KR20000015782A - 비틀림 모멘트 측정 장치가 장착된 회전축 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비틀림 모멘트 측정 장치가 장착된 회전축(1)에 관한 것으로, 회전축(1)의 축선 상의 제1 지점(A)에 대해 직각으로 장착된 제1 지지대(9, 10) 상에 장착된, 축(1)에 대해 대칭적으로 배치된 두 개의 자장 검출 유닛(11)과, 회전축(1)의 축선 상의 제2 지점(B)에 대해 직각으로 장착된 제2 지지대(12) 상에 장착된, 축(1)에 대해 대칭적으로 배치된 두 개의 자장 발생기(13)를 포함하며, 상기 제1 지점(A)과 제2 지점(B)은 서로에 대해 축방향으로 오프셋되어 있다. 본 발명은 제1 롤 베어링(7)의 내부 링(4)이 지지대(9, 10, 12)중 하나 즉, 주 지지대(12)의 장착 지점(B)에 직각으로 축(1)의 외주부에 기계 가공되는 것을 특징으로 한다.

Description

비틀림 모멘트 측정 장치가 장착된 회전축

본 발명은 비틀림 모멘트 측정 장치가 장착된 회전축에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 프랑스 특허 공보 제2,692,986호에 개시되어 있는 바와 같은 유형의, 비틀림 모멘트 측정 장치가 장착된 회전축에 관한 것이다. 이러한 장치는 제1 지지대와 연결된, 축에 수직으로 배치된 두 개의 자장 발생기와, 제2 지지대와 연결된, 축에 수직으로 고정된 두 개의 자장 검출 장치를 포함한다. 이와 같은 장치는 회전축 상에 직접 장착될 수 있으므로, 각방향 오프셋 기능을 하는 장치의 감도와 유사한 축의 강성을 국부적으로 감소시킬 필요는 없다. 하지만, 실제로는 축의 비틀림 변형을 축방향으로 한정하기 위하여 직경을 약간 감소시켜야 한다. 이러한 이유로, 축은 비틀림 변형을 제한하는 장치를 추가로 사용하지 않고서도 조절 모멘트 전부를 지탱할 수 있다. 특정 용도의 경우, 이러한 비틀림 모멘트 측정 장치를 설치하기 위한 축 상의 유효 길이는 제한된다. 특히, 이것은 한편으로는 구동축이 맞물리는 세로홈에, 다른 한편으로는 랙의 피니언(pinion)이 설치되는 길이 상에서 회전축에 구름 베어링과 같은 비틀림 모멘트 측정 장치가 통합되어야만 하는 자동차의 경우에 해당된다. 이러한 장치에 의해 측정된 비틀림 모멘트의 정확도는 지지대의 고정점이 축상에 서로 간격을 두고 위치할 때 가장 바람직하며, 구름 베어링을 장착하기 위한 말단에 구름 베어링을 유지하며 또한 가능한한 지지대도 지지하는 것이 바람직하다. 제1 해결책은 지지대가 구름 베어링의 내부 링의 연장부로 형성되며, 축상에 조여져 링을 장착시키고, 축상의 원형 유지 장치에 의해 유지된다. 구름 베어링의 외부 링은 공간 내에 고정되어 회전하지 않으며 쇠테가 둘러져 있다. 이러한 조립체에서, 사실상 축 상의 고정 장치가 특정 축방향에 위치한 경우, 축에 가해지는 반경방향 및 축방향 힘이 구름 베어링을 통해 고정 케이스의 축을 통과하게 된다. 이 경우, 구름 베어링의 내부 링에 대해 축은 충분히 고정되지 않음이 분명하며, 최소한의 허용 오차만 남기고 조여진다. 이는 축에 대한 자장 발생기의 상대 이동에 의해 작동되므로 즉, 자장 검출 유닛에 대한 자장 발생기의 상대 이동에 의해 작동된다. 초기의 조정 위치가 변경되며, 모멘트 변환 장치는 오류 신호를 산출한다. 해결책으로는 지지대 축 상의 받침대 부근에 구름 베어링의 내부 링을 장착하는 것이다. 그러나, 이 방법은 구름 베어링의 외경을 증가시키며, 베어링의 외부 공간 및 조립에 필요한 공간을 전체적으로 증가시키게 된다.

도 1은 비틀림 모멘트 측정 장치 및 구름 볼 베어링이 장착된 본 발명에 따른 축의 절반부의 종단면도,

도 2는 본 발명에 따른 축의 절반부의 종단면도,

도 3은 구름 볼 베어링이 장착된 본 발명에 따른 축을 개략적으로 도시한 도면.

도 1 및 도 3에 도시한 축(1)은 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로, 장치를 둘러싸고 있는 랙과 종방향 전동 축(도시하지 않음)간의 연결부를 형성한다. 실제로, 축(1)의 좌측 말단에는 이것이 종방향 전동 축에 접속될 수 있도록 세로홈(2)이 형성되어 있다. 우측 말단에는 랙의 피니언(3)이 위치한다. 랙의 피니언(3)의 좌측에 인접한 축(1)의, 회전 동체 수용을 위한 회전 트랙으로 기계 가공된 외주부는 직경이 보다 큰 칼라(4)를 포함하며, 특히 제1 구름 베어링(7)을 구성하는 외부 링(6) 내에 고정된 볼(5)을 포함한다. 구름 베어링의 내부 링은 칼라(4)로 구성된다. 랙의 피니언(3)의 우측은 제2 구름 베어링의 내부 링을 구성하도록 기계 가공된 직경이 축소된 축의 암나사 받침면(8)에 연결된다.

도 1에는 프랑스 공보 제2692986호에 개시된 바와 같이 작용하는 비틀림 모멘트 측정 장치가 장착된 축(1)이 도시되어 있다. 축(1)은, 절반부를 도시한 도 1에는 명확하게 나타나지 않은, 축(1)의 축선을 중심으로 대칭으로 배치된 두 개의 자장 검출 유닛(11)을 구비한 환형부(10)로부터 방사상으로 연장되는 거의 튜브형의 제1 지지대(9)를 포함한다. 또한, 축(1)은 칼라(4)의 제1 지지대(9)를 향한 견부(4a) 상에 고정된 거의 튜브형의 제2 지지대(12)를 포함한다. 제2 지지대(12)는, 절반부를 도시한 도 1에는 명확하게 나타나지 않은, 검출 유닛(11)과 마주하게 축(1)의 축선을 중심으로 대칭으로 배치된 두 개의 자장 발생 유닛(13)을 포함한다. 제2 지지대(12)는 당업자에게는 공지된 모든 방법 예를 들면, 도면에 도시한 바와 같은 나사 조임이나 접착에 의해 칼라(4)의 견부(4a)에 고정된다. 도면에 도시한 바와 같이, 상기 모든 장치들은 제1 지지대(9)와 제2 지지대(12)의 고정 지점의 우측에 위치하는 축(1)의 축선상의 점(A, B)으로부터 최대한 이격될 수 있다. 실제로, 비틀림 모멘트 측정의 정확도를 최적화시키기 위해, 두 개의 점(A, B)은 세로홈(2)과 랙의 피니언(3) 사이의 공간 내에서 최대로 간격을 두고 있는 것이 바람직하다. 더욱이, 상기 공간 내에 구름 베어링(7)이 확실하게 고정되어야 한다. 전술한 바와 같이 배치됨으로써 두가지 요구 사항을 충족시킬 수 있다. 또한, 칼라(4)로 구성된, 제2 지지대(12)를 구비한 내부 링이 축(1)의 일부를 형성하므로, 제2 지지대(12)를 갖춘 별개의 구름 베어링을 사용한 경우에서처럼 내부 링이 축(1)에 대해 이동되어 측정이 부정확하게될 가능성이 없다. 실제로, 본 발명에 따른 축(1)에 있어서는 구름 베어링(7)에 의해 전달된 힘이 제2 지지대를 통해 전달되지 않는다. 더욱이, 본 발명에 따라 결합됨으로써, 제2 지지대(12)가 베어링(7)의 내부 링을 구성하는 칼라(4) 상에 측방향으로 고정되기 때문에 구름 베어링(7)의 직경이 증가되지 않는다. 결국, 도 3에 도시한 바와 같이, 절연 장치(들)(14) 및 외부 링(6)은 축(1)의 고정 이음부(15)에 통합된다. 외부 링(6)은 예를 들면, 드래프트(draft) 단조에 의해 형성될 수 있다.

제1 지지대(9)와 제2 지지대(12) 사이의 축(1)의 비틀림 변형을 축방향으로 유지하기 위해, 축(1)의 지지대(9, 12)의 직경이 감소된다. 회전 통로(16)가 베어링(7)의 외부 링(6)에 고정된 덮개(17) 내부에 형성될 수 있으며, 축(1)의 절연은 접합부(18)에 의해 이루어진다. 덮개(17)는 베어링(7)에 의해서가 아니라 베어링(7)의 외부 링(6)의 이음부(15)에 의해 기계적으로 확실하게 유지된다.

물론, 본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것을 아니며, 상기 실시예는 단지 예시적인 것이다. 특히, 본 발명은 축의 길이부 내에 비틀림 모멘트 측정 장치와 베어링이 통합되어 있는 모든 유형의 축에 응용가능하다.

본 발명의 축은 통합에 대한 난점의 해결책에 관한 것이다. 사실상, 본 발명은 회전축의 축선 상의 제1 지점에 대해 직각으로 장착된 제1 지지대 상에 장착된, 축을 중심으로 대칭적으로 배치된 두 개의 자장 검출 유닛과, 회전축의 축선 상의 제2 지점에 대해 직각으로 장착된 제2 지지대 상에 장착된, 축을 중심으로 대칭적으로 배치된 두 개의 자장 발생기를 포함하며, 상기 제1 지점과 제2 지점에는 서로에 대해 축방향으로 오프셋되어 있는 비틀림 모멘트 측정 장치가 장착된 회전축에 있어서, 제1 구름 베어링의 내부 링이 지지대중 하나 즉, 주 지지대의 장착 지점에 직각으로 측의 외주부에 기계 가공되는 것을 특징으로 한다.

이러한 구조는 축상의 지지대 고정 특성을 해치지 않으면서 자장 발생 유닛 및 변환 유닛의 지지대 장착점을 서로 최대한 이격시킬 수 있다.

본 발명의 제2 특징에 의하면, 내부 링은 축에 제공된 칼라의 외주부에 기계 가공되며, 주 지지대는 다른 지지대를 향해 칼라의 견부 상에 장착되어 있다.

이러한 특징은 제1 베어링의 내부 링에 지지대를 단순하고 편리하게 고정시킬 수 있다.

본 발명의 제3 특징에 의하면, 제1 베어링의 외부 링은 고정 이음부를 포함한다.

이러한 특징은 외부 케이스를 사용하지 않고 축을 고정시킬 수 있으며, 기계적 특성이 우수하다.

본 발명의 제4 특징에 의하면, 두 개의 지지대 고정점 사이에서 축의 직경이 감소된다.

이러한 특징은 비틀림 변형을 축방향으로 한정할 수 있다.

본 발명의 제5 특징에 의하면, 축은 지지대 고정점의 외측으로, 주 지지대 옆의 랙의 피니언으로부터 반대쪽 세로홈으로 연결되어 있다.

본 발명의 제6 특징에 의하면, 랙의 피니언은 제2 구름 베어링의 내부 링을 구성하도록 기계 가공된 축의 암나사 받침면으로 연장되어 있다.

본 발명의 제7 특징에 의하면, 제1 베어링은 구름 볼 베어링이며, 제2 베어링은 구름 니들 베어링이다.

본 발명의 제8 특징에 의하면, 주 지지대는 제2 지지대로 구성된다.

이러한 특징은 제2 지지대에 의해 제1 지지대를 분해시키게 되며, 제1 지지대를 포함하는 자장 검출 유닛은 일반적으로 단순 자석의 발생기보다 절연 파괴에 더 민감하게 된다.

기타의 특징 및 잇점은 도면을 참조한 본 발명 장치에 대한 기재로부터 명백할 것이다.

Claims (8)

1. 회전축(1)의 축선 상의 제1 지점(A)에 대해 직각으로 장착된 제1 지지대(9, 10) 상에 장착된, 축(1)에 대해 대칭적으로 배치된 두 개의 자장 검출 유닛(11)과, 상기 축의 축선 상의 제2 지점(B)에 대해 직각으로 장착된 제2 지지대(12) 상에 장착된 축(1)에 대해 대칭적으로 배치된 두 개의 자장 발생기(13)를 포함하며, 상기 제1 지점(A)과 제2 지점(B)에는 서로에 대해 축방향으로 오프셋되어 있는 비틀림 모멘트 측정 장치가 장착되어 있는 회전축(1)에 있어서, 제1 구름 베어링(7)의 내부 링(4)이 지지대(9, 12)중 하나 즉, 주 지지대(12)의 장착 지점(B)에 직각으로 축(1)의 외주부에 기계 가공되는 것을 특징으로 하는 회전축.
2. 제1항에 있어서, 내부 링(4)은 축(1)의 주위에 배치된 칼라(4)의 외주부에 기계 가공되며, 주 지지대(12)는 다른 지지대(9)를 향해 칼라(4)의 견부(4a) 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 회전축.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 베어링(7)의 외부 링(6)은 고정 이음부(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전축.
4. 재1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 축(1)의 지지대(9, 12)의 2 개의 고정 지점(A, B) 사이는 직경이 감소되는 것을 특징으로 하는 회전축.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 축(1)은 제1 지지대(9)와 제2 지지대(12)의 고정점(A, B)의 양쪽으로, 주 지지대(12)의 옆의 랙의 피니언(3)으로부터 반대쪽의 세로홈(2)까지 연결되는 것을 특징으로 하는 회전축.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 랙의 피니언(3)은 제2 구름 베어링의 내부 링을 형성하도록 기계 가공된 축의 암나사 받침면(8)으로 연장되는 것을 특징으로 하는 회전축.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 제1 베어링(7)은 볼 베어링이며, 제2 베어링은 니들 베어링인 것을 특징으로 하는 회전축.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 주 지지대는 제2 지지대(12)로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전축.