KR101170239B1 - 회전 전동기의 축받이 장치 - Google Patents

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Abstract

전류가 공급되는 코일(22)이 마련된 스테이터(20)와, 스테이터(20)의 내부를 회전하고 로터 마그넷(32)을 갖는 로터(30)와, 로터(30)의 내부에 마련된 나사구멍(31a)과 나사결합하는 나사부를 갖는 모터 샤프트(33)와, 모터 샤프트(33)의 축받이(41)를 가지며 열가소성 수지에 의해 성형된 축받이 지지 부재(40)와, 축받이 지지 부재(40)를 수납하고 열가소성 수지에 의해 성형된 축받이측 케이스(50)를 구비한 회전 전동기(1)의 축받이 장치에 있어서, 축받이측 케이스(50) 및 축받이 지지 부재(40)에 가설(架設)시켜서 인서트 너트(46)를 아웃서트 성형에 의해 일체화하였다.

Description

회전 전동기의 축받이 장치{BEARING DEVICE FOR ROTARY MOTOR}
본 발명은, 회전 전동기의 축받이 장치에 관한 것으로, 특히 축받이 장치의 고정 구조에 관한 것이다.
종래, 회전 전동기에 의해 축을 구동하는 것으로서, 예를 들면 특허 문헌 1 또는 특허 문헌 2에 기재된 것이 있다. 이런 종류의 회전 전동기의 축받이 장치의 한 예를 도 4 및 도 5에 도시한다. 도 4는 종래의 회전 전동기의 축받이 장치의 구성을 도시하는 도면이고, 도 5는 축받이 지지 부재의 고정 구조를 도시하는 확대도이다. 우선, 축받이측 케이스(50)에 태핑 나사(90)의 외경보다도 작은 아랫구멍(91), 축받이 지지 부재(40) 및 기판(47)에는 태핑 나사(90)를 삽입 가능한 나사 통과 구멍(92, 93)을 형성하여 둔다. 다음에, 이 나사 통과 구멍(92, 93)에 태핑 나사(90)를 통과함과 함께, 아랫구멍(91)에 태핑 나사(90)를 나사끼움에 의해, 축받이측 케이스(50)에 축받이 지지 부재(40) 및 기판(47)을 고정하고 있다.
특허문헌 1 : 특개2005-253138호 공보 특허문헌 2 : 특개소49-39704호 공보
종래의 회전 전동기의 축받이 장치는 이상과 같이 구성되어 있기 때문에, 축받이 지지 부재가 축받이측 케이스에 대해 태핑 나사의 축력(軸力)에 의해 고정되어 있고, 고온 환경하에서 축받이 지지 부재 및 축받이측 케이스를 형성하는 수지에 크리프 현상이 발생한 경우에, 태핑 나사 주위의 수지나 나사 통과 구멍 주위의 수지가 주저앉아 버려, 축받이 지지 부재의 고정 강도가 대폭적으로 저하된다는 과제가 있다. 또한, 축받이 지지 부재의 고정 강도가 저하된 상태에서, 모터의 회전이나 외부 진동에 의한 하중이 축받이 지지 부재의 축받이에 입력되면, 축받이 지지 부재가 덜컹거려서 마모가 생기고, 이 마모가 촉진되면 로터의 진동이 가속되고, 각 부분의 파손이나 모터 동작 불능에 이른다는 과제가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 고온 환경하에서도 축받이 지지 부재의 고정 강도를 확보할 수 있는 회전 전동기의 축받이 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 회전 전동기의 축받이 장치는, 전류가 공급되는 코일이 마련된 고정자와, 상기 고정자의 내부를 회전하고 자석을 갖는 회전자와, 상기 회전자의 내부에 마련된 나사구멍이과 나사결합하는 나사부를 갖는 출력축과, 상기 출력축의 축받이를 가지며 열가소성 수지에 의해 성형된 축받이 지지 부재와, 상기 축받이 지지 부재를 수납하고 열가소성 수지에 의해 성형된 케이스를 구비한 회전 전동기의 축받이 장치에 있어서, 상기 케이스 및 상기 축받이 지지 부재에 가설(架設)시켜서 인서트 너트를 아웃서트 성형에 의해 일체화한 것이다.
본 발명에 의하면, 케이스 및 상기 축받이 지지 부재에 가설시켜서 인서트 너트를 아웃서트 성형에 의해 일체화하였기 때문에, 축받이 지지 부재와 케이스와의 결합 강도가 증가하고, 고온 환경하에서도 축받이 지지 부재의 고정 강도가 저하되는 일이 없다. 또한, 로터의 회전이나 진동에 의해 축받이부에 지름 방향의 하중이 걸린 경우에도, 축받이 지지 부재가 덜컹거리는 일이 없고, 회전 전동기의 내진성(耐震性)을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 회전 전동기의 축받이 장치의 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 회전 전동기의 축받이 장치의 고정 구조를 도시하는 확대도.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 회전 전동기의 축받이 장치의 인서트 너트의 구조 및 조립 상태를 도시하는 도면.
도 4는 종래의 회전 전동기의 축받이 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 5는 종래의 축받이 지지 부재의 고정 구조를 도시하는 확대도.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 관해 첨부한 도면에 따라 설명한다.
실시의 형태 1.
도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 회전 전동기의 축받이 장치의 구성을 도시하는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 회전 전동기의 축받이 장치의 고정 구조를 도시하는 확대도이다.
이 실시의 형태 1에서는, 예를 들면 배기가스의 재순환계를 구성하기 위한 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 밸브 장치에 이용하는 회전 전동기의 축받이 장치를 예로 설명한다. 회전 전동기인 모터(1)는, EGR 밸브 장치에서 배기가스 통로를 개폐하는 밸브의 구동 수단(토오크 발생원)이다. 이 모터(회전 전동기)(1)는, 모터측 케이스(10), 스테이터(고정자)(20), 로터(회전자)(30), 축받이 지지 부재(40), 축받이측 케이스(케이스)(50)를 구비하고 있다.
모터측 케이스(10)는, 스테이터(20) 및 로터(30)를 내장하는 케이스이고, 일단부는 축받이측 케이스(50)와 감합(嵌合)하는 개구부(11), 타단부에는 후술하는 밸브 샤프트의 회전 멈춤 수단(12)이 마련되어 있다. 스테이터(20)는, 로터(30)의 외주부에 부착되는 스테이터 코어(21)와, 스테이터 코어(21)의 축방향 양측에 배설되는 코일(22)을 구비하고 있다. 로터(30)는, 스테이터(20)의 내측에 배치되고, 모터 샤프트(출력축)(33)의 외주면에 동축상태(同軸狀)로 고정된 원통형상의 로터 본체(31)와, 로터 본체(31)의 외주에 동축상태로 고정된 원통형상의 로터 마그넷(자석)(32)을 구비하고 있다. 모터 샤프트(33)는, 외주면에 나사부를 가지며, 이 나사부는 로터 본체(31)의 축심부에 마련한 나사구멍(31a)에 나사결합한다. 또한, 모터 샤프트(33)의 밸브측 단부에는, 원주상(圓周上)에 개략 등간격으로, 또한 축선과 평행하게 홈(34)이 마련되어 있다.
축받이 지지 부재(40)는, 로터(30)의 축부(30a)를 지지하는 축받이(41), 축받이(41)의 부근에 마련된 수지 플레이트(42), 모터 샤프트(33)의 상부에 마련되어 모터 샤프트(33)의 축방향의 직동(直動)에 수반하여 축방향으로 이동하는 센서 샤프트(43) 및 센서 샤프트(43)의 위치를 검출함에 의해 밸브의 개방도를 검출하는 위치 검출 센서(44)가 일체화 부품으로서 구성되어 있다. 축받이(41)는, 축받이 지지 부재(40)에 인서트 성형된 원통형상의 메탈 부시 등의 미끄럼 축받이이다. 수지 플레이트(42)는, 축받이(41)에 대해 로터(30)의 축부(30a)의 삽입 방향 상측에 삽입되어 있다. 수지 플레이트(42)로 로터(30)의 축부(30a)를 계지함에 의해, 로터(30)의 축부(30a)를 축받이(41)에 관통시킬 수 있다. 또한, 센서 샤프트(43)와 축받이측 케이스(50)의 사이에는, 센서 샤프트(43)를 모터 샤프트(33)측에 가세하는 스프링(45)이 마련되어 있다.
축받이 지지 부재(40)와 축받이측 케이스(50)는 각각 열가소성 수지로 형성되어 있고, 금속 재료로 형성된 인서트 너트(46)에 열을 가하면서, 그 인서트 너트(46)를 각 부재에 가설하도록 아웃서트 성형한다. 또한, 고정된 축받이 지지 부재(40)상에, 위치 검출 센서(44) 등의 리드선을 접속하는 기판(47)을 배치하고, 나사(48)로 인서트 너트(46)에 나사고정한다.
상술한 구성을 갖는 모터(1)는, 축받이측 케이스(50) 내의 급전(給電) 회로(도시 생략)를 통하여 외부로부터의 신호에 의거하여 코일(22)에 통전하면, 이 통전에 의해 발생하는 자계가 로터 마그넷(32)에 작용하여 로터 본체(31)가 회전한다. 이 로터 본체(31)의 회전에 의해, 나사구멍(31a)에 나사결합하는 모터 샤프트(33)에 회전력이 가하여지는데, 모터 샤프트(33)의 밸브측 단부에 마련된 홈(34)에 회전멈춤 수단(12)이 계합하고 있기 때문에, 모터 샤프트(33)는 회전하는 일 없이 축방향으로 직선 이동한다. 모터 샤프트(33)의 축방향의 직동에 수반하여, 밸브(도시 생략)의 개폐 동작이 행하여진다.
다음에, 인서트 너트의 상세 및 인서트 너트의 조립 방법의 상세에 관해 설명한다. 도 3은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 회전 전동기의 축받이 장치의 인서트 너트의 구조 및 조립 상태를 도시하는 도면이다. 인서트 너트(46)는 개략 통형상으로 형성되고, 외주 일단부에 소정 폭을 갖는 고리형상의 선단부(46a)를 갖음과 함께, 이 선단부(46a)와 외주 타단부 사이에 소정 폭을 갖는 고리형상의 제 1의 널부(46b) 및 제 2의 널부(46c)가 소정 간격 이간하고 형성되어 있다. 또한, 선단부(46a)와 제 1의 널부(46b)의 사이, 및, 제 1의 널부(46b)와 제 2의 널부(46c)의 사이에는, 각각 소정 폭의 고리형상의 홈부(46d, 46e)가 형성되어 있다.
제 1의 널부(46b) 및 제 2의 널부(46c)에는, 인서트 너트(46)의 축방향에 대해 경사하는 방향으로 늘어나는 복수의 널이 전둘레에 걸쳐서 형성되어 있다. 제 1의 널부(46b)의 널과 제 2의 널부(46c)의 널은 서로 다른 방향, 즉 홈부(46e)를 중심으로 하여 방사형상으로 늘어나도록 구성되어 있다. 인서트 너트(46)에 제 1의 널부(46b) 및 제 2의 널부(46c)를 마련함에 의해, 인서트 너트(46)를 축받이측 케이스(50) 및 축받이 지지 부재(40)에 강고하게 고착시킬 수 있다. 또한, 제 1의 널부(46b)의 널과 제 2의 널부(46c)의 널을 서로 다른 방향으로 늘어나도록 마련함에 의해, 인서트 너트(46)에 좌우 어느 방향의 회전력이 가하여져도 회전하는 일이 없고, 축받이 지지 부재(40) 및 축받이측 케이스(50)로부터 빠지는 것을 방지할 수 있다.
축받이 지지 부재(40)는 구멍부(40a), 축받이측 케이스(50)는 오목부(50a)를 갖고 있다. 구멍부(40a) 및 오목부(50a)의 내경은, 인서트 너트(46)의 외경보다도 작게 구성되어 있다. 이 구멍부(40a) 및 오목부(50a)에 대해, 인서트 너트(46)를 납땜인두 등을 이용하여 가열하면서 삽입한다. 납땜인두로부터 인서트 너트(46)에 전달된 열은 열가소성 수지로 이루어지는 축받이측 케이스(50) 및 축받이 지지 부재(40)를 용융시킨다. 인서트 너트(46)의 주위에서 용융한 수지는, 인서트 너트(46)의 제 1의 널부(46b) 및 제 2의 널부(46c)에 형성된 널의 간극이나 홈부(46d, 46e)에 유입한다.
인서트 너트(46)의 가열을 그만두고, 축받이측 케이스(50) 및 축받이 지지 부재(40)를 열변형 온도 이하까지 냉각하면, 인서트 너트(46)의 제 1의 널부(46b) 및 제 2의 널부(46c)의 널의 간극이나 홈부(46d, 46e)에 유입한 수지가 고착되고, 인서트 너트(46)가 구멍부(40a) 및 오목부(50a)에 가설한 상태에서, 일체로 고정된다. 인서트 너트(46)의 내주면에는 나사가 깎여저 있기 때문에, 인서트 너트(46)를 아웃서트 성형한 축받이 지지 부재(40)상에 기판(47)를 배치하여 나사(48)에 의해 나사고정할 수 있다. 이와 같이, 인서트 너트(46)를 축받이측 케이스(50) 및 축받이 지지 부재(40)에 대해 아웃서트 성형함에 의해, 축받이측 케이스(50)와 축받이 지지 부재(40)를 일체화하여 고정함과 함께, 그 인서트 너트(46)를 이용하여 기판(47)를 나사고정 고정할 수 있다.
또한, 기판(47)와 접하는 축받이 지지 부재(40)의 외표면의 구멍부(40a) 연부(緣部)에 원주형상의 스폿 페이싱 홈(40b)이 마련되어 있기 때문에, 조립시에 용융한 여분의 수지를 이 스폿 페이싱 홈(40b)에 피하게 할 수가 있어서, 수지의 유동이 억제되고, 용융 후에 고화된 수지가 축받이 지지 부재(40)의 외표면 및 인서트 너트(46)의 제 2의 널부(46c) 단면보다도 돌출하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 인서트 너트(46)를 가열하는 납땜인두의 인두끝 온도는 320℃ 정도가 바람직하고, 350℃를 초과하면 축받이측 케이스(50) 및 축받이 지지 부재(40)를 형성하는 수지가 파손될 우려가 있다. 가열할 때의 온도는, 축받이측 케이스(50) 및 축받이 지지 부재(40)를 형성하는 열가소성 수지의 종류에 의해 적절히 조정 가능하다. 또한, 아웃서트 성형 방법으로서, 인서트 너트(46)에 초음파를 가하여 미진동시키면서 삽입하는 방법도 들 수 있지만, 본 발명에서는 내장하는 위치 검출 센서(44)가 진동에 의해 손상될 우려가 있기 때문에, 열적인 아웃서트 성형 방법을 이용하고 있다. 내장하는 센서 등이 손상될 우려가 없는 아웃서트 성형 방법이라면, 적절히 변경 가능하다.
이상과 같이, 이 실시의 형태 1에 의하면, 축받이 지지 부재와 축받이측 케이스에 대해 인서트 너트가 가설하도록 아웃서트 성형하고, 축받이 지지 부재, 축받이측 케이스 및 인서트 너트를 일체화하도록 구성하였기 때문에, 축받이 지지 부재와 축받이측 케이스와의 결합 강도를 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 축받이 지지 부재와 축받이측 케이스와의 결합이 고온 환경하에서도 느슨해지지 않고, 또한 로터의 회전이나 진동에 의해 축받이에 지름 방향의 하중이 걸린 경우에도 축받이 지지 부재가 덜컹거리는 일이 없기 때문에, 모터의 내진성을 향상시킬 수 있다. 또한, 축받이 지지 부재의 덜컹거림이 억제되기 때문에, 축받이 지지 부재에 위치 검출 센서를 부착하여 일체화 부품으로 하는 것이 가능해지고, 모터 샤프트의 축방향의 치수를 축소함과 함께, 조립 공정을 삭감할 수 있다.
또한, 이 실시의 형태 1에 의하면, 인서트 너트의 내주면에 나사가 깎이여 있기 때문에, 인서트 너트를 이용하여 기판을 나사고정 고정할 수 있다.
또한, 이 실시의 형태 1에 의하면, 축받이 지지 부재의 외표면으로서, 인서트 너트를 삽입하는 구멍부의 연부에 원주형상의 스폿 페이싱 홈을 마련하도록 구성하였기 때문에, 인서트 너트를 열적으로 아웃서트 성형할 때에 용융한 수지가 인서트 너트 단면(端面)으로부터 돌출하여 고착되는 것을 방지하여, 축받이 지지 부재상에 배설하는 기판의 좌면(座面)을 안정시킬 수 있다.
또한, 이 실시의 형태 1에 의하면, 인서트 너트의 널부에 마련하는 널을 인서트 너트의 축방향에 대해 경사하는 방향에 마련하도록 구성하였기 때문에, 인서트 너트가 축받이 지지 부재 및 축받이측 케이스에 대해 강고하게 고정된다.
또한, 이 실시의 형태 1에 의하면, 제 1의 널부와 제 2의 널부에 마련하는 널이 각각 다른 방향으로 늘어나도록 구성하였기 때문에, 인서트 너트에 좌우 어느 방향의 회전력이 가하여저도 회전하는 일이 없고, 축받이 지지 부재 및 축받이측 케이스로부터 빠지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이 실시의 형태 1에 의하면, 축받이 지지 부재에 위치 검출 센서를 부착하여 일체화 부품으로 하였기 때문에, 부품 갯수를 삭감함과 함께, 조립 공정을 간략화할 수 있다.
또한, 이 실시의 형태 1에 의하면, 인서트 너트를 가열하여 아웃서트 성형하도록 구성하였기 때문에, 위치 검출 센서 주변에 진동을 가한 일 없이 아웃서트 성형할 수가 있어서, 위치 검출 센서를 손상시키는 일이 없다.
산업상 이용 가능성
이상과 같이, 본 발명에 관한 회전 전동기의 축받이 장치는, 케이스 및 상기 축받이 지지 부재에 가설시켜서 인서트 너트를 아웃서트 성형에 의해 일체화하도록 구성하였기 때문에, 축받이 지지 부재와 케이스와의 결합 강도가 증가하고, 고온 환경하에서도 축받이 지지 부재의 고정 강도가 저하되는 일이 없다. 또한, 로터의 회전이나 진동에 의해 축받이부에 지름 방향의 하중이 걸린 경우에도, 축받이 지지 부재가 덜컹거리는 일이 없고, 회전 전동기의 내진성을 향상시킬 수 있기 때문에, EGR 밸브 장치에 이용하는 회전 전동기의 축받이 장치 등에 이용하는데 적합하다.

Claims (9)

  1. 전류가 공급되는 코일이 마련된 고정자와, 상기 고정자의 내부를 회전하고 자석을 갖는 회전자와, 상기 회전자의 내부에 마련된 나사구멍과 나사결합하는 나사부를 갖는 출력축과, 상기 출력축의 축받이를 가지며 열가소성 수지에 의해 성형된 축받이 지지 부재와, 상기 축받이 지지 부재를 수납하고 열가소성 수지에 의해 성형된 케이스를 구비한 회전 전동기의 축받이 장치에 있어서,
    아웃서트 성형에 의해 상기 케이스 및 상기 축받이 지지 부재에 삽입되는 것에 의해 상기 케이스 및 상기 축받이 지지 부재에 가설된 인서트 너트를 구비하는 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 인서트 너트는, 내주면에 암나사 또는 수나사를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 축받이 지지 부재는, 상기 인서트 너트를 삽입하는 구멍부의 연부에 스폿 페이싱 홈을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 인서트 너트는, 그 인서트 너트의 축방향에 대해 경사하는 방향으로 늘어나는 널을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 널은,
    아웃서트 성형을 한 때에 상기 축받이 지지 부재측에 위치하는 제 1의 널부와,
    아웃서트 성형을 한 때에 상기 케이스측에 위치하며, 상기 제 1의 널부와는 다른 방향으로 늘어나는 제 2의 널부를 갖는 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 축받이 지지 부재에 대해 일체로 고정되고, 상기 출력축의 축방향의 위치를 검출하는 위치 검출 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인서트 너트는, 상기 아웃서트 성형에 있어서 가열됨에 의해, 상기 케이스 및 축받이 지지 부재를 용융하는 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
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