KR102286932B1 - 예압스프링이 구비된 구름 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르는 예압스프링이 구비된 구름 베어링은 베어링과, 상기 베어링에 결합된 예압스프링를 포함하며; 상기 예압스프링은 산과 골이 반복된 스프링본체와, 상기 스프링본체의 외측에서 외향 연장되며 서로 이격된 복수의 스프링결합돌기를 포함하며; 상기 베어링은 내륜과, 외륜과, 상기 외륜과 내륜 사이에서 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 전동체를 포함하며; 상기 스프링결합돌기 사이로 외륜이 삽입되며, 상기 스프링본체는 외륜의 일측 폭면과 마주하여 구비된 것을 특징으로 하는 예압스프링이 구비된 구름 베어링에 관한 것이다.

Description

예압스프링이 구비된 구름 베어링{A Rolling Bearing equipped with Half-Wave Type Pre-Load Spring}

본 발명은 예압스프링이 구비된 구름 베어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 예압스프링을 베어링의 외륜에 결합시켜 상대 운동에 의한 소음이나 진동을 방지하고, 베어링과 예압스프링의 누적 공차 관리가 용이한 예압스프링이 구비된 구름 베어링에 관한 것이다.

일반적으로, 모터와 같은 각종 회전체의 회전축은 베어링에 지지된다. 이러한 베어링은 모터의 성능과 수명을 좌우하는 중요 부품의 하나로서 진동과 소음을 줄이기 위해 높은 강성이 요구되고, 모터의 동작 중 마모를 방지하기 위하여 베어링에 부하(load)를 가압하는 예압스프링이 개재된다.

도 1은 모터의 베어링 지지부를 도시한 도면으로서, 고정자에 회전 가능하게 삽입된 회전자(도시하지 않음) 중앙부에는 회전축(10)이 끼워지고, 이 회전축(10)의 일 끝단에는 회전자를 원활하게 회전시키기 위해 베어링(12)이 압입 고정되어 있으며, 베어링(12)은 모터하우징(14) 하부에 일체로 형성된 베어링지지부(16) 내에 수납된다.

베어링지지부(16)의 바닥면에는 도 2에서와 같이 섬유(fiber) 재질로 제작된 플레인와셔(18)가 삽입되어 있으며, 베어링지지부(16) 내에 수납된 베어링(12)과 플레인와셔(18) 사이에는 베어링(12)을 예압하기 위한 예압스프링(20)이 개재된다.

예압스프링(20)은 환형으로서 원주 방향으로 3개 내지 4개의 산(20a)과 골(20b)이 반복적으로 형성되어 그 형상이 파형(波形)을 이루고 면 방향에 대해 신축성을 가지며, 파형의 산(20a) 부분은 하부에서 베어링(12)의 외륜에 면 접촉되고, 파형의 골(20b) 부분은 플레인와셔(18)에 면접촉된다.

이와 같이 구성된 종래의 베어링 예압스프링은 회전자에 압입된 회전축(10)의 일 끝단에 베어링(12)을 압입 고정시킨 다음 베어링지지부(16) 내에 플레인와셔(18) 및 예압스프링(20)과 베어링(12)을 순차적으로 삽입한다. 이때, 예압스프링(20)은 파형의 산(20a) 및 골(20b) 부분이 베어링지지부(16) 내에 삽입되는 베어링(12)의 가압력에 의해 각각 베어링(12)의 외륜과 플레인와셔(18)에 눌림으로써 회전축(10)의 중심 방향으로 신축되는 탄력을 보유하고, 이러한 탄력에 상당하는 예압이 베어링(12)에 대해 축 방향으로 작용하므로 회전자의 회전시 발생하는 진동 및 소음을 최소로 줄이는 것이다.

그러나 상기와 같이 베어링지지부 내에 플레인와셔와 베어링을 예압하기 위한 예압스프링을 삽입하여야 하므로 부품 수가 증가됨은 물론 예압스프링과 베어링의 외륜 사이의 누적 공차 관리가 어려우며, 베어링의 외륜에 파형의 산 부분이 직접 접촉함에 따라서 회전자의 회전시 마찰진동 및 소음이 발생되어 베어링의 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.

대한민국 등록번호 제20-0187350호 등록실용신안공보

본 발명은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 베어링과 예압스프링의 공차 관리가 용이하며, 예압스프링을 베어링의 외륜에 결합시켜 상대 운동에 의한 소음이나 진동을 방지하고, 조립 공정에서 부품 조립 시간이 단축되는 예압스프링이 구비된 구름 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르는 예압스프링이 구비된 구름 베어링은 베어링과, 상기 베어링에 결합된 예압스프링를 포함하며;

상기 예압스프링은 산과 골이 반복된 스프링본체와, 상기 스프링본체의 외측에서 외향 연장되며 서로 이격된 복수의 스프링결합돌기를 포함하며;

상기 베어링은 내륜과, 외륜과, 상기 외륜과 내륜 사이에서 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 전동체를 포함하며;

상기 스프링결합돌기 사이로 외륜이 삽입되며, 상기 스프링본체는 외륜의 일측 폭면과 마주하여 구비된 것을 특징으로 하는 예압스프링이 구비된 구름 베어링을 제공한다.

상기에서, 외륜에는 축 방향 일측으로 외경측에 오목하며 원주 방향을 따라 이격된 복수의 외륜결합부가 형성되며, 상기 스프링결합돌기는 외륜결합부에 삽입된 것을 특징으로 한다.

상기에서, 외륜결합부는 외륜의 외경측 폭 방향 일측의 모서리 부분에 오목하게 형성되어, 축 방향을 향하는 제1 면과, 상기 제1 면의 반경 방향 내측에 위치하며 반경 방향 외향하는 제2 면과, 원주 방향 양측에 위치하는 제3 면을 가지며;

상기 스프링결합돌기는 스프링본체로부터 반경 방향 외향 연장된 연장부와, 상기 연장부의 단부에서 외륜을 향하여 절곡된 절곡부로 형성되며;

상기 절곡부가 제3 면 사이로 삽입되어 단부는 제1 면과 마주하며, 상기 제2 면은 절곡부의 반경 방향 내측에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 외륜이 스프링결합돌기 사이로 삽입되면, 상기 절곡부는 제2 면에 접하여 외향 변형되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 외륜은 축 방향 일측으로 외경측에 원주 방향을 따라 연장된 외륜결합부가 형성되며; 상기 외륜결합부는 외륜의 외경면으로부터 반경 방향 내향 연장된 환형의 환형부와, 상기 환형부의 반경 방향 내측에서 축 방향으로 연장된 형태의 원통부를 포함하고;

상기 스프링결합돌기는 스프링본체로부터 반경 방향 외향 연장된 연장부와, 상기 연장부의 단부에서 외륜을 향하여 절곡된 절곡부로 형성되며;

상기 절곡부의 내측으로 원통부가 삽입되고 절곡부의 단부는 환형부와 마주하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 외륜이 스프링결합돌기 사이로 삽입되면, 상기 절곡부는 원통부에 접하여 외향 변형되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 예압스프링이 구비된 구름 베어링은 예압스프링이 외륜에 결합되므로 상대 운동이 억제되어 외륜과 스프링본체 사이에 발생하는 상대 운동에 의한 소음이나 진동이 방지되고, 예압스프링이 장착된 구름 베어링의 폭 변동 제어는 각 부품의 누적 폭 변동에 비해 폭 변동이 작아 높은 정밀도를 가지게 되며, 조립 공정에서 관리해야 하는 부품 수가 감소하므로 시간이 단축되고 관리 효율이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 베어링 예압스프링을 모터의 베어링지지부와 함께 도시한 부분 분리 사시도이며,
도 2는 본 발명에 따르는 예압스프링이 구비된 구름 베어링을 도시한 사시도이고,
도 3은 도 2의 A-A부의 단면을 도시한 반단면도이며,
도 4는 구름 베어링의 외륜을 도시한 사시도이고,
도 5는 구름 베어링의 외륜을 도시한 반단면도이며,
도 6은 도 5에서 구름 베어링의 외륜의 변형 예를 도시한 반단면도이다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 예압스프링이 구비된 구름 베어링에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따르는 예압스프링이 구비된 구름 베어링을 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따르는 예압스프링이 구비된 구름 베어링을 도시한 반단면도이며, 도 4는 구름 베어링의 외륜을 도시한 사시도이고, 도 5는 구름 베어링의 외륜을 도시한 반단면도이며, 도 6은 도 5에서 구름 베어링의 외륜의 변형 예를 도시한 반단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 예압스프링이 구비된 구름 베어링(100)은 베어링(110)과 예압스프링(120)을 포함하여 이루어진다.

상기 베어링(110)은 내륜(111)과, 외륜(113)과, 전동체(115)와, 리테이너(117)를 포함하여 이루어진다.

상기 내륜(111)은 링 형태로 구비된다. 상기 내륜(111)의 외경면에는 오목한 내륜궤도(111-1)가 형성된다.

상기 외륜(113)은 링 형태로 구비된다. 상기 외륜(110)의 내경면에는 오목한 외륜궤도(113-1)가 형성된다. 상기 외륜궤도(113-1)와 내륜궤도(111-1)는 서로 마주하여 형성된다.

상기 전동체(115)는 볼이며, 복수로 구비된다. 상기 전동체(115)는 다양한 형태의 전동체로 구비될 수 있다. 상기 전동체(150)는 상기 외륜궤도(111)와 내륜궤도(131) 사이에서 원주 방향을 따라 정렬되어 구비된다.

상기 리테이너(117)는 상기 외륜(113)과 내륜(111) 사이에 구비된다. 상기 리테이너(117)는 복수의 전동체(115)의 원주 방향 간격을 유지시키도록 작용한다. 상기 리테이너(117) 대신 케이지(도시하지 않음)가 구비될 수도 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 외륜(113)에는 원주 방향을 따라 이격된 복수의 외륜결합부(113-3)가 형성된다. 상기 외륜결합부(113-3)는 3개 이상 형성된다. 상기 외륜결합부(113-3)는 외륜(113)의 축 방향 일측으로 외경측에 오목하게 형성된다. 상기 외륜결합부(113-3)는 외륜(113)의 외경측 폭 방향 일측의 모서리 부분에 오목하게 형성된다.

상기 외륜결합부(113-3)는 축 방향을 향하는 제1 면(113-31)과, 상기 제1 면(113-31)의 반경 방향 내측에 위치하며 반경 방향 외향하는 제2 면(113-33)과, 상기 제1 면(113-31)과 제2 면(113-33)의 원주 방향 양측에 위치하는 제3 면(113-35)으로 이루어진다. 상기 제2 면(113-33)의 축 방향 외측 단부는 만곡지게 형성된다.

상기 예압스프링(120)은 환형이며, 스틸 재질로 구비된다. 상기 예압스프링(120)은 스프링본체(121)와 스프링결합돌기(123)로 이루어진다.

상기 스프링본체(121)는 환형이며, 골(121-1)과 산(121-3)이 교대로 반복 구비된 파형 스프링이다. 상기 골(121-1)은 외륜(113)에 결합시 외륜(113)의 폭면(113-7)과 접하는 부분이며, 상기 산(121-3)은 외륜(113)의 폭면(113-7)으로부터 이격된 부분이다. 상기 골(121-1)은 외륜(113)의 폭면(113-7)과 면 접촉으로 접한다.

상기 스프링결합돌기(123)는 스프링본체(121)의 반경 방향 외측에서 외향 연장되며 원주 방향으로 서로 이격되어 복수로 구비된다. 상기 스프링결합돌기(123)는 상기 외륜결합부(113-3)의 개수와 동일하게 구비된다.

상기 스프링결합돌기(123)는 골(121-1)에 구비된다. 예를 들어, 상기 골(121-1)이 3개 형성된 경우 3개의 골(121-1)에 스프링결합돌기(123)가 구비되며, 골(121-1)이 6개 형성된 경우 스프링결합돌기(123)는 6개의 골(121-1)에 모두 구비될 수 있으며, 한 개의 골(121-1)을 사이에 두고 양측의 골(121-1)에 구비될 수도 있다.

상기 스프링결합돌기(123)는 골(121-1)의 반경 방향 외측에 구비된다. 상기 스프링결합돌기(123)는 골(121-1)에서 반경 방향 외향 연장되며, 단부가 외륜(113)을 향하여 축 방향으로 절곡 형성된다.

상기 스프링결합돌기(123)는 연장부(123-1)와 절곡부(123-3)로 이루어진다. 상기 연장부(123-1)는 스프링본체(121)로부터 반경 방향 외향 연장된다. 상기 절곡부(123-3)는 상기 연장부(123-1)의 단부에서 외륜(113)을 향하여 만곡지게 절곡 형성된다.

상기 예압스프링(120)과 외륜(113)이 결합될 때, 외륜(113)은 복수의 스프링결합돌기(123) 사이로 삽입되며, 상기 스프링본체(121)는 외륜(113)의 일측 폭면(113-7)과 마주하여 구비된다. 상기 외륜(113)의 일측 폭면(113-7)은 스프링본체(121)의 골(121-1)에 접하여 구비된다.

상기 스프링결합돌기(123)의 절곡부(123-3)는 외륜결합부(113-3)에 삽입된다. 상기 절곡부(123-3)가 외륜결합부(113-3)의 제3 면(113-35) 사이로 삽입되어 절곡부(123-3)의 단부는 제1 면(113-31)과 마주하며, 상기 제2 면(113-33)은 절곡부(123-3)의 반경 방향 내측에 위치한다.

상기 외륜(113)이 스프링결합돌기(123) 사이로 삽입되면, 상기 절곡부(123-3)는 팽창되며 제2 면(113-33)에 접하여 외향 변형되어 결합된다. 상기 예압스프링(120)은 절곡부(123-3)가 팽창 변형되며 외륜(113)의 외륜결합부(113-3)에 견고하게 결합됨으로써 외륜(113)과 스프링본체(121) 사이에 발생하는 상대 운동에 의한 소음이나 진동이 방지되는 효과가 있다.

상기 외륜(113)은, 도 6에 도시된 변형 예와 같이, 축 방향 일측에 원주 방향을 따라 연장된 외륜결합부(113-5)가 형성될 수 있다.

상기 외륜결합부(113-5)는 외륜(113)의 외경면으로부터 반경 방향 내향 연장된 환형의 환형부(113-51)와, 상기 환형부(113-51)의 반경 방향 내측에서 축 방향으로 연장된 형태의 원통부(113-53)로 이루어진다. 상기 원통부(113-53)의 축 방향 외측 단부는 만곡 형성된다.

상기 스프링결합돌기(123)는 절곡부(123-3)의 내측으로 원통부(113-53)가 삽입되고 절곡부(123-3)의 단부는 환형부(113-51)와 마주한다. 외륜(113)이 상기 스프링결합돌기(123) 사이로 삽입되면, 상기 절곡부(123-3)는 원통부(113-53)에 접하여 팽창되며 외향 변형되어 예압스프링(120)과 외륜(113)이 견고하게 결합된다. 상기 예압스프링(120)은 외륜(113)에 견고하게 결합됨으로써 외륜(113)과 스프링본체(121) 사이에 발생하는 상대 운동에 의한 소음이나 진동이 방지된다.

본 발명에 따르는 예압스프링이 구비된 구름 베어링(100)은 베어링(110)과 예압스프링(120)이 결합되어 구비되므로 조립 공정에서 관리해야 하는 부품 수가 감소되어 조립 시간이 단축되고 관리 효율이 향상되는 효과가 있다.

100: 예압스프링이 구비된 구름 베어링 110: 베어링
111: 내륜 113: 외륜
113-3: 외륜결합부
120: 예압스프링 121: 스프링본체
123: 스프링결합돌기

Claims (6)

1. 베어링(110)과, 상기 베어링(110)에 결합된 예압스프링(120)을 포함하며;
   상기 예압스프링(120)은 산(121-3)과 골(121-1)이 반복된 스프링본체(121)와, 상기 스프링본체(121)의 외측에서 외향 연장되며 서로 이격된 복수의 스프링결합돌기(123)를 포함하며;
   상기 베어링(110)은 내륜(111)과, 외륜(113)과, 상기 외륜(113)과 내륜(111) 사이에서 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 전동체(115)를 포함하며;
   상기 스프링결합돌기(123) 사이로 외륜(113)이 삽입되며, 상기 스프링본체(121)는 외륜(113)의 일측 폭면(113-7)과 마주하여 구비되며;
   상기 외륜(113)에는 축 방향 일측으로 외경측에 오목하며 원주 방향을 따라 이격된 복수의 외륜결합부(113-3)가 형성되며, 상기 스프링결합돌기(123)는 외륜결합부(113-3)에 삽입되며;
   상기 외륜결합부(113-3)는 외륜(113)의 외경측 폭 방향 일측의 모서리 부분에 오목하게 형성되어, 축 방향을 향하는 제1 면(113-31)과, 상기 제1 면(113-31)의 반경 방향 내측에 위치하며 반경 방향 외향하는 제2 면(113-33)과, 원주 방향 양측에 위치하는 제3 면(113-35)을 가지며;
   상기 스프링결합돌기(123)는 스프링본체(121)로부터 반경 방향 외향 연장된 연장부(123-1)와, 상기 연장부(123-1)의 단부에서 외륜(113)을 향하여 절곡된 절곡부(123-3)로 형성되며, 상기 절곡부(123-3)가 제3 면(113-35) 사이로 삽입되어 단부는 제1 면(113-31)과 마주하며, 상기 제2 면(113-33)은 절곡부(123-3)의 반경 방향 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 예압스프링이 구비된 구름 베어링(100)
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4. 제1 항에 있어서, 외륜(113)이 스프링결합돌기(123) 사이로 삽입되면, 상기 절곡부(123-3)는 제2 면(113-33)에 접하여 외향 변형되는 것을 특징으로 하는 예압스프링이 구비된 구름 베어링(100).
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