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KR101532457B1 - 볼롤러 베어링을 전동체들로 충전하기 위한 방법, 및 상기 방법에 따라 충전된 볼롤러 베어링 - Google Patents

볼롤러 베어링을 전동체들로 충전하기 위한 방법, 및 상기 방법에 따라 충전된 볼롤러 베어링 Download PDF

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KR101532457B1
KR101532457B1 KR1020107013668A KR20107013668A KR101532457B1 KR 101532457 B1 KR101532457 B1 KR 101532457B1 KR 1020107013668 A KR1020107013668 A KR 1020107013668A KR 20107013668 A KR20107013668 A KR 20107013668A KR 101532457 B1 KR101532457 B1 KR 101532457B1
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KR
South Korea
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bearing
ball
rollers
ball roller
bearing ring
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에른스트 가이거
하인리히 호프만
요아힘 뮤저
호르스트 되플링
Original Assignee
섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 볼롤러 베어링을 전동체들로 충전하기 위한 방법, 및 상기 방법에 따라 충전된 볼롤러 베어링에 관한 것으로, 상기 볼롤러 베어링은 본질적으로 외측 베어링링 (2) 과, 내측 베어링링 (3) 과, 이 베어링링 (2, 3) 들 사이에 배치된 다수의 볼롤러 (4) 로 구성되어 있으며, 상기 볼롤러들은 기본 구형 형태에서 대칭적으로 평평하게 되고 서로 평행으로 배치된 각각 2 개의 측면 (5, 6) 을 구비하고, 베어링 케이지 (7) 에 의해 원주방향으로 서로 균일한 간격으로 유지되며, 이때 볼롤러 (4) 는 그의 측면 (5, 6) 들 사이에 그의 기본 구형 형태의 지름 (dK) 의 약 70% 의 폭 (bK) 를 가지며, 그의 구름면 (8) 과 함께, 외측 베어링링 (2) 의 내면 (9) 과 내측 베어링링 (3) 의 외면 (10) 안에 파져 있는 그루브 모양의 2 개의 레이스웨이 (11, 12) 에서 굴러가고, 상기 레이스웨이들의 깊이 (tLA, tLI) 는 볼롤러 (4) 의 기본 구형 형태의 지름 (dK) 의 약 20% 로 치수화되어 있으며, 반면 외측 베어링링 (2) 의 내면 (9) 과 내측 베어링링 (3) 의 외면 (10) 사이의 간격 (aL) 은 볼롤러 (4) 의 기본 구형 형태의 지름 (dK) 의 단지 대략 60% 이다. 본 발명에 따르면, 볼롤러 베어링 (1) 의 충전은 베어링링 (2, 3) 들 사이의 간격 (aL) 을 관통하는 볼롤러 (4) 들의 엑시얼-틸팅-편심 조립에 의해 수행되고, 이렇게 하여 충전된 볼롤러 베어링 (1) 은 약 94% 의 충전도 및 253% 까지의 수명을 갖는다.

Description

볼롤러 베어링을 전동체들로 충전하기 위한 방법, 및 상기 방법에 따라 충전된 볼롤러 베어링 {METHOD FOR FILLING A BALL ROLLER BEARING WITH ROLL BODIES AS WELL AS A BALL ROLLER BEARING FILLED ACCORDING TO THE METHOD}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부의 특징들을 갖고 형성된 볼롤러 베어링을 전동체들로 충전하기 위한 방법, 및 상기 방법에 따라 충전된 볼롤러 베어링에 관한 것으로, 상기 볼롤러 베어링은 예컨대 특히 바람직하게는 차량 수동 변속기의 구동 샤프트 및 아웃풋 샤프트를 위한 고정형 베어링으로서 이용 가능하다.
깊은 홈 볼 베어링 (deep groove ball bearing) 이 분해 가능하지 않은 강성 레이디얼 구름 베어링 (radial rolling bearing) 이라는 것이 구름 베어링 기술에 일반적으로 알려져 있으며, 상기 깊은 홈 볼 베어링은 무엇보다도 같은 정도로 높은 방사상 및 축방향 하중지지능력에 의해 그 탁월함을 나타내고, 그의 적은 마찰로 인해 모든 베어링 유형 중 가장 높은 제한 회전속도를 갖는다. 이 깊은 홈 볼 베어링은 본질적으로 외측 베어링링과, 내측 베어링링과, 상기 베어링링들 사이에 배치된 전동체로서의 다수의 볼 (ball) 로 구성되며, 상기 볼들은 외측 베어링링의 내면과 내측 베어링링의 외면 안에 파져 있는 그루브 모양의 볼레이스웨이 (ball raceway) 들에서 굴러가고, 베어링 케이지 (bearing cage) 에 의해 서로 균일한 간격으로 안내된다. 레이디얼 볼 베어링을 볼들로 충전하는 것은 DE 168 499 에 공지되어 있는 편심 조립방법을 통해 수행되며, 상기 편심 조립방법에서 두 베어링링은 서로 편심적으로 배치되고, 이로 인해 생긴 베어링링들 사이의 초승달 모양의 비어 있는 공간은 볼들로 채워진다. 볼의 크기 및 개수는 베어링 크기에 상응하여 각각 치수화되어 있고, 따라서 내측 베어링링은 첫번째 볼과 마지막 볼의 사이에서 두 베어링링의 탄성을 이용하여 외측 베어링링에 대해 동심적인 위치로 데려가질 수 있고, 따라서 볼들은 최종적으로 두 볼레이스웨이의 부분원 상에 서로 균일한 간격으로 분배되며, 베어링 케이지가 삽입될 수 있다.
하지만 이러한 유형의 깊은 홈 볼 베어링은 최대로 장착 가능한 적은 개수의 볼들 또는 약 60%의 적은 최대 충전도 (filling degree) 로 인해 베어링의 지지능력이 제한되어 있다는 것이 사실상 증명되었다. 그러므로, 과거에는 다수의 해결책, 예컨대 DE 151 483 에 따른 외측 베어링링과 내측 베어링링의 서로 마주하고 있는 바닥 안에 배치된 폐쇄되지 않은 삽입 개구부, 또는 DE 24 07 477 A1 에 따른 유사하게 형성된 폐쇄 가능한 삽입 개구부가 제안되었고, 상기 삽입 개구부들을 이용해 볼의 개수를 늘림으로써 충전도의 상승, 그러므로 깊은 홈 볼 베어링의 하중지지능력의 상승이 달성되어야만 했다. 하지만 이러한 삽입 개구부들은 폐쇄되지 않은 실시형태뿐만 아니라 폐쇄된 실시형태에서도 볼들의 레이스웨이들 안으로의 쐐기형 합류점에 의해 또는 산마루부에 의해 '걸림' 또는 이 삽입 개구부에서의 전동체의 끼임을 초래할 수 있고, 따라서 이러한 유형의 해결책들은 사실상 관철될 수 없었다.
이 이외에, 레이디얼 구름 베어링에서의 전동체의 개수를 늘리기 위한 다른 가능성은 DE 43 34 195 A1 에 공지되어 있다. 하지만, 그 자체가 단열 깊은 홈 볼 베어링으로서 형성된 이 레이디얼 구름 베어링에 있어서 전동체는 볼에 의해 형성되지 않고 이른바 볼롤러 (ball roller) 에 의해 형성되어 있으며, 상기 볼롤러들은 기본 구형 형태에서 대칭적으로 평평하게 되고 서로 평행으로 배치된 2 개의 측면을 구비한다. 이때, 그의 측면들 사이의 이 볼롤러의 폭은 외측 베어링링의 내면과 내측 베어링링의 외면 사이의 간격보다 작게 형성되어 있고, 따라서 볼롤러들로 베어링을 충전하는 것은 이른바 엑시얼 조립방법으로 수행될 수 있으며, 상기 엑시얼 조립방법에서 볼롤러들은 거의 누워 있듯이 축방향으로 내측 베어링링과 외측 베어링링 사이의 간격을 통해 베어링 안으로 도입될 수 있다. 그 후, 볼롤러들의 중점이 전동체 레이스웨이 축의 꼭대기에 위치하면, 구형 와셔는 90°만큼 회전되고, 따라서 상기 볼롤러들은 그들의 구름면들과 함께 전동체 레이스웨이들에서 굴러갈 수 있다.
하지만, 특별하게 형성된 이러한 볼롤러를 축방향으로 베어링 안으로 삽입하고, 이를 통해 레이디얼 구름 베어링을 많은 개수의 전동체로 충전할 수 있는 가능성에도 불구하고, 이러한 레이디얼 구름 베어링은 베어링의 추구되는 하중지지능력의 상승과 관련하여 타협안을 제시할 뿐이다. 그 이유는 문제 없이 내측 베어링링과 외측 베어링링 사이의 간격을 통해 베어링 안으로 도입될 수 있기 위해서는 볼롤러들은 베어링 안으로의 그들의 축방향 도입 가능성으로 인해 그들의 측면들 사이의 상응하여 작은 폭을 갖고만 형성될 수 있다는 사실에 있다. 마찬가지로, 전동체들을 그들의 작동 위치로 회전시키는 것을 가능하게 하기 위해 (이 작동 위치에서 전체 베어링 안의 너무 큰 방사상 유극이 생기지 않으면서), 베어링링들 안의 전동체 레이스웨이들은 비교적 얕고 가늘게만 형성될 수 있다. 하지만 비교적 가느다란 볼롤러들과 얕은 전동체 레이스웨이들은 상기 전동체 레이스웨이들에 대한 볼롤러들의 비교적 작은 접촉면을 초래하고, 따라서 이러한 레이디얼 베어링의 축방향 하중지지능력뿐만 아니라 방사상 하중지지능력도 다시 감소되며, 전동체들의 늘어난 개수의 원래의 장점이 거의 없어진다.
그러므로, 이러한 단점들을 피하기 위해 그의 측면들 사이의 볼롤러의 폭을 그의 기본 구형 형태의 지름의 적어도 70% 로 확대시키고, 베어링링들 안의 그루브 모양의 레이스웨이들을 볼롤러의 기본 구형 형태의 지름의 약 19% 의 깊이 및 약 75% 의 폭을 갖고 형성하는 것이 DE 10 2005 014 556 A1 에 의해 제안되었는데, 왜냐하면 이로써 기본 구형 형태의 둘레의 약 45% 의, 레이스웨이들에 대한 볼롤러들의 전체 접촉면이 생길 수 있기 때문이다 (종래의 깊은 홈 볼 베어링의 볼들도 베어링링들 안의 그들의 레이스웨이들에 대해 상기 접촉면을 갖는다). 하지만 이로 인해 내측 베어링링의 외면과 외측 베어링링의 내면 사이의 간격은 볼롤러의 기본 구형 형태의 지름의 약 60% 로 감소되고, 그러므로 볼롤러의 폭보다 작기 때문에, 레이디얼 구름 베어링 안으로의 볼롤러의 삽입은 다시 편심 조립방법을 통해 실현되었고, 상기 편심 조립방법에서 볼롤러들은 그들의 측면들과 함께 서로 인접하여, 서로 편심적으로 배치된 두 베어링링 사이의 비어 있는 공간 안으로 가로질러 레이스웨이들 안으로 삽입되며, 후속하여 내측 베어링링은 외측 베어링링에 대해 동심적인 위치로 데려가지고, 마지막으로 볼롤러들은 그들의 레이스웨이들의 부분원 상에 서로 균일한 간격으로 분배되고 90°만큼 선회된다. 이때, 볼롤러들의 평평하게 된 측면들은, 단열 깊은 홈 볼 베어링에 비해 늘어난 개수의 전동체들이 편심 조립방법으로도 73% 의 충전도를 갖고 볼롤러 베어링 안으로 삽입될 수 있는 것을 가능하게 한다.
이렇게 형성된 볼롤러 베어링을 통해, 볼롤러들은 깊은 홈 볼 베어링의 볼들과 유사하게 베어링링들 안의 레이스웨이들에 대한 큰 접촉면들을 갖고 볼롤러 베어링은 보다 많은 개수의 전동체를 갖거나 또는 종래의 단열 깊은 홈 볼 베어링보다 높은 충전도를 갖는 것이 실현되었으나, 그럼에도 불구하고 편심 조립방법으로 인해 엑시얼 조립방법에서 가능한 보다 많은 전동체 개수에 비해 전동체의 개수를 줄여야만 했다. 그러므로, 종래의 깊은 홈 볼 베어링에 비해 축방향 공간 및 볼롤러 베어링의 무게가 감소되고 그의 축방향 하중지지능력이 커질 수는 있었으나 볼롤러 베어링의 방사상 하중지지능력의 상승은 비교적 적었다.
그러므로, 선행기술에 따른 해결책들의 상기 기술된 단점들로부터 출발한 본 발명의 목적은 비교 가능한 깊은 홈 볼 베어링과 유사한 레이스웨이 치수들을 갖고 형성된 볼롤러 베어링을 본질적으로 보다 많은 개수의 볼롤러들로 충전할 수 있고, 따라서 이 방법에 따라 충전된 볼롤러 베어링은 특히 보다 높은 방사상 하중지지능력 및 상당히 늘어난 수명에 의해 그 탁월함을 나타내는, 볼롤러 베어링을 전동체들로 충전하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따르면 청구항 제 1 항의 전제부의 특징들을 가진 볼롤러 베어링에 있어서, 베어링링들 사이의 간격을 관통하는 볼롤러들의 엑시얼-틸팅-편심 조립방법 (axial-tilting-eccentric fitting method) 을 통해 달성되며, 상기 방법에서 서로 동심적인 위치에 배치된 두 베어링링 중 내측 베어링링은 볼롤러의 폭보다 크게 형성된, 베어링링들 사이의 간격을 만들어내기 위해 한편으로는 베어링 종방향 중앙축을 따라 방사상으로 약간 움직일 수 있게, 다른 한편으로는 축방향으로 오프셋되어 외측 베어링링보다 높은 평면 상에 배치되어 있고, 볼롤러들의 삽입은 하기의 그 밖의 단계들을 통해 수행된다:
a) 내측 베어링링을 편심 (eccentric) 스톱위치 (stop position) 로 방사상으로 이동시키고, 그리고 그들의 측면들과 함께 베어링링들 쪽으로 정렬되어 있는 볼롤러들을 베어링 종방향 중앙축 상에서의 베어링링들 사이의 가장 큰 간격의 삽입 부위로서 예정된 부위에 공급하는 단계;
b) 베어링링들 사이의 남아 있는 비어 있는 충전공간 (filling space) 이 개별 볼롤러의 기본 구형 형태의 단지 대략 지름과 일치할 때까지, 외측 베어링링 쪽으로 약간 틸팅된 (tilted) 위치 안의 볼롤러들을 베어링링들 사이의 상기 삽입 부위 안으로 연속적으로 도입시키는 단계;
c) 내측 베어링링을 축방향으로 하강시키고, 동시에 외측 베어링링을 축방향으로 상승시켜 베어링링들을 하나의 공통의 평면에 배치시키고 베어링링들의 레이스웨이들 안으로 틸팅된 볼롤러들을 레이스웨이들 사이에 클램핑시키는 단계;
d) 볼롤러들이 자체 회전에 의해, 또한 원심력에 의해 자동으로 일어나 베어링링들의 레이스웨이들의 내부에서의 균일하게 비스듬한 위치를 차지하는 회전속도까지 외측 베어링링을 회전적으로 가속화하는 단계;
e) 외측 베어링링을 정지시키고, 그리고 볼롤러들이 베어링링들의 레이스웨이들 안의 수평적으로 직선인 위치에 배치될 때까지 내측 베어링링의 축방향 하강과 외측 베어링링의 축방향 하강을 동시에 수행하는 단계;
f) 삽입된 볼롤러들을 볼롤러 베어링의 부분원 상에 균일하게 분배하고, 베어링 케이지를 베어링링들 사이의 간격을 관통하여 삽입시키며, 마지막으로 볼롤러 베어링에 기름을 치고, 선택 사양적으로 (optionally) 볼롤러 베어링을 밀봉하는 단계.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 형태 및 바람직한 부차적인 조건은 종속항들에 기재되어 있다.
청구항 제 2 항 및 청구항 제 3 항에 따르면, 본 발명에 따른 방법에 있어서, 우선 제 1 볼롤러가 개별적으로 베어링링들 사이의 삽입 부위 안으로 도입되고, 그 후 이 볼롤러는, 나머지 볼롤러들의 그 밖의 공급 및 도입을 한쌍씩 실행하기 위해 나머지 볼롤러들을 위한 삽입 도움 수단으로서 상기 삽입 부위 안에 머문다. 나머지 볼롤러들을 한쌍씩 도입할 때, 이 볼롤러들은 그들의 구름면들과 함께 양쪽에서 상기 제 1 볼롤러의 구름면을 따라 슬라이딩하며 베어링링들 사이의 간격 안으로 눌려지고, 따라서 각각의 경우에 있어 미리 삽입된 볼롤러들은 베어링링들 사이의 아직 비어 있는 충전공간 안으로 균일하게 옮겨지는 것이 특히 바람직한 것으로 증명되었다. 이때, 볼롤러 베어링을 계속해서 한쌍씩으로 충전하는 것의 장점은 조립시간의 단축, 그러므로 조립비용의 감소이며, 하지만 특정한 베어링 유형들에서는 나머지 볼롤러들을 개별적으로 볼롤러 베어링 안으로 채워 넣는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우들에서는, 우선 2 개의 볼롤러를 베어링링들 사이의 삽입 부위 안으로 도입시키고, 그 후 모든 나머지 볼롤러들은 상기 삽입 부위 안에 있는 두 볼롤러 사이로 그들의 구름면과 함께 상기 삽입 부위 안에 있는 두 볼롤러의 구름면들을 따라 슬라이딩하며 베어링링들 사이의 간격 안으로 눌려지는 것이 바람직하며, 따라서 이 경우에도 각각의 경우에 있어 미리 삽입된 볼롤러들은 베어링링들 사이의 아직 남아 있는 충전공간 안으로 균일하게 옮겨진다.
청구항 제 4 항에 따르면, 본 발명에 따른 방법의 그 밖의 특징은, 베어링 종방향 중앙축 상에서의 내측 베어링링의 방사상으로 이동 가능한 경로, 및 두 베어링링 상호간의 축방향 오프셋 (offset) 의 높이는 각각 볼롤러 베어링의 레이스웨이들의 폭의 약 25% 이라는 데에 있다. 이때, 이 두 공정 파라미터의 크기는, 그들의 상호 작용을 통해 제 1 볼롤러의 삽입으로부터 마지막 볼롤러의 삽입까지 베어링들 사이의 간격이 적어도 상기 삽입부위에서 볼롤러의 폭보다 항상 큰 것이 보장된다는 점에서 충분한 것으로 증명되었다. 하지만 제 1 볼롤러를 삽입하기 위한 베어링링들 사이의, 볼롤러들의 폭보다 크게 형성된 간격을 만들어내기 위해서는 내측 베어링링을 외측 베어링링에 대해 축방향으로 오프셋시켜 배치하지 않고 단지 방사상 이동만을 통해 그의 편심 스톱위치로 데려가는 것으로 이미 충분하기 때문에, 두 베어링링의 조립 시작부터 오프셋된 이 배치에 대해 대안적으로, 내측 베어링링을 볼롤러들로 볼롤러 베어링을 충전하는 것이 진행됨과 더불어 비로소 축방향으로 보다 높은 평면으로 상승시키는 것도 가능하다.
이 이외에, 청구항 제 5 항에 따르면, 본 발명에 따른 방법은, 두 베어링링을 축방향으로 높이가 오프셋되게 배치함은 바람직하게는 볼롤러들의 삽입 부위쪽으로 기울어진 평면 상에서 수행됨으로써 그 탁월함을 나타낸다. 이로써 베어링링들 사이의 간격 안의 이미 삽입된 모든 볼롤러는 중력에 의해 정돈되어 서로 인접해 있는 하나의 열 (row) 을 형성하게 되며, 그 밖의 볼롤러들의 삽입시 도입된 추력에 의해 비어 있는 충전공간 안으로 제멋대로 굴러가거나 또는 비스듬히 놓이는 것이 저지된다. 하지만, 기울어진 표면 상에서의 두 베어링링의 이러한 배치에 대해 대안적으로, 베어링링들을 직선 평면들 중 하나 상에 배치시키고, 베어링링들 사이의 간격 안의 삽입된 볼롤러들의 정돈된 상호간의 인접을 스프링의 힘을 통해 실현하는 것도 가능하며, 상기 스프링은 각각의 경우에 있어 비어 있는 충전공간 안으로 옮겨진 볼롤러들의 제 1 두 개에 접해 있고, 마지막 볼롤러의 삽입 후 제거된다.
이 이외에, 청구항 제 6 항에 따르면, 본 발명에 따른 방법의 목적에 부합하는 개선예에 따르면, 삽입된 볼롤러들을 중간 시간에 정지시키기 위해, 또한 베어링링들 사이의 간격 안에서 상기 볼롤러들을 수평적으로 직선으로 정렬하기 위해, 베어링링들 사이에 배치된 링모양 지지평면 (support plane) 이 사용된다. 이 지지평면은 외측 베어링링의 아래쪽 레이스웨이 모서리 (raceway edge) 를 가진 평면에 배치되어 있으며, 삽입된 볼롤러들이 베어링링들 사이를 관통하여 미끄러지는 것이 아니라 최초의 슬라이딩 및 내측 베어링링의 레이스웨이 밖으로의 슬라이딩 후 이 지지평면 상에 올려놓이고, 따라서 볼롤러들이 그들의 구름면들과 함께 자동으로 베어링링들의 두 레이스웨이 안으로 틸팅되고, 그 밖의 볼롤러들의 삽입시 이 위치에서 상기 지지평면을 따라 삽입 부위의 양쪽에 배치되어 있는 비어 있는 충전공간 안으로 굴러가도록 한다. 이때, 삽입된 볼롤러의 개수가 증가함과 더불어 내측 베어링링은 볼롤러들에 의해 그의 최초의 편심 스톱위치 밖으로 점점 뒤로 밀려지고, 따라서 마지막 볼롤러의 삽입 후 내측 베어링링의 방사상 오프셋은 완전히 없어지고 두 베어링링은 다시 서로 동심적으로 배치된다. 이 이외에, 이 지지평면은, 삽입된 볼롤러들을 레이스웨이들 안의 수평적으로 직선인 위치로 움직이기 위해 외측 베어링링의 회전적 가속화 후 두 베어링링이 축방향으로 하강되면 특히 도움이 되는 것으로 증명되었는데, 왜냐하면 상기 지지평면은 베어링링들의 축방향 하강 후 볼롤러 베어링의 내부 안으로 돌출하고, 따라서 상기 지지평면은 이제 한 측면이 상기 지지평면 상에 올려놓인 볼롤러들을 위한 지지면을 형성하며, 상기 지지면에 의해 볼롤러들은 수평으로 정렬되고, 후속하여 베어링 케이지를 삽일할 때 볼롤러들의 비틀림이 저지되기 때문이다.
마지막으로, 본 발명의 목적은 청구항 제 7 항 및 청구항 제 8 항에 따른, 본 발명에 따른 방법으로 충전된 볼롤러 베어링을 통해 달성되는데, 왜냐하면 상기 볼롤러 베어링은 서로 인접해 배치된 볼롤러들에서 제 1 볼롤러와 마지막 볼롤러 사이의 간격이 개별 볼롤러의 기본 구형 형태의 단지 대략 지름과 일치하도록 많은 개수의 삽입된 볼롤러에 의해 그 탁월함을 나타내기 때문이다. 이를 통해, 상기 볼롤러 베어링은 - 구조적으로 동일한 깊은 홈 볼 베어링을 위한 약 60% 의 충전도에서 시작하여 - 약 94% 까지의 충전도를 가지며, 이로 인해 무엇보다도 그의 방사상 하중지지능력이 상당히 높아질 수 있고, 그의 수명은 - 구조적으로 동일한 깊은 홈 볼 베어링을 위한 100% 의 수명에서 시작하여 - 253% 까지 달한다. 그러므로, 선행기술에 공지된 볼롤러 베어링들에 비해 본 발명에 따른 방법으로 충전된 볼롤러 베어링의 결정적인 장점은, 베어링링들 안의 깊게 형성된 레이스웨이들에도 불구하고 볼롤러 베어링의 높은 축방향 하중지지능력이 보장되고, 이로 인해 볼롤러의 폭보다 작게 형성된, 베어링링들 사이의 간격에도 불구하고 종래에는 엑시얼 조립방법으로 조립된 볼롤러 베어링들 (이 볼롤러 베어링들에서 볼롤러들은 훨씬 보다 가늘게 형성되어 있으며, 훨씬 보다 얕은 레이스웨이들에서 굴러가고, 상기 볼롤러 베어링들에서 베어링링들 사이의 간격은 볼롤러의 폭보다 크다) 에서만 실현 가능했던 충전도를 갖는다는 데에 있다.
이하, 본 발명에 따른 방법 및 이 방법에 따라 충전된 볼롤러 베어링의 바람직한 실시형태를 첨부된 도면들을 근거로 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 방법으로 충전된 볼롤러 베어링의 평면도를 확대한 도면;
도 2 는 도 1 에 따른 본 발명에 따른 방법으로 충전된 볼롤러 베어링의 횡단면 (A-A);
도 3 은 도 2 에 따른 볼롤러 베어링의 횡단면의 부분 (Z) 을 확대한 도면;
도 4 는 충전을 위한 제 1 방법단계 동안의 볼롤러 베어링의 횡단면 및 평면도;
도 5 는 충전을 위한 제 2 방법단계 동안의 볼롤러 베어링의 횡단면 및 평면도;
도 6 은 상기 제 2 방법단계 후 삽입된 제 1 볼롤러의 중간 위치를 도시하기 위한, 볼롤러 베어링의 횡단면 및 평면도;
도 7 은 상기 제 2 방법단계 후 삽입된 제 1 볼롤러의 마지막 위치를 도시하기 위한, 볼롤러 베어링의 횡단면 및 평면도;
도 8 은 상기 제 2 방법단계 후 3 개의 삽입된 볼롤러의 마지막 위치를 도시하기 위한, 볼롤러 베어링의 평면도;
도 9 는 상기 제 2 방법단계 후 5 개의 삽입된 볼롤러의 마지막 위치를 도시하기 위한, 볼롤러 베어링의 평면도;
도 10 은 상기 제 2 방법단계 후 모든 삽입된 볼롤러의 마지막 위치를 도시하기 위한, 볼롤러 베어링의 횡단면 및 평면도;
도 11 은 충전을 위한 제 3 방법단계 동안의 볼롤러 베어링의 횡단면 및 평면도;
도 12 는 충전을 위한 제 4 방법단계 동안의 볼롤러 베어링의 횡단면 및 평면도;
도 13 은 충전을 위한 제 5 방법단계 동안의 볼롤러 베어링의 횡단면 및 평면도;
도 14 는 충전을 위한 마지막 방법단계 동안의 볼롤러 베어링의 횡단면 및 평면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3 에는 단열 볼롤러 베어링 (1) 의 여러 가지 도면이 도시되어 있으며, 상기 볼롤러 베어링은 본질적으로 외측 베어링링 (2) 과, 내측 베어링링 (3) 과, 이 베어링링 (2, 3) 들 사이에 일렬로 배치된 다수의 볼롤러 (4) 로 구성되어 있고, 상기 볼롤러들은 기본 구형 형태에서 대칭적으로 평평하게 되고 서로 평행으로 배치된 각각 2 개의 측면 (5, 6) 을 구비하며, 베어링 케이지 (7) 에 의해 원주방향으로 서로 균일한 간격으로 유지된다. 도 3 에 상세히 도시되어 있는 바와 같이, 이 볼롤러 (4) 는 그의 측면 (5, 6) 들 사이에 그의 기본 구형 형태의 지름 (dK) 의 약 70 % 의 폭 (bK) 를 가지며, 그의 구름면 (8) 과 함께, 외측 베어링링 (2) 의 내면 (9) 과 내측 베어링링 (3) 의 외면 (10) 안에 파져 있는 그루브 모양의 레이스웨이 (11, 12) 들에서 굴러가고, 상기 레이스웨이들의 깊이 (tLA, tLI) 는 볼롤러 (4) 의 기본 구형 형태의 지름 (dK) 의 약 20% 로 치수화되어 있으며, 그러므로 구조적으로 동일한 깊은 홈 볼 베어링에 상응하는 볼롤러 베어링 (1) 의 높은 축방향 하중지지능력을 보장한다. 그러므로, 외측 베어링링 (2) 의 내면 (9) 과 내측 베어링링 (3) 의 외면 (10) 사이의 간격 (aL) 은 레이스웨이 (11, 12) 들이 깊게 형성되어 있음으로써 볼롤러 (4) 의 기본 구형 형태의 지름 (dK) 의 단지 대략 60% 이고, 이로 인해 볼롤러 (4) 의 폭 (bK) 보다 작게 형성되어 있다.
상기 설명된 볼롤러 베어링 (1) 에서 본질적으로 혁신적인 점은 도 1 에서 알 수 있듯이 깊은 홈 볼 베어링 또는 다른 공지의 볼롤러 베어링들과는 달리 많은 개수의 볼롤러 (4) 를 구비하고, 따라서 서로 인접해 배치되어 있는 볼롤러 (4) 들에서 제 1 볼롤러 (4) 와 마지막 볼롤러 (4) 사이의 간격이 개별 볼롤러 (4) 의 기본 구형 형태의 지름 (dK) 보다 작다는 데에 있다. 그러므로, 이 볼롤러 베어링은 - 구조적으로 동일한 깊은 홈 볼 베어링을 위한 약 60% 의 충전도에서 시작하여 - 약 94% 의 충전도를 가지며, 따라서 그의 방사상 하중지지능력은 몇 배 더 크고, 그의 수명은 - 구조적으로 동일한 깊은 홈 볼 베어링을 위한 100% 의 수명에서 시작하여 - 계산상 약 253% 이다.
이 이외에, 도 4 내지 도 14 에는 많은 개수의 이러한 볼롤러 (4) 들로 볼롤러 베어링 (1) 을 충전하기 위한 방법이 개략적으로 도시되어 있다. 이 방법은 베어링링 (2, 3) 들 사이의 간격 (aL) 을 관통하는 볼롤러 (4) 들의 엑시얼-틸팅-편심 조립방법으로서 형성되어 있고, 이 방법에서 도 4 내지 도 7 에 도시된 바와 같이 서로 동심적인 위치에 배치된 두 베어링링 (2, 3) 중 내측 베어링링 (3) 은 볼롤러 (4) 의 폭 (bK) 보다 크게 형성된, 베어링링 (2, 3) 들 사이의 간격 (aL) 을 만들어내기 위해 우선 한편으로는 베어링 종방향 중앙축 (LA) 을 따라 방사상으로 약간 움직일 수 있게, 다른 한편으로는 축방향으로 오프셋되어 외측 베어링링 (2) 보다 높은 평면 상에 배치되어 있다. 이때, 베어링 종방향 중앙축 (LA) 상에서의 내측 베어링링 (3) 의 방사상으로 이동 가능한 경로 (sr), 및 두 베어링링 (2, 3) 상호간의 축방향 오프셋의 높이 (hv) 는 도 5 에 암시되어 있는 바와 같이 각각 볼롤러 베어링 (1) 의 베어링링 (2, 3) 들의 레이스웨이 (11, 2) 들의 폭의 약 25% 인데, 왜냐하면 이로써 제 1 볼롤러 (4) 의 삽입으로부터 마지막 볼롤러 (4) 의 삽입까지 베어링링 (2, 3) 들 사이의 간격 (aL) 이 볼롤러 (4) 의 폭 (bK) 보다 항상 큰 것이 보장되어 있기 때문이다.
도 4 및 도 5 에 도시되어 있는 바와 같이, 볼롤러 (4) 들의 조립은 우선, 그의 측면 (5, 6) 들과 함께 베어링링 (2, 3) 들 쪽으로 정렬되어 있는 제 1 볼롤러 (4) 는 베어링 종방향 중앙축 (LA) 상에서의 베어링링 (2, 3) 들 사이의 가장 큰 간격 (aL) 의 삽입 부위 (13) 로서 예정된 부위로 볼롤러 베어링 (1) 에게 공급되고 내측 베어링링 (3) 은 양 (sr) 만큼 편심 스톱위치로 방사상으로 옮겨짐으로써 시작된다. 그 후, 베어링링 (2, 3) 들 사이의 남아 있는 비어 있는 충전공간 (14) 이 개별 볼롤러 (4) 의 기본 구형 형태의 단지 대략 지름 (dK) 과 일치할 때까지, 외측 베어링링 (2) 쪽으로 약간 틸팅된 위치 안의 볼롤러 (4) 들을 베어링링 (2, 3) 들 사이의 삽입 부위 (13) 안으로 연속적으로 도입시킨다.
이때, 베어링링 (2, 3) 들 사이의 간격 (aL) 안의 삽입된 볼롤러 (4) 들을 중간 시간에 정지시키기 위해, 베어링링 (2, 3) 들 사이에 배치된 링모양 지지평면 (support plane, 15) 이 사용되고, 상기 지지평면은 우선 외측 베어링링 (2) 의 아래쪽 레이스웨이 모서리 (raceway edge) 를 가진 평면에 배치되어 있으며, 삽입된 볼롤러 (4) 들이 도 5 및 도 6 에 암시되어 있는 최초의 슬라이딩 및 내측 베어링링 (3) 의 레이스웨이 (12) 밖으로의 슬라이딩 후 이 지지평면 (15) 상에 올려놓이고, 따라서 볼롤러 (4) 들이 도 7 에 도시되어 있는 바와 같이 그들의 구름면 (8) 들과 함께 자동으로 베어링링 (2, 3) 들의 두 레이스웨이 (11, 12) 안으로 틸팅되며, 그 밖의 볼롤러 (4) 들의 삽입시 이 위치에서 상기 지지평면 (15) 을 따라 삽입 부위 (13) 의 양쪽에 배치된 비어 있는 충전공간 (14) 안으로 굴러가도록 한다.
이 이외에, 도 8 및 도 9 는, 나머지 볼롤러 (4) 들의 그 밖의 공급 및 도입을 바람직하게는 한쌍씩 실행하기 위해, 그 밖의 볼롤러 (4) 들의 삽입시 제 1 볼롤러 (4) 는 나머지 볼롤러 (4) 들을 위한 삽입 도움 수단으로서 상기 삽입 부위 안에 머무는 것을 상세히 도시하고 있다. 이때, 나머지 볼롤러 (4) 들은 그들의 구름면 (8) 들과 함께 양쪽에서 제 1 볼롤러 (4) 의 구름면 (8) 을 따라 슬라이딩하며 베어링링 (2, 3) 들 사이의 간격 (aL) 안으로 눌려지고, 따라서 각각의 경우에 있어 미리 삽입된 볼롤러 (4) 들은 베어링링 (2, 3) 들 사이의 아직 비어 있는 충전공간 (14) 안으로 균일하게 옮겨진다. 베어링링 (2, 3) 들 사이의 간격 (aL) 안의 이미 삽입된 볼롤러 (4) 들이 그 밖의 볼롤러 (4) 들의 삽입시 도입된 추력에 의해 비어 있는 충전공간 (14) 안으로 제멋대로 굴러가거나 또는 비스듬히 놓이지 않도록 하기 위해, 베어링링 (2, 3) 들은 볼롤러 (4) 들의 삽입 부위 (13) 쪽으로 기울어진, 하지만 도면들에는 도시되어 있지 않은 평면 상에 배치되고, 따라서 볼롤러 (4) 들은 작용하는 중력에 의해 도 8 및 도 9 에 도시되어 있는 바와 같이 정돈되어 서로 인접해 있는 하나의 열 (row) 을 형성한다. 이 이외에, 마찬가지로 도 8 및 도 9 에 도시되어 있는 바와 같이, 삽입된 볼롤러 (4) 들의 개수가 증가함과 더불어 내측 베어링링 (3) 은 볼롤러 (4) 들에 의해 그의 최초의 편심 스톱위치 밖으로 점점 뒤로 밀려지며, 따라서 도 10 및 도 11 에 따르면 마지막 볼롤러 (4) 의 삽입 후 내측 베어링링 (3) 의 방사상 오프셋은 완전히 없어지고 두 베어링링 (2, 3) 은 다시 서로 동심적으로 배치된다.
그 후, 제공된 모든 볼롤러 (4) 들이 볼롤러 베어링 안으로 삽입된 후, 다음 방법단계로서는 도 11 에 도시되어 있는 바와 같이 내측 베어링링 (3) 의 축방향 하강이 외측 베어링링 (2) 의 축방향 상승과 동시에 수행되고, 따라서 두 베어링링 (2, 3) 은 하나의 공통의 평면에 배치되고, 베어링링 (2, 3) 들의 레이스웨이 (11, 12) 들 안으로 틸팅된 볼롤러 (4) 들은 레이스웨이 (11, 12) 들 사이에 클램핑된다. 후속하여, 이 위치에서 외측 베어링링 (2) 은, 볼롤러 (4) 들이 자체 회전에 의해, 또한 원심력에 의해 자동으로 일어나 도 12 에 도시되어 있는 바와 같이 베어링링 (2, 3) 들의 레이스웨이 (11, 12) 들의 내부에서의 균일하게 비스듬한 위치를 차지하는 회전속도까지 회전적으로 가속화된다.
그 후, 외측 베어링링 (2) 을 정지시킨 후, 볼롤러 (4) 들이 도 13 에서 알 수 있듯이 베어링링 (2, 3) 들의 레이스웨이 (11, 12) 들 안의 수평적으로 직선인 위치에 배치될 때까지 내측 베어링링 (3) 의 축방향 하강과 외측 베어링링 (2) 의 축방향 하강이 동시에 수행된다. 분명히 알아 볼 수 있는 바와 같이, 볼롤러 (4) 들은 이제 볼롤러 베어링 (1) 의 내부 안으로 돌출하는 지지평면 (15) 에 의해 이 수평 위치에 유지되고, 따라서, 삽입된 볼롤러 (4) 들을 볼롤러 베어링 (1) 의 부분원 상에 균일하게 분배한 후 도 15 에 도시되어 있는 바와 같이 베어링링 (2, 3) 들 사이의 간격 (aL) 을 관통하여 베어링 케이지 (7) 의 삽입이 문제 없이 수행되며, 마지막으로 볼롤러 베어링 (1) 에 기름을 치고 밀봉할 수 있다.
1 : 볼롤러 베어링 2 : 외측 베어링링
3 : 내측 베어링링 4 : 볼롤러
5 : 4 의 측면 6 : 4 의 측면
7 : 베어링 케이지 8 : 4 의 구름면
9 : 2 의 내면 10 : 3 의 외면
11 : 9 안의 레이스웨이 12 : 10 안의 레이스웨이
13 : 삽입 부위 14 : 충전 공간
15 : 지지 평면 bK : 4 의 폭
tLA : 11 의 깊이 tLI : 12 의 깊이
dK : 4 의 지름 aL : 2 와 3 사이의 간격
LA : 베어링 종방향 중앙축 sr : 3 의 방사상으로 이동 가능한 경로
hv : 2 와 3 사이의 축방향 오프셋의 높이

Claims (8)

  1. 볼롤러 베어링 (1) 은 외측 베어링링 (2) 과, 내측 베어링링 (3) 과, 이 베어링링 (2, 3) 들 사이에 배치된 다수의 볼롤러 (4) 로 구성되며, 상기 볼롤러들은 기본 구형 형태에서 대칭적으로 평평하게 되고 서로 평행으로 배치된 각각 2 개의 측면 (5, 6) 을 구비하고, 베어링 케이지 (7) 에 의해 원주방향으로 서로 균일한 간격으로 유지되며, 이때 볼롤러 (4) 는 그의 측면 (5, 6) 들 사이에 그의 기본 구형 형태의 지름 (dK) 의 70% 의 폭 (bK) 를 갖고, 그의 구름면 (8) 과 함께, 외측 베어링링 (2) 의 내면 (9) 과 내측 베어링링 (3) 의 외면 (10) 안에 파져 있는 그루브 모양의 2 개의 레이스웨이 (11, 12) 에서 굴러가며, 상기 레이스웨이들의 깊이 (tLA, tLI) 는 볼롤러 (4) 의 기본 구형 형태의 지름 (dK) 의 20% 로 치수화되어 있고, 반면 외측 베어링링 (2) 의 내면 (9) 과 내측 베어링링 (3) 의 외면 사이의 간격 (aL) 은 볼롤러 (4) 의 기본 구형 형태의 지름 (dK) 의 60% 인 볼롤러 베어링을 전동체들로 충전하기 위한 방법에 있어서,
    서로 동심적인 위치에 배치된 두 베어링링 (2, 3) 중 내측 베어링링 (3) 은 볼롤러 (4) 의 폭 (bK) 보다 크게 형성된, 베어링링 (2, 3) 들 사이의 간격 (aL) 을 만들어내기 위해 한편으로는 베어링 종방향 중앙축 (LA) 을 따라 방사상으로 움직일 수 있게, 다른 한편으로는 축방향으로 오프셋되어 외측 베어링링 (2) 보다 높은 평면 상에 배치되어 있고,
    하기의 단계들을 가진:
    a) 내측 베어링링 (3) 을 편심 스톱위치로 방사상으로 이동시키고, 그리고 그들의 측면 (5, 6) 들과 함께 베어링링 (2, 3) 들 쪽으로 정렬되어 있는 볼롤러 (4) 들을 베어링 종방향 중앙축 (LA) 상에서의 베어링링 (2, 3) 들 사이의 가장 큰 간격 (aL) 의 삽입 부위 (13) 로서 예정된 부위에 공급하는 단계;
    b) 베어링링 (2, 3) 들 사이의 남아 있는 비어 있는 충전공간 (14) 이 개별 볼롤러 (4) 의 기본 구형 형태의 지름 (dK) 과 일치할 때까지, 외측 베어링링 (2) 쪽으로 틸팅된 위치 안의 볼롤러 (4) 들을 베어링링 (2, 3) 들 사이의 삽입 부위 (13) 안으로 연속적으로 도입시키는 단계;
    c) 내측 베어링링 (3) 을 축방향으로 하강시키고, 동시에 외측 베어링링 (2) 을 축방향으로 상승시켜 베어링링 (2, 3) 들을 하나의 공통의 평면에 배치시키고 베어링링 (2, 3) 들의 레이스웨이 (11, 12) 들 안으로 틸팅된 볼롤러 (4) 들을 레이스웨이 (11, 12) 들 사이에 클램핑시키는 단계;
    d) 볼롤러 (4) 들이 자체 회전에 의해, 또한 원심력에 의해 자동으로 일어나 베어링링 (2, 3) 들의 레이스웨이 (11, 12) 들의 내부에서의 균일하게 비스듬한 위치를 차지하는 회전속도까지 외측 베어링링 (2) 을 회전적으로 가속화하는 단계;
    e) 외측 베어링링 (2) 을 정지시키고, 그리고 볼롤러 (4) 들이 베어링링 (2, 3) 들의 레이스웨이 (11, 12) 들 안의 수평적으로 직선인 위치에 배치될 때까지 내측 베어링링 (3) 의 축방향 하강과 외측 베어링링 (2) 의 축방향 하강을 동시에 수행하는 단계;
    f) 삽입된 볼롤러 (4) 들을 볼롤러 베어링 (1) 의 부분원 상에 균일하게 분배하고, 베어링 케이지 (7) 를 베어링링 (2, 3) 들 사이의 간격 (aL) 을 관통하여 삽입시키며, 마지막으로 볼롤러 베어링 (1) 에 기름을 치고, 볼롤러 베어링을 밀봉하는 단계,
    베어링링 (2, 3) 들 사이의 간격 (aL) 을 관통하는 볼롤러 (4) 들의 엑시얼-틸팅-편심 조립을 특징으로 하는 볼롤러 베어링을 전동체들로 충전하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 볼롤러 (4) 는 개별적으로 베어링링 (2, 3) 들 사이의 삽입 부위 (13) 안으로 도입되고, 그 후 이 볼롤러 (4) 는, 나머지 볼롤러 (4) 들의 그 밖의 공급 및 도입을 한쌍씩 실행하기 위해 나머지 볼롤러 (4) 들을 위한 삽입 도움 수단으로서 상기 삽입 부위 (13) 안에 머무는 것을 특징으로 하는 볼롤러 베어링을 전동체들로 충전하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 나머지 볼롤러 (4) 들을 한쌍씩 도입할 때, 상기 볼롤러들은 그들의 구름면 (8) 들과 함께 양쪽에서 상기 제 1 볼롤러 (4) 의 구름면 (8) 을 따라 슬라이딩하며 베어링링 (2, 3) 들 사이의 간격 (aL) 안으로 눌려지고, 각각의 경우에 있어 미리 삽입된 볼롤러들은 베어링링 (2, 3) 들 사이의 아직 비어 있는 충전공간 (14) 안으로 옮겨지는 것을 특징으로 하는 볼롤러 베어링을 전동체들로 충전하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 베어링 종방향 중앙축 (LA) 상에서의 내측 베어링링 (3) 의 방사상으로 이동 가능한 경로 (sr), 및 두 베어링링 (2, 3) 상호간의 축방향 오프셋의 높이 (hv) 는 각각 볼롤러 베어링 (1) 의 레이스웨이 (11, 2) 들의 폭의 25% 인 것을 특징으로 하는 볼롤러 베어링을 전동체들로 충전하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 베어링링 (2, 3) 들 사이의 간격 (aL) 안의 삽입된 볼롤러 (4) 들이 중력에 의해 정돈되어 서로 인접하도록 하기 위해, 두 베어링링 (2, 3) 을 축방향으로 높이가 오프셋되게 배치함은 볼롤러 (4) 들의 삽입 부위 (13) 쪽으로 기울어진 평면 상에서 수행되는 것을 특징으로 하는 볼롤러 베어링을 전동체들로 충전하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 삽입된 볼롤러 (4) 들을 일시적으로 고정시키기 위해, 또한 베어링링 (2, 3) 들 사이의 간격 (aL) 안에서 상기 볼롤러들을 수평적으로 직선으로 정렬하기 위해, 베어링링 (2, 3) 들 사이에 배치된 링모양 지지평면 (15) 이 사용되며, 상기 지지평면은 외측 베어링링 (2) 의 아래쪽 레이스웨이 모서리 (raceway edge) 를 가진 평면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 볼롤러 베어링을 전동체들로 충전하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 따른 방법에 따라 충전된 볼롤러 베어링에 있어서, 볼롤러 베어링 (1) 은 외측 베어링링 (2) 과, 내측 베어링링 (3) 과, 이 베어링링 (2, 3) 들 사이에 배치된 다수의 볼롤러 (4) 로 구성되며, 상기 볼롤러들은 기본 구형 형태에서 대칭적으로 평평하게 되고 서로 평행으로 배치된 각각 2 개의 측면 (5, 6) 을 구비하고, 베어링 케이지 (7) 에 의해 원주방향으로 서로 균일한 간격으로 유지되며, 이때 볼롤러 (4) 는 그의 측면 (5, 6) 들 사이에 그의 기본 구형 형태의 지름 (dK) 의 70% 의 폭 (bK) 를 갖고, 그의 구름면 (8) 과 함께, 외측 베어링링 (2) 의 내면 (9) 과 내측 베어링링 (3) 의 외면 (10) 안에 파져 있는 그루브 모양의 2 개의 레이스웨이 (11, 12) 에서 굴러가며, 상기 레이스웨이들의 깊이 (tLA, tLI) 는 볼롤러 (4) 의 기본 구형 형태의 지름 (dK) 의 20% 로 치수화되어 있고, 반면 외측 베어링링 (2) 의 내면 (9) 과 내측 베어링링 (3) 의 외면 사이의 간격 (aL) 은 볼롤러 (4) 의 기본 구형 형태의 지름 (dK) 의 60% 인 볼롤러 베어링이고, 서로 인접해 배치된 볼롤러 (4) 들에서 제 1 볼롤러 (4) 와 마지막 볼롤러 (4) 사이의 간격은 볼롤러 (4) 의 기본 구형 형태의 지름 (dK) 과 일치하는 것을 특징으로 하는 볼롤러 베어링.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 볼롤러 베어링 (1) 은 - 구조적으로 동일한 깊은 홈 볼 베어링을 위한 60% 의 충전도에서 시작하여 - 94% 까지의 충전도를 가지며, 그의 수명은 - 구조적으로 동일한 깊은 홈 볼 베어링을 위한 100% 의 수명에서 시작하여 - 253% 까지인 것을 특징으로 하는 볼롤러 베어링.
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