KR100863723B1 - 앵귤러 볼 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 앵귤러 볼 베어링에 관한 것으로서, 부품의 마모를 방지하며, 내구성을 향상할 수 있는 것을 목적으로 한다.

개시된 본 발명에 따른 앵귤러 볼 베어링은, 내륜(20)과, 상기 내륜의 외주면에 소정 간격으로 배열된 볼(30)을 매개로 설치되는 외륜(40)과, 상기 내륜과 외륜 사이에 설치되어 상기 볼을 소정 간격으로 유지하는 케이지(50)와, 상기 내륜과 외륜의 좌우 양측 개구단에 설치되어 수분 침투와 그리스의 누출을 막기 위한 립실(60)로 이루어진다. 상기 케이지의 일측에는 볼 수용부(51)가 일정 간격으로 형성되며, 타면의 상기 볼 수용부들의 사이에는 그리스 충전부(52)가 요입 형성되고, 상기 내륜의 내주면에는 폭방향의 슬릿(22)이 형성되며, 상기 립실의 단부에는 상기 내륜의 양측 단부에 형성된 립실 설치부의 측면과 바닥면에 각각 밀착되어 그 사이에 밀폐된 공간(S)을 형성하는 제1 및 제2립(63)(64)이 형성된다.

앵귤러, 볼, 베어링, 케이지, 슬릿, 립실

Description

앵귤러 볼 베어링{ANGULAR BALL BEARING}

도 1은 일반적인 앵귤러 볼 베어링의 단면도.

도 2는 종래 기술에 따른 앵귤러 볼 베어링에 적용된 케이지의 사시도.

도 3은 종래 기술에 따른 앵귤러 볼 베어링에 적용된 내륜의 평면도.

도 4는 종래 기술에 따른 앵귤러 볼 베어링에 적용된 립실의 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 앵귤러 볼 베어링에 적용된 케이지의 사시도.

도 6a와 도 6b는 각각 본 발명에 따른 앵귤러 볼 베어링에 적용된 내륜의 정면도와 평면도

도 7은 본 발명에 따른 앵귤러 볼 베어링에 적용된 립실의 일 실시예를 도시한 단면도.

도 8은 본 발명에 따른 앵귤러 볼 베어링에 적용된 립실의 다른 실시예를 나타낸 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 베어링, 20 : 내륜

22 : 슬릿, 30 : 볼

40 : 외륜, 50 : 케이지

52 : 그리스 충전부, 60 : 립실

본 발명은 앵귤러 볼 베어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부품의 마모를 방지하고, 작동 소음을 줄이며, 수명을 연장할 수 있도록 한 앵귤러 볼 베어링에 관한 것이다.

앵귤러 볼 베어링은 레이디얼 하중, 트러스트 하중 및 합성하중을 받칠 수 있고, 부하능력이 크므로 고정밀도나 고속회전용으로 많이 사용되고 있다. 자동차의 휠베어링 유니트용 베어링 등은 복열 앵귤러 볼 베어링으로 되어 있으며, 이러한 베어링은 그 설계상의 특징 및 제작의 경제성을 감안하여 내륜과 볼이 분리되도록 되어 있다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 종래 앵귤러 볼 베어링(10)은, 내륜(20)(20)과, 내륜(20)(20)의 외부에 일렬 또는 복열로 배열된 볼(30)(30)을 매개로 하여 결합되는 외륜(40)과, 내륜(20)(20)과 외륜(40) 사이에 설치되어 볼(30)(30)을 소정 간격으로 유지하는 케이지(cage)(50)(50)와, 양측 개구 단부에 설치되어 수분 침투와 그리스(grease)의 누출을 막는 환형의 립실(lip seal)(60)(60)로 이루어진다.

도 3에서 보이는 바와 같이, 케이지(50)의 일측에는 도면을 기준으로 할 때 복수개의 볼 수용부(51)가 상측이 개구되도록 일정 간격을 두고 형성되며, 그 저면은 평면으로 이루어진다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 립실(60)(60)은 내륜(20)(20)과 외륜(40) 사이 의 양측 개구단에 설치되어 내부에 충전된 그리스가 누출되지 않도록 함과 아울러 수분이 내부에 유입되지 않도록 하는 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 립실(60)의 내경측 단부는 내륜(20)의 외경측 단부에 내륜(20)의 외주면보다 낮은 높이로 요입 형성되는 립실 설치부(21)에 설치되는 것으로, 립실 설치부(21)의 내측면에 밀착되어 그리스누출을 방지하는 제1립(61)과, 제1립(61)의 외측에 형성되어 립실 설치부(21)의 바닥면에 근접 배치되는 수분 침투 차단용 제2립(62)으로 이루어진다.

이와 같은 구조로 이루어진 앵귤러 볼 베어링(10)은 도 2에서 보이는 바와 같이, 예컨대 자동차 공조장치의 압축기 회전축(S)이 관통하는 압축기 노우즈부(N)와 풀리(P) 사이에 설치되어 사용되며, 내륜(20)(20)의 내주면이 노우즈부(N)의 외주면에 접하게 된다. 따라서, 앵귤러 볼 베어링(10)에 의하여 풀리(P)가 회전할 수 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 앵귤러 볼 베어링은 다음과 같은 문제점이 있다.

케이지(50)(50)는 NYLON66+ GLASS FIBER를 약 25%정도 함유하고 있어 상당한 강도와 취성을 가지고 있다. 베어링(10)의 내부 클리어런스와 하중방향의 오프셋에 의하여 볼(30)(30)과 케이지(50)(50)의 접촉각도가 변해야 하는 경우 볼(30)(30)은 자연스럽게 변할 수 있지만, 케이지(50)(50)는 자체 강도에 의하여 거기에 대응하지 못하게 됨에 따라 케이지(50)(50)의 일측면과 볼(30)(30)이 과다하중으로 접촉한다. 따라서, 접촉에 의한 마모분이 발생하고, 이 마모분에 의하여 그리스가 오염되며, 베어링(10)이 조기 플래킹된다.

그리고, 앵귤러 볼 베어링(10)의 설치 상태에서 풀리(P)에 감긴 벨트(미도시)를 통해 과하중이 내륜(20)에 전달될 수 있으며, 이 하중이 내륜(20)과 노우즈부(N)사이의 일부분에 집중되어 내륜(20)과 노우즈부(N)가 서로 미끄러지게 되므로 베어링(10)의 온도가 상승하여 손상될 수 있으며, 베어링(10)의 온도 상승으로 인하여 베어링(10)의 수명이 짧아지는 문제점도 있다.

또한, 베어링(10) 내부의 온도 상승에 의하여 압력이 상승하는 경우 내부 압력과 외부 압력의 차이가 커지게 되며, 이 압력차에 의하여 제1,2립(61)(62)이 외측으로 밀리게 되어 각각의 립(61)(62)이 내륜으로부터 떨어지면서 그 사이에 틈이 생기게 되어 그리스가 외부로 누출되는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 습동부의 마모를 방지하고, 케이지가 베어링의 각도변화에 유연하게 대처할 수 있도록 한 앵귤러 볼 베어링을 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 내륜과 이 내륜이 고정된 압축기 노우즈부에서 슬립이 발생되지 않도록 하려는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 베어링 내부의 온도 상승에 의해 내부 압력이 높아지더라도 내부에 충전된 그리스가 누출되지 않도록 하려는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 앵귤러 볼 베어링은, 외륜과 내륜사이에 케이지를 매개로 하여 다수의 볼이 원주방향으로 배열되고, 상기 외륜과 내륜 사이의 양측 개구단부에 립실이 각각 설치되어 이루어진 앵귤러 볼 베어링에 있어서, 상기 케이지의 일측에는 상기 볼이 안착되는 볼 수용부가 일정 간격을 두고 형성되며, 타측의 상기 볼 수용부들 사이에는 그리스 충전부가 타측을 향해 개구되도록 요입 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 내륜의 내주면에는 안쪽을 향하여 개구된 복수의 슬릿이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 내륜의 외주면 양측 단부에는 내륜의 외주면보다 높이가 낮은 돌출부에 의해 안쪽의 제1요입부 및 바깥쪽의 제2요입부가 형성되며, 상기 립실은, 단부가 제1요입부의 내측면에 밀착되는 제1립과; 상기 돌출부의 외측면에 접하여 외부와 밀폐되는 제1공간을 형성하는 제2립으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제2립은 상기 돌출부의 외측면과 상기 제2요입부의 바닥면에 접하여 제2공간을 형성하는 제1 및 제2보조립으로 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 앵귤러 볼 베어링에 적용된 케이지의 사시도이며, 도 6a와 도 6b는 각각 본 발명에 따른 앵귤러 볼 베어링에 적용된 내륜의 정면도와 평면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 앵귤러 볼 베어링에 적용된 립실의 일 실시예를 도시한 단면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 앵귤러 볼 베어링에 적용된 립실의 다 른 실시예를 나타낸 단면도이다. 도 1 내지 도 4에서 사용된 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여한다.

본 발명에 따른 앵귤러 볼 베어링의 전체적인 구성은 종래와 마찬가지로 도 1에서 보이는 바와 같이, 내륜(20)(20)과, 내륜(20)(20)의 외부에 일렬 이상으로 배열된 볼(30)(30)을 매개로 하여 결합되는 외륜(40)과, 내륜(20)(20)과 외륜(40) 사이에 설치되어 볼(30)(30)을 소정 간격으로 유지하는 케이지(50)(50)와, 내륜(20)(20)과 외륜(40)의 좌우 양측의 개구부에 설치되어 수분 침투와 그리스의 누출을 막는 립실(60)(60)이 각각 설치되어 이루어진다.

도 5에서 보이는 바와 같이, 케이지(50)는 도면을 기준으로 할 때 상측이 개구된 복수개의 볼 수용부(51)가 일정 간격을 두고 요입 형성되고, 타측은 평면으로 이루어지면서 볼 수용부(51)들의 사이에는 하측이 개구된 그리스 충전부(52)가 요입 형성된다. 이 그리스 충전부(52)에 그리스가 충전되어 베어링의 냉각효과가 커지며, 케이지(50)의 중량이 감소됨에 따라 작은 힘에도 이동이 가능하다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 내륜(20)의 내주면에는 내륜(20)의 폭방향을 따라 좌우 및 압축기 노우즈부(N)를 향하는 일면이 개구된 복수개의 슬릿(22)이 도 6b에서처럼 원주방향으로 일정 간격을 두고 형성된다.

도 7에서 보이는 바와 같이, 립실(60)의 내경측에는 그리스 누출 및 수분 유입을 방지하기 위한 제1립(63)과 제2립(64)이 각각 형성된다.

내륜(20)의 외주면 양측 단부에는 립실 설치부(23)가 형성된다. 립실 설치부(23)는 내륜(20)의 외주면보다 높이가 낮은 돌출부(23a)와, 이 돌출부(23a) 에 의해 내외 양측에 형성되는 2개의 요입부(23b)(23c)로 이루어진다.

립실(60)의 제1립(63)은 립실 설치부(23)의 제1요입부(23b)에 배치되면서 단부가 제1요입부(23b)의 내측면에 밀착되고, 제2립(64)은 다시 2개의 제1 및 제2보조 립(64a)(64b)으로 나뉘어져 각기 립(64a)(64b)이 제2요입부(23c)에 배치되면서 돌출부(23a)의 외측면과 제2요입부(23c)의 바닥면에 각각 밀착되어 제1립(63)과 제2립(64)의 제1보조립(64a) 사이와 제2립(64)의 제1 및제2보조립(64a)(64b) 사이에는 밀폐된 공간(S1)(S2)이 각각 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 앵귤러 볼 베어링의 작용은 다음과 같다.

베어링(10)의 습동부의 마모를 방지하기 위하여 베어링 내부에 충전되는 그리스는 볼(30)과 케이지(50)의 사이 및 케이지(50)의 그리스 충전부(52)에 충전된다.

베어링(10)이 예컨대, 압축기 노우즈부(N)에 설치된 상태에서 풀리(P)에 의해 베어링(10)의 전가되는 하중은 슬릿(22)들을 통해 분산되어 내륜(20)의 일부분에 하중이 집중되지 않고 내륜(20)의 모든 부분이 압축기 노우즈부(N)에 밀착된다.

이와 같이 베어링(10)이 설치된 상태에서 외기가 내륜(20)의 슬릿(22)들을 통해 흐르게 되어 내륜(20)이 외기에 의해 냉각된다.

기기의 작동시 볼(30)의 움직임에 따라 케이지(50)가 이동되면서 볼(30)과 케이지(50)간의 마찰력이 유지된다.

한편, 기기의 작동에 의해 베어링(10)의 내부 압력이 상승하게 되면 압력차에 의해 내부에 충전된 그리스가 제1립(63)을 밀고 제1공간(S1)에 유입되려 하는 데, 이때 제1 및 제2립(63)(64)이 그리스의 누출을 막는 방향을 향하기 때문에 제1 제2립(63)(64)의 밀림이 적어 그리스의 누출량이 적다. 제1립(63)을 밀고 제1공간(S1)으로 누출된 그리스는 제1공간(S1)의 내부와 외기와의 압력차가 거의 없고 제1공간(S1)이 제1보조립(64a)에 의해 제2공간(S2)과 차단되어 있으므로 제2공간(S2)으로 누출되지 않는다.

도 8은 본 발명에 따른 앵귤러 볼 베어링에 적용된 립실의 실시예 2를 도시한 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 각 내륜(20)의 외주면 양측 단부에는 돌출부(24a)에 의해 구획 형성된 2개의 요입부(24b)(24c)로 이루어진 립실 설치부(24)가 각각 형성된다. 립실(60)은 내륜(20)과 외륜(미도시)의 양측 개구부에 배치되면서 내경측 단부가 립실 설치부(24)에 설치된다.

립실(60)은 제1립(65)과 제2립(66)으로 이루어진다. 제1립(65)은 수평방향으로 형성되어 돌출부(24a) 안쪽의 제1요입부(24b)에 배치되면서 단부가 제1요입부(24b)의 내측면에 밀착되고, 제2립(66)은 제1립(65)와 동일방향을 향하여 돌출부(24a)의 외측면에 밀착됨으로써 립실(60)의 내부에는 밀폐된 공간(S3)이 형성된다.

본 예의 립실(60)에 의하면, 베어링(10)의 내부 압력이 상승하게 되면 압력차에 의해 내부에 충전된 그리스가 제1립(65)을 밀고 공간(S3)에 유입되려 하는데, 이때 제1립(65)이 그리스의 누출을 막는 방향을 향하기 때문에 제1립(65)의 밀림이 적어 그리스의 누출량이 적다. 제1립(65)을 밀고 공간(S3)으로 누출된 그리스는 공 간(S3)의 내부와 외기와의 압력차가 거의 없기 때문에 외부으로 누출되지 않는다.

따라서, 케이지(50)의 그리스 충전부(52)에 그리스가 충전되어 종래보다 많은 양의 그리스가 충전될 수 있고, 이 충전된 그리스의 누출량이 거의 없기 때문에 윤활 및 냉각효과를 높일 수 있다.

그리고, 케이지(50)의 그리스 충전부(52)가 살빼기에 의해 이루어져 케이지(50)의 중량이 줄어들게 되므로 작은 힘에도 이동이 가능하여 베어링(10) 내부의 공차와 하중방향의 오프셋에 의하여 볼(30)과의 접촉각도가 변하여도 케이지(50)는 볼(30)로부터 가해지는 힘에 의해 유연하게 움직이게 되어 볼(30)과의 마찰저항이 작아진다.

또한, 내륜(20)의 슬릿(22)에 의해 내륜(20)이 압축기 노우즈부(N)나 회전축에 견고하게 고정되고, 이 슬릿(22)을 통해 흐르는 외기에 의해 내륜(20)이 냉각된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 앵귤러 볼 베어링은, 그리스의 충전량이 증가되어 윤활이 더욱 잘 되므로 작동 소음이 줄어들고, 베어링의 냉각효과가 크며, 그리스의 물성 변화가 상대적으로 지연되어 베어링의 수명이 연장된다.

그리고, 볼로부터 작은 힘이 전가되어도 케이지가 볼을 따라 유연하게 움직이게 되어 볼과 케이지간의 마찰저항이 줄어들어 케이지의 편마모를 줄일 수 있다.

또한, 내륜이 압축기 노우즈부나 회전축에 견고하게 고정되어 이들 간의 슬 립이 방지됨에 따라 슬립에 의한 베어링의 온도상승이 방지되고, 슬릿을 통해 외기가 흐르게 되어 베어링의 냉각성능이 향상됨으로써 역시 베어링의 수명이 연장될 수 있다.

아울러, 베어링의 내부에 충전된 그리스가 외부로 누출되지 않으므로 베어링 내부의 높은 청정도를 유지할 수 있고, 수명이 길어지는 등의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 내륜(20)과; 외륜(40)과; 상기 내륜과 외륜의 사이에 적어도 일렬 이상으로 배열되는 볼(30)과; 상기 볼을 지지하는 케이지(50)와; 그리고, 상기 내륜과 외륜 사이의 양측 개구단부에 설치되는 립실(60)을 포함하는 앵귤러 볼 베어링(10)에 있어서,

   상기 케이지의 일측에는 상기 볼이 안착되는 볼 수용부(51)가 일정 간격을 두고 형성되고, 타측의 상기 볼 수용부들 사이에는 그리스 충전부(52)가 타측을 향해 개구되도록 요입 형성되며,

   상기 내륜의 외주면 양측 단부에는 내륜의 외주면보다 높이가 낮은 돌출부(23a)에 의해 안쪽의 제1요입부(23b) 및 바깥쪽의 제2요입부(23c)가 형성되며,

   상기 립실(60)은, 단부가 상기 제1요입부(23b)의 내측면에 밀착되는 제1립(63)과, 상기 돌출부(23a)의 외측면에 접하여 외부와 밀폐되는 제1공간(S1)을 형성하는 제2립(64)을 구비하는 것을 특징으로 하는 앵귤러 볼 베어링.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제2립(64)은 상기 돌출부(23a)의 외측면과 상기 제2요입부(23c)의 바닥면에 접하여 제2공간(S2)을 형성하는 제1 및 제2보조립(64a)(64b)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 앵귤러 볼 베어링.

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