KR20080066081A - 오버로드 클러치를 가지는 볼 스크류 구동부 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따라, 볼 스크류 구동부(3)로서, 스핀들 너트(9)가 볼 스크류 스핀들(7)에 배치되는 하우징, 볼 스크류 스핀들(7)에 작용하는 힘이 해제력에 도달할 때 분리되는 오버로드 클러치(10), 하나 이상의 조절 부재(5)를 구비하고 프리텐셔닝 힘으로 세팅될 수 있고 오버로드 클러치(10) 상에 작용하는 프리텐셔닝 장치(13), 및 프리텐셔닝력이 오버로드 클러치(10)로 전달할 수 있도록 프리텐셔닝 장치(13)가 결합될 수 있는 가동 압력 요소(11)를 가지는, 볼 스크류 구동부(3)는, 하우징(3)이 일체형 설계이고 압력 요소(11)가 스핀들 너트(9)의 주변면(9a) 및 하우징 페이스(3a, 3b) 상에서 슬라이딩되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

오버로드 클러치를 가지는 볼 스크류 구동부 {BALL SCREW DRIVE HAVING OVERLOAD CLUTCH}

본 발명은 내부에 스핀들 너트가 볼 스크류 스핀들 상에 배치되는 하우징, 볼 스크류 스핀들에 작용하는 트리핑력(tripping force)이 도달할 때 트리핑(trip)되는 오버로드 클러치, 하나 이상의 세팅 부재에 의해 프로로딩력(preloading force)으로 세팅될 수 있고 오버로드 클러치에 작용하는 프로로딩 장치, 및 오버로드 클러치로 프리로딩력을 전달하도록 프리로딩 장치에 의해 접촉될 수 있는 하나의 가동 트로스트 요소를 구비하는 볼 스크류에 관한 것이다.

이러한 종류의 볼 스크류는 DE 44 27 809호에 공개되어 있다. 여기에 기재된 볼 스크류는 스핀들 너트 상에 가압되는 두 개의 원통 중공형 바디로 제작되는 하우징을 가진다. 단부면에 제공되는 조정 너트는 컵 스프링을 경유하여 스핀들 너트 상에 지지되는 트러스트 베어링 상에 작용한다. 허용 세팅력을 초과하거나 트리핑력(tripping force)에 도달할 때, 스핀들 너트가 컵 스프링 장치들 중 하나를 압축함으로써 구동되는 상기 요소에 대해 이동하고 주어진 편향 후 원통 중공형 바디들 중 하나를 다른 원통 중공형 바디를 가압하여 오버로드 클러치를 트리핑하거나 오버로드 클러치를 슬립(slip)하도록 한다.

종래 기술의 설계는 매우 복잡하고 서로에 대해 이동할 수 있는 일련의 부품이 요구되고 심지어 두 부분의 하우징을 요구한다. 따라서, 오버로드 클러치의 영역 내에 캡슐화된 구성은 가능하지 않다. 더욱이, 트리핑력은 컵 스프링의 이동 및 하우징 반부와 스핀들 너트 사이의 갭의 폭에 의해 필수적으로 결정된다. 따라서, 트리핑력에 대한 주요 매개 변수는 결정하기가 어렵고 트리핑력의 정밀한 세팅은 거의 불가능하다.

따라서 본 발명의 목적은 필수적으로 트리핑력이 오버로드 클러치 상에 작용하는 조정가능한 프리로딩력에만 작용하는 방식으로, 도입부에서 언급된 바와 같은 볼 스크류를 추가로 개발하기 위한 것이다.

상기 목적은 하우징이 일체로 형성되고 트러스트 요소가 스핀들 너트의 하나의 원주위 표면을 따라 그리고 하우징의 하나의 표면을 따라 슬라이딩되도록 배치되는 본 발명에 따라 달성된다.

이러한 설계로, 서로에 대해 이동하는 가동 트러스트 요소를 경유하여 전달되는 소정의 세팅 부재를 경유하여 프리로딩력을 세팅하는 것이 가능하다. 더욱이, 본 발명에 따른 설계는 볼 스크류의 캡슐화된 구성을 허용한다.

추가의 장점이 종속항 2 내지 11로부터 유도될 수 있다.

본 발명의 두 개의 실시예가 도면을 참조하여 더 상세하게 후술된다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 오버로드 클러치를 구비한 볼 스크류 를 통한 종방향 단면의 개략도이고,

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 오버로드 클러치를 구비한 볼 스크류를 통한 종방향 단면의 개략도를 보여준다.

도 1은 본 발명에서 바람직하게는 조절 너트로서 형성되는 세팅 부재(5)를 이용하여 두 개의 마주하는 단부 페이스 상에서 폐쇄되는 일체형 하우징(3)을 개략적으로 보여준다. 세팅 부재(5)는 볼 스크류 스핀들(7)이 관통하여 안내되는 관통 개구(5a)를 가진다. 하우징(3)의 영역에서, 볼 스크류 스핀들(7)은 각각의 세팅 부재(5)가 베어링(12)에 의해 지지되는 원주위 표면(9a) 상에 스핀들 너트(9)에 의해 둘러싸이며, 상기 베어링은 본 발명에서 헐거운 끼워 맞춤(clearance fit)으로 방사형 접촉 볼 베어링 또는 롤러 베어링의 형태를 가질 수 있다. 이러한 방식으로 스핀들 너트(9)는 하우징(3) 내에서 단지 회전할 수 없지만 축방향으로 이동할 수 있다. 하우징(3)의 하나의 내측면과 스핀들 너트(9) 사이에 배치된 것은 오버로드 클러치(10)이다. 본 발명의 실시예에서 오버로드 클러치(10)는 스핀들 너트(9)의 마찰판(10b) 및 하우징(3)의 마찰판(10a)을 구비한 다중 판 클러치이다.

오버로드 클러치(10)는 본 발명의 실시예에서 트러스트 링의 형태를 가지는 두 개의 트러스트 요소(11)에 의해 제한된다. 각각의 세팅 부재(5)와 트러스트 링(11) 사이에 배치된 것은 각각의 세팅 부재(5)에 따라 프리로딩력을 트러스트 요소(11)로 인가하는 프리로딩 장치(13)이다. 본 발명의 실시예에서, 프리로딩 장치(13)는 스프링 요소, 특히 예를 들면 헬리컬 또는 컵 스프링과 같은, 압축 스프 링이 바람직하다. 프리로딩 장치(13)의 프리로딩력은 오버로드 클러치(10)의 트리핑력 약간 위에 배치된다. 프리로딩력(Fk) 및 이에 따른 트리핑력(Fs)은 하나 또는 두 개의 세팅 부재(5)에 의해 세팅될 수 있다. 바람직한 일 실시예에서, 양 세팅 부재(5)는 동일한 양만큼 회전하여 동일한 프리로딩력이 발생한다. 한편, 동일하지 않은 세팅은 부품의 방향 종속이 보상되도록 한다. 프리로딩력(Fk)이 중간 위치에서 서로 상쇄되기 때문에, 다중판 클러치(10)와 트러스트 요소(11)와 함께 스핀들 너트(9)가 하우징(3) 내에서 축방향으로 용이하게 상대적으로 이동할 수 있다.

오버로드 클러치(10)의 기능이 아래 설명된다.

볼 스크류 스핀들(7)이 구동될 때, 프리로딩된 오버로드 클러치(10)가 스핀들 너트(9)가 하우징(3)에 대해 회전하는 것을 방지할 때 스핀들 너트(9)는 볼 스크류 스핀들(7)의 토크를 축방향력(F)으로 변환한다.

이어서 이러한 방식으로 발생된 축방향력(F)은 하우징(3) 및 오버로드 클러치(10)에 대해 대응적으로 기능하는 방향으로 스핀들 너트(9)를 변환시킨다. 바람직하게는 볼 스크류의 대칭 설계로, 좌측으로 도 1에 도시된 기능적 방향만이 설명된다. 스핀들 너트(9)가 좌측 스톱(stop; 15)을 구비하는 좌측부 상에 트러스트 요소(11)의 축방향 접촉 볼 베어링(17)과 접촉할 때까지 스핀들 너트(9)가 하우징(3)에 대해 이동한다. 이어서 스핀들 너트(9)는 트러스트 요소(11) 및 오버로드 클러치(10)를 운반하며, 도 1의 우측의 트러스트 요소(11)가 하우징(3) 내의 우측 쇼울더(shoulder; 19)와 접촉할 때까지 상기 트러스트 요소(11)는 하우징(3a)의 하 나의 내부면을 따라 슬라이딩된다.

오버로드 클러치(10)는 작동 공정 동안 이러한 위치에 남아 있게 된다. 비록 오버로드 클러치(10)의 프리로딩력(Fk)은 상기 힘(F)의 양 만큼 감소되지만, 프리로딩력은 오버로드 클러치(10)의 슬리핑을 방지하기 위하여 항상 충분히 크게 남아 있게 된다. 우측 프리로딩 장치(13)가 우측 쇼울더(19)에 트러스트 요소(11)를 가압하는 사실의 관점에서, 프리로딩력(Fk)은 지금 단지 좌측 프리로딩 장치(13)의 프리로딩력(Fv1) 및 축방향 힘(F)에 의해서만 결정된다(Fk = Fv1-F).

상기 장치가 장애물과 접촉하는 경우, 축방향력(F)이 증가한다. 결과적으로, 오버로드 클러치(10)의 프리로딩력(Fk)이 감소되어 오버로드 클러치(10)의 토크가 항상 증가한다. 미리결정된 트리핑력(Fs)에 도달하는 경우, 오버로드 클러치(10)가 슬리핑된다.

도 2는 제 2의 예시적인 실시예를 보여준다. 또한 제 2 실시예는 제 1 실시예를 참조하여 설명되는 기능적 원리로 작동한다. 제 2 실시예의 설계는 개구가 일체형 하우징(3)에 제공되고 트러스트 요소(11)가 평평한 섹션(11a)을 구비한 하우징(3b)의 내부면과 접촉한다는 점에서만 제 1 실시예의 설계와 상이하며, 각각의 평평한 섹션(11a)은 하우징 내부면(3b)의 영역 내에 개구를 가지며, 하우징 내부면을 통하여 트러스트 요소(11)가 쇼울더(11b)를 구비한 다른 측부 상에서 안내되고 스핀들 너트(9)의 원주위 표면(9a) 상에 지지된다. 각각의 세팅 부재(5)는 플랜지(5b)를 가진다. 프리로딩 장치(13)는 플랜지(5b)와 하우징(3) 사이에 배치된다.

Claims (11)

1. 볼 스크류로서,

   스핀들 너트(9)가 볼 스크류 스핀들(7) 상에 배치되는 하우징(3)과, 상기 볼 스크류 스핀들(7)에 작용하는 트리핑력이 도달할 때 트리핑하는 오버로드 클러치(10)와, 하나 이상의 세팅 부재(5)에 의해 프리로딩력으로 세팅될 수 있고 상기 오버로드 클러치(10) 상에 작용하는 프로로딩 장치(13)와, 그리고 상기 오버로드 클러치(10)로 상기 프리로딩력을 전달하기 위해 상기 프리로딩 장치(13)에 의해 접촉될 수 있는 하나 이상의 가동 트러스트 요소(11)를 구비하는, 볼 스크류에 있어서,

   상기 하우징(3)이 일체로 형성되고 각각의 트러스트 요소(11)가 상기 하우징(3a, 3b)의 하나의 면을 따라 그리고 상기 스핀들 너트(9)의 하나의 원주위 표면(9a)을 따라 슬라이딩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는,

   볼 스크류.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 트러스트 요소(11)는 상기 오버로드 클러치(10)를 제한하는 트러스트 링인 것을 특징으로 하는,

   볼 스크류.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 프리로딩 장치(13)는 두 개의 압축 스프링을 가지며, 각각의 압축 스프링은 세팅 부재(5)에 제공되는 것을 특징으로 하는,

   볼 스크류.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 스핀들 너트(9)의 원주위 표면(9a) 및 각각의 세팅 부재(5) 사이에 베어링(12)이 배치되는 것을 특징으로 하는,

   볼 스크류.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 베어링(12)은 롤러 베어링인 것을 특징으로 하는,

   볼 스크류.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 베어링(12)은 방사형 접촉 볼 베어링인 것을 특징으로 하는,

   볼 스크류.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 오버로드 클러치(10)는 다중판 클러치인 것을 특징으로 하는,

   볼 스크류.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 다중판 클러치는 상기 스핀들 너트(9)의 하나 이상의 마찰판 및 상기 하우징(3)의 두 개 이상의 마찰판을 포함하는 것을 특징으로 하는,

   볼 스크류.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 프리로딩 장치(13)가 상기 하우징의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는,

   볼 스크류.
10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

    각각의 트러스트 요소(11)가 평평한 섹션(11a)을 구비하는 상기 하우징(3b)의 내부면과 접촉하고, 각각의 평평한 섹션(11a)은 상기 하우징 내부면(3b)의 영역 내에 개구를 가지며 상기 하우징 내부면(3b)을 통하여 상기 트러스트 요소(11)가 쇼울더(11b)를 구비한 다른 측부 상으로 안내되어 상기 스핀들 너트(9)의 원주위 표면(9a) 상에 지지되는 것을 특징으로 하는,

    볼 스크류.
11. 제 10 항에 있어서,

    각각의 세팅 부재(5)는 플랜지(5b)를 가지며 상기 프리로딩 장치(13)는 상기 플랜지(5b)와 상기 하우징(3) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는,

    볼 스크류.

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