KR101920502B1 - 베어링 홀더 및 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

기어박스의 케이싱과 같은 지지 구조에 베어링을 고정하기 위한 베어링 홀더는 단일 플레이트형 본체를 이용한다. 본체는 관통 홀, 본체의 제1 측면에서 연장하며 상기 홀을 통과하여 상기 베어링의 축운동을 제한하는 제1 축 단차를 한정하는 복수개의 후크, 및 상기 본체의 제2 측면으로부터 연장하며, 제2 축방향으로 상기 홀을 통과하는 상기 베어링의 축운동을 제한하는 제2 축 단차를 한정하기 위하여 용이하게 변형되도록 배치되는 복수개의 돌출부를 갖는다. 상기 홀의 에지로부터 내부로 연장하는 센터링 립은 상기 베어링이 측방향 위치를 고정하도록 제공될 수 있다.

Description

베어링 홀더 및 액츄에이터{BEARING HOLDER AND ACTUATOR}

본 발명은 베어링을 홀딩하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 베어링의 축 위치를 고정할 수 있는 베어링 홀더에 관한 것이다.

종래에, 베어링 고정 또는 베어링 홀더는 복수개의 부품의 조합 또는 특수 고정 소자를 포함한다. 구성의 각 부품은 복잡성을 증가시키고 제품 가격을 상승시키며, 각 구성 단계는 조립의 기간을 증가시키고, 따라서 제조 비용을 상승시킨다.

베어링을 하우징 또는 구조적 부품에 고정시키는 한가지 저비용 방법은 베어링을 위한 하우징을 구축하는 후크들을 형성하는 단계를 포함한다. 이는 양측으로부터 베어링을 둘러싸는 2개의 플레이트들을 스탬핑함에 의해 제조될 수 있다. 플레이트 상의 후크들은 두 플레이트들에 의해 제조되는 완전한 하우징의 절반을 형성한다. 베이링이 하나의 플레이트의 하우징 부분에 놓이는 경우, 측방 방향으로는 고정되나, 축 방향으로 움직일 수 있어서, 결국 하우징으로부터 이탈하게 된다. 축운동을 방지하기 위하여, 하우징은 두개의 플레이트들을 함께 조립함에 의해 폐쇄된다. 두 플레이트들의 사용은 베어링 홀더의 비용을 증가시킨다.

그러므로, 저 비용 베어링 홀더에 대한 소망이 존재한다.

본 발명에서 이는 그 내부에 베어링을 고정시키도록 베어링이 맞춰진 이후에 변형되는 단일 플레이트 또는 패널을 이용함에 의해 달성된다.

따라서, 일 측면에서, 본 발명은 베어링을 고정하기 위한 베어링 홀더로서: 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 플레이트형 본체(패널); 및 상기 본체를 관통하고, 축 방향 및 방사 방향을 한정하며 상기 베어링을 받아들이기 위한 보이드를 한정하는 홀; 상기 본체의 상기 제1 측면으로부터 연장하고, 상기 보이드를 통과하는 상기 베어링의 제1 축 방향에서의 축방향 운동을 제한하는 제1 축 단차를 한정하는 복수개의 후크들, 및 상기 본체의 상기 제2 측면으로부터 연장하고, 상기 보이드를 통과하는 상기 베어링의 제2 축방향에서의 축방향 운동을 제한하는 제2 축 단차를 한정하도록 방사상으로 변형되는 복수개의 돌출부들을 포함한다.

바람직하게는, 복수개의 센터링 립들이 상기 베어링의 정확한 방사상 위치 지정을 위해 상기 베어링의 측방측에 대해 지탱(bear)하도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 센터링 립들은 상기 홀의 에지로부터 방사상 내부로 연장한다.

바람직하게는, 상기 돌출부들는 U-자형 돌출부들이고, 상기 U의 베이스는 방사상 변형된 이후에 상기 베어링의 축방향 단부면에 대해 지탱하도록 배치된다.

바람직하게는, 각각의 U-자형 돌출부의 베이스는 실질적으로 방사상 내부로 연장하는 핑거로 형성되고, 핑거들은 상기 돌출부들이 변형되기 전에 상기 베어링을 수용하도록 배치되고, 상기 돌출부들이 변형된 이후에는 상기 제1 축 단차에 대해 상기 베어링을 가압하도록 상기 베어링의 축 단부에 대해 가압하도록 배치된다.

바람직하게는, 상기 후크는 실질적으로 축 방향으로 연장하는 제1 부분과 실질적으로 방사상 내부 방향으로 연장하는 제2 부분을 갖는다.

바람직하게는, 상기 후크의 상기 제1 부분은 상기 베어링과 접촉하지 않는, 베어링 홀더.

바람직하게는, 상기 베어링은 제1 축 단차와 제2 축 단차 사이에 어떠한 이동(공차(clearance)) 없이 보이드(void) 내에 유지된다.

바람직하게는, 상기 본체는 기어박스의 케이싱의 일부 또는 베어링 지지 플레이트의 일부이다.

제2 측면에 따르면, 본 발명은 또한 액츄에이터를 제공하며, 상기 액츄에이터는: 출력 샤프트, 전기 모터, 상기 전기 모터를 상기 출력 샤프트에 연결시키는 기어 트레인, 상기 기어 트레인을 수용하고 상기 모터와 상기 출력 샤프트를 지지하는 케이싱을 포함하며, 상기 출력 샤프트는 상기에서 한정한 베어링 홀더에 의해 상기 기어박스 케이싱에 고정된 베어링내에 저널(journalled)된다.

이러한 저가의 베어링 홀더는 개별 부품의 수를 줄이고 비용을 낮추면서도 기어 박스의 조립 공정을 단순화하기 위하여 기어박스에 이용될 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면의 그림들을 참조로 단지 예로서 설명된다. 도면에서, 하나 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조, 소자 또는 부품들이 이들이 나타나는 전체 도면에서 일반적으로 동일한 참조 번호로 표지된다. 부품의 체적 및 도면에 도시된 특질은 일반적으로 편의상 및 존재를 명확하게 하기 위해 선택된 것으로, 반드시 스케일에 맞춰 도시된 것은 아니다. 도면은 아래와 같이 리스트된다.
도 1은 본 발명에 따른 베어링 홀더를 포함하는 액츄에이터의 도면.
도 2는 베어링을 피팅하기 이전의 도 1의 베어링 홀더의 도면.
도 3은 베어링을 피팅한 이후지만 베어링을 고정하기 이전의 도 2의 베어링 홀더의 도면.
도 4는 도 3의 조립의 단면도.
도 5는 베어링이 베어링 홀더에 고정된 이후에 베어링 조립체의 평면도.
도 6은 도 5의 조립의 단면도.

도 1은 출력 샤프트(12) 및 전기 모터(14)를 가지며, 기어박스 케이싱(16)내에 수용된 기어 트레인을 통해 출력 샤프트를 구동하는 액츄에이터(10)를 도시한다. 출력 샤프트(12)은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 베어링 홀더(30)에 의해 케이싱(16)의 패널(20)과 같은 플레이트형 본체에 고정된 베어링(18)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 베어링의 위치는, 출력 샤프트의 위치가 고정되고 확정적이도록, 동작(play) 또는 이동 없이 정확하게 위치되어야 한다. 일반적으로, 그러한 액츄에이터를 이용하는 경우, 액츄에이터에 의해 구동되는 아이템은 조립 동안 출력 샤프트 또는 베어링과 나란하게 되고, 베어링 홀더내의 베어링의 어떠한 이동도 베어링의 위치를 변경하도록 하여, 액츄에이터의 동작에 악영향을 준다. 도시된 것처럼, 케이싱(16)은 액츄에이터를 장착면에 고정하기 위한 마운팅 러그(22)를 갖는다. 케이싱(16)은 베이스 및 커버를 갖는 2 부분 케이싱이다. 베이스는 금속 시트로 형성되고, 기어 트레인 및 장착면에 맞도록 형상화 또는 형성된다. 패널(20)은 베이스(도시된 것처럼) 또는 커버의 일부분일 수 있다.

베어링 홀더의 형상이 도 2 내지 도 6에 도시된다. 베어링 홀더(30)는 패널(20)을 펀칭 및 스탬핑함에 의해, 바람직하게는 시트 금속 케이싱(16)의 일부를 형성한다. 그러므로, 베어링 홀더(30)는 금속 재료의 단일 시트 또는 플레이트로 제조된다. 홀(32)이 베어링(18)을 수용하기 위하여 시트로 형성된다. 도시된 베어링은 일반적으로는 볼 베어링이지만, 슬리브형 블러싱, 롤러 베어링 등을 포함하는 다른 유형의 베어링도 베어링 홀더와 이용될 수 있다.

복수개의 후크(34)는 홀(32)의 인접 에지로부터 패널의 일 측면, 도시된 것처럼 바닥측으로 연장한다. 후크는 바닥 후크로 칭하며, 제1 부분의 예로서의 축 연장부(36) 및 제2 부분의 예로서의 방사 연장부(38) 내지 팁을 가지며, 함께 베어링(18)이 접촉하는 스톱 또는 시트를 형성한다. 복수개의 방사상 내부로 향하는 돌출부는 베어링을 측방향으로 위치 지정하도록 베어링(18)의 방사상 외부 표면에 접촉하는 센터링 립(40)을 형성하기 위하여 홀의 에지로부터 연장한다. 바람직하게는, 베어링 및 센터링 립은 베어링이 센터링 립내에서 타이트하게 맞도록 배치된다.

돌출부들의 예로서의 버트 스트랩들(42)로 칭하는 복수개의 홀딩 구조가 바닥 후크와 마주하는 패널의 측면, 도시된 것처럼 상부측, 상에 형성된다. 버트 스트랩들은 베어링 홀더내에 베어링을 보유 또는 고정하고, 이상적으로는 바닥 후크에 의해 형성된 스톱에 대해서 베어링을 축방향으로 가압하도록 배치된다. 버트 스트랩들이 단순히 방사상 변형 가능한 후크들일 수 있으나, 바람직한 버트 스트랩들은 특별한 구조를 갖는다. 각각의 버트 스트랩(42)은 U 형태의 베이스로부터 연장하는 방사상으로 향하는 핑거(46)를 갖는 U-자형 부분(44)을 갖는다. 연장된(elongate) 어퍼츄어(48)가 홀과 어퍼츄어 사이에 좁은 스트립(strip)을 남기고 홀(32)의 에지에 인접하여 형성된다. 이 좁은 스트립은 U-자형 부분(44)을 형성하기 위하여 중간에서 상향으로 굽혀진다. 핑거(46)는 초기에는 약간 상향으로 경사지게 형성되어, 핑거는 패널 또는 베어링의 상부와 각도 α를 형성한다. 핑거들의 내부 단부들은 베어링이 베어링 홀더(30)내에 삽입되도록 하기에 충분하게 이격되어 있다.

일단 베어링(18)이 베어링 홀더(30)에 삽입되고 베어링이 바닥 후크들(34)에 위치하거나 접촉하는 경우, 버트 스트랩들(42)은 방사상으로 변형되어 핑거들의 내부 단부들 사이의 공간이 베어링이 통과하기에 너무 작도록 핑거들(46)을 방사상 내부로 이동시킨다. 다시 말하면, 핑거들은 베어링의 상부 단부를 축방향으로 덮도록 방사상 내부로 이동되어, 베어링 홀더로부터의 제거를 방지한다. 선택적으로는 버트 스트랩은 도 5에서 블록 화살표로 표시된 것처럼 반지름 방향의 힘(radial force)을 가하는 고정 장치(fixture)를 이용하여 동시에 변형된다. 또한, 버트 스트랩들은 버트 스트랩이 방사상으로 변형되는 경우, 핑거가 α의 값을 감소시키면서 수평방향으로 회전되고, 바닥 후크들(34)에 대한 베어링을 단단하게 유지하거나 누르도록 베어링의 상부 단부와 접촉하고, 베어링 홀더내에서 베어링의 축운동을 방지하도록 배치된다. 이상적으로는 완전히 설치된 상태에서, 핑거(46)는 베어링(18)의 상부면과 평행하거나 또는 완전히 접촉 즉, 각도 α가 0이다. 그러나, 당업자라면 베어링의 두께 또는 베어링 홀더 패널의 스탬핑의 일정 공차가 버트 스트랩이 소망된 힘으로 베어링에 대해 가압되는 최종 조립된 위치에서 0도 보다 많거나 적은 각도 α의 변이에 의해 용이하게 허용될 수 있음을 이해할 것이다.

버트 스트랩(42)을 형성하기 위하여 좁은 스트립을 형성하는 것은 버트 스트랩을 방사상으로 변형하기 위해 필요한 힘이 제어 가능하고, 변형이 좁은 스트립의 비틀림(twisting)을 초래하여, 변형력이 제거된 경우의 베어링에 대한 핑거의 스프링 백(spring back)이 단일 축방향으로 향하는 변형력만큼 보유력에 해를 가하는 것이 아님을 의미한다. 버트 스트랩의 변형 이전의 핑거(46)의 약간의 경사는 핑거가, 볼 베어링 또는 롤러 베어링을 이용하는 경우에 베어링에 손상을 줄 수도 있는 시일 커버 대신에, 베어링의 외부 림에 접촉하는 것을 보장하는 것을 돕는다.

베어링(18)의 정확한 방사상의 위치 지정 또는 방사상의 피팅을 보장하기 위하여, 베어링의 방사상 외부면은 센터링 립들(40)에 의해서만 접촉된다. 방사상 부분(38)이 축방향 연장부(36)와 베어링(18)의 방사상 외부면 사이에 갭(50)을 남김에 의해 바닥 후크들(34)만이 베어링(18)과 접촉하도록 배치된다. 이는 도 1에서 알 수 있다. 유사하게, 버트 스트랩들(42)의 U-자형 부분(44)은 베어링의 방사상 외부면과 접촉하지 않고, 단지 핑거들(46)이 베어링(18)의 외부면 중 상부면에 대해 주로 축방향으로 누른다.

사용시, 베어링 홀더의 제조는 단순하고, 베어링을 베어링 홀더에 조립하는 것은 신속하고 용이하다. 기어 박스의 케이싱의 일부분과 같은 플레이트 또는 패널(20)이 관통 홀(32), 바닥 후크들(34), 센터링 립들(40) 및 버트 스트랩들(42)을 형성하기 위하여 스탭프되거나 또는 딥 드로잉 가공(deep drawn)된다. 베어링(18)은 베어링 홀더에 삽입된다. 이는 센터링 립들(40)에 의해 방사상으로 유지되고, 바닥 후크들(34)의 방사상 연장부(38)에 의해 방사상으로 일 방향으로 유지된다. 버트 스트랩들(42)은 베어링을 조이게 하기 위하여 적절한 장치로 동시에 방사상 내부로 시프트된다. 바람직하게는, 방사상 시프팅 또는 소성 변형 이후에, 버트 스트랩은 소망된 축방향 예비하중(preload)으로 베어링의 축 단부에 대해 지탱하여, 베어링은 바닥 후크들과 버트 스트랩들 사이에서 꽉 물리거나 사이에 끼이게 된다. 그러므로, 베어링은 어떠한 축방향 동작(play) 없이 유지된다.

도시된 바람직한 구조에서, 홀(32)의 주변에 대해 동일한 간격으로 배치된 3개의 센터링 립들(40), 3개의 버트 스트랩들(42) 및 6개의 바닥 후크들(34)이 있고, 바닥 후크는 인접 센터링 립들과 버트 스트랩들 사이에 배치된다.

본 명세서의 상세한 설명 및 청구범위에서, 동사 "포함"(comprise, include, contain, have) 및 그 변형은 포괄적 개념으로 이용되며, 상술한 항목의 존재를 규명하고자 하는 것이지 추가 항목의 존재를 배재하려는 것이 아니다.

본 발명이 하나 이상의 양호한 실시예를 참조로 설명되었지만, 당업자라면 그 변경이 가능함을 알 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 따라오는 청구 범위에 의해 결정된다.

예를 들면, 베어링 홀더가 액츄에이터의 기어박스의 케이싱내에 형성되는 것으로 설명되었지만, 베어링이 고정이 필요한 단순 베어링 브래킷, 지지 플레이트 또는 다른 적절한 부품으로 형성될 수 있다.

또한, 센터링 립들이 홀의 에지로부터 내부로 연장하는 것으로 도시되고 설명되었지만, 바닥 후크들의 축방향 부분들 상에 제공될 수도 있다.

Claims (12)

1. 베어링을 고정하기 위한 베어링 홀더로서:
   제1 측면 및 제2 측면을 갖는 플레이트형 본체(20); 및
   상기 본체를 관통하고, 축 방향 및 방사 방향을 한정하며 상기 베어링(18)을 받아들이기 위한 보이드를 한정하는 홀(32);을 포함하고,
   상기 본체의 상기 제1 측면으로부터 연장하고, 상기 보이드를 통과하는 상기 베어링의 제1 축방향에서의 축방향 운동을 제한하는 제1 축 단차를 한정하는 복수개의 후크들(34), 및
   상기 본체의 상기 제2 측면으로부터 연장하고, 상기 보이드를 통과하는 상기 베어링의 제2 축방향에서의 축방향 운동을 제한하는 제2 축 단차를 한정하도록 방사상으로 변형되는 복수개의 돌출부들(42)를 포함하며,
   상기 돌출부들(42)은 U-자형 돌출부들이고, 상기 U의 베이스는 방사상 변형된 이후에 상기 베어링의 축방향 단부면에 대해 지탱(bear)하도록 배치되며,
   각각의 U-자형 돌출부들(42)의 베이스는 실질적으로 방사상 내부로 연장하는 핑거(46)로 형성되고, 핑거(46)들은 상기 돌출부들이 변형되기 전에 상기 베어링(18)을 수용하도록 배치되고, 상기 돌출부들(42)이 변형된 이후에는 상기 제1 축 단차에 대해 상기 베어링을 가압하도록 상기 베어링의 축 단부에 대해 가압하도록 배치되는, 베어링 홀더.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 베어링의 정확한 방사상 위치 지정을 위해 상기 베어링(18)의 측방측에 대해 지탱(bear)하도록 구성된 복수개의 센터링 립들(40)을 더 포함하는, 베어링 홀더.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 센터링 립들(40)은 상기 홀(32)의 에지로부터 방사상 내부로 연장하는, 베어링 홀더.
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서, 상기 후크들(34)은 실질적으로 축 방향으로 연장하는 제1 부분(36)과 실질적으로 방사상 내부 방향으로 연장하는 제2 부분(38)을 갖는, 베어링 홀더.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 후크들의 상기 제1 부분(36)은 상기 베어링과 접촉하지 않는, 베어링 홀더.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 베어링(18)은 상기 제1 축 단차와 상기 제2 축 단차 사이에 공차(clearance) 없이 보이드(void) 내에 유지되는, 베어링 홀더.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 본체(20)는 기어박스의 케이싱(16) 또는 베어링 지지 플레이트의 일부인, 베어링 홀더.
10. 액츄에이터(10)로서,
    출력 샤프트(12), 전기 모터(14), 상기 전기 모터를 상기 출력 샤프트에 연결시키는 기어 트레인, 상기 기어 트레인을 수용하고 상기 모터와 상기 출력 샤프트를 지지하는 케이싱(16)을 포함하며, 상기 출력 샤프트는 청구항 1 내지 청구항 3, 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 베어링 홀더(30)에 의해 상기 케이싱에 고정된 베어링(18) 내에서 저널(journalled)되는, 액츄에이터.
11. 베어링을 고정하기 위한 베어링 홀더로서:
    제1 측면 및 제2 측면을 갖는 플레이트형 본체(20); 및
    상기 본체를 관통하고, 축 방향 및 방사 방향을 한정하며 상기 베어링(18)을 수용하기 위한 보이드를 한정하는 홀(32);을 포함하고,
    상기 본체의 상기 제1 측면으로부터 연장하고, 상기 보이드를 통과하는 상기 베어링의 제1 축방향에서의 축방향 운동을 제한하는 제1 축 단차를 한정하는 복수개의 후크들(34),
    상기 본체의 상기 제2 측면으로부터 연장하고, 상기 보이드를 통과하는 상기 베어링의 제2 축방향에서의 축방향 운동을 제한하는 제2 축 단차를 한정하도록 방사상으로 변형되도록 배치되는 복수개의 돌출부들(42),
    상기 베어링의 정확한 방사상 위치 지정을 위해 상기 베어링(18)의 측방측에 대해 지지하도록 구성된 복수개의 센터링 립들(40) ― 상기 센터링 립들(40)은 상기 홀(32)의 에지로부터 방사상 내부로 연장됨 ― 을 포함하는, 베어링 홀더.
12. 베어링을 고정하기 위한 베어링 홀더로서:
    제1 측면 및 제2 측면을 갖는 플레이트형 본체(20); 및
    상기 본체를 관통하고, 축 방향 및 방사 방향을 한정하며 상기 베어링(18)을 수용하기 위한 보이드를 한정하는 홀(32);을 포함하고,
    상기 본체의 상기 제1 측면으로부터 연장하고, 상기 보이드를 통과하는 상기 베어링의 제1 축방향에서의 축방향 운동을 제한하는 제1 축 단차를 한정하는 복수개의 후크들(34), 및
    상기 본체의 상기 제2 측면으로부터 연장하고, 상기 보이드를 통과하는 상기 베어링의 제2 축방향에서의 축방향 운동을 제한하는 제2 축 단차를 한정하도록 방사상으로 변형되도록 배치되는 복수개의 돌출부들(42)을 포함하며,
    상기 후크들(34)은 실질적으로 축 방향으로 연장하는 제1 부분(36)과 실질적으로 방사상 내부 방향으로 연장하는 제2 부분(38)을 가지며,
    상기 후크들의 상기 제1 부분(36)은 상기 베어링과 접촉하지 않는, 베어링 홀더.
    

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