KR20080035526A - 베어링 장치, 베어링 장치를 고정하는 방법 및 베어링장치를 포함하는 전기 기계 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 기계(30)의 베어링 부재(11)용 베어링 장치에 관한 것이고, 상기 베어링 부재(11)는 홀딩 탄성 링(13)의 중앙 개구(18) 내에 배치되고, 상기 홀딩 탄성 링(13)은 조립 부재(20)의 수용부(21) 내에서 상기 조립 부재와 고정 연결될 수 있고, 상기 조립 부재는 상기 전기 기계(30)에 조립될 수 있다. 상기 조립 부재(20)의 상기 수용부(21) 내에 적어도 하나의 록킹 수단(23)이 제공되고, 상기 록킹 수단에 의해 상기 홀딩 탄성 링(13)이 상기 조립 부재(20)에 록킹될 수 있는 것이 제안된다. 또한 베어링 장치(10)를 전기 기계(30)에 조립하는 방법 및 베어링 장치(10)를 포함한 전기 기계(30)가 제안된다.
베어링 부재, 홀딩 탄성 링, 조립 부재, 조립, 록킹 수단, 융기부

Description

베어링 장치, 베어링 장치를 고정하는 방법 및 베어링 장치를 포함하는 전기 기계 {BEARING DEVICE, METHOD FOR FIXING A BEARING DEVICE AND ELECTRIC MACHINE PROVIDED THEREWITH}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 베어링 장치, 청구항 제 9 항의 전제부에 따른 베어링 장치를 고정하는 방법, 및 청구항 제 11 항의 전제부에 따른 전기 기계에 관한 것이다.
전기 모터들은 서로 대향되게 회전하는 부분들, 예컨대 영구 자석, 브러쉬 홀더 및 아마추어부를 포함한 폴 하우징들로 구성된다. 이들을 지지하기 위해, 오일 침지된 소결 부쉬들 및 캐롯(calotte)들이 베어링으로서 사용되는 것이 공지되어 있다. 이들은 통상 강으로 딥 드로잉 된 프레임 또는 커버들 내, 상응하게 형성된 공동부 내에서 탄성 홀딩 스프링들에 의해 지지된다. 홀딩 스프링들은 내부 영역에 베어링을 가압하는 탄성 부재들을 포함하고, 외부 영역에서 프레임들 또는 커버들과 고정 연결된다. 홀딩 스프링들을 고정하기 위해, 다양한 연결 방식이 공지되어 있고, 이들은 딥 드로잉 과정을 통해 즉, 상응하게 형성된 소결 베어링 시트 내에서 외경의 가압 및 고정을 통해 형성되는 베이오닛 연결, 변형 또는 리벳 핀에 의한 리벳 결합과 같은 넌 포지티브 결합방식, 포지티브 결합 방식 또는 마찰 결합 방식으로 형성된다. 고정은 예컨대 진동, 지지력과 같은 모든 작동력을 흡수할 수 있어야 하고, 캐롯 베어링들의 경우 이들의 정렬도 가능해야 한다. 고정의 비틀림 모멘트가 너무 작아서는 안되며, 그 이유는 작동시 비틀림 모멘트가 지지 특성에 영향을 주며, 즉 거의 완전 회전되고 이로써 소음을 야기하기 때문이다. 한편, 너무 큰 비틀림 모멘트는 캐롯의 정렬을 어렵게 한다.
프레임 또는 커버 내에 베어링의 조립시, 예컨대 센터링, 정렬, 리벳, 트위스팅 등의 여러 복잡한 단계가 필요하고, 상기 단계들은 차례대로 실시되어야 한다. 각각의 개별 조립 작업의 테스트가 대부분 필요하다.
전기 기계의 베어링 부재용 본 발명에 따른 베어링 장치에는, 조립 부재의 수용부 내에 적어도 하나의 록킹 수단이 제공되고, 상기 록킹 수단에 의해 홀딩 탄성 링이 조립 부재에 록킹 가능하다. 이로써, 일련의 복잡한 조립 단계들이 생략된다. 바람직하게는 록킹 수단(들)이 조립 부재의 딥 드로잉시 직접, 재료의 플로우(flow) 과정에 의해 형성된다. 특히, 록킹 부재들은 성형 방향 반대로 형성되며, 이것은, 예컨대 록킹 부재를 형성하는 성형 과정에서 재료가 성형 방향의 반대로 흐르게 함으로써 달성된다. 록킹 수단(들)은, 록킹되는 부분, 특히 홀딩 탄성 링의 이동시 록킹 수단(들)이 전기 기계로 조립될 수 있는 조립 방향에 대해 반대로 고정되게 된다. 바람직하게는, 베어링 장치가 하나의 조립 단계에서 전기 기계와 연결될 수 있다. 이것은 하나의 조립 방향만을 필요로 하며, 특히 회전 운동이 저지될 수 있다. 이 경우 조립하려는 부재들, 특히 베어링 부재, 홀딩 탄성 링 및 조립 부재는 샌드위치 구조 방식으로 조립 가능하고, 하나의 단계에서 상기 부재들 서로, 그리고 전기 기계와 연결 가능하다. 이로써, 조립시 부재들의 정렬이 생략될 수 있다. 조립 단계들을 테스트하는 검사 스테이션들이 생략될 수 있다. 베어링 장치는 컴팩트하게 설계되고 작은 조립 공간 또는 조립 깊이만을 필요로 하므로, 전기 기계의 길이가 짧아질 수 있다. 바람직하게는 프레임 또는 커버로서 형성되는 조립 부재의 제조시, 적은 딥 드로잉 특성만이 필요하다. 이로써, 저렴하고 낮은 재료의 품질로 충분하다. 또한 재료가 절약될 수 있다. 조립 부재 및 홀딩 탄성 링은 간단한 구조 및 간단한 기하학을 가지는데, 그 이유는 펀칭 및 이와 유사한 것이 생략될 수 있기 때문이다. 제안된 실시예에 의해, 조립 부재의 강화가 자동 달성된다.
바람직한 실시예에서 록킹 수단은 전기 부재를 향하는, 조립 부재의 오목 몰드가 매립된 상태에서 배치된다. 이로써 조립 부재의 바람직한 강성이 달성된다. 바람직하게는, 간단한 기하학 설계에서 홀딩 탄성 링이 그 외주에 축방향으로 돌출하는 테두리를 포함하고, 상기 테두리에 의해 록킹 수단의 언더컷부가 언더 그립핑될 수 있다. 홀딩 탄성 링은 링 형이기 때문에 간단한 기하학을 가진다.
바람직한 실시예에서 테두리는 조립 부재 방향으로 오목하게 형성된 융기부에 형성된다. 이것은 홀딩 탄성 링의 안정성 및 탄성을 높인다.
다른 바람직한 실시예에서 베어링 부재를 수용하는 개구 내에, 홀딩 탄성 링의 내주에 탄성 텅들이 배치되고, 상기 탄성 텅들은 축방향으로 기울어지고, 탄성 텅들과 외주로 돌출하는 테두리는 축방향으로 동일한 방향을 향한다. 이것은 장치의 샌드위치 구조 방식으로의 특히 간단한 조립을 가능하게 한다.
다른 바람직한 실시예에서 록킹 수단은 록킹 수단 방향으로 볼록한 비드들에 배치된다. 이로써 조립 부재의 개선된 강성이 달성된다.
다른 바람직한 실시예에서, 홀딩 탄성 링의 테두리 영역에, 홀딩 탄성 링의 융기부가 삽입되는 홈이 조립 부재 내에 형성되면, 조립 부재의 바람직한 강화가 이루어진다. 또한 홈에 의해 록킹 수단(들)과의 고정을 위한 홀딩 탄성 링의 가압이 용이 해진다.
적어도 3 개의 록킹 수단들이 조립 부재에 방사상으로 배치될 수 있다. 원주에 균등하게 배분된 6 개의 록킹 수단들도 바람직하다. 록킹 수단들의 개수, 록킹 수단의 디자인, 및 록킹 수단(들)의, 홀딩 탄성 링 측의 대응 부분의 디자인은 당업자가 필요에 따라 정할 수 있다.
또한, 베어링 장치를 전기 기계에 고정하는 방법이 제안되는데, 홀딩 탄성 링을 조립 네스트(assembly nest) 내로 전기 기계에 놓고, 베어링 부재를 홀딩 탄성 링의 중앙 개구 내로 삽입하고, 조립 부재의 수용부를 베어링 부재 위에 놓고, 조립 부재를 홀딩 탄성 링과 조립 부재들을 록킹하기에 충분한 설정 거리만큼 조립 네스트 방향으로 이동시킨다. 지금까지의 개별적으로 실시되는 다수의 방법의 단계들이 통합될 수 있다. 개별 부재들이 함께 놓이고 하나의 단계에서 서로 결합되거나 또는 록킹된다. 또한 베어링 장치가 전기 기계에 배치될 수 있다. 바람직하게는 베어링 부재가 전기 기계의 샤프트의 베어링 시트에 센터링 된다. 조립 부재의 탄성적으로 구현된 내부 윤곽이 탄성 변형됨으로써, 충분한 지지력이 생기고, 홀딩 탄성 링이 제 위치에 확실히 고정된다.
바람직한 방법의 단계에서 조립 부재의 이동 거리 또는 상기 거리만큼 조립 부재를 이동시키는 이동 수단의 최종 위치가 모니터링된다. 전자 공기압으로 이동되면, 이것이 자동적으로 실시되고, 상응하는 이동 실린더의 최종 위치가 확실히 체크될 수 있다.
또한, 조립 부재와 고정된 베어링 부재가 홀딩 탄성 링과 함께 지지되는, 베어링 장치를 포함하는 전기 기계가 제안되고, 베어링 장치는, 베어링 부재가 조립 부재와 홀딩 탄성 링 사이에서 확실하게 지지되도록, 홀딩 탄성 링과 록킹될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들, 관점들 및 장점들은, 하기에 도면을 참조로 도시되는 본 발명의 실시예들의 일반성에 제한되지 않으면서, 청구항에서 제시되는 이들의 조합에 독립적으로도 나타난다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 바람직한 베어링 장치와 전기 기계의 조립시 바람직한 제조 단계들의 순서이고,
도 2는 도 1의 바람직한 베어링 장치의 단면도이고,
도 3은 도 2의 베어링 장치의 부분이고, 및
도 4a 및 도 4b는 도 2의 베어링 장치의 사시도의 평면도(도 4a) 및 배면도(도 4b)이다.
도 1a 내지 도 1c에는, 바람직한 베어링 장치(10)와 전기 기계(30)의 조립시의 바람직한 방법 단계들의 순서가 도시된다.
베어링 장치(10)는 베어링 부재(11)를 포함하고, 상기 베어링 부재는 홀딩 탄성 링(13)의 중앙 개구(18) 내로 삽입된다. 화살표는 전체 조립 방향(29)에 상응하는 축방향을 나타낸다. 바람직하게는 캐롯형 소결 베어링으로서 형성되는 베어링 부재(11)는 보어(12)를 포함하고, 조립 상태에서 상기 보어 내로 전기 기계(30)의 샤프트(31)가 삽입된다.
홀딩 탄성 링(13)은 링형으로 형성되고 내주에 탄성 텅들(17)을 포함하고, 상기 탄성 텅들은 개구(18) 내로 돌출하고 축방향 조립 방향(29)으로 기울어진다. 탄성 텅들(17)은 베어링 부재(11)를 고정하고 베어링 부재(11)가 조립 방향(29) 반대로 빠져나오는 것을 막는다.
홀딩 탄성 링(13)의 외주(14)에는 테두리(15)가 형성되고, 상기 테두리는 조립 방향(29)을 향하게 축방향으로 휘어 있다. 테두리(15)는 융기부(16)를 기점으로 해서 형성되고, 상기 융기부는 조립 부재(20)의 방향으로 볼록하다. 테두리(15) 및 탄성 텅들(17)이 동일한 축방향을 향한다.
홀딩 탄성 링(13)과 베어링 부재(11)의 어셈블리 위에 조립 부재(20)가 놓이고, 베어링 부재(11)는 조립 부재(20)의 수용부(21) 내로 삽입되어야 한다. 수용부(21)는 테두리(26)를 포함하고, 상기 테두리는 베어링 부재(11)가 탄성 텅들(17)과 테두리(26) 사이에서 확실히 그리고 안정적으로 유지되게 형성되고, 특히 테두리(26)의 내부 기하학은 베어링 부재(11)의 윤곽에 따른다.
조립 부재(20)는 바람직하게는 측면으로 이격된 러그들(22)을 포함한 프레임으로서 형성되고 오목한 중앙 몰드(25)를 포함하고, 상기 몰드는 홀딩 탄성 링(13) 및 베어링 부재(11) 방향으로 개방된다. 조립 부재(20)는 수용부(21)의 테두리(26)와 러그들(22) 사이에 링형 디스크로서 형성되는 바디(27)를 포함한다. 상기 바디의 후면에 도면에 도시되지 않은 록킹 수단이 제공되고, 상기 록킹 수단은 홀딩 탄성 링(13)의 테두리(15)와 록킹될 수 있다.
홀딩 탄성 링(13), 베어링 부재(11) 및 조립 부재(20)로 구성되는 베어링 장치(10)는 조립 방향(29)으로 전기 기계(30)의 샤프트(31)에 놓이고, 상기 베어링 부재(11)는 샤프트(31)의 베어링 시트 상에 접한다. 압력이 축방향 조립 방향(29)으로 조립 부재(20)에 가해지면, 상기 조립 부재의 록킹 수단들은 홀딩 탄성 링(13)의 테두리(15) 위로 안내되고 상기 테두리와 록킹된다. 이로써, 베어링 부재(11)도 축방향 및 방사방향으로 위치 고정된다. 그 후, 조립 부재(20)는 전기 기계와 나사 연결 또는 고정 클립과 같은 방식으로 연결될 수 있다.
도 2에는 록킹 수단들(23)이 도시되는 도 1의 바람직한 베어링 장치의 단면도가 도시되고, 상기 록킹 수단들은 홀딩 탄성 링(13)의 테두리(15)에 의해 언더 그립핑된다. 예컨대, 성형시 예컨대 재료가 반대 방향으로 흘러감으로써, 상기 록킹 수단들(23)은 화살표 방향(29)에 상응하는, 조립 부재(20)의 성형 방향에 대해 반대로 형성된다. 홀딩 탄성 링(13)의 중앙 개구(18) 내로 삽입되는 베어링 부재(11)가 조립 부재(20)의 테두리(26)의 내부 윤곽에 접하고 상기 테두리와 탄성 텅들(17) 사이에 고정되는 것이 도시된다. 조립 상태에서 테두리(26)는 전기 기 계(30) 상에서 외부를 향하는 반면, 탄성 텅들(17)은 전기 기계(30) 방향으로 내부를 향한다.
도 3에는 다른 록킹 수단(23)이 상세하게 도시된다. 축방향 조립 방향(29)으로 돌출하는 테두리(15)가 록킹 수단(23)의 언더컷부(24)에 언더 그립핑되므로, 홀딩 탄성 링(13) 및 베어링 부재(11)가 조립 방향(29)의 반대로 빠져나오는 것을 방지한다. 록킹 수단들(23) 자체는 조립 방향(29)에 대해 반대로 형성된다.
테두리(15)는 융기부(16)를 기점으로서 형성되고, 상기 융기부는 조립 부재(20)의 작은 홈(28) 내로 삽입될 수 있고, 상기 홈은 조립시 테두리(15)와 록킹 수단(23)을 록킹하기 위한 조립 부재(20)의 가압을 용이하게 한다.
도 4a에는 앞의 도면들의 베어링 장치(10)의 전면이, 그리고 도 4b에는 상기 베어링 장치(10)의 후면이 도시된다. 도면에는 조립 부재(20)의 바디(27) 내의 비드들(26)이 도시되고, 상기 비드들은 상기 조립 부재의 강성을 10 내지 15% 향상시킬 수 있다.
홀딩 탄성 링(13)이 수용되는 오목 몰드(25) 내부에 록킹 부재들(23)이 도시되고, 상기 록킹 부재들은 하나의 비드(26)에 각각 배치되고, 비드들(26)은 각각 록킹 수단(23) 방향으로 볼록하다. 록킹 부재들(23)의 언더컷부들(24)은 홀딩 탄성 링(13)의 테두리(15)를 그립핑한다.
본 발명에 따른 베어링 장치는 전동기에 제한되지 않고, 예컨대 제너레이터와 같은 여러 전기 기계에 사용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 전기 기계(30)의 베어링 부재(11)용 베어링 장치로서,
    상기 베어링 부재(11)는 홀딩 탄성 링(13)의 중앙 개구(18) 내에 배치되고, 상기 홀딩 탄성 링(13)은 조립 부재(20)의 수용부(21) 내에 상기 조립 부재와 고정 결합 가능하고, 상기 조립 부재는 상기 전기 기계(30)에 조립 가능한 것을 특징으로 하는 베어링 장치에 있어서,
    상기 조립 부재(20)의 상기 수용부(21) 내에 적어도 하나의 록킹 수단(23)이 제공되고, 상기 록킹 수단에 의해 상기 홀딩 탄성 링(13)이 상기 조립 부재(20)에 록킹될 수 있는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 록킹 수단(23)은 상기 전기 기계(30)를 향하는 오목 몰드(25)가 매립된 상태에서 배치되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 홀딩 탄성 링(13)은 그 외주(14)에 축방향(29)으로 돌출하는 테두리(15)를 포함하고, 상기 테두리에 의해 상기 록킹 수단(23)의 언더컷부(24)가 언더 그립핑되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 테두리(15)가 상기 조립 부재(20) 방향으로 오목하게 형성되는 융기부(16)에 형성되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 베어링 부재(11)를 수용하는 상기 개구(18) 내에, 상기 홀딩 탄성 링(13)의 내주에 탄성 텅들(17)이 배치되고, 상기 탄성 텅들은 축방향으로 기울어져 있고, 상기 탄성 텅들(17) 및 외주에 돌출하여 형성되는 상기 테두리(15)는 축방향으로 동일한 방향을 향하는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 록킹 수단(23)은 상기 록킹 수단(23) 방향으로 볼록한 비드들(26)에 배치되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀딩 탄성 링(13)의 테두리(15) 영역에서, 상기 조립 부재(20) 내에 홈(28)이 형성되고, 상기 홈 내로 상기 테두리(15)의 융기부(16)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 3 개의 록킹 수단들(23)이 상기 조립 부재(20)에 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른, 베어링 장치(10)를 전기 기계(30)에 고정하는 방법에 있어서,
    홀딩 탄성 링(13)을 조립 네스트 내로, 상기 전기 기계(30)에 놓고,
    베어링 부재(11)를 상기 홀딩 탄성 링(13)의 중앙 개구(18) 내로 삽입하고,
    조립 부재(20)의 수용부(21)를 상기 베어링 부재(11) 위에 놓고, 및
    상기 조립 부재(20)를, 상기 홀딩 탄성 링(13)과 상기 조립 부재(20)의 하나 또는 다수의 록킹 수단들(23)이 록킹되기에 충분하게 설정된 거리만큼, 축방향으로 상기 전기 기계(30) 상으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 베어링 장치를 전기 기계에 고정하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 조립 부재(20)의 상기 이동 거리, 또는 상기 조립 부재(20)를 상기 거리만큼 이동시키는 이동 수단의 최종 위치가 모니터링되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치를 전기 기계에 고정하는 방법.
  11. 베어링 부재(11)가, 조립 부재(20)와 고정되는 홀딩 탄성 링(13)에 의해 지지되는 베어링 장치(10)를 포함하는 전기 기계에 있어서,
    상기 조립 부재(20)는, 상기 베어링 부재(11)가 상기 조립 부재(20)와 상기 홀딩 탄성 링(13) 사이에서 확실히 지지되게, 상기 홀딩 탄성 링(13)과 록킹 가능한 것을 특징으로 하는 베어링 장치를 포함하는 전기 기계.
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