추상적인
본 발명의 목적은 저렴한 비용으로 큰 볼록 표면을 가진 롤러를 포함하는 장수명 테이퍼 롤러 베어링을 제공하는 것이며, 바람직하게는 자동차 변속기 로드의 일부를 지지하기 위한 테이퍼 롤러 베어링으로서 제공하는 것이다. 테이퍼 롤러 베어링의 롤러(3)의 주변 표면은 연삭에 의해 볼록 표면으로 가공된 후, 드럼 연마 또는 배럴 연마에 의해 미세 가공되어 연삭 줄무늬가 남지 않도록 한다.
설명
원추 롤러 베어링 및 테이퍼 롤러의 가공 방법
기술 분야
본 발명은 예를 들어, 상당한 정렬 불량이 발생하는 자동차 변속장치 막대의 일부를 지지하는 데 적합한 원추 롤러 베어링 및 그 원추 롤러를 가공하는 방법에 관한 것이다.
배경기술
도 3은 전형적인 수동 변속기 로드 섹션에 사용되는 테이퍼 롤러 베어링의 예를 보여준다. 베어링은 하우징 4에 의해 고정되고 내부 링 1과 외부 링 2 사이에 배치된 테이퍼 롤러 3을 갖는다. 내부 링 2는 원뿔형 레일 표면 1a를 갖고, 큰 샤프트 링 표면 1b가 대구경 쪽에 제공된다. 외부 링 2는 독립적인 구성 요소가 아니며, 더 정확하게는 베어링의 내부 표면이 외부 링 2를 형성한다. 변속기의 구조적 제약으로 인해 부품에 사용되는 베어링은 더 두꺼운 단면 높이 H로 설계할 수 없다. 그러나 무거운 하중 환경에 배치되기 때문에 높은 하중 용량이 필요하므로 테이퍼 롤러 베어링은 넓은 베어링 폭과 얇고 긴 롤러 3을 갖는다. 예를 들어, 롤러는 롤러의 길이가 롤러 직경의 두 배보다 큰 가느다란 모양을 갖는다.
일반적으로 베어링 제조업체에서 제공하지 않으면 외륜 2의 내부 표면(기어 내부 표면)에는 베어링에 적합한 크라운이 없습니다. 한편, 이 유형의 테이퍼 롤러 베어링의 상당한 오정렬 및 길쭉한 롤러로 인해 이 유형의 테이퍼 롤러 베어링은 약간의 안티 스큐 기능을 제공해야 합니다. 따라서 그림 4(A)에서 명확히 표시된 대로 일반적인 볼록 표면보다 큰 볼록 표면이 롤러 3의 주변 표면에 적용됩니다. 크라운 처리된 테이퍼 롤러 3은 종방향의 중앙에서 방사형으로 확장되는 특정 접촉 영역에서 내륜 1 및 외륜 2의 레일 표면 1a 및 2a에 접합니다. 내륜 1의 내부 표면에 맞물린 축의 편차로 인해 접선 위치 P가 이동할 수 있습니다.
한편, 작동 중, 테이퍼 롤러 베어링의 롤러 3은 내륜 1의 레일 표면 1a 또는 외륜 2의 레일 표면 2a에 의해 구동되고 회전합니다. 롤러 3의 큰 끝면 3a와 내륜 1의 큰 샤프트 링의 표면 1b 사이의 슬라이딩은 롤러 3의 회전에 의해 생성되는 저항을 저항하는 데 사용되는 부분을 형성합니다.
접선 위치 P가 내륜 1의 소직경 쪽에 가까워질수록 큰 샤프트 표면 1b와 저항을 발생시키는 접선 위치 P 사이의 거리가 길어진다. 따라서 도 4(B)에 도시된 바와 같이, 테이퍼 롤러 3은 편차(경사각 θ)가 발생하기 쉽다. 롤러 3이 길어질수록 이러한 경향이 두드러진다.
또한, 도 4(A)의 점 P1 및 P2에서 나타낸 바와 같이, 샤프트 편차로 인해 정렬 불량이 발생하는 경우, 내륜 1 및 외륜 2와 테이퍼 롤러 3의 접촉점은 소직경 측과 대직경 측에서 분리될 수 있다. 이 경우, 구동력은 테이퍼 롤러 3을 기울이는 힘으로 직접 작용한다.
변속기 막대는 구조적으로 기어 부하로 인해 상당한 양의 샤프트 처짐을 가질 수 있습니다. 이는 베어링 내에서 각도 오류를 쉽게 발생시켜 롤러 3의 편차를 초래할 수 있습니다. 롤러 3이 기울어지면 롤러 끝면 3a와 대형 샤프트 링의 표면 1b 사이에 소위 연삭이 발생합니다. 또한 롤러 3의 롤링 접촉 표면과 내부 링 1 및 외부 링 2의 트랙 표면 1a 및 2a 사이에 미끄러짐이 발생하면 벗겨짐, 얼룩짐 및 심지어 분리가 발생합니다. 이는 베어링의 수명에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
기존의 원추 롤러 베어링의 경우, 이러한 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 조치를 취했습니다. (1) 샤프트 링 섹션에 홈을 설정합니다. (2) 롤러에 더 큰 볼록 표면을 적용합니다. (3) 분할형 롤러를 사용합니다(일본 특허 공개 공보 2003-184885 참조). (4) 베어링 링의 트랙 표면 거칠기를 줄이고 윤활유 양을 늘립니다.
그러나 베어링은 종종 무거운 하중 환경에 노출되지만, 더 두꺼운 단면 높이 H(그림 3)를 갖도록 설계할 수 없으므로 너비만 길어집니다. 이러한 환경에서 위에 나열된 조치는 이러한 문제를 해결하기에 충분하지 않습니다.
예를 들어, 롤러에 지정된 크기보다 큰 치수의 볼록한 표면을 갖는 경우 롤러 접촉 표면의 거칠기가 고르지 않아 롤러가 이 표면에서 손상되기 쉽습니다(일본 특허 공개 {{0}} 참조). 또한 롤러의 전체 표면 거칠기를 0.4μm 이하의 불규칙한 10포인트 높이(중심선에서 평균 거칠기 0.08μm 이하)로 줄이면 비용이 상당히 증가합니다. 조립된 롤러도 비슷한 비용 문제가 있습니다.
발명의 요약
자동차에 사용되는 테이퍼 롤러 베어링은 대량 생산으로 인해 일반적으로 슈퍼 가공을 통해 볼록한 표면을 가지고 있습니다. 그러나 슈퍼 가공만으로는 대형 볼록한 표면을 생산하는 것이 어렵습니다. 이러한 이유로 위에서 설명한 대로 큰 볼록한 표면이 필요한 경우 먼저 연삭하여 볼록한 표면을 형성한 다음 볼록한 표면을 슈퍼 가공하는 방법을 고려할 수 있습니다. 그러나 큰 볼록한 전체 표면에 슈퍼 가공을 수행하기 위해 특수 장비가 필요하면 비용이 크게 증가합니다.
한편, 전문장비의 사용을 피하기 위해 전면적인 슈퍼가공이 아닌 부분적인 슈퍼가공을 실시하더라도 슈퍼가공을 실시하지 않은 부분은 궤도 표면에 벗겨짐 손상이 발생하여 베어링 수명이 짧아지는 것은 불가피한 일이다.
본 발명은 자동차의 전달봉 부분을 지지하는데 사용되는 원추 롤러 베어링에 적합하며, 저렴한 비용으로 큰 볼록면 롤러를 갖는 장수명 원추 롤러 베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 원추 롤러를 구비한 원추 롤러 베어링을 제공하며, 각 원추 롤러는 볼록한 표면으로 연삭되고 배럴 연마 또는 배럴 연마에 의해 마무리 연마되어 표면에 연삭 줄무늬가 남지 않도록 구성된다(본 발명의 제1 측면).
롤러 연마 또는 배럴 연마는 특정 방법에 국한되지 않고 어떤 방식으로든 완료될 수 있다. 예를 들어, 드럼 연마는 유체형, 원심형, 진동형 또는 회전형일 수 있다. 또한, MoS2 기반 코팅은 드럼 연마 또는 배럴 연마(본 발명의 두 번째 측면)와 함께 사용될 수 있다.
또한 본 발명은 원추 롤러 베어링의 롤러를 가공하는 방법을 제공하며, 여기서 각 롤러는 연삭에 의해 볼록 가공되고, 드럼 연마 또는 배럴 연마에 의해 정밀 가공되어 표면에 연삭 줄무늬가 남는 것을 방지한다(본 발명의 제3 측면).
본 발명의 처리방법을 구현함에 있어서, MoS2계 코팅을 드럼 연마 또는 배럴 연마와 동시에 적용할 수 있다(본 발명의 네 번째 측면).
본 발명의 원추 롤러 베어링은 자동차의 전달봉 부분을 지지하는 데 적합하며, 다른 용도로도 사용될 수 있다.
초정밀 가공 대신 드럼 연마나 배럴 연마를 사용하여 롤러 표면을 연삭하고 마감처리하면 롤러에 큰 볼록 표면이 형성되어 수명 단축이나 벗겨짐으로 인한 손상 등의 문제가 발생하지 않고 저렴한 비용으로 비뚤어짐 방지 테이퍼 롤러 베어링을 제공할 수 있습니다.
삽화
그림 1은 테이퍼 롤러 가공의 흐름도를 보여줍니다.
그림 2는 원추 롤러 베어링의 박리 시험 결과를 나타낸다.
그림 3은 일반적인 자동차 변속장치 막대 부분을 지지하는 데 사용되는 원추 롤러 베어링의 단면도를 보여줍니다.
도 4A는 볼록한 표면을 갖는 테이퍼 롤러의 측면도이고, 도 4B는 볼록한 표면을 갖는 테이퍼 롤러의 평면도이다.
구체적인 구현 방법
이하에서는 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 첨부된 도면을 참조한다.
도 1은 본 발명의 테이퍼 롤러 베어링에서 롤러를 가공하는 방법을 나타낸다. 먼저, 연삭을 사용하여 테이퍼 롤러의 볼록한 표면을 가공한다. 다음으로, 연삭 줄무늬가 사라질 때까지 볼록 가공으로 테이퍼 롤러 표면에 드럼 연마 또는 배럴 연마를 계속 수행한다.
상기에서 언급한 가공된 롤러를 사용하여 테이퍼 롤러 베어링을 조립하고 베어링의 박리 손상에 대한 테스트를 실시한다. 도 2는 본 발명과 관련된 베어링 C와 동일한 조건 하에서 비교예로서 테스트한 베어링 A를 나타낸다. B, D와 비교한 실험 결과. 베어링 A 내지 D의 각 롤러는 연삭에 의해 형성된 동일한 볼록한 표면을 갖는다.
베어링 A의 볼록한 표면 전체는 롤러의 슈퍼 가공으로 정밀 가공되었습니다. 전체 표면 거칠기는 좋지만 베어링에 고비용 가공이 필요합니다. 베어링 B에서는 롤러의 볼록한 표면 중앙만 슈퍼 가공을 통해 정밀 가공되어 일부 연삭 줄무늬가 남습니다. 베어링 C는 배럴 가공을 통해 정밀 가공된 전체 롤러를 가지고 있으며 슈퍼 가공을 사용하는 것과 비교할 때 전체 표면 거칠기가 높고 연삭 줄무늬가 남지 않습니다. 베어링 D는 볼록한 표면을 제외하고는 가공되지 않은 롤러를 가지고 있습니다. 베어링 C의 거칠기에 비해 거칠기는 작지만 전체 표면에 일부 연삭 줄무늬가 남습니다.
이 실험을 통해 연삭무늬가 있으면 벗겨짐 손상이 생기고, 연삭무늬가 없으면 표면이 거칠어도 벗겨짐 손상이 생기지 않는다는 것을 밝혔습니다.
줄무늬의 끝이 침식과 연삭을 받아 반대 물체, 즉 내륜과 외륜의 궤도면이 분리된다고 가정한다. 이 가설을 뒷받침하기 위해 왜도(Rsk)를 비교했을 때 베어링 C는 드럼 가공으로 돌출부가 평평해졌기 때문에 -2.6인 것으로 나타났다. 즉, 표면이 오목한 상태(연삭 줄무늬의 돌출부가 둥글어짐)이다. 반면 베어링 D는 연삭 외에 다른 가공을 하지 않았기 때문에 -0.3이다. 즉, 돌출부와 함몰부가 거의 같은 높이에 있는 상태(연삭 줄무늬의 돌출부가 날카로워짐)이다.
간단히 말해, 드럼 가공을 통해 연삭으로 인해 생긴 돌출부를 평탄하게 다듬어 정밀 가공을 제공하면, 벗겨짐 손상 등의 문제가 발생하지 않는 볼록한 표면이 큰 롤러를 비롯한 베어링을 저비용으로 생산할 수 있습니다.
또한, 충분한 윤활 없이 테이퍼 롤러 베어링을 사용하는 경우, 몰리브덴 디설파이드(MoS2)로 코팅하여 드럼 연마 또는 배럴 연마와 함께 최종 터치 연마를 수행하여 정렬 불량으로 인한 롤러 마모를 줄일 수 있습니다. 이 코팅 공정은 드럼 연마 또는 배럴 연마와 함께 수행할 수 있기 때문에 추가 처리 단계가 필요 없이 저렴하고 효과적인 방식으로 내마모성 조치를 취할 수 있습니다.
상기 설명은 본 발명의 일 실시예에 대한 것일 뿐이다. 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 청구항에 기재된 기술적 사상과 일치하는 한 다양한 형태로 변형이 가능하다.
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