KR100378454B1 - 구동모터와방사형피스톤펌프를갖는유니트 - Google Patents

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Abstract

구동 모터와 방사형 피스톤 펌프를 갖는 유니트가 제안되고, 이 유니트에는 구동 모터의 전기자와 방사형 피스톤 펌프의 편심륜이 세개의 베어링을 갖는 공통 샤프트에 의해 지지된다.
종래 기술에 공지된 바와 같이 이런 종류의 샤프트에 장착하기 위한 세개의 베어링은 비용이 저렴한 세개의 볼 베어링으로 구성되어 있다.
본 발명은 종래 기술의 편심륜으로부터 가장 큰 간극으로 배치된 볼 베어링을 미끄럼 베어링(14)으로 대체하고, 소결 금속 베어링으로 미끄럼 베어링을 구성하여, 이것을 점성 윤활유에 침지하는 것이 제안되었다.
본 발명에 따른 유니트는 구동륜에서 작용하는 자동차 브레이크 기구의 안티로크 장치 또는 구동 슬립 제어 장치의 구성 부품으로 사용할 수 있다.

Description

구동 모터와 방사형 피스톤 펌프를 갖는 유니트
종래 기술
본 발명은 청구범위 제 1 항에 따른 전기적 구동 모터와 방사형(radial) 피스톤 펌프를 갖는 유니트(unit)에 관한 것이다.
미국 특허 제5,105,685호 공보에는 전기적 구동 모터와 방사형 피스톤 펌프를 갖는 이런 종류의 유니트가 공지되어 있고, 여기에는 구동 모터의 정류자(commutator)와 함께 전기자(armature)를 지지하고 한쪽 자유 단부에서 적어도 하나의 펌프 피스톤을 구동하기 위해 편심륜(eccentric)에 합체되는 샤프트가 정류자와 전기자를 구비하는 조합체(combination)의 양 측면에 배열된 두개의 볼 베어링에 의해 장착되어 있다. 이렇게 구성된 정류자는 전기자보다 편심륜에 더 가까이 배치되어 있다. 정류자용 부싱 홀더는 정류자와 편심륜 사이에 배치된 볼 베어링을 수용하는 구성 부품(component)에 고정되어 있다. 상기 볼 베어링과 샤프트로 부터 자유롭게 돌출하는 편심륜 사이에 비교적 큰 간격이 존재하는 문제점이 있고, 그 이유는 비교적 큰 간격은 편심륜과 샤프트 양자상에서 강한 굽힘 응력이 작용하도록 되어 있기 때문이다. 이러한 강한 굽힘 응력에 반응하여, 상기 샤프트는 샤프트의 탄성 변형에 동반하여 정류자 영역에서 굽힘 응력을 받고, 이것에 따라 정류자에 인접한 전기자 부분의 불필요한 반경방향 변위가 일어난다. 이러한 원인에 의해 샤프트에서의 굽힘 진동과 두개의 볼 베어링에서의 회피할 수 없는 유극 때문에 시끄러운 소음의 발생을 완화할 수 없다.
미국 특허 제4,568,131호 공보에는 두개의 볼 베어링을 갖는 전기적 구동 모터와 방사형 피스톤 펌프를 구비하는 다른 유니트가 공지되어 있고, 여기에서 정류자와 전기자 및 편심륜은 두개의 볼 베어링 사이에 순서대로 배치되어 있다. 이러한 구성에서, 샤프트 스터브(stub)는 편심륜으로부터 연장하여 상기 볼 베어링중 하나에 짧은 거리로 관통한다. 정류자에 인접한 다른 샤프트 스터브는 다른 볼 베어링으로 관통한다. 하나의 볼 베어링이 양호한 방식으로 편심륜의 바로 인접한 부분에 배치되어 있을지라도, 그럼에도 불구하고 두개의 볼 베어링간의 거리는 비교적 크고, 전기자의 질량(mass)은 상기 두개의 볼 베어링 사이에 거의 중심적으로 배치되어 있다. 그러므로써, 전기자의 영역에서 샤프트의 고려할만한 편향이 방지되지 않으므로 상기 문제점이 존재한다. 따라서, 상기 샤프트는 낮은 굽힘 강성을 가지므로, 소위 초임계 속도에서 펌핑 동작은 비임계 속도로부터 초임계 속도로의 이행시에 이에 할당된 설계 축으로부터 전기자의 고려할만한 반경방향 변위가 방지되지 않는 단점을 갖는다. 이것은 회피할 수 없는 유극 때문에 베어링에서 중대한 소음을 발생시킨다.
EP 0 509 883 B1호에는 고정자와, 전기자와, 전기자와 편심륜을 지지하는 샤프트 및, 이 샤프트를 위한 세개의 볼 베어링을 갖는 구동 모터와 방사형 피스톤 펌프를 구비하는 유니트가 공지되어 있다. 여기서, 제 1 볼 베어링은 전기자와 편심륜 사이에 배치되어 있고, 제 2 볼 베어링은 샤프트의 일 단부 영역에서 편심륜 부근에 배치되어 있으며, 제 3 볼 베어링은 전기자와 연합된 정류자 영역에서 샤프트의 다른 단부에 배치되어 있다. 이들 세개의 볼 베어링의 구성은 이 샤프트의 탄성 굽힘이 현재 제한되기 때문에 양호하다. 따라서, 전기자의 영역에서 상기 샤프트는 더 견고한 스프링 상수와 더 높은 고유 진동수를 가지므로, 상기 유니트는 비임계 영역에서 양호하게 작동된다. 그러나, 상기 제 3 볼 베어링의 비용은 고가로 바람직하지 않다.
발명의 장점
구동 모터와 방사형 피스톤 펌프를 구비하고 청구범위 제1항의 특징부를 갖는 본 발명에 따른 유니트는 제 3 볼 베어링에 대해선 기술적 비용이 거의 요구되지 않으므로 상기 유니트가 저렴하다는 장점을 갖는다. 다른 장점은 이런 종류의 미끄럼 베어링을 위해 통상적으로 사용되는 샤프트 저널(journal)과 미끄럼 베어링 부싱(bush)과의 사이에서 점성 윤활이 에너지 소비형 댐핑 수단으로 작용하고, 특히 소음의 원인인 금속 접촉을 방지하는 것이다.
또한, 종속항에 구체화된 특징에 의해 독립항에서 구체화된 유니트의 양호한 구성과 장점이 가능하다. 청구범위 제2항에 기재된 특징은 미끄럼 베어링 자체가 약간 탄성적인 베어링으로 구성할 수 있고 점성 윤활유를 공급하기 위해 상기 윤활유에 함침시킬 수 있는 장점을 제공한다. 상기 윤활유는 또한 소음을 감소시키기 적합하다. 댐핑 작동 중에, 윤활유가 먼저 기공에서 샤프트 저널로 통과한 다음에 샤프트 저널에 의해 가압되어 복귀될 때, 양호한 방법으로는 에너지 소비 효과를 갖는 유동 저항이 상기 기공 내측에 형성된다. 청구범위 제3항의 특징은 펌핑 작동 중에 샤프트가 탄성 굽힘력을 받는 경우에도 샤프트에 대해서 자기 조절 기능을 갖는 장점을 제공한다. 청구범위 제4항의 특징은 상기 샤프트가 굽힘 및 진동 효과를 갖는 힘의 작용을 덜 받고, 또한 상기 미끄럼 베어링의 응력이 감소되는 장점을 제공하는 것이다.
양호한 실시예의 설명
본 발명에 따른 유니트는 전기적 구동 모터(3)와 이에 부착된 방사형(radial) 피스톤 펌프(4)를 포함한다.
전기적 구동 모터(3)는 주로 포트형 케이싱(5), 모터 커버(6), 적어도 두개의 영구 자석(7, 8)으로 구성된 고정자, 연합된 정류자(10)를 갖는 전기자(9), 전기자(9)와 정류자(10)를 지지하고 세개의 베어링(12, 13, 14)에 회전가능하게 장착된 샤프트(11)를 갖는다. 이러한 구성에서, 베어링(13)은 볼 베어링으로 구성되어 있다. 볼 베어링(13)은 모터 커버(6)에 형성된 관형 연장부(15) 내측에 지지된다. 본 발명에 따른 방법에서, 베어링(14)은 미끄럼 배어링으로 구성되어 있다. 미끄럼 베어링(14)은 양호하게는 소결 금속 베어링이고, 그 기공 공간은 높은 유지 내성을 갖는 윤활유와 같은 윤활제로 채워져 있다. 이런 종류의 소결 금속 베어링은 웨르네르 크라우세(Werner Krause) 교수의 "Design Elements of Precision Mechaics"라는 교재(출판사 Karl Hanser, Munich Vienna, ISBN 3-446-15332-2, 1989년)의 362 면과 363 면에 기술되어 있다. 소결 금속 베어링(14)은 상기 공보의 362면의 도면 8.2.9.e에 도시된 바와 같이 구형 캡 베어링으로 양호하게 구성되어 있다. 이러한 목적에 대해, 포트형 케이싱(5)의 단부벽(16)은 가압 또는 딥-드로잉(deep-drawing)에 의해 형성되는 만곡부(bulge ; 17)를 가지며, 이 만곡부내로 소결 금속 베어링(14)이 관통한다. 만곡부(17)내의 위치에 소결 금속 베어링(14)을 확실하게 고정하기 위하여, 소결 금속 베어링(14)을 가압하는 스프링 텅(tongue ; 19)을 갖는 로킹판(18)이 설치되어 있다. 이 로킹판(18)은 예를 들면 단부벽(16)에 리벳 체결되어 있다. 이것은 공지된 방법으로 단부벽(16)의 재료로부터 소위 리벳핀(20)을 형성하고, 상기 핀은 로킹판(18)에 설치된 관통홀(21)을 통과하여 리벳 헤드(22)로 형성된다.
적어도 하나의 영구 자석(7 또는 8)을 포트형 케이싱(5)에 고정하기 위하여, 적어도 하나의 로킹 스프링(23)이 설치되어 있다. 이 로킹 스프링(23)은 로킹핀(24)에 의해 포트형 케이싱(5)에 대해 고정되어 있다. 적어도 두개의 카본(carbon) 브러시(25)는 정류자와 연합된다. 카본 브러시(25)는 미국 특허 제 5,105,685호 공보에 도시된 바와 같은 방법으로 볼 베어링(13)에 가장 밀접하게, 양호하게는 모터 커버(6)에 고정되는 외장(도시 생략 ; sheath)으로 안내된다.
샤프트(11)는 미끄럼 베어링(14)에 장착하기 위하여 전기자(9)로부터 돌출하는 저널(26 ; journal)을 갖는다. 상기 샤프트(11)는 볼 베어링(13) 내측에서 원통형 부분(27)을 갖는다. 이 원통형 부분(27)에는 볼 베어링(12) 방향으로 편심륜(eccentric ; 28)이 이어져 있다. 제 1 도에 도시한 바와 같이, 편심륜(28)은 샤프트(11)와 일체형이고 원통형 부분(27)의 돌출부 내측에 배치되어 있다. 샤프트(11)의 다른 저널(29)은 편심륜(28)에 접속되어 있다. 본 실시예에서, 편심륜(28)은 베어링 니들(30)에 의해 에워싸여 있고, 이 베어링 니들(30) 주위에는 베어링 링(31)이 연장되어 있다. 니들 케이지(cage ; 32)는 편심륜(28)에 관해서 베어링 니들(30)의 적합한 평행 배열을 보장한다. 두개의 펌프 피스톤(33, 34)은 베어링 니들(30)과 베어링 링(31) 사이에 삽입되어 편심륜(28)에 의해 이동될 수 있다. 펌프 피스톤(33, 34)을 직접 또는 간접적으로 이동가능하게 수용하기 위해, 펌프 케이싱(35)이 설치되어 있다. 이 펌프 케이싱(35)은 모터 커버(6)에 결합되고, 이러한 목적을 위해 적어도 하나의 나사식 홀(36)을 갖는다. 모터 커버(6)내의 홀(37)과 케이싱(5)내의 홀(38)이 상기 나사식 홀(36)과 연합된다. 스크류(도시생략)가 이 홀(37, 38)을 통과할 수 있고, 이에 더하여 전기적 구동 모터(3)와 방사형 피스톤 펌프(4)는 유니트(2)를 형성하기 위해 함께 결합될 수 있다. 편심륜(28)이 펌프 케이싱(35) 내측으로 이동하도록 하기 위해서, 상기 케이싱(35)은 편심륜 챔버(39)를 갖는다. 이 편심륜 챔버(39)는 상기 목적을 위해 설치된 계단식 보어(40)에 의해 에워싸여 있다. 이러한 구성에서, 계단식 보어(40)는 반경방향 간극(41)이 이 계단식 보어와 관형 연장부(15) 사이에 유지되도록 구성되어 있다. 상기 계단식 보어(40)에는 볼 베어링(12)이 삽입되는 보어(42)가 접속되어 있다. 여기서 볼 베어링(12)을 상기 보어(42)에 단단하게 부착하고 저널(29)을 볼 베어링에 대해 이동가능하게 하거나 또는 그 역도 가능하게 한다.
베어링 니들(30)과 베어링 링(31)은 편심륜(28)에 가압되는 정지 링(43)에 의해, 그리고 허브(45)에 합체되고 샤프트의 원통형 부분(27)에 고정되는 다른 정지 링(44)에 의해 편심륜(28)에 대해 축방향 정렬로 고정되어 있다. 제 1 도에 따르면 편심륜(28)과 베어링 니들(30) 및 베어링 링(31)이 명확하게 불균형 질량(mass)으로 형성되어 있기 때문에, 균형추(46)가 허브(45)에 형성되어 있다. 이 경우에 균형추(46)는 펌프 피스톤(33)의 질량이 적어도 부분적으로 균형될 수 있는 치수를 갖는다.
전기적 구동 모터(3)는 예를 들면 모터 공장에서 제조되고, 여기서 그 조립 중에 허브(45)와, 베어링 니들(30) 및, 베어링 링(31)에 즉시 연결되고 또한 정지 링(43)에 즉시 연결되어 조립된다. 상기 연결 목적을 위해, 샤프트(11)는 먼저 저널(29)을 갖는 편심륜 챔버(39)에 삽입되고, 그 후 저널(29)은 볼 베어링(12)에 의해 장착된다. 이와 관련하여 이미 상술한 바와 같이, 볼 베어링(12)이 먼저 삽입되고 그런 다음 저널(29)이 삽입되거나, 또는 저널(29)이 볼 베어링(12)과 함께 보어(42)에 삽입되는지는 그 자체로서는 크게 중요하지 않다. 어떤 경우에, 저널(29)의 삽입시에, 전기적 구동 모터(3)는 펌프 케이싱(35)에 대해 중심 설정되는 반면에, 모터 커버(6)가 펌프 케이싱(35)에 놓여지자 마자 반경방향 간극(41)이 얻어진다.
제 1 도에 도시된 바와 같이, 편심륜(28)은 저널(29)과 원통형 부분(27) 사이에서 샤프트(11)에 일체로 형성될 필요가 없는 것을 부가로 설명하고 있다. 이와 반대로, EP 0,509,833 B1에 도시된 바와 같이, 편심륜을 편심한 부싱 형태로 구성하고 샤프트의 원통형 부분에 걸쳐서 장착하여 샤프트에 대해 상대적으로 회전하지 않도록 고정하는 것도 가능하다. 이것은 예를 들면 편심륜을 샤프트상에 가압하므로써 실행된다. 이렇게 구성된 경우에, 편심륜이 플라스틱으로 제조된 것을 특징으로 하는 DE 42 41 827 A1 공보에 따른 다른 구성도 가능하다.
전기적 구동 모터(3)가 스위치 온(on)되면, 전기자(9)는 샤프트(11)를 회전시키고, 편심륜(28)과 베어링 링(31)은 편심한 회전 운동을 행하며, 그런 다음 펌프 피스톤(33, 34)상에서 작동한다. 샤프트(11)의 길이 방향 축으로부터 떨어진 펌프 피스톤(33, 34) 각각의 이동시에, 압력은 종래 기술로부터 추측가능한 펌프 실린더(도시 생략)내에서 발생된다. 그런 다음, 상기 샤프트(11)는 원통형 부분(27)과 저널(29) 사이의 영역에서 탄성 굽힘을 받고, 이에 의해 제 3 베어링(14)이 설치되어 있지 않다면, 영구 자석(7, 8)을 구비하는 고정자에 대해 전기자(9)를 바람직하지 않게 반경방향으로 이동시킬 가능성이 있다. 베어링(14)과 샤프트(11)의 저널(26)은 저널(26)과 미끄럼 베어링(14) 사이에서 베어링 유극에 대응하는 정도로 반경방향으로 전기자(9)의 이동을 제한한다. 미끄럼 베어링(14)이 소결 금속 베어링으로 구성되어 점성 윤활유로 충진되어 있기 때문에, 점성 윤활유는 소결 금속 베어링(14)과 저널(26) 사이의 베어링 갭(도시 생략)에서 이용가능하다. 이러한 관점에 따르면, 상기 점성 윤활유는 저널(26)과 소결 금속 베어링(14)의 소결 재료와의 사이의 금속 접촉을 효과적으로 방지하는 한편, 볼 베어링 보다 실질적으로 우수한 장점이 또한 얻어진다. 즉, 저널(26)과 소결 금속 베어링(14)을 함께 갖는 점성 윤활유의 필름(film)이 본 발명에 따른 유니트의 작동 중에 전기자(9)의 불균형, 편심륜의 불균형, 피스톤(33, 34)의 질량 또는 균형추(46)에 의한 불완전한 보상의 결과로서 자극되는 샤프트(11)의 진동을 완화하기 위해 유압식 댐핑 수단을 형성하므로써 상기 장점이 얻어진다. 종래 기술에 따른 세개의 볼 베어링을 갖는 유니트와는 반대로, 상기 유니트(2)에는 소음 감소 수단이 설치되어 있고, 이 소음 감소 수단은 상기 유니트가 안티 로크 장치 또는 구동 슬립 제어 장치의 구성 부품으로서 규정대로 자동차에 사용될 때 특히 양호하다는 것을 알았고, EP 0 509 883 B1의 기술에 따르면 전자적으로 제어가능한 밸브의 부착으로 브레이크 압력을 변경하는 것으로 사용되고 있다.
제 1 도는 본 발명에 따른 유니트의 종단면도.
제 2 도는 제 1 도에 도시된 유니트를 상세히 도시한 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
3 : 전기적 구동 모터 4, 33, 34 : 피스톤 펌프
5 : 포트형 케이싱 6 : 모터 커버
7, 8 : 영구 자석 9 : 전기자
10 : 정류자 11 : 샤프트
12, 13, 14 : 베어링 23 : 로킹 스프링
24 : 로킹핀 25 : 카본 브러시
28 : 편심륜 46 : 균형추

Claims (4)

  1. 고정자와, 전기자와, 편심륜과, 적어도 하나의 펌프 피스톤과, 상기 전기자와 편심륜을 공통으로 지지하는 샤프트와, 상기 전기자와 편심륜 사이에서 샤프트를 지지하기 위한 제 1 베어링과, 상기 편심륜에 인접한 제 2 베어링, 및 상기 전기자에 배열된 제 3 베어링을 구비하는 구동 모터와 방사형 피스톤 펌프를 갖는 유니트에 있어서,
    상기 제 3 베어링은 미끄럼 베어링(14)으로 구성된 것을 특징으로 하는 구동 모터와 방사형 피스톤 펌프를 갖는 유니트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미끄럼 베어링(14)은 소결 금속 베어링으로 구성된 것을 특징으로 하는 구동 모터와 방사형 피스톤 펌프를 갖는 유니트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 미끄럼 베어링(14)은 구형 캡 베어링으로 구성된 것을 특징으로 하는 구동 모터와 방사형 피스톤 펌프를 갖는 유니트.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 샤프트(11)와 함께 회전하는 균형추(46)가 편심륜(28)에 설치된 것을특징으로 하는 구동 모터와 방사형 피스톤 펌프를 갖는 유니트.
KR1019950027048A 1994-08-31 1995-08-29 구동모터와방사형피스톤펌프를갖는유니트 KR100378454B1 (ko)

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