서 동시에 윤활유의 원활한 유동을 제공할 수 있으며 나아가 보다 높은 생산성으로 제조가 가능한 텐덤 볼 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링은 외주면에 전동체의 내측 궤도면이 형성된 내륜과, 내륜의 반경방향 외측에 장착되며 내주면에 전동체의 외측 궤도면이 형성된 외륜과, 내륜과 외륜 사이에 장착되는 전동체와, 전동체를 수용하여 지지하는 케이지를 포함하여 구성될 수 있으며, 베어링 조립시 전동체가 삽입되는 쪽에 위치하는 외륜의 단부에는 삽입된 전동체를 부분적으로 감싸는 단턱부와 단턱부보다 큰 직경을 갖는 단차부가 구비되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단턱부와 단차부 사이의 연결부에는 서로 다른 경사각을 갖는 복수의 경사면이 포함되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단턱부와 단차부 사이의 연결부에는 중심축에 대해 제1 경사각을 가지며 단턱부 측에 위치하는 제1 경사면과 중심축에 대해 제2 경사각을 가지며 단차부 측에 위치하는 제2 경사면이 포함되고, 제2 경사각은 제1 경사각 보다 큰 각도로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 경사각은 20° 내지 55°의 각도로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 경사각은 제1 경사각 보다 5° 내지 20°더 큰 각도로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 경사면과 제2 경사면이 교차하는 지점과 단턱부 사이의 반경방향 거리는 단턱부에 인접하여 배치되는 전동체의 직경의 4% 내지 10%의 값으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단턱부와 단차부 사이의 반경방향 거리는 제1 경사면과 제2 경사면이 교차하는 지점과 단턱부 사이의 반경방향 거리의 1.5배 내지 2.5배의 값으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 외륜은 전동체 및 전동체를 수용하여 지지하는 케이지 보다 축방향으로 외측으로 연장되어 돌출될 수 있다.
이 외에도, 본 발명에 따른 텐덤 볼 베어링에는 본 발명의 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서 다른 부가적인 구성이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링은 외륜의 단부에 단턱부 보다 큰 직경을 갖는 단차부를 형성해 윤활유가 보다 쉽게 배출될 수 있도록 구성되어 있어 윤활유의 유동성이 증가될 수 있고, 이로 인해 유입되는 윤활유와 잔류하는 윤활유 사이의 충돌이 최소화되어 교반 저항이 감소되고 마찰 저항 토크가 감소될 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링은 외륜의 단턱부와 단턱부의 외측에 형성되는 단차부 사이의 연결부가 서로 다른 경사각을 갖는 복수의 직선면을 포함하도록 구성되어 있어 전동체가 삽입되고 장착되는 부위를 보다 쉽게 연마할 수 있고, 이로 인해 외륜 및 이를 포함하는 베어링을 보다 높은 생산성으로 제조할 수 있게 된다.
도 1은 종래에 이용되고 있는 텐덤 볼 베어링의 구조를 예시적으로 도시한다.
도 2는 종래에 이용되고 있는 다른 구조의 텐덤 볼 베어링을 예시적으로도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 텐덤 볼 베어링이 조립되는 모습을 예시적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링의 구조를 예시적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링의 외륜에 구비되는 단턱부, 단차부 및 이들 사이의 연결부 구조를 확대하여 도시한다.
도 6은 외륜의 단턱부와 단차부 사이의 연결부를 하나의 경사면으로 형성한 구조에서 연마 공정을 수행하는 모습을 예시적으로 도시한다.
도 7은 외륜의 단턱부와 단차부 사이의 연결부를 서로 다른 경사각을 갖는 복수의 직선면이 포함되도록 형성한 구조에서 연마 공정을 수행하는 모습을 예시적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링에서 외륜의 내측으로 전동체(볼)를 삽입하는 모습을 예시적으로 도시한다.
<부호의 설명>
100: 텐덤 볼 베어링
200: 내륜
210: 내측 궤도면
220: 지지턱
300: 외륜
310: 외측 궤도면
320: 걸림턱
330: 단턱부
340: 단차부
350: 연결부
360: 제1 경사면
370: 제2 경사면
400: 전동체
500: 케이지
600: 연마 지석
α: 제1 경사각(제1 경사면과 중심축 사이의 경사각)
β: 제2 경사각(제2 경사면과 중심축 사이의 경사각)
H1: 단턱부로부터 제1 경사면과 제2 경사면의 교차점(A)까지 반경방향 거리
H2: 단턱부로부터 단차부 까지의 반경방향 거리
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명과 관계없는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 명세서 전체를 통하여 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙여 설명하도록 한다. 또한, 도면에 도시된 각 구성요소들의 형상 및 크기는 설명의 편의를 위해 임의로 도시된 것이므로, 본 발명이 반드시 도시된 형상 및 크기로 한정되는 것은 아니다. 즉, 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변형되어 구현될 수 있으며, 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링(100)이 예시적으로 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링(100)은 통상의 텐덤 볼 베어링과 유사하게 반경방향으로 이격되어 장착되는 내륜(200) 및 외륜(300)과 이들 사이에 배치되는 전동체(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링(100)은 외주면에 전동체의 내측 궤도면이 형성된 내륜(200)과, 내륜(200)의 반경방향 외측에 장착되며 내주면에 전동체의 외측 궤도면이 형성된 외륜(300)과, 내륜(200)과 외륜(300) 사이에 안착되어 장착되는 전동체(400)와, 전동체(400)를 수용하여 지지하는 케이지(500) 등으로 구성될 수 있다.
내륜(200)은 회전축의 외주면 등에 압입되어 장착되도록 구성되며 외주면에 형성된 궤도면[내측 궤도면(210)]을 통해 전동체(400)를 내측에서 지지하도록 구성될 수 있다. 도면에 도시된 실시예의 경우에는 축방향으로 이격되어 배치된 2열의 전동체(400)를 지지할 수 있도록 내륜(200)의 외주면에 2개의 내측 궤도면[제1 내측 궤도면(210a) 및 제2 내측 궤도면(210b)]이 구비되도록 구성되어 있다.
외륜(300)은 내륜(200)의 반경방향 외측에 장착되어 하우징 등에 압입되어 장착되도록 구성되며, 내주면에 형성된 궤도면[외측 궤도면(310)]을 통해 전동체(400)를 외측에서 지지하도록 구성될 수 있다. 도면에 도시된 실시예의 경우에는 축방향으로 이격되어 배치된 2열의 전동체(400)를 지지할 수 있도록 외륜(300)의 내주면에 2개의 외측 궤도면[제1 외측 궤도면(310a) 및 제2 외측 궤도면(310b)]이 구비되도록 구성되어 있다.
전동체(400)는 내륜(200)에 형성된 내측 궤도면(210)과 외륜(300)에 형성된 외측 궤도면(310) 사이에서 케이지(500)에 수용된 상태로 소정의 간격으로 배치되어 내륜(200)과 외륜(300) 사이에 상대운동을 제공하는 기능을 수행한다. 전동체(400)는 베어링의 회전축을 기준으로 원주방향을 따라 소정의 간격으로 복수로 배치될 수 있으며, 축방향을 따라 1열로 배치되거나 2열 이상의 복열로 배치될 수 있다. 예컨대, 도면에 도시된 실시예의 경우에는 축방향으로 이격된 2개의 열(제1 열 및 제2 열)로 볼 형상의 전동체를 배치한 텐덤 볼 베어링 형태로 베어링이 구성되어 있다.
한편, 도면에 도시된 바와 같이 복열로 전동체를 배치하는 경우에, 제1 열에 배치되는 전동체의 피치원 직경과 제2 열에 배치되는 전동체의 피치원 직경은 동일하거나 상이하게 형성될 수 있으나, 도면에 도시된 실시예와 같이 제1 열에 배치되는 전동체와 제2 열에 배치되는 전동체의 피치원 직경을 상이하게 형성하게 되면 베어링 내부에서 윤활유가 보다 원활하게 유동할 수 있어 베어링의 작동 성능 및 수명이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시에에 따르면, 외륜(300)의 일측 단부[도 4에 도시된 구조의 경우, 도면의 좌측 단부] 부근에는 반경방향 내측으로 연장하는 걸림턱(320)이 구비되어 내륜(200)과 외륜(300) 사이에 삽입된 전동체(400)가 외부로 이탈하는 것을 방지하도록 구성될 수 있으며, 내륜(200)의 일측 단부[도 4에 도시된 구조의 경우, 도면의 우측 단부] 부근에는 지지턱(220)이 구비되어 내륜(200)과 외륜(300) 사이에 삽입된 전동체(400)가 외부로 이탈하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 외륜(300)은 내부에 위치하는 전동체(400) 및 전동체(400)를 지지하는 케이지(500) 보다 축방향으로 외측으로 연장하여 돌출되도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 외륜(300)을 전동체(400) 및 이를 지지하는 케이지(500) 보다 축방향 외측까지 돌출시켜 형성하게 되면, 앞서 도 2에서 설명한 종래의 텐덤 볼 베어링과 달리 베어링 조립시 조립 공구가 케이지 등과 간섭되어 조립에 방해가 되는 것을 방지할 수 있게 된다.
다만, 이와 같이 외륜(300)을 축방향으로 길게 형성하게 되면 앞서 도 1에서 설명한 종래의 텐덤 볼 베어링과 유사하게 외륜에 형성되는 단턱부에 의해 윤활유의 흐름이 방해되어 윤활유의 유동성이 저하되고 이로 인해 베어링의 성능 및 수명이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 방지하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링(100)은 외륜(300)의 일측 단부[베어링 조립시 전동체(400)가 삽입되는 쪽에 위치하는 단부: 도 4에 도시된 구조의 경우 도면의 우측 단부]에 단턱부(330) 보다 큰 직경을 갖는 단차부(340)를 형성해 확장된 직경의 단차부(340)에 의해 윤활유의 유동성이 향상되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링(100)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 외륜(300)의 일측 단부에 내륜(200)과 외륜(300) 사이에 삽입된 전동체(400)를 부분적으로 감싸도록 구성된 단턱부(330)를 구비하고, 이러한 단턱부(330)로부터 축방향 외측에 단턱부(330)보다 큰 직경을 갖는 단차부(340)를 구비하도록 구성되어 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링(100)은 외륜(300)의 일측 단부에 단턱부(330) 보다 큰 직경을 갖는 단차부(340)를 구비하고 있기 때문에, 좁은 직경을 갖는 단턱부(330)를 거쳐 보다 넓은 직경을 갖는 단차부(340)로 이동하면서 윤활유의 유동성이 향상되어 보다 원활한 윤활유의 유동을 형성할 수 있게 된다.
다만, 전동체(400)가 삽입되는 측에 위치하는 외륜(300)의 단부에 단차부(340)와 같은 추가적인 형상의 구조를 형성하게 되면 외륜(300) 제조시에 연마 가공을 수행해야 하는 부위가 넓어져 생산성이 저하되고 제조비용이 증가되는 문제가 발생할 우려가 있다.
이러한 생산성 저하 문제를 해소하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링(100)은 단턱부(330)와 단차부(340)가 형성되는 외륜(300)의 일측 단부 부분에 특수한 구조의 형상 프로파일을 적용해 외륜의 생산성 저하를 방지할 수 있도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링(100)은 외륜(300)의 일측 단부에 형성되는 단턱부(330)와 단차부(340) 사이의 연결부(350)가 서로 다른 경사각을 갖는 복수의 경사면[제1 경사면(360) 및 제2 경사면(370)]을 포함하는 구조로 형성되도록 구성될 수 있다.
예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링(100)은 외륜(300)의 일측 단부에 형성되는 단턱부(330)와 단차부(340) 사이의 연결부(350)가 중심축에 대해 제1 경사각(α)을 갖는 제1 경사면(360)과 중심축에 대해 제2 경사각(β)을 갖는 제2 경사면(370)을 포함하도록 구성되어 있으며, 제2 경사각(β)은 제1 경사각(α)보다 큰 각도로 형성되도록 구성되어 있다. 이와 같이, 단턱부(330)와 단차부(340) 사이의 연결부(350)에 서로 다른 경사각을 갖는 경사면을 포함하도록 구성하게 되면, 후술하는 바와 같이 외륜(300) 제조시에 연마 가공이 수행되어야 하는 부위가 감소되거나 연마 공정의 난이도가 감소될 수 있어 외륜(300)의 생산성이 향상되고 제조비용이 감소되는 효과를 얻을 수 있다.
예컨대, 베어링의 외륜을 제조할 때에는 전동체가 조립되어 안착되는 부분(궤도면)과 조립시 전동체가 접촉될 수 있는 부분에 연마 가공을 수행해 베어링의 조립 및 작동 과정에서 전동체에 손상이 발생하는 것을 방지하도록 구성되어야 한다.
그런데, 외륜(300)의 일측 단부에 형성되는 단턱부(330)와 단차부(340) 사이의 연결부(350)가 하나의 단일 경사면 구조로 형성되게 되면 연마 과정에서 연결부(350)에 의도치 않은 단차(350a)가 형성되게 되어[도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 연마 지석(600)이 접촉하는 부위와 접촉하지 않는 부위의 경계에 단차(350a)가 형성됨], 전동체를 베어링 내로 삽입할 때 전술한 단차(350a)의 모서리에 의해 전동체에 찍힘이 발생해 전동체가 손상될 위험이 있다.
이러한 문제를 방지하기 위해 단턱부(330)와 단차부(340)를 포함하는 외륜(300)의 단부 영역 전체를 연마하는 방안을 고려해 볼 수 있겠으나[도 6의 (b) 참조], 이러한 경우에는 매우 긴 공정 시간이 요구되는 연마 공정을 넓은 범위에 걸쳐 수행해야만 하기 때문에 베어링의 제조시간 및 제조비용이 증가되고 나아가 연마 지석(600) 등의 공구 비용이 크게 증가해 전체적인 제조 비용이 상승하게 된다.
이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링(100)은 외륜(300)의 단부에 형성되는 단턱부(330)와 단차부(340) 사이의 연결부(350)에 서로 다른 경사각을 갖는 복수의 경사면[제1 경사면(360) 및 제2 경사면(370)]이 포함되도록 구성되어 있기 때문에 전술한 문제를 방지할 수 있게 된다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 텐덤 볼 베어링(100)은 도 7에 도시된 바와 같이 제1 경사면(360)을 포함하는 영역까지만 연마 가공을 수행하더라도 제2 경사면(370)은 연마 공정에 관여되지 않기 때문에 연마 공정에서 의도치 않은 단차가 발생하거나 연마 공정의 가공 부하가 증가되는 문제를 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단턱부(330)와 단차부(340) 사이의 연결부(350)에서 단턱부(330) 측에 위치하는 제1 경사면(360)은 원활한 경사면의 형성을 위해 베어링의 회전축에 대해 20° 내지 55°의 경사각[제1 경사각(α)]으로 형성될 수 있고, 제2 경사면(370)은 제1 경사면(360)에 비해 5° 내지 20°더 큰 경사각[제2 경사각(β)]으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 경사면(360)과 제2 경사면(370)이 교차하는 부분(A)[즉, 제1 경사면(360)으로부터 제2 경사면(370)으로 전환이 시작되는 부분]과 단턱부(330) 사이의 반경방향 거리(H1)는 단턱부(330)에 인접하여 배치되는 전동체의 직경의 4% 내지 10%의 값을 갖도록 형성될 수 있다. 만일, 단턱부(330)로부터 제1 경사면(360)과 제2 경사면(370)이 교차하는 부분(A)까지의 반경방향 거리(H1)가 단턱부(330)에 인접하여 배치되는 전동체의 직경의 4% 미만으로 형성되게 되면 전동체를 삽입하는 과정에서 전동체가 제1 경사면(360)과 제2 경사면(370)의 교차점(A)에 접촉해 찍힘 등이 발생할 우려가 있다(도 8 참조). 또한, 단턱부(330)로부터 제1 경사면(360)과 제2 경사면(370)이 교차하는 부분(A)까지의 반경방향 거리(H1)가 단턱부(330)에 인접하여 배치되는 전동체의 직경의 10%를 초과하여 형성되게 되면 연마 가공이 필요한 영역이 넓어져 베어링 제조 시간 및 제조 비용이 증가될 우려가 있다. 이에 반해, 본 발명의 일 실시에에 따른 텐덤 볼 베어링(100)은 제1 경사면(360)과 제2 경사면(370)이 교차하는 부분(A)과 단턱부(330) 사이의 반경방향 거리(H1)를 소정의 범위로 제어하고 있기 때문에 효과적인 제조가 가능하면서 동시에 베어링 조립 과정에서 전동체에 손상을 가할 위험을 상쇄할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단턱부(330)로부터 단차부(340)까지의 반경방향 거리(H2)는 조립되는 전동체가 연마 가공면에 의해 가이드되어 내륜(200)과 외륜(300) 사이의 조립 위치로 안정적으로 제공될 수 있도록 단턱부(330)로부터 제1 경사면(360)과 제2 경사면(370)이 교차하는 부분(A)까지의 반경방향 거리(H1)의 1.5배 내지 2.5배로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예에 의해 설명하였으나, 이들 실시예들은 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 앞서 설명된 실시예들에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위에 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 외주면에 전동체의 내측 궤도면이 형성된 내륜(200)과,
    상기 내륜(200)의 반경방향 외측에 장착되며 내주면에 전동체의 외측 궤도면이 형성된 외륜(300)과,
    상기 내륜(200)과 상기 외륜(300) 사이에 장착되는 전동체(400)와,
    상기 전동체(400)를 수용하여 지지하는 케이지(500)를 포함하고,
    베어링 조립시 전동체(400)가 삽입되는 쪽에 위치하는 외륜(300)의 단부에는 삽입된 전동체(400)를 부분적으로 감싸는 단턱부(330)와 상기 단턱부(330)보다 큰 직경을 갖는 단차부(340)가 구비되는,
    텐덤 볼 베어링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단턱부(330)와 상기 단차부(340) 사이의 연결부(350)에는 서로 다른 경사각을 갖는 복수의 경사면이 포함되는,
    텐덤 볼 베어링.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단턱부(330)와 단차부(340) 사이의 연결부(350)에는 중심축에 대해 제1 경사각(α)을 가지며 단턱부(330) 측에 위치하는 제1 경사면(360)과 중심축에 대해 제2 경사각(β)을 가지며 단차부(340) 측에 위치하는 제2 경사면(370)이 포함되고,
    상기 제2 경사각(β)은 상기 제1 경사각(α) 보다 큰 각도로 형성되는,
    텐덤 볼 베어링.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 경사각(α)은 20° 내지 55°의 각도로 형성되는,
    텐덤 볼 베어링.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 경사각(β)은 상기 제1 경사각(α) 보다 5° 내지 20°더 큰 각도로 형성되는,
    텐덤 볼 베어링.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 경사면(360)과 상기 제2 경사면(370)이 교차하는 지점(A)과 상기 단턱부(330) 사이의 반경방향 거리(H1)는 상기 단턱부(330)에 인접하여 배치되는 전동체(400)의 직경의 4% 내지 10%의 값으로 형성되는,
    텐덤 볼 베어링.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 단턱부(330)와 상기 단차부(340) 사이의 반경방향 거리(H2)는 상기 제1 경사면(360)과 상기 제2 경사면(370)이 교차하는 지점(A)과 상기 단턱부(330) 사이의 반경방향 거리(H1)의 1.5배 내지 2.5배의 값으로 형성되는,
    텐덤 볼 베어링.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외륜(300)은 상기 전동체(400) 및 상기 전동체(400)를 수용하여 지지하는 케이지(500) 보다 축방향으로 외측으로 연장되어 돌출하는,
    텐덤 볼 베어링.
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