KR100742523B1 - 샤프트 제조 방법 및 이러한 유형의 샤프트를 포함하는 장치 - Google Patents

샤프트 제조 방법 및 이러한 유형의 샤프트를 포함하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 샤프트(22)를 목표 크기(44)로 제조하기 위한 방법 및 특히 목표 크기(44)로 제조되는 이러한 샤프트(22), 특히 전기 모터식 구동 장치(10)의 아마추어 샤프트(22)를 포함하는 장치에 관한 것이다. 상기 샤프트(22)의 적어도 하나의 지점은 목표 크기(44)에 이를 때까지 재료 변위(46)에 의해서 변형된다.
샤프트, 웜, 조정 장치, 전기 구동 모터

Description

샤프트 제조 방법 및 이러한 유형의 샤프트를 포함하는 장치{Method for producing a shaft and a device containing a shaft of this type}
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 샤프트 제조 방법 및 이러한 유형의 샤프트를 포함하는 장치에 관한 것이다.
독일 실용 신안 GM 297 02 525.2호에는, 예를 들어 창유리, 선루프 또는 시트를 이동시키기 위해 사용되는 장치가 알려져 있다. 상기 실용 신안에는 아마추어 샤프트의 바람직하지 않은 축방향 유격을 방지하기 위해, 아마추어 샤프트의 적어도 하나의 단부면에서 완충 고무가 하우징의 리세스로 압입(press-in)되는 것이 제시되어 있다. 아마추어 샤프트는 정지 디스크를 상기 완충 고무에 대해서 누른다. 아마추어 샤프트는 노화 과정과 마모 발생에도 불구하고 완충 고무의 확실한 고정성과 탄성적 특성에 의해 오랜 시간 확실하게 공간적으로 고정된다. 또한 아마추어 샤프트는 완충 고무와 함께 매우 간단히 적은 비용으로 조립될 수 있다. 그러나, 상기와 같은 완충 고무를 이용하여 아마추어의 축방향 유격을 제거하는 것은 아마추어 샤프트를 제조할 때에 허용되는 최대 공차를 제한한다. 그러나 좁은 공차는 제작 비용을 높이며, 이는 아마추어 샤프트를 대량 생산할 경우에 바람직하지 않다.
청구항 제 1 항의 특징을 가진 본 발명에 따른 방법은, 제조시에 샤프트가 매우 정확한 길이로 제작되지 않더라도 축방향 유격은 완충 고무를 이용하여 바람직하게 보상될 수 있는 장점을 가진다. 공차와 연관된 샤프트의 제조 관련 길이는 부가적 공정 단계를 도입함으로써, 샤프트의 축방향 유격을 제거하는 것과 분리될 수 있다. 이는 아마추어 샤프트에 웜을 적은 비용으로 간단하게 제조할 수 있도록 한다. 재료 변위 후 전체 공차가 종래보다 현저히 더 작아졌기 때문에, 축방향 유격은 이전의 방법에 비해 더 확실하게 억제된다. 따라서, 아마추어 샤프트의 수명은 길어지며, 회전 방향이 바뀔 때 발생하는 클리킹(clicking) 소음은 확실히 방지된다.
종속항에 기재된 특징에 의해, 청구항 제 1 항에 따른 방법의 바람직한 실시예가 가능하다. 샤프트의 단부 근처에서 재료 변위가 이루어지면, 샤프트의 안정성은 전체 길이에 걸쳐서 유지된다. 또한 상기 지점에서 재료 변위는 부가의 공간을 필요로 하지 않는다. 재료 변위가 버니싱(burnishing)에 의해서 이루어지면, 이는 비용이 적게 들고 정확하며 간단하게 처리되는 공정이다. 버니싱은 양호하게 조절되는 샤프트의 일정한 연장을 야기한다. 버니싱을 통해서 균일한 압축이 이루어지며 상기 압축은 샤프트의 안정성에도 매우 바람직하게 작용한다. 그러나 간단한 스퀴징에 의해서 재료가 변위될 수도 있다. 상기 공정 단계는 버니싱보다 저렴하지만 동일한 치수의 정확도가 얻어지지 않는다.
재료 변위 동안 샤프트의 길이가 측정되면, 상기 샤프트의 목표 크기가 하나의 작업 사이클에서 신속하고 정확하게 달성될 수 있다.
재료 변위 시작 전에 샤프트가 전기 모터의 중공 폴 웰 하우징(pole well housing) 내에 삽입되는 것이 특히 바람직하다. 그로 인해, 가산된 공차는 제거된다. 또한 아마추어 샤프트는 "그" 베어링 내에 놓이므로, 특히 재료 변위의 버니싱시에 재료 변위의 치수 정확도와 위치가 나중의 사용 장소에 맞게 조정될 수 있다.
폴 웰을 넘어 돌출하는, 삽입된 샤프트의 부분의 길이를 측정하는 것이 바람직하며, 그 이유는 샤프트가 삽입된 상태에서 목표 크기로 제작될 수 있기 때문이다. 따라서 축방향 유격의 전체 공차는 현저하게 줄어들 수 있다.
추가 대안은, 샤프트가 삽입된 상태에서 재료의 변위 동안 축방향 유격의 목표값을 측정하는 것이다. 이는 가장 관심있는 측정값-축방향 유격-이 직접 측정됨으로써, 재료 변위를 통해 목표 크기로 정확하게 조정될 수 있는 장점을 갖는다. 상기 방법의 경우 모든 제조 공차와 조립 공차는 완전히 제거된다.
버니싱을 이용한 재료 변위의 또 다른 장점은 효율적인 공정 기술이다. 단 하나의 공구로 아마추어 샤프트의 웜이 제작될 수 있으며 또한 재료 변위가 이루어질 수 있다. 웜을 버니싱하고 재료 변위를 버니싱하기 위해 각각 하나의 공구가 사용되더라도, 상기 공정을 위해 샤프트는 단지 한 번만 고정되면 되기 때문에 완전한 하나의 작업 단계가 생략된다. 이는 신속하고 저렴한 생산을 가능하게 한다.
종속 청구범위 제 9 항의 특징을 가지는 본 발명에 따른 장치는, 조립 후 샤프트의 제조 공차가 원래는 큼에도 불구하고, 공차가 작은 고가의 제품이 제조되는 장점을 가진다.
상기 샤프트의 단부에 위치한 재료 변위 및 환형 홈의 반원형 횡단면은 샤프트의 안정성을 유지하는 데에 바람직하게 작용한다. 샤프트의 직경이 원래 값의 절반까지 감소될 수 있는 것이 바람직하다.
도면에는 본 발명에 따른 장치의 실시예가 도시되며 하기의 상세한 설명에서 더 자세히 설명된다.
도 1은 장치의 단면도.
도 2는 도 1의 II에 따른 샤프트의 확대 단면도.
도 1에는 모터(12)와, 기어(14)를 둘러싸는 다중 부품의 하우징(16)을 구비한 조정 구동 장치(10)가 도시된다. 모터(12)는 전기적으로 정류되며, 아마추어(18), 정류자(20) 및 여러 위치에서 지지된 아마추어 샤프트(22)를 포함하고, 상기 샤프트는 기어(14)의 영역에까지 연장된다. 웜 휠(24)과 맞물리는 웜(26)이 아마추어 샤프트(22)로 롤링된다. 아마추어 샤프트(22)의 단부면(28, 30)에서, 상기 샤프트는 정지 디스크(32, 34) 및 완충 수단(36)을 거쳐 하우징(16) 또는 하우징(16)의 부품에 지지된다.
상기 아마추어 샤프트(22)의 단부면(28)의 영역에서, 하우징(16)은 리세스(38)를 포함하며, 완충 수단(36)인 완충 고무(40)는 상기 리세스 안으로 압입된다. 완충 고무(40)는 확실하게 규정된 탄성적 범위(42)를 가진다. 이로써 본 발명에 따른 사상은, 아마추어 샤프트의 유격을 효과적으로 방지하기 위해, 아마추어 샤프트(22)와 하우징(16)의 부품의 공차가 조립 공차와 함께 상기 탄성적 범위(42)(도 2 참조)를 초과하지 않도록 하는 것이다. 상기 완충 고무(40) 대신에 스프링 부재 또는 강성의 정지부와 같은 다른 완충 수단(36)이 고려될 수 있다.
상기와 같은 작은 공차를 유지하기 위해, 본 발명에 따라 웜(26)이 롤링된 후 샤프트(22)는 재료 변위(46)에 의해 목표 크기(44)로 된다. 이러한 목표 크기(44)의 공차는 완충 고무(40)의 탄성적 범위(42)보다 현저히 작다. 재료 변위(46)는 샤프트(22)를 압축시킴으로써 실현될 수 있고, 그에 의해서 샤프트(22)의 길이는 증가한다. 상기 재료 변위(46)는 샤프트(22)가 반경 방향으로 지지되지 않는 영역에서, 웜(26)과 단부면(28) 사이의 단부 영역(29)에 제공된다.
상기 샤프트(22)가 스웨이지(swage)되는 재료 변위(46)의 방법도 가능하며 이는 샤프트(22)를 단축시킬 수 있다. 이론적으로는 재료 변위(46)가 구조를 방해하지 않는, 샤프트(22)에서 다수의 지점들이 있다. 그러나 샤프트(22)의 안정성을 전체적으로 유지하기 위해서는, 샤프트(22)의 단부(29, 31)에 있는 재료를 샤프트의 단부면(28, 30)을 향한 영역 쪽 내로 변위시킨다.
재료 변위(46)를 위한 간단한 방법은 샤프트(22)의 단부(29)를 버니싱함으로써 주어진다. 웜(26)을 제작하기 위해서는 아마추어 샤프트(22) 상에 버니싱 공구(54)가 예비 고정되어야 하기 때문에, 다른 방법들보다 상기 방법이 선호된다. 이때 재료 변위(46)를 위한 버니싱은 하나의 작업 단계에서, 즉 웜(26)의 버니싱과 동시에 이루어지거나 또는 버니싱 공구(54) 상에 웜을 고정하는 동안 바로 연속해서 이루어질 수 있다.
재료 변위(46) 동안 동시에 샤프트(22)의 길이가 측정된다. 상기 샤프트(22)는, 아마추어 샤프트(22)의 길이를 측정함으로써 목표 크기(44)가 나타날 때까지 변형된다. 상기 목표 크기(44)는 아마추어 샤프트(22)의 양 단부면(28, 30) 사이의 총 길이와 관련된다.
제 2 실시예에서 아마추어 샤프트(22)는 그 길이가 변화되기 전에, 하우징(16)의 부품, 여기서는 중공 폴 웰 하우징(13)에 설치된다. 이때 중공 폴 웰 하우징(13)을 지나 돌출한 아마추어 샤프트(22)의 부분은 재료 변위(46) 동안 동시에 측정된다. 이 경우 목표 크기(44')(도 1)는 중공 폴 웰 하우징(13)을 지나 돌출한 아마추어 샤프트(22)의 부분에만 관련된다. 따라서 중공 폴 웰 하우징(13)의 공차도 제거될 수 있다.
추가 실시예에서 아마추어 샤프트(22)의 길이는 목표 크기(44)로서 측정되지 않으며, 설치된 상태에 있는 아마추어 샤프트(22)의 축방향 유격(44'')(도 2에 파선으로 도시)이 직접 측정된다.
상기 아마추어 샤프트(22)가 완전히 설치되고 하우징(16)의 조립이 끝난 후에, 하우징(16)에 있는 하나 또는 다수의 개구를 통해 아마추어 샤프트(22)의 재료 변위(46)가 이루어진다. 아마추어 축방향 유격(44'')은 전기 모터(12)에 인가된 전압, 또는 전기 모터에 의해 소비되는 전류에 의해 측정된다. 축방향 유격이 클 경우, 모터(12)는 전류 세기가 상대적으로 작을 때에도 이미 그 최종 속도에 이른다. 상기 경우 전류 측정 동안 아마추어 샤프트(22)의 길이가 길어지면, 언젠가는 아마추어 샤프트(22)가 완충 고무(40)를 축방향으로 누른다. 샤프트(22)가 완충 고무(40)에 접촉하면, 일정한 브레이킹 토크가 발생하며, 상기 토크는 전류 증가 또는 모터(12)의 속도 감소를 통해 측정될 수 있다. 상기 전류 및/또는 속도가 특정 값을 가지면, 이는 축방향 유격이 제거되거나 또는 예정대로 정지되었음을 나타내는 표시이다.
도 2는 아마추어 샤프트(22)의 단부(29)에서의 재료 변위(46)를 상세하게 도시한다. 재료 변위(46)는 링 홈 형상, 즉 전체 샤프트를 둘러싸는 형상으로 형성된다. 상기와 같은 홈(48)은 버니싱에 의해 간단히 형성된다. 홈(48)의 횡단면(50)은 반원형이며, 즉 샤프트(22)가 더 길어져야 할수록, 원의 세그먼트는 샤프트 안으로 더 깊게 가압된다. 이 경우 샤프트(22)의 횡단면(50)이 재료 변위(46) 지점에서는 너무 많이 감소되지 않아야 한다. 샤프트 직경(52)이 원래 값의 50% 로 감소되는 것이 한계값으로서 간주된다.
추가 실시예에서, 링형 홈(48)의 횡단면(50)은 반원형이 아닌 또 다른 형태를 가진다. 이는 예를 들어 버니싱 공구(54)가 방사상으로 형성되지 않고 다른 임의의 형태를 가질 때이다. 가능한 횡단면(50)의 형태는 사다리꼴(50') 또는 직사각형(50'')(도 2의 파선)이다. 상기와 같은 프로파일의 경우, 버니싱할 시에 처음부터 사다리꼴면 또는 직사각면을 따라 많은 재료가 변위되는 반면, 홈(48)이 반원형 프로파일인 경우 처음에는 적은 재료가 변위된다.
또한 홈(48)이 샤프트(22)의 전체 원주에 걸쳐 링형으로 형성되지 않고, 예컨대 하나 또는 다수의 노치가 원주에 걸쳐 분배되는 것을 고려할 수 있다. 그러나 상기 방법은 샤프트(22)의 정확한 목표 크기(44)와 관련해서 어려움을 발생시키거나 또는 불균형을 발생시킬 수 있다. 재료 변위(46)의 정확한 지점은 모터 샤프트(22)의 단부면(28)과 웜(26)의 돌기부 사이에서 가변적으로 선택된다.

Claims (14)

  1. 바람직하지 않은 축방향 유격을 방지하기 위하여 전기 모터식 구동 장치(10)의 아마추어 샤프트(22)를 목표 크기(44)로 제조하기 위한 방법으로서,
    상기 샤프트(22)의 하나의 지점을 재료 변위(46)에 의해서 목표 크기(44)에 도달할 때까지 재성형하는 단계를 포함하고,
    재료 변위는 바람직하지 않은 축방향 유격을 방지하기 위하여 상기 샤프트(22)를 압축하는 것을 포함하고, 그에 의해서 상기 샤프트(22)의 길이가 증가하는 샤프트 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 재료 변위(46)는 상기 샤프트(22)의 단부(29) 근처에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 샤프트 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 재료 변위(46)는 상기 샤프트(22)의 버니싱에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 샤프트 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 재료 변위(46) 동안 상기 샤프트(22)의 길이가 측정되며, 상기 재료 변위(46)는 예정된 목표 크기(44)에 도달할 때 끝나는 것을 특징으로 하는 샤프트 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 샤프트(22)가 전기 모터(12)의 중공 폴 웰 하우징(13)에 설치된 후 상기 재료 변위(46)가 이루어지는 것을 특징으로 하는 샤프트 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 중공 폴 웰 하우징(13)을 지나 돌출하는 상기 샤프트(22)의 부분의 길이가 측정되고 상기 목표 크기(44)와 비교되는 것을 특징으로 하는 샤프트 제조 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 재료 변위(46) 동안 상기 샤프트(22)의 축방향 유격이 측정되며 축방향 유격의 목표값에 도달되었을 때 상기 재료 변위(46)가 끝나는 것을 특징으로 하는 샤프트 제조 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 샤프트(22)의 섹션에서 웜(26)이 롤링되고, 상기 재료 변위(46)는 상기 목표 크기(44)에 이를 때까지 동시에 또는 그 후에 동일한 공작 기계에서 실시되는 것을 특징으로 하는 샤프트 제조 방법.
  9. 아마추어 샤프트(22)를 포함하는 전기 구동 모터(12)와, 상기 모터 다음에 놓여 상기 아마추어 샤프트(22)를 통해 상기 구동 모터(12)와 상호 작용하는 기어(14)를 구비한, 자동차 구성 부품 조정 장치로서,
    상기 아마추어 샤프트(22)는 하나의 지점에서 재료 변위(46)에 의해, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법으로, 예정된 목표 크기(44)에 이르는 것을 특징으로 하는 자동차 구성 부품 조정 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 샤프트(22)의 재료 변위(46)는 샤프트의 단부(29)에 위치하는 것을 특징으로 하는 자동차 구성 부품 조정 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 재료 변위(46)의 횡단면(50)은 반원형인 것을 특징으로 하는 자동차 구성 부품 조정 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 재료 변위(46)의 횡단면(50)은 사다리꼴 또는 직사각형인 것을 특징으로 하는 자동차 구성 부품 조정 장치.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 재료 변위(46)는 상기 샤프트(22)의 직경(52)을 절반까지 감소시키는 것을 특징으로 하는 자동차 구성 부품 조정 장치.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 재료 변위(46)는 링형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 구성 부품 조정 장치.
KR1020017013716A 2000-02-28 2001-02-09 샤프트 제조 방법 및 이러한 유형의 샤프트를 포함하는 장치 KR100742523B1 (ko)

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