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KR20170070733A - 케이지 및 이를 이용한 테이퍼 롤러 베어링 - Google Patents

케이지 및 이를 이용한 테이퍼 롤러 베어링 Download PDF

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KR20170070733A
KR20170070733A KR1020150178622A KR20150178622A KR20170070733A KR 20170070733 A KR20170070733 A KR 20170070733A KR 1020150178622 A KR1020150178622 A KR 1020150178622A KR 20150178622 A KR20150178622 A KR 20150178622A KR 20170070733 A KR20170070733 A KR 20170070733A
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small
split
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현준수
이운주
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염민철
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주식회사 베어링아트
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Abstract

케이지가 개시된다. 2개로 분할해서 형성되어 서로 체결되는 제1분할 케이지 및 제2분할 케이지를 포함하고; 상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지는 반경 반향으로 오버랩되어 서로 체결되어, 케이지의 조립 과정에 테이퍼 롤러가 내륜의 단턱에 의해 손상될 염려가 없다.

Description

케이지 및 이를 이용한 테이퍼 롤러 베어링{CAGE AND TAPERED ROLLER BEARING USING THE SAME}
본 발명은 케이지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리벳 조립형 플라스틱 케이지 및 이를 이용한 테이퍼 롤러 베어링에 관한 것이다.
일반적으로 베어링은 회전하고 있는 기계의 축을 일정한 위치에 고정시키고, 축의 자중과 함께 축에 걸리는 하중을 지탱하며, 축이 원활하게 회전할 수 있도록 지지하는 기계요소로서, 베어링과 축이 접촉하는 상태에 따라 미끄럼 베어링과 구름 베어링으로 분류됨과 더불어 하중을 지지하는 방향에 따라 레이디얼 베어링과 스러스트 베어링으로 분류된다.
상기 구름베어링은 회전하는 축을 볼 혹은 롤러와 같은 전동체를 사용하여 지지하는 것으로, 전동체의 형상에 따라 볼 베어링과 원통형 롤러 베어링, 테이퍼 롤러 베어링 및 니들 베어링 등이 있다.
상기 테이퍼 롤러 베어링은 회전축 방향 및 반경 방향 하중을 동시에 지지하는 곳에 주로 사용되는 것으로, 차량이나 기계 장치 등에 널리 이용되고 있다.
상기와 같은 종래의 테이퍼 롤러 베어링은 도 7에 도시된 바와 같이, 내륜(100)과, 외륜(110), 상기 내륜(100)과 외륜(110) 사이에 개재된 전동체로서의 테이퍼 롤러(120) 및, 상기 테이퍼 롤러(120)를 수용하여 회전 가능하게 지지하는 케이지(130) 혹은 리테이너를 포함한다.
상기 케이지(130)는 원주 방향으로 연속된 대체로 링 형상으로 형성되고, 원주 방향으로 다수개의 격벽이 소정 간격을 두고 이격되게 형성되어, 이들 격벽 사이에 상기 테이퍼 롤러(120)가 수용되어 지지되는 다수개의 포켓이 구비된다.
상기 케이지(130)는 통상적으로 스틸 재질로 제작되어 차량의 미션이나 액슬 에 기어 등을 회전 가능하게 지지하는 데에 사용되고 있었지만, 최근에는 저토크 및 저마찰로 연비 향상을 도모하기 위해 플라스틱 재질의 케이지가 개발되고 있었다.
종래의 플라스틱 케이지의 일예로서, 일본 공개 특허 제2000-320557호와 동 제2007-247814호가 개시되어 있는 바, 이들 특허는 플라스틱 케이지를 원주 방향으로 2개로 분할하여 제작한 다음에 볼트나 혹은 핀으로 서로 체결하는 구조를 개시하고 있다.
그런데, 상기와 같은 종래의 플라스틱 케이지에 있어서, 케이지를 조립할 때에 롤러와 내륜의 간섭을 방지하여 롤러의 표면 손상 및 케이지의 변형이나 파손을 방지할 수 있는 케이지 구조가 필요하게 되었다.
본 발명의 실시 예는 상기와 같은 사정을 감안하여 안출된 것으로, 조립 과정에 테이퍼 롤러의 표면에 스크래치나 흠집이 발생될 염려가 없고, 소성 변형이나 파단이 발생될 우려도 없는 케이지 및 이를 이용한 테이퍼 롤러 베어링을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 케이지는, 2개로 분할해서 형성되어 서로 체결되는 제1분할 케이지 및 제2분할 케이지를 포함하고; 상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지는 반경 반향으로 오버랩되어 서로 체결될 수 있다.
상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지는 리벳으로 서로 체결될 수 있다.
상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지는 각각, 대경 링; 소경 링; 상기 대경 링과 상기 소경 링을 원주 방향으로 일체로 연결하는 다수개의 격벽을 포함할 수 있다.
상기 다수개의 격벽은 원주 방향으로 소정 간격을 두고 이격되게 배치되어, 서로 인접한 2개의 격벽과 상기 대경 링 및 상기 소경 링에 의해 포켓이 형성될 수 있다.
상기 다수개의 격벽에는 윤활유 보유홈이 각각 형성될 수 있다.
상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지는 원주 방향으로 지그재그 형상으로 형합된 형합면에 의해 서로 결합될 수 있다.
상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지는 반경 방향으로 지그재그 형상으로 형합된 형합면에 의해 서로 결합될 수 있다.
상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지는 상기 다수개의 격벽 중에 어느 하나의 격벽의 두께를 절반으로 절단한 절단 격벽을 포함할 수 있다.
상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지의 각 대경 링은 그 두께보다 작은 두께를 가지도록 절단되어 형성된 대경 조립 돌기; 및 상기 절단에 의해 형성된 절단 원주면과 상기 대경 조립 돌기 사이에 형성된 대경 조립홈을 포함하고; 상기 제1분할 케이지의 대경 조립 돌기는 상기 제2분할 케이지의 대경 조립홈에 삽입되고, 상기 제1분할 케이지의 대경 조립홈에는 상기 제2분할 케이지의 대경 조립 돌기가 삽입되어 서로 형합할 수 있다.
상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지의 각 소경 링은 그 두께보다 작은 두께를 가지도록 절단되어 형성된 소경 조립 돌기; 및 상기 절단에 의해 형성된 절단 원주면과 상기 소경 조립 돌기 사이에 형성된 소경 조립홈을 포함하고; 상기 제1분할 케이지의 소경 조립 돌기는 상기 제2분할 케이지의 소경 조립홈에 삽입되고, 상기 제1분할 케이지의 소경 조립홈에는 상기 제2분할 케이지의 소경 조립 돌기가 삽입되어 서로 형합할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 테이퍼 롤러 베어링은 상기 케이지; 상기 케이지에 삽입되어 회전 가능하게 지지되는 다수개의 테이퍼 롤러; 상기 케이지를 중심으로 반경 방향 외측에 배치되는 외륜; 및 상기 케이지를 중심으로 반경 방향 내측에 배치되는 내륜을 포함할 수 있다.
상기 내륜 및 상기 외륜에는 각각 서로 대향하는 내륜 궤도면과 외륜 궤도면이 형성되고; 상기 내륜의 반경 방향 외주면에서 상기 내륜 궤도면의 일측 단부에는 반경 방향 외측으로 돌출한 소경 단턱이 형성되고, 상기 내륜 궤도면의 타측 단부에는 반경 방향 외측으로 더 돌출한 대경 단턱이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 케이지 및 이를 이용한 테이퍼 롤러 베어링에 의하면, 원주 방향으로 2개의 분할하여 형성된 케이지 바디를 리벳으로 조립할 때에, 포켓에 수용된 테이퍼 롤러가 안정된 수용 자세를 유지함으로써, 조립 과정에 테이퍼 롤러가 내륜의 소경 단턱에 마찰되어 스크래치나 흠집이 발생될 염려가 없게 된다.
또한 테이퍼 롤러가 케이지에 안정되게 조립된 상태를 유지하여 테이퍼 롤러 베어링의 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 케이지를 구비한 테이퍼 롤러 베어링의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 케이지의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 케이지의 일부 절개 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 케이지의 일부 절개 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 케이지의 반경 방향 외측 일부 절개 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 케이지의 반경 방향 내측 일부 절개 사시도이다.
도 7은 종래 기술에 따른 테이퍼 롤러 베어링의 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 테이퍼 롤러 베어링은, 축방향으로 서로 대향하는 양측면이 연통되게 개구된 대경 외륜(10)과, 이 외륜(10)에 동심원을 이루도록 축방향 내측으로 끼워져서 반경 방향으로는 상기 외륜(10)에 대해 이격되게 배치된 소경 내륜(20), 이 내륜(20)과 상기 외륜(10) 사이에 개재되어 내륜(20)혹은 외륜(10)에 대한 외륜(10) 혹은 내륜(20)의 상대 회전이 가능하게 하는 전동체로서의 테이퍼 롤러(30) 및, 상기 테이퍼 롤러(30)를 수용하여 회전 가능하게 지지하는 케이지(40) 혹은 리테이너를 포함한다.
외륜(10)의 내주면에는 축방향에 대해 경사진 외륜 궤도면(12)이 형성되고, 이에 대향하는 내륜(20)의 외주면에는 축방향에 대해 경사진 내륜 궤도면(22)이 형성되며, 외륜 궤도면(12)과 내륜 궤도면(22)은 원주 방향으로 연속된 구조를 가진다.
외륜 궤도면(12)과 내륜 궤도면(22) 사이에 다수개의 테이퍼 롤러(30)가 삽입되어 회전 가능하게 지지될 수 있다.
다수개의 테이퍼 롤러(30)가 궤도면을 따라 원주 방향으로 소정 간격을 두고 이격되게 배치된 상태를 유지할 수 있도록 상기 케이지(40)가 사용될 수 있다.
내륜(20)의 외주면에서 내륜 궤도면(22)의 일측 단부에는 반경 방향 외측으로 돌출한 소경 단턱(24)이 형성되고, 내륜 궤도면(22)의 타측 단부에는 반경 방향 외측으로 돌출한 대경 단턱(26)이 형성되며, 대경 단턱(26)의 외경은 소경 단턱(24)의 외경보다 크게 형성된다.
도 2를 참조하면, 케이지(40)는 원주 방향으로 2개로 분할해서 형성되어 서로 조립될 수 있는 바, 도 2에는 단지 한쪽 제1분할 케이지(40a)만이 도시되어 있다.
제1분할 케이지(40a)는 원주 방향으로 대략 180도 정도로 연속된 구조를 가지는 대경 링(42)과, 이 대경 링(42)보다 직경이 상대적으로 작고 원주 방향으로 대략 180도 정도로 연속된 구조를 가지며 축방향으로 상기 대경 링(42)에 대해 이격되게 배치된 소경 링(44) 및, 상기 대경 링(42)과 소경 링(44)을 일체로 연결하도록 축방향으로 연장되게 형성되고 원주 방향으로 서로 이격된 다수개의 격벽(46)을 포함할 수 있다.
2개의 서로 인접한 격벽(46) 사이와 대경 링(42) 및 소경 링(44)에 의해 다수개의 포켓(48)이 형성되며, 이 포켓(48) 속에 상기 테이퍼 롤러(30)가 삽입되어 회전 가능하게 지지될 수 있다.
상기 격벽(46)의 반경 방향 내측을 향하는 내측면에는 격벽(46)의 길이 방향을 따라 소정 길이만큼 파여진 형태의 윤활유 보유홈(49)이 형성되어, 윤활 성능을 향상시킬 수 있다.
제1분할 케이지(40a)가 2개로 분할해서 형성될 때에, 어느 한 격벽(46)의 폭을 절반으로 축방향으로 절단한 형태로 분할되어, 원주 방향의 양끝에는 절단 격벽(46a)이 형성될 수 있다.
상기 절단 격벽(46a)과 인접한 대경 링(42)과 소경 링(44)에는 각각 조립 돌기(42a, 44a)가 원주 방향으로 돌출하도록 형성될 수 있다.
대경 조립 돌기(42a)는 대경 링(42) 의 두께보다 상대적으로 작은 두께를 가지도록 절단되어, 대경 링(42)의 절단 원주면과 그 조립 돌기(42a) 사이에 대경 조립홈(42aa)이 형성될 수 있다. (도 5 및 도 6 참조)
소경 링(44)은 원주 방향으로 지그재그 형상으로 절단되어 절단 원주면과 그 조립 돌기(44a) 사이에도 소경 조립홈(44aa)이 형성될 수 있다. (도 5 및 도 6 참조)
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1분할 케이지(40a)와 대칭되게 형성된 제2분할 케이지(40b)가 서로 리벳(50)으로 체결되어 온전한 링 형상의 케이지(40)가 조립된 구조가 일부 절개 상태로 도시되어 있다.
제2분할 케이지(40b)도 대경 링(42)과 소경 링(44), 격벽(46), 절단 격벽(46b), 대경 조립 돌기(42b), 소경 조립 돌기(44b), 대경 조립홈(미도시) 및 소경 조립홈(미도시)을 각각 포함 할 수 있다.
제1분할 케이지(40a)의 대경 조립홈(42aa)에는 제2분할 케이지(40b)의 대경 조립 돌기(42b)가 형합하는 형태로 삽입되고, 제1분할 케이지(40a)의 대경 조립 돌기(42a)는 제2분할 케이지(40b)의 대경 조립홈에 형합하는 형태로 삽입되어, 리벳(50)이 제1분할 케이지(40a)의 대경 조립 돌기(42a)와 제2분할 케이지(40b)의 대경 조립 돌기(42b)를 각각 관통하는 형태로 체결될 수 있다.
이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 대경 링(42)이 서로 형합하여 체결되면 원주 방향으로 지그재그 형상의 형합면(42c)이 형성될 수 있다.
한편 소경 링(44) 쪽에서는, 제1분할 케이지(40a)의 소경 조립홈(44aa)에는 제2분할 케이지(40b)의 소경 조립 돌기(44b)가 형합하는 형태로 삽입되고, 제1분할 케이지(40a)의 소경 조립 돌기(44a)는 제2분할 케이지(40b)의 소경 조립홈에 형합하는 형태로 삽입되어, 리벳(50)이 제2분할 케이지(40b)의 소경 조립 돌기(44b)를 관통하는 형태로 체결될 수 있다.
이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 2개의 소경 링(44)이 서로 형합하여 체결되면 반경 방향으로 지그재그 형상의 형합면(44c)이 형성될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
10: 외륜
20: 내륜
22: 내륜 궤도면
24: 소경 단턱
26: 대경 단턱
30: 테이퍼 롤러
40: 케이지
40a: 제1분할 케이지
40b: 제2분할 케이지
42: 대경 링
44: 소경 링
46: 격벽
48: 포켓
50: 리벳

Claims (12)

  1. 2개로 분할해서 형성되어 서로 체결되는 제1분할 케이지 및 제2분할 케이지를 포함하고;
    상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지는 반경 반향으로 오버랩되어 서로 체결된 것을 특징으로 하는 케이지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지는 리벳으로 서로 체결된 것을 특징으로 하는 케이지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지는 각각,
    대경 링;
    소경 링;
    상기 대경 링과 상기 소경 링을 원주 방향으로 일체로 연결하는 다수개의 격벽;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다수개의 격벽은 원주 방향으로 소정 간격을 두고 이격되게 배치되어, 서로 인접한 2개의 격벽과 상기 대경 링 및 상기 소경 링에 의해 포켓이 형성된 것을 특징으로 하는 케이지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 다수개의 격벽에는 윤활유 보유홈이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 케이지.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지는 원주 방향으로 지그재그 형상으로 형합된 형합면에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 케이지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지는 반경 방향으로 지그재그 형상으로 형합된 형합면에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 케이지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지는 상기 다수개의 격벽 중에 어느 하나의 격벽의 두께를 절반으로 절단한 절단 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지의 각 대경 링은
    그 두께보다 작은 두께를 가지도록 절단되어 형성된 대경 조립 돌기; 및
    상기 절단에 의해 형성된 절단 원주면과 상기 대경 조립 돌기 사이에 형성된 대경 조립홈을 포함하고;
    상기 제1분할 케이지의 대경 조립 돌기는 상기 제2분할 케이지의 대경 조립홈에 삽입되고, 상기 제1분할 케이지의 대경 조립홈에는 상기 제2분할 케이지의 대경 조립 돌기가 삽입되어 서로 형합하는 것을 특징으로 하는 케이지.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1분할 케이지와 상기 제2분할 케이지의 각 소경 링은
    그 두께보다 작은 두께를 가지도록 절단되어 형성된 소경 조립 돌기; 및
    상기 절단에 의해 형성된 절단 원주면과 상기 소경 조립 돌기 사이에 형성된 소경 조립홈을 포함하고;
    상기 제1분할 케이지의 소경 조립 돌기는 상기 제2분할 케이지의 소경 조립홈에 삽입되고, 상기 제1분할 케이지의 소경 조립홈에는 상기 제2분할 케이지의 소경 조립 돌기가 삽입되어 서로 형합하는 것을 특징으로 하는 케이지.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 케이지;
    상기 케이지에 삽입되어 회전 가능하게 지지되는 다수개의 테이퍼 롤러;
    상기 케이지를 중심으로 반경 방향 외측에 배치되는 외륜; 및
    상기 케이지를 중심으로 반경 방향 내측에 배치되는 내륜;
    을 포함하는 테이퍼 롤러 베어링.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 내륜 및 상기 외륜에는 각각 서로 대향하는 내륜 궤도면과 외륜 궤도면이 형성되고;
    상기 내륜의 반경 방향 외주면에서 상기 내륜 궤도면의 일측 단부에는 반경 방향 외측으로 돌출한 소경 단턱이 형성되고, 상기 내륜 궤도면의 타측 단부에는 반경 방향 외측으로 더 돌출한 대경 단턱이 형성된 것을 특징으로 하는 테이퍼 롤러 베어링.
KR1020150178622A 2015-12-14 2015-12-14 케이지 및 이를 이용한 테이퍼 롤러 베어링 Active KR101838705B1 (ko)

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