KR20160107151A - 롤링 베어링 - Google Patents

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만프레드 크라우스
외르그 베버
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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 내부 링(9)과 외부 링(11)을 구비한 롤링 베어링(1)에 관한 것이다. 상기 내부 링(9)과 외부 링(11) 사이에는 적어도 제1 베어링 열(3)의 다수의 볼 베어링(7)이 상기 제1 베어링 열(3)에 배열되어 있는 내부 링 트랙(171)과 외부 링 트랙(191) 사이에 배열되어 있고, 적어도 제2 베어링 열(5)의 다수의 볼 베어링(7)은 상기 제2 베어링 열(5)에 배열되어 있는 내부 링 트랙(172)과 외부 링 트랙(192) 사이에 배열되어 있다. 본 발명에 따라, 적어도 상기 제1 베어링 열(3)은 내부 링(9) 또는 외부 링(11)이 정지 상태에 있는 경우 다수의 볼 베어링(7)이 제1 베어링 열(3)의 내부 링 트랙(171) 또는 외부 링 트랙(191)에 대해 간격을 유지하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

롤링 베어링{ROLLER BEARING}
본 발명은 내부 링 및 외부 링을 구비한 롤링 베어링에 관한 것이다. 내부 링과 외부 링 사이에는 적어도 제1 베어링 열(row)의 다수의 베어링 볼이 상기 제1 베어링 열에 배열되어 있는 내부 링 트랙과 외부 링 트랙 사이에 배열되어 있고, 적어도 제2 베어링 열의 다수의 볼 베어링은 상기 제2 베어링 열에 배열되어 있는 내부 링 트랙과 외부 링 트랙 사이에 배열되어 있다.
전술한 종류의 롤링 베어링은 이미 선행 기술에 공지되어 사용되고 있다. 상기 롤링 베어링의 두 개의 베어링 열은 서로 반대 방향으로 고정되어 있기 때문에 작동하는 힘이 볼 베어링에 영향을 주지 않더라도 상기 볼 베어링은 예압으로 작동한다. 특히, 그러한 롤링 베어링은 횔 베어링에 사용된다. 상기 롤링 베어링은 O자 형태로 배열된 겹줄 앵귤러 콘택트 볼 베어링이다.
그러한 롤링 베어링 형태의 장점은 두 베어링 열의 사전응력(prestress)으로 인해 휠 베어링(사전응력이 가해지지 않은 베어링 열과 비교할 때)이 틸팅에 대해 매우 강하다는 것이다. 틸팅은 예를 들어 커브 주행시 횡력을 통해 발생한다. 이러한 사전응력으로 인해 높은 틸팅 강성과 안정적인 주행 거동이 달성 된다. 그러나 이러한 사전응력은 사전응력 되지 않은 베어링 열에 비해 롤링 베어링에서 높은 마찰 토크를 발생시킨다. 이것은 높은 구동 토크 및 높은 연료 소비를 야기한다. 또한, 직진 주행시 단지 적은 틸팅만 발생하며, 이러한 틸팅은 일반적으로 보다 적은 틸팅 강성을 요구한다. 마찰 토크의 증가는 두 베어링 열의 사전응력에 원인이 있다. 그러나 이러한 사전응력은 부하 스펙트럼의 대부분을 차지하는 직진 주행시 불필요하다.
본 발명의 목적은 차량의 휠 베어링으로 사용될 경우 사전응력이 없으며, 동시에 커브 주행시 필요한 틸팅 강성을 갖는 마찰이 적은 롤링 베어링을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은 청구항 1항의 특징부를 포함하는 롤링 베어링을 통해 해결된다.
본 발명에 따른 롤링 베어링은 내부 링과 외부 링을 포함한다. 상기 내부 링과 외부 링 사이에는 적어도 제1 베어링 열의 다수의 볼 베어링이 상기 제1 베어링 열에 배열되어 있는 내부 링 트랙과 외부 링 트랙 사이에 배열되어 있고, 적어도 제2 베어링 열의 다수의 볼 베어링은 상기 제2 베어링 열에 배열되어 있는 내부 링 트랙과 외부 링 트랙 사이에 배열되어 있다.
본 발명에 따라, 적어도 제1 베어링 열은 내부 링 또는 외부 링이 정지 상태에 있을 경우 다수의 볼 베어링이 베어링 열의 내부 링 트랙 또는 외부 링 트랙과 간격을 유지하도록 형성되어 있다.
본 발명의 바람직한 첫 번째 실시형태에 따라, 내부 링이 회전하는 경우에 적어도 제1 베어링 열의 내부 링 트랙 또는 외부 링 트랙이 트랙 중심점을 확정하고, 적어도 제2 베어링 열의 내부 링 트랙 또는 외부 링 트랙은 트랙 중심점을 확정하며, 이때 상기 두 트랙 중심점은 롤링 베어링의 회전 축과 일치하며, 내부 링이 정지상태에 있을 경우 적어도 제1 베어링 열의 내부 링 트랙 또는 외부 링 트랙은 적어도 제1 베어링 열의 트랙 중심점에 대해 방사상 방향으로 이동되어 있는 트랙 중심점을 확정한다.
또 다른 실시형태에 따라, 적어도 제1 베어링 열의 내부 링 및 외부 링은 베어링 간극, 헐거운 끼워 맞춤 또는 이와 유사한 것이 간격을 결정하도록, 즉 방사상 방향 간극이 형성되도록 서로 마주보고 배열되어 있다.
상기 방사상 방향 간극이 형성되는 대신, 선택적인 실시형태에 따라 적어도 제1 베어링 열의 고정된 외부 링의 외부 링 트랙이 타원형으로 형성되도록 제공될 수 있기 때문에 마찬가지로 전술한 간격이 결정된다. 이로 인해 전술한 실시형태와 동일한 효과가 달성될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 롤링 베어링의 적어도 제1 베어링 열은 단열 또는 다열 래이디얼 볼 베어링일 수 있으며, 예컨대 4-포인트 볼 베어링, 3-포인트 볼 베어링 또는 앵귤러 콘택트 볼 베어링이 있다. 마찬가지로, 제1 베어링 열은 단열 또는 다열 래이디얼 롤러 베어링일 수 있으며, 예컨대 실린더 롤러 베어링, 니들 롤러 베어링, 구면 롤러 베어링 또는 진자 롤러 베어링이 있다.
본 발명에 따른 롤링 베어링의 또 다른 바람직한 실시형태에서, 적어도 제2 베어링 열은 축 방향으로 사전응력이 가해져 있다. 이로써, 본 발명에 따른 롤링 베어링이 휠 베어링으로 사용될 경우, 적어도 제1 베어링(이때, 전혀 사전응력이 가해지지 않았거나 또는 단지 약간의 사전응력이 가해진 상태) 열은 주로 차량 중량으로부터 발생하는 하중을 흡수하고, 적어도 제2 베어링 열은 주로 커브 주행시 측면 하중으로부터 발생하는 틸팅 토크를 흡수한다. 바람직하게는, 적어도 제2 베어링 열이 직진 주행시 하중을 흡수하는 것이 아니라, 커브 주행시 측면 하중 및 측면 하중으로부터 발생한 틸팅 토크를 흡수하는 것이다. 물론, 본 발명의 롤링 베어링의 구성에 따라, 측면 하중 및 틸팅 토크가 적어도 제1 베어링 열 또는 제1 베어링 열과 제2 베어링 열의 결합을 통해 흡수되는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 롤링 베어링의 또 다른 바람직한 실시형태에서, 적어도 제2 베어링 열의 다수의 볼 베어링 가운데 적어도 하나의 볼 베어링이 과대크기(oversize)를 갖기 때문에 적어도 제2 베어링 열이 사전응력이 가해져 있다. 또한, 과대크기를 갖는 볼 베어링이 제공되므로 적어도 제2 베어링 열의 이러한 사전응력은 슬립 손상을 억제하고, 커브 주행이 시작될 때 강력한 마찰 증가를 억제한다.
본 발명에 따른 롤링 베어링의 적어도 제2 베어링 열은 4-포인트 베어링, 겹줄 앵귤러 콘택트 볼 베어링, 단열 또는 다열 래이디얼 볼 베어링, 롤러 베어링, 구면 롤러 베어링 또는 진자 롤러 베어링 또는 롤러 베어링과 래이디얼 볼 베어링의 결합일 수 있다.
또 다른 실시형태에 따라, 적어도 제2 베어링 열의 볼 베어링 지름이 적어도 제1 베어링 열의 볼 베어링 지름보다 작은 것도 고려해 볼 수 있다. 회전하는 롤링 베어링의 경우 제1 베어링 열은 베어링 중심점을 확정하고, 제2 베어링 열도 마찬가지로 베어링 중심점을 확정하며, 상기 두 중심점은 롤링 베어링의 회전 축과 일치한다.
본 발명의 실시형태와 장점은 도면을 통해 아래와 같이 상세하게 설명된다. 도면의 치수는 실제 치수와 항상 대응하지 않으며, 그 이유는 몇몇 형태는 단순화되어 있고, 다른 형태는 개관을 용이하게 하기 위해 다른 구성 요소와 비교하여 확대하여 도시되었기 때문이다.
도 1은 제1 및 제2 베어링 열을 구비한 본 발명에 따른 롤링 베어링을 개략적으로 단면도로 도시하고 있고;
도 2는 본 발명에 따른 롤링 베어링의 제1 또는 제2 베어링 열의 또 다른 실시형태를 개략적으로 단면도로 도시하고 있고;
도 3은 본 발명에 따른 롤링 베어링의 제1 베어링 열의 또 다른 실시형태를 개략적으로 단면도로 도시하고 있고;
도 4는 본 발명에 따른 롤링 베어링의 제1 베어링 열의 또 다른 실시형태를 개략적으로 단면도로 도시하고 있고;
도 5는 본 발명에 따른 롤링 베어링의 제2 베어링 열의 또 다른 실시형태를 개략적으로 단면도로 도시하고 있고;
도 6은 본 발명에 따른 롤링 베어링의 제2 베어링 열의 또 다른 실시형태를 개략적으로 단면도로 도시하고 있고;
도 7은 본 발명에 따른 롤링 베어링의 제2 베어링 열의 또 다른 실시형태를 개략적으로 단면도로 도시하고 있고;
도 8은 본 발명에 따른 롤링 베어링의 제2 베어링 열의 또 다른 실시형태를 개략적으로 단면도로 도시하고 있고;
도 9는 본 발명에 따른 롤링 베어링의 제1 또는 제2 베어링 열의 또 다른 실시형태를 개략적으로 단면도로 도시하고 있고;
도 10은 제1 및 제2 베어링 열을 구비한 본 발명에 따른 롤링 베어링을 또 다른 단면도를 통해 개략적으로 도시하고 있으며, 이러한 롤링 베어링에서 두 개의 베어링 열이 서로 겹쳐서 배열되어 있다.
동일하거나 또는 동일하게 작용하는 본 발명의 구성 요소를 위해 동일한 도면부호가 사용된다. 또한, 개관을 용이하게 하기 위해 단지 도면부호만 개별 도면에 기재하며, 상기 도면부호는 개별 도면을 설명하기 위해 필요한 것이다. 도시된 실시형태는 본 발명에 따른 롤링 베어링이 어떻게 형성될 수 있는지를 하나의 예로서 설명하고 있으며, 이로써 본 발명이 최종적인 것은 아니다.
도 1은 내부 링(9) 및 외부 링(11)을 구비한 본 발명에 따른 롤링 베어링(1)을 개략적으로 단면도로 도시하고 있으며, 상기 내부 링(9)과 외부 링(11) 사이에는 제1 베어링 열(3)의 다수의 볼 베어링(7)이 상기 제1 베어링 열(3) 사이에 배열된 내부 링 트랙(171)과 외부 링 트랙(191) 사이에 배열되어 있으며, 제2 베어링 열(5)의 다수의 볼 베어링(7)은 상기 제2 베어링 열(5)에 배열된 내부 링 트랙(172)과 외부 링 트랙(192) 사이에 배열되어 있다. 본 발명에 따라, 상기 제1 베어링 열(3)은, 내부 링(9)과 외부 링(11)이 정지 상태에 있을 경우 다수의 볼 베어링(7)이 상기 제1 베어링 열(3)의 내부 링 트랙(171) 또는 외부 링 트랙(191)과 간격(21)을 유지하도록 형성되어 있다.
전술한 것은 내부 링(9)이 회전하는 상태에 있을 경우, 상기 제1 베어링 열(3)의 내부 링 트랙(171) 또는 외부 링 트랙(191)이 트랙 중심점(M2)을 확정하고, 상기 제2 베어링 열(5)의 내부 링 트랙(172) 또는 외부 링 트랙(192)이 트랙 중심점(M1)을 확정하며, 이때 상기 두 개의 트랙 중심점은 롤링 베어링(1)의 회전 축(A)과 일치하고, 내부 링(9)이 정지 상태에 있을 경우, 상기 제1 베어링 열(3)의 내부 링 트랙(171) 또는 외부 링 트랙(191)은 제2 베어링 열(5)의 트랙 중심점(M1)에 대해 방사상 방향으로 이동된 트랙 중심점(M3)을 확정하도록 한다. 이것은 바람직하게는 베어링 간극, 헐거운 끼워 맞춤 또는 이와 유사한 것이 간격을 결정하도록 상기 제1 베어링 열(3)의 내부 링(9) 및 외부 링(11)이 서로 마주보고 배열됨으로써 달성된다.
마찬가지로, 전술한 실시형태 대신에 간격(21)이 결정되도록 상기 제1 베어링 열의 고정된 외부 링(11)의 외부 링 트랙(191)이 타원형으로 형성됨으로써 동일한 효과가 달성되는 것도 고려해 볼 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 실시형태는 상기 제2 베어링 열(5)의 다수의 볼 베어링(7) 가운데 적어도 하나의 볼 베어링이 도시되어 있지 않은 과대크기를 갖기 때문에 제2 베어링 열(5)이 사전응력이 가해진 상태를 도시하고 있다. 여기서 상기 제2 베어링 열(5)은 단열 4-포인트 베어링(15)이며, 또 다른 실시형태에는 상기 제2 베어링 열(5)의 다른 베어링(15)이 제공될 수도 있다. 이러한 실시형태에서 상기 제1 베어링 열(3)은 마찬가지로 단열 래이디얼 볼 베어링(13)이다. 또한, 상기 제1 베어링 열(3)이 다열 래이디얼 볼 베어링 또는 단열 또는 다열 래이디얼 롤러 베어링(13)인 것도 고려해 볼 수 있다. 전술한 설명에 따라 상기 제1 베어링 열(3)이 전혀 사전응력이 가해져 있지 않거나, 또는 단지 약간의 사전응력만 가해져 있기 때문에 본 발명에 따른 롤링 베어링(1)은 차량에서 래이디얼 베어링으로서 사용될 때 주로 차량 중량으로부터 발생한 하중을 흡수할 수 있다. 상기 제2 베어링 열(5)은 주로 커브 주행시 측면 하중으로부터 발생한 틸팅 토크를 흡수한다. 특히, 제2 베어링 열(5)의 사전응력은 슬립 손상을 억제하고, 커브 주행이 시작될 때 강력한 마찰 증가를 억제한다.
전술한 것처럼, 본 발명에 따른 롤링 베어링(1)은 제2 베어링 열(5)의 볼 베어링 지름(D2)이 적어도 제1 베어링 열(3)의 볼 베어링 지름(D1)보다 작게 형성될 수도 있다. 내부 링(9)이 회전하는 상태에 있을 경우, 상기 제1 베어링 열(3)은 트랙 중심점(M2)을 확정하고, 마찬가지로 제2 베어링 열(5)은 트랙 중심점(M1)을 확정하며, 상기 두 트랙 중심점은 롤링 베어링(1)의 회전 축(A)과 일치한다.
도 2는 본 발명에 따른 롤링 베어링(1)의 제1 또는 제2 베어링 열(3, 5)의 또 다른 실시형태를 개략적으로 단면도로 도시하고 있다. 여기서, 제1 또는 제2 베어링 열(3, 5)은 단열 4-포인트 베어링(13, 15)이다. 실시형태에서 제2 베어링 열(5)로써 단열 4-포인트 베어링(15)은 사전응력이 가해져 있다. 예를 들어, 제2 베어링 열(5)의 다수의 볼 베어링(7) 가운데 적어도 하나의 볼 베어링은 도시되어 있지 않은 과대크기를 갖는다.
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 롤링 베어링(1)의 제1 베어링 열(3)에 대한 또 다른 실시형태를 개략적으로 단면도로 도시하고 있다. 도 3에 따른 실시형태에서 상기 제1 베어링 열(3)은 단열 3-포인트 볼 베어링(13)이다. 도 4에 따른 실시형태에서 상기 제1 베어링 열(3)은 단열 앵귤러 콘택트 볼 베어링(13)이다.
도 5 내지 8은 본 발명에 따른 롤링 베어링(1)의 제2 베어링 열(5)의 또 다른 실시형태를 개략적으로 단면도로 도시하고 있다. 도 5에 따른 실시형태에서 상기 제2 베어링 열(5)은 사전응력이 가해진 겹줄 앵귤러 콘택트 볼 베어링(15)이다. 도 6에 따른 실시형태에서 상기 제2 베어링 열(5)은 사전응력이 가해진 단열 래이디얼 볼 베어링(15)이다. 또한, 도 7의 실시형태에 도시되어 있는 것처럼 상기 제2 베어링 열(5)은 예를 들어 사전응력이 가해진 단열 래이디얼 롤러 베어링(15)이다. 도 8에 따른 실시형태에서 상기 제2 베어링 열(5)은 사전응력이 가해진 상태로 결합한 래이디얼 롤러 볼 베어링(15)이다.
도 9는 본 발명에 따른 롤링 베어링(1)의 제1 또는 제2 베어링 열(3, 5)의 또 다른 실시형태를 개략적으로 단면도로 도시하고 있다. 여기서 상기 제1 또는 제2 베어링 열(3, 5)은 단열 구면 롤러 베어링(13, 15)이며, 실시형태에서 제2 베어링 열(5)로서 단열 구면 롤러 베어링(15)은 사전응력이 가해져 있다.
도 10은 제1 및 제2 베어링 열(3, 5)을 구비한 본 발명에 따른 롤링 베어링(1)을 개략적으로 또 다른 단면도로 도시하고 있으며, 상기 롤링 베어링의 이러한 실시형태에서 두 개의 베어링 열(3, 5)은 서로 겹쳐서 배열되어 있다. 여기에 도시된 모든 도면부호 및 효과는 이미 도 1을 위해 설명되었기 때문에 여기서 새로운 설명은 생략된다.
1 롤링 베어링
3 제1 베어링 열
5 제2 베어링 열
7 볼 베어링
9 내부 링
11 외부 링
13 제1 베어링 열의 베어링
15 제2 베어링 열의 베어링
171 제1 베어링 열의 내부 링 트랙
172 제2 베어링 열의 내부 링 트랙
191 제1 베어링 열의 외부 링 트랙
192 제2 베어링 열의 외부 링 트랙
21 간격
A 회전 축
D1 제1 베어링 열의 볼 베어링 지름
D2 제2 베어링 열의 볼 베어링 지름
M1 제2 베어링 열의 회전 및 고정 베어링 링에 있는 내부 링 트랙 또는 외부 링 트랙의 트랙 중심점
M2 제1 베어링 열의 회전 하는 내부 링에 있는 내부 링 트랙 또는 외부 링 트랙의 트랙 중심점
M3 제1 베어링 열의 고정된 내부 링에 있는 내부 링 트랙 또는 외부 링 트랙의 트랙 중심점

Claims (10)

  1. 내부 링(9)과 외부 링(11)을 구비하며, 상기 내부 링(9)과 외부 링(11) 사이에는 적어도 제1 베어링 열(3)의 다수의 볼 베어링(7)이 상기 제1 베어링 열(3)에 배열되어 있는 내부 링 트랙(171)과 외부 링 트랙(191) 사이에 배열되어 있고, 적어도 제2 베어링 열(5)의 다수의 볼 베어링(7)은 상기 제2 베어링 열(5)에 배열되어 있는 내부 링 트랙(172)과 외부 링 트랙(192) 사이에 배열되어 있는 롤링 베어링(1)에 있어서,
    적어도 제1 베어링 열(3)은, 내부 링(9) 또는 외부 링(11)이 정지 상태에 있을 경우 다수의 볼 베어링(7)이 제1 베어링 열(3)의 내부 링 트랙(171) 또는 외부 링 트랙(191)에 대해 간격을 유지하도록, 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링(1).
  2. 제1항에 있어서,
    내부 링(9)이 회전 상태에 있을 경우 적어도 제1 베어링 열(3)의 내부 링 트랙(171) 또는 외부 링 트랙(191)은 트랙 중심점(M2)을 확정하고, 적어도 제2 베어링 열(5)의 내부 링 트랙(172) 또는 외부 링 트랙(192)은 트랙 중심점(M1)을 확정하며, 이때 상기 두 개의 트랙 중심점은 롤링 베어링(1)의 회전 축(A)과 일치하며,
    내부 링(9)이 정지 상태에 있을 경우 적어도 제1 베어링 열(3)의 내부 링 트랙(171) 또는 외부 링 트랙(191)은 적어도 제2 베어링 열(5)의 트랙 중심점(M1)에 대해 방사상 방향으로 이동되어 있는 트랙 중심점(M3)을 확정하는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 제1 베어링 열(3)의 내부 링(9) 및 외부 링(11)은 베어링 간극, 헐거운 끼워 맞춤 또는 이와 유사한 것이 간격(21)을 결정하도록 서로 마주보고 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링(1).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    간격(21)이 결정되도록 상기 제1 베어링 열(3)의 고정된 외부 링(11)의 외부 링 트랙(191)은 타원형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 상기 제1 베어링 열(3)은 단열 또는 겹줄 래이디얼 볼 베어링 또는 단열 또는 다열 래이디얼 롤러 베어링(13)인 것을 특징으로 하는 롤링 베어링(1).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단열 또는 다열 래이디얼 볼 베어링은 4-포인트 볼 베어링, 3-포인트 볼 베어링 또는 앵귤러 콘택트 볼 베어링(13)이거나, 또는 단열 또는 다열 래이디얼 롤러 베어링은 실린더 롤러 베어링, 니들 롤러 베어링, 구면 롤러 베어링 또는 진자 롤러 베어링(13)인 것을 특징으로 하는 롤링 베어링(1).
  7. 제1항에 있어서,
    적어도 제2 베어링 열(5)은 축 방향으로 사전응력이 가해져 있는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링(1).
  8. 제7항에 있어서,
    적어도 제2 베어링 열(5)의 다수의 볼 베어링(7) 가운데 적어도 하나의 볼 베어링은 과대크기를 갖기 때문에 적어도 제2 베어링 열(5)이 사전응력이 가해져 있는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링(1).
  9. 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 제2 베어링 열(5)은 4-포인트 베어링, 겹줄 앵귤러 콘택트 볼 베어링, 단열 또는 다열 래이디얼 볼 베어링, 구면 롤러 베어링 또는 진자 롤러 베어링 또는 롤러 볼 베어링과 래이디얼 볼 베어링(15)의 결합인 것을 특징으로 하는 롤링 베어링(1).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 제2 베어링 열(5)의 볼 베어링 지름(D2)은 적어도 제1 베어링 열(3)의 볼 베어링 지름(D1)보다 작은 것을 특징으로 하는 롤링 베어링(1).
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