KR100192645B1 - 갭 제어 형상을 갖는 로터리 장치 - Google Patents

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토마스 더블유. 버크맨
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Abstract

본 발명은 공압 모터와 같은 로터리 장치에 관한 것이다. 상기 로처리 장치는 레이스 캐비티를 갖는 단부판과, 일단부로부터 연장하는 스티브 샤프트를 갖는 주 로터 및, 상기 레이스 캐비티에 설치된 외부 레이스와 중심 보어를 갖는 내부레이스를 구비하는 베어링을 포함한다, 상기 스티브 샤프트는 마찰식 끼워맞춤에의해 중심 보어에 끼워져 있다. 제1실시예에서, 나사의 나사식 생크는 나사 머리에 대해, 스티브 샤프트에 대해 그리과 내부 레이스에 대해 와셔 베어링을 갖느중심 보어안으로 상기 스티브 샤프트를 견인하기 위하여 스티브 샤프트에 있는 나사식 소켓 안으로 나사 체결되고, 그에 의해 제어 갭이 주 로터의 외면과 단부판의내면 사이에 형성된다. 제2실시예에서, 나사식 너트에 대해, 스티브 샤프트에 대해 그리고, 내부 레이스에 대해 와셔 베어링을 갖는 중심 보어안으로 스터브 샤프트를 견인하기 위하여 스티브 샤프트로부너 연결되는 나사식 스티브에 나사식 너트가 나사 체결되어 있고, 그에 의해 상기 제어 갭이 형성된다. 또한, 제1실시예를 조립하기 위한 적합한 양식 및 제2실시예를 조립하기 위한 다른 양식으로 본 발명의 로터리 장치를 조립하기 위한 방법이 기술되어 있다.

Description

갭 제어 형상을 갖는 로터리 장치
제1도는 공압 모터와 같은 로터리 장치의 사시도.
제2도는 본 발명의 제1실시예를 구성하는 로터리 장치를 확대 도시한 부분 분해 단면도.
제3도는 본 발명의 제2실시예를 구성하는 상기 로터리 장치를 유사하게 확대 도시한 부분 분해 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 공압 모터 20 : 단부판
22 : 레이스 캐비티 30 : 주 로터
32 : 스티븐 샤프트 34 : 말단 단부
40 : 구름 접촉 베어링 42 : 외부 레이스
44 : 내부 레이스 46 : 복수의 구름 부재
48 : 외부 칼라 50 : 중심 보어
60 : 나사 62 : 나사식 생크
64 : 일체형 나사 머리 66 : 구동 소켓
70, 110 : 와셔 80 : 나사식 소켓
90 : 나사식 스터드 100 : 나사식 너트
[발명의 기술 분야]
본 발명은 공압 모터로 예시된 바와 같이 정적 구조(static structure)와, 로터리 구조 및 이정적 구조와 로터리 구조 사이에 끼워진 베어링을 구비하는 형태의 로터리 장치에 관한 것이다. 본 발명은 주 로터와 단부판 사이에 제어 갭(controlled gap)을 제공하기 위한 신규한 특징을 갖는 로터리 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이와 같은 장치를 조립하는 방법에도 관련된다.
[발명의 배경]
일반적으로, 상술한 형태의 로터리 장치의 정적 구조는 베어링 레이스(bearing race)를 수용하기 위한 캐비티를 가지는 단부판을 포함한다. 캐비티는 레이스 캐비티로 참조하기로 한다.
일반적으로, 로터리 구조는 주 로터와 이 주로터의 일단부에서 연장하는 스터브 샤프트(stub shaft)를 포함하며, 베어링은 단부판의 레이스 캐비티에 설치된 외부 레이스와 마찰식 끼워 맞춤부를 가지는 내부 레이스를 포함한다. 일반적으로, 배어링은 볼 베어링으로 예시된 바와 같이, 내·외부 레이스 사이에 끼워진 복수의 구름부재를 구비한 구름 접촉 베어링(roling contact bearing)이다.
현재까지는 유압식 또는 기계식 프레스를 사용하여 베어링의 외부 레이스를 레이스 캐비티에 가압식으로 고정하고, 스터브 샤프트를 내부 레이스의 중심 보어에 가압식으로 고정하는 것이 일반적이었다. 외부 레이스가 레이스 캐비티에 완전하게 가압할 때 쉽게 확인되는 것처럼, 대개는 유압 또는 기계식 프레스를 사용하여 외부 레이스를 레이스 캐비티에 제대로 가압하면 충분했다.
그러나 로터리 장치를 제대로 작동시키기 위해서 주 로터와 단부판 사이에 매우 좁은 범위의 허용 오차(예를 들면, 0.05 mm 내지 0.10mm)이내의 갭을 제공하는데 필요한 것처럼, 유압 또는 기계식 프레스를 사용하여 내부 레이스 내로 스티브 샤프트를 제대로 가압하지 못한다. 따라서 이들 사이의 갭이 확실히 상기 범위 내에 들어가는 것을 보장하기 위해서는 게이지(gauge)를 사용해야 한다.
[발명의 요약]
본 발명은 공압 모터로 예시한 바와 같이, 축을 한정하고, 정적 구조와 로터리 구조 및 이정적 구조와 로터리 구조 사이에 끼워진 베어링을 구비하는 형태의 로터리 장치를 제공한다. 본 발명은 상술한 갭과 같은 갭을 제어하기 위해 신규한 특징을 갖는 로터리 장치를 제공한다.
정적 구조는 레이스 캐비티를 갖는 단부판을 포함한다. 로터리 구조는 주 로터의 한쪽 단부에서 연장하는 스티브 샤프트를 가지는 주 로터를 구비한다. 베어링은 외부 레이스와 내부 레이스를 구비한다. 외부 래이스는 단부판의 레이스 캐비티내에 설치되어 있다. 내부 레이스는 중심 보어를 갖는다. 볼 베어링으로 예시된 바와 같이 베어링 구름 접촉 베어링이라면, 베어링은 또한 내·외부 레이스 사이에 끼워진 복수의 구름 부재를 구비한다. 스티브 샤프트는 마찰식 끼워 맞춤으로 내부 레이스의 내부 단부에서 내부 레이스의 중심 보어 안으로 끼워질 수 있는 크기로 되어 있다.
본 발명은 주 로터와 단부판 사이에 제어 갭을 제공하기 위해 충분한 거리에 걸쳐서 내부 레이스의 중심 보어 안으로 스티브 샤프트를 견인하기 위해 스티브 샤프트의 나사식 연결부를 갖는 수단을 제공한다. 본 발명은 유압식 또는 기계식 프레스를 사용하여 스티브 샤프트를 중심 보어 안으로 부분적으로 가압한다고 하더라도, 상기 스티브 샤프트를 중심 보어안으로 더 견인하기 위해 스티브 샤프트에 대해 나사식 연결부를 갖는 수단을 사용하는 것을 고려할 수 있다.
본 발명의 제1실시예에서, 나사식 생크(threaded shank)와 일체식 나사 머리를 갖는 나사를 스티브 샤프트에 대한 나사식 연결부를 갖는 수단으로 사용된다. 이나사식 생크는 로터리 구조 안으로 축방향으로 연장되고 스티브 샤프트으 말단단부에서 개방되는 나사식 소켓(threaded socket)안으로 나사 체결될 수 있다. 이 나사식 생크는 나사식 소켓에 나사 체결되어 충분한 거리에 걸쳐서 내부 레이스의 중심 보어 내로 스티브 샤프트를 견인하여 주 로터와 단부판 사이에 제어 갭을 형성하며, 여기에서 나사는 선택적으로 제거될 수 있다.
양호하게는 제1실시예에 있어서, 와셔가 나서 머리와 내부 레이스 사이에 끼워져 있으며, 나사식 생크는 와셔의 외부면이 나사 머리에 대해서, 와셔의 내부면이 스티브 샤프트의 말단 단부에 대해서 및 내부 레이스의 외부 단부에 대해서 지지될 때 까지 나사식 소켓에 나사 체결된다. 와셔는 나사와 함께 제거될 수 있다.
나사식 스티드가 스티프 샤프트의 말단 단부에서 축상으로 연장되고 스티브 샤프트의 말단 단부에 쇼울더(shoulder)를 한정하는 제2실시예에 있어서, 나사식 너트가 스티므 샤프트의 나사식 연결부를 갖는 수단으로 사용된다. 나사식 너트를 나사식 스터드에 나사 체결하여 충분한 거리에 걸쳐서 스티브 샤프트를 중심 보어 내로 견인하여 주 로터와 단부판 사이에 충분한 거리의 제어 갭을 제공하며, 여기에서 나사식 너트는 선택적으로 제거될 수 있다.
양호하게는 제2실시예에서, 와셔는 나사식 너트와 내부 레이스 사이에 끼워져 있고, 나사식 너트는 와셔가 나사식 너트에 대해서, 스티브 샤프트의 말단 단부에 대해서, 내부 레이스의 외부 단부에 대해 지지될 때까지 나사식 스터드에 나사 체결된다. 와셔는 나사와 함께 제거될 수 있다.
본 발명은 상술한 제실시예를 조립하기 위한 적합한 양식 및 상술한 제2실시예를 조립하기 위한 다른 양식으로 상술한 형태의 로터리 장티를 제조하기 위한 방법을 또한 제공한다.
본 발명이 비록 공압 모터에 적용된다고 하더라도, 본 발명을 공압, 유압, 기계식, 전기식 등의 다른 로터리 장치에도 폭넓게 사용 가능하다.
본 발명의 상술한 목적 및 다른 목적과 , 특징 및 장점은 첨부되는 도면을 참조로 한 본 발명의 두가지 예시적 실시예의 하기 기술에서 명백해진다.
[도시된 실시예의 상세한 설명]
제1도에 도시된 바와 같이, 상술한 형태의 로터리 장치는 공압 모터(10)로 예시되었다. 공압 모터(10)는 축을 한정하고, 정적 구조(static structure),로터리 구조 및, 이정적 구조와 로터리 구조 사이에 끼워진 베어링을 포함한다.
제2도에 도시된 제1실시예와 제3도에 도시된 제2실시예에서, 정적구조는 모따기 된 엣지(24)를 갖느 레이스 캐비티(22)와 공압 모터(10)에 의해 한정된 축과직각을 이루는 내부면(26)을 구비하는 단부판(20)을 포함한다. 단부파(20)은 적절하게는 제1도에 도시한 바와 같이 단부판(20)을 둘러싸서 밀봉하는 0-링(28)을 갖는 외부 하우징(12)내에 장착되어 있다.
또한 로터리 구조는 주 로터(30)와 이 주 로터(30)의 일 단부로부터 축방향으로 연장되고 말단 단부(34)를 갖는 스터브 샤프트(32: stuv shaft)를 포함한다. 주 호터(30)와 스터브 샤프트932)는 일체형이과, 양호하게는 단일 부푼의 알루미늄으로 기계 가동된다. 동일한 단부에서, 주 로터(30)는 공압 모터(10)에 의해 한정되는 축과 직각을 이루는 외부면(36)을 갖는다. 제1도에 도시한 바와 같이, 주로터(30)는 제2도에서도 도시된 방사 방향 베인(38: vane)을 갖는다.
또한, 구름 접촉 베어링(40)은 정적 및 로터리 구조 사이에 끼어져 있다. 구름 접촉 베어링(40)은 내부 레이스(44)와 외부 레이스(42) 및 내부 레이스(44)와 외부 레이스(42) 사이에 끼워진 복수의 구름 부재(46)를 포함한다. 양호하게는 도시된 바와 같이, 외부레이스(42)는 외부 칼라(48: collar)로 둘러싸인다. 도시된바와 같이,구름 접촉 베어링(40)은 구름 부재(46)가 볼(ball)인 종래의 볼 베어링이다.
외부 칼발라(48)로 둘러싸인 외부 레이스(42)는 단부판(20)의 레이스 캐비티(22)에 설치되어 있다. 외부 칼라(48)로 둘러싸인 외부 레이스(42)를 억지 끼워 맞춤으로 레이스 캐비티(22) 내로 완전히 가압하기 위해 유압식 또는 기계식 프레스 (도시하지 않음)를 사용한다. 모따기된 엣지(24)는 외부 칼라(48)로 둘러싸인 외부 레이스(42)의 레이스 캐비티(22) 내로의 초기 진입을 용이하게 한다.
내부 레이스(44)는 중심 보어(50)를 갖는다. 스터브 샤프트(32)는 억지 끼워 맞춤으로 중심 보어(50)의 내부 단부(52)를 통해 중심 보어(50) 안으로 끼울 수 있는 크기이다. 스티크 샤프트(32)의 말단 단부(34)는 도시된 바와 같이, 중심 보어(50)안으로의 스터브 샤프트(32)의 초기 진입을 용이하도록 하기 위하여 모따기되어 있다.
본 발명에서 스티브 샤프트(32)를 중심 보어(50)안으로 완전히가 아니라 부분적으로 가압하기 위해 프레스를 사용하고, 스터브 샤프트(32)를 중심 보어(50)안으로 더 견인하기 위해 스티브 샤프트(32)의 나사식 연결부를 갖는 수단을 사용하는 것을 고려하였다. 또한 본 발명에서 스티브 샤프트(32)를 중심 보어(50) 안으로 초기에 그리고 추가적으로 더 견인하기 위해 스티브 샤프트(32)의 나사식 연결부를 갖는 수단을 사용하는 것을 고려하였다. 어떠한 경우에라도, 스티브 샤프트(32)는 충분한 거리만큼 중심 보어(50)내로 견인되어 주 로터(30)의 외부면(36)과 단부판(20)의 내부면(26) 사이에 좁은 범위의 틈새(예를 들어, 0.05mm 내지 0.10mm)내의 제어 갭(g)을 형성한다.
제2도에 도시된 제1실시예에서, 구동 공구(도시하지 않음)를 수용하기 위한 나사식 생크(62)와, 구동 소켓(66)을 가진 일체형 나사 머리 (64)를 가지는 나사(60)가 도시되어 있고 스티브 샤프트(32)를 중심 보어(50) 내로 견인하기 위해서 외부면(72)과 내부면(74)을 가지는 환형 와셔(70)가 사용된다. 나사식 생크(62)는 스티크 샤프트(32)의 말단 단부(34)에서 개방된 로터리 구조 내로 축방향으로 연장되는 나사식 소켓(80)에 나사 체결된다. 제2도에 도시된 바와 같이, 나사식 소켓(80)은 스티브 샤프트(32)를 통해서 주 로터(30) 내로 연장된다.
제1 실시예를 조립하기 위해서, 나사 머리(64)내의 구동 소켓(66)과 함께 구동 공구를 사용하여 나사(60)를 구동시켜 나사식 생크(62)를 나사식 소켓(80)내로 나사 체결한다. 나사식 생크(62)는 와셔(70)의 외부면(72)이 나사 머리(64)를 지지하고, 와셔(70)의 내부면(74)이 스티브 샤프트(32)의 말단 단부(34)를 지지하고, 또한 내부 레이스(44)의 외부 단부(82)를 지지할 때가지 나사식 소켓(80) 내로 나사 체결되며, 따라서 충분한 거리에 걸쳐서 스티브 샤프트(32)를 중심 보어(50)내로 견인하여 주 로터(30)의 외부면(36)과 단부판(20)의 내부면(26) 사이의 제어 갭(g)을 제공하며, 여기에서 나사(60)와 와셔(70)는 함께 제거될 수 있다.
제3도에 도시된 제2실시예에서, 나사식 스티드(90)는 스티브 샤프트(32)의 말단 단부(34)에서 축방향으로 연장되어 말딴 단부(34)가 모따기 된 곳의 말단 단부(34)가 모따기 된 곳의 말단단부(34)에서 축방향으로 연당되어 말단 단부(34)에 견부(92; shoulder)를 형성한다. 도시한 바와 같이, 나사식 스터드(90)는 스터브 샤프트(32)와 주 로터(30)와 일체형이며, 양호하게는 단일 부품의 알루미늄으로 기계 가공된다. 대안으로, 나사식 스터드(90)는 독립된 부품이며, 그 일부는 제1실시예의 나사식 소켓(80)과 유사하게 나사식 소켓(도시하지 않음)에 나사 체결된다. 스티브 샤프트(32)를 중심 보어(50) 내로 견인하기 위해서 외부면(112)와 내부면(114)를 가지는 나사식 스터드(90)와 나사기 너트(100) 및 와셔(110)를 사용한다. 와셔(110)는 나사식 너트(100)와 내부 레이스(44)의 외부 단부 사이에 배치된다.
제2실시예를 조립하기 위해서, 렌치(도시하지 않음)를 사용하여 나사기 너트(100)를 나사시 스터드(90)에 나사 체결한다.
와셔(110)의 외부면(112)이 나사식 너트(100)를 지지하고, 와셔(110)의 내부면(114)이 스티브 샤프트(32)의 말단 단부(34)에서 견부(92)를 지지하고, 내부 레이스(44)의 외부 단부를 지지할 때가지 나사식 스터드(90)로 나사식 너트(100)를 나사 체결하며, 따라서, 주 로터(30)의 외부면(36)과 단부판(20)의 내부면(26) 사이에 제어 갭(g)이 형성되기 전까지 중심 모더(50) 내로 스티브 샤프트(32)를 견인하게 되며, 여기에서 나사식 너트(100)와 와셔(110)는 함께 제거될 수 있다. 더욱이, 나사식 스터드(90)가 독립된 부품인 경우, 나사식 스터드(90)를 나사식 너트(100)와 와셔(110)와 함께 제거될 수 있다.
양호하게는, 상술한 제1 및 제2실시예중 하나에서 로터리 장치를 조립할 때 게이지(gauge)를 사용하지 않고도 갭(g)을 정확하게 제어할 수 있다. 예를 들어, M6 1.0mm나사는 360。회전에 1mm씩 축방향 운동을 한다.
본 발명의 정신과 범주에서 벗어나지 않고도 상술한 제1 및 제2실시예의 범위애에서 다양한 변경이 가능하다

Claims (5)

  1. 축을 한정하고, 정적 구조와, 로터리 구조와, 이정적 구조와 로터리 구조 사이에 끼워진 구름 접촉 베러일(40)을 구비하는 로터리 장치에 있어서, 상기 정적 구조는 레이스 캐비티(22)를 갖는 단부판(20)을 구비하고, 상기 로터리 구조는 주 로터(30)의 한쪽 단부에서 연장하는 스티브 샤프트(32)를 갖는 주 로터(30)를 구비하며, 상기 구름 접촉 베어링(40)은 단부판(20)의 레이스 캐비티(22)에 설치된 외부 레이스(42)와, 중심 보어(50) 밑 내·외부 단부를 갖는 내부 레이스(44), 및 내·외부 레이스(42, 44)사이에 끼워진 복수의 구름 부재(46)를 구비하고, 상기 스티브 샤프트(32)는 말단 단부(34)를 가지며 마찰식 끼워맞춤에 의해 내부 레이스(44)의 내부 단부로부터 중심 보어(50) 안드로 고정되고, 상기 로터리 장치는 나사식 생크(62)와, 일체형 나사 머리(64)를 갖는 나사(60)를 추가로 포함하며, 상기 나사식 생크(62)는 로터리 구조 안으로 축방향으로 연장되어 스티브 샤프트(32)의 말단 단부(34)에서 개방되는 나사식 소켓(80)에 나사 체결되고, 나사식소켓(80)에 나사 체결되어 제어 갭(g)이 주 로터(30)와 단부판(20)사이에 형성되기 전까지 중심 보어(50) 내로 스터브 샤프트(32)를 견인하며, 여기에서 나사(60) 는 선택으로 제거될 수 있는 것을 특징으로 하는 로터리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 외부면(72)과 내부면(74)을 가지며, 상기 나사 머리(64)와 내부 레이스(44)의 외부 단부 사이에 끼워져 있는 와셔(70)를 또한 포함하고, 상기 나사식 생크(62)는 상기 와셔(70)의 외부면(72)이 상기 나사 머리(64)에 대해 지지되고 상기 와셔(70)의 내부면(74)이 상기 스티브 샤프트(32)의 말단단부(34)에 대해 그리고 내부 레이스(44)의 되부 단부에 대해 지지될 때까지 나사식 소켓(80)에 나사 체결되며, 상기 와셔(70)와 상기 나사(60)는 함께 제거되는 것을 특징으로 하는 로터리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 단부판(20)은 내부면(26)을 가지고, 상기 주 로터(30)는 상기 단부판(20)의 내부면(26)과 면하는 (대향하는) 외부면(36)을 가지며, 상기 제어 갭(g)은 상기 대향 표면에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 로터리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 대향 표면(36)은 상기 축에 대해 직각을 이루느 것을 특징으로 하는 로터리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 외부면(72)과 내부년(74)을 가지며 상기 나사 머리(64)와 내부 레이스(44)사이에 끼워져 있는 와셔(70)를 또한 포함하고, 상기 나사식 생크(62)는 상기 와셔(70)의 외부면(72)이 상기 나사 머리(64)에 대해 지지되고 상기 와셔(70)의 내부면(74)이 상기 스터브 샤프트(32)의 말단단부(34)에 대해 그리고 내부 레이스(44)의 외부 단부의 대해 지지될 대까지 나사식 소켓(80)에 나사 체결되며, 상기 와셔(70)와 상기 나사(60)는 함께 제거 되는 것을 특징으로 하는 로터리 장치.
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