KR100440879B1 - Stud bolt of alternator for vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차 교류 발전기용 스터드 볼트에 관한 것으로 헤드 형상을 히트 싱크의 고정홀보다 작게 구성함과 아울러 결합부에 체결홈을 더 구비하여,The present invention relates to a stud bolt for an alternator for automobiles, comprising a head shape smaller than a fixing hole of a heat sink, and further comprising a fastening groove in a coupling part.
너트 체결시 과다 체결 토오크에 따른 히트 싱크와 스터드 볼트 상간의 전단현상을 억제하여 체결력 향상 및 내구성 증대를 통한 품질 향상을 목적으로 안출된 것으로,It is designed to improve the quality by improving the tightening force and durability by suppressing the shear phenomenon between the heat sink and the stud bolt phase due to the excessive tightening torque when the nut is tightened.
상기 스터드 볼트(3)는,The stud bolt (3),
일측 선단으로 수나사(30)를 형성하며 배터리 케이블이 연결되는 고정단(31)과, 타측으로 원통형 헤드(32)와 그 직하방으로 헤드(32) 직경보다 큰 외경(y1)의 단턱(34)을 형성하여,A fixed end 31 having a male screw 30 formed at one end and having a battery cable connected thereto, and a stepped 34 having an outer diameter y1 having a cylindrical head 32 on the other side and a diameter larger than the diameter of the head 32 directly below. By forming
그 원주면에는 단면 형상이 '凸'형상으로 스터드 볼트(3)의 중심에서 일정 거리(W2) 이격되고, 일정 폭(W1)과 특정 각도(A)로서 형성되는 체결홈(35)이 등간격으로 구비되고,On the circumferential surface thereof, the cross-sectional shape is a '凸' shape, and the fastening grooves 35 formed at a predetermined width W1 and a specific angle A are spaced apart from the center of the stud bolt 3 by a predetermined distance (W2). It is provided with
상기 체결홈(35) 하방에는 단면이 'Ｖ'을 이루는 슬롯(36)을 형성한 것을 특징으로 한다.Below the fastening groove 35 is characterized in that the slot (36) forming a cross section 'Ｖ'.
Description
본 발명은 자동차 교류 발전기용 스터드 볼트에 관한 것으로 더욱 상세하게는 교류 발전기의 정류기에 구비되며 배터리 케이블과 연결되어 전기를 이송하는 스터드 볼트의 개선에 관한 것이다.The present invention relates to a stud bolt for an automotive alternator, and more particularly, to an improvement in a stud bolt provided in a rectifier of an alternator and connected to a battery cable to transfer electricity.
일반적으로 자동차용 발전기는 엔진 전장품의 하나로 엔진과 벨트로 연결되어 소모된 배터리 전원을 충전시키고 다른 전장품 작동에 필요한 전류를 공급하는 역할을 수행한다.In general, the automotive generator is connected to the engine and the belt as one of the engine electronics to charge the consumed battery power and to supply the current required to operate other electronics.
이러한 자동차용 교류 발전기(1)는 도 1에서와 같이 드라이버 및 슬립링 엔드 프레임(10,11) 상간에 스테이터 코어(12)와 스테이터 코일(13)로 구성되는 스테이터 어셈블리(14)가 압입 고정되며,In the automotive alternator 1, a stator assembly 14 including a stator core 12 and a stator coil 13 is press-fitted between the driver and the slip ring end frames 10 and 11, as shown in FIG. 1. ,
상기 스테이터 어셈블리(14) 내방에는 드라이버 및 슬립링 엔드 프레임(10,11)에 고정된 베어링(15)에 의해 지지되고, 선단에는 동력을 전달받을 수 있도록 풀리(16)를 가지는 로터 샤프트(17)가 횡방향으로 설치된다.Inside the stator assembly 14 is supported by a bearing 15 fixed to a driver and slip ring end frames 10, 11, and a rotor shaft 17 having a pulley 16 at its tip to receive power. Is installed in the transverse direction.
상기 로터 샤프트(17) 중앙부에는 로터 코일(18)을 권취하여 로터 샤프트(17)의 후방에 압입된 슬립링(19)과 연결시킨 스풀 보빈(20)이 결합되며,The spool bobbin 20 coupled to the slip ring 19 press-fitted to the rear of the rotor shaft 17 by winding the rotor coil 18 is coupled to the center of the rotor shaft 17,
상기 스풀 보빈(20) 외방에는 축방향으로 다수 개의 로터 폴(21,22)을 가지는 로터 코어(23)가 결합되어 스풀 보빈을 수용하는 로터 어셈블리(24)가 구비된다.Outside the spool bobbin 20 is provided with a rotor assembly 24 to receive the spool bobbin is coupled to the rotor core 23 having a plurality of rotor poles (21, 22) in the axial direction.
상기 로터 어셈블리(24)의 슬립링(19)에는 배터리 전원을 슬립링(19)을 통하여 로터 코일(18)로 인가시켜 로터 코어(23)를 자화시키기 위한 탄소재의 브러시를 내장한 브러시 홀더(25)가 연접되고,In the slip ring 19 of the rotor assembly 24, a brush holder having a brush made of carbon for magnetizing the rotor core 23 by applying battery power to the rotor coil 18 through the slip ring 19 ( 25) are concatenated,
상기 슬립링(19) 외방에는 스테이터 및 로터 어셈블리(14,24)에서 발전된 전압을 일정한 상태로 유지하기 위한 전압 조정기(26)와 전압이 조정된 교류를 직류로 정류시키기 위해 히트 싱크와 다이오우드 및 터미널등으로 구성된 정류기(27)가 구비된다.Outside the slip ring 19, a heat regulator, a diode and a terminal for rectifying the regulated alternating current with a voltage regulator 26 for maintaining the voltage generated in the stator and rotor assemblies 14 and 24 in a constant state. The rectifier 27 which consists of etc. is provided.
상기와 같이 구성된 교류 발전기(1)는 엔진 시동과 동시에 풀리(16)를 통해 엔진의 동력을 전달받은 로터 샤프트(17)가 회전하고,The alternator 1 configured as described above rotates the rotor shaft 17 which receives the engine's power through the pulley 16 at the same time as the engine starts.
이와 동시에 배터리 전원이 슬립링(19)과 연접된 브러시를 통하여 로터 코일(18)로 전류가 인가되어 로터 코일(18)의 외방에 위치한 로터 코어(23)에는 자력선이 발생한다.At the same time, the battery power is applied to the rotor coil 18 through a brush connected to the slip ring 19 to generate magnetic lines of force in the rotor core 23 located outside the rotor coil 18.
이 때 로터 샤프트(17)가 회전함으로서 스테이터 코일(13)에는 3상 교류가 유기되어 정류기(27)의 다이오우드로 인가되고,At this time, as the rotor shaft 17 rotates, three-phase alternating current is induced to the stator coil 13 and applied to the diode of the rectifier 27.
3상 교류를 인가받은 다이오우드는 전파 정류하여 배터리의 전압보다 높을 때에만 전파 정류한 전류를 충전시키고 다른 전장품으로 전류를 공급한다.The diode, which receives three-phase alternating current, is full-wave rectified to charge the full-wave rectified current only when it is higher than the voltage of the battery, and to supply the current to other electronic devices.
그리고 발전 과정에서 생성된 전압이 규정치 이상이 될 경우 전압 조정기가 작동하여 항상 일정한 전압 상태를 유지할 수 있도록 하고, 엔진 정지시 배터리에서 발전기로의 전류가 역류하는 작용 역시 다이오우드에 의하여 저지된다.When the voltage generated during the power generation exceeds the specified value, the voltage regulator operates to maintain a constant voltage state, and the backflow of the current from the battery to the generator when the engine is stopped is also prevented by the diode.
상기 정류기(27)로부터의 최종적인 출력은 정류기의 히트 싱크에 고정되는 스터드 볼트로 인출되며, 이러한 스터드 볼트(5)는 배터리와 케이블로 연결되어 정류된 전류를 통해 상술한 각종 작용을 수행한다.The final output from the rectifier 27 is drawn to a stud bolt that is fixed to the heat sink of the rectifier, and this stud bolt 5 is connected to the battery and the cable to perform the above-described various functions through the rectified current.
상기와 같이 스터드 볼트(5)는 도 2에서와 같이 통상의 볼트 형태를 가지는것으로 헤드(50)를 통하여 히트 싱크(6)와 걸림되면서 내방에서 외방으로 돌출 구성되며,As described above, the stud bolt 5 has a conventional bolt shape as shown in FIG. 2 and is configured to protrude from the inside to the outside while being engaged with the heat sink 6 through the head 50.
헤드(50) 하측에는 히트 싱크(6)와의 결합을 도모하는 너어링(knurling)을 형성한 결합부(51)가 형성되고, 그 하방에는 배터리와의 체결을 위해 케이블이 고정되는 고정단(52)이 연장 구비된다.A coupling part 51 is formed below the head 50 to form a knurling for coupling with the heat sink 6, and a fixed end 52 at which a cable is fixed for fastening the battery to the battery 50. ) Is provided with an extension.
상기 고정단(52) 외방에는 스터드 볼트(5)를 보호하는 부싱(53)이 개재되며, 고정단(52) 선단에는 부싱(53)과 케이블 터미널(55)을 고정하기 위한 너트(54)가 체결되어 스터드 볼트(5)의 구성을 완료한다.A bushing 53 for protecting the stud bolt 5 is interposed outside the fixed end 52, and a nut 54 for fixing the bushing 53 and the cable terminal 55 is provided at the front end of the fixed end 52. Tighten to complete the configuration of the stud bolt (5).
하지만, 상기 스터드 볼트(5)는 히트 싱크 고정홀(60)과의 체결시 너트(54)의 과다한 체결 토오크가 헤드(50)와 히트 싱크 결합면에 작용할 경우 히트 싱크(6)에는 압축 하중이 가해지고,However, the stud bolt 5 has a compressive load on the heat sink 6 when an excessive tightening torque of the nut 54 acts on the head 50 and the heat sink coupling surface when the stud bolt 5 is fastened to the heat sink fixing hole 60. Applied,
이러한 압축 하중이 스터드 볼트(5)의 소재 항복 강도 이상일 경우,If this compressive load is greater than or equal to the material yield strength of the stud bolt 5,
스터드 볼트(6)에 순간적인 전단 현상이 발생되어 체결력이 급격히 저하되는 현상을 유발하였다.The instantaneous shear phenomenon occurs in the stud bolt 6, causing a phenomenon that the fastening force is sharply lowered.
상기와 같은 전단 현상에 따른 체결력 약화는 배터리 전원 케이블과의 연결 상태를 이완시켜 스파크 발생에 의한 화재 발생,The weakening of the clamping force caused by the shearing phenomenon as described above relaxes the connection state with the battery power cable, and causes a fire due to spark generation.
또는 접촉 불량에 따른 자동차 출력 저하를 초래하는 문제점을 안고 있었다.Or there was a problem that causes the output of the car lowered due to poor contact.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 스터드 볼트 헤드 형상을 히트 싱크의 고정홀보다 작게 구성함과 아울러 결합부에 체결홈을 더구비하여,In order to solve the above problems, the present invention has a stud bolt head shape smaller than the fixing hole of the heat sink and further includes a fastening groove in the coupling part.
너트 체결시 과다 체결 토오크에 따른 히트 싱크와 스터드 볼트 상간의 전단현상을 억제하여 체결력 향상 및 내구성 증대를 통한 품질 향상을 그 목적으로 한다.It aims to improve the quality by improving the tightening force and durability by suppressing the shear phenomenon between the heat sink and the stud bolt phase due to the over tightening torque when tightening the nut.
도 1은 일반적인 자동차용 교류 발전기를 도시한 전체 단면도,1 is a cross-sectional view showing a typical automotive alternator,
도 2는 종래 기술이 적용된 자동차 교류 발전기용 히트 싱크와 스터드 볼트의 결합 구조를 도시한 단면도 및 체결 토오크 변화를 도시한 그래프,2 is a cross-sectional view showing a coupling structure of a heat sink and a stud bolt for an automotive alternator to which the prior art is applied;
도 3은 본 발명인 자동차 교류 발전기용 스터드 볼트를 도시한 정면도,Figure 3 is a front view showing a stud bolt for the automotive alternator of the present invention,
도 4는 본 발명이 적용된 스터드 볼트의 헤드 부위의 그루브를 도시한 평면도 및 X - X선 단면도,4 is a plan view and an X-ray cross-sectional view showing the groove of the head portion of the stud bolt to which the present invention is applied;
도 5는 본 발명인 스터드 볼트를 히트 싱크에 결합전 상태를 도시한 단면도,5 is a cross-sectional view showing a state before coupling the stud bolt of the present invention to the heat sink,
도 6은 본 발명인 자동차 교류 발전기용 스터드 볼트와 히트 싱크의 결합 상태를 도시한 단면도 및 체결 토오크 관계를 도시한 그래프도.Figure 6 is a graph showing a cross-sectional view and a coupling torque relationship showing a coupling state of the stud bolt and heat sink for the automotive alternator of the present invention.
*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명** Description of the symbols used in the main parts of the drawings *
3;스터드 볼트 31;고정단3; stud bolt 31; fixed end
32;헤드 34;단턱32; head 34; step
35;체결홈 36;슬롯35; fastening groove 36; slot
이하 첨부되는 도면과 관련하여 본 발명의 구성 및 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명인 자동차 교류 발전기용 스터드 볼트를 도시한 정면도, 도 4는 본 발명이 적용된 스터드 볼트의 헤드 부위의 그루브를 도시한 평면도 및 X - X선 단면도, 도 5는 본 발명인 스터드 볼트를 히트 싱크에 결합전 상태를 도시한 단면도, 도 6은 본 발명인 자동차 교류 발전기용 스터드 볼트와 히트 싱크의 결합 상태를 도시한 단면도 및 체결 토오크 관계를 도시한 그래프도로서 함께 설명한다.Figure 3 is a front view showing the stud bolt for the automotive alternator of the present invention, Figure 4 is a plan view and X-X cross-sectional view showing the groove of the head portion of the stud bolt to which the present invention is applied, Figure 5 is the present invention stud bolt Fig. 6 is a cross-sectional view showing a state before coupling to a heat sink, and Fig. 6 is a cross-sectional view showing a coupling state of a stud bolt and a heat sink for an automotive alternator according to the present invention, and a graph showing a tightening torque relationship.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명인 자동차 발전기용 스터드 볼트(3)는 도 3에서와 같이,Stud bolt (3) for the automobile generator of the present invention for achieving the above object, as shown in Figure 3,
원통형의 통상적인 볼트 형상으로 일측 선단에는 수나사(30)를 통해 부싱 및 너트를 체결하는 고정단(31)이 형성되고,A fixed end 31 for fastening the bushing and the nut through a male screw 30 is formed at one end of the cylindrical bolt shape.
타측 선단에는 원통형 헤드(32)와 그 직하방으로 헤드(32) 직경보다 큰 외경의 단턱(34)을 형성하여 원주면에는 등간격의 체결홈(35)이 개방면을 하향으로 형성하여 다수 개 구비된다.On the other end, a cylindrical head 32 and a stepped portion 34 having an outer diameter larger than the diameter of the head 32 are formed directly below the cylindrical head 32. The circumferential surface has a plurality of fastening grooves 35 having equal intervals in the downward direction. It is provided.
상기 체결홈(35)은 도 4에서와 같이 그 단면 형상이 '凸'형상으로 스터드 볼트(3)의 중심에서 일정거리 이격된 상태(W2)에서 일정한 폭(W1)을 가지며 특정 각도(A)를 형성하여 단턱(34) 원주면에 걸쳐 등간격으로 형성된다.As shown in FIG. 4, the fastening groove 35 has a predetermined width W1 in a state in which the cross-sectional shape of the fastening groove 35 is spaced apart from the center of the stud bolt 3 by a predetermined distance W2 as shown in FIG. 4. By forming the stepped 34 is formed at equal intervals over the circumferential surface.
상기 체결홈(35)의 특정 각도(A)는 너트의 조임방향과 동일한 방향으로 형성되는데, 이는 스터드 볼트(3)의 체결시 히트 싱크(4)와의 체결력을 증대시켜 높은 저항력을 가질 수 있도록 한다.The specific angle A of the fastening groove 35 is formed in the same direction as the tightening direction of the nut, which increases the fastening force with the heat sink 4 when fastening the stud bolt 3 to have a high resistance. .
또한 체결홈(35) 하방에는 그 단면이 'Ｖ'을 이루는 슬롯(36)을 형성하며, 이러한 'Ｖ'형 슬롯(36)은 스터드 볼트(3)와 히트 싱크(4)의 결합시 알루미늄이 슬롯(36) 내방으로 채워짐으로서 높은 결합력을 가질 수 있도록 한다.In addition, the lower side of the fastening groove 35 forms a slot 36 having a cross section 'Ｖ', and this 'Ｖ' type slot 36 has aluminum when the stud bolt 3 and the heat sink 4 are combined. The slot 36 is filled inwards to allow for a high engagement force.
상기와 같이 헤드(32)와 단턱(34) 및 슬롯(36)을 형성한 스터드 볼트(3)는 히트 싱크(4)와의 원활한 체결을 위해 도 5에서와 같이 각각의 규격을 달리 구성하는데,The stud bolts 3 having the head 32, the step 34 and the slot 36 as described above are configured differently as shown in FIG. 5 for smooth fastening with the heat sink 4.
예를 들어 단턱(34)의 외경을 y1, 슬롯(36) 외경을 y2, 히트 싱크 고정홀(40)의 내경을 y3이라 가정할 때, y1>y3>y2의 비율을 가지도록 형성한다.For example, assuming that an outer diameter of the step 34 is y1, an outer diameter of the slot 36 is y2, and an inner diameter of the heat sink fixing hole 40 is y3, a ratio of y1> y3> y2 is formed.
상기와 같은 본 발명의 작용 상태를 종래 기술의 문제점과 비교하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation state of the present invention as described above compared with the problems of the prior art as follows.
먼저, 본 발명인 자동차 발전기용 스터드 볼트(3)는 도 5 및 도 6에서와 같이 스터드 볼트(3)의 직경을 달리하는 각 구성 부분을 통하여 히트 싱크 고정홀(40)에 용이하게 삽입 고정되며,First, the stud bolt (3) for the automobile generator of the present invention is easily inserted and fixed in the heat sink fixing hole (40) through each of the constituent parts varying the diameter of the stud bolt (3), as shown in FIGS.
고정된 스터드 볼트(3)의 고정단(31)에는 부싱(37)과 케이블 터미널(39)을 비롯하여 스터드 볼트(3)와 히트 싱크(4)와의 체결 상태 유지를 위한 너트(38)가체결된다.The fixing end 31 of the fixed stud bolt 3 is fastened with a nut 38 for maintaining the fastening state between the stud bolt 3 and the heat sink 4 including the bushing 37 and the cable terminal 39. .
상기와 같은 스터드 볼트(3)는 너트(38)의 체결 토오크 상승과 함께 스터드 볼트(3)는 중심축 방향으로의 압축 하중을 발생하며 히트 싱크(4)와의 체결 토오크는 증대된다.The stud bolt 3 as described above increases the tightening torque of the nut 38 and the stud bolt 3 generates a compressive load in the direction of the central axis, and the tightening torque with the heat sink 4 is increased.
상기 회전과 압축 하중이 동시에 작용하는 스터드 볼트(3)는 상대적으로 연질인 히트 싱크(4)를 잠식하며 체결홈(35)과 슬롯(36)에 히트 싱크(4)가 충진되며 체결 상태를 유지한다.The stud bolt (3) at the same time the rotation and the compressive load acts to engulf the relatively soft heat sink (4) and the fastening groove 35 and the slot 36 is filled with the heat sink (4) to maintain the fastening state do.
이와 같이 너트(38)의 체결 토오크 상승에 의해 체결된 스터드 볼트(3)는 과다한 체결 토오크가 발생할 경우 히트 싱크(4) 소재의 항복점이 종래와 같이 포인트(poing)를 형성하지 않고,As such, when the excessive tightening torque occurs, the stud bolt 3 fastened by the tightening torque of the nut 38 does not form a point of yield of the heat sink 4 as in the prior art.
도 6에서와 같이 최대 체결 토오크 지점에서 일정 구간의 항복점(41)을 형성하여 조립 공정에서 과다 체결 토오크가 작용하더라도 스터드 볼트(3)의 체결 완화에 의한 불량 발생이 방지된다.As shown in FIG. 6, a yield point 41 of a predetermined section is formed at the maximum tightening torque point, thereby preventing occurrence of defects due to loosening of the stud bolt 3 even when excessive tightening torque is applied in the assembling process.
이상에서와 같이 스터드 볼트의 체결홈과 슬롯을 통한 체결 구조는 종래 헤드만을 통해 히트 싱크와 체결되는 구조가 가지는 체결력 약화와,As described above, the fastening structure through the fastening groove and the slot of the stud bolt has a weakening of the fastening force of the structure that is fastened with the heat sink only through the conventional head,
이로 인한 배터리 전원 케이블과의 접촉 불량과 스파크 발생에 따른 화재등의 문제점을 해결할 수 있다.As a result, problems such as poor contact with the battery power cable and fire caused by sparking can be solved.
이상과 같은 본 발명인 자동차 교류 발전기용 스터드 볼트는 히트 싱크와의 체결 과정에서 과다한 체결 토오크에 따른 불량 발생을 방지할 수 있음은 물론,The stud bolt for the automotive alternator of the present invention as described above can prevent the occurrence of defects due to excessive tightening torque in the fastening process with the heat sink,
실차 적용후 주행 중 발생하는 진동이나 외부 충격으로부터의 안정성을 유지하여 교류 발전기 내구성 증대와 품질 향상을 이룰 수 있는 유용한 발명이다.It is a useful invention that can increase the durability and quality improvement of the alternator by maintaining stability from vibrations or external shocks generated during driving after actual vehicle application.
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