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KR20230048671A - 크로스 롤러 베어링용 롤러 및 이를 구비한 크로스 롤러 베어링 - Google Patents

크로스 롤러 베어링용 롤러 및 이를 구비한 크로스 롤러 베어링 Download PDF

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KR20230048671A
KR20230048671A KR1020210131398A KR20210131398A KR20230048671A KR 20230048671 A KR20230048671 A KR 20230048671A KR 1020210131398 A KR1020210131398 A KR 1020210131398A KR 20210131398 A KR20210131398 A KR 20210131398A KR 20230048671 A KR20230048671 A KR 20230048671A
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cross
roller bearing
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현준수
김세윤
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(주)원에스티
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Abstract

본 발명은 내경측에 V자형 외륜궤도(111)가 형성된 외륜(110)과, 상기 외륜궤도(111)와 마주하는 V자형 내륜궤도(131)가 외경측에 형성된 내륜(130)과, 상기 내륜궤도(131)와 외륜궤도(111) 사이에서 원주 방향을 따라 직교 배열되어 구비되며; 길이 방향으로 외륜궤도(111)를 향하는 쪽의 단부는 외향 만곡 돌출된 볼록면(151)으로 형성된 크로스 롤러 베어링용 롤러(150) 및 이를 구비한 크로스 롤러 베어링에 관한 것이다.

Description

크로스 롤러 베어링용 롤러 및 이를 구비한 크로스 롤러 베어링{A Roller For Cross-Roller Bearing And A Cross-Roller Bearing Having Therewith}
본 발명은 크로스 롤러 베어링용 롤러 및 이를 구비한 크로스 롤러 베어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토크 값이 감소하며, 베어링의 사용 수명이 연장되는 크로스 롤러 베어링용 롤러 및 이를 구비한 크로스 롤러 베어링에 관한 것이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 크로스 롤러 베어링은 내주면에 원주방향에 따라 형성된 V자 외륜궤도(11-1)를 가지는 외륜(11)과, 외주면에 원주 방향을 따라 형성되어 외륜궤도(11-1)와 마주하는 V자 내륜궤도(13-1)를 가지는 내륜(13)과, 외륜궤도(11-1)와 내륜궤도(13-1) 사이에서 원주 방향을 따라 정렬된 복수의 롤러(15)를 구비하고, 롤러(15) 사이에는 스페이서(17)가 구비된다. 상기 롤러(15)는 대한민국 등록번호 제10-0957033호 등록특허공보 도 5에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 볼록한(크라우닝) 원통 형태를 가진다.
도 1에 도시된 바와 같이, 인접한 롤러(15)는 직교하여 배열된다.
도 2는 크로스롤러를 절단한 단면을 도시한 것으로, 롤러(15)는 길이 방향 단면 형상이 사각형 형태이다. 상기 롤러(15)는 외경면이 V자 외륜궤도(11-1)의 일측과 이와 마주하는 V자 내륜궤도(13-1)의 일측 사이에서 구름 접촉을 하며, 길이 방향 양측 단부는 V자 외륜궤도(11-1)의 타측 및 V자 내륜궤도(13-1)의 타측에 각각 미끄럼 접촉하는 형태로 구비된다.
외륜궤도(11-1)에는 미끄럼 접촉하는 롤러(15)의 길이 방향 단부 가장자리에 의하여 손상이 발생하고 손상에 의하여 미끄럼 접촉 저항이 커져 토크가 증가하며, 손상에 의하여 수명이 단축되는 문제점이 있었다. 롤러(15)의 길이 방향 단부 가장자리에 챔퍼(Chamfer)를 형성하는 경우에도 챔퍼 내측의 롤러(15) 길이 방향 단부 가장자리에 의하여 역시 외륜궤도(11-1)에 손상이 발생하는 것이 방지되지 않는다.
대한민국 등록번호 제10-0957033호 등록특허공보 대한민국 등록번호 제10-1953941호 등록특허공보
본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 롤러의 길이 방향 단부에 의하여 외륜궤도가 손상되는 것을 방지하거나 최소화하며 접촉 면적도 감소하여 토크가 감소하며 베어링의 사용 수명이 연장되는 크로스 롤러 베어링용 롤러 및 이를 구비한 크로스 롤러 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 내경측에 V자형 외륜궤도가 형성된 외륜과, 상기 외륜궤도와 마주하는 V자형 내륜궤도가 외경측에 형성된 내륜과, 상기 내륜궤도와 외륜궤도 사이에서 원주 방향을 따라 직교 배열되어 구비되며; 길이 방향으로 외륜궤도를 향하는 쪽의 단부는 외향 만곡 돌출된 볼록면으로 형성된 것을 특징으로 하는 크로스 롤러 베어링용 롤러을 제공한다.
상기에서, 볼록면이 구면으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기에서, 길이 방향으로 내륜궤도를 향하는 쪽의 단부는 평면으로 형성된 형성된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 내경측에 V자형 외륜궤도가 형성된 외륜과, 상기 외륜궤도와 마주하는 V자형 내륜궤도가 외경측에 형성된 내륜과, 상기 내륜궤도와 외륜궤도 사이에서 원주 방향을 따라 정렬되며 직교 배열되는 복수의 롤러를 포함하며; 상기 롤러는 길이 방향으로 외륜궤도를 향한 쪽의 단부가 외향 만곡 돌출된 볼록면으로 형성된 것을 특징으로 하는 크로스 롤러 베어링을 제공한다.
상기에서, 롤러는 길이 방향으로 내륜궤도를 향한 쪽의 단부는 평면으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기에서, 볼록면은 구면으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기에서, 외륜궤도의 반경 방향 단면은 V자형을 이루는 양측이 직선으로 형성되어, 롤러 볼록면과 외륜궤도 사이에는 간격이 형성되며; 상기 롤러는 볼록면의 중심에서 외륜궤도에 접하고, 상기 간격은 롤러의 중심부에서 반경 방향 외측으로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 크로스 롤러 베어링용 롤러는 길이 방향 단부가 외향 돌출된 볼록면으로 형성되어 길이 방향 단부 가장자리에 의하여 외륜궤도에 손상이 발생하는 것이 방지되며, 손상에 의한 토크 증가가 억제되고, 접촉 면적이 감소하며, 단부의 중심부 외측으로 롤러 단부와 외륜궤도 사이에 공간이 형성되어 윤활이 활성화되며, 베어링이 사용 수명이 연장되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 크로스 롤러 베어링을 도시한 정면도이고,
도 2는 종래의 크로스 롤러 베어링의 일부를 절단한 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따르는 크로스 롤러 베어링의 도 2에 대응하는 부분의 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따르는 크로스 롤러 베어링용 롤러를 도시한 사시도이며,
도 5는 본 발명에 따르는 크로스 롤러 베어링을 외륜을 제외하고 도시한 사시도이다.
본 발명의 설명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 발명의 설명에 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 발명의 설명에 사용되는 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 발명의 설명에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 크로스 롤러 베어링용 롤러 및 이를 구비한 크로스 롤러 베어링에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따르는 크로스 롤러 베어링의 일부를 절단한 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 크로스 롤러 베어링용 롤러를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따르는 크로스 롤러 베어링을 외륜을 제외하고 도시한 사시도이다.
본 발명은 크로스 롤러 베어링(100)에 구비되는 롤러(150) 및 롤러(150)와 외륜궤도(111) 사이에 형성되는 간격(S)에 특징이 있는 것으로, 외륜, 내륜, 스페이서에 대한 도시 및 상세한 설명은 생략한다. 상기 간격(S)은 롤러(150)의 길이 방향 단부 중심부 외측으로 형성된다.
본 발명에 따르는 크로스 롤러 베어링은 외륜(110)과, 내륜(130)과, 복수의 롤러(150)와, 복수의 스페이서(170)를 포함한다. 상기 외륜(110), 내륜(130), 롤러(150)는 강(예, 베어링강)으로 제조된다.
상기 외륜(110)은 내경측에 V자형 외륜궤도(111)가 형성된다.
상기 외륜궤도(111)의 일측과 타측면은 각각 경사진 링 형태로 형성된다. 상기 외륜궤도(111)의 일측과 타측면은 반경 방향 단면이 직선으로 형성된다.
상기 내륜(130)은 상기 외륜궤도(111)와 마주하는 V자형 내륜궤도(131)가 외경측에 형성된다.
본 발명에 따르는 상기 롤러(150)는 상기 내륜궤도(131)와 외륜궤도(111) 사이에서 원주 방향을 따라 정렬되며 서로 직교 배열된다. 상기 롤러(150)는 길이 방향으로 원통 형태로 형성된다.
상기 롤러(150)의 외경면은 서로 마주하는 V자형 외륜궤도(111)의 일측면과 V자형 내륜궤도(131)의 일측면 사이에서 구름 접촉을 한다. 상기 롤러(150)의 길이 방향 양측 단부는 서로 마주하는 V자형 외륜궤도(111)의 타측면과 V자형 내륜궤도(131)의 타측면과 각각 마주한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 크로스 롤러 베어링용 롤러(150)의 V자형 외륜궤도(111)를 향하는 쪽의 길이 방향 단부는 외륜궤도(111)를 향하여 돌출된 볼록한 볼록면(151)으로 형성된다. 상기 볼록면(151)은 그 중심부에서 외륜궤도(111)에 접한다.
상기 롤러(150)의 볼록면(151)은 반경 방향 단면이 직선인 외륜궤도(111)에 접하여, 그 중심부에서 외륜궤도(111)에 접하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 볼록면(151)으로 인하여 롤러(150)와 외륜궤도(111) 사이에 간격(S)이 형성된다. 상기 간격(S)은 롤러(150)의 중심부에서 멀어질수록 증가하는 형태로 형성된다. 따라서 롤러(150)의 길이 방향 단부와 외륜궤도(111) 사이에는 윤활이 활성화될 수 있다.
또한, 상기 간격(S)으로 인하여 롤러(150)의 길이 방향 단부와 외륜궤도(111) 사이의 접촉 면적은 감소하며 미끄럼 접촉에 의한 토크가 감소하며,
상기 롤러(150)의 모서리와 외륜궤도(111)의 접촉이 없어진다. 따라서 롤러(150)에 외륜궤도(111)에 의한 긁힌 흠이 발생하지 않는다. 베어링의 외륜궤도를 손상시킬 가능성이 줄어들어 토크값이 개선되며, 사용 수명을 증가시킨다.
상기 롤러(150)의 내륜궤도(131)를 향하는 쪽의 단부는 평면으로 형성된다. 상기 내륜궤도(131)는 내륜(130)의 외경측에 형성된다. 따라서 상기 내륜궤도(131)는 원주 방향을 따라 볼록한 형태로 된다. 상기 외륜궤도(111)는 외륜(110)의 내경측에 형성되므로, 외륜궤도(111)는 원주 방향을 따라 오목한 형태로 된다.
상기 롤러(150)의 외륜궤도(111)를 향하는 쪽의 단부는 볼록면(151)으로 형성되고, 내륜궤도(131)를 향하는 쪽의 단부는 평면으로 형성되어, 상기 롤러(150)의 길이 방향 일측 볼록면(151)은 원주 방향을 따라 오목한 형태인 외륜궤도(111)에 접하고, 길이 방향 타측 평면은 원주 방향을 따라 볼록한 형태인 내륜궤도(131)에 접하므로 안정된 구름 운동이 가능하게 되고 구름 접촉하는 외경면의 길이 감소가 최소화되어 볼록면(151)으로 인한 하중 부하 능력도 감소도 최소화 된다.
만약 상기 롤러(150)의 길이 방향 양측 단부가 볼록면으로 형성되어 내륜궤도(131)를 향하는 쪽도 볼록면으로 형성되는 경우 원주 방향을 따라 볼록한 형태인 내륜궤도(131)와 접촉은 볼록면끼리의 접촉이 되므로 불안정하게 되는 문제가 발생할 수 있다.
100: 크로스 롤러 베어링
110: 외륜
111: 외륜궤도
130: 내륜
131: 내륜궤도
150: 롤러
151: 롤러 볼록면
153: 원주면
170: 스페이서
S: 간격

Claims (7)

  1. 내경측에 V자형 외륜궤도(111)가 형성된 외륜(110)과, 상기 외륜궤도(111)와 마주하는 V자형 내륜궤도(131)가 외경측에 형성된 내륜(130)과, 상기 내륜궤도(131)와 외륜궤도(111) 사이에서 원주 방향을 따라 직교 배열되어 구비되며;
    길이 방향으로 외륜궤도(111)를 향하는 쪽의 단부는 외향 만곡 돌출된 볼록면(151)으로 형성된 것을 특징으로 하는 크로스 롤러 베어링용 롤러(150).
  2. 제1 항에 있어서, 상기 볼록면(151)은 구면으로 형성된 것을 특징으로 하는 크로스 롤러 베어링용 롤러(150).
  3. 제1 항에 있어서, 상기 길이 방향으로 내륜궤도(131)를 향하는 쪽의 단부는 평면으로 형성된 형성된 것을 특징으로 하는 크로스 롤러 베어링용 롤러(150).
  4. 내경측에 V자형 외륜궤도(111)가 형성된 외륜(110)과, 상기 외륜궤도(111)와 마주하는 V자형 내륜궤도(131)가 외경측에 형성된 내륜(130)과, 상기 내륜궤도(131)와 외륜궤도(111) 사이에서 원주 방향을 따라 정렬되며 직교 배열되는 복수의 롤러(150)를 포함하며;
    상기 롤러(150)는 길이 방향으로 외륜궤도(111)를 향한 쪽의 단부가 외향 만곡 돌출된 볼록면(151)으로 형성된 것을 특징으로 하는 크로스 롤러 베어링(100).
  5. 제4 항에 있어서, 상기 롤러(150)는 길이 방향으로 내륜궤도(131)를 향한 쪽의 단부는 평면으로 형성된 것을 특징으로 하는 크로스 롤러 베어링(100).
  6. 제4 항에 있어서, 상기 볼록면(151)은 구면으로 형성된 것을 특징으로 하는 크로스 롤러 베어링(100).
  7. 제4 항 내지 제6 항 중 한 항에 있어서, 상기 외륜궤도(111)의 반경 방향 단면은 V자형을 이루는 양측이 직선으로 형성되어, 롤러(150) 볼록면(151)과 외륜궤도(111) 사이에는 간격(S)이 형성되며;
    상기 롤러(150)는 볼록면(151)의 중심에서 외륜궤도(111)에 접하고, 상기 간격(S)은 롤러(150)의 중심부에서 반경 방향 외측으로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 크로스 롤러 베어링(100).
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