KR20030055863A - 볼스크류장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼스크류장치에 관한 것으로서, 그 목적은 볼스크류장치의 동작시 발생되는 소음과 진동이 외부측으로 전달되는 것을 방지할 수 있도록 그 외부측에 댐퍼를 구비한 볼스크류장치를 제공하는 것이며, 회전력을 전달받을 수 있도록 모터샤프트(18)의 내부에 삽입 설치되며 내주면에 나선형의 내주홈(31)이 형성된 너트(30)와, 상기 너트(30)의 내부에 삽입되며 외주면에 상기 내주홈(31)과 마주하도록 외주홈(21)이 형성된 샤프트(20)와, 상기 외주홈(21)과 내주홈(31) 사이에 설치되는 볼(40)과, 상기 볼(40)이 순환되도록 상기 너트(30)의 내부에 형성되는 리턴피스(32)와, 상기 리턴피스(32)의 외부 일측에 개구형성된 설치홈(33)과, 상기 설치홈(33)을 삽입 설치되는 디플렉터(34)를 구비한 볼스크류장치에 있어서, 상기 모터샤프트(18)의 내주면과 상기 너트(30)의 외주면 사이에는 소음 및 진동을 저감시킬 수 있도록 이에 밀착되는 댐퍼(50)가 설치되는 구성이다.

Description

볼스크류장치{BALL SCREW DEVICE}

본 발명은 볼스크류장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 볼스크류장치에서 발생되는 소음 및 진동이 외부측으로 전달되는 것을 방지할 수 있도록 그 외부측에 댐퍼를 구비한 볼스크류장치에 관한 것이다.

일반적으로 볼스크류장치는, 중공의 너트와 이의 내부에 삽입되는 샤프트의 사이에 구름운동하여 순환가능하도록 볼을 개재하여 너트의 회전시 샤프트가 직진되도록 마련되는 일종의 이송 운동용 스크류이다.

즉, 샤프트의 외주면과 너트의 내주면에는 볼이 삽입되어 구름운동할 수 있도록 나선형의 홈이 마련되고, 너트에는 이러한 볼이 순환될 수 있도록 리턴구조가 마련된다.

이때, 리턴구조는 너트의 내부에 리턴피스가 형성된 디플렉터 방식(Deflector Type, 내부순환 방식)과, 너트의 외부에 리턴튜브가 형성된 리턴튜브 방식(Return Tube Type, 외부순환 방식) 및 일단에 설치된 엔드캡을 통해 순환이 이루어지는 엔드캡 방식(End Cap Type)으로 구분된다.

도 1과 도 2는 너트의 내부에서 볼이 순환되도록 리턴피스가 형성된 종래의 디플렉터 방식의 볼스크류장치를 보인 단면도와 사시도이다. 이에 도시된 바와 같이, 길게 마련된 샤프트(1)의 외주면에는 나선형의 외주홈(2)이 형성된다.

그리고, 샤프트(1)의 외부에는 중공 원통관으로 마련되며 내주면에는 샤프트(1)의 외주홈(2)과 마주할 수 있도록 나선형의 내주홈(4)이 형성된 너트(3)가 회전 가능하게 설치된다.

또, 서로 마주할 수 있도록 배치되는 반원형 단면의 외주홈(2)과 내주홈(4)사이에는 강철로 마련된 볼(8)이 다수개 삽입되고, 너트(3)의 내부 일측에는 볼(8)이 순환되도록 리턴피스(5)가 형성된다. 이때 리턴피스(5)는 외주홈(2)과 내주홈(4)의 설치열에 따라 하나 혹은 다수개의 순환열로서 마련된다.

아울러, 리턴피스(5)의 외부측으로는 이를 개폐할 수 있도록 디플렉터(7)가 설치되는데, 이 디플렉터(7)는 양단측이 라운딩 형성되어 길게 관통 형성되고, 이에 대응되도록 리턴피스(5)에는 설치홈(6)이 형성된다.

이로써, 볼스크류장치는 외부의 회전력이 너트(3)에 전달되어 이를 회전시킬 때 그 내부의 볼(8)을 구름운동시키고, 이로써, 볼(8)은 외주홈(2)과 내주홈(4)을 따라 구름운동되어 샤프트(1)를 축방향으로 밀고 다시 리턴피스(5)를 통해 순환되는 것이다.

그러나, 이러한 종래의 볼스크류장치는, 회전력 전달시 샤프트에 형성된 외주홈과 너트에 형성된 내주홈의 사이에서 볼이 구름으로 인해 소음과 진동이 발생하게 되는데, 이러한 소음과 진동이 너트의 외부에 밀착 설치되어 회전력을 전달하는 매개체를 통해 외부측으로 전달되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 볼스크류장치의 동작시 발생되는 소음과 진동이 외부측으로 전달되는 것을 방지할 수 있도록 그 외부측에 댐퍼를 구비한 볼스크류장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 볼스크류장치를 보인 단면도이다.

도 2는 종래의 볼스크류장치를 보인 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 볼스크류장치의 설치상태를 보인 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 볼스크류장치를 보인 사시도이다.

도 5는 도 4의 B-B선을 보인 단면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

15:모터하우징 16:고정자

17:회전자 18:모터샤프트

20:샤프트 21:외주홈

30:너트 31:내주홈

32:리턴피스 33:설치홈

34:디플렉터 40:볼

50:댐퍼

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 볼스크류장치는, 회전력을 전달받을 수 있도록 모터샤프트의 내부에 삽입 설치되며 내주면에 나선형의 내주홈이 형성된 너트와, 상기 너트의 내부에 삽입되며 외주면에 상기 내주홈과 마주하도록 외주홈이 형성된 샤프트와, 상기 외주홈과 내주홈 사이에 설치되는 볼과, 상기 볼이 순환되도록 상기 너트의 내부에 형성되는 리턴피스와, 상기 리턴피스의 외부 일측에 개구형성된 설치홈과, 상기 설치홈을 삽입 설치되는 디플렉터를 구비한 볼스크류장치에 있어서, 상기 모터샤프트의 내주면과 상기 너트의 외주면 사이에는 소음 및 진동을 저감시킬 수 있도록 이에 밀착되는 댐퍼가 설치된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 볼스크류장치가 랙 구동식 전동 파워스티어링 시스템(R-EPS : RACK ASSIST TYPE - ELECTRIC POWER STEERING SYSTEM)에 설치된 것을 보인 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 좌,우측으로 길게 형성되는 중공의 랙하우징(10)이 마련된다.

아울러, 랙하우징(10)의 중간 일측에는 이와 교축되는 방향으로 토크센서(11)가 설치되고, 이 토크센서(11)의 내부에는 피니언(12)이 설치되며, 랙하우징(10)에는 이 피니언(12)과 치합되어 축방향으로 이동 가능하도록 랙(13)이 설치된다.

또, 이 랙(13)의 양단에는 타이로드(14)가 연결되고, 이의 중간에는 랙(13)을 보다 원활히 동작시킬 수 있도록 조향력을 배가시키는 모터가 설치되는데, 이때, 모터의 외형을 이루는 모터하우징(15)은 랙하우징(10)과 연결 형성된다.

그리고, 모터하우징(15)의 내부면에는 고정자(16)가 밀착되어 고정 설치되고, 이의 내부에는 회전자(17)가 설치되며, 이 회전자(17)의 내부에는 베어링을 개재하여 모터샤프트(18)가 설치된다.

한편, 모터샤프트(18)의 내부에는 볼스크류장치가 설치되는데, 이 볼스크류장치는 모터샤프트(18)의 일단측 내부에 고정 설치되는 너트(30)와, 이의 내부에 삽입되어 축방향으로 이동되는 샤프트(20)와, 너트(30)와 샤프트(20) 사이에 설치되는 볼(40)을 구비한다.

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 볼스크류장치를 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 샤프트(20)는 랙(13)의 중간 일측에 이와 일체로 마련되는 것으로서, 그 외주면에는 나선형으로 연장되며 대략 반원형상의 단면을 가지는 외주홈(21)이 형성된다.

그리고, 이의 외부에 설치되는 너트(30)는 중공으로 마련되어 회전 가능하도록 설치되는 것으로서, 그 내주면에는 외주홈(21)과 대응될 수 있도록 나선형으로 연장되는 내주홈(31)이 형성된다.

또, 서로 마주할 수 있도록 배치되는 반원형 단면의 외주홈(21)과 내주홈(31) 사이에는 강철로 마련된 볼(40)이 다수개 삽입되고, 너트(30)의 내부 일측에는 볼(40)이 순환되도록 리턴피스(32)가 형성된다.

이때, 리턴피스(32)는 외주홈(21)과 내주홈(31)의 설치열에 따라 하나 혹은 다수개의 순환열로서 마련되고, 그 외부측에는 리턴피스(32)의 내부와 외부를 연통시킬 수 있도록 개구형성되는 설치홈(33)이 마련되며, 이 설치홈(33)의 내부에는 이를 개폐할 수 있도록 디플렉터(34)가 설치된다.

아울러, 모터샤프트(18)의 내부 일측은 이에 삽입되는 너트(30)의 축방향 일단이 밀착되도록 단턱이 형성되고, 그 선단측에는 너트(30)의 축방향 타단을 지지할 수 있도록 스톱퍼(19)가 설치된다.

한편, 본 발명에서는 볼스크류장치에서 발생되는 소음과 진동이 외부로 전달되는 것을 저감시킬 수 있도록 너트(30)와 이의 외부에 설치된 모터샤프트(18)의 사이에 댐퍼(50)를 구비하게되는데, 특히 설치가 용이하도록 디플렉터(34)의 외부측에 댐퍼(50) 설치한다.

즉, 원통면으로 형성되는 너트(30)의 외주면은 이와 대응되도록 마련된 모터샤프트(18)의 내주면과 마주하는 것으로서, 이때, 너트(30)는 단턱과 스톱퍼(19)에 의해 모터샤프트(18)의 내부면에 축방향으로 고정되지만, 용이한 설치를 위해 반경방향으로는 소정의 유격이 존재하게 된다.

이에, 고무재의 댐퍼(50)를 너트(30)의 외주면에 다수개 설치하여 이러한 유격을 보상함과 동시에 샤프트(18)에 형성된 외주홈(21)과 너트(30)에 형성된 내주홈(31)의 사이에서 볼(40)이 구름으로 인해 발생되는 소음과 진동의 외부 전달을 저감시키게 된다.

이때, 댐퍼(50)는 보다 설치가 용이하도록 너트(30)에서 분리가능하게 마련된 디플렉터(34)의 외부측에 설치하는 것으로서, 양단이 라운딩되어 길게 형성된 디플렉터(34)를 축방향을 기준으로 기울어져 형성된 설치홈(33)에 삽입할 때 축방향으로 배치되도록 두 줄을 설치한다.

이로써, 댐퍼(50)는 디플렉터(34)가 삽입되는 설치홈(33)의 외부측 및 너트(30)의 외주면 외측으로 돌출 형성되어 모터샤프트(18)의 내부면과 밀착하여, 그 사이에 압착된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 볼스크류장치는, 외주홈(21)이 형성된 샤프트(20)의 외부에 내주홈(31)이 형성된 너트(30)를 설치하고 외주홈(21)과 내주홈(31) 및 너트(30)의 내부에 형성된 리턴피스(32)에 볼(40)을 채우게 된다.

이때, 볼(40)은 설치홈(33)을 통해 삽입하고, 삽입 후에는 이를 디플렉터(34)로 폐쇄하며, 이렇게 볼(40)이 삽입된 너트(30)를 모터샤프트(18)의 내부에 삽입하여 일단은 모터샤프트(18)에 형성된 단턱에 밀착시키고, 타단은 스톱퍼(19)로 지지하여 고정한다.

한편, 디플렉터(34)의 외부측에는 고무재의 댐퍼(50)가 설치되어 디플렉터(34) 및 너트(30)의 외부면과 모터샤프트(18)의 내부면 사이의 유격을 보상하게 되고, 금속재와 금속재 사이에 고무재가 설치되므로, 그 사이의 밀착력이 한층 높아지게 된다.

이로써, 샤프트(18)에 형성된 외주홈(21)과 너트(30)에 형성된 내주홈(31)의 사이에서 볼(40)이 구름으로 인해 소음과 진동이 발생될 때, 너트(30)와 모터샤프트(18)의 사이에 마련된 댐퍼(50)가 이를 흡수하여 볼스크류의 외측으로 소음과 진동이 전달되는 것을 저감시키게된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 볼스크류장치는, 너트의 외부측 특히 리플렉터의 외부측에 댐퍼를 설치함으로 인해, 너트와 이의 외부에 설치된 모터샤프트와의 밀착력이 향상되고, 너트와 모터샤프트 사이의 유격보상으로 인한 진동과 소음을 저감시킬 수 있으며, 특히 볼스크류장치의 외부로 소음과 진동이 전달되는 것을 저감시킬 수 있어 제품의 신뢰성이 향상되는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 회전력을 전달받을 수 있도록 모터샤프트의 내부에 삽입 설치되며 내주면에 나선형의 내주홈이 형성된 너트와, 상기 너트의 내부에 삽입되며 외주면에 상기 내주홈과 마주하도록 외주홈이 형성된 샤프트와, 상기 외주홈과 내주홈 사이에 설치되는 볼과, 상기 볼이 순환되도록 상기 너트의 내부에 형성되는 리턴피스와, 상기 리턴피스의 외부 일측에 개구형성된 설치홈과, 상기 설치홈을 삽입 설치되는 디플렉터를 구비한 볼스크류장치에 있어서,

   상기 모터샤프트(18)의 내주면과 상기 너트(30)의 외주면 사이에는 소음 및 진동을 저감시킬 수 있도록 이에 밀착되는 댐퍼(50)가 설치된 것을 특징으로 하는 볼스크류장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 댐퍼(50)는 설치가 용이하도록 상기 너트(30)에서 분리가능한 상기 디플렉터(34)의 외부에 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 볼스크류장치.